種群生態(tài)學(xué)-種群的增長模型教程文件課件

種群生態(tài)學(xué)-種群的增長模型種群生態(tài)學(xué)-種群的增長模型三、種群的增長模型（一）與密度無關(guān)的種群增長模型1.種群離散增長模型Nt=N0λt

=1:種群穩(wěn)定

>1:種群上升.0<

<1:種群下降

=0種群沒有繁殖，種群在下一代滅亡。三、種群的增長模型（一）與密度無關(guān)的種群增長模型=1（一）與密度無關(guān)的種群增長模型２．種群連續(xù)增長模型Nt=N0ertr為瞬時增長率

Nt

r〉0

r=0

N0

r〈0

r>0種群上升r=0種群穩(wěn)定r<0種群下降（一）與密度無關(guān)的種群增長模型２．種群連續(xù)增長模型

r>0（一）與密度無關(guān)的種群增長模型ｒ＝lｎRo/Ｔr

=ln

R0=T與密度無關(guān)的種群增長的增長模型位指數(shù)增長，增長曲線為“J”型，又稱“J”型增長。（一）與密度無關(guān)的種群增長模型ｒ＝lｎRo/Ｔ與密度無關(guān)的邏輯斯諦增長方程數(shù)學(xué)模型：dN/dt=rN(1-N/K)

Nt=K/（1+ea-rt）(k-N)/k:邏輯斯諦系數(shù)N>k,種群下降;N=k,種群不增不減;N<k種群上升隨著資源的消耗，種群增長率變慢，并趨向停止，因此，自然種群常呈邏輯斯諦增長。（二）與密度有關(guān)的種群增長模型邏輯斯諦增長方程（二）與密度有關(guān)的種群增長模型K邏輯斯諦增長指數(shù)增長指數(shù)增長與邏輯斯諦增長之間的關(guān)系1－N/KtNtK邏輯斯諦增長指數(shù)增長指數(shù)增長與邏輯斯諦增長之間的關(guān)系1－邏輯斯諦增長率變化曲線dN/dtdN/dt=Nr(1-N/K)Nk／2邏輯斯諦增長率變化曲線dN/dtdN/dt=Nr(1-N/K邏輯斯諦增長曲線的五個時期A開始期B加速期C轉(zhuǎn)折期D減速期E飽和期KtNtK/2邏輯斯諦增長曲線的五個時期KtNtK/2邏輯斯締方程的意義它是兩個相互作用種群增長模型的基礎(chǔ)；它是漁業(yè)、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等實(shí)踐領(lǐng)域中確定最大持續(xù)產(chǎn)量的主要模型；模型中的兩個參數(shù)K和r已成為生物進(jìn)化對策理論中的重要概念。邏輯斯締方程的意義它是兩個相互作用種群增長模型的基礎(chǔ)；第三節(jié)種群調(diào)節(jié)及集合種群種群數(shù)量受天氣的強(qiáng)烈影響－－氣候?qū)W派捕食、寄生、競爭、食物等生物因素對種群起調(diào)節(jié)作用－－生物學(xué)派種內(nèi)成員的異質(zhì)性－－自動調(diào)節(jié)學(xué)說社群的等級和領(lǐng)域性－－行為調(diào)節(jié)學(xué)說激素分泌的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制－－內(nèi)分泌調(diào)節(jié)學(xué)說遺傳多態(tài)－－遺傳調(diào)節(jié)學(xué)說外源性調(diào)節(jié)內(nèi)源性調(diào)節(jié)第三節(jié)種群調(diào)節(jié)及集合種群種群數(shù)量受天氣的強(qiáng)烈影響－－氣第四節(jié)生活史對策(生態(tài)對策)

生活史：一個生物從出生到死亡所經(jīng)歷的全部過程稱為生活史。

生活史對策：生物在生存斗爭中獲得的生存對策稱為生態(tài)對策或生活史對策。繁殖對策取食對策避敵對策擴(kuò)散對策第四節(jié)生活史對策(生態(tài)對策)生活史：一個生物從出生到一、繁殖對策生物的繁殖問題一直是進(jìn)化生態(tài)學(xué)的核心問題。Lack法則：D.Lack1954發(fā)現(xiàn)了動物繁殖的生態(tài)趨勢，提出動物總是面對兩種對立的進(jìn)化選擇：一種是高生育率但無親代撫育；一種是低生育率但有親代撫育。這一理論稱為D.Lack法則。MacArthur1962年提出了r-K選擇的自然選擇理論一、繁殖對策生物的繁殖問題一直是進(jìn)化生態(tài)學(xué)的核心問題。1.r-選擇與K-選擇r-選擇：有利于增大內(nèi)稟增長率的選擇。K-選擇：有利于增加競爭能力的選擇。進(jìn)一步將r-選擇的物種稱為r-策略者，K選擇的物種稱為K—策略者一、繁殖對策1.r-選擇與K-選擇一、繁殖對策1.r-選擇與K-選擇r對策種群具有使種群增長率最大化的特征：快速發(fā)育，小型成體，數(shù)量多而個體小的后代，高的繁殖能量和短的世代周期。k對策種群具有使種群競爭能力最大化的特征：慢速發(fā)育，大型成體，數(shù)量少而體型大的后代，低的繁殖能量和長的世代周期。1.r-選擇與K-選擇r對策種群具有使種群增長率最大化

r-策略者是新生境的開拓者，但生存靠機(jī)會——機(jī)會主義者，K—策略者是穩(wěn)定環(huán)境的維護(hù)者——保守主義者。1.r-選擇與K-選擇r-策略者是新生境的開拓者，但生存靠機(jī)會熱帶地區(qū)物種(氣候條件穩(wěn)定)近于K類對策.蝶溫帶或寒帶物種(氣候條件不穩(wěn)定)近于r類對策.蚜蟲脊椎動物K,侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)(溫暖潮濕,氣候穩(wěn)定)昆蟲r,二疊紀(jì)、三疊紀(jì)(氣候條件不定)組成森林樹木K類對策一年生植物r類對策1.r-選擇與K-選擇熱帶地區(qū)物種(氣候條件穩(wěn)定)近于K類對策.

r類與k類對策特征比較r類與k類對策特征比較r-對策的優(yōu)缺點(diǎn)K-對策的優(yōu)缺點(diǎn)1.r-選擇與K-選擇r-對策的優(yōu)缺點(diǎn)1.r-選擇與K-選擇1.r-選擇與K-選擇應(yīng)該說，r,K-選擇只是有機(jī)體自然選擇的兩個基本類型。實(shí)際上，在同一個地區(qū)，同一生態(tài)條件下都能找到許多不同的類型，大多數(shù)物種是以一個、幾個或大部分特征居于這兩個類型之間。因此，將這兩個類型看作是連續(xù)變化的兩個極端更為合適。也就是，生物界的種類存在著“r-K策略的連續(xù)體”（r-Kcontinuumofstrategies).1.r-選擇與K-選擇應(yīng)該說，r,K-選擇只是有機(jī)體自然2、R-、C-和S-選擇的生活史模式C-選擇：在資源豐富的可預(yù)測生境中的選擇，主要將資源分配給生長。（競爭型）R-選擇：在資源豐富的臨時生境中的選擇，主要將資源分配給生殖。（干擾型）S-選擇：資源分配的主要方式是分配給維持，在資源有限或由于生理脅迫限制了資源利用的生境中，將主要的資源用于維持存活，這就是脅迫忍耐種。（脅迫忍耐型）2、R-、C-和S-選擇的生活史模式C-選擇：在資源豐富的可對有害生物按生態(tài)對策來分類:r類有害生物,K類有害生物.不同類所采取的調(diào)控策略不同.

二、生態(tài)對策與調(diào)控策略二、生態(tài)對策與調(diào)控策略第五節(jié)種內(nèi)與種間關(guān)系種內(nèi)的相互作用的主要形式有競爭、自相殘殺和利他等種間相互作用的形式主要有競爭、捕食、寄生和互利共生正相互作用：偏利共生、原始合作、互利共生負(fù)相互作用：競爭、捕食、寄生、和偏害第五節(jié)種內(nèi)與種間關(guān)系種內(nèi)的相互作用的主要形式有競爭、自相第五節(jié)種內(nèi)與種間關(guān)系一、種內(nèi)關(guān)系Intraspecificrelationship在種內(nèi)關(guān)系方面，植物種群與動物種群有很大區(qū)別。植物種群除有集群生長的特性外，更主要的是個體之間的密度效應(yīng)（densityeffect),反映在個體產(chǎn)量和死亡率上。動物種群主要表現(xiàn)為等級制、領(lǐng)域性、集群和分散等行為上。第五節(jié)種內(nèi)與種間關(guān)系一、種內(nèi)關(guān)系Intraspecifi（一）、密度效應(yīng)密度效應(yīng)：又叫鄰接效應(yīng)（theeffectofneighbours):在一定時間內(nèi)，當(dāng)種群的個體數(shù)量增加時，就必定出現(xiàn)鄰接個體之間的相互影響，稱為密度效應(yīng)或鄰接效應(yīng)。最后產(chǎn)量恒定法則–3/2自疏法則（一）、密度效應(yīng)密度效應(yīng)：又叫鄰接效應(yīng)（theeffect（一）、密度效應(yīng)最后產(chǎn)量恒定法則在一定范圍內(nèi)，當(dāng)條件相同時，不管一個種群的密度如何，最后產(chǎn)量差不多總是一樣的。Y=Wd=Ki（一）、密度效應(yīng)最后產(chǎn)量恒定法則（一）、密度效應(yīng)–3/2自疏法則自疏：密度增大后，種群內(nèi)的部分個體死亡，種群密度有所下降，稱為自疏。W=Cd-aW=Cd-3/2被稱為-3/2自疏法則（一）、密度效應(yīng)–3/2自疏法則（二）動植物的性別生態(tài)（1）植物的性別系統(tǒng)雌雄同花、雌雄同株異花（玉米）、雌雄異株（銀杏）（2）動物的婚配制度婚配制度是指種群內(nèi)婚配的各種類型。高等動物最常見的婚配制度是一雄多雌制，而一雄一雌的單配偶制則是由原始的一雄多雌制進(jìn)化而來的。決定動物的婚配制度的主要生態(tài)因素可能是資源的分布，主要是食物和營巢地在空間和時間上的分布情況。（二）動植物的性別生態(tài)（1）植物的性別系統(tǒng)（三）領(lǐng)域性和社會等級領(lǐng)域性（territoriality）:動物的個體、家庭，甚至社群所占據(jù)的、并積極保衛(wèi)不讓同種其它個體侵入的空間，這種現(xiàn)象稱領(lǐng)域性。這種占有領(lǐng)域的行為稱領(lǐng)域行為。動物的領(lǐng)域隨占有者的體重而變化，受食物品質(zhì)影響，領(lǐng)域面積隨生活史而變化。領(lǐng)域的特征與意義：領(lǐng)域的主要特征有三點(diǎn)：①領(lǐng)域是一個固定的區(qū)域，且大小可調(diào)整；②領(lǐng)域受積極保護(hù)；③領(lǐng)域的使用是排他性的。領(lǐng)域使動物可以得到充足的食物，減少對生殖活動的外來干擾，使安全更有保障。（三）領(lǐng)域性和社會等級領(lǐng)域性（territoriality）社會等級（socialhierarchy）:動物種群中的各個個體的地位有一定的順序性。其基礎(chǔ)是支配—從屬關(guān)系。支配—從屬關(guān)系有三種基本形式：獨(dú)霸式：群體內(nèi)只有一個個體支配全群，其他個體都服從它而不再分等級。單線式：群內(nèi)個體成單線支配關(guān)系，甲制乙，乙制丙．．．以些類推。循環(huán)式：甲制乙，乙制丙，而丙又制甲的形式。（三）領(lǐng)域性和社會等級社會等級（socialhierarchy）:動物種群中的（四）他感作用和利它行為他感作用（allelopathy）：某些植物能分泌一些有害化學(xué)物質(zhì)，阻止別種植物在其周圍生長，這種現(xiàn)象稱他感作用,或叫異株克生。北美的黑胡桃（Juglansnigra）抑制離樹干25m范圍內(nèi)植物的生長，其根抽提物含有化學(xué)苯醌，可殺死紫花苜蓿和番茄類植物。（四）他感作用和利它行為他感作用（allelopathy）：利他（altruism）行為是指一個體犧牲自我而使社群整體或其他個體獲得利益的行為。

種群和社群都是進(jìn)化單位。是群體選擇的結(jié)果

利他行為可以對直系親屬、近親家族、整個群體有利。（四）他感作用和利它行為利他（altruism）行為是指一個體犧牲自我而使社群整體或二、種間關(guān)系物種間相互作用主要有競爭、捕食、寄生和互惠共生。二、種間關(guān)系物種間相互作用主要有競爭、捕食、寄生和互惠共生。競爭

種間競爭:是指兩個物種或更多物種共同利用同樣的有限資源時，產(chǎn)生的相互競爭作用。

（一）種間競爭競爭種間競爭:是指兩個物種或更多物種共同利用同樣的有（一）種間競爭1、高斯假說大草履蟲和雙核小草履蟲雙核小草履蟲和袋狀草履蟲兩種草履蟲，分開培養(yǎng)和混合培養(yǎng)，出現(xiàn)不同生長曲線（一）種間競爭1、高斯假說兩種草履蟲，分開培養(yǎng)和混合培養(yǎng)，出（一）種間競爭1、高斯假說在一個穩(wěn)定的環(huán)境內(nèi)，兩個以上受資源限制的但具有相同資源利用方式的種，不能長期共存在一起，即完全的競爭者不能共存。（競爭排斥原理）（一）種間競爭1、高斯假說2、Lotka-Volterra種間競爭模型單獨(dú)生存：dN1/dt=r1N1(K1–N1)/K1dN2/dt=r2N2(K2–N2)/K2混合時dN1/dt=r1N1(K1-N1-α12N2)/K1dN2/dt=r2N2(K2-N2-α21

N1)/K2（一）種間競爭2、Lotka-Volterra種間競爭模型（一）種間競爭2、Lotka-Volterra種間競爭模型競爭方程建立在邏輯斯諦方程的基礎(chǔ)上.dN1/dt=r1N1(k1-N1-α12N2)/k1dN2/dt=r2N2(k2-N2-α21N1)/k2

k1、k2:兩競爭物種的環(huán)境負(fù)荷α12:物種2的競爭系數(shù),2對1的競爭抑制作用;α21:物種1的競爭系數(shù),1對2的競爭抑制作用.

當(dāng)沒有競爭情況下,α12或N2等于0,α21或N1等于0;即呈S曲線.（一）種間競爭2、Lotka-Volterra種間競爭模型（一）種間競爭（一）種間競爭dN1/dt=r1N1(k1-N1-α12N2)/k1dN2/dt=r2N2(k2-N2-α21N1)/k2種1勝而種2被排除種2勝而種1被排除兩種共存（一）種間競爭dN1/dt=r1N1(k1-N1-α12N2、Lotka-Volterra種間競爭模型dN1/dt=r1N1(k1-N1-α12N2)/k1dN2/dt=r2N2(k2-N2-α21N1)/k2

dN1/dt=0N1＝K1-α12N2

N1=0,N2=K1/α12N1=K1,N2=0dN2/dt=0N2＝K2–α21N1

N2=0,N1=K2/α21

N2=K2,N1=02、Lotka-Volterra種間競爭模型dN1/dt2、Lotka-Volterra種間競爭模型N1N2K1/α12K1dN1/dt=0N1＝K1-α12N2

N1=0,N2=K1/α12N1=K1,N2=0dN1/dt>0dN1/dt<0dN1/dt=02、Lotka-Volterra種間競爭模型N1N2K1/2、Lotka-Volterra種間競爭模型dN2/dt<0dN2/dt=0dN2/dt>0N2N1K2/α21K22、Lotka-Volterra種間競爭模型dN2/dt<N1取勝,N2滅亡K1>K2/α21,K2<

K1/α12N1取勝,N2被排擠掉K1/α12K1K2/α21K2N1N2·N1取勝,N2滅亡K1>K2/α21,K2<K1/N1滅亡,N2取勝K1<K2/α21,K2>

K1/α12N2取勝,N1被排擠掉K1/α12K1K2/α21K2N1N2·N1滅亡,N2取勝K1<K2/α21,K2>K1/不穩(wěn)定共存K1>K2/α21,K2>K1/α12N2和N1出現(xiàn)不穩(wěn)定的平衡點(diǎn)K1/α12K1K2/α21K2N1N2·不穩(wěn)定共存K1>K2/α21,K2>K1/α12K1穩(wěn)定的共存K1<K2/α21,K2<K1/α12N2和N1被出現(xiàn)穩(wěn)定的平衡點(diǎn)K1/α12K1K2/α21K2N1N2·穩(wěn)定的共存K1<K2/α21,K2<K1/α12K1生態(tài)位(niche)是物種在生物群落或生態(tài)系統(tǒng)中的地位和作用。溫度3、生態(tài)位理論生態(tài)位(niche)是物種在生物群落或生態(tài)系統(tǒng)中的地位和作用3、生態(tài)位理論美國學(xué)者J.Grinell最早在生態(tài)學(xué)中使用生態(tài)位的概念，表示劃分環(huán)境的空間單位和一個物種在環(huán)境中的地位，認(rèn)為生態(tài)位是一個種所占有的微環(huán)境。指空間生態(tài)位(spatialniche)。英國生態(tài)學(xué)家C.Elton認(rèn)為生態(tài)位指物種在生物群落中的地位和功能作用，強(qiáng)調(diào)物種與物種之間的營養(yǎng)關(guān)系，只要指營養(yǎng)生態(tài)位（trophicniche).3、生態(tài)位理論美國學(xué)者J.Grinell最早在生態(tài)學(xué)中使用生3、生態(tài)位理論1957年，提出了n維生態(tài)位。以種在多維空間的適合性(fitness)去確定生態(tài)位的邊界。并提出了基礎(chǔ)生態(tài)位(fundamentalniche)和實(shí)際生態(tài)位(realizedniche).3、生態(tài)位理論1957年，提出了n維生態(tài)位。以種在多維空間的3、生態(tài)位理論多維生態(tài)位空間(multidimensioanlnichespace)：影響有機(jī)體的環(huán)境變量作為一系列維，多維變量便是n-維空間，稱多維生態(tài)位空間?；騨-維超體積(n-diensionalhypervolume)生態(tài)位。溫度溫度溫度獵物大小獵物大小取食高度3、生態(tài)位理論多維生態(tài)位空間(multidimensioan基礎(chǔ)生態(tài)位(fundamentalniche)：生物群落中，某一物種所棲息的理論上的最大空間，稱為基礎(chǔ)生態(tài)位。實(shí)際生態(tài)位(realizedniche)：生物群落中物種實(shí)際占有的生態(tài)位空間稱實(shí)際生態(tài)位。3、生態(tài)位理論基礎(chǔ)生態(tài)位(fundamentalniche)：生物群落中3、生態(tài)位理論生態(tài)位與生境不同：生態(tài)位是物種在群落中所處的地位、功能和環(huán)境關(guān)系的特征；生境是指物種生活的環(huán)境類型的特征。3、生態(tài)位理論生態(tài)位與生境不同：生態(tài)位是物種在群落中所處的地生態(tài)位分化生態(tài)位分化

兩物種的資源利用曲線生態(tài)位分化食物大小被食數(shù)量物食物大小食物大小ABCababba兩物種的資源利用曲線生態(tài)位分化食物大小被食數(shù)量物食物大小食生態(tài)位分化生態(tài)位重疊(nicheoverlap):兩物種生態(tài)位空間的相互重疊部分，稱生態(tài)位重疊。生態(tài)位分離(nicheseparation):種間競爭結(jié)果