生态学基础1-种群生态学huzj-01种群概念与种群统计学.ppt

种群生态学,种群（population）与种群生态学（population ecology）种群统计学（population statistics）种群增长（population growth）种群调节（population regulation）与生态学对策（ecological strategies）种群遗传学（population genetics）异质种群（metapopulation）种群关系（Interaction between populations）,种群生态学,一、种群与种群生态学Population and population ecology,1.什么是种群?,定义（definition）Population is a group of organisms of the same species which occupies a given area.Population is a group of organisms of the same species which live together in one geographical area at the same time.在一定空间中的同种个体的集合。同一时间内，生活在一定空间中的同种个体的集合。,1.什么是种群?,本质物种在自然界存在的基本组成单位；组成群落的基本单位。种群的边界 边界明确(池塘或湖泊)；大多数边界由生态学工作者确定（长江鲤鱼种群）。,2.单体生物与构件生物,单体生物(Unitary organism)定义：每个单体生物个体是由一个合子直接发育而来，个体的形态结构与发育具有高度的可预测性。哺乳动物、鸟类、两栖动物、鱼类、昆虫等。构件生物(Modular organism)定义：由一个合子发育成一套构件组成的个体，其发育时间及形态结构是不可预测的。高等植物、水螅、珊瑚等。,构件生物 欧洲蕨（Bracken fern）,Appearance of modular organism looks like unitary organism,叶状体,根状茎,构件生物,具有相同的遗传组成，起源于同一合子（zygote）。,Example of modular organism Bracken fern,One clone of bracken fern comprises many thousands of ramets,covers nearly 14 hectares and estimated to be 1400 years old.,Bracken fern In Finland,构件积累方向Direction of modular accumulation,Duckweed浮萍,Grass,Tree,垂直生长（Accumulating on vertical growth）;如（tree）、扇形海扇（sea fan）水平生长（Spreading laterally over a substrate）如草（rhizomatous 生地下茎的 grasses）、呈壳状海绵(encrusting sponges),3.种群生态学,种群生物学（population biology）定义：研究种群的结构、形成、发展及变化过程规律的学科。Including population genetics and population ecology种群遗传学（population genetics）研究种群遗传过程的学科。种群生态学见后,种群生态学,定义 种群生态学研究种群成员间、种群间及种群与其周围环境（生物因子、非生物因子）间相互关系的学科。种群生态学的核心 种群动态（Population dynamics）,二、种群统计学Population statistics,1.种群数量,种群大小（population size）特定区域内的个体数量.种群密度（population density）绝对密度（Absolute density）单位面积内种群数量.相对密度（Relative density）采用相对指标来代表种群大小.,种群密度调查方法,绝对密度调查方法总数量调查（total count）（干塘）取样法（sampling methods）样方法（use of quadrats）：在某一区域内，设置若干个样方，然后调查样方内的种群数量，由此推断总体的绝对密度。水生植物：1m2挺水植物、漂浮植物捞网已知面积、1 m2沉水植物带网铁夹0.25 m2鱼类：蹦网、拖网等底栖生物：0.0625 m2的彼德生采泥器标志重捕法（mark-release-recapture method）去除取样法（removal sampling method）,标志重捕法,标志重捕法,标志重捕法,鱼类标志的研究进展（中国水产科学,2003,10(3):246-253.张堂林等.）,切鳍：单鳍或混合鳍，对鲑科鱼类一般腹鳍、脂鳍，再生扭曲鳃盖骨、鳍穿孔：愈合快，短期试验热、冷烙印：体侧或头部颜料标志：刺纹、染料注射（下颌）牙鲆注射荧光制剂、浸泡法、口服法,体外标：铁丝、银丝、尼龙丝体内标志：编码金属标、被动整合雷达标遥测技术,鱼类标志技术,去除取样法,鱼类围网+迷魂阵法围网+抄网法,X轴截距：估计 的种群数量。Y每次捕获数。X累积捕获量。,种群密度调查方法,相对密度调查法捕捉(Trapping):trapped percentage粪堆计数(Pellet counting)鸣叫计数(Call count)毛皮收购纪录(Pelt records)单位渔捞努力的鱼数或生物量(Catch per unit fishing effort)：刺网、地龙网（底栖鱼类、虾蟹类）痕迹计数(Track left by animal count):footprint,nest,etc.,2.种群特征,基本特征(Fundamental characteristics)密度或大小（Density or size）初级种群参数(Primary population parameters)出生率(Natality),死亡率(mortality),迁入(immigration),迁出(emigration)次级种群参数(Secondary population characteristics)年龄结构(Age distribution),性比(sex ratio),种群增长率(population growth rate),分布型(pattern of distribution),出生率（Natality）,出生率每个个体生产新个体的能力最大出生率(maximum natality)：在理想的条件下（即食物、空间等资源不受限制时，排除疾病的干扰）种群的出生率。实际出生率或生态出生率(realized natality or ecological natality)：在特定的条件下种群的实际出生率。特定年龄出生率（age-specific birthrate）：指种群某年龄组每个个体平均产生的新后代数。,死亡率（Mortality）,死亡率特定时间段内，死亡个体数与该时间段内种群平均数量的比值。最低死亡率（minimum mortality）：在理想环境条件下种群的死亡率，此时所有个体均活到生理寿命才死亡。实际死亡率（realized mortality）或生态死亡率（ecological mortality）：在特定环境条件下，种群受到食物短缺、捕食及疾病干扰等的情况下的死亡率。,扩散（dispersal）,扩散包括迁入（immigration）与 迁出（emigration）扩散有利于防止近交衰退。迁入率与迁出率测度方法。,迁入率与迁出率测度方法no,年龄结构（age structure）,年龄结构不同年龄组在种群中所占的比例或配置情况。生态时间(ecological time)繁殖前期(pre-reproductive period)繁殖期(reproductive period)繁殖后期(post-reproductive period),底栖动物头宽、体长法,年龄锥体（age pyramid）,年龄锥体：横柱的宽度表示处于不同生态时期的个体数量，从低到高表示年龄依次增加，以这样的多层横柱所绘制的图就叫年龄金字塔。年龄金字塔是分析年龄结构的有用工具。类型增长型（Growing population）稳定型（Stable population）下降型（Declining population）,年龄锥体,性比（sex ratio）,性比雌雄间的比例性比表达式 雌性数量/种群数量雌/雄,存活曲线（survivorship curve）,存活曲线可以用来研究与描述种群的死亡过程，以相对年龄为横坐标，存活lx的对数为纵坐标，可以绘制成存活曲线图(deevey，1947)。,存活曲线,初始值标准化半对数图(semi-log plot),类型:大型兽类,e.g.,human being,Dall sheep；类型:小型兽类,成鸟,水螅；类型:鱼类,牡蛎等大多数无脊椎。,三种存活曲线类型,三种存活曲线的特征,存活曲线实例,Dall sheep has high mortality early(0-1 year)and late(after 9 years)in life.Great tit has a constant probability of surviving with age.,生命表（Life stables）no,定义：生命表描述种群死亡过程的一种有用的工具。格式x：年龄、年龄组和发育阶段；nx：x期开始时的存活数；lx：x期开始时的存活率：lx=nx/n0；dx：x期限的死亡数：dx=nx nx+1；qx：x期限的死亡率：qx=dx/nx；Lx：x期限平均寿命和（平均存活个体数）：Lx=(nx+nx+1)/2；Tx：x期后种群全部个体的平均寿命和：；ex：x期开始时存活个体的平均生命期望：ex=Tx/nx,藤壶的生命表,特定时间生命表(time-specific life table)特定时间生命表是根据某一特定时间，对种群作一个年龄结构的调查，并根据其结果而编制。静态生命表(static life table),Time-specific life table,Time-specific life table,Snapshot age structure at a single point in time(time-specific life table)Useful in examining long-lived animalsEx.Dall Mountain Sheep(see following figure and table),0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,Age(years),n(log scale),x,10,1,14,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,特定时间生命表,Age-specific life table,特定年龄生命表(age-specific life table)特定年龄生命表：动态生命表是根据观察一群同一时间出生的生物的死亡或存活过程而获得的数据来编制的生命表。同生群（cohort）：同一时间出生的所有个体。动态生命表(Dynamic life table),Age-specific life tables,Needed for short-lived organismsFollows one cohort or generationPopulation censuses must be frequent and conducted over a limited time.Ex.See following table and Figure,两种生命表比较,Hypothetical comparison of cohort survivorship of humans born in 1930.,Comparison on the accuracy of life tables,增长率（rate of increase）,内禀增长率(Intrinsic rate of increase，rm)：当环境无限制（空间、食物和其他有机体在理想条件下），稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率。种群增长率(r)：种群的实际增长率。周限增长率（finite rate of increase，）：每经过一个世代或一个单位时间的增长倍数。,T：世代时间(本页自学)净生殖率（net reproductive rate，R0）：指种群经过一个世代后的净增长率。特定年龄出生率（age-specific fertility，rm）：是指种群某年龄组每个个体平均产生的新个体（后代）数。（为将）,空间分布型（spatial distribution pattern of population）,组成种群的个体在其生活空间中的状态或布局。,定义（空间分布型，内分布型）：,类型（三种，如下图）,随机分布（random distribution）,每一个体在种群领域中各个点上出现的机会是相等的，并且某一个体的存在不影响其他个体的分布。随机分布比较少见，因为在环境资源分布均匀，种群内个体间没有彼此吸引或排斥的情况下，才产生随机分布。,均匀分布（Regular distribution）,种群内的各个体在空间的分布呈等距离的分布格局。如人工林 引起均匀分布主要原因：是由于种群内个体间的竞争 森林中植物为竞争阳光(树冠)和土壤中营养物(根际)沙漠中植物为竞争水分 优势种呈均匀分布而使其伴生植物也呈均匀分布 地形或土壤物理形状的均匀分布使植物呈均匀分布。,成群分布（Aggregated distribution）,成群分布：种群内个体在空间分布极不均匀，呈块状或呈簇、成群分布 成群分布形成的原因是：微地形的差异与资源分布：植物适于某一区域生长，而不适于另外区域生长；繁殖特性所致：种子不易移动而使幼树在母树周围或无性繁殖；动物的社会行为。,Test method:ratio of variance to average(方差/平均数比率计算方法不讲),S2为样方个体数的方差，m为样方个体的平均数。x 为样方中的个体数，f为出现的频率，n为样方总数。,