最小存活种群和种群生存力分析理论

最小存活种群和种群生存力分析

理论

姓名：王飞

提出背景研究系统生

存力的最小

面积上世纪初自然

保护区与人类

经济发展在土

地利用方面的

矛盾最小存活种群和种群生存力分析理论

研究目标种的最小种群大小或密度

最小存活种群(Miniminm Viable Population)：简称MVP,广义的MVP概念有两种,一种是遗传学概念,即在一定的时间内保持一定的遗传变异所需的最小隔离的种群大小;另一种是种群统计学概念,即以一定概率存活一定时间所需的最小隔离的种群大小。

种群生存力分析(Population Viability Analy-sis)：简称PVA,是结合分析和模拟技术,估计物种以一定概率存活一定时间的过程。PVA研究物种绝灭问题,它的目标是制定最小可存活种群。

一、最小存活种群研究内容：

1、小种群对种群遗传退化的影响

（1）使得近亲繁殖可能增加

（2）使得异质性变小

（3）遗传漂移对物种长期进化产生的深刻影响

2、有效种群大小与种群短期存活和长期存活（1）有效种群大小为50只能作为物种短期存活的MVP（有待考证）

（2）有效种群大小为500,可保持遗传变异的损失与突变产生的遗传变异输入平衡（有待考证）

种群生存力分析主要研究内容

小种群的随机绝灭问题

绝灭的划分方法：（1）把绝灭分为系统压力

和随机干扰

（2）确定性绝灭或随机绝灭

物种灭绝的漩涡模型R漩涡

D漩涡

F漩涡

A漩涡

R漩涡

N Var r种群扰动N Var r种群结构改

变，斑块化

斑块中有效

种群

D漩涡

有效种群近亲繁殖，遗传变异损失

表现型缺

失

自然增长率F漩涡

有效

种群

走向选择

效率

表现型与环

境更加不协

调

自然增

长率

A漩涡

发，互

相加重

PVA模型分类

1、分析模型：描述和分析各种随机因素对小种群灭绝时间影响的模型。

2、模拟模型：结合多种随机因素来模拟种群灭绝风险应用用广泛的PVA软件,如GIS、VORTEX、ALEX

3、岛屿生物地理学分析：研究岛屿物种的分布和存活证实分析模型和模拟模型的正确性。

1、出生-死亡过程模型（分析模型）

Richter-Dyn和Goel模型T(N)为具有N个个体种群的平均期望灭绝时

间;Nm为最大种群数量;b(z)和d(z)分别为当个体数

为z时的出生率和死亡率.

1、出生-死亡过程模型（分析模型）

Goodma模型

r(z)和V(z)分别为种群数量为z时的种群增长速率和变异

优点：对影响最大种群数量、种群增长速率及其方差的因子(如各种随机因素)最为敏感.

缺点：没有考虑种群的年龄结构

2、矩阵模型（模拟模型）

Leslie矩阵模型（年龄模型）F为不同生活史的个体繁殖率;S为从一个生活史阶段到下

一个生活史阶段的存活率.

3、单一种群随机模型（PVA研究方法发展史上的里程碑）

4、复合种群随机模型：一类研究生境状况对复合种群灭绝概率影响的模型

斑块占有率模型

p为斑块占有率,

c和e分别为目标物种的定居系数和灭绝系数

•关联函数模型

预测复合种群在每个斑块的存在与否、迁移状况和灭绝的可能性

•逻辑斯蒂回归模型

模拟预测栖息地状况对种群的影响

复合种群模型的特点

•优点：数据容易获取

•缺点：忽略了局部种群动态,且不能模拟种群大小和结构的波动。

常见PVA模型

5、空间显式随机种群模型

空间显式随机种群模型是一类将种群时空动态模拟与景观格局在时间和空间上的变化相结合的模型,它多用于复合种群。

优点：空间显式随机种群模型可以评估生境的大小、质量、配置的影响,也可以进行种群结构的模拟。

缺点：数据量较大,特别是环境、物种存活率和繁殖率等。

常见PVA模型

6、基于个体的模拟模型

基于个体的模拟模型是目前最为复杂的种群动态模型,它依据个体的群体结构,通过模拟每个个体的基本行为(包括生存、交配、繁殖、扩散等活动)预测整个种群的动态(如种群数量、空间分布和灭绝风险).这些模拟依赖于现存的栖息地、个体年龄、种群大小和群居特征等.该类模型对所模拟的物种具有选择性,而且对数据要求高,研究者须要深入了解每个物种的生物学和生态学特征,并据此为每个物种建模.

PVA模型的常见输出结果

1)期望种群增长速率(expected growth rates)或期望存活时间(expected persistence time).

2)未来某一时间段的种群数量及其变化趋势

3)灭绝概率或准灭绝概率

4)敏感性分析

研究区自然概况

地形：丘陵环绕，地势起伏，最高峰海拔为290 m。

气候：暖温带海洋气候区，年均温为14.3 ℃，极端最低气温－8.6 ℃，年平均降水量1 894.8 mm，年蒸发量840.0 mm，平均相对湿度77％，全年日照时数1 782h 土壤质地：山地土壤以由火山喷发物和火山碎屑物发育而成的黄棕壤为主，土层较厚，土壤黏重，呈中性至弱碱性。

植被类型：主要为以壳斗科Fagaceae 的青冈属Cyclobalanopsis，栗属Castanea和栎属Quercus 等树种构成的阔叶林，还混有日本扁柏Chamaecyparis obtuse 和日本柳杉Cryptomeriajaponica 等针叶树种的针阔混交林，以及日本扁柏林等人工林