第三章 植物种群及其基本特征

种群增长率(r)和内禀增长率(rm)
内禀增长率（innate rate of increase)：当环境无限制(空间、食物和其 他有机体在理想条件下) ，稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率.
ln R0 rm T
R0 l x mx
x 0 N
世代的净增殖率
世代长度
xl m T l m



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成熟植株Nt+1
时间：t+1
Nt+1 =（ Nt × F× g ×e ）+(Nt ×p)
B 同生群生命表（cohort life table） 统计的对象是同期出生的同龄个体群。属于动态生命表。 C 特定时间生命表（time specific life table） 在同一时间内，用收集到的植物样地内一个种群所有个体的年龄 数据编制而成的生命表。属于静态生命表。 D 综合生命表 包含出生率mx (生产力表)
x x
x
x
成活率
出生率
生命表分析： 1、种群的成活曲线 2、种群的内禀增长率 3、关键（主导）因子分析 4、种群趋势指标（I）
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第二节 植物种群的动态
一、种群密度与分布
（1）大小与密度
大小size：种群全部个体数目的多少。 密度density：单位空间的种群大小。
（相对密度、绝对密度）
统计方法：总数量调查法、样方法
（2）单体生物与构件生物
Unitary organism ：由一个受精卵发育而成，个体清楚 , 如多数动物 和一些低等植物即是。 Modular organism: 由一个合子发育成一套构件组成，并且构件数很 不相同，且随环境条件而变化。如：大多数植物
4、存活曲线（survivorship curve)
存活曲线表示种群成活率随时间变化的过程，可以直观地表达同生群 的存活过程。以生物的相对年龄为横坐标，以各年龄的成活率为纵坐标。 存活曲线有三种类型：
三、种群的增长模型
1、与密度无关的种群增长模型
（1）世代不重叠离散型
1) 假设：种群增长是无限的；世代不重叠； 无迁入迁出；无年龄结构。 2) 模型：Nt=N0 R0t 3) R0是种群离散增长模型中的重要参数， R0>1， 种群上升； R0 =1，种群稳定；0 <R0< 1，种群下降； R0 =0，雌体没有繁殖，种群在下一代灭亡。
B 死亡率（Mortality）
• 生理死亡率（Realized mortality）：生物活到了生理寿命
才死亡。 • 生态死亡率（Ecological mortality）：种群在特定环境条 件下，各个个体的平均实际寿命。
C 迁入是个体由别的种群进入领地，迁出是种群内个
体离开种群的领地。
2、次级种群参数



记者从中科院西双版纳热带植物园获悉，在国家自然科学基金重点项目的 资助下，该园与美国蒙塔那大学、墨西哥国立自治大学和特立尼达西印度 群岛大学合作，探讨了多种入侵机制对飞机草入侵我国的作用。该成果对 认识外来植物入侵机理有重要意义，于日前发表在《新植物学家》上。 据介绍，有关外来植物入侵机制的理论或假说有很多，但没有一种理论或 假说能够解释所有外来植物成功入侵的原因。此外，很少有研究者同时研 究多种理论或假说对同一外来植物成功入侵的贡献。
在该园教授冯玉龙的指导下，硕士研究生秦瑞敏和博士研究生郑玉龙分别 在中国、墨西哥展开了研究。在飞机草的原产地墨西哥和入侵地中国的两 个同质种植园中，通过让来自入侵地和原产地的飞机草分别与来自两地的 本地植物竞争，科研人员发现：飞机草入侵种群可能通过进化提高了竞争 能力，降低了天敌防御能力，该结果支持了增强竞争能力的进化假说；来 自飞机草原产地墨西哥的本地植物竞争能力强于来自飞机草入侵地中国的 本地植物，支持了生物阻抗假说；与来自墨西哥的本地植物相比，中国的 本地植物种子萌发对飞机草化感作用更敏感，进而支持新化学武器假说。 该研究显示，增强竞争能力的进化、先天的竞争优势、本地植物的生物阻 抗和新化学武器可能共同推动了飞机草的成功入侵。此外，该研究意味着 ，同时在多个环境条件下，研究多个互不排斥的入侵机制或假说至关重要 。
（2）世代重叠连续型
1）假设：种群增长是无限的；世代重叠、连续； 无迁 入迁出；无年龄结构。 2)模型：种群的瞬时出生率为b, 死亡率为d, 种群的瞬 时增长率r=b-d
dN rN t dt
N Байду номын сангаасN0 e
rt
r>0，种群上升； r =0，种群稳定；r< 0，种群下降
2、与密度有关的种群增长模型-logistic方程
1) 假设：环境容量K；增长率虽密度上升而降低的变化是 按比例的（即每增加1个个体，增长率下降1/K），无时 滞；无迁入迁出；无年龄结构。 2) 模型（Logistic equation or Verhulst Pearl equation）
dN N rN (1 ) dt K
种群增长早期，N→0，N/K也很小，种群增长呈指数 增长；N=K时，种群的增长为0，种群达到了一个稳定 的平衡状态。
快照
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A 年龄结构
种群内各个体的年龄分布状况，即各个年龄级个体数 在整个种群中所占的百分比。
（1）年龄结构类型：增长型(a)、稳定型(b)、衰退
型（下降型c）
（2）年龄结构划分：


按繁殖年龄：繁殖前期、繁殖期、繁殖后期 按个体发育：休眼期、营养生长期、生殖生长期、 老龄期
不同国家的年龄结构
10
B 性比(sex ratio)
第二章 植物种群的基本特征
主要内容
种群概念 种群动态 种群空间格局 种群调节
第一节 种群的概念
1、种群population: 指在同一时期内占有一定空间
的同种生物个体的集合。
种群是物种在自然界存在的基本单位，又是群落的组成部分，同 时也是生态系统研究的基础。
2、种群生态学：研究种群内各成员间以及它们与周围
S=（M/F ）100%
C 种群增长率(r)和内禀增长率(rm)
内禀增长率（innate rate of increase)：当环境无限制(空间、食物和其 他有机体在理想条件下) ，稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率.
ln R0 rm T
R0 l x mx
x 0 N
世代的净增殖率 世代长度
3 不规则波动
4 周期性波动 5 种群的爆发 6 种群平衡 7 种群的衰落和灭亡 8 生态入侵
J增长与S增长
季节消长
不规则波动
小 型 、 短 寿 命 物 种 的 变 化 大
由 环 境 因 子 特 别 是 气 候 的 随 机 变 化 引 起
周期性波动
旅鼠、北极狐；美洲兔，加拿大猞猁；森林脑炎的监测
样方法
6 草 原
二、种群统计学
1、初级种群参数
Natality
Immigration
Population density
Emigration
Mortality
A 出生率natality：泛指任何生物产生新个体的能力
• 最大出生率（Maximum natality）：指种群处于理想条件下的∽。 • 实际出生率（Realized natality）：指在有限制因子的特定条件下， 种群的∽。



生态入侵

由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖 息和繁衍的地区，其种群不断扩大，分布区逐步稳定 地扩展的过程 紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)原产墨西哥，解 放前由缅甸、越南进入我国云南，现已蔓延至25°33’N 地区，并向东扩展到广西、贵州境内。它常连接成片， 发展成单种优势群落，侵入农田，危害牲畜，影响林 木生长，成为当地“害草”。 欧洲穴兔入侵澳大利亚 加拿大一枝黄花、飞机草、水葫芦、中华蟹、巴西龟 等
种群的爆发
具不规则或周期性波动的生物都可能出现种群的爆发 蝗灾、赤潮
种群平衡
• 种群较长期地维持在几乎同一水平上
大型动物（一年产一子的），社会性的昆虫（蚂蚁、蜜蜂，等）
• 通过种群的内部调节机制完成
种群的衰落和灭亡

当种群长久处于不利条件下数量出现持久性下降的现象 个体大、出生率低、生长慢、成熟晚的生物易出现 种群衰落和灭亡加快的原因：过度捕杀、生境破坏 最小可存活种群
Tx Li
ix
N
（2） 生命表的类型
A 图解生命表 Begon和Mortimer在1976年专为高等植物设计的一种图解生命表
F：平均每株产种子数
F 种子（ Nt ×F）
成熟植株Nt
时间：t
生殖
g g：种子平均发芽率
p P：存活率
种子（ Nt × F× g） e
e：幼苗长成个体的平均成活率
K/2
3）逻辑斯谛方程的重要意义：
a 是许多两个相互作用种群增长模型的基础 b 是渔业、牧业、林业等领域确定最大持续产量(maximum sustained yield)的主要模型 c 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。
四、自然种群的数量变动
1 种群增长 2 季节消长
环境中生物和非生物因子间相互关系及作用规律的科学。
种群动态(population dynamics） ：研究种群大小或数量在时间、 空间的变动规律。
3、自然种群具有三个特征
• 空间特征：种群具有一定的分布区域和分存形式； • 数量特征：每单位面积（或空间）上的个体数量（即
密度）将随时间而发生变动； • 遗传特征：种群具有一定的基因组成，即系一个基因 库，以区别于其它物种，但基因组成同样是处于变动 之中的。
xl m T l m
x x
x
x
成活率
出生率
3、生命表（life table)
种群统计的核心是建立反映种群全生活史的各年龄组或 生活态级出生率、死亡率，甚至包括迁移率在内的信息综合 表。 （1）一般的人口生命表格式或构成，表头依序是：
x： nx: lx: dx: qx: ex: Lx: Tx: 龄级（按年龄的分段） 在x龄级开始时的存活个体数 在x龄级开始时的存活率 lx = nx/ n0 从x到x+1期的死亡个体数 dx= nx- nx+1 从x到x+1期的死亡率 qx= dx/nx x期开始时的平均期望寿命或平均余年 ex= Tx/nx 从x到x+1龄期的平均存活个体数 Lx=（ nx+ nx+1）/2 龄期x及其以上各年龄级的个体存活总年数