种群生态学原理及应用.ppt

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1、第六章 种群生态原理与应用,种群生态学(population ecology):是研究种群生物系统的规律的科学，研究种群内部各成员之间，种群（或其成员）与其他生物种群之间，以及种群与周围环境非生物因素的相互作用规律。核心是种群动态研究。种群是生态学各层次中最重要的一个层次，它具有许多不同于个体的特征，又是群落结构与功能的最基本单位，许多与环境变化相联系的生物变化都发生在这一层次，因此，它也是物种适应的单位。,第六章 种群生态原理与应用,教学目的 通过本章的学习，要求了解生物种群动态的基本概念与规律，外来物种入侵机制，并运用种群生态学原理于农业生态系统的管理中。教学重点生物种群的基本特征。内禀增

2、长率和环境容纳量的概念。单种种群的增长模型。种群波动的概念和类型，掌握生态对策的基本概念和类型。种群的调节机制。生物种间关系的应用。外来物种入侵问题 教学难点单种种群的增长模型、种群的调节机制、外来物种入侵机制。教学方法课堂教学，以种群的动态特征为主线，深入分析其动态过程。教学内容,第六章 种群生态原理与应用,1 种群的基本概念与特征 2 种群增长型 3 种群的波动与调节 4 种群的空间分布格局 5 种间关系及应用,1 种群的基本概念与特征,种群：占据某一特定时空范围内的同种有机体的集合群。自然界中的生物没有一种是以个体存在的，个体必须依赖群体，因而种群是生物存在的基本单位。种群不是某个种多个

3、个体的简单组合，形成种群的个体间存在相互作用，使得种群具备个体所没有的群体特征。种群具有其独特的性质、结构和功能，它是一个具有自我组织自我调节能力的整体。在具体研究中，一个种群在时间和空间上的界限可随研究人员的需要而定。如一个种群可以包括全世界的狼；也可以很小，仅指一滴海水中某一微生物的种群。,1 种群的基本特征,一、种群大小和密度（size；density）种群大小：某种生物在一定空间中个体数。如：一个鱼塘中的鲤鱼种群数为150尾。害虫综合防治的根本任务是注意害虫种群数量大小的变化，将其控制在引起经济损失的程度以下。种群数量的调查方法 总数调查：主要用于人口普查 取样调查：（1）取样方法 农

4、田用10 m2 森林用100m2 水体浮游生物250ml（2）标志重捕法：林可指数法 海奈图解法 连续重捕法,1 种群的基本特征,一、种群大小和密度（size；density）种群密度：单位面积或容积内某种生物的个体数或 生物量。如：每公顷水稻的株数。种群密度的大小标志着一个种在生物群落中所占的地位和重要程度，密度大，说明其作用大。种群密度受生物钟的出生率、死亡率，迁入迁出的生物个体数目的影响种群密度大小是种群在一定环境条件下，种内种间相互作用的结果,1 种群的基本特征,一、种群大小和密度（size；density）种群密度的表示方法：单位面积或空间内的个体数、生物量 植被的研究，常用以下相对

5、指标：频率 某种植物在总样区中出现的次数。丰度 一个样本中某种植物个体数占个体数的比率。盖度 以冠层投影大小计算的覆盖面积占总面积的比率。如：森林覆盖率达3050，则生态系统较稳定。,1 种群的基本特征,二、种群的年龄结构（age distribution）和性比（sex ratio）除一年生植物外，种群的不同个体，一般具有不同的年龄。且个体之间也有雌、雄的区别。种群的年龄结构：种群内各年龄组之间的 数量比例。用龄级比和年 龄锥体表示。龄级比：各年龄组个体数占种群数总数的比例称之龄级比。绘制年龄锥体的步骤：按一定年龄分组，统计各年龄组的个体数占总个体数的比例；用矩形的长度表示比例大小；把龄级比

6、按年龄从小到大叠起，就形成年龄锥体。,1 种群的基本特征,种群的年龄结构有三种：a b c增长型（图 a）：含大量新生个体，种群数量呈上升趋势稳定型（图 b）：各年龄组上个体比例适中，分布均匀，种群大小趋于平衡。衰退型（图 c）：含老年个体数较大，幼年个体很少，种 群数量趋于减少。,1 种群的基本特征,三、出生率和死亡率（Natality and Mortality）出生率：种群产生新个体的能力。最大出生力（潜在出生力）：不受任何生态因子限制，种 群处于理想状态时产生新个体的最大能力。特点：为一常数，反映了该生物的特性。实际出生力（生态出生力）：种群在一定的环境条件下，产生新个体的能力。特点：

7、为一变数，反映了环境对该种群的影响。各种生物的出生力是由生物的生理特性所决定的，也是生物适应环境的策略。如：老鼠的出生力大于大象的出生力。,1 种群的基本特征,三、出生率和死亡率（Natality and Mortality）死亡率：单位时间内种群死亡的个体数。最低死亡率：种群处于理想状态时的死亡率。实际死亡率：种群在一定的环境条件下的死亡率。又称生 态死亡率，不仅受环境条件的影响，而且受 种群大小和年龄组成的影响。,1 种群的基本特征,四、内禀增长率（Intrinsic growth rate）定义：在没有任何环境因素（包括食物、领地和其它生物）限制的条件下，由种群内在因素决定的稳定的最大增

8、殖速率。又称生物潜能或生殖潜能。此时，种群具有最大出生率和最小死亡率。内禀增长率常用于与实际增长率比较，其差值可看作环境阻力。环境阻力：是妨碍种群内禀增长率实现的环境限制因素的总和。,1 种群的基本特征,五、环境容纳量（carrying capacity）定义：某个种群在有限的环境中所能稳定达到的最大数量 或最大密度），称环境对该物种的环境容纳量。用k表示。当种群的数量低于k值时，种群会增长；当种群的数量高于k值时，种群会减少。现实意义：一定区域，当环境条件下，资源对某种生物的承载力是一定的，如：某地牧场对牲畜有一定的承载力，过度放牧会造成牧场褪化。农田也应保持适宜的种植密度。,2 种群的增长

9、,一、种群的增长型（population growth form）任何种群的数量都是随时间而变化的，当种群占据新的适宜环境，或度过不良气候环境条件后，会通过繁殖迅速增加种群个体数，这种增长有两种基本类型：指数增长（J型增长）种群在无食物和生存空间限制的条件下呈指数式增长，种群个体的平均增长率不随时间变化。N：种群数量 N0：种群初始数量 Nt：种群t时刻的数量 r：种群增长率,2 种群的增长,指数增长（J型增长）瞬时增长率r0，则种群数量指数上升。（图示）r=0，种群数量相对稳定。r0，种群数量指数下降。自然种群指数增长只是短期的，当空间资源较为充分时表现出来，如：细菌、浮游生物等在生长前期往

10、往表现为指数增长。,种群的增长的J曲线,2 种群的增长,逻辑斯谛增长（S 型增长）在自然条件下，环境、资源条件总是有限的，种群不可能按指数增长方式增长下去，指数增长只是短期的，当种群数量达到一定量时，种群对有限空间资源和其他生活必需条件的种内竞争加剧，增长速度开始下降，种群数量越多，竞争越剧烈，增长速度也越小，直到种群数量达到环境容纳量（K）并维持下去。增长呈S型。S型增长的logistic 模型如下：N：种群数量 K：环境容纳量 r：种群增长率,logistic模型的假设：,环境条件允许种群有一个最大值，称为环境容纳量或负荷量，用K表示。当种群大小达到K值时，种群不再增长，即Dn/dt=0种

11、群增长率降低的影响是最简单的，即影响将随密度上升而逐渐地按比例增加。如种群每增加1个个体，就对增长率降低产生1K的影响。若种群中有N个个体，就利用了NK的空间，而可供利用的剩余空间就只有（1NK）了。种群中密度的增加对其增长率的降低作用是立即发生的，无时滞。种群无年龄结构种群无迁入，迁出现象。,种群的增长的S曲线,绵羊数量的S型增长,草履虫数量的S型增长,logistic模型的生物学意义：,logistic模型结构上与指数模型相似，但增加了修正值一项：（1NK）该项的生物学意义在于：它代表剩余空间或未利用的增长机会，即种群尚未利用的，或种群可利用的最大容纳量空间中还“剩余”的，可供种群继续增长

12、用的空间。,2 种群的增长,逻辑斯谛增长（S 型增长）与指数增长相比，新增的因子(k-N)/k 表明：当 N 由 0k 时，(k-N)/k 则由 10，即随着种群数量N的增大，种群指数增长的实现程度就逐渐变小，直到N=k时，增长为0。即：N 1 种群增长 N K，(k-N)/k 1 种群减少 N=K，(k-N)/k=1 种群处于平衡状态,2 种群的增长,种群的数量增长的指数曲线和逻辑斯谛曲线：（如图）多数生物的增殖，包括水稻和小麦分蘖的增长都接近S型增长模式。J型和S型增长是种群增长的两个典型情况，在自然界中，种群的增长实际上还有许多的变形，情况比较复杂：（如图）,2 种群的增长,J型增长使种

13、群内禀增长能力充分表现。S型增长，说明随密度上升，同种个体间的拥挤效应增大及环境限制使内禀增长能力受到限制。,3 种群的空间分布格局,一、定义:种群在一个地区的分布方式,既个体如何在空间配置的.或种群在一定空间的个 体扩散分布的一定形式.二、研究种群分布的现实意义 抽样设计方案 数据处理 扩散行为,三、种群分布型的类型,均匀分布、随机分布、集群分布1、随机分布:每个个体的位置不受其他个体分布的影响.可用泊松分布概率公式表示:Px=e-m mx/x!Px:一个样方含x个个体的概率(理论值E)x:各样方含x个个体m:样方密度的平均值,2、均匀分布:个体间的距离比随机分布更为一致.可看作是随机分布的

14、特例.3、集群分布:个体呈疏松不均匀的分布.又称聚集分布.是最常见的类型.集群分布一般可分为核心分布型和负二项分布型核心分布型(奈曼分布):分布不均匀,个体形成很多小集团或核心,核心之间的关系是随机的.,其概率公式可表示为:,Px=m1m2e-m2/x m2r/r!其中:m1=m2/(s2-m);m2=s2/(m-1)m为平均密度负二项分布型(嵌纹分布):个体分布疏密相嵌,很不均匀.其概率公式可表示为:Px=(m/p+x-1)(p+1)-k-x px/(x!m/p-x!)!其中:p=s2/m-1 m为平均密度,四、种群分布型的计算,1、频次分布法:根据分布型的理论概率分布通式计算出理论概率和理

15、论频次;用x2检验法分别检验理论频次和实测频次的吻合度,来判断属何种分布型.2、分布型指数法 a:空间分布指数(扩散系数)I=s2/m 当I=1,随机分布;I1,集群分布.,b:k值法(可不受虫口密度变化而改变)k=m2/(s2-m)1/k=0,随机分布;1/k 0,集群分布;1/k 0,均匀分布.C:聚块指标 m*/m m*：平均拥挤度。m*/m=(xi2/xi)-1/m,C:聚块指标 m*/m m*：平均拥挤度。m*/m=(xi2/xi)-1/m m*/m=1,随机分布 m*/m1,集群分布,d:平均拥挤度m*与平均密度m的回归关系:m*=+m=0,=1,随机分布 0,=1=0,1,集群分

16、布 0,1,4 种群波动及调节机制,一、种群波动 无论是J型增长，还是S型增长，当种群数量达到K值后，其密度并非保持不变，而是围绕这个K水平上下波动。（一）种群波动：指种群的数量随时间的变化而上下摆动的情况。种群的波动由于环境条件变化情况不同，具有不同的波动规律。1、种群波动可分为：非周期性波动：非周期性的突然的环境变化所引起的波动。如干旱、冻害等。常带来生物数量的剧烈变化。周期性波动：由于环境的周期性变化而引起。可分为季节性波动和年波动。,6-4 种群波动及调节机制,周期性波动季节性波动：主要是由于环境的季节性变化和生物适应性变化而引起的。一年生植物，多数昆虫的数量波动属此类。如：北温带湖泊

17、中的浮游生物种群数量就是随着水体在一年中光、温 和营养物质等的变化而波动的。春季：表层水温升高，光照增强，营养元素丰富，浮游生物开始迅 速繁殖达全年最高峰。大量浮游生物的生长使营养物质减少，浮游生物数量在晚春下降。夏季：光照和水温适合其它水生生物繁殖，浮游生物量继续下降。秋季：辐射减弱，温度下降，下层水上涌，补充上层的营养物质，适宜浮游生物生长，出现第二个生长高峰。冬季：营养物质虽多，但温度太低，硅藻生物量降至最低点。,4 种群波动及调节机制,年波动：主要受种群自身和其他生物因子的数量的变化所 控制。如：猞猁和美洲兔的丰度变化就是典型的年波动。猞猁每隔910年出现一个高峰，高峰过后数量迅速下降

18、，几年中变的十分罕见；美洲兔也有同样周期，但其种群数量的高峰总在猞猁高峰的前一年或更早一些。因为猞猁以美洲兔为食。捕食种群与猎物种群数量的周期性变化显然是相关的：（如图）,90年间捕食者（猞猁）与猎物（美洲兔）的数量周期,4 种群波动及调节机制,2、种群波动的原因 非密度制约因素：如温度、降水、食物等与种群自身 密度无关。密度制约因素：由于种群内部密度的变化影响种群数 量的波动。种内竞争食物和领地。（植物对光、土壤水分，动物对饲料）捕食者与猎物之间的反馈控制作用。,4 种群波动及调节机制,（二）种群调节 生物种群的数量偏离平衡水平上升或下降时，有一种使种群数量返回平衡水平的作用，称种群调节。种

19、群波动调节的机制是种内密度、种间牵制及环境因子共同作用的结果。种内密度制约：种群密度超过K值时，对任何生物种群自身都是不利的。种内个体间为争夺食物和领地的竞争是种群数量保持在K值附近。如植物对光、水、肥的竞争。种群中的优势者可抑制非优势者，使其不产卵、不受精、不能生育。如蜜蜂中只有蜂王才能交配繁殖。又如水稻、麦的分蘖消长规律。,4 种群波动及调节机制,种间牵制：生物之间由于食物的关系联系起来，使得某一种群数量必然受到别的生物种群数量的牵制影响。如：草兔子食兔动物之间的数量关系。环境因子对种群数量的影响：气候因子、资源状况和化学物质等环境条件常会对种群的数量起调控作用。实际种群波动的调节也可看作

20、是种群内在的增长潜势及环境（生物环境和自然环境）对种群增长的限制这两个反作用力之间的平衡。,4 种群波动及调节机制,（三）生物种群的进化和适应生物种群的进化和适应是一个择优汰劣的过程：生物种群既表现出短时间的数量变动，又表现为长时间的种群进化。从进化的历史看，种群中只有那些较好地适应环境变化的个体，才能生存下来产生后代，它们的遗传特性因而也可保留下来；而那些不能适应的个体及其相应的遗传特性，都会从种群中消失。这种自然选择的过程，使得每一个种群能在一个较长的历史时期中不断调整其对环境的适应性，求得生存与发展。,4 种群波动及调节机制,种群数量的相对稳定性：生物种群的进化与适应，使得种群在受到外界

21、影响发生波动后，仍有使种群数量返回到平衡水平的倾向。这种倾向称为种群数量的相对稳定性。因为自然选择使得那些优势个体得到加强，环境变化虽然淘汰了一部分不适应的个体，使种群数量暂时下降；但得到加强的那部分个体很快又会产生新的个体，加以补充，返回到原来的数量水平。种群数量的相对稳定性的基础是生物长期进化过程中所形成的不同的生态对策。,4 种群波动及调节机制,生态对策（ecoloigical strategy）：生态对策：在生物进化过程中，生物在繁殖和竞争方面朝不同方 向发展，一适应不同栖息环境的对策。自然界中的生物在长期的进化过程中形成了两类不同的生态对策：r对策（r选择）实行这种对策的生物其生态特

22、征：个体小，寿命短，存活率低，但增殖率（r）高，具有较大的扩散能力，适应于多变的栖息环境。虽然竞争能力弱，但r值高，易返回平衡点，灭绝的危险少；同时具有较强的迁移扩散能力，当种群密度过大，生境恶化时，可以迁到其他生境，建立新的种群。属于 r对策的生物称 r对策者。如细菌、昆虫、杂草及一年生植物。,4 种群波动及调节机制,k 对策（k选择）实行这种对策的生物其生态特征：个体大，寿命长，存活率高，不具有较大的扩散力，但具有较强的竞争力，适应于稳定的栖息环境，种群密度较稳定。虽然竞争力较强，但 r 值低，遭受激烈变动和死亡后，返回平衡水平的时间较长，容易走向灭绝。属 k 对策的生物称 k 对策者。如

23、乔木、型食肉动物。实际上自然界中的生物并不能归属严格的r对策或k对策，在这之间存在连续谱系，即之间有一系列过度类型。,4 种群波动及调节机制,生态对策（ecoloigical strategy）：大量的农作物和家畜家禽则属于中间的过度类型。在农业生产中应适当配置rk谱系中的各类物种。利用k型生物可起到稳定环境的作用，如防护林、果树等。利用如利用浮游生物、蚯蚓、蚕、蜂、食用菌等r型生物生活周期短、繁殖快的特点可以加速物质循环利用，减少养分流失。,4 种群的波动和调节机制,（四）、种群数量调节机制的几种主张1、生物学派:主张生物因素(捕食、寄生)是种群数量自然调节的主要因素.强调稳定平衡.兼性因素

24、(捕食、寄生性天敌,还有疾病饥饿)一般称密度制约因素(生物因素)2、气候学派:主张种群密度主要靠气候来调节.强调波动性,不太重视稳定性.灾难性因素(暴风雨、高温和其它气候条件)一般称非密度制约因素(非生物因素)3、综合学派:把生物学派和气候学派观点结合起来,以生物因子和非生物因子间复杂的组合作为种群波动机制的多因性,并因时间地点而变化.,小结,1、密度制约因素和非密度制约因素 密度制约因素 非密度制约因素一般情况下,只涉及种群的 对种群中各个个体的影一些个体(如:捕食、寄生).响基本上是一致的.其影响与种群密度有关.如:其影响与种群密度无关.密度大时,更易寻得寄主.种群个体与密度制约因素 种群

25、个体对非密度制约表现出相互适应的关系.因素只有单方面的适应对群落中的其他种群也发 其不同影响是不同种群对生态生不同程度的影响 条件要求不同而表现出来的,2、种群数量调节的外源性因素,种群数量调节的外源性因素:气候、可获资源量、疾病和寄生物、捕食等.,3、种群内的自我调节机制,种群调节机制除外源性因素外,种群内的自我调节机制也是种群数量波动的重要原因.（1）因种群内个体的差异性,即种群内在的变异性对控制种群的重要性.种群个体的变异有两种类型:表现型、基因型.（2）自我调节理论学派的生态学家重视进化方面的论据.如:一种研究认为,种群增长期间增加了种群内的变异同时很多劣质基因保存下来条件恢复正常时,

26、劣质个体因自然选择而被淘汰种群下降,同时变异也下降.,4、种群的自然调节与进化,把种群看作自然选择的单元.过去的概念认为这种自然选择的进化过程是很缓慢的,研究表明该过程可在短时间内完成.因为有机体数量的变动可通过种群中个体的遗传变异引起的.在这种情况下,自然选择就可能对种群的自然调节产生直接影响.,5、基本结论,种群数量自然调节的各种理论不应当是相互排斥,而应当互相补充,吸取各学派正确的一面,综合其精华,解决实际的理论和生产问题.在研究一个种群的数量变动原因时,首先掌握种群的内在特性调查分析其与外界因素间的相互关系辨别各种关系间的主从关系,以及在时间空间上的变异程度,才能正确的分析.,5 生物

27、种间关系,一、种间相互作用二、协同进化三、生物分泌物对种间关系的影响四、外来生物入侵,一、种间相互作用：,生物种间存在着各种相互依存、相互制约的关系。根据种间相互作用的性质，可以分为三种类型。正相互作用：结果一方得利或双方得利（+）负相互作用：结果至少一方受害（-）中性作用：结果是双方无明显的影响（0）,（一）正相互作用：,偏利作用（共栖）特征：共生的两种生物，一方得利，对另一方无害。如：林间的一些动物和鸟类，以树木作为掩蔽或筑巢用，对树木 不造成伤害。原始合作 特征：两种生物在一起生活对彼此有利，但二者并无依赖关系。例：稻田养鱼，稻田可为鱼提供水分和食物，鱼可采食稻田 的杂草和害虫，鱼的粪便

28、可提高稻田肥力，从而促进水稻 增产。农区养蜂：作物为蜜蜂提供蜜源，获得蜂蜜、蜂王浆等经 济产品；蜜蜂的传粉作用又促进作物增产。,农业生产上各种作物的间套作，如禾本科与豆科；深根与浅根；喜阳与耐阴；高杆与矮秆间种套作；可充分利用环境资源，并可 控制有害生物，改善作物生存的生境。互利共生 特征：种间彼此依赖，生活在一起互相受益，能直接进行物质交流。例：固N细菌与豆科植物根系共生形成根瘤。真菌和高等植物根系共生形成菌根。真菌与藻类共生形成地衣。菌类吸收土壤中的矿物营养或合成N素供给地上部植物根系吸收利用，植物光合作用合成光合产物提供菌类食物，两者在一起，对彼此有利，之间有物质能量交换，分开后单独无法

29、存活或不能正常生长。,（二）负相互作用,竞争：特征：两种生物为竞争同一对象，主要是争夺空间和资源。竞争的 双方都力求抑制对方。竞争结果对他们的增长和存活起着负 影响。例：农田中的作物与杂草竞争光、热、水、气、肥及生长空间。各类塘鱼对浮游生物的竞争。结果：两个物种间形成协调的平衡状态，实现生态位的分化。一个种群被另一个种群消灭掉。一个种群被赶跑到另一空间，利用另一种食物。,例 A 新几内亚的大岛上的三种地鸽，每一种处于不同的生境（沿 岸灌木、次生林和雨林），而在只有一种地鸽的小岛上，该种 使用所有三种生境。三种地鸽的竞争使得它们占据不同的生境。B 加拉帕哥斯群岛有两种达尔文山雀（G.fortis

30、和G.fuliginosa）单独在某一小岛上发现时，它们具有相同的喙，当他们共存时，后者比前者的喙要窄的多。这是两者之间的竞争使得他们各自 的性状发生变化。如：大草履虫（P.caudatum）和双小核草履虫（P.aurelia）之 间的竞争 结果是大草履虫完全消失。（图示）双小核草履虫和袋状草履虫（P.bursaria）竞争结果是共存，但存在空间上的分离。,大草履虫和双小核草履虫间的竞争,A B C,竞争的几点说明,需指出的是：两个物种竞争的结果或竞争的激烈程度与各自生态位是有很大的关系的。生态位越接近，则竞争越激烈。在同一生境中具有相同生态位的不同物种不可能长期共存，这个原理称竞争排斥原理，

31、也称高斯原理在一个稳定的自然群落中，各生物种群的生态位必定是有差异的，种群间都是趋向于互相补充而不是直接竞争。因此由多个物种组成的群落，要比单一物种所组成的群落能更有效地利用环境资源，维持较高的生产力，并具有更高的稳定性。,北美地区，五种莺都从同一种云杉树上取食。通过瓜分不同区域以减少相互间的竞争,捕食和寄生,（1）特征：一个种群对另一个种群的生长与存活产生负效应。狭义的捕食：食肉动物以草食动物为食；广义的捕食：还包括草食动物吃草和寄生。寄生：是一个种（寄生者）寄居于另一种（寄主）的体内或体表，从而摄取寄主养分以维持生活的现象。例：羊吃草，青蛙吃害虫，猫捕老鼠等。菟丝子寄生在植物上。蛔虫寄生在

32、动物上。赤眼蜂寄生在棉铃虫上。,（2）捕食的生态学意义,生态系统中，不同营养级的生物存在捕食与被捕食的关系。这种关系在自然界中通过各种调节机制控制着种群的数量波动，保持生态系统的相对平衡，任一环节受到干扰就可能破坏平衡。例：人类过度猎取某些生物，就可能引起生态失衡。人类为发展鹿群而大量猎杀美洲豹和狼，使得鹿群数量大增，对牧草过度利用，导致草场褪化。在农业生产中常利用种间关系进行病虫害的防治，效果很好。七星瓢虫一天吃100条蚜虫。一只啄木鸟一天吃300条虫。一只青蛙一天吃7080只虫。十九世纪八十年代，蚧科昆虫对加利福尼亚柑橘危害很 大，引入瓢虫之后十年，蚧科昆虫就被控制了。,必需注意的问题：,

33、引种时必须谨慎考虑，否则会引起很大危害。如：非洲维多利亚湖1960年引入尼罗河河鲈所造成的后果。可以看出：自然界的任何生物都在与其他生物的相互联系中保持自身的数量平衡，从而维持整个生态系统的平衡，失去制约就可能引起失衡，从而造成很大危害。进出口检疫，就是为了防止某些病虫害被带入无天敌限制的地区，造成病虫害大流行而采取的措施。,二、协同进化,（一）、概念 一个物种的进化必然会改变作用于其它生物的选择压力,引起其它生物也发生变化,这些变化反过来引起相关物种的进一步变化.捕食者和猎物之间的相互作用是最好的实例（二）、昆虫与植物间的关系 相似于捕食者与猎物之间的相互作用（三）、大型食草动物与植物的协同

34、进化（四）、互惠共生物种间的协同进化 对双方都有好处,当离开时双方都能生存.如:绿水螅体内的绿藻虫 蚜虫分泌蜜露(消耗植物能量)和寄主植物(为固氮菌提供能量)蚜虫与蚂蚁,（五）、协同适应系统 协同进化不仅存在于一对物种间,也存在于同一群落的所有成员之间.个体或亲缘个体-相关物种的巨大选择压力-生态系统的进化.,（六）生物的拟态,拟态理论最早是在十九世纪由英国自然学家Bates提出，以解释南美大陆一些隶属于不同科的蝴蝶外形极其相似的现象。拟态（mimicry)是指某些生物在进化过程中形成的外表形状或色泽斑与其它生物或非生物异常相似的现象，是生物适应环境的最为典型的例子。,2拟态的组成与类型,（1

35、）拟态的组成：由三部分组成，一是模型，是被模拟动物、植物或其它生物或非生物；二是拟态生物；三是信号接受者或被欺骗者。（2）拟态的类型：常见的有：贝茨氏拟态，可食性物种仿真不可食物种的拟态现象。1862年H.W.贝茨首次以假警戒色假说来解释南美洲一些亲缘关系很远的蝶类之间在色斑上的相似性。米勒氏拟态，两种具有警戒色的不可食物种互相仿真的拟态现象。1879年由F.米勒提出。攻击拟态，一个食肉动物模仿一种性情温和的物种以便于接近其猎物而不引起警觉，或者是寄生动物模仿其宿主。还有一些植物模仿动物的图案和气味以利于传粉和散播。,3.拟态的生物学意义,对于动物来说拟态首先有利于其逃避敌害 有些本身既无毒性

36、又缺乏抵抗能力的动物，演变成与有毒动物相似的形状或体色，使天敌不敢向其发起进攻。还有些动物靠其拟态而取食。对植物来说，拟态首先可以吸引昆虫为其传粉，从而增强了其生存优势。有人研究了由钟形花、兰花和独居蜂组成的拟态系统后发现：在有钟形花的地区，兰花的果实数量是没有钟形花地区兰花果实数量的6倍。拟态也可以帮助植物逃避被捕食的厄运。如非洲沙漠地区的“石头植物”就是典型的例子。,（）一条草绿蟒蛇拟态成枝条的一部分，用以迷惑猎物和敌人。（）一只鸟隐没在枯叶背景中，以逃避它的捕食者。（）一只马来西亚角蛙隐在枯叶中，以迷惑它的猎物（昆虫）。（）哥斯达黎加明蝶有透明的翅，使它不易被鸟发现。,螳螂象叶子吗,三、

37、次生分泌物对种间关系的作用,生物体除合成生命的基础代谢物质如：糖、蛋白质、脂肪和核酸等之外，还产生各具特色、千差万别的次生代谢物，这些物质在调节生物种群间的相互关系上有着重要的作用。1、植物间的化感作用（allelopathic effect）植物的次生代谢物释放到环境中，可促进或抑制其他植物的生长。如：香桃属植物可分泌酚类物质，从叶面溢出进入土壤，会对亚麻的生长产生抑制；曼佗罗的根分泌生物碱，进入土壤后，表现为对植物生长的抑制；蟛蜞菊的抽提液可抑制蔬菜种子发芽。,2、植物对动物、微生物的化感作用,一些植物分泌次生代谢物对动物和昆虫有威慑作用，使草食动物、昆虫对其厌食，甚至逃避。如菊科植物的花

38、和种子中含有除虫菊素。（驱蚊剂、菊花茶）一些植物散发的气味和花的颜色对昆虫有明显的吸引作用。可通 过它们传粉和传播。但也可能使害虫聚集而造成危害。一些微生物，如蘑菇释放化感物质使其周围的植物死亡，在蘑菇 周围形成圈状裸地，称蘑菇圈。3、次生分泌物在动物行为中的作用 动物的性吸引、族聚、诱食、警诫、跟踪、防卫等形成都是对环境适应的表现。而这些行为的发生和完善都是以次生代谢物为媒介的。农业中利用人工合成性引诱剂捕杀害虫，或用于调查害虫数量，以便进行综合防治。,四、外来生物入侵及危害,（一）、什么外来生物入侵（二）中国外来生物入侵的特点（三）、主要的危害性（生物多样性的危害）（四）、对策,（一）、什

39、么外来生物入侵,外来生物入侵也简称外来种入侵，它指因为人类的活动有意或无意的将产于外地的生物引到本地，这些生物快速地进行生长繁衍，危害本地的生产和生活，改变当地的生态环境，带来很大的危害。入侵种定义为：1、通过有意或无意的人为活动被引进到自然分布范围以外的非原产地区；2、在当地自然或人为生态系统中建立了可自我维持的种群；3、造成自然生态系统或景观的明显变化，或给当地的自然或人为生态系统造成损害。生物入侵：强龙压死地头蛇,（二）中国外来生物入侵的特点,1.容易形成入侵：中国从北到南5,500公里，东到西5,200公里，跨越50个纬度，5个气候带：寒温带、温带、暖温带、亚热带和热带。多样的生态系统

40、使中国容易遭受入侵物种的侵害。来自世界各地的大多数外来种都可能在中国找到合适的栖息地。2.涉及面积广：全国34个省市自治区，无一没有外来种。除极少数位于青藏高原的保护区外，几乎或多或少都能找到外来杂草。3.已被入侵的生态系统多：几乎所有的生态系统，从森林、农业区、水域、湿地、草地、城市居民区等都可见到。其中以水生生态系统的情况最为严重。,4.入侵物种类型多：从脊椎动物（哺乳类、鸟类、两栖爬行类、鱼类都有），无脊椎动物（昆虫、甲壳类、软体动物），高、低等植物，小到细菌、微生物、病毒都能够找到例证。5.无意引入多：由于交通越来越发达，流动人员和物资，以及压舱水无意带入的物种很多，例如蔗扁蛾、褐家鼠

41、、豚草、北美一枝黄、紫茎泽兰、刺花莲子草、苋属、松材线虫和美国白蛾等。6.有目的的引入多：中国引种历史悠久，中国从外地或国外引入优良品种更有悠久的历史。早期的引入常通过民族的牵移和地区之间的贸易实现。随着经济的发展和改革开放，几乎与养殖、饲养、种植有关的单位都存在大量的外地或外国物种的引进项目。这些单位有农业、林业、园林、水产、畜牧、特种养殖业、各种饲养繁殖基地，其中大部分引种以提高经济收益、观赏、环保等为主要目的。,7.入侵种的危害已经显现：有害入侵种涉及多个类群，例如：脊椎动物：獭狸、褐家鼠、爪哇禾雀、四大家鱼、小型鱼类鰕虎鱼和麦穗鱼、食蚊鱼和胎鳉无脊椎动物：克氏螯虾、福寿螺、非洲大蜗牛、

42、白蚁、美国白蛾、蔗扁蛾、美洲斑潜蝇、松材线虫植物：豚草、紫茎泽兰、大米草、水葫芦微生物：甘薯长喙壳菌8.在自然植被恢复过程中有意或无意引入大量外来物种：大规模的退耕还林过程中大面积种植外来物种，包括桉树、外来松树、外来落叶松和在不适宜的海拔和地区种植经济树。这些树林的生态功能是十分有限的。大规模的水土流失控制和退耕还草过程中主要依靠从国外（特别是美国）进口草种。自然保护区的植被恢复使用外来物种。城市周围植被恢复或绿化大量使用外来种，常常造成当地生态系统和景观的彻底改变。,（三）、主要的危害性,1 破坏景观的自然性和完整性 2 摧毁生态系统 3 危害植物多样性 4 影响遗传多样性5 经济损失惨重

43、 6 毁灭农业生产7 影响国际贸易8 威胁国际(国家）安全,据美国、印度、南非向联合国提交的报告称，这3个国家每年因外来入侵物种引起的经济损失分别为1500亿美元、1300亿美元和800多亿美元。这还不包括那些无法计算的隐性损失，如外来生物引起的人们的伤害和死亡、导致本地生物物种的灭绝，以及由于改变环境景观带来的美学价值的丧失。还有，在全世界濒危物种名录中的植物中，大约有3546是部分或完全由外来生物入侵引起的。,我国是外来物种入侵造成严重灾害的国家之一，据统计，松材线虫、湿地松粉蚧、松突圆蚧、美国白蛾、松干蚧等森林入侵害虫每年严重发生与危害的面积约在150万公顷左右。稻水象甲、美洲斑潜蝇、马

44、铃薯甲虫、非洲大蜗牛等入侵的害虫，近年来每年严重发生的面积达到140160万公顷。豚草、紫茎泽兰、飞机草、薇甘菊、空心莲子草、水葫芦、大米草等肆意蔓延，已经到了难以控制的局面。外来生物一旦入侵成功，要彻底根除极为困难，而且用于控制其危害、扩散蔓延的代价极大，费用极为昂贵。1994年入侵我国的美洲斑潜蝇，目前发生面积100多万公顷，每年的防治费用就需45亿元。几种主要外来入侵物种造成的经济损失平均每年达574亿元人民币。,（四）、对策,1 整理已有材料编撰成册 2 建立有害入侵物种的数据库和信息系统 3 加强国际合作 4 加强案例调查和研究 5 建立法律制度控制外来物种入侵,水葫芦的危害,水花生,牵牛,紫茎泽兰,“植物杀手”薇甘菊,加拿大黄花原产于北美洲的植物，如今，这种可怕的植物出现在了太仓，短短一两年的时间内几乎鲸吞了太仓大部分的荒地、公路两旁地、建筑工地、田间的土地.如不及时遏止，或许在短期之内就会“传染”到苏州市、到江苏省乃至于更大范围。,小龙虾,传播松材线虫的松墨天牛,食人鲳,