第二節(jié)種群增長(zhǎng)

1、第二節(jié) 種群增長(zhǎng),第二節(jié) 種群增長(zhǎng),簡(jiǎn)單的模型幾何增長(zhǎng)指數(shù)增長(zhǎng)邏輯斯諦增長(zhǎng)種群的數(shù)量自然調(diào)節(jié),1、簡(jiǎn)單的模型,Nt+1 – Nt = B + I – D – EB: birth， B=bNtI: immigrantD: death, D=dNtE: emigrant,2、幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng),,R0＝,Nt+1,Nt,Nt= R0tN0,(R0>1,增長(zhǎng); R0=1,不增減; R0<1,下降),適用: 世代重

2、疊,生活史短,無(wú)特定繁殖期在無(wú)限環(huán)境中的幾何增長(zhǎng)繁殖速率恒定,3、指數(shù)增長(zhǎng),可用微分方程表示: dN/dt=(b-d)N dN/dt: 種群的瞬時(shí)數(shù)量變化 b、d: 每個(gè)體的瞬時(shí)出生率、死亡率 b-d=r: 瞬時(shí)增長(zhǎng)率(內(nèi)稟增長(zhǎng)率:種群固有的內(nèi)在增長(zhǎng)能力) dN / dt = r N → dN / N = r dt,3、指數(shù)增長(zhǎng),對(duì)上式積分可得: Nt=N0ert

3、 Nt: t 時(shí)刻的種群數(shù)量; N0: 種群起始個(gè)體數(shù)量; e: 自然對(duì)數(shù)的底對(duì)數(shù)增長(zhǎng)： lnNt = lnN0 + r t,3、指數(shù)增長(zhǎng),3、指數(shù)增長(zhǎng),4、邏輯斯諦增長(zhǎng),適用條件：世代重疊,連續(xù)性生長(zhǎng);在有限環(huán)境中的增長(zhǎng);繁殖速率不恒定兩個(gè)假設(shè)：有一個(gè)環(huán)境容納量（K，Nt=K零增長(zhǎng)）增長(zhǎng)率隨密度上升按比例變化,4、邏輯斯諦增長(zhǎng),dN / dt=N (r - cN) N→K,

4、 dN / dt=0, r - cN=0 , c= r/ K dN/dt = rN (1- N/K) = rN (K-N) / K (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種群上升求其積分:Nt=,,K,1+(K/N0-1)e-rt,4、邏輯斯諦增長(zhǎng),曲線的五個(gè)時(shí)期：開始期（潛伏期）加速期轉(zhuǎn)折期減速期飽和期,應(yīng)具備:第一:具有穩(wěn)定的年齡分布.第二:

5、對(duì)種群密度測(cè)定有恰好的單位.第三:每個(gè)體增長(zhǎng)率與種群大小成線性關(guān)系.第四:種群密度對(duì)增長(zhǎng)率的影響是瞬時(shí)作用,不存在時(shí)滯效應(yīng).,4、邏輯斯諦增長(zhǎng),4、邏輯斯諦增長(zhǎng),意義1、它是許多相互作用的種群增長(zhǎng)模型的基礎(chǔ)2、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3、模型中兩個(gè)參數(shù) K 和 r 已經(jīng)成為生物進(jìn)化對(duì)策理論中的重要概念。,dN / dt: 瞬時(shí)增長(zhǎng)量。N=K/2時(shí)，有最大增長(zhǎng)量（optimal yield）,

6、4、邏輯斯諦增長(zhǎng),最大持續(xù)產(chǎn)量（sustained yield）如果收獲量能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定又不會(huì)使種群的數(shù)量下降，那么這樣一個(gè)收獲量就被稱為持續(xù)產(chǎn)量。,種群增長(zhǎng)模型的分類,與密度無(wú)關(guān)的種群增長(zhǎng)模型：幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)指數(shù)增長(zhǎng)與密度有關(guān)的種群增長(zhǎng)模型：邏輯斯諦增長(zhǎng)世代離散性增長(zhǎng)模型：幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)世代連續(xù)性增長(zhǎng)模型：指數(shù)增長(zhǎng)，邏輯斯諦增長(zhǎng),與密度無(wú)關(guān)的種群增長(zhǎng)模型,環(huán)境容量無(wú)限、沒(méi)有遷入遷出與密度無(wú)關(guān)的單種群離散增長(zhǎng)模型與密度無(wú)關(guān)

7、的單種群連續(xù)增長(zhǎng)模型指數(shù)增長(zhǎng),與密度無(wú)關(guān)的單種群離散增長(zhǎng)模型,環(huán)境容量無(wú)限、沒(méi)有遷入遷出、世代不重疊、不具年齡結(jié)構(gòu) N t+1 =λNt Nt =N0λt λ：周限增長(zhǎng)率,與密度無(wú)關(guān)的單種群連續(xù)增長(zhǎng)模型,環(huán)境容量無(wú)限、沒(méi)有遷入遷出、世代重疊、具年齡結(jié)構(gòu) dN/dt=rN Nt=N0ert r：瞬時(shí)增長(zhǎng)率 r＝lnλ， λ=er,與密度有關(guān)的種群增長(zhǎng)模型,環(huán)境容量有限、沒(méi)

8、有遷入遷出與密度有關(guān)的單種群離散增長(zhǎng)模型種群增長(zhǎng)率與密度的線性函數(shù)關(guān)系與密度有關(guān)的單種群連續(xù)增長(zhǎng)模型Logistic增長(zhǎng)環(huán)境容量K相鄰壓力時(shí)滯,與密度有關(guān)的種群離散增長(zhǎng)模型,環(huán)境容量有限、沒(méi)有遷入遷出、世代不重疊、不具年齡結(jié)構(gòu)與密度有關(guān)的單種群離散增長(zhǎng)模型種群增長(zhǎng)率與密度的線性函數(shù)關(guān)系Nt＋1＝λNt＝〔1.0-B（Nt-K）〕Nt 環(huán)境容量K不同B值種群有不同表現(xiàn),與密度有關(guān)的種群連續(xù)增長(zhǎng)模型,環(huán)境容量

9、有限、沒(méi)有遷入遷出、世代重疊、具年齡結(jié)構(gòu)與密度有關(guān)的單種群連續(xù)增長(zhǎng)模型Logistic增長(zhǎng)dN/dt=rN·(1-N/K)= rN·[(K-N)/K] Nt=K/(1+eα-rt) 環(huán)境容量K相鄰壓力：N/K 剩余空間： 1-N/K,,,5 種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié),種群數(shù)量的波動(dòng)非周期性波動(dòng)：無(wú)周期,5 種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié),種群數(shù)量的波動(dòng)周期性波動(dòng),5 種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié),種群數(shù)量的波動(dòng)③ 季節(jié)波動(dòng)

10、④ 種群爆發(fā),5 種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié),1. 種群數(shù)量的波動(dòng)⑤ 生態(tài)入侵,牽牛(Ipomoea nil),馬櫻丹（Lantana camara）,大米草 (Spartina anglica),薇甘菊(Mikania micrantha),紅瓜(Coccinia cordifolia),貓爪藤(Macfadyena unguis-cati),銀膠菊(Partheniu

11、m hysterophorus,五爪金龍 (Ipomoea cairica),西番蓮 (Passiflora coerulea),水花生(Alternanthera philoxeroides),水葫蘆(Eichhornia crassipes),心葉落葵薯(Anredera cordifolia),種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié),種群數(shù)量的波動(dòng)⑥種群的衰落和滅亡：

12、背景滅絕率 (background extinction rate):人類出現(xiàn)之前的滅絕速率.當(dāng)代的物種絕滅率比之高1000至10000倍。,種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié),種群數(shù)量自然調(diào)節(jié)的機(jī)制：氣候?qū)W派：氣候是決定種群數(shù)量的重要因素。強(qiáng)調(diào)種群數(shù)量的變動(dòng)。1928年，博德海默。以色列昆蟲學(xué)家。昆蟲發(fā)育早期80%－90%的死亡源于氣候特別強(qiáng)調(diào)極端氣候?qū)τ诜N群的影響,種群數(shù)量自然調(diào)節(jié)的機(jī)制：生物學(xué)派：主張捕食、寄生、競(jìng)爭(zhēng)等生物過(guò)程及食物因

13、素對(duì)種群調(diào)節(jié)起決定作用。強(qiáng)調(diào)種群是一個(gè)自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)，有調(diào)節(jié)機(jī)制密度制約因素非密度制約因素,種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié),種群數(shù)量自然調(diào)節(jié)的機(jī)制：自動(dòng)調(diào)節(jié)學(xué)派：強(qiáng)調(diào)種群內(nèi)部的異質(zhì)性。行為調(diào)節(jié)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)遺傳調(diào)節(jié),種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié),種內(nèi)關(guān)系集群種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng) 負(fù)競(jìng)爭(zhēng) 分?jǐn)偢?jìng)爭(zhēng) 爭(zhēng)奪競(jìng)爭(zhēng),第三節(jié) 種群間的相互關(guān)系,第三節(jié) 種群間的相互關(guān)系,種內(nèi)關(guān)系的進(jìn)化種群作為一個(gè)系統(tǒng)，個(gè)體關(guān)系更親密性關(guān)系親子關(guān)

14、系群體關(guān)系社會(huì)關(guān)系利他行為種群對(duì)綜合環(huán)境適應(yīng)能力的提高,第三節(jié) 種群間的相互關(guān)系種間關(guān)系,類型 A B 特 點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng) - - 彼此互相抑制捕食 - - A種殺死或吃掉B種食草中性O(shè) O 彼此互不影響共生+ + 彼此有利，分開后不能生活

15、合作+ + 彼此有利，分開能獨(dú)立生活附生+ O A種有益，B種無(wú)影響寄生和擬寄生+ - 對(duì)A有利，對(duì)B有害,,競(jìng)爭(zhēng),競(jìng)爭(zhēng): 生活在同一地區(qū)的兩個(gè)物種,由于利用相同的資源,導(dǎo)致每一個(gè)物種的數(shù)量下降,即兩種群彼此發(fā)生有害影響. 競(jìng)爭(zhēng)一般可分為干擾競(jìng)爭(zhēng)和利用競(jìng)爭(zhēng). 干擾競(jìng)爭(zhēng):一種動(dòng)物借助于行為排斥另一種動(dòng)物使其得不到資源. 如:紅翅鶇和黃頭鶇.

16、 利用競(jìng)爭(zhēng):一個(gè)物種所利用的資源對(duì)第二個(gè)物種也非常重要,但兩個(gè)物種并不發(fā)生直接接觸.如:螞蟻、嚙齒動(dòng)物都以植物種子為食.,競(jìng)爭(zhēng),一、種群競(jìng)爭(zhēng)的理論模型 競(jìng)爭(zhēng)方程建立在邏輯斯諦方程的基礎(chǔ)上. dN1/dt=r1N1(k1-N1- α12N2)/k1 dN2/dt=r2N2(k2-N2- α21N1)/k2 k1、k2:兩競(jìng)爭(zhēng)物種的環(huán)境負(fù)荷 α12: 物種2的競(jìng)爭(zhēng)系數(shù),2對(duì)1的競(jìng)爭(zhēng)抑制作用;

17、 α21: 物種1的競(jìng)爭(zhēng)系數(shù),1對(duì)2的競(jìng)爭(zhēng)抑制作用. 當(dāng)沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)情況下, α12或N2等于0, α21或N1等于0;即呈S曲線.,競(jìng)爭(zhēng),二、競(jìng)爭(zhēng)排除 兩個(gè)種群開始競(jìng)爭(zhēng)時(shí),一個(gè)種群最終將另一個(gè)種群完全排除掉,并使整個(gè)系統(tǒng)趨向飽和. 結(jié)論: 兩個(gè)生態(tài)學(xué)上完全相同的物種不可能同時(shí)同地生活在一起（競(jìng)爭(zhēng)排斥原理）;不同物種要實(shí)現(xiàn)在飽和環(huán)境和競(jìng)爭(zhēng)群落中的共存,必須具有某些生態(tài)學(xué)的差異（生態(tài)位分化

18、）.,競(jìng)爭(zhēng),三、實(shí)驗(yàn)條件下的種群競(jìng)爭(zhēng) 兩個(gè)例子: 大草履蟲和雙小核草履蟲 兩種谷盜競(jìng)爭(zhēng), 赤擬谷盜和雜擬谷盜,競(jìng)爭(zhēng),四、在自然條件下的種群競(jìng)爭(zhēng) (1) 對(duì)生活在同一地區(qū)的近緣物種生態(tài)學(xué)研究: 近緣物種在形態(tài)生理生態(tài)方面相似,因生活在同一地區(qū),競(jìng)爭(zhēng)激烈,迫使其在生態(tài)學(xué)上發(fā)生分化,表現(xiàn)在3方面: 第一: 利用不同的生境或微生境 第二: 吃不同的食物

19、 第三: 在不同的時(shí)間出來(lái)活動(dòng),競(jìng)爭(zhēng),(2) 特征替代現(xiàn)象: 同地分布的近緣種之間的差 異往往比異地分布時(shí)所表現(xiàn)的差異大. 因同地分布時(shí),彼此由于競(jìng)爭(zhēng)而發(fā)生分化,而異地分布時(shí),由于無(wú)競(jìng)爭(zhēng)而分化不明顯. (3)對(duì)所謂“不完全”動(dòng)植物區(qū)系及生態(tài)位相應(yīng)變化 如:海島即屬于這種區(qū)系 在海島上缺少大陸上許多物種,侵入海島的物種擴(kuò)展其生態(tài)位,利用一些新生境資源,因此其數(shù)量比大陸多,生境

20、也更廣,覓食技巧更多樣.,捕食,一個(gè)物種的成員以另一物種成員為食,被捕食者常常被殺死. 狹義捕食: 動(dòng)物吃動(dòng)物 廣義捕食: 肉食、植食、擬寄生、同種相殘 捕食作為一個(gè)重要生態(tài)學(xué)現(xiàn)象的理由: a.限制種群的分布,抑制種群的數(shù)量. b.捕食同競(jìng)爭(zhēng)一樣,是影響群落結(jié)構(gòu)的主要生態(tài)過(guò)程. c.捕食是一個(gè)主要的選擇壓力,生物的很多適應(yīng)可用捕食者和獵物間的協(xié)同進(jìn)化來(lái)說(shuō)明.,捕食,一、捕食過(guò)程的數(shù)學(xué)模型

21、 P:代表捕食者的種群數(shù)量, R:代表資源種群數(shù)量1.資源種群的增長(zhǎng)率 無(wú)捕食者,呈指數(shù)增長(zhǎng): dR/dt=rR 有捕食者: dR/dt=(r-aP)R (a:捕食者個(gè)體攻擊的成功率)2.捕食者種群增長(zhǎng)率 無(wú)資源種群,呈指數(shù)下降: dP/dt=-dP(d:捕食者死亡率) 有資源種群, dP/dt=(-d+bR)P (b:捕食者將資源種群轉(zhuǎn)化為新生捕食者的個(gè)體轉(zhuǎn)化率),捕食,二、捕食者的功能反應(yīng)

22、 功能反應(yīng): 捕食者與獵物種群相互關(guān)系模型揭示出捕食者對(duì)獵物密度的變化可作出不同類型反應(yīng).隨著獵物密度的增加,每個(gè)捕食者可捕獲更多獵物或可較快地捕獲獵物,此現(xiàn)象稱捕食者的功能反應(yīng). Holling(1959)圓盤方程: Na=aTN/(1+aThN) Na:每個(gè)捕食者所攻擊的獵物數(shù)量 a: 常數(shù),捕食者的攻擊率 N:獵物數(shù)量 Th:處理時(shí)間 T:總時(shí)間,Meta種群（課本84頁(yè)）,met

23、a種群： population of populations要求自學(xué)，回答以下問(wèn)題：1.瑪他種群的理論原理2.瑪他種群的應(yīng)用,本章復(fù)習(xí)思考題,名詞解釋：種群，分布型，年齡結(jié)構(gòu)，多型現(xiàn)象，生理年齡，生態(tài)年齡，同生群1.什么是生命表？如何建立生命表？2.種群間的相互關(guān)系包括哪些類型？你能舉出哪些例子？3.簡(jiǎn)述與密度有關(guān)的單種群連續(xù)增長(zhǎng)模型.4.捕食的生態(tài)學(xué)意義。5.比較r-選擇和k-選擇策略的不同。6.說(shuō)明存活曲線的類