生态学(5.2.1)--密度效应、性别关系及他感作用

普通生态学§2 种内关系2.1 密度效应 (Density effect)
在一定时间内，当种群的个体数目增加时，就必定会出现相邻个体之间的相互影响，这种影响称密度效应或邻接效应。

•密度效应主要是因为有限资源和空间条件下，种群在高密度时竞争加剧，种群内个体的生长发育受到抑制。

•植物和动物的种内关系都体现出密度效应，但前者更明显。

普通生态学案例：植物种群的密度效应-养分资源的影响Tilman & Cowan, 1989.
在高密度（每盆100株）时每株印度草(Sorghastrum nu
tans )的生物量远远低于低密度（每盆7
株）。

01
2
3
4567生物量(g /株)密度(株/盘)
低密度(7）
高密度(100）
普通生态学植物密度效应的特殊规律⏹最后产量恒值法则 (law of constant final yield, 1951)：
在一定范围内，当条件相同时，不管一个种群密度如何，其产量基本保持恒定。

C = W*d=Ki （C-产量, W-平均株重, d-密度, Ki-常数） 原因主要是在高密度情况下，植物之间的光、水
、营养物质的竞争十分激烈，在有限的资源中，
植株的生长率降低，个体变小，甚至死亡。

普通生态学植物密度效应的特殊规律⏹在植物群落或种群的发展过程中，通常伴随着密度降
低和个体生物量增加的现象，称为“自疏过程”。

-3/2 自疏法则(Yoda’s self-thinning law, 1963): 自疏过程中存活个体的平均株干重与种群密度呈负指数关系: W=cd -a 后来生态学家(White 1970; Harper, 1981) 研究发现a 为一个恒定值3/2，因此得到：W=cd -3/2, W －平均株干重，C －产量，d －密度。

普通生态学实 例：植物的自疏过程遵循特殊规律！平均干物重（每株）
密 度（每平方米）
实验结束时紫花苜蓿的个体变大，而密度明显降低实验初始时紫花苜蓿M. sativa 密度非常高
近来的分析已表明并非所有植物都符合-3/2自疏法则，不过，种内资源竞争导
致的自疏效应在动植物种群内普遍存在。

普通生态学 2. 2 动植物的性别关系⏹有性繁殖和无性繁殖✓您认为有性繁殖和无性繁殖哪个更具有优势，为什
么？
无性繁殖在进化上的重要优越性是传给下代整个母本的基因组；能够迅速增殖，有利于开拓暂时性的新栖息地。

有性繁殖是对多变和易遭不测的环境条件、激烈的竞争、捕食和疾病压力下的一种适应，协同进化有利于有性繁殖的保持，有性繁殖后代的多型性可能是有效的生存对策。

兼性繁殖对不稳定栖息地的生物比较普遍，在良好环境下进行无性繁
殖而迅速扩大种群，而当条件恶化时进行有性繁殖提
高幸存者比例。

普通生态学有性繁殖的代价
由于两性分化，有性繁殖必须克服3种代价：减数分裂、基因重组和交配。

这三种代价均与雄性的存在有关。

①减数分裂的代价由生育雄性个体而造成，因为占后代一半数量的雄
性是不能生育的，因此雌性至少生育两倍于其它单性生殖的个体数量才能保持下一代中必需的雌性数量。

②基因重组的代价是指雌性从雄性获得50%的基因，而减数分裂中的染色体分离易引起变异。

③
交配的代价对雌性来说也是非常巨大的，如两性器官、交配行为、疾病传播等。

✓有性繁殖中雄性个体存在的价值
？
普通生态学有性繁殖中雄性个体存在的价值 雄性导致的有性繁殖后代变异在某些情况下确实具有优势，虽然这种优势是不确定的。

雄性的存在似乎对于那些生育大量后代的生物是有益的，但为什么生育少量后代的生物也保留雄性呢？一种观点认为雄性可以为雌性和后代提供帮助。

如果雄性能够使得后代生存的数量两倍于雌性单独抚育存活的数量，则雄性的存在就补偿了有性繁殖的代价。

普通生态学 2. 2 动植物的性别关系婚配制度是指种群内婚配的种种类型：如单配制（一雄一
雌）和多配制（一雄多雌和一雌多雄）。

自然界动物最普遍的婚配制度是哪种？①
一雄一雌：在鸟类中最常见，哺乳动物不多 (狐、鼬、河狸)。

②
一雄多雌：最普遍，可能主要由资源时空上的不均匀分布所决定的。

③一雌多雄：最少见，在极严酷的条件下可能出现。

⏹动物的婚配制度
普通生态学案例：雄性个体数量的控制⏹如果性比接近于50:50，那么杀死雄性比杀死雌性对种群数量的影响要少得多。

换句话说，由于性选择的存在，一定数量的雄性并不能存
在繁殖区域内，所以减少一定数量的雄性对种群延续不会影响。

在养殖业和狩猎管理中这一规律被广泛应用。

⏹如野鸡中性比12:88，意味着大约四分之三的雄鸟被打死也不影响下一代的数量；鹿和其它一雄多雌的哺乳动物通常的性比是30:70。

⏹由于狩猎过程中主导雄性（如具有显著的角或牙齿）是猎手最喜欢的特征，因此它们的消失有可能导致相对较弱的雄性替代其位置，对遗传的基因质量产生威胁。

⏹对于一雄一雌制的物种来说，射杀雄性对种群将产生严重的影响。

普通生态学 2.3
动物的社会行为
普通生态学 2.3 动物的社会行为⏹领域性(t e rr i tor i a li t y )：由个体、家庭或其他社群单位所占据的，并积极保卫不让同种其他成员侵入的空间。

以鸣叫、气味标志或特异的姿势（如展开羽毛或翅膀
，露出牙齿）向入侵者宣告具领主的领域范围，以威胁或直接进攻方式驱赶入侵者等，称为领域行为； 领域性直接与食物资源获取、栖息营巢、获得配偶和繁殖
后代有关，保护领域要付出很高的代价。

普通生态学动物领域性中的规律 领域面积随占有者的体重而扩大，领域面积越大，越需要付出更多的能量进行保护；
领域面积受食物品质的影响，食肉性种类的领
域面积比同样体重的食草性种类大；
领域行为和面积往往随生物的生活史，尤其是
繁殖节律而变化；
领域面积具有时空异质性，依赖于不同时间和
地点领域内食物数量、质量及寻找领域的动物
数量。

普通生态学 2.3 动物的社会行为⏹社会等级 (Social hierarchy)：指动物种群中各个动物的地位具有一定顺序的等级
现象。

等级高的个体在食物、栖所、配偶选择中具有优先权； 社会等级制在动物界相当普遍，在生态学上有利于种群的稳定、保
存和延续。

普通生态学§3 他感作用⏹植物的他感作用In 1 C.E., Pliny the Younger （小普
林尼）attributed this to their heavy
shade.
In 1937 Botanist Hans Molisch, coin
ed the term “allelopathy (他感作用)
” , from Greek roots meaning “each
other” and “sensitivity.”
Now we know they secrete a pois
on (1958).
普通生态学植物的他感作用⏹他感作用 (Allelopathy)：一种植物通过向体外分
泌代谢过程中的化学物质，对其他植物产生直接或间接的影响。

异株克生，化感作用，歇地现象，自毒现象，连作障碍；
他感作用是种间和种内关系中普遍存在的现象，是生存竞争的一种特殊形式。

✓ 你知道多少具有他感作用的植物？
普通生态学 桉树、杂草、药用、菊科、豆科、蕨类、臭椿等植物，尤
其典型的是有特殊气味
的植物。