第三章 种群及其基本特征

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(4)减速期。个体数超过K/2以后,密度增长逐 渐变慢;(d-e)
(5)饱和期。种群个体数达到K值而饱和。
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逻辑斯谛增长模型的重要意义是: (1)它是许多两个相互作用种群增长模型 的基础; (2)它也是渔捞、林业、农业等实践领域 中确定最大持续产量(maximum sustained yield)的主要模型;
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二、种群统计学
1.种群年龄结构和性比 种群的年龄结构是指不同年龄组的个
体在种群内的比例和配置情况。用不同宽 度的横柱从上到下配置而成的图称年龄锥 体(age pyramid)。横柱的高低位置表 示由幼到老的不同年龄组,宽度表示各年 龄组的个体数或百分比。按锥体形状,年 龄锥体可划分为3个基本类型:
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“S”型曲线有两特点:①曲线渐近于K 值,
即平衡密度; ②曲线上升是平滑的。
产生“S”型曲线的最简单数学模型是在指数 增长方程(dN/dt=rN)上增加一个新的项
(1-N/K),得:
dN rN (1 N ) rN ( K N )
dt
K
K
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此即生态学发展史中著名的逻辑斯谛 方程(Logistic equation,或译阻滞方 程)。其积分式为
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2.生命表的编制
生命表(life table)是一种有用的 工具。简单的生命表只是根据各年龄组的 存活或死亡数据编制,综合生命表则包括 出生数据,从而能估计种群的增长。
从生命表可获得三方面信息:①存
活曲线(survivorship curve)。以lgnx 栏对x栏作图可得存活曲线。存活曲线直
(b) 稳定型种群:锥体形状介于(a)、(c)两 类之间,老、中、幼比例大体相同。出生率 与死亡率大致相平衡,种群稳定。
(c)下降型种群:锥体基部比较狭、而顶部比 较宽。种群中幼体比例减少而老体比例增大, 种群的死亡率大于出生率,是不断衰退的种 群。
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分析: ①基本上是增长型种群; ②0~5和5~10两个年龄组 的横柱比较狭,说明1972 -1982年的计划生育有成 效; ③10~15和15~20年龄组横 柱相当宽,说明1962- 1972年计划生育的放松; ④35~40和45~50年龄组的 减少是1937-1947年战争 期间出生人口减少的结果。
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0.239 14
0.412
3
20
0.141 4.5
0.225
4
15.5 0.109 4.5
0.290
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0.077 4.5
0.409
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6.5 0.046 4.5
0.692
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0.014 0
0.000
8
2
0.014 2
1.000
9
0
0


Lx
Tx
102 48 27 17.75 13.25 8.75 4.25 2 1 0
0.320 0.259
2.590
0.00
0.462 0.374
4.114
0.00
0
0
0
0.00
0.578 0.468
6.084
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R0=∑lxmx=3.096
∑xlxmx=26.376
5.种群增长率(r)和内禀增长率(rm) 由于各种生物的平均世代时间并不相等,
作种间比较时世代净增殖率(R0)的可比性 并不强,种群增长率r值则显得更有应用价
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图3-1 年龄锥体的3种基本类型(Kormondy,1976)
(a) 增长型种群 :有大量幼体,而老年个体较少。种群的出生率大于死亡率 (b) 稳定型种群:老、中、幼比例大体相同。出生率与死亡率大致相平衡 (c) 下降型种群:幼体比例减少而老体比例增大,种群的死亡率大于出生率 10
(a) 增长型种群:锥体呈典型金字塔形,基 部宽,顶部狭,表示种群有大量幼体,而老 年个体较少。种群出生率大于死亡率,是迅 速增长的种群。
224 122 74 47 29.25 16 7.25 3 1 0
生命期望 ex
1.58 1.97 2.18 2.35 1.89 1.45 1.12 1.50 0.50 -
注:lx=nx/n0, dx=nx-nx+1源自文库 qx=dx/nx, ex=Tx/nx
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图 3-3 存活曲线的类型(Krebs,1985) 17
Nt=
K 1+ea-rt
式中:a——截距,反映曲线对原点的相对位置, 其值取决于N0
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逻辑斯谛曲线常划分为5个时期: (1)开始期。可称潜伏期,由于种群个体数很
少,密度增长缓慢;(a-b) (2)加速期。随个体数增加,密度增长逐渐加
快;(b-c) (3)转折期。当个体数达到饱和密度一半
(即K/2时),密度增长最快;(c-d)
3
4
第二节 种群的动态
一、种群密度
数量统计中,种群大小最常用指标是 密度。密度通常以单位面积(或空间) 上的个体数目表示,对于病虫害等微生 物和小型动物,也有用每片叶子、每个 植株、每个宿主为单位的。
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具体数量统计方法随生物种类或栖 息地条件而异;大体分为绝对密度统计 和相对密度统计两类。绝对密度是指单 位面积或空间的实有个体数,而相对密 度则只能获得表示数量高低的相对指标, 植物和动物的计算方法不同。在调查和 分析种群密度时,首先应区别单体生物 和构件生物。
x/a lx
lg(1000lx)
kx
mx
lxmx
xlxmx
0 0.99 1 0.99 2 0.97 3 0.89 4 0.87 5 0.87 6 0.86 7 0.86 8 0.83 9 0.81 10 0.81 11 0.81 12 0.81 13 0.81
3.00 3.00 2.99 2.95 2.94 2.94 2.93 2.93 2.92 2.91 2.91 2.91 2.91 2.91
第三章
种群及其 基本特征
1
第一节 生物种与种群的概念
一、生物种的概念
瑞典植物学家林奈(Carolus von
Linnaeus)在其出版的《植物种志》中,继承 了J. Ray的观点,认为种是“形态相似的个体 的集合”,并指出同种个体可自由交配,能产 生可育的后代,而不同种之间的杂交则不育, 并创立了种的双命名法。
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0.401 0.349
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0.440 0.378
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0.464 0.399
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0.434 0.360
2.880
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0.462 0.374
2.366
0.00
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②增长率随密度上升而按比例降低。
最简单的是每增加一个个体,就产生1/K 的抑制影响。例如K=100,每增加一个个
体,产生0.01影响,或者说,每一个体利
用了1/K 的“空间”,N个体利用了N/K
“空间”,而可供种群继续增长的“剩余
空间”只有(1-N/K)。这样,种群增长
将不再是“J”型,而是“S”型。
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1.单体生物
单体生物(unitary organism) 的个体很清楚,如蛙有4条腿,昆 虫有6条腿等,各个体保持基本一 致的形态结构,它们都由一个受精 卵发育而成。
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2.构件生物
构件生物(modular organism)是 由一个合子发育成一套构件(modules) 组成的个体,如一株树有许多树枝,一 个稻丛有许多分蘖,并且构件数很不相 同,从构件产生新的构件,其多少还随 环境条件而变化。高等植物是构件生物, 大多数动物属单体生物,但营固着生活 的珊瑚、薮枝虫、苔藓等也是构件生物。
②死亡率曲线。以qx栏对x栏作图。藤壶在
第一年死亡率很高,以后逐渐降低,接 近老死时死亡率迅速上升。
③生命期望,ex表示该年龄期开始时的平 均能存活的年限。e0为种群的平均寿命, 藤壶e0=1.58。
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3.动态生命表和静态生命表
藤壶生命表称动态生命表。另一类为静 态生命表,是根据某一特定时间对种群作一 年龄结构调查资料而编制的。
R0=Σlxmx。R0 代表该种群(在生命表所包 括特定时间中的)世代净增殖率。猕猴生命 表的R0=3.095,表示猕猴数经一世代后平均 地增长到原来的3.095倍。该生命表还增加 kx 栏,kx是表示年龄组死亡力的指标,它由 lx栏导出,即 kx=lglx-lglx+1 (表3-2) 。
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表3-2 南湾猕猴雌猴的综合生命表(引自江海声等,1989)
过计算的预测值)(Begon等,1986)
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2.季节消长
对自然种群的数量变动,首 先要区别年内(季节消长)和年 际变动。一年生草本植物北点地 梅种群个体数有明显的季节消长。
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图3-5 北点地梅8 年间的种群数量变动(Begon等,1986) 个体数有明显的季节消长,8 年间籽苗数为500~1 000/m2,每年死亡
同生群生命表中个体经历了同样的环境 条件,而静态生命表中个体出生于不同年 (或其他时间单位),经历了不同的环境条 件。因此,编制静态生命表等于假定种群所 经历的环境是年复一年地没有变化的,这类 生命表如果应用得法,还是有价值的。
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4.综合生命表
综合生命表同时包括了存活率和出生率 两方面数据,将两者相乘,并累加起来,得 净生殖率(net reproductive rate):
图3-2 1982年河北省人口的年龄结构
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(按1982年全国人口普查数据绘制)
性比是种群中雄性个体和雌性个体
数目的比例,哺乳动物受精卵的♂
/♀比大致是50∶50,这叫第一性比, 幼体成长到性成熟这段时间里,由于
种种原因,♂ /♀比还要继续变化, 到个体成熟时为止,这时♂对♀的比
例叫第二性比,以后还会有充分成熟 的个体性比,叫第三性比。性比对种 群的配偶关系及繁殖潜力有很大影响。 在野生种群中,因性比的变化会发生 配偶关系及交配行为的变化,这是种 群自然调节的方式之一。
种的性状可分两类:基因型与表型。前者 是种的遗传本质;后者为与环境结合后实际表 现出的可见性状。
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二、种群的概念
种群(population)是一定空间中同种 个体的组合。表示种群是由同种个体组成的, 占有一定的领域。种群是生态学的重要概念 之一。
自然种群有3个基本特征:①数量特征, 个体的生生死死使种群大小不断变化;②空 间特征,种群不仅有分布区域,也有在生活 空间中的布局;③遗传特征,种群内个体可 相互交配,具有一定的基因组成,系一个基 因库,以区别于其他物种。
常是把世代t+1的种群Nt+1与世代t的种群Nt联 系起来的差分方程:
Nt+1=λNt 或 Nt=N0λt
式中:N——种群大小 t——时间 λ——种群的周限增长率
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(2) 种群连续增长模型 在世代重叠的情况下,种群经连续的
方式变化。这种系统的动态研究,涉及微 分方程。把种群变化率dN/dt与任何时间的 种一群恒大定小的每Nt 员联增系长起率来(,p最er简c单ap的ita情gr况ow是th有 rate)r,它与密度无关,即
30%~70%,但至少有50株以上存活到开花结实,为次年种群的延续产出35 种子,各年间的成株数变动也相当少
3.不规则波动
我国是世界上具有最长气象记录的 国家。马世骏(1985)从统计上探讨过
观地表达了该同生群(cohort)的存活过 程。Deevey(1947)曾将存活曲线分为3 个类型(表3-1)(图3-3)。
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表3-1 藤壶的生命表(引自Krebs,1978)
年龄(a) 存活数 存活率
x
nx
lx
死亡数 dx
死亡率 qx
0
142 1.000 80
0.563
1
62
0.437 28
0.452
dN/dt=rt 其积分式为
Nt=N0 e rt 式中:e——自然对数的底。
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2.与密度有关的种群增长模型
与密度有关的种群增长同样有离散的 和连续的两类。具密度效应的种群连续
增长模型,比无密度效应的模型增加了
两点假设:
①有一个环境容纳量(通常以K表示),
当Nt=K时,种群为零增长,

dN/dt=0
值。
r值可按下式计算:
r = lnR0/T 式中:T——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 命表资料可以估计出世代时间的近似值,即
T=(Σxlxmx)/(Σlxmx)
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三、种群的增长模型
1.与密度无关的种群增长模型
(1) 种群离散增长模型 最简单的单种种群增长的数学模型,通
(3)模型中两个参数r、K,已成为生物进
化对策理论中的重要概念。
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四、自然种群的数量变动
1.种群增长
自然种群数量变动中,“J” 型和“S”型增长均可以见到,但 曲线不像数学模型所预测的光滑、 典型,常常还表现为两类增长型 之间的中间过渡型。
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图3-4 蓟马种群数量变化(柱高示观测值,虚线示通
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