《种群生态学》PPT课件.ppt

种群生态学 种群及其基本特征,前言,1.什么是种群？,2.种群有哪些特征？,3.种群的数量特征是怎样的？如何理解？,4.种群的增长模型有哪些？如何建立模型？,5.种群的动态变化有哪些？如何理解？,6.生态入侵是什么？,7.种群调节的两个基本理论是什么？如何理解？,一、种群的概念,种群是在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合。（基础生态学，作者牛翠娟、娄安如、孙儒泳、李庆芬）,种群这一术语起源于人口统计学。其英文population来自拉丁语词根populus，原词义是“人”或“人民”，因此被译为“人口”。我国台湾、香港等地有人将其译为“族群”或“繁群”。目前，我国大陆的生态学工作者已一致将它译为种群。,A population is a group of organisms of the same speciesoccupying a given space at the same time.（Instant Notesin Ecology by Andy S.Ball&Sonia R.Virdee）,二、种群的基本特征,数量特征种群的数量越多、密度越高，种群就越大，种群的生态学作用也可能就越大。,空间分布特征种群内部的个体与个体之间的紧密或松散的排布方式，可能是集群分布（团块分布）、随机分布或是均匀分布。,遗传特征种群具有一定的遗传组成，是一个基因库。,三、种群的数量特征,（一）、种群密度（二）、种群参数（三）、种群的年龄结构与性别比例（四）、种群的增长模型,（一）、种群密度,定义种群密度是指单位面积、单位体积或单位生境中生物个体的数量，它表征种群内生物个体的密集程度。分类种群密度通常分为绝对密度和相对密度绝对密度是指单位面积上或单位体积内的同种生物个体的实有个体数。相对密度是指单位面积上或单位体积内的同种生物个体数量的相对多少程度，通常用百分比来表示。,（一）、种群密度,影响种群密度的因素：,（二）、种群参数,出生率与死亡率出生率指单位时间内种群的出生个体数与种群个体总数的比值。死亡率则是指单位时间内种群的死亡个体数与种群个体总数的比值。迁入率与迁出率迁入率是指单位时间内种群的迁入个体数与种群个体总数的比值。而迁出率则是指单位时间内种群的迁出个体数与种群个体总数的比值。,生命表生命表是指记录某一种群在各年龄级上死亡和存活状况的一览表。生命表的分类动态生命表（又叫同龄群生命表，水平生命表，还叫同生群生命表）动态生命表是指根据观察一群同时出生的生物（同龄种群或同生群）的死亡动态过程所获得的数据编制而成的生命表。它能够提供同龄种群动态的准确信息。它的编制是简单而烦琐的，因为它既要求种群是同龄的，又要求对种群发育的全过程进行观察记录。因此，在大多数情况下，是无法编制动态生命表的，比如异龄种群就不能编制，长寿命生物种群也不能编制。这就是说，它只能适用于短寿命生物的同龄种群。静态生命表（又叫特定时间生命表或垂直生命表）。静态生命表是指根据在某一特定时间，对种群作一次年龄结构的调查，根据调查资料而编制成的生命表。这种生命表适用于研究长寿命木本植物或长寿命动物种群的死亡过程及种群动态过程。确切地讲，是适用于世代重叠的异龄生物种群的研究。,生命表示例:,存活曲线定义以生物的相对年龄作为横坐标，再以各年龄的存活数或存活率作为纵坐标做出的曲线图。如下所示：,（三）、种群的年龄结构与性别比例,种群的年龄结构种群内各个年龄级的个体在种群中所占的比例组成。种群的年龄结构常用年龄金字塔来表示。年龄金字塔由分别代表各个年龄级生物个体数量的若干长方形叠加在一起构成的塔状图形。性比种群中雌雄个体的比例。大多数动物种群的性比接近于一比一。,（四）、种群的增长模型,与密度无关的种群离散增长模型（种群离散增长模型）与密度无关的种群连续增长模型（种群的连续增长模型）密度有关的种群增长模型（又叫在有限（非理想）环境中的种群模型、还叫逻辑斯蒂方程、阻滞增长、S形曲线增长、对数曲线增长）,与密度无关的种群离散增长模型（种群离 散增长模型）,（1）模型的假设（建立模型的前提条件）要求种群必须满足下列条件：1、种群在无限制的环境中生存，即不受食物、空间等条件的限制，种群的增长是无限制的；2、世代不相重叠（一年只繁殖一次的昆虫），增长是不连续的；3、种群没有迁出和迁入现象。（2）数学模型世代不相重叠种群的离散增长模型如下：Nt=Not 公式中：T为时间，可以是1年，也可以是1个月等；是种群的周限增长率；No为开始时的数量（大小）；Nt为第t 世代时的种群数量（大小）。模型的生物学意义在初期的时候，增长速度比较慢，随着时间的推移，增长速度越来越快。当种群的周限增长率1时，种群数量上升，当=1时，种群数量处于稳定；当01时，种群下降；当=0时，种群无繁殖现象，种群在下一代就灭绝了。,与密度无关的种群连续增长模型（种群的连续增长模型）,（1）模型的假设（建立模型的前提条件）种群应该满足以下条件：1、种群生存在无限环境中（即不受水、食物、空间等资源条件的限制）；2、世代相重叠，增长是连续的；3、种群没有迁入和迁出现象；4、假定种群的瞬时增长率r是恒定的（与事实不符）。（2）数学模型在无限制的环境中，世代重叠种群数量的增长方程（模型）为：即Nt=Noert,密度有关的种群增长模型（又叫在有限（非理想）环境中的种群模型、还叫逻辑斯蒂方程、阻滞增长、S形曲线增长、对数曲线增长）,1建立模型的假设条件：（1）假设种群数量增长有一个环境条件所允许的最大值，这个最大值被称为环境容纳量，用K表示。当种群数量达到K值时，即Nt=K时，种群为零增长，即dN/dt=0.（2）假设种群增长率随密度上升而下降的变化是按比例的，即每增加一个个体时，就产生1/K的抑制影响，这个假设与实际情况有点出入。（3）假设种群密度的增加对增长率的降低作用是立即发生的，没有时滞现象。,2.数学模型:模型：Nt=K/1+ea-rtLogistic方程所表现出的曲线是一条向环境容纳量（K）逼近的S型增长曲线。图中，logistic增长曲线与指数式增长曲线的差距称为环境阻力，即随着种群密度的增加，环境阻力相应增大，因此，有限环境中的种群增长明显地受到密度的制约，种群密度对种群增长率起着抑制性的反馈作用。,四、种群的动态特征,种群增长种群数量随着时间的推移，而逐渐增加的现象。季节消长种群数量，随季节的不同，而出现增加和减少的现象。种群的波动在自然界中，大多数生物种群的数量在达到平衡密度附近时，往往存在在小幅度范围内的增加或减少现象 1.不规则波动通常是指种群数量是随年份变化而表现出来的无规律的变动现象2.周期性波动 通常是指种群数量随年份变化而表现出的有规律的波动现象,四、种群的动态特征,种群的爆发有些生物种群数量，有时出现骤然猛增的现象种群平衡生物各群数量较长期地维持在几乎同一水平上的现象种群的衰落和消亡生物种群数量出现长期下降的现象,四、种群的动态特征,1.种群增长曲线2.种群季节消长曲线3.种群不规则波动曲线4.种群周期性波动曲线5.蝗虫种群爆发曲线6.种群衰落及消亡曲线,五、生态入侵,定义某些生物种，由于自然力或人为力而进入另一个地区后，种群数量迅速增加，分布区快速扩大，并排挤其它物种的现象。举例菲律宾岛上，由于人为引入山羊和野兔，在1790-1840年的50年内，造成了13个乡土植物种的灭绝。再如，约在1929年，一些冈比亚按蚊（Anopheles gmnbiae）可能是随法国的高速驱逐舰，由非洲到达南美洲的巴西。他们首先在沿岸沼泽地带建立起新种群，并引起附近一些城镇疟疾的流行，但当时没有引起足够的重视。直到几年后，这种蚊子进一步扩散，是疟疾一再流行。最严重时，导致90万人患病，1.2万人死亡。,五、生态入侵,水葫芦入侵,六、种群调节,非密度制约因子是指能够引起种群数量变动，但调节作用的大小与种群本身的密度大小无关的那些因子。包括极端高温、极端低温、暴风、暴雪、地质灾害、洪水、火灾等。密度制约因子是指那些对种群数量具有调节作用，但调节作用的大小是随着种群本身密度的变化而变化的因子。包括种间竞争、种内竞争、寄生、捕食、流行疾病等。,七、种群调节的两个基本理论,外源性种群调节理论强调的是外因，认为种群数量变动主要是外部因素作用的结果。该理论又分为非密度制约的气候学派和密度制约的生物学派非密度制约的气候学派认为气候是调节种群数量动态的主要因子。认为种群数量是随气候的好坏变化而增加和减少的。强调波动性，不太重视稳定平衡。那些灾害性因素（如暴风雨、高温等）一般称非密度制约因素。密度制约的生物学派该学派主张生物因素（捕食、寄生等）是种群数量自然调节的主要因素，强调稳定平衡。这些兼性因素包括捕食、寄生性天敌、疾病饥饿等。,内源性自动调节理论主张重点放在动物种群内部,认为生物种群内部的生理、遗传和行为上的变化，是对种群数量变化起决定性调节作用的因子。按其强调重点的不同，又可分为行为调节学说、内分泌调节学说和遗传调节学说。行为调节Wyune-Edwards学说社群行为是一种调节种群密度的机制。比如社群等级、领域性这两种社群行为，就可以把动物消耗于竞争食物、竞争空间、竞争繁殖权利等方面的能量减到最少，使食物供应和繁殖场所等在种群内得到合理分配，并限制环境中动物的数量。这种作用是受密度制约的，也就是说，它是随着种群密度本身的变化而改变其调节作用的强弱。当种群密度超过一定限度时，领域的占领者要产生抵抗，不让新个体进来，种群中就会产生一部分“游荡者”，它们不能繁殖，死亡率较高，从而限制了种群数量的增长。内分泌调节Christan学说（又叫生理调节学说）当种群数量（或密度）上升时,种内个体经受的社群压力增加，加强了对中枢神经系统的刺激，影响了脑垂体和肾上腺的功能，促使生殖激素分泌减少和促使肾上腺皮质激素增加。种群数量的增长会由于这些生理上的变化，通过反馈而得到停止或抑制。种群数量下降，这样有使社群压力降低，通过生理调节，恢复种群数量。遗传调节奇蒂（Chitty)学说。遗传调节指种群数量通过自然选择压力和遗传基因组成的改变，而加以调节的过程。一般来讲，在种群密度升高或者降低过程中，种群的遗传基因组成也会发生相应的变化。在种群密度的升过程中，由于食物和空间等资源难以满足生物的需求，于是导致出现遗传质量下降的现象，出现一些遗传品质差的个体，这些个体在激烈的竞争中，或者死亡或者外迁，使种群密度开始下降,谢谢观看！,作品阐述,种群是同一时期内一定空间中同种生物个体的集合。生命系统包含有不同的组织层次，本课件将在群体水平上探讨生物与环境之间的相互关系。种群是物种存在的基本单位，是生物进化的基本单位，也是生命系统更高组织层次生物群落的基本组成单位。在本课件中，将简单叙述种群的概念，重点探讨种群动态及其调节因素，并扼要介绍种群调节的两个很重要的理论，最终使学习者对种群及其基本特征有一个深层次的认识。,