第三章 种群生态学
第一节 种群及其基本特征 第二节 种群的遗传与进化 第三节 种内、种间关系
第一节 种群及其基本特征 §1 种群的基本概念 §2 种群特征 §3 种群的分布与多度 §4 种群动态 §5 种群增长模型 §6 种群调节 §1 种群的基本概念 种群定义 种群生物学与种群生态学 单体生物和构件生物 研究种群生态学的意义 种群的定义
种群(population): 在一定空间中,同种个体的组合。为了强调不同的面,有的生态学家还在种群定义中加进其他一些内容,如能相互进行杂交、具有一定结构、一定遗传特性等内容。 种群不是个体的简单叠加,是通过种内关系组成的一个有机统一体或系统。 种群是一个自我调节系统,通过系统的自动调节,使其能在生态系统内维持自身稳定性。作为系统还具有群体的信息传递、行为适应与数量反馈控制的功能。 种群不仅是自然界物种存在、物种进化、物种关系的基本单位,也是生物群落、生态系统的基本组成成份,同时,还是生物资源保护、利用和有害生物综合管理的具体对象。 一个物种,由于地理隔离,有时不只有一个种群。 种群既可以作为抽象概念,也可作为具体存在的客体在实际研究中加以应用。 种群生物学与种群生态学 种群生物学(population biology): 研究种群的结构、形成、发展和运动变化过程规律的科学。最主要组成部分是种群遗传学和种群生态学。 种群遗传学( population genetics ): 研究种群的遗传过程。 种群生态学( population ecology ): 研究种群内各成员之间、它们与其他种群成员之间、以及它们与周围环境中的生物和非生物因素之间的相互关系。种群动态是种群生态学研究的核心。
单体生物和构件生物 单体生物(unitary organism) 单体生物个体清楚,基本保持一致的体形,每一个体来源于一个受精卵。如鸟类、兽类等。 构件生物(modular organism) 构件生物由一个合子发育成一套构件,由这些构件组成个体。如水稻、浮萍、树等。
研究种群生态学的意义 理论意义 开辟生态学研究的新领域。 实践意义 了解生物在生态系统中的地位; 了解数量的时空动态; 实施物种保护。 §2 种群特征 种群的主要特征 种群的群体特征 种群动态是种群生态学研究的核心 种群主要特征 数量特征 种群参数变化是种群动态的重要体现。 空间特征 组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局,称为种群的内分布型(internal distribution pattern)。 遗传特征 种群具有一定的遗传组成,是一个基因库。
种群的群体特征 种群数量:密度(density) (原始密度(crude density) 、生态密度(ecological density) ) 种群初级参数: ①出生率(natality)(生理出生率(physiological natality) –最大出生率(maximum natality)、生态出生率(ecological natality) –实际出生率(realized natality)) ②死亡率(mortality) (生理死亡率(physiological mortality ) –最小死亡率(minimum mortality)、生态死亡率(ecological mortality) –实际出生率(realized)) ③迁入和迁出率 次级种群参数:性比(sex ratio) 、年龄分布(age structure) 、种群增长率(population growth rate)、分布型(pattern of distributipn) 种群参数的一些基本概念 原始密度(crude density) :单位空间内个体的数量。 生态密度(ecological density):生物实际占有空间内的个体数量。 生理出生率(physiological natality):种群在理想条件下所能达到的最大出生数量,又称最大出生率(maximum natality)。 生态出生率(ecological natality):一定时期内,种群在特定条件下实际繁殖的个体数量,它受生殖季节、一年生殖次数、一次产仔数量、妊娠期长短和孵化期长短、以及环境条件、营养状况和种群密度等因素影响,又称实际出生率(realized natality)。 生理死亡率(physiological mortality ):最适条件下,所有个体都因衰老而死,这种死亡率称生理死亡率,又称最小死亡率(minimum mortality) 生态死亡率(ecological mortality):一定条件下,种群实际的死亡率,又称实际出生率(realized)。 种群动态是种群生态学的核心问题 种群动态是种群数量在时间和空间上的变动规律,涉及: 有多少(种群数量或密度)? 哪里多,哪里少(种群分布)? 怎样变动(数量变动和扩散迁移)? 为什么这样变动(种群调节)? §3 种群的分布与多度 种群分布界限 种群分布格局 生物体大小与种群密度关系 稀有与灭绝 种群多度的估计 种群分布界限 自然环境限制物种的地理分布 气候 温度 降水 盐度 天然屏障 气候对三种袋鼠和一种虎甲分布的影响 种群的分布格局 的个体可能呈随机、均匀和聚集分布等格局;在大尺度上,种群的个体则是聚积分布的。 均匀分布:S2/m=0(S2样方个体数的方差,m为样方个体的平均数 )—原因:种群内个体间的竞争。 随机分布:S2/m=1--原因:资源分布均匀,种群内个体间没有彼此吸引或排斥。 聚集分布:S2/m>1--原因:资源分布不均匀;种子植物以母株为扩散中心;动物的社会行为使其结群。 样方中个体平均数与方差的计算方法 m=∑fx/N S2= [∑fx 2+(∑ fx)2/N]/(N-1) x为样方中的个体数,f为出现的频率,N为样方总数 小尺度上的种群的分布格局示意图--1 A 随机分布 B 均匀分布 C 聚集分布 小尺度上的种群分布格局--2 灌丛随形态的增大分布格局的变化 A 聚集分布 B 随机分布 C 均匀分布 大尺度上的种群分布格局 美洲鸦(Corvus brachyrynchos)(左)和鱼鸦(C. ossifragus)(右)种群的冬季分布 生物体大小与种群密度关系 种群密度随着有机体的大小的增加而降低。 体形与种群密度的关系--1 草食动物的种群平均密度随体型增加而降低 体形与种群密度的关系--2 植物种群的平均密度随体形的增加而减小 稀有与灭绝
稀有的程度取决于: a 物种的地理分布范围(分布范围大A+,分布范围小A-)、b 生境的耐受性(宽的耐受范围B+,狭的耐受范围分布范围小B-) 、c 种群大小(大的局域种群C+,小的局域种群C-);稀有物种易于灭绝。 A+; B+; C+— 如麻雀(Passer domesticus)和浦公英等物种,为生物圈中最常见的物种。 A-; B+; C+— 如白腰雪雀(Montifringilla taczanowskii)、棕颈雪雀(M. ruficollis)等,易于灭绝。 A+; B-; C+— 如一些鲸类等,是易于灭绝的物种。 A+; B+; C-— 如虎(Panthera tigris)、猎隼(Falco peregrinus)等,易于灭绝。 A-; B-; C+—如大鲵(Andrias davidianus)等,易于灭绝。 A-; B+; C-— 如叶猴(Presbytis spp.)等,较易灭绝。 A+; B-; C-— 如大鸨(Otis tarda )等,较易灭绝。 A-; B-; C-— 如大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)、扬子鳄(Alligator sinensis)等,最易灭绝。 物种的濒危等级 小种群: 最小生存种群数量:对于任何一个生境中的任何一个物种,不论可预见的统计因素、环境因素、遗传随机性和自然灾害如何影响它,该种的最小生存群还是孤立种群能在1000年内有99%的机率保存下来。 濒危等级: IUCN (The World Conservation Union ) 物种红色名录 CITES (Convention on international trade in endangered species of wild fauna and flora)物种名录 中国濒危动植物红皮书 国家重点保护野生动植物名录
IUCN的濒危物种等级 CITES¹«Ô¼¸½Â¼½á¹¹ 附录I 是指有灭绝危险的物种。《公约》禁止以商业为目的的国际贸易,只有在特殊情况下才允许进行贸易。 – 例如:1、所有狐猴、类人猿、猩猩、海龟;2、大部分鲸类、鳄类、猫科动物;3、多种鹰隼类、鹦鹉类、陆龟类、兰花、仙人掌类、大戟类和芦荟。 附录II 物种是指那些目前虽未濒临灭绝,但如对其贸易不严加控制,就可能有灭绝危险的物种。 – 例如:1、所有未列入附录I内的猴类、鲸类、海豚、熊类、猫科动物、鹰隼类、蟒蛇、巨蜥、鳄类、珊瑚、兰花(含天麻、石斛、白芨)、仙人掌类、苏铁(铁树);2、桫椤(树蕨)、吊灯花、芦荟、西洋参、沉香、金毛狗脊、猪笼草、胡黄连、匙叶甘松、桃儿七、蛇根木。 附录III 包括任何一个缔约国提出进行特别管制,并需要其他成员国给予相应管理的物种。 – 例如:1、鼬类(印度)、买麻藤(尼泊尔)。 中国濒危动植物红皮书 《中国濒危动物红皮书》 由国家环保局,中华人民共和国濒危物种委员会编,分鱼类、两栖类和爬行类、鸟类、兽类4辑 濒危等级:绝灭(Ex)、濒危(E) 、易危(V) 、稀有(R) 、末定(I) 、数据缺乏(K) 、受威胁(T) 、贸易致危(CT) 8个级别。 《中国濒危植物红皮书》 国家重点保护野生动植物名录 “国家重点保护野生动物名录” 分I级和II保护动物; 1988年12月10日国务院批准; 1989年1月14日中华人民共和国林业部、农业部令第1号发布; 自1989年1月14日施行。 “国家重点保护野生植物名录” 分I级和II保护植物; 国务院1999年8月4日批准; 国家林业局 农业部令第4号 1999年9月9日施行。 种群多度的估计 物种多度与丰富度 多度(abundance):一定范围内的个体数量(种群密度)。 丰富度(richness):一定范围内的物种多寡。 种群密度的估计方法: 绝对密度(absolute density)估计:单位面积或空间上的个体数量。 相对密度(relative density)估计:表示个体数量多少的相对指标。 绝对密度 绝对密度(absolute density)估计:总数量调查(total count) :计数某地段全部生活的个体数量。 取样调查(sampling methods) :计数种群的一小部分用以估计种群整体。 样方法(use of quadrats):在若干样方中计数全部个体,然后将其平均数推广,来估计种群整体。 标志重捕法(mark-recapture methods) :在调查地段中,捕获一部分个体进行标志,然后放回,经一定期限后进行重捕。根据重捕中标志的比例,估计个体的总数。 去除取样法(removal sampling) :以单位时间的捕获数(Y)对捕获累积数(X)作图,得到一条回归直线,直线在X轴上的截距为估计的种群数量。 去除取样法估计种群数量 相对密度
相对密度(relative density)估计:表示个体数量多少的相对指标。 捕获率、遇见率、粪堆数、鸣叫声、毛皮收购、单位捕捞鱼量、动物痕迹(活动留下的土丘、洞穴、巢、蛹等)
§4 种群动态 种群结构 存活格局 种群变化率 种群扩散 自然种群的数量变动
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