第七章种内与种间关系
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第7章种内和种间关系
• （4）当N1种群数量达到K2/β时，则N2种群就再也不能增长（因为此时将N1 ＝K2/β代入方程，则dN2/dt=0）；同理，当N2种群数量达到K1/α时，则N1 种群就再也不能增长。
•
（5）在Logistic方程中，瞬时增长率r是随种群数量N的增加而呈直线下
降的。在此，也可用图来表示r1或r2随N1和N2数量的增加而呈直线下降 。
•
（6） 种群竞争的4种结果中，其中只有一种情况可导致两个种群的稳定
平衡。种群平衡密度均分别低于各自环境容纳量K1和K2，且同时满足K2/β＞
K1和K1/α＞K2。
• 三、竞争排除原理（Gause假说）
Gause（1934）用实验方法观察了两个物种之间 的竞争现象，他用大草履虫和双小核草为材料研究的，大 草履虫和双小核草履虫培养在一个容器内，起初两种数量 都少，均表现同时增长。但几天后，大草履虫数量开始下 降，最后被完全排除。而双小核草履虫仍增长到其环境容 纳量水平，只是增长速度由于种间竞争而有所减慢Gause 的研究结果认为：由于竞争的结果，两个相似的物种不能 占有相似的生态位，即完全竞争者不能共存，这就是竞争 排除原理（competitive exclusion）。
N1=αN2
α: effect of individual of species 2 on rate of pop. growth of species 1.
Lotka-Volterra model
N2=βN1
β: effect of individual of species 1 on rate of pop. growth of species 2.
•
(2)N1中每个个体对自身种群增长的抑制作用等于1/K1，而对N2种群增
生物种内和种间关系
-3/2自疏法则：
W = C×d-a
a一般为3/2。即W = C×d-3/2
思考题：
种植密度持续提高，对产量有何影响？ 最后产量恒值法则和自疏现象发生的原因？
种内关系之二：生物的性行为
植物的性别系统 雌雄同花：多见 同株异花：
雌雄异株：少见，优势？
哪个系统更进化？
种内关系之二：
动物的婚配制度
过度放牧使草场退化
种间关系之五：互利共生
生物之间的和平共处现象
互利共生
指两种生物生活在一起,彼此有利,两者分开以后都不能独立生 活。 地衣中真菌和藻类植物的共生体，两者分开,不能独立生活。 白蚁和肠内鞭毛虫的关系：白蚁体内无法分泌纤维素脢，无 法消化木质纤维素，然而鞭毛虫能分泌一种消化纤维素脢 蚂蚁和蚜虫； 豆科植物与根瘤菌；
一部分。
（2）捕食者只是利用了对象种中超出环境所能支持的 部分个体，所以对最终猎物种群大小没有影响。
捕食有什么生态意义？
捕食的生态意义：
对猎物种群的数量和质量起着重要的生态意义 保持种群规模平衡：种群规模增大 例如 鹿种群的稳定 捕食者淘汰多余个体
促进种群健康：患病个体被捕杀以后，消除了病原体，减少传
植物和食草动物的协同进化
化学防御：植物发展防御机制， 积累有毒物质，以对付食草动物的进攻， VS 食草动物在进化中形成特殊的酶进行解毒； 物理防御： 植物长刺 VS 动物调整食用季节
食草作用对植物种群有何影响？
适度的食草作用（放牧），可以促进植物生长
报复性生长
放牧强度对植物生长的影响
息地或食物结构，避免与竞争对手的生态位重叠
，以获取新的生存方式。 生态位重叠越显著，那么生态位分化越强烈
种内与种间关系(1)幻灯片PPT
7．1．2．1 两性细胞结合与有性繁殖 7．1．2．2 性比 7．1．2．3 性选择
7．1．2．4 植物的性别系统 7．1．2．5 动物的婚配制度
7．1．2．1 两性细胞结合与有性繁殖 雌雄异体
有性繁殖的种类 雌雄同体，异体受精 雌雄同体，同体受精
有性繁殖和无性繁殖的利弊(图7－3 )
无性生殖：迅速占领生境、保证遗传的稳定性 有性生殖：产生不同基因型的后代、适应变化的环境
＋ 得利； — 表示受损；0 无明显影响
7．1 种内关系 存在于生物种群内部个体间的相互关系
竞争
种内竞争 (intraspecific competition)
个体─种内竞争可能是有害的； 种群─有利于种群的进化与繁荣。(淘汰了较弱的，保存了较强的)
Territorial reef fish such as three spot damselfish and the two blennies shown in this photo compete intensely for space.
由图b可知，从萌芽初 期到181天，都呈现出 产量随密度恒定的规 律。
图7－1 三叶草单位面积干物质产量与播种密度之间的关系(仿李博等，2000)
最后产量衡值法那么：Y＝W ×d＝Ki
W表示植物个体平均重量；d为密度； Y为单位面积产量；Ki是一常数。
原因：
在高密度情况下，植株之间对光、水、营养物等资源的 竞争十分剧烈。在资源有限时，植株的生长率降低，个 体变小。
①领域面积随其占有者的体重而扩大。 ②领域面积受食物品质的影响，食肉动 物的领域面积较同样体重的食草动物大， 且体重越大，这种差异也越大。
图7－8 鸟类领域面积与体重、食性的关系(仿孙儒泳等,1993)
7．1．2．4 植物的性别系统 7．1．2．5 动物的婚配制度
7．1．2．1 两性细胞结合与有性繁殖 雌雄异体
有性繁殖的种类 雌雄同体，异体受精 雌雄同体，同体受精
有性繁殖和无性繁殖的利弊(图7－3 )
无性生殖：迅速占领生境、保证遗传的稳定性 有性生殖：产生不同基因型的后代、适应变化的环境
＋ 得利； — 表示受损；0 无明显影响
7．1 种内关系 存在于生物种群内部个体间的相互关系
竞争
种内竞争 (intraspecific competition)
个体─种内竞争可能是有害的； 种群─有利于种群的进化与繁荣。(淘汰了较弱的，保存了较强的)
Territorial reef fish such as three spot damselfish and the two blennies shown in this photo compete intensely for space.
由图b可知，从萌芽初 期到181天，都呈现出 产量随密度恒定的规 律。
图7－1 三叶草单位面积干物质产量与播种密度之间的关系(仿李博等，2000)
最后产量衡值法那么：Y＝W ×d＝Ki
W表示植物个体平均重量；d为密度； Y为单位面积产量；Ki是一常数。
原因：
在高密度情况下，植株之间对光、水、营养物等资源的 竞争十分剧烈。在资源有限时，植株的生长率降低，个 体变小。
①领域面积随其占有者的体重而扩大。 ②领域面积受食物品质的影响，食肉动 物的领域面积较同样体重的食草动物大， 且体重越大，这种差异也越大。
图7－8 鸟类领域面积与体重、食性的关系(仿孙儒泳等,1993)
种内和种间关系
– 竞争产生的生态位收缩导致形态变化的现 象
– 收获蚁、达尔文雀
捕食的相关概念
捕食 (predation)：生物摄取其他生物个体
（猎物）的全部或部分为食的现象
广义的捕食概念：
典型的捕食 食草作用 寄生和拟寄生 同类相食
食肉动物、食草动物和杂食动物 特化种、泛化种；单食者、寡食者
-
- 每一种群直接抑制另一个
竞争：资源利用型
-
- 资源缺乏时的间接抑制
偏害作用
-
○ 种群 1 受抑制，种群 2 无影响
寄生作用
+
- 种群 1 寄生者，通常较宿主 2 的个体小
捕食作用
+
- 种群 1 捕食者，通常较猎物 2 的个体大
偏利作用
+
○ 种群 1 偏利者，而宿主 2 无影响
原始合作
+
+ 相互作用对两种都有利，但不是必然的
捕食者和猎物
Prey adaptations
Fig. a white-tailed ptarmigan.
保护色
警戒色
警戒色
Lotka-Volterra 捕食者－猎物模型
• 条件：
– 一种捕食者和一种猎物 – 捕食者和猎物数量相关 – 无捕食者时猎物指数增长、无猎物时捕食者指数减少
– 假设α表示在物种1的环境中，每存在一个物种2的 个体，对于物种1的效应。 β表示在物种2的环境中， 每存在一个物种1的个体，对于物种2的效应，则有 逻辑斯蒂方程： CdN1 /dt = r1N1 (1-N1/K1 – αN2/K1)
CdN2 /dt = r2N2 (1-N2/K2 – βN1/K2）
互利共生
+
– 收获蚁、达尔文雀
捕食的相关概念
捕食 (predation)：生物摄取其他生物个体
（猎物）的全部或部分为食的现象
广义的捕食概念：
典型的捕食 食草作用 寄生和拟寄生 同类相食
食肉动物、食草动物和杂食动物 特化种、泛化种；单食者、寡食者
-
- 每一种群直接抑制另一个
竞争：资源利用型
-
- 资源缺乏时的间接抑制
偏害作用
-
○ 种群 1 受抑制，种群 2 无影响
寄生作用
+
- 种群 1 寄生者，通常较宿主 2 的个体小
捕食作用
+
- 种群 1 捕食者，通常较猎物 2 的个体大
偏利作用
+
○ 种群 1 偏利者，而宿主 2 无影响
原始合作
+
+ 相互作用对两种都有利，但不是必然的
捕食者和猎物
Prey adaptations
Fig. a white-tailed ptarmigan.
保护色
警戒色
警戒色
Lotka-Volterra 捕食者－猎物模型
• 条件：
– 一种捕食者和一种猎物 – 捕食者和猎物数量相关 – 无捕食者时猎物指数增长、无猎物时捕食者指数减少
– 假设α表示在物种1的环境中，每存在一个物种2的 个体，对于物种1的效应。 β表示在物种2的环境中， 每存在一个物种1的个体，对于物种2的效应，则有 逻辑斯蒂方程： CdN1 /dt = r1N1 (1-N1/K1 – αN2/K1)
CdN2 /dt = r2N2 (1-N2/K2 – βN1/K2）
互利共生
+
第7章种内与种间关系76页
会 富时，敌害多，多呈大群，雄性间有协
组 作的社会行为，以保护雌性和幼体（循
织 环式等级为主）。（鸡类多为单线式）
3. 昆虫的社会组织：
昆 昆虫的社会组织高度发达，重要特点是 虫 分工与合作。分工表现在行为、生理和形态 的 上，使社会中的成员在职责、行为和形态上 社 分为各异的“等级”。如蚂蚁，有专司繁殖 会 的蚁后（膨大的生殖腺、特异的性行为）， 组 专司保卫的兵蚁（性腺退化的雌蚁，个体较 织 工蚁大，具强大的口器），专司采食、养育
领域
植物：植物太密时，因竞争阳光、水分、
无机盐等而导致自疏（self-thinning）。
领 域
有关密度与植物的关系前面已论述。
高等动物：许多动物占有一定的空间，经
常在某一区域内活动，该区域称为其（个体或
家族）巢区或家区（home range）。在家区
中，受到严格保护、禁止其它同种个体侵入的
核心部分称为领域。
实例
实
单一的麦仙翁种群，播种密度
例 与收获时的密度呈线性关系，死亡
率恒为77%（自疏）。当混播他
种作物（如小麦、甜菜）后，死亡
率有不同程度的增加（他疏）。
第三章 种群生态学
第一节 种群动态 第二节 种内关系
一、密度效应
二、婚配制度
三、社会等级 四、隔离与领域性 五、群聚与分散 六、利他行为 七、通 讯 八、性别生态学
1/ w = Ad + B
则
A, B为系数，这一方程适合许
多农作物。
（3）-3/2幂定律
（-3/2 power law）
-3/2 幂 定 律
高密度导致种群“自疏”时，存 活个体的平均株干重（w）与密度（d） 的关系表达为：
生态学资料完整版
第七章种内和种间关系一、种内：存在于生物种群内部个体间1.种内竞争：意义：降低拥挤种群个体适合度，影响基础过程如繁殖力和死亡率，可使个体产生行为适应来克服竞争如扩散和领域性。
①密度效应：个体：产量+死亡率。
植物密度效应：⑴最后产量恒值法则：不管初始播种密度如何，在一定范围内，条件相同时，最后产量基本一致，只在密度很低的情况下成正比。
Y单位面积产量=W（平均）个体平均质量*d密度=Ki常数。
⑵Yoda氏-3/2自疏法则：自疏：随播种密度的提高，竞争使少量较大的个体存活。
自疏导致密度与生物个体大小关系在双对数图上有典型的-3/2斜率。
同时表明质量增加比密度减少快。
②性别生态学：研究种内性别关系的类型、动态和决定的环境因素。
包括：⑴亲代投入：花费于生产后代和抚育后代的能量和物质资源。
⑵两性细胞结合：自体受精异体受精。
一个物种可能采取一种或多种受精策略。
无性优于有性原因：⑴可迅速繁殖⑵母体给下代复制的基因组是有性的两倍。
无性特征：快，多；有性：抗逆。
有性繁殖继续保持的因素：种间竞争和捕食关系。
性比：雄：雌。
Fisher氏性比理论：任何性比上的偏离都会被进化所纠正。
稀少型有利：母体偏向生产性别较少的后代，母体的适合度就较高。
特例：⑴如果一个性别个体对母体要求的花费比另一性别高，那么雌雄两性的相等投入导致便宜的性别有更多后代数。
⑵雌体通过产生数量不等的良性后代，使生殖成效最大化。
局域交配竞争：同胞姐妹间存在交配竞争，母体如果产同样多的雌雄将造成浪费。
性选择：雌雄在行为、大小、形态上存在差异，是由于配偶竞争中生殖成效区别引起的，两性对后代投入差别大，低投入性别需要竞争。
性内选择：同性间配偶竞争；性间选择：通过偏爱异性的某个特征。
让步赛理论：拥有更奢侈的次生特征必须有好基因，而弱个体不能忍受这种能量消耗和被捕食风险增加。
Fisher私奔模型：雄性诱惑性特征基因的编码随雌性挑剔基因编码而编码。
植物性别特点：多样性、易变性。
生态学种间和种内关系
寄生与宿主关系
寄生定义
一个物种（寄生者）从另一个物种（宿主）身上获取营养，通常 对宿主造成损害。
寄生类型
寄生关系可以是内寄生或外寄生。内寄生生活在宿主体内，而外寄 生生活在宿主的表面或与宿主接触的地方。
寄生与宿主关系的结果
寄生关系通常会对宿主产生负面影响，如降低繁殖能力、生长速度 或生存机会。
共栖
社会等级
优势等级
在某些动物群体中，个体之间存在优势等级差异，例如狮子 和猴子。优势等级有助于协调群体行为，确保群体稳定和资 源分配的合理性。
社会行为
动物会根据优势等级表现出不同的社会行为，例如屈从、顺 从和支配等。这些行为有助于维护群体内部的和谐与稳定。
繁殖策略
单配制
一些动物采用单配制繁殖策略，即一雄一雌结成配偶共同抚育后代。这种策略 有助于提高后代的存活率。
在水资源管理方面，应合理配置水资源 ，防止水资源的过度开发和污染，保障 生态系统的正常运转。
在土壤改良方面，可以采用土壤改良剂 、有机废弃物等手段改善土壤理化性质 ，提高土壤肥力。
生态恢复和重建的方法包括植被恢复、 土壤改良、水资源管理等，旨在改善生 态环境质量，提高生态系统的稳定性。
在植被恢复方面，可以选择适宜的植物 种类和种植方式，促进植被的快速生长 和演替。
种间和种内关系可以影响生物地球化学循环，如水循环、气候变 化等。
05 种间和种内关系的应用
生物防治
生物防治是指利用天敌、寄生 性昆虫、微生物等有益生物来 控制或减少有害生物种群数量
的方法。
生物防治在农业、林业和城市 生态系统中广泛应用，可以有 效降低害虫和病原体的危害， 减少化学农药的使用，保护生
落的结构和功能。
群落演替
07-种内与种间关系
种间关系
指两个或多个不同物种在共同的时间和空间环境中 生活，由于不同物种相互成为环境因子，形成了不 同物种之间的相互作用 相互动态：相互作用的不同物种的种群动态 协同进化：物种在进化上的相互作用 种间竞争 捕食作用 寄生和共生
18
主要研究方向
关系类型
（一） 种间竞争
33
稳定的共存
种间竞争总结
1/K1和1/K2代表物种1和物种2的种内竞争强度
β/K2代表物种1对物种2的种间竞争强度
α/K1代表物种2对物种1的种间竞争强度 1/K1< β/K2， 1/K2 > α/K1 ，种2被排斥，种1取胜 1/K2 < α/K1， 1/K1 > β/K2，种1被排斥，种2 取胜 1/K1 < β/K2， 1/K2 < α/K1，不稳定的平衡点，皆可能 获胜 1/K1 > β/K2/， K2 > α/K1， 稳定的平衡点，共存
壮、体重大、性成熟程度高，具有打斗经验。
生理基础：是血液中有较高浓度的雄性激素（睾丸
酮）。实验证明，给低位鸡注射睾丸酮就会出现反 啄食顺序的表现，许多野生动物也有类似结果。
一般说来，社群中雌雄各有等级顺序，主雄多 与主雌或若干强雌交配，不允许其他雄体与后 者交配。
14
领域性社会等级与种群调节的关系
Growth curves for双核小草履虫Paramecium aurelia and大 草履虫P. caudatumin separate and mixed cultures
大草履虫与袋状草履虫共培养