种群调节机制的进展剖析
种群的演替与平衡

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目录 /目录
01
种群的演替
02
种群的平衡
03
种群演替与平 衡的关系
01 种群的演替
演替的概念
演替是指一个群落在被另一个群落取代的过程中所发生的变化 演替是群落随时间变化而发生的有规律的变化过程 演替是一个群落被另一个群落取代的过程,这个过程是有规律的 演替是一个群落随时间变化而发生的有规律的变化过程,这个过程是有规律的
自我调节机制:种群内部存在着自 我调节机制,如密度制约、反馈调 节等,能够使种群数量恢复到平衡 状态。
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生态因子的作用:气候、食物、竞 争等生态因子对种群的平衡起着重 要作用,任何一个因子的变化都可 能影响平衡。
人类活动的影响:人类活动如过度 捕捞、污染等,会破坏种群的平衡, 但通过合理的保护和管理措施,可 以恢复种群的平衡。
种群演替与平衡之间存在着相互作用,一方面,种群演替可以打破原有的平衡状态,导 致生态系统发生变化;另一方面,平衡状态的改变也会影响种群演替的方向和速度。
在自然界中,种群演替与平衡是不断发生的过程,它们相互作用、相互影响,共衡的生态意义
维持生态平衡: 种群演替与平 衡有助于维持 生态系统的稳 定和平衡,避 免物种灭绝和 生态系统崩溃。
平衡的概念
定义:种群在一定 时间内,种群数量 保持相对稳定的状 态。
影响因素:环境条 件、种间关系、种 内竞争等。
意义:维持生态系 统的稳定,保证生 物多样性的延续。
实例:森林中不同 种群之间的数量平 衡,草原上的草食 动物和肉食动物的 平衡等。
第5章种群调节

• 非密度制约:出生率和死亡率均不随种群密度的 增加而改变。 非密度制约因素:(1)它对种群变化的影响 不受种群密度本身的制约,且种群受影响的百分 比与种群密度的大小无关。(2)非密度制约因素 实际上对种群的增长无法起调节作用,但可对种 群大小有较大影响,也可影响种群的出生率和死 亡率。一般而言,由环境的年变化或季节变化引 起的种群波动是不规则的,且大多与气候,如温、 湿度变化有关。 • 逆(反)密度制约:出生率可能随种群密度的增 加而增加,或者死亡率可能随种群密度的增加而 下降 。其作用刚好与密度制约相反,因此逆密度 制约永远不会使种群密度趋于平衡。 •
第五章 种群调节
第一节
密度制约和非密度制约
密度制约因素:(1)它对种群变化的影 响是随着种群密度的变化而变化的,且种 群受影响的百分比也与种群密度的大小有 关。(2)种群的密度制约调节是一个具负 反馈机制的内稳定过程(homeostatic process),当种群达到一定大小时,某些 与密度相关的因素就会发生作用,通过降 低出生率和增加死亡率而抑制种群的增长。 如果种群数量降到一定水平以下,则引起 出生率增加而死亡率下降。这种负反馈机 制导致种群数量围绕平衡密度上下波动。
二、遗传调节学说
遗传调节学派认为个体的表现型和基因型的 变化对种群数量调节起重要作用。遗传调节学说 Ford(1931) 首先由英国遗传学家Ford(1931)提出,他认为当 种群密度增加时,自然选择压力将松弛下来,结 果是种群内的变异增加,许多遗传上较弱的个体 也能存活下来。当条件回到正常时,这些低质量 的个体由于自然选择压力的增加而被淘汰,于是 种群数量下降,同时也就降低了种群内部的变异 性。支持此学说的是Chitty对黑田鼠的研究。
第三节
生物学派
生态学第08章 种群调节

第八章种群调节一个种群不可能无限制地增长,由于空间和资源的限制种群增长只能达到环境容量。
此时种群数量还是变化的,或在环境容量上下波动、或减幅振荡、或增幅振荡灭绝等,种群数量趋于保持在环境容量水平上的现象称为种群调节。
这是一个广义的概念,种群数量波动时,种群调节表现明显。
人们对自然界动物种群中进行过许多种群调节研究,主要是针对波动种群的调节。
最经典的种群调节例子是加拿大的猞猁(哺乳动物,外形象猫,但大得多,皮毛厚而软,珍贵),由保存了1800年后捕猎其皮毛的记录,得出猞猁种群每9~10年一个高峰,平均是9.6年,每次高峰后捕获数量急剧下降。
北方鼠类(旅鼠、姬鼠、田鼠、小兴安岭的棕背鼠平)种群3~4年一个周期;蝗虫种群1695~1895年间每40年大发生一次。
种群数量变动是出生和死亡、迁入和迁出作用的结果,而影响出生、死亡、迁入、迁出的因素是复杂的,决定种群数量的因素组合也是多样的。
生态学家为揭示种群调节的本质,提出了许多学说解释种群调节的机制。
不同的作者(Odum, Price, 孙儒泳、徐汝梅等)均作过不同的归类说明。
§1. 动物种群调节学说一、非密度制约因素某种因素对种群的效应与种群密度无关,这类因素统称为非密度制约因素。
当种群在一定密度范围内,这类因素起着限制种群数量的作用,其本身并不受种群密度所制约,如气候因素。
1. 气候学派①代表人物:(以色列)Bodenheimer(博登海默, 1928)。
②主要观点:a.种群参数受天气条件的强烈影响;b.种群数量和大发生与天气条件的变化明显相关;c.强调种群数量的变动,否认种群的稳定性;澳大利亚动物学家Andrewartha(安德烈沃斯)和Birch(伯奇)(1954)研究蓟马种群长达14年,认为有利于蓟马种群迅速增长的天气期限不够长,是限制蓟马种群增长的主要因素,以致于蓟马没有足够的时间增加到环境容量。
而竞争食物的结果对种群数量影响不大,密度制约因素不是重要的。
种群调节理论

度范围内,其最终产量是相等的。这主要是在高密度情况下,植株彼此之间竞争光、水、
营养物激烈,在有限的资源中,植株的生长率降低,个体变小。可描述为: c=wd 其中:c为总产量,w为平均每株重量, d为密度(植株数)。
-3/2自疏法则
虫)且较不稳定的环境,强调的是种群的数量。着重于对种群无规则的波动分析。
第三节内源性因子调节学说
内源性因素的学说又称为自动调节学派,主要研究的是(高等动物)种内调 节作用。它们认为种群有一个平衡密度,且由种群内部的因素起决定性的调节 作用。
行为调节学说(温· 爱德华学说)
生态位优先占领假说认为,种群中的个体(或种群)通常选择定大小的有利地段(生态位)作 为自己的领域,以保证存活和繁殖。 但在栖息地中,这种有利的地段是有限的。随着种群密度的增加,有利的地段都被支配地
位的个体占满,剩余的社会等级比较低的从属个体只好生活在其他不利的地段中或者往其他地
方迁移。 那部分生活在不利地段中的个体由于缺乏食物以及保护条件,易受捕食、疾病、不良气候 条件所侵害,死亡率较高,出生率较低。这种高死亡率和低出生率以及迁出。也就限制了种群 的增长,使种群维持在稳定的数量水平上。
调节过程
该学说认为,种群通过等级制、领域性等社群行为,调节其密度。可用下面模型表示其行为调节
的稳定机制: 增补+迁人=不可控制的丧失十迁出+社群死亡率 其中,“不可控制的丧失”不在种群个体的控制下,这一项包括寄生者、捕食者、气候和疾病等。
内分泌调节学说(克里斯琴学说)
当种群数量上升时,种群内部个体之间的心理“紧张”压力,加强了对动物神经内分泌系 统的刺激。影响下垂体的功能,引起生长激素和促性腺激素分泌减少,而促肾上腺皮质激素分泌 增加,结果导致出生率下降,死亡率上升,从而抑制了种群的增长。
第5章 种群的数量波动与调节

5000 2500 50% 4900 98% 4900 98% 10 0.2%
10000 5000 非密度制约 50% 9800 非密度制约 98% 9950 密度制约 99.3% 10 逆密度制约 0.1%
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各类动物具密度制约的种群记录例证 及其在各自生活史阶段的比例
出生或死 幼体早期 幼体晚 成体 记录例证
土壤 日照
强度 周期
高度 等等
2 种群结构因素 出生率/死亡率 迁入/迁出
密度 性比 年龄结构 种群行为特征 种间关系
3 人为因素 引种 环境改变 过度猎取 砍伐过度 利用过度 人口增长
3
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第二节 种群调节
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1 种群调节的现象和概念
㈠ 种群调节的现象
⑴种群数量变化的模式:①长期稳定在 低水平,偶尔大爆发;②长期稳定在一 个水平上;③周期性数量波动。
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危害棉花的盲蝽象种群季节性变化
年度 旱涝情况 干旱 涝 先涝后旱 先旱后涝
盲蝽象种群 季节消长型
中峰期 双峰期 前峰期 后峰期
棉花蕾/铃两期 受害情况
蕾/铃两期 轻 蕾/铃 严重 蕾/— 严重 —/铃 严重
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B 生物因素说
㈠ 代表人物 尼科森A. J. Nicholson 1933 ㈡ 主要内容: ⑴认为气候学派混淆了调节与消灭(或破坏)两个 过程的概念(略)。其基本含义设种群增长100倍, 气候消灭了98%,仍属增长种群,只有因物种间关 系如寄生减少种群1%才起到调节作用。 ⑵生物因素起调节作用,生物因素包括:竞争(食 物、空间)、捕食(寄生)等。 ⑶区别密度制约与非密度制约因素。
—hare —lynx
种群的数量波动及调节

三,研究种群数量变化的意义 1.合理利用和保护野生生物资源 2.为防治有害生物提供科学依据
四,种群数量的调节因素
(1)外源因素:气候,食物,病原体, )外源因素:气候,食物,病原体, 寄生,捕食,降雨量,( ,(极端的湿度 寄生,捕食,降雨量,(极端的湿度 和温度) 和温度)等 (2)内源因素:领域行为,内分泌调 )内源因素:领域行为, 节
种群的数量波动及调节
一,影响种群数量变化的因素 直接因素 出生率,死亡率,迁入, 因素: 直接因素:出生率,死亡率,迁入,迁出
间接因素:食物,气候,传染病,天敌 间接因素:食物,气候,传染病, 因素
重要因素: 重要因素:人类的活动 因素
二,种群的数量波动
概念:由于出生率和死亡率的变动和环境条 概念:由于出生率和死亡率的变动和环境条 件的改变所引起的种群个体数量随时间的变 件的改变所引起的种群个体数量随时间的变 化. * 环境容纳量是种群数量的平均值,实际的 环境容纳量是种群数量的平均值, 种群数量在这个平均值的上下波动. 种群数量在这个平均值的上下波动. 也可是周期性, 也可是周期性,
�
(1)非周期性波动 )
随气候变化
灰鹭因气候变化种群数量表现为非周期性波动
(2)周期性波动 )
任何波动只要在两个波峰之间相隔的时 间相等就称之为周期波动 原因:食物周期性的成熟:(捕食关系的 原因:食物周期性的成熟:(捕食关系的 :( 生物) 生物)
北极旅鼠: 北极旅鼠:每3-4年出现一次数量高峰 年出现一次数量高峰 波动原因: 波动原因:由于食料植物由于旅鼠的取食而发生周期 性短缺
练习巩固 1,下列各备选项目中,哪项与种群数量 ,下列各备选项目中, 的变化不直接相关?( 的变化不直接相关?( ) C A,气候 , C,分布型 , B,出生率 , D,食物 ,
种群动态的调控机制

种群动态的调控机制生态系统中,生物种群(指同种生物在一定地理区域范围内的总和)是构成整个生态系统的重要组成部分。
种群数目与密度等参数是刻画生态系统功能稳定性、物质循环、生物多样性等重要因素。
而种群数量、结构、演替过程和生态位使用则受到环境变化、繁殖力、竞争、捕食或食病害等生态因素的调控,在生态系统功能稳定性的维持中起着重要的作用。
种群动态的调控机制是指通过各种生态因素与因素间的相互作用、反馈、稳态、不可逆性等调控效应,调节、控制生态系统中种群数量与分布变化的生态机制。
种群动态主要反映了物种的数量、干重或生物量、密度、分布、占有率以及生殖指数、性比例、年龄结构、生长与死亡率等要素的分布与动态变化。
种群动态调控机制可分为内部调控和外部调控两大类。
内部调控机制内部调控机制是指种群内部的自然调控方式,通常与生活史特征、环境适应性、种群密度以及种间竞争等有关。
生物种群遗传结构和生态位的利用可以部分反映种群的适应性,内部调控机制通常包括以下几个方面内容:1.繁殖和生活史特征繁殖特征是评价种群生产力大小的重要指标。
种群繁殖力受性比例、生育季节、繁殖方式、生育率等因素的影响。
不同物种具有不同的繁殖方式,对宿主适应与利用效率有较大影响。
回顾地球历史,可发现不同物种从海洋到陆地上时,繁殖方式的改变成为它在陆地上存活下来的首要条件。
例如,据古生物学家推测,当古爬行动物爬上陆地,便产生更多的卵、更多的后代,同时留下较多的后代繁殖下一代,成为了它能在陆地上成功存活的关键。
反之,当恐龙退化成为禽鸟时,它们就变成卵生动物,目的是在土地上育儿,从而逐渐向旱地过渡。
2.干扰调控种间竞争是生态系统中的普遍现象,物种之间通过竞争来调节彼此的数量,确保强者生存,弱者致残,比如虎狼猎食时寻找的总会是落单或胆小的猎物,如果猎物的舞台太小导致栖息量减少,疾病死亡率增加,则大型捕食动物的数量也会相应下降,这一过程就是由竞争组成的系统的动态演化过程。
种群的结构、动态与数量调节

种群的结构、动态与数量调节一、种群的概念和特征1.种群是同一物种个体的集合体(1)种群是指占有一定空间和时间的同一物种个体的集合体。
个体彼此间可以互配进行生殖。
(2)种群不仅是物种的存在单位,而且是物种的繁殖单位和进化单位。
(3)种群不仅是物种的具体存在单位,而且也是群落的基本组成成分。
2.出生率和死亡率是决定种群动态的两个重要参数(1)出生率一般用单位时间(如年、月、日等)内每100个个体的出生个体数表示。
(2)死亡率一般用单位时间内每100个个体的死亡数表示。
(3)出生率和死亡率的相互作用决定着种群的数量动态。
在一定时期内,只要种群的出生率大于死亡率,种群的数量就会增加,反之,种群的数量就会下降。
3.年龄结构预示着种群未来的增长趋势(1)种群的年龄结构是指不同年龄的个体在种群中占有比例的关系。
(2)动物的年龄分为生殖前期、生殖期和生殖后期3个年龄组。
(3)种群的年龄结构类型①增长型的年龄结构:年轻个体占优势的种群;②衰退型的年龄结构;老年个体占优势的种群;③稳定型的年龄结构:各年龄组的比例大体相等的种群。
4.标志重捕是动物种群密度调查的一种常用方法(1)种群密度是指单位面积上个体的数量,它随着季节、气候条件、食物储量和其他因素而发生变化。
(2)标志重捕法①标志重捕法的方法先捕获一部分个体进行标记,然后再将它们释放,过一定时间后再进行重捕并记下重捕个体中已被标记的个体数。
②标志重捕法的计算其中N=种群总个体数,M=标志个体数,n=重捕个体数,m=重捕中被标记的个体数。
③标志重捕法的应用条件a.标志个体释放后应与其他个体均匀混合;b.标志方法不会伤害动物和影响动物的行为;c.研究区域呈相对封闭状态,没有个体的迁入和迁出。
5.种群中的个体有3种分布型(1)分布型是指种群中个体的空间分布格局。
(2)种群中个体的分布型①集群分布集群分布是最常见的,是动植物对生境差异发生反应的结果,同时也受生殖方式和社会行为的影响。
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生物学派(biotic school)
内源性因素
自动调节学派强调种群的内源性因素对种群数量 的调节起着决定性作用。将研究焦点放在动物种 群内部各成员间及个体自身的因素上。他们的共 同前提是.种群密度影响种内的成员,使得出生 率、死亡率和迁移发生改变,其共同观点是:种 群调节是物种的一种适应性反应,这对于种群内 成员整体来说,能带来进化上的利益,因此,它 将经受自然的选择作用。 按其强调的重点不同,可分为行为调节学说、生 理学说和遗传调节学说3个支派。
种群调节机制的进展
主讲人:柯其昌 指导老师:刘家武
种群(Population)
种群是同种生物在特定环境空间内的个体集 群。在自然界,种群是生物种存在和进化的基本 单位,是生物群落或生态系统的基本组成,同时 也是生物资源开发、利用的对象。
种群的三大基本特征
1. 空间特征:指种群有一定的分布区域和型式。在分 布范围内,环境条件适合种群的生存。分布中心条件 最合适,边缘地区则波动较大。 2. 数量特征:种群密度随时间而变动。种群数量动态 的形式多种多样,从理论上讲,大致可以分为如下几 种形式:种群的增长;种群的动态平衡;种群的周期 性波动;种群的不规则波动;种群数量的下降、种群 的灭亡和种群灭绝。这些形式与各种群特有的出生率、 死亡率、生长率和年龄结构等特性有密切关系。 3. 遗传特征:种群是一个基因库,有一定的遗传组成 和遗传特征。种群在表观上的形态、生理、生态学现 象,实质上是种群基因库在环境作用下适应、选择结 果的反映。种群的遗传特征也使种群之间保持形态、 生理和生态特征上的差异。
全力防蝗减灾
美国著名的生态学家Odum认为:“在结构简单, 受物理压力或其它不规则或难以预计的外部影响较 大的生态系统中,种群数量通常是受物理因素所调 节,例如天气、水流、化学限制因子、污染等等。 在结构复杂、不受物理胁迫的生态系统中,种群通 常受生物因素所调节。所有生态系统,都表现出强 烈的倾向,即通过自然选择,种群都向自我调节进 化(因为种群数量过剩对任何种群都是不利的!), 当然,这对于受外因控制的种群是较难达到的。”
动物通过社群行为调节自身种群密度,并不是说动物有自觉
认识种群密度与资源关系的能力,仅是动物对紧张的种内关 系所表现出的生理反应。
内容:
当种群密度较高时,种内竞争加剧,无领域者会积 极地争取领域,领域占领者就会积极地保卫领域。 在剧烈的竞争过程中,必定会有竞争的失败者,这 部分个体缺乏营巢和繁殖场所,容易受捕食者、疾 病、恶劣天气条件所侵害,不能进行繁殖,死亡率 高,限制了种群增长,使种群密度降低。 当种群密度降低到一定程度时,“游荡的贮存者” 会获得一定的领域,并获得一定的繁殖机会,从而 促进了种群增长,使种群密度升高。
生理调节学说
生理调节学说是由克里斯琴在1950年提出的,认 为种群增减的调节是通过社群压力的变化,影响有 机体的心理状态,刺激神经内分泌改变而实现的。 当种群数量上升时,种内个体间的社群压力 (social stress)增加,个体间处于紧张状态,加 强了对中枢神经系统的刺激,主要影响脑下垂体和 肾上腺的功能,一方面使生长素减少,生长代谢受 阻,个体死亡率增加,机体防御能力减弱;另一方 面性激素分泌减少,生殖受到抑制,出生率降低, 胚胎死亡率增高,幼体发育不佳等。 当种群数量下降时,社群压力降低,通过生理调节, 恢复种群数量。
有的强调外因,即强调环境因素对种群动态的影响,属 于气候学派或生物学派,前者强调气候因素在决定种群 大小中的作用,而后者则强调密度制约因素是决定种群 密度的关键因素,天敌是最主要的密度制约因素。 自然界任何生物数量都不可能永远上升,也不可能永远 下降,总是围绕着种群的平衡密度上下波动. 种群的数量波动:由于出生率和死亡率的变动和环境条 件的改变所引起的种群个体数量随时间的变持的种群最大数量称为环境容纳量。 阿利氏规律 (Allee′s law): 种群密度过疏和过密对种 群的生存与发展都是不利的,每一 种生物种群都有自 己的最适密度。
机制:
内源性因素
自动调节学派 (self-regulation school)
行为调节学说又WyuneEdwards(温· 爱德华)学说 生理调节学说又Christian(克里 斯琴)学说 遗传调节学说又 Chitty(奇蒂)学说
种 群 密 度 调 节
外源性因素
气候学派(climate school)
研究种群数量变化de意义
(1)有利于野生生物资源的合理利用及保护。 (2)为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适 时捕捞、采伐等提供理论指导。 (3)通过研究种群数量变动规律,为害虫的预测及 防治提供科学依据。 (4)有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。
云 豹 的 保 护 苍鹭的保护 救 护 被 困 的 鲸 鱼 野猪的保护
种群密度调节
种群数量变动的机制是极为复杂的,生态学家提出 了许多不同的学说,来解释种群动态的机理。 作用于生物数量变动的因素非常多,可分为密度制 约(density dependent)和非密度制约(density independent),内源性调节(endogenetic regulation)和外源性调节(exogenetic regulation)因 素。 非密度制约因素主要是一些非生物因素,如 温度、盐度、气候等等。如灾变总是杀死一定比例 的个体。密度制约因素主要是生物性因素,包括种 内关系和种间关系。 有的强调内因,即强调种群的内部变化,特别是种 群内个体在行为、生理和遗传上的差异,属于自动 调节学派。
行为调节学说
行为调节学说主要是根据对鸟兽的研究资料所提出。
认为动物通过社群行为限制其在生境中的数量,使食物供应
和繁殖场所在种群内得到合理分配,把剩余的个体从适宜的
生境中排挤出去,使其死亡和失去繁殖的机会,从而维持种 群密度的相对恒定。 动物社群等级(social rank or hierarechy)和领域性(terri toriality)等社群行为是一种调 节种群密度的机制。