第04章 生活史

1、生態(tài)學(xué)1第第四四章章 生活史生活史生態(tài)學(xué)基本內(nèi)容：基本內(nèi)容：教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)制約生活史的因素制約生活史的因素1. 生物的遺傳特性（不能改變）生物的遺傳特性（不能改變）2. 外界環(huán)境的影響外界環(huán)境的影響生態(tài)可塑性生態(tài)可塑性3. 一些遺傳特性受另一些遺傳特性制一些遺傳特性受另一些遺傳特性制約約生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)818076797978787171.4666870727476788082日本中國香港瑞士澳大利亞加拿大美國德國泰國中國年齡生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)靜止期停滯期指數(shù)期停滯期：停滯期：生物體的準(zhǔn)備生長期。生物體的準(zhǔn)備生長期。個(gè)體小、分裂細(xì)胞少、器官尚未個(gè)體小

2、、分裂細(xì)胞少、器官尚未完全形成、獲取營養(yǎng)的能力較小完全形成、獲取營養(yǎng)的能力較小和生長的環(huán)境條件尚未達(dá)到最適和生長的環(huán)境條件尚未達(dá)到最適時(shí)期等因素影響生長速率。時(shí)期等因素影響生長速率。指數(shù)期：指數(shù)期：生物的真正生長期，生長生物的真正生長期，生長的內(nèi)外因素都達(dá)到最有利狀態(tài)。的內(nèi)外因素都達(dá)到最有利狀態(tài)。靜止期：靜止期：越來越多的細(xì)胞開始死越來越多的細(xì)胞開始死亡，細(xì)胞分裂、組織和器官的形亡，細(xì)胞分裂、組織和器官的形成越來越慢，最終達(dá)到平衡呈靜成越來越慢，最終達(dá)到平衡呈靜止?fàn)顟B(tài)。止?fàn)顟B(tài)。生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué) 生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)l有機(jī)體生活史格局的多樣性和可塑性必然導(dǎo)致繁殖特性的一系列相關(guān)變化，

3、而繁殖方式的多樣性必然又使繁殖特性變得更為復(fù)雜。l繁殖與物種的生存和發(fā)展關(guān)系極密切，因此繁殖是生活史研究中的核心問題。生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)每當(dāng)果實(shí)成熟時(shí)會(huì)自動(dòng)爆裂開，鋒利的“破片”四處飛射，威力如一顆小型手榴彈，殺傷力很是強(qiáng)大。有些外殼碎片甚至能飛出20多米。爆炸后經(jīng)常會(huì)在附近發(fā)現(xiàn)被炸死的鳥類尸體。 生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)長爪沙鼠生態(tài)學(xué)子午沙鼠生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)為什么動(dòng)物不能占據(jù)所有的潛在分布區(qū)？ 遷入 存活 繁殖 擴(kuò)張 （拓殖 滅絕）2022-4-29生態(tài)學(xué)探討種群分布和多度限制因素及其作用的技術(shù)路線行為（Behaviour）棲息地選擇（Habitat selection）巢址或庇護(hù)所缺乏擴(kuò)散（Dispersal）

4、無法到達(dá)或缺乏足夠的時(shí)間環(huán)境的物理、化學(xué)因素（Physical and chemical factors）氣溫、降水、土壤結(jié)構(gòu)、濕度等水、氧氣、PH、礦物元素 等種間作用Other specise競(jìng)爭(zhēng)、捕食、寄生、疾病生態(tài)學(xué)擴(kuò)散及其過程的三個(gè)構(gòu)成階段： 離開或遷出離開或遷出（departure or emigration） 游蕩（游蕩（vagrant） 定居或遷入定居或遷入（settling or immigration）生態(tài)學(xué)擴(kuò)散模式：擴(kuò)散模式： 彌散彌散-生態(tài)尺度，緩慢進(jìn)程生態(tài)尺度，緩慢進(jìn)程 跳躍式擴(kuò)散跳躍式擴(kuò)散進(jìn)程快，穿越屏障進(jìn)程快，穿越屏障 地質(zhì)年代的擴(kuò)散地質(zhì)年代的擴(kuò)散- -進(jìn)化尺度（

5、大陸漂移）進(jìn)化尺度（大陸漂移）擴(kuò)擴(kuò)散過程及其模式散過程及其模式擴(kuò)散過程擴(kuò)散過程 - -生態(tài)過程生態(tài)過程 - -遺傳過程遺傳過程生態(tài)學(xué)擴(kuò)散為什么如此重要？擴(kuò)散為什么如此重要？ 擴(kuò)散擴(kuò)散-種群空間分布動(dòng)態(tài)與演化種群空間分布動(dòng)態(tài)與演化 擴(kuò)散擴(kuò)散-種群全域續(xù)存與局域滅絕種群全域續(xù)存與局域滅絕 擴(kuò)散擴(kuò)散-種群基因穿越空間得以凝聚種群基因穿越空間得以凝聚 擴(kuò)散擴(kuò)散-種群內(nèi)的遺傳多樣性，遺傳漂變與突種群內(nèi)的遺傳多樣性，遺傳漂變與突變負(fù)荷變負(fù)荷 擴(kuò)散擴(kuò)散-種群的局部適應(yīng)種群的局部適應(yīng): :在特定的環(huán)境內(nèi)，在特定的環(huán)境內(nèi)，定居個(gè)體基因型的適合度高于新遷入個(gè)體的定居個(gè)體基因型的適合度高于新遷入個(gè)體的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。

6、擴(kuò)散擴(kuò)散-動(dòng)物行為以及社會(huì)性進(jìn)化動(dòng)物行為以及社會(huì)性進(jìn)化 擴(kuò)散擴(kuò)散-物種形成物種形成 擴(kuò)散擴(kuò)散-群落動(dòng)態(tài)群落動(dòng)態(tài)生態(tài)學(xué) 擴(kuò)散為什么如此重要？ 擴(kuò)散的個(gè)體水平上的收益與代價(jià)：擴(kuò)散的個(gè)體水平上的收益與代價(jià)：收益（收益（benefitsbenefits） 逃離不適宜生境逃離不適宜生境 獲得新資源獲得新資源 避免親緣競(jìng)爭(zhēng)避免親緣競(jìng)爭(zhēng) 避免近交衰退避免近交衰退代價(jià)（代價(jià)（costscosts） : : 能量代價(jià)能量代價(jià) （Energetic costsEnergetic costs） 風(fēng)險(xiǎn)代價(jià)（風(fēng)險(xiǎn)代價(jià)（Risks costs)Risks costs) 時(shí)間代價(jià)（時(shí)間代價(jià)（Time costsTime c

7、osts） 遠(yuǎn)交衰退遠(yuǎn)交衰退 社群地位喪失（主要針對(duì)社會(huì)性社群地位喪失（主要針對(duì)社會(huì)性動(dòng)物）動(dòng)物）生態(tài)學(xué) 基因流動(dòng)基因流動(dòng)-種群遺傳結(jié)構(gòu)種群遺傳結(jié)構(gòu) 擴(kuò)散個(gè)體非隨機(jī)擴(kuò)散個(gè)體非隨機(jī)-建群效應(yīng)形成建群效應(yīng)形成擴(kuò)散成功的結(jié)果擴(kuò)散成功的結(jié)果生態(tài)學(xué) 物種自然探索 人類引進(jìn)-（生態(tài)入侵）擴(kuò)散途徑36生態(tài)學(xué)生態(tài)入侵：生態(tài)入侵： 由于人類有意識(shí)或無意識(shí)地把某種生物帶入適宜其棲息和繁由于人類有意識(shí)或無意識(shí)地把某種生物帶入適宜其棲息和繁衍的地區(qū)，該生物種群不斷擴(kuò)大，分布區(qū)逐步穩(wěn)定地?cái)U(kuò)展，這種衍的地區(qū)，該生物種群不斷擴(kuò)大，分布區(qū)逐步穩(wěn)定地?cái)U(kuò)展，這種過程稱為生態(tài)入侵。過程稱為生態(tài)入侵。 例如對(duì)我省危害嚴(yán)重的水葫蘆、非

8、洲大蝸牛、大瓶螺等。例如對(duì)我省危害嚴(yán)重的水葫蘆、非洲大蝸牛、大瓶螺等。非洲大蝸牛鳳眼蓮生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué) 一次繁殖和多次繁殖一次繁殖和多次繁殖：生態(tài)學(xué) 生活年限與繁殖生活年限與繁殖 ： ： ： 一般相對(duì)有利的生境，一次繁殖趨于延遲繁殖，一般相對(duì)有利的生境，一次繁殖趨于延遲繁殖，多次繁殖優(yōu)于一次繁殖，主要關(guān)系到競(jìng)爭(zhēng)力、多次繁殖優(yōu)于一次繁殖，主要關(guān)系到競(jìng)爭(zhēng)力、生存力。生存力。生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)47前提條件（1）環(huán)境容納量K：當(dāng)NtK時(shí)， 種群為零增長，即dN/dt0；（2）環(huán)境阻力1/K和 “剩余空間”(1-N/K) Logistic 模型t t時(shí)種群增長率時(shí)種群增長率= =內(nèi)稟

9、增長率內(nèi)稟增長率種群大小種群大小密度制約因子密度制約因子生態(tài)學(xué)n 曲線常分為曲線常分為5 5個(gè)時(shí)期（如圖）個(gè)時(shí)期（如圖）n“S”“S”型曲線有兩個(gè)特點(diǎn)：型曲線有兩個(gè)特點(diǎn)： （1 1）曲線漸近于）曲線漸近于K K值，即平衡密度；值，即平衡密度； （2 2）曲線上升是平滑的。）曲線上升是平滑的。生態(tài)學(xué)49生態(tài)對(duì)策(bionomic strategy） 物種基于不同種群增長模式環(huán)境限制下的生活史或行為模式及其進(jìn)化趨向。生態(tài)學(xué)選擇壓力密度選擇壓力密度非密度制約性自然選擇：選擇有利于具有高r值的表型r-Kr-K選擇（選擇（r-K selection）及）及r-Kr-K對(duì)策（對(duì)策（r-K strategy

10、）密度制約性自然選擇：選擇有利于較大的穩(wěn)定密度K值的表型在進(jìn)化過程中，兩種相反的可供選擇的方向：一種是低生育力的，親體良好的育幼行為；另一種高生育力的，沒有親體關(guān)懷的行為（Lack，1954）。生態(tài)學(xué)2022-4-2951 MacArthur MacArthur和和WilsonWilson推進(jìn)了推進(jìn)了LackLack的思想，將生物按棲息的思想，將生物按棲息環(huán)境和進(jìn)化對(duì)策分為環(huán)境和進(jìn)化對(duì)策分為r-r-對(duì)策者和對(duì)策者和K-K-對(duì)策者兩大類，前者屬對(duì)策者兩大類，前者屬于于r-r-選擇，后則屬于選擇，后則屬于K-K-選擇。選擇。 PiankaPianka又把又把r/Kr/K對(duì)策思想進(jìn)行了更詳細(xì)、深入的

11、表達(dá)，對(duì)策思想進(jìn)行了更詳細(xì)、深入的表達(dá)，統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為r-r-選擇和選擇和K-K-選擇理論。選擇理論。生態(tài)學(xué)比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目 r-對(duì)策者對(duì)策者K-對(duì)策者對(duì)策者 環(huán)境特點(diǎn)環(huán)境特點(diǎn)氣候因子氣候因子 多變、不確定多變、不確定穩(wěn)定、較確定穩(wěn)定、較確定生物因子生物因子 種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng) 和緩？和緩？激烈？激烈？ 種間競(jìng)爭(zhēng)種間競(jìng)爭(zhēng) 和緩？和緩？激烈激烈(緊張緊張)？捕食壓力捕食壓力 通常較大通常較大通常較小通常較小 食物食物 較豐富？較豐富？較貧乏？較貧乏？物種多樣性物種多樣性 貧乏貧乏豐富豐富個(gè)體特征個(gè)體特征發(fā)育速度發(fā)育速度 快快慢慢 開始繁殖時(shí)間開始繁殖時(shí)間 早早遲遲 壽命壽命 短短長長 體型大小體型大

12、小 小小大大 繁殖能力繁殖能力(高高/低產(chǎn)低產(chǎn)) 高產(chǎn)高產(chǎn)低產(chǎn)低產(chǎn) 種群特征種群特征rm 高高低低 密度密度 波動(dòng)大，遠(yuǎn)離波動(dòng)大，遠(yuǎn)離K較穩(wěn)定，接近較穩(wěn)定，接近K 種群增長種群增長 迅速迅速緩慢緩慢 生存曲線生存曲線 DeeveyIII C型型DeeveyI,II A B型型行為特征行為特征 無保護(hù)后代特征無保護(hù)后代特征保護(hù)后代保護(hù)后代進(jìn)化方向進(jìn)化方向 高繁殖高繁殖高存活高存活 生態(tài)學(xué)2022-4-2953r-對(duì)策和K-對(duì)策種群的增長曲線比較 S S是穩(wěn)定平衡點(diǎn)是穩(wěn)定平衡點(diǎn) X X是絕滅點(diǎn)是絕滅點(diǎn)SX生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)2022-4-2956以鳥類為例：以鳥類為例： 可可利用資源有限，若把有限利

13、用資源有限，若把有限的能的能量用于保護(hù)幼仔的存量用于保護(hù)幼仔的存活，就難以同時(shí)具有很高的生育力。活，就難以同時(shí)具有很高的生育力。 麻麻雀、山雀等小型鳥類雀、山雀等小型鳥類 產(chǎn)小卵，每窩卵數(shù)多，其生育產(chǎn)小卵，每窩卵數(shù)多，其生育力較高。屬力較高。屬r-r-對(duì)策者，這類對(duì)策者把能量主要分配于提高對(duì)策者，這類對(duì)策者把能量主要分配于提高生育力上。生育力上。 鷹鷹、鷲等大型鳥產(chǎn)大卵，生育力低，但保護(hù)幼鳥能力、鷲等大型鳥產(chǎn)大卵，生育力低，但保護(hù)幼鳥能力強(qiáng)。把能量主要分配于提高競(jìng)爭(zhēng)能力和保護(hù)幼鳥上，屬強(qiáng)。把能量主要分配于提高競(jìng)爭(zhēng)能力和保護(hù)幼鳥上，屬K-K-對(duì)策者，對(duì)策者，K-K-對(duì)策者種群的大小多處于對(duì)策者種群的大小多處于K K值附近。值附近。 用用通俗一點(diǎn)講：在進(jìn)化過程中，通俗一點(diǎn)講：在進(jìn)化過程中，r-r