生态学-第三章 种群生态学(2)

每 株 植 物 平 均 干 重 （ ）
植物密度（株/m2）
Regression lines from self-thinning curves for 31 stands of different species of plants
g
（2） 性别生态学
• 内容：性别关系类型、动态及环境因
素对性别的影响。
species of North American warblers. Each of these insect-eating species searches for food in different regions of spruce trees.
莺
竞争的类型和特征
• 种间竞争的类型
– 利用性竞争：通过损耗资源； – 干扰性竞争：竞争个体间直接相互作用。
第三章 种群生态学
（2） 3.3 种群内、外的相互作用
3.3 种群内、外的相互作用
3.3.1 概述 3.3.2 种内关系 3.3.3 种间关系
3.3.1 概述
种内关系：生物种群内部的个体间的相互作用； 种间关系：生活于同一生境中的物种间的相互作用； 种内、种间相互作用的种类：
（1）竞争 （2）捕食、自相残杀 （3）互利共生 （4）寄生
• K1<K2/β，K1/α>K2：
稳定的平衡点，两种共存
• K1>K2/β，K1/α<K2：
不稳定的平衡点，两种均可能获胜
生态位理论
• 生态位 (niche)
指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色；在 自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其在 相关种群之间的功能关系(n-维生态位)。
生物生长发育的不同时期生态位不同。
dN1 /dt = r1N1 (1-N1/K1 – αN2/K1) dN2 /dt = r2N2 (1-N2/K2 – βN1/K2）
种间竞争示意图
α
/β
β
种α 间竞争示意图
β
种间竞争结果
• K1>K2/β，K1/α> K2：
物种2被排斥，物种1取胜
• K1<K2/β，K1/α<K2：
物种1被排斥，物种2 取胜
星杆藻 种 群 密 度
针杆藻
种间竞争
星杆藻(Asterionella)和针秆藻(Yynedra)
生态位的分化 Resource partitioning
Resource partitioning 资源分化
• Resource partitioning is demonstrated by the feeding habits of five
• 主要研究方向：
– 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
• 种间关系类型：
– 1、种间竞争 – 2、捕食作用 – 3、寄生和共生
• 次生代谢产物在种间关系中的作用
• 种群的生态对策
1、 种间竞争
• 概念： 两种或多种生物因
利用共同资源而产生的使 其受到不良影响的相互关 系称为种间竞争。
性比一般♂ 性偏高，而与之相应的是♂ 性幼体的死亡率高于雌性；
• 局域资源竞争：雄性后代一般离开母体的家区向外扩散，有利于提高生
殖机遇。
• 局域交配竞争：一些无脊椎动物产生较少的♂性后代，以满足同胞姊妹
间交配竞争，并减少浪费。
性选择
• 概念：动物雌雄的行为、大小、形态等次生性征的差异而构
成配偶及交配竞争，即性选择。
• 基础生态位和实际生态位
– 基础生态位：物种能栖息的、理论上最大的空间； – 实际生态位：物种实际占有的空间。
• 生态位分化
– 资源利用曲线 – 生态位重叠导致中间竞争加剧，导致物种灭亡或
生态位分离 – 极限相似性
3维—生态位 Three dimensions of the niche
水
的
溶 氧
• 克生物质：乙烯、香精油、酚及其衍生物，不饱和内脂、 生物碱、配糖体等。 • 生态意义
– 对农林业生产的影响：歇地形象；
– 影响植物群落的种类组成；
– 植物群落演替的重要内在因素。
3.3.3 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。
– 有性生殖：产生不同基因型的后代、适应变化的环境；
– 红皇后效应：病原体-宿主的相互作用，促进两者有性生殖的共
同进化。捕食和寄生攻击寄主，大量淘汰性状不变的个 体，而进行有性生殖的基因型寄主得以延续。
性比
• 性比：通常以种群中雄性个体对雌性个的相对数量表示。♂：♀ • Fisher氏性比理论：性比趋于1:1 • 稀少型有利：数量少的性别具有较高的适合度； • 两性相等投入：便宜的性别具有更多的后代数，例：：哺乳类出生时的
• 两性细胞的结合与有性繁殖 • 性比 • 性选择 • 植物的性别系统 • 动物的婚配制度
两性细胞的结合与有性繁殖
• 有性繁殖的种类
– 雌雄异体
– 雌雄同体，异体受精
对于生活在密度很低和配偶相遇很少的边
– 雌雄同体，同体受精
缘生境里的生物，可提高繁殖机率。
• 有性繁殖和无性繁殖的利弊
– 无性生殖：迅速占领生境、保证遗传的稳定性；
藤露兜树实例：
沙蒙狐蝠摄食藤露兜树花序的肉质苞片，对雄花序、两性花序和 雌花序的破坏机率分别是96%、69 %和6 %，食雄花虽被破坏的同 时，已完成了传粉功能，单性雌花由于特殊结构少受伤害得以完成繁 衍。即雌雄异株个体成为适者而生存进化。
动物的婚配制度
• 婚配制度
包括群体内婚配的类型，异性的相互识别，配偶数目， 持续时间以及对后代的抚育等。
竞争释放和性状替换
• 竞争释放 (competitive release)
– 缺乏竞争者时，物种扩张其实际生态位的现象.
– 例：新几内亚的3种地鸽，同在一地域时，各自处于不同的生境— —灌木、次生林和雨林；而只有其中一种地鸽在某一地域时，它
们同时使用3种生境。即， 3种地鸽的竞争导致生态位分化， 而单一地鸽的存在发生竞争释放。
• 竞争结果：一方获胜，另
一方被抑制或消灭。
• 竞争能力：
– 生态习性 – 生活型 – 生态幅度
• 高斯假说 • 竞争的类型和特征 • Lotka-Volterra模型 • 生态位理论 • 竞争释放和性状替换
高斯假说(竞争排斥原理)
• 在一个稳定的环境中，生态位相同的物种不能长
期共存在一起。将高斯原理推广，在一个稳定的 群落中，占据相同生态位的两个物种，其中必有 一个物种最终被消灭；在一个稳定的群落中，没 有任何两个种是直接的竞争者；群落是个生态位 分化了的系统，种群之间趋于相互补充，而不是 直接的竞争者。
• 性状替换 (character displacement)
– 竞争产生的生态位收缩导致形态、行为和生理性状变化的现象。 – 例：收获蚁的下的大小与其他争食（种子）的蚂蚁的数量呈负相
关。 即，当来自其他种类的蚂蚁竞争加剧时，收获蚁的 下颚变得更小，以适应摄食体积更小的种子。
2 、捕食作用
• 相关概念 • 捕食者和猎物 • 食草作用
水的盐度
被食者数量
种的生态位
Fig. The process of character displacement (a) individuals of one species that use resources in regions that do not overlap with the other species have a selective advantage.
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
互利共生
+
+ 相互作用对两种都必然有利
3.3.2 种内关系
（1） 密度效应 （2） 性别生态学 （3） 领域性和社会等级 （4）他感作用
（1）密度效应
在一定时间内，当种群的个体数目增加 时，就必定会出现邻接个体之间的相互影响。
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：袭击猎物后迅速杀死而食之。 – 食草作用：仅摄食被猎生物的部分身体，并不一定杀死它。 – 寄生和拟寄生：生活与被食者身体上或组织中。 – 同类相食：同种个体间的蚕食。
• 婚配制度的类型
– 单配制：如天鹅、丹顶鹤、鸳鸯、狐、鼬等； – 一雌多雄制：很普遍，例： – 一雄多雌制：较少，如距翅水雉，由雄鸟孵卵和育雏。
• 决定婚配制度的生态因素
– 环境资源的质量和分布：如食物和营巢地
（3）领域性和社会等级
• 领域性 (territoriality)
– 领域：指由个体、家庭或其他社群单位所占据的，并积极保 卫不让同种其他成员侵入的空间；
植物的性别系统
• 雌雄同花(两性花)：具有授粉成功的双保险。
• 雌雄异花
同株异花(单性花)：如玉米、南瓜等；
雌雄异株(单性花) ：如银杏等。
能减少同系交配的机率，具有异型杂交的优越性。
• 原因：是适应环境和进化策略。
雌雄异株实际上是回避两性竞争的对策，增加了两性 利用不同资源的能力，也减少了食种子动物的压力。
• 要求相同资源的两个物种不共存于一个空间。 • 长期共存在同一地区的两个物种，由于剧烈竞争，
他们必然会出现栖息地、食物、活动时间或其他特 征上的生态位分化。