第八章 种群间相互作用

第八章种群间相互作用

●种间相互作用的主要类型

●种间竞争

●捕食与被捕食

●食草作用

●寄生物与宿主

●互利共生

第一节种间相互作用的主要类型

●正相互作用

偏利共生：对一个物种有利，对另一个物种无关紧要（海产蛤与豆蟹）；

原始协作：对双方都有利，但是这种协作又不是必需的，即离开协作，双方仍能独立生活（食虫鸟与有蹄类动物）；

互利共生：对双方都有利，而且已经发展到彼此不能独立生存的程度（白蚁与鞭毛虫）；

●负相互作用：

竞争

捕食

寄生

偏害

✓异种抑制作用[他感作用(a l l e l o p a t h y)]：植物分泌一种能抑制其它植物生长的化学物质的现象。

✓抗生作用（a n t i b i o s i s）：一种微生物产生一种化学物质来抑制另一种微生物的过程。

第二节种间竞争

●种间竞争的典型例子

●竞争类型及其特征

●似然竞争

●洛特卡－沃尔泰勒模型

●自然种群的竞争和生态位分化

●斑块环境中的种间竞争与共存

●竞争与进化

一、种间竞争的典型例子

●大草履虫(P a r a m e c i u m c a u d a t u m)与双核小草履虫(P.a u r e l i a)

●大草履虫(P.c a u d a t u m)与袋状草履虫(P.b u r s a r i a)

二、竞争类型及其特征

●竞争类型

资源利用性竞争（e x p l o i t a t i o n c o m p e t i t i o n）

相互干涉性竞争（i n t e r f e r e n c e c o m p e t i t i o n）

●种间竞争的共同特点

不对称性

对一种资源的竞争能影响到对另外一种资源的竞争

三、似然竞争

●似然竞争（a p p a r e n t c o m p e t i t i o n）：竞争作用不是由于共用相同的有限资源而产生的。 两个物种共享相同的捕食者

两物种存在正相互作用，而其中一个物种与第三种有负相互作用，那么另一个物种与第三种之间就出现了负相互作用

四、洛特卡－沃尔泰勒模型

dN1/dt=r1N1 (1-N1/K1-αN2/K1)

物种1和物种2的平衡线

两个物种之间竞争的四种结局

模型结论

●竞争结局取决于种内竞争强度和种间竞争强度的相对大小

1/K1和1/K2：物种1和物种2的种内竞争强度

β/K2：物种1（对物种2）的种间竞争强度

α/K1：物种2（对物种1）的种间竞争强度

模型评价

●尽管模型将种间竞争过程过分简单化了，但模型至少对于分析像竞争这样的生物学问题，可

以提供概念结构和思路；

●一定程度上可以预测竞争结局；

●构成其它更加复杂竞争模型的基础；

●模型可以扩充而应用于更多物种的竞争。

五、自然种群的竞争和生态位分化

●高斯假说

●竞争排斥原理（competitive exclusion principle）

●竞争排斥原理的实践意义

●性状替换（character displacement）

●高斯假说：由于竞争的结果，两个相似的物种不能占有相同的生态位(niche)，而是以某种

方式彼此取代，因此每个种各具食性或其它生活方式上的特点。

●竞争排斥原理：生态位上相同的两个物种不可能在同一地区共存，如果生活在同一地区，由

于剧烈的竞争，它们之间必然出现栖息地、食性、活动时间或其它特征上的生态位分化。●竞争排斥原理的实践意义：引种工作

●性状替换：两个亲缘关系密切的种类如果异域分布则特征往往相似，而同域分布时则区别明

显，彼此之间必然出现明显的生态分离

六、斑块环境中的种间

竞争与共存

●逃命共存（f u g i v e c o e x i s t e n c e）

●随机波动的环境

●短命资源斑块、聚集分布和物种空间分离

●逃命共存(f u g i v e c o e x i s t e n c e)

一个种只有竞争能力和空斑侵占能力成反比时才能在群落中与其它种共存。（淡菜与褐藻） 中度干扰假说：如果扰动速率太低，少数竞争力强的物种将在群落内取得完全优势；如果扰动速率太高，只有生长速度快、侵占能力强的物种才能生存下来；只有当扰动率中等时，物种生存机会才最多，群落物种多样性才最高。

●随机波动的环境

哈吉森H u t c h i n s o n(1961)的非平衡观点：如果竞争种之间的平衡被环境反复调整，一会儿对种A有利，一会儿又对种B有利，那么这种环境波动对共存就会很有利。

契申C h e s s o n观点：仅仅环境波动并不能保证共存，实际上环境波动对共存可以产生正影响、无影响和负影响。

●短命资源斑块、聚集分布和物种空间分离

短命资源：对其消费者仅在非常有限的一段时间内可以利用的资源，如腐烂的尸体、粪便、腐烂的水果，季节性池塘等。

聚集分布和物种空间分离：聚集分布加剧了种内竞争强度而减弱了种间竞争强度，使竞争种在许多斑块中不能出现，从而具有独立分布的弱竞争种能和强竞争种在同一区域共存。

七、竞争与进化

●种内竞争促使两物种的生态位接近，种间竞争促使两竞争物种生态位分开。

第三节捕食与被食

●捕食概念

●捕食者与猎物的相互适应

●捕食策略和功能反应

●捕食者和被食者种群相互动态的数学模型

一、捕食概念

●捕食(p r e d a t i o n)：生物摄取其它生物个体（猎物）的全部或部分为食的现象

●广义的捕食类型：

典型的捕食

食草作用

拟寄生（p a r a s i t o i d s）

同类相食（c a n n i b a l i s m）

二、捕食者与猎物的相互适应

三、捕食策略和功能反应

（一）食谱宽度

（二）边际值原理（Marginal Value Theorem）

●若资源斑块间的旅行时间越长，觅食者在一资源斑块中停留时间越长（P352-d）；

●最优觅食者在优质资源斑块中停留的时间比在劣质资源斑块里停留时间更长（c）；

●若整个环境的质量较差，觅食者在一资源斑块中停留时间相应延长；

（三）理想自由分布（Ideal Free Distribution）

●种群个体在不同资源斑块中的分布格局：最好的资源斑块中分布的觅食者最多；次好的资源

斑块中分布的觅食者次之，依次类推。

●理想自由分布：每一资源斑块里的觅食者数量最终形成一种平衡，使得任何一个觅食者无论

走到那个斑块都只能获得同样的适合度收益，这种平衡状态称为理想自由分布。

（四）捕食者的功能反应和数量反应

●捕食者的功能反应：捕食者使其单位时间内能量摄入达到最大的觅食行为。

●捕食者的数量反应：随着猎物密度的增加，捕食者种群的数量亦随之增加，这种过程称之为

捕食者对于猎物种群密度增加的数量反应。

四、捕食者和猎物种群相互动态的数学模型

（一）洛特卡－沃尔泰勒捕食模型的假设

●捕食者在随机分布的猎物种群中随机运动和寻找猎物；

●没有捕食者存在时，猎物呈指数增长；没有猎物时，捕食者呈指数减少；

●没有时滞。

（二）洛特卡－沃尔泰勒捕食方程

dN/dt= (r1 –εP)N

（三）洛特卡－沃尔泰勒捕食模型的行为