第6章:生活史对策概要
种群生活史对策

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个体大小的意义
• 物种个体的大小与其 寿命有很强的正相关 关系。 • 个体大小与内禀增长 率r有同样强的负相关 关系。 • 体型大、寿命长的个 体有较强的竞争力。 • 体型小、寿命短的物 种进化速度更快。
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生长和发育速度
• 生长:
▫ 1生物体生物物质的增加; ▫ 2生物细胞数量的增加。
• 发育:
生产很多后代,对子代的抚育投入很少 生产少数后代,对子代的抚育投资较大
• 不抚育(多数植物)
后代个体小,数量多 后代个体大,数量少
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植物的亲代投资策略
• 一种物种采取哪种亲本投资策略,取决于该物种 的具体情况。 • 就有性繁殖而言,种子的大小应当最有利于种子 的传播、定居和减少植物的取食。
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能量分配与权衡
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各类植物生长型的年净同化中的繁殖分配
玉米、大麦
多数禾谷类
40%
30%
野生一年生草本 多年生草本(有克隆) 多年生木本(无克隆)
10% 20%
多年生草本(无克隆)
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生长和繁殖
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繁殖和存活
• 哺乳雌鹿和未生育雌鹿的死亡率比较
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现在生育与未来存活
• 轮虫现在生育力与未来存活可能性的关系
• 种群为了适应其生活环境,实现最大限度的生存 与繁衍,在生活史动态上所表现的各种自组织和 有序性,可概括为各种生态对策或生活史对策。 • 有很多不同的方案被提出并用来对这些性状组合 进行分类,并预测某种特定环境中会出现怎样的 生活史对策。
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策略
r-选择: 小而快
K-选择:大而慢
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r-选择和K-选择
河流(繁殖)
幼体生境 墨西哥 南欧洲
6·生活史对策2012

(2) “两面下注”(“bet—hedging”)理论: 根据对生活史不同组分(出生率、幼体死亡率、成体死 亡率等)的影响来比较不同生境。
如果成体死亡率与幼体死亡率相比相对稳定,可预期成 体会“保卫其赌注”,在很长一段时期内生产后代(多 次生殖), 如果幼体死亡率低于成体,则其分配给繁殖的能量就应 该高.后代一次全部产出(单次生殖)。
但晚期表达的有害基因可能会在种群中更持久的保持, 因为年龄较大时才对表性产生影响的突变基因对个体的 适合度贡献已经很小。
拮抗性多效模型:那些对早期繁殖有利,却对生命晚期 有恶劣影响的基因 马鹿 提早繁殖和高繁殖力有关的基因就与低存活力有 关。
其它:科学家发现奇特鱼类每年树上栖息数个月
花溪鳉 弗罗里达、拉丁美洲和加 勒比海红树湿地中的泥塘和有水洞 穴中。
3、生境分类
(1)将生境划分为导致高繁殖付出(高-CR)的生境和导 致低繁殖付出(低-CR) 的生境。
高-CR生境:竞争剧烈,或对小型成体捕食严重。任 何由于繁殖而导致的生长下降都会使未来繁殖付出高 代价。 可预期:在高-CR生境中生活的物种,其繁殖会在达 到一个适度的身体大小以后才开始。 低-CR生境:竞争弱,大型个体处在较强的捕食压力 下,或死亡率很高而且是随机的,推迟繁殖没有任何 优势。
能量分配与权衡: 泛指任何形式的生活史性状之间的负相关关系。 任何一个生物都不可能在同一时间内把每一件事 情都做到最好,因为可用于生长、维持和繁殖 的能量总是有限的。生物必须在这些相互冲突 的需求中进行有效的资源分配以寻找一个最佳 的解决方案
一个理想的具高度适应性的假定生物体应该具 备可使繁殖力达到最大的一切特征:在出生后 短期内达到大型的成体大小,生产许多大个体 后代并长寿-达尔文魔鬼
生活史对策概述

生活史对策概述大气基地贺园园1111700026生活史与生活史对策:生活史(life history)意为生物从其出生到死亡所经历的全部过程,也叫生活周期(life cycle)。
生活史性状包括出生时个体大小;生长形式;成熟年龄;成熟时个体大小;后代的数量、大小、性比;特定年龄和大小的繁殖投入;特定年龄和大小的死亡规律;寿命等。
生活史对策(life history strategy)是指生物在生存斗争中获得的生存对策,也称生态对策(bionomic strategy )或进化对策,例如生殖对策、取食对策、迁移对策、体型大小对策等主要内容:任何生物做出的任何一种生活史对策,都意味着能量的合理分配,并通过这种能量使用的协调,来促进自身的有效生存和繁殖。
每个生物具有生长、维持生存和繁殖三大基本功能,生物必须采取一定的策略配置能够获得的有限资源,其核心主要强调在特定环境中提高生殖、生存和生长能力的组合方式.1)生长对策●生长速度早期演替种:早期迅速生长,具开拓对策(白桦)后期演替种:早期生长缓慢,具保守对策(红松)●生长方式以温带木本植物为例,其顶枝形成有两种主要方式:①有限生长类型:顶枝在冬季完全定型,冬芽形成时就决定了叶子数目。
②无限生长类型:冬芽只含有少量叶原基,在下一个生长季,顶枝尖端在生长季内还能产生新的叶子和节间。
●根冠比率—物质分配2)生殖对策生殖对策实际就包括两个方面的问题:第一是生殖者存活的问题,也即生殖的代价问题,生物生殖必然带来变化的生理压力和个体危险,因此,也就必然会影响到生物的生存;第二是生殖的效率问题,生物选择的对策,都旨在提高生殖的效率,这一点可从植物的生殖行为中证实。
1)体型效应物种个体的大小与其寿命有很强的正相关关系。
2)成体的存活与繁殖成熟个体存活率低,生物繁殖越早,投资于繁殖的能量越多;成熟个体存活率越高,生物的繁殖期越晚(个体较大),分配于繁殖的能量就越少。
3)当前繁殖与未来繁殖如果未来生命期望低,分配给当前繁殖的能量应该高,而如果剩下的预期寿命很长,分配给当前繁殖的能量应该较低。
生态学-第6章 生活史对策2013(专业知识模板)

马鹿:带崽雌体成活率、生殖率-存活力权衡个体大小与世代周期的关系r-对策和K-对策在进化过程中优缺点z K-对策种群竞争性强,数量较稳定,一般稳定在K附近,大量死亡或导致生境退化的可能性较小。
但一旦受危害造成种群数量下降,由于其低r值种群恢复会比较困难。
z r-对策者死亡率甚高,但高r值使其种群能迅速恢复,而且高扩散能力还可使其迅速离开恶化生境.在其他地方建立新的种群。
r对策者的高死亡率、高运动性和连续地面临新局面,更有利于形成新物种。
生殖价为比较不同的生活史提供了一条进化的有关途径:如果未来生命期望低,分配给当前繁殖的能量应该高,而如果剩下的预期寿命很长,分配给当前繁殖的能量应该较低。
个体的生殖价必然会在出生后升高,并随年龄老化降低个体间生殖价-生活史对策预报器,如滨螺z①不能动的岩石表面间的狭窄裂缝环境;种群具有薄壳、个体较小、生殖型小,有高繁殖能量分配并生产少量的大型后代。
②能动的大石块表面。
种群具有厚壳、个体大、生殖型大、繁殖能量分配低并生产许多小型后代。
-符合r/K二分法。
z两种环境下不同大小螺的生殖价的比较RuderalStress Tolerant Competitive桦树山毛榉缓步动物五、迁移1. 迁移和扩散z迁徙(migration):方向性运动z扩散(dispersal):离开出生或繁殖地的非方向性运动,是生物进化来的一种用来躲避种内竞争,以及避免近亲繁殖的方法。
鸟类欧洲鳇俄罗斯鲟闪光鲟六、复杂的生活周期1. 复杂的生活周期z个体的形态学形状(morphological form) (变态)z世代(generation)间存在根本不同2.生活周期复杂性的适应优势z扩散与生长间的权衡:海洋无脊椎动物-藤壶;蝴蝶和毛虫-成体和幼体的作用颠倒z复杂的生活周期使生境利用最优化(optimization in habitat utilization)。
如蚜虫,春-木本;早夏-草本。
第六章--生活史对策

R-、C-和S-选择的生活史对策
R-选择:在资源丰富的临时生境中 的选择,主要将资源分配给生殖。 称杂草对策(ruderal)。 R-选择 主要分配给生殖,选择适应等同 于r-选择物种。
C-选择:在资源丰富的可预测生境 中的选择,主要将资源分配给生 长。称竞争对策(competitive). C-选择主要分配给生长,选择适 应等同于K-选择物种。
所采取的生活或行为模式。也就是生物在生存斗争中获得的生
存对策。
体型大小对策
繁殖对策
取食对策
•
避敌对策
扩散对策
第一节 能量分配与权衡
任何一种生物在其生活周期中所能获得的总能力 是有限的。所以必须在各个生活史组分间合理的分配 。
所谓权衡(trade-off)就是指由某一过程所获得的好 处,要以减少对另一生命过程的投入为代价。
缺点:死亡率高、竞争力弱、缺乏对后代的关怀,高的瞬时 增长率必然导致种群的不稳定性,因此,种群的密度经常激 烈变动。
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K-对策的优缺点
优点:种群的数量较稳定,一般保持在K值附近,因此,导 致生境退化的可能性小; 具有个体大和竞争能力强等特征,保证它们在 生存竞争中取得胜利。
缺点:由于r值较低,种群一旦遭到危害,难以恢复,有可 能灭绝。
第二节 体型效应
体型大小是生物的重要遗传特征。 物种个体体型大小与其寿命有很强的正相关关 系,与内禀增长率有同样强的负相关关系。
6
7
从生存角度看,体形大、寿命长的物种在异质环 境中更有可能保持它的调节功能不变,种内和种间竞 争力会更强。
但是小个体的物种由于寿命短,世代更新快,可产
生更多的遗传异质性个体,增大生态适应幅度,使进 化速度更快。
生态学第6章生活史对策

生殖价和生殖效率
• 所有生物都不得不在分配给当前繁殖(Current reproduction)的能量和分配给存活的能量之间进行 权衡,后者匀未来的繁殖(future reproduction)相 关联。 • 生殖价(reproduction value)是该个体马上要生产 的后代数量加上那些预期的其在以后的生命过程中 要生产的后代数量。进化预期使个体传递给下一世 代的总后代数量最大,换句话说,使个体出生时的 生殖价最大。如果未来生命期望低,分配给当前繁 殖的能量应该高,而如果剩下的预期寿命很长,分 配给当前繁殖的能量应该较低。
繁殖格局
一、一次繁殖和多次繁殖: 一次繁殖和多次繁殖: 一次性繁殖生物:大多数昆虫; 1. 一次性繁殖生物:大多数昆虫;一年生草 本植物;多年生植物(例竹类植物); 本植物;多年生植物(例竹类植物); 多次性繁殖生物:多年生植物; 2. 多次性繁殖生物:多年生植物;大型动物 特别是哺乳类动物); (特别是哺乳类动物); 一年生植物是适应恶劣环境的一种进化; 3. 一年生植物是适应恶劣环境的一种进化;
繁殖格局
二、生活年限与繁殖: 生活年限与繁殖: 植物:一年生植物;二年生植物; 1. 植物:一年生植物;二年生植物;多年生 植物; 植物; 动物:短命型;中等寿命型;长寿型; 2. 动物:短命型;中等寿命型;长寿型; 动植物的繁殖类型与环境条件有密切关系; 3. 动植物的繁殖类型与环境条件有密切关系;
能量分配与权衡
A.生物不可能使其生活史的每一组分都达到最 生物不可能使其生活史的每一组分都达到最 而必须在不同生活史组分间进行“ 大,而必须在不同生活史组分间进行“权 衡”。 B.在繁殖中,生物可以选择能量分配方式。 在繁殖中, 在繁殖中 生物可以选择能量分配方式。 C.资源或许分配给一次大批繁殖 单次生殖, 资源或许分配给一次大批繁殖----单次生殖 资源或许分配给一次大批繁殖 单次生殖, 或更均匀地随时间分开分配----多次生殖 多次生殖。 或更均匀地随时间分开分配 多次生殖。 D.同样的能量分配,可产生或者许多小型后代, 同样的能量分配, 同样的能量分配 可产生或者许多小型后代, 或者少量大型的后代。 或者少量大型的后代。
生态学:第6章 生活史对策

Growth
Competition Reproduction
6.2 体型效应 ✓ 生物个体大小差异非常悬殊,主要是由其遗传特征决定的。 ✓ 生物个体大小与其生长发育、繁殖、行为、进化、生态适应性等密切相关。
生物个体大小示意图
✓ 个体大小与生活史周期(寿命)的长短有很好的正相关性,即随着物种个体的增 大,寿命有增长的趋势(左图);但个体大小与内禀增长率之间呈显著的负相关 关系(右图)。
✓ 缓步动物也因此被认为是生命力最强的动物。在隐生的情况下,可以在高温 (151 ℃)、接近绝对零度(-272.8 ℃)、高辐射、真空或高压的环境下生存数 分钟至数日不等。曾经有缓步动物隐生超过120年的记录。
缓步动物门:是动物界的一个门,主要生活 在淡水的沉渣、潮湿土壤以及苔藓植物的水 膜中,少数种类生活在海水的潮间带。有记 录的大约有750余种。
stress
6.3.4 机遇、平衡、周期性生活史对策 Winemiller & Rose(1992)对鱼类生活史对策的研究表明,与种群动态相关的参数, 如:繁殖力(产生的后代数量)、幼体成活率和性成熟年龄之间存在权衡,在这三 维空间中,鱼类的生态对策被划分为三种。
Байду номын сангаас
繁 ①机遇对策:繁殖力低、 殖 幼体成活率低、性成熟 力
✓ 动物界的休眠大致有两种类型: ① 一类是严冬季节来临时(低温和缺少食物)进行的冬眠,如青蛙、刺猬; ② 一类是酷暑、干旱季节的夏眠,如非洲肺鱼、黄鼠。
✓ 休眠是动物界较为常见的现象,如:两栖动物、爬行动物、部分无脊椎动物、少 数的鸟类和哺乳动物。
滞育(diapause):
✓ 昆虫和其他节肢动物长期适应不良环境而形成的种的遗传性。自然情况下,个体 发育到一定阶段,在不良环境到来之前,其生理上已经有所准备,由某些季节信 号(如光周期变化)的诱导而引起的形态发生停顿、生理活动降低等静止现象。
生活史对策

•
体型大小与寿命
Southwood(1976)的解释: 随着生物个体体型变小,使 其单位质量的代谢率升高, 能耗大,所以寿命缩短。
个体大小与世代周期的关系
• 体型大小与内禀增长率
Southwood(1976)的解释: 随着生物个体体型变小,使 其单位质量的代谢率升高, 能耗大,所以寿命缩短。 生命周期的缩短,导致生殖 时期的不足,从而提高内禀 增长率加以补偿。
第六章 生活史对策
01
能量分配与权衡
02
体型效应
03
生殖对策
04 滞育和休眠、迁移
05
复杂的生活周期
06
衰老
什 么 是 生 活 史
生活史(life history):生物从其出生到死亡 所经历的全部过程。 生活史的关键组分:身体大小、生长率、繁殖、 寿命
什 么 是 生 活 史
•亚洲象
体长5 - 7m; 寿命70 - 80年; 孕期约为600 - 640天,5 - 6年产一胎,每胎产1仔。
低繁殖能量分配和长的世代时间。
r-选择 和 K-选择相关特征的比较
r-选择
气候
死亡 存活 种群大小 种内、种间竞 争 选择倾向
K-选择
稳定、可预测、较确定
比较有规律、受密度制约 存活曲线Ⅰ、Ⅱ型,幼体存 活率高 时间上稳定,密度临近环境 容纳量K值。 经常保持紧张
多变,难以预测、不确定
常是灾难性的、无规律、非密 度制约 存活曲线Ⅲ型,幼体存活率低 时间上变动大,不稳定,通常 低于环境容纳量K值。 多变,通常不紧张
表达的则不能被去除而持久地保持在种群中 拮抗性多效模型 部分基因对早期繁殖有利对生命晚 期有害
第六章 生活史对策
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(1)生长与繁殖的权衡:花旗松生长率与繁殖率负相关。
花旗松Pseudotsuga menziesii
不繁殖的雌鼠妇比繁殖的生长能高三倍。
(2)
繁殖与生存的权衡:产奶雌马鹿死亡率明显高于不育 雌马鹿(图6-2)。
能量分配 (Resource allocation) 在繁殖中,生物可以选择能量分配方式单次生殖或多次生殖: 资源分配给一次大批繁殖----单次生殖
2
节
体型效应
2018/11/2
6.2 体型效应
体型大小是生物体最明显的表面性状,是生物的 遗传特征,它强烈影响到生物的生活史对策
一般来说,物种个体体型大小与其寿命有很强的 正相关关系。
体型效应
体型大小与内禀增长率
物种个体体型大小与内禀增长率有很强的负相关 关系。 按Andrewartha和Brich的定义(1954),内禀增 长率是指具有稳定年龄结构的种群,在食物与空 间不受限制、同种其它个体的密度维持在最适水 平、环境中没有天敌、并在某一特定的温度、湿 度、光照和食物性质的环境条件组配下,种群的 最大瞬时增长率。反映了种群在理想状态下,生 物种群的扩繁能力。
6.3.1 r选择和K选择
Lack(1954)指出,动物在进化过程中面临着两种相反的 可供选择的进化对策。一种是低生育力的,亲体有良好的 育幼行为;另一种是高生育能力的,没有亲体关怀 (parental care)的行为。
MacArthur & Wilson (1967)把这两种进化对策定义为r对 策者和K对策者。Pianka (1970)提出了r选择和K选择理论, 指出:r选择者是在不稳定的环境中进化的,高r的特征表 现为:快速发育、小型成体、数量多而个体小的后代,高 的繁殖能量分配和短的世代时间(周期);K选择者正好相 反,它们在稳定的环境中进化,高竞争力的特征表现为: 生长缓慢、大型成体、数量少但体型大的后代、低繁殖能 量分配和长的世代时间。
理想的高度适应性生物(达尔文魔鬼) 一个理想的具高度适应性的假定生物体应该具备 可使繁殖力达到最大的一切特征:在出生后短期内达 到大型的成体大小,生产许多大个体后代并长寿。
能量的限制导致必须进行能量的权衡(生长和繁殖)
生物不可能使其生活史的每一组分都达到最大,而 必须在不同生活史组分间进K-选择
r-选择和K-选择相关特征的比较
r选择者和K选择者之间有r-K连续体
• r-选择 特点:快速发育,小型成体, 数量多而个体小的后代,高的 繁殖能量分配和短的世代周期。
第
1
节
能量分配与权衡
2018/11/2
6.1能量分配与平衡
生物的适应性体现在不同生活史组份的能量分配 方面,可以将能量更多地分配于生长、代谢或繁 殖,以适应不同的环境条件。 动 物 的 能 量 收 支 ( 分 配 ) 模 型 为 : C=F+U+M+G+P 生物种类、体重、性别、饵料性质、理化因子等 影响能量收支。
Southwood(1976)的解释:
随着生物个体体型变小,使其单位质量的代谢率升高,能 耗大,所以寿命缩短。 反过来,生命周期的缩短,导致生殖时期的不足,从而提 高内禀增长率加以补偿。
适应意义 体型大、寿命长→ 调节功能强→竞争能力强 体型小、寿命短→ 遗传变异大→生态幅广 体型大小与内禀增长率负相关
第
3
节
生殖对策
2018/11/2
6.3 生殖对策
由于生物的生态对策包括很多方面,如生殖方式对策、 取食对策、逃避捕食对策、迁移对策、休眠对策、体型 大小对策、存活率对策、种群大小对策、竞争力对策、 寿命对策、忍耐力对策、繁殖率对策、育幼对策等多个 方面。因此,对群落中多物种种群生态对策的比较和进 化研究十分困难,也难以排序。
大多数昆虫;一年生草本植物;多年生植物(例竹类植物)
资源更均匀地随时间分开分配----多次生殖。 多次性繁殖生物:多年生植物;大型动物(特别是哺乳类动物) 大量小型后代或少量大型后代:同样的能量分配,可产生或者 许多小型后代,或者少量大型的后代。
应用实例
人工限制家畜繁殖
人工疏果
剪枝
第
植物种群的生殖适应对策
有些植物把较多的能量用于营养生长,而分配给花 和种子的能量较少,因此,这些植物的竞争力较强, 但生殖能力比较低,多年生木本植物就属于这一类; 有些植物则把大部分的能量用于生殖,产生大量的 种子,如一年生草本植物。
有些植物的种子小,但数量很多;有些植物的种子 较大,但数量较少。对植物来说,种子的大小应最 利于种子的传播、定居和减少动物的取食,种子的 大小与植物的生存环境密切相关。
动物种群的生殖适应对策
温带地区鸟类的窝卵数比热带地区多;高纬度地区 的哺乳动物每胎产仔数多于低纬度地区的;低纬度 地区的蜥蜴窝卵数较少,但成活率较高;某些温带 地区的昆虫产卵量要比热带地区的高。
有些动物在生殖季节对食物供应量的反应相当果断。 如鹩哥一窝产5个卵,当出现食物短缺时,亲鸟总 是优先喂食早孵幼雏。 动物的生殖一般都有明显的时间节律,它们总是在 环境条件最适宜、食物最丰富时进行生殖。
第六章
生活 史 对策
能量 分配 与 权衡
体型 效应
生殖 对策
滞育 和 休眠
迁移
复杂 的 生活 周期
衰老
生活史:指生物从出生到死亡所经历的全部过程。 生活史的关键组分包括身体大小、生长率、繁殖 和寿命。 生态对策或生活史对策:生物在生存斗争中获得 的生存对策 ,如生殖对策、取食对策、迁移对策 等。
进化必然要反映能进行有效生殖,自然选择将有利于在一生 中能够产生并养活更多后代的个体。 生物从外界环境中摄取的能量,一是用于自身的生长发育, 二是用于繁殖后代。亲代用在生殖上的能量都是有限的。 若产生的后代数量多,个体就小;如果后代个体大,数量就 会很少。 亲代用于生殖的能量多,产生的后代数量多,但用于抚育的 能量就少,后代得不到完善的抚育,死亡率就高;若亲代将 大部分能量用于抚育,后代的死亡率低,但产生后代的数目 必然就少。 每一种生物的生殖适应对策就是在生殖和抚育这一对矛盾之 中,找出一种最优组合。