第3.1章 种群生态学(种群特征和动态)
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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。
§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
A: Macrpus giganteus; B: M. fuliginosus; C:M. rufus; D: Cicindela longilabris
A
c
D
B
标准样地示意图生物体大小与种群密度关系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
种群的特征(上课用)
04
种群的空间特征
种群分布型
随机分布型
种群个体在空间中分布无规律，个体间距离不等。
均匀分布型
种群个体在空间中均匀分布，个体间距离相等。
集群分布型
种群个体在空间中呈集群分布，个体间距离较小。
群落结构和种间关系
群落结构
种群在群落中的位置和与其他种 群的关系，包括垂直结构和水平 结构。
种间关系
种群之间相互影响和相互作用的 关系，包括竞争、捕食、寄生和 共生等。
周期性
种群数量呈现周期性变化，如5年或10年的周期，这种周期性变化可能与气候变 化、天敌数量等外部因素有关。
种群的繁殖策略和生存策略
繁殖策略
种群为了维持其生存和繁衍后代而采取的繁殖方式，包括单次大量繁殖、多次繁 殖等。
生存策略
种群为了适应环境而采取的生存方式，包括独居、群居等。
种群的进化与适应
进化
种群增长率受到多种因素的影 响，如环境资源、种间竞争、 疾病等。
种群增长率的变化可以反映种 群的动态变化和生存状况，对 种群的生存和繁衍具有重要意 义。
种群年龄结构和性别比例
种群年龄结构是指种群中不同年龄段的个体数量分布情况，是种群数量特征的重要 指标之一。
种群性别比例是指种群中雌雄个体的数量比例，对种群的繁殖和遗传具有重要意义。
遗传多样性
遗传多样性是指种群内个体的遗传变异性，包括基因序列、染色 体结构和数量等方面的变异。
遗传多样性是物种进化和适应环境变化的基础，也是生物多样性 的重要组成部分。
突变和自然选择
突变
指基因序列的随机变化，包括点突变 、染色体变异等，是产生新的基因和 基因型的重要途径。
自然选择
指自然界对不同基因型个体的选择性 淘汰，通过自然选择，适应环境的基 因型得以保留并传递给下一代，从而 影响种群的遗传特征。
种群生态学
世界人口分布
Population Structures by Age and Sex, 2005
Less Developed Regions
Millions More Developed Regions
Age
Male
Female
80+ 75-79 70-74 65-69 60-64 55-59 50-54 45-49 40-44 35-39 30-34 25-29 20-24 17-19 10-16
种群的密度：单位面积、单位体积或单位 生境中个体的数目。
4.2.1.2 种群的数量统计
• 划分研究种群的边界 • 样方法(Quadrat method) • 对不断移动位置的动物，可应用标记重
捕法(Capture-recapture method)
Quadrat method
草原
Capture-recapture method
5-9
0-4
Male
300 200 100 0 100 200 300
300
100
Female
100
300
Source: United Nations, World Population Prospects: The 2002 Revision (medium scenario), 2003.
性比
-
Mortality
-
Emigration
4.2.2.1 年龄、时期结构和性比
年龄锥体 时期结构 性比
年龄锥体的3种基本类型
100 年龄
95（岁）
90
男
85
80
75 70 65 60 55 50 45 40
种群生态学研究的基本单位
种群生态学研究的基本单位
一、种群定义与特征
种群是生态学研究的基本单位，指的是在一定空间和时间内，同种生物所有个体的集合。
种群具有以下特征：同一时间内出生和死亡；具有一定的结构和特征；具有一定的分布范围和栖息地；具有一定的遗传一致性。
二、种群分布与密度
种群的分布是指种群在地理空间上的位置和散布范围，它受到多种因素的影响，包括环境条件、气候变化、人为因素等。
种群密度是指单位面积或体积内种群个体的数量，是衡量种群数量和生态效应的重要指标。
三、种群年龄结构与性别比例
年龄结构是指种群中不同年龄段的个体数量分布情况，它反映了种群的生长和繁殖状况。
性别比例是指种群中雌雄个体的数量比例，它对种群的繁殖和遗传多样性有重要影响。
四、种群增长与数量动态
种群增长是指种群数量的增加过程，它受到出生率、死亡率、迁入率和迁出率等因素的影响。
种群数量动态是指种群数量的变化趋势，它是种群生态学研究的重要内容之一。
五、种群遗传多样性
遗传多样性是指种群内个体之间的遗传变异程度，它是生物多样性的重要组成部分。
种群遗传多样性受到多种因素的影响，包括突变、基因流、自然选择等。
六、种群间相互作用与竞争
种群间相互作用是指不同种群之间的相互关系，包括互利共生、捕食与被捕食、竞争等。
竞争是指两个或多个种群在资源利用上的相互限制和排斥，它会导致资源的重新分配和优势种的更替。
七、种群与环境的相互作用
种群与环境之间存在相互影响和相互作用的关系。
环境条件是影响种群分布和数量动态的重要因素，而种群的生长和繁殖也会对环境
产生反作用，包括生物干扰和生态恢复等。
种群及其动态知识总结
种群及其动态知识总结一、种群的概念种群是指在一定空间和时间内，同种生物所有个体的集合。
种群是生物进化和繁殖的基本单位，也是生态系统中最重要的结构单元之一。
二、种群的特征1. 数量特征：包括种群密度、个体数量等，是种群最基本的特征。
2. 空间特征：种群具有一定的分布范围和分布方式，如均匀分布、随机分布或集群分布等。
3. 遗传特征：种群的遗传组成反映了该种群的进化历史和适应能力，是影响种群动态的重要因素。
三、种群的数量变化1. 出生率和死亡率：出生率是指单位时间内新产生的个体数占总个体数的比例；死亡率是指单位时间内死亡的个体数占总个体数的比例。
出生率和死亡率直接影响了种群数量的变化。
2. 迁入和迁出：迁入是指种群中新加入的个体数；迁出是指种群中离开的个体数。
迁入和迁出也会影响种群数量的变化。
3. 自然增长率：自然增长率是指单位时间内种群数量的增长比例，是出生率减去死亡率的结果。
自然增长率决定了种群数量的增长速度和趋势。
四、种群的年龄结构和性别比例1. 年龄结构：指种群中不同年龄段的个体数量分布情况。
了解年龄结构有助于预测种群数量变化趋势。
2. 性别比例：指种群中雌雄个体的数量比例。
性别比例会影响种群的繁殖能力和遗传多样性。
五、种群调节与生态对策1. 种群调节：指影响种群数量变化的各种因素对种群数量的制约作用。
常见的种群调节因素包括食物、天敌、疾病、竞争等。
2. 生态对策：指生物在进化过程中形成的适应环境的生存策略。
不同的生物有不同的生态对策，如r对策和K对策等。
六、种间关系1. 竞争：指两种或多种生物在资源利用上存在相似性，导致相互之间为争夺资源而产生不利影响的现象。
竞争分为直接竞争和间接竞争。
2. 捕食：指一种生物以另一种生物为食的现象。
捕食关系通常会导致被捕食者的数量减少，对被捕食者的种群动态产生影响。
3. 寄生：指一种生物寄生于另一种生物体内或体表，并从寄主身上获取营养的现象。
寄生关系会对寄主和寄生者的生存和繁殖产生影响。
森林生态学基础—种群及其基本特征
第三章种群及其基本特征种群生态学（population ecology）是研究生物种群与环境之间相互关系的科学。
种群不仅是构成物种的基本单位，而且也是构成群落的基本单位。
种群是人类利用与保护或控制生物物种的对象。
因此种群生态学与生态环境建设和物种保护有着密切的关系，涉及珍贵、稀有及濒危物种的保护和开发，有害生物的控制。
3.1种群的基本概念在自然界，生物很少以孤立的个体形式长期存在，它或多或少，直接或间接地依赖别的生物而存在。
生物也只有形成一个群体才能繁衍后代。
因此个体必须依赖群体而存在，群体则是个体发展的必然结果。
种群（population）是同一物种占有一定空间和一定时间的个体集合群。
种群这个术语在生物学科中广泛应用，除生态学外，在进化论、遗传学和生物地理学中也经常使用。
种群虽是由许多个体集合而成，但并不是个体的简单组合。
种群具有自己独特的性质、结构，特别是具有自动调节的能力，以适应空间和时间上的变化。
因此，种群既反映了构成它的个体的特性，也反映了它构成群落的特性。
种群的研究既有助于个体研究的深化，又是群落及生态系统研究的基础。
种群是物种（species）具体的存在单位、繁殖单位和进化单位。
一个物种通常可以包括许多种群，不同种群之间存在着明显的地理隔离，长期隔离的结果有可能发展为不同的生态种（ecospecies），甚至产生新的物种。
如油松从河南、山东向北分布到辽宁，内蒙，其分布比较广阔，显然不能说它们是一个种群，可能因地理隔离、人为作用、生境分化等影响，在种内形成不同的类群。
它们之间在形态上、生理上或生态习性上分别表现出显著的差异。
并随着生态环境的长期特化逐渐显现出变异现象。
所以，物种的进化是通过种群表现出来，种群亦是物种进化的单位。
事实上，种群的空间界限和时间界限并不是十分明确的，除非种群栖息地具有清楚的边界，如岛屿、湖泊等。
因此，种群的空间界限常常由研究者根据调查的目的予以划定。
如种群可以抽象地泛指森林中的全部油松林，也可以具体指森林中一小块油松林，生长在不同地段内的同种各个集合体，可以理解为一个种群，也可以理解为彼此独立的种群。
植物生态学中的种群动态
植物生态学中的种群动态植物生态学是研究植物与环境相互作用关系的科学领域。
在植物群落中，种群动态是一个重要的研究方向。
种群动态主要描述了种群数量和种群结构随时间的变化。
本文将探讨植物生态学中的种群动态，并通过案例分析来进一步说明。
一、种群的定义和特征种群是指在一定地理范围内，同一物种的个体总体，它包括了相同基因型的个体。
种群动态研究的对象是这个个体总体。
种群动态的特征包括种群密度、分布格局和种群结构。
种群密度是指单位面积或单位体积内的个体数量。
种群密度的变化受到环境因素和生物因素的影响。
例如，光照、温度、湿度等环境因素会影响植物的生长和繁殖，进而影响种群密度的变化。
分布格局是指种群个体在地理空间上的分布方式。
常见的分布格局有聚集分布、随机分布和均匀分布。
聚集分布意味着个体在空间上相互靠近，可能是由于资源分布不均等或相互吸引作用；随机分布意味着个体在空间上独立并随机分布；均匀分布意味着个体在空间上均匀分布。
种群结构描述了不同个体之间的生命阶段分布情况。
一般常见的种群结构有年龄结构和大小结构。
年龄结构是根据个体的不同年龄进行分类，可以反映出种群的生长状态和生命周期。
大小结构是根据个体的大小进行分类，可以反映出物种的生长方式和生活史策略。
二、种群动态的影响因素种群动态受到多种因素的共同影响，包括环境因素、生物因素和人类活动等。
1. 环境因素：环境因素是种群动态变化的主要驱动力之一。
光照、温度、湿度、降水量等环境因素会直接影响植物的生长和繁殖，从而影响种群数量和结构的变化。
2. 生物因素：生物因素包括种群内部的相互作用和种群间的相互影响。
种群内部的相互作用包括竞争、捕食、共生等，而种群间的相互影响包括竞争、共生和迁移等。
这些相互作用和相互影响会直接影响种群数量和结构的变化。
3. 人类活动：人类活动对植物种群动态的影响不容忽视。
例如，土地利用变化、森林砍伐、草原放牧等人类活动会直接破坏或改变植物群落的栖息地，影响种群数量和结构的变化。
种群的特征概念
种群的特征概念种群的特征是指一定地理范围内，同一物种个体的总体集合。
种群的特征包括数量、密度、分布、结构、动态等方面的特点。
种群特征是生态学研究的重要内容，对于了解物种的生态适应性、种群的生存状况、种群的演化等具有重要意义。
种群的数量是指在一定地理范围内，同一物种个体的总数。
数量是种群特征的基本指标之一，通过数量可以了解种群的大小和规模。
种群数量的变化受到出生率、死亡率、迁移率等因素的影响。
数量的变化可以反映种群的生存状况和生态适应性。
种群的密度是指单位面积或单位体积内个体的数量。
密度是种群特征的重要指标之一，通过密度可以了解种群的分布和集聚程度。
密度的变化受到生境质量、资源利用率、竞争关系等因素的影响。
密度的变化可以反映种群的生态适应性和资源利用效率。
种群的分布是指个体在一定地理范围内的空间分布情况。
分布是种群特征的重要指标之一，通过分布可以了解种群的栖息地选择和扩散能力。
分布的变化受到生境条件、环境因素、竞争关系等因素的影响。
分布的变化可以反映种群的生态适应性和扩散能力。
种群的结构是指个体在种群中的组成和分布情况。
结构是种群特征的重要指标之一，通过结构可以了解种群的年龄结构、性别比例、体型分布等。
结构的变化受到生物学特性、生境条件、繁殖行为等因素的影响。
结构的变化可以反映种群的生命周期、繁殖力和适应性。
种群的动态是指种群数量、密度、分布、结构等特征随时间的变化情况。
动态是种群特征的综合指标，通过动态可以了解种群的生存状况、繁殖力、适应性等。
种群的动态受到生境变化、环境因素、种群内部相互作用等因素的影响。
动态的变化可以反映种群的演化和适应性。
种群特征的研究对于生态学的发展和物种保护具有重要意义。
通过了解种群的数量、密度、分布、结构、动态等特征，可以评估物种的生态适应性和生存状况，为物种的保护和管理提供科学依据。
同时，种群特征的研究也可以揭示物种的生态规律和演化机制，为生态系统的稳定和可持续发展提供理论支持。
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种群密度
相对密度： 表示个体数 量多少的相 对指标
影响因素：种群密度随季 节、气候条件、食物储量 和其他因素的变化而变化。
应用：农学家通过调查农 田种植作物的密度，制定 协调作物个体与群体关系 的对策。
单体生物和构件生物
单体生物（unitary organism）：个体由一个受精卵发育而成 构建生物（modular organism）：由一个合子发育形成一套构件 组成的生物。
例:下列属于种群的是（ C ） A.一个湖泊中的全部鱼 B.校园内的所有乔木 C.棉田中由幼蚜,有翅蚜和无翅成熟蚜组 成的全部棉蚜 D.一个池塘里所有的雄性鲤鱼
例１：一个鱼池中的某一种鱼 的所有个体就是一个种群，它是 由鱼苗、小鱼和大鱼组成的。 我们何时捕捞，捕捞多少才能 使我们获得最大的经济效益？ 例２：一块棉田中的全部棉蚜就是一个种群，它是 由幼蚜、有翅和无翅的成熟蚜组成的。 我们何时去灭虫才能对农作物取得好的收成，而且 投入的成本最少？
样方法（quadrat method）
20 草 原
样方大小要适当，一般用群落的最小面积作为样方 的大小。
的最小 样方面积，通常用种--面积曲线来确定，即种--面积曲线
的转折点所对应的样方面积。
60 50
物种数量
40 30 20 10 0 0 2 4
脊椎动物、昆虫等大多数无脊 植物 椎动物 动物中固着生活的种类
绝对密度(absolute density)的估计
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：计数种群的一小部分用以估计种群整体。
样方法：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：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：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。
适应环境的个体占据优势
重组 突变
遗传性状发生变异
进化或适应 能力变化
种群
通常由相同基因型(genotype)的个体组成
个体的遗传组成或 遗传信息的总和
3.2 种群数量动态
种群数量变动的参数 存活格局 种群变化率 种群扩散 种群的增长 自然种群的数量变动 种群的调节
1. 出生率(natality)和死亡率(mortality)
☻ 出生率是种群增加固有能力的表述，是指种群在生产
、孵化、分裂或出芽等方式下，产生新个体的能力。
实际出生率：一定环境下产 生新个体的能力，其大小随 种群数量、年龄结构以及环 境而改变。也称生态出生 率。
出生率高低 的影响因素
每次产仔 数量
每年繁殖 的次数
1. 出生率(natality)和死亡率(mortality)
4. 种群分布类型的测定方法
（1）野外取样调查
♦ ♦ ♦ ♦ ♦
确定取样方法 确定样方数量 确定样方面积 取样定位 计数样方中所有个体数
分散度检验受样方大小的限制！
种 群 分 布 类 型
均匀分布 随机分布 集群分布
样方大小与调查结果 的关系：
用样方A和样方B所 测得频度结果显然是 不同的
是指某种植物出现的样方的 百分率，是反映某种植物分 布均匀程度的一个指标
● ● ●
● ● ●
● ● ● ● ● ● ● ● ●
捕获累积数（只）
相对密度（relative density）的估计
动物计数
动物痕迹（活动留下的土丘、洞穴、巢、
蛹等）计数
单位努力捕获量
其他：遇见率、粪堆数、鸣叫声、毛皮收购、
环境变化
种群具有一定的遗传组成， 组成种群的各个体形态或生 理特征均存在一定差异。 自然 选择
单体生物 组成 器官 来源 环境 影响 个体的器官形态数量分明 左右前后四肢不能替代 四肢 有相同的年龄 均由一个受精卵发育而成 构件生物 器官形态数量差异较大 枝条、分蘖等各种构件可以有 不同年龄 构件器官可以产生新的器官
器官数量受环境影响很小或无 构件器官数量受环境影响大
统计
例
个体数量
个体数量，构件数量
☻ 死亡率是种群内个体衰减的数量
实际死亡率：受环境条件、 种群大小和年龄组成的影响
增长率为单位时间内出生率与死亡率之差
种群数量变化首先取决于出生率与死亡率的对比关系
2. 种群的迁入(immigration)和迁出(emigration)
指种群间生物个体的相互运动，是基因交流的生态过程，有 利于防止近亲繁殖和在各地方种群之间进行基因交流。 对于一个种群来说，迁入率或迁出率是指单位时间内迁入或
3. 集群型分布（aggregated distribution）
即种群内个体的分布既不随机，也不均匀，而是形成密集的 斑块。 是最常见的种群分布类型。 模型：很多，负二项分布最常见 原因（植物）： ①繁殖特性； ②微域差异； ③天然障碍； ④动物及人为活动的影响；
（动物）： ①局部生境差异；②气候的节律性变化； ③配偶与生殖的结果；④社会关系
预测变化方向
影响数量变动
年龄结构
种群密度
性别比例
决定密度大小
出生率、死亡率 迁入率、迁出率
外界环境
出生率和死亡率、迁入率和迁出率是决定种群数量的直接因素。 年龄组成和性别比例则是通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度和种 群数量的，是预测种群密度未来变化趋势的重要依据。
思考
1. 如何用种群的年龄结构分析种群的动态以及评价
遗传特征
种群具有一定的遗传组成， 组成种群的各个体形态或 生理特征均存在一定差异。
种群的三种分布类型
1. 均匀型分布（uniform distribution）
也叫规则分布，即种群内各个个体在空间呈等距离分布 如：农田系统中人工栽培种 分布模型： P(n) = e-m· mn/n! 均匀分布的主要原因是种群内 个体间的竞争，或有抑制、毒 害物质存在
转折点
样方大小（m2）
6
8
10
12
14
16
18
标记重捕法 Mark-recapture method
概念
在一个有比较明确界线的区域内，调查地段中，捕获一部 分个体进行标记，然后放回，经一定时间后再进行重捕。 根据重捕中被标记个体的比例，估计该区域种群总数。
N:M=n:m
其中，N为该样地中种群个体总数，M为样地中标记个体 总数，n为重捕个体数，m为重捕中标记个体数。 例：标记50鼠，再捕40只，有标记的10只，设总数是x， 那么： 10/40 = 50/x x = 200
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
A
B C
木馏灌丛根的分布 格局
小尺度上的种群分布格局
指单位面积（或空间）上的个体数量随时间 而发生变动
1. 2. 3. 4.
种群大小和密度 出生率和死亡率 种群的迁入和迁出 种群年龄和性别结构
种群大小：一个种群内个体数量的多少 ☻ 种群密度：单位面积内某个生物种的个体数
Population
A population is a group of organisms of the same species which live together in one geographical area at the same time. The boundaries between populations can be arbitrary. Populations may be categorized as consisting of either unitary or modular organisms. In unitary populations, each zygote gives rise to a single individual. In modular organisms, the zygote develops into a unit of construction which gives rise to further modules and a branching structure. The structure may then may then fragment producing many individual ramets.
环境的优劣？
存活格局可以通过三条途径估计： ①年龄分布 ②同生群生命表 生命表 ③静态生命表
存活曲线： 描述了种群的存活格局。
生命表 Life table
生命表（life table）是详细描述种群从出生到死亡过程 的统计表，可用于动物种群参数的获取、种群数量的模 拟预测，以及评价各种管理措施控制种群数量的效果 等。
• 特定时间生命表 或静态生命表
生命表
• 特定年龄生命表 或动态生命表 或同生群生命表
用于世代重叠、寿 命较长的动物
用于世代分隔的动物
生命表
同生群生命表(cohort life table)(动态生命表(dynamic life table)；特定年龄生命表(age-specific life table)；水平生命 表( horizontal life table ))：根据大约同一时间出生的一组个 体（同生群）从出生到死亡的记录编制的生命表称同生群 生命表。 静态生命表(static life table) ((特定时间生命表(time-specific life table)；垂直生命表(vertical life table))：根据某一特定 时间对种群作一年龄结构调查数据而编制的生命表称静态 生命表。 综合生命表(complex life table):包括了出生率的生命表称综 合生命表。