第三章生态系统中的生物种群1

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• 同一种群中性比有可能随环境条件的改变而改变。 • 另外,有些动物有性转变的特点,如黄鳝,幼年都是雌性, 繁殖后多数转为雄性。
性别比例与种群发展
性比与种群的配偶关系,对出生率有很大影响。
在单配种,即一夫一妻的种群中,雄性个体与雌 性个体的比例决定着繁殖力。例如10000只掠鸟的 性比为3(雄性):2(雌性),则夫妻对是4000 对,而不是5000对,以每对产5只小掠鸟计算,则 可出生幼鸟20000只,而不是25000只。
4.2.5 种群的内禀增长率
1.自然增长率:种群的实际增长率称为自然增长率,用r来 表示。自然增长率可由出生率和死亡率相减来计算出。 r可按下式计算:r=㏑Ro/T。式中T表示世代时间,它是指 种群中子代从母体出生到子代再产子的平均时间。用生命 表资料可估计出世代时间的近似值,即 T=(∑x lx mx )/(∑ lx mx ) 2.种群的内禀增长率:指在环境条件(食物、领地和邻近其 他有机体)没有限制性影响时,由种群内在因素决定的稳 定的最大相对增值速度,rm,又称为生物潜能或生殖潜能。
迁入率、迁出率
出生率、死亡率、迁入率、迁出率是决定种群大小和 种群密度的重要因素。 Nt+1=Nt+(B-D)+(I-E) Nt是t时的种群数量,B、D、I、E分别代表出生、死亡、 迁入和迁出的种群数量,Nt+1代表一段时间后,t+1时的种
群数量。所以,出生率=B/Nt;死亡率=D/Nt;迁入率=I/Nt;
因为实验条件并不一定是“最理想的”,所以由实验测定的rm值 不会是固定不变的。
4.2.6

种群的环境容纳量
环境容纳量:某种群在一个生态系统中,即一个有限的 环境中所能达到的最大数量(或最大密度),称为系统或 环境对该种群的容纳量,常用K表示。

容纳量的大小取决于两个方面:一是温、光、水及养分 等因子或事物、空间等资源所构成的环境;二是食性、行 为、适应能力等种群的遗传特性。
最大持续产量原理的前提假设: (1)一个恒定不变的环境和一条不变的补充量曲线;(2) 忽略种群的年龄结构,不考虑存活了和繁殖力随年龄的 变化。
在生产实践中,很难做出可靠的MSY估测,尽管有这些重要 不足之处,MSY一直是捕捞渔业、捕鲸业、野生植物和森 林业的优势模型。
配额限制与努力限制:
• 收获MSY一般有配额限制和努力限制两种方式。 配额限制即控制在一定时期内收获对象个体的数 量或生物量,允许收获者在每一季节或每年收获 一定数量的猎物种。MSY配额是正好平衡净补充 的部分。由于自然环境的波动性,这种方式实际 上风险很大。 • 调节收获努力可以减少配额限制带来的潜在风险。 该方法即努力限制,因为一般来说,猎物种群数 量减少后,收获者势必要增加收获努力来获取正 在降低的数量。在一定的收获努力条件下,收获 量随种群大小而改变。
密度的测定
• 绝对密度:单位面积或空间的实有个体数。
• 相对密度:能获得表示种群数量高低的相对指标。
• 标记重捕法:用于不断移动位置直接计数很困难的动物。在
调查样地上,随机捕获一部分个体进行标记后释放,经一定
期限后重捕,即:N=M×n/m。其中M:标记个体数 n:重捕 个体数 m:重捕样中标记数 N:样地上个体总数。
S-型增长Logistic(逻辑斯谛)方程
“S”曲线有两个特点:
(1)曲线渐近于K值, 即平衡密度; (2)曲线上升是平滑的
在种群增长早期阶段,N很小,N/K也很小,因 此1-N/K接近于1,所以抑制效应可以忽略不计,种 群增长实际上为r/N,呈指数增长。 然而,当N变大时,抑制效应增加,直到当N=K 时,(1-N/K)变成了(1-K/K),等于0,这是种 群的增长为0,种群达到一个稳定的平衡状态。
系。
• 种群生态学的主要任务是研究生物种群的数量和
结构变化及其变化的原因。
4.2 种群的基本特征
种群的基本参数: 1.种群密度,是种群的最基本特征; 2.初级种群参数,包括出生率、死亡率、迁入和迁出, 这些参数与种群的密度变化密切相关。 3.次级种群参数,如年龄结构、性比、种群增长率、分 布型等。
4.3.2 种群的实际数量动态
野外种群不可能长期的、连续的增长,只有 在一种生物被引入或占据某些新栖息地后,才出 现由少数个体开始而装满“空”环境的种群增长。 种群经过增长和建立后,既可出现不规则的或规 则的(周期性)波动,也可能较长期的保持相对 稳定。许多种类有时会出现骤然的数量猛增,即 大发生,随后又是大崩溃。有时种群数量会出现 长时期的下降,称为衰落,甚至死亡。
4.2.1
种群的大小和密度
1. 种群大小 一个种群的全体数目多少。如一个村庄里有2000个人。 2. 密度 单位面积或单位容积内某个种群的个体数目。如460人/平 方公里。 3. 相对密度公式 D=n/a·t n为个体数目,a为地区面积,t为时间,D为种群相对密度。 4. 粗密度 指单位空间内的个体数(或生物量) 5. 生态密度 是指单位栖息空间(种群实际所占据的有用面积或空间) 内的个体数(或生物量)
死亡率:是指种群死亡的个体占总 个体数的比率。
生理死亡率:是指在最适条件下所 有个体都因衰老而死亡,即每个个 体都能活到该物种的生理寿命。 生态死亡率:是指在一定条件下的 实际死亡率,可能有少数个体能活 到满生理寿命,最后死于衰老,但 大部分个体将死于饥饿、疾病、竞 争、遭到捕食、被寄生、恶劣的气 候或意外事故等。
死亡率
出生率:是指种群产生新个体占总 个体数的比率。不论这些新个体是 通过分裂、出芽(低等植物、微生 物)、结籽、生产等哪一种方式, 都视为出生。
生理出生率:又叫最大出生率,是 指种群在理想条件下所能达到的最 大出生率。 生态出生率:又叫实际出生率,是 指在一定时期内,种群在特定条件 下实际繁殖的个体数。
2 脊椎动物在自然界长期存在的基本单位是 A 个体 B 成对(雌雄) C 种群 D 群落 E 属或科 3 下列不属于自然种群基本特征的是 A 空间特征 B 数量特征 C 形态特征 D 遗传特征
种群生态学
• 种群生态学:指以生物种群及其环境为研究对象,
研究种群的基本特征,种群的统计特征,数量动
态及调节规律,种群内个体分布及种内、种间关


4.2.3 种群的性比比例
• 性比:种群雌性个体与雄性个体的比例。 (1)雌雄相当:大多数动物种群的性比接近1:1。
(2)雌多于雄:有些种群以具有生殖能力的雌性个体为主, 如轮虫、枝角类(一种小型的甲壳动物)等可进行孤雌生 殖的动物种群;人工控制的种群,如鸡、鸭等。 (3)雄多于雌:多见于营社会生活的昆虫种群,如家白蚁
有限条件下的阻滞增长模型比无限条件下的指数增长模型增 加了两点假设: (1)有一个环境容纳量K,当Nt=K时, 种群为零增长,即dN/dt=0; (2)增长率随密度上升而降低的变化 是按比例的,种群每增加1个个体对增 长率降低产生1/K的影响。 将上述指数增长方程dN/dt=rN乘上 一个(1-N/K),就得到 著名的逻辑斯谛方程: 酵母培养 dN/dt=rN(1-N/K)
为:
dN/dt=rN
其指数式为:
r=(b-d)
Nt=N0ert
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
如何估测无限条件下种群的数量加倍时间? 根据Nt=N0. ert ,当种群数量加倍时,Nt=2N0,因而: ert =2, t=0.69315/r。
如何根据生命表数据求种群增长率? r=lnRo/T
2. 种群在限条件下的阻滞增长(S-型曲线)
最大持续产量MSY(maximum sustainable yield)
出生率、死亡率之差为种群的净增加量。最大净 增加量发生在中等密度、种群中存在许多繁殖 个体,而种内竞争又相对低的情况下,这一最 大净增加量代表人们可长期从种群中收获的最 大数量-MSY。
MSY的计算:在中等种群密度下,种群增加量最大, 这是S-曲线的拐点,相当于K/2的水平。这是种 群的增加量dN/dt最大。将K/2带入逻辑斯蒂方程 式,得d(K/2)/dt=rK/2(1-K/2K)=rK/4.因此, MSY的估算公式为:MSY=rK/4。
年龄锥体分为3种类型:
• 增长型:种群的年龄结构含有大量的幼年个体和较少的 老年个体,幼年个体除了补充死亡的老年个体外还有剩余, 所以这类种群的数量呈上升趋势。 稳定性:种群中各个年龄级的个体比例适中,在每个年 龄级上,死亡数与新生个体数接近相等,所以种群的大小 趋于稳定。 衰退型:种群含有大量的老 年个体,种群数量趋于减少。
第四章 生态系统中的生物种群
4.1 生物种群及种群生态学
• 种群概念:在一定时间内,占据特定空间的同种 生物个体的总和。 空间特性 • 种群三个主要特性:
数量特性
遗传特性
种群是物种存在的基本单位,也是物种进化的 基本单位。种群还是生物群落的基本组成单位。即 群落是由物种的种群所组成的。
思考题
1 A B C D 有关生物种群,判断下面说法的对错 种群是同一物种所有个体的集合 种群内的个体共有一个基因库 种群占有一定的分布区 种群是进化的基本单位
4.2.4
生命表和存活曲线
1. 生命表:用来描述死亡过程的一种有用的工具。 (1)动态生命表:总结的是一群个体接近同时出生到生活 史结束的命运,这样的一群个体称做同生群。
(2)静态生命表:根据某一特定时间对种群做一年龄结
构的调查资料编制而成的生命表。一般用于难以获得动 态生命表的情况下的补充。 (3)综合生命表:有的生命表中除lx栏外,还增加了mx 栏,描述了各年龄的出生率,这样的生命表称为综合生 命表。 净增值率:综合生命表中mx为每一期存活个体生产的卵
迁出率=E/Nt。
4.2.2
种群的年龄结构和性比
1. 年龄结构: 年龄结构:各个年龄或年龄组的个体数占整个种 群个体总数的百分比结构,它是种群的重要特征 之一。 年龄锥体:也称年龄金字塔,以不同宽度的横柱 从下到上配置而成的图,横柱的高低位置表示从 幼年到老年的不同年龄组,宽度表示各年龄组的 个体数或种群中所占的百分比。
思考题:
一个学生估算一块木头下面鼠妇的种群数量。她捉了 40只鼠妇,将他们标记后放回,并与该种群中的其他个体 混合在一起。24h后,他又捉了40只鼠妇,在新捉的鼠妇
中,只有16只是标记的。假定在24h内,鼠妇无死亡,没
有受伤害,无迁入与迁出。估算鼠妇的种群数量。
4.2.2
出生率
种群的出生率与死亡率
0.003
0.137 0.278 0.285 0.211 0
0.0030
0.1357 0.2747 0.281 0.2074 0 Ro=?
(4)存活曲线:
• Ⅰ型:接近于生理寿命时死亡率升高。如一些大型哺乳动 物和人类。 • Ⅱ型:种群各年龄期死亡率基本相似,如爬行类、鸟类和 啮齿类动物。 • Ⅲ型:幼体的死亡率很高, 如多数鱼类、两栖类、海洋无 脊椎动物和寄生虫。
候适宜,没有敌害等。)
b:数学式:Nt=N0.λt Nt:种群的起始数量 N0:t个单位时间后的种群数量
种群增长的J-型曲线
λ:种群两个世代个体数量的比率(年增长率)
(2)世代重叠种群的指数增长(连续增长) 有些生物是连续进行繁殖的,而且没有特定的繁殖时 期,在这种情况下,种群的数量变化可以用微分方程表示
4.3 种群的数量动态及调节 4.3.1 种群增长的基本理论模型 4.3.2 种群的实际数量动态 4.3.3 种群调节 4.3.4 生态对策
4.3.1 种群增长的基本理论模型
种群增长的理论曲线
1. 种群在无限条件下的指数增长(J-型曲线)
(1)世代分离种群的指数增长 a:条件:理想条件(食物或养料充足,空间条件充裕,气
所观察到的实际种群的增长
逻辑斯蒂方程的意义:
逻辑斯蒂方程中的两个参数r和K,均具有重要的 生物学意义。r表示物种的潜在增值能力。K是 环境容纳量,即种群在特定环境中的平衡密度。 但应注意K同其他生态学特征一样,也是随环 境条件(资源量)的改变而改变的。 逻辑斯蒂方程的重要意义体现在以下几方面:1 是许多两个相互作用种群增长模型的基础;2 是渔业、牧业、林业等领域确定最大持续产量 的主要模型;3 模型中两个参数r和K,已成为 生物进化对策理论中的重要概念。
数。将存活率lx与生殖率mx相乘,并累加起来,既得净
增值率Ro(Ro=∑lx mx),同时,Ro还代表种群世代净 增值率。
年龄 0-9
存活率 0.9932
生育力(5年x每人产后代数mx) lx mx 0 0
10-14
15-19 20-24 25-29 30-34 50
0.9921
0.9905 0.9983 0.9860 0.9829 -
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