第二节种群增长.ppt

1、第二节 种群增长,第二节 种群增长,简单的模型几何增长指数增长逻辑斯谛增长种群的数量自然调节,1、简单的模型,Nt+1 Nt = B + I D EB: birth， B=bNtI: immigrantD: death, D=dNtE: emigrant,2、几何级数增长,R0,Nt+1,Nt,Nt= R0tN0,(R01,增长; R0=1,不增减; R0k,种群下降; N=k,种群不增不减;Nk种群上升求其积分:Nt=,K,1+(K/N0-1)e-rt,4、逻辑斯谛增长,曲线的五个时期：开始期（潜伏期）加速期转折期减速期饱和期,应具备:第一:具有稳定的年龄分布.第二:对种群密度测定有恰好的单

2、位.第三:每个体增长率与种群大小成线性关系.第四:种群密度对增长率的影响是瞬时作用,不存在时滞效应.,4、逻辑斯谛增长,4、逻辑斯谛增长,意义1、它是许多相互作用的种群增长模型的基础2、是渔业、林业、农业等实践领域中，确定最大持续产量的主要模型3、模型中两个参数 K 和 r 已经成为生物进化对策理论中的重要概念。,dN / dt: 瞬时增长量。N=K/2时，有最大增长量（optimal yield）,4、逻辑斯谛增长,最大持续产量（sustained yield）如果收获量能保持长期稳定又不会使种群的数量下降，那么这样一个收获量就被称为持续产量。,种群增长模型的分类,与密度无关的种群增长模型：

3、几何级数增长指数增长与密度有关的种群增长模型：逻辑斯谛增长世代离散性增长模型：几何级数增长世代连续性增长模型：指数增长，逻辑斯谛增长,与密度无关的种群增长模型,环境容量无限、没有迁入迁出与密度无关的单种群离散增长模型与密度无关的单种群连续增长模型指数增长,与密度无关的单种群离散增长模型,环境容量无限、没有迁入迁出、世代不重叠、不具年龄结构 N t+1 =Nt Nt =N0t ：周限增长率,与密度无关的单种群连续增长模型,环境容量无限、没有迁入迁出、世代重叠、具年龄结构 dN/dt=rN Nt=N0ert r：瞬时增长率 rln， =er,与密度有关的种群增长模型,环境容量有限、没有迁入迁出与密

4、度有关的单种群离散增长模型种群增长率与密度的线性函数关系与密度有关的单种群连续增长模型Logistic增长环境容量K相邻压力时滞,与密度有关的种群离散增长模型,环境容量有限、没有迁入迁出、世代不重叠、不具年龄结构与密度有关的单种群离散增长模型种群增长率与密度的线性函数关系Nt1Nt1.0-B（Nt-K）Nt 环境容量K不同B值种群有不同表现,与密度有关的种群连续增长模型,环境容量有限、没有迁入迁出、世代重叠、具年龄结构与密度有关的单种群连续增长模型Logistic增长dN/dt=rN(1-N/K)= rN(K-N)/K Nt=K/(1+e-rt) 环境容量K相邻压力：N/K 剩余空间： 1-N

5、/K,5 种群数量的自然调节,种群数量的波动非周期性波动：无周期,5 种群数量的自然调节,种群数量的波动周期性波动,5 种群数量的自然调节,种群数量的波动 季节波动 种群爆发,5 种群数量的自然调节,1. 种群数量的波动 生态入侵,牵牛(Ipomoeanil),马樱丹（Lantanacamara）,大米草(Spartinaanglica),薇甘菊(Mikaniamicrantha),红瓜(Cocciniacordifolia),猫爪藤(Macfadyenaunguis-cati),银胶菊(Partheniumhysterophorus,五爪金龙(Ipomoeacairica),西番莲(Pass

6、ifloracoerulea),水花生(Alternantheraphiloxeroides),水葫芦(Eichhorniacrassipes),心叶落葵薯(Anrederacordifolia),种群数量的自然调节,种群数量的波动种群的衰落和灭亡：背景灭绝率 (background extinction rate):人类出现之前的灭绝速率.当代的物种绝灭率比之高1000至10000倍。,种群数量的自然调节,种群数量自然调节的机制：气候学派：气候是决定种群数量的重要因素。强调种群数量的变动。1928年，博德海默。以色列昆虫学家。昆虫发育早期80%90%的死亡源于气候特别强调极端气候对于种群的影

7、响,种群数量自然调节的机制：生物学派：主张捕食、寄生、竞争等生物过程及食物因素对种群调节起决定作用。强调种群是一个自我调节系统，有调节机制密度制约因素非密度制约因素,种群数量的自然调节,种群数量自然调节的机制：自动调节学派：强调种群内部的异质性。行为调节内分泌调节遗传调节,种群数量的自然调节,种内关系集群种内竞争 负竞争 分摊竞争 争夺竞争,第三节 种群间的相互关系,第三节 种群间的相互关系,种内关系的进化种群作为一个系统，个体关系更亲密性关系亲子关系群体关系社会关系利他行为种群对综合环境适应能力的提高,第三节 种群间的相互关系种间关系,类型 A B 特 点竞争 - - 彼此互相抑制捕食 -

8、- A种杀死或吃掉B种食草中性O O 彼此互不影响共生+ + 彼此有利，分开后不能生活合作+ + 彼此有利，分开能独立生活附生+ O A种有益，B种无影响寄生和拟寄生+ - 对A有利，对B有害,竞争,竞争: 生活在同一地区的两个物种,由于利用相同的资源,导致每一个物种的数量下降,即两种群彼此发生有害影响. 竞争一般可分为干扰竞争和利用竞争. 干扰竞争:一种动物借助于行为排斥另一种动物使其得不到资源. 如:红翅鸫和黄头鸫. 利用竞争:一个物种所利用的资源对第二个物种也非常重要,但两个物种并不发生直接接触.如:蚂蚁、啮齿动物都以植物种子为食.,竞争,一、种群竞争的理论模型 竞争方程建立在逻辑斯谛方

9、程的基础上. dN1/dt=r1N1(k1-N1- 12N2)/k1 dN2/dt=r2N2(k2-N2- 21N1)/k2 k1、k2:两竞争物种的环境负荷 12: 物种2的竞争系数,2对1的竞争抑制作用; 21: 物种1的竞争系数,1对2的竞争抑制作用. 当没有竞争情况下, 12或N2等于0, 21或N1等于0;即呈S曲线.,竞争,二、竞争排除 两个种群开始竞争时,一个种群最终将另一个种群完全排除掉,并使整个系统趋向饱和. 结论: 两个生态学上完全相同的物种不可能同时同地生活在一起（竞争排斥原理）;不同物种要实现在饱和环境和竞争群落中的共存,必须具有某些生态学的差异（生态位分化）.,竞争,

10、三、实验条件下的种群竞争 两个例子: 大草履虫和双小核草履虫 两种谷盗竞争, 赤拟谷盗和杂拟谷盗,竞争,四、在自然条件下的种群竞争 (1) 对生活在同一地区的近缘物种生态学研究: 近缘物种在形态生理生态方面相似,因生活在同一地区,竞争激烈,迫使其在生态学上发生分化,表现在3方面: 第一: 利用不同的生境或微生境 第二: 吃不同的食物 第三: 在不同的时间出来活动,竞争,(2) 特征替代现象: 同地分布的近缘种之间的差 异往往比异地分布时所表现的差异大. 因同地分布时,彼此由于竞争而发生分化,而异地分布时,由于无竞争而分化不明显. (3)对所谓“不完全”动植物区系及生态位相应变化 如:海岛即属于

11、这种区系 在海岛上缺少大陆上许多物种,侵入海岛的物种扩展其生态位,利用一些新生境资源,因此其数量比大陆多,生境也更广,觅食技巧更多样.,捕食,一个物种的成员以另一物种成员为食,被捕食者常常被杀死. 狭义捕食: 动物吃动物 广义捕食: 肉食、植食、拟寄生、同种相残 捕食作为一个重要生态学现象的理由: a.限制种群的分布,抑制种群的数量. b.捕食同竞争一样,是影响群落结构的主要生态过程. c.捕食是一个主要的选择压力,生物的很多适应可用捕食者和猎物间的协同进化来说明.,捕食,一、捕食过程的数学模型 P:代表捕食者的种群数量, R:代表资源种群数量1.资源种群的增长率 无捕食者,呈指数增长: dR

12、/dt=rR 有捕食者: dR/dt=(r-aP)R (a:捕食者个体攻击的成功率)2.捕食者种群增长率 无资源种群,呈指数下降: dP/dt=-dP(d:捕食者死亡率) 有资源种群, dP/dt=(-d+bR)P (b:捕食者将资源种群转化为新生捕食者的个体转化率),捕食,二、捕食者的功能反应 功能反应: 捕食者与猎物种群相互关系模型揭示出捕食者对猎物密度的变化可作出不同类型反应.随着猎物密度的增加,每个捕食者可捕获更多猎物或可较快地捕获猎物,此现象称捕食者的功能反应. Holling(1959)圆盘方程: Na=aTN/(1+aThN) Na:每个捕食者所攻击的猎物数量 a: 常数,捕食者的攻击率 N:猎物数量 Th:处理时间 T:总时间,Meta种群（课本84页）,meta种群： population of populations要求自学，回答以下问题：1.玛他种群的理论原理2.玛他种群的应用,本章复习思考题,名词解释：种群，分布型，年龄结构，多型现象，生理年龄，生态年龄，同生群1.什么是生命表？如何建立生命表？2.种群间的相互关系包括哪些类型？你能举出哪些例子？3.简述与密度有关的单种群连续增长模型.4.捕食的生态学意义。5.比较r-选择和k-选择策略的不同。6.说明存活曲线的类型和代表生物。7. 计划生育的依据是什么？,