植物种群及其基本特征
植物的种群与群落
数学模型的建立和验证
数学模型在预测植物种群与群 落动态中的应用
数学模型在植物种群与群落管 理中的应用
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Part Two
植物种群的特征
种群的概念
种群：在一定区域内，同一物种的 所有个体
种群动态：种群数量和时间的关系， 包括增长、稳定和下降等阶段
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种群特征：包括种群密度、年龄结 构、性别比例、出生率和死亡率等
种群分布：种群在不同空间位置上 的分布情况，包括均匀分布、聚集 分布和随机分布等类型
生产者：植物、藻类和微生物等 消费者：动物、昆虫和微生物等 分解者：细菌、真菌和微生物等 非生物环境：气候、土壤和水分等
Part Four
植物种群与群落的关系
种群与群落的相互影响
植物群落：不同物种的集合， 具有相似的环境条件和生态
功能
竞争：不同种群之间争夺资 源，如阳光、水分、养分等
捕食：一种种群捕食另一种 种群，如食虫植物、食肉动
群落的环境条 件会影响种群 的分布和数量
群落的物种组 成和结构会影 响种群的生存
和繁殖
种群与群落的空间关系
植物种群在空间上的分布 和排列方式
植物群落在空间上的组合 和排列方式
植物种群与群落之间的相 互影响和相互作用
植物种群与群落之间的竞 争和共生关系
种群与群落的时间关系
植物种群随时间的变化而变化
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时间变化：植物种群与群落的数量 和种类会随着时间的变化而发生变 化，如季节性变化、年际变化等。
竞争与共生：植物种群与群落之间 存在竞争与共生的关系，如竞争资 源、互利共生等。
种群及其基本特征
Ecology
静态生命表
动态生命表
Ecology
各类生命表的优缺点及生命表的意义
同生群生命表个体经历了同样的环境条件，而静态生命表中个
Ecology
体出生于不同的年份，经历了不同的环境条件，因此，编制静 态生命表等于假定种群所经历的环境没有变化，事实上情况并
非如此。
同生群生命所研究的对象必须是同一时间出生的个体，但历时
数意义不大，而计算杆数更有实际意义。
二、种群统计学
种群统计学就是对种群的出生、死亡、迁移、性比、年龄 结构等进行的统计学研究。统计的指标大体分3类： 种群密度：反映数量多少的主要指标。 初级种群参数
Ecology
出生率(natality)：任何生物产生新个体的能力。 死亡率(mortality)：种群减少的主要原因。 迁入与迁出率：外部种群进入引起的增加和内部离开引起的减少。 性比(sex ratio)：种群中雄性个体与雌性个体的比例。 年龄结构(age distribution) 增长率：以某一起始年为基准的增长比率
（三）生命表、存活曲线和种群增长率 1、生命表（life table)：记录种群各年龄组数量变动数据 的一种表格，是研究种群动态的有力工具。
Ecology
一般生命表的编制：生命表是由许多行和列构成的表格，
通常是第一列表示年龄、年龄组或发育阶段，从低龄到 高龄自上而下排列，其他各列为记录种群死亡或存活情 况的观察数据或统计数据，并用一定的符号代表。
构，它们都由一个受精卵发育而成。如大多动物。
Ecology
构件生物由一个合子发育成一套构件组成的个体。如高
等植物。
单体生物以个体数就能反映种群大小，对于构件生物必
生态学：种群及其基本特征
生态学：种群及其基本特征1、种群及其基本特征名词解释1、种群：是同一时期内一定空间中同种生物个体的集合，种群是物种存在的基本单位，是生物进化的基本单位，也是生物群落的基本组成单位。
2、种群生态学：研究种群的数量、分布以及种群与其栖息地环境中的非生物因素及其他生物群落之间的相互作用。
3、种群动态：研究种群数量在时间上和空间上的变动规律。
4、内分布型：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，一般有均匀分布、随机分布和成群分布。
5、最大出生率：是指理想条件下中群内后代个体的出生率。
实际出生率：是一段时间内种群每个雌体实际的成功繁殖量。
特定年龄出生率：特定年龄组内每个雌体在单位时间内产生的后代数量。
6、最低死亡率：种群在最适环境下由于生理寿命而死亡造成的死亡率。
生态死亡率：种群在特定环境下的实际死亡率。
7、年龄锥体：是以不同宽度的横柱从上到下配置而成的图，横柱从上到下表示不同的年龄组，宽度表示各年龄组的个体数或各年龄组在种群中所占数量的百分比。
种群年龄结构是指不同年龄组的个体在种群内的比例和配置情况。
8、生命表：用来呈现和分析种群死亡过程的表，分为动态生命表和静态生命表。
静态生命表：根据某一特定时间对种群做一年龄结构的调查资料而编制的，称为静态生命表。
综合生命表：加入了mx栏，即同生群平均每存活个体在该年龄期内所产后代数，这样的生命表称为综合生命表。
9、同生群：动态生命表总结的是一组大约同时出生的个体从出生到死亡的命运，这样一组个体称为同生群，这样的研究叫做同生群分析。
10、生命期望：是种群中某一特定年龄的个体在未来所能存活的平均天数。
11、净增殖率（R0）：存活率lx与生殖率mx相乘，并累加起来，即得净增殖率。
12、K-因子分析：根据连续观察几年的生命表系列，我们就能看出在哪一时期，死亡率对种群大小的影响最大，从而可判断哪一个关键因子对死亡率ktotal的影响最大，这一技术称为K-因子分析。
生态学第03章_种群及其基本特征
Chapter 3
13
绝对密度和相对密度
• 绝对密度：单位面积或空间的实有个体数。 绝对密度：单位面积或空间的实有个体数。 • 相对密度：能获得表示种群数量高低的相 相对密度：能获得表示种群数量高低的相
对指标。
Chapter 3
14
调查方法
• 样方法：在若干样方中计数全部个体，然后以其平均数来 样方法：
Chapter 3
10
种群生物学与种群生态学
• 种群生物学（population biology）: 研究种群的结构、形 种群生物学（population biology）
成、发展和运动变化过程规律的科学。最主要组成部分是 种群遗传学和种群生态学。
• 种群遗传学（ population genetics ）: 研究种群的遗传
Chapter 3
6
二、种群的概念
• 种群(population): 在一定空间中，同种个体的组 种群(population): 在一定空间中，
合。为了强调不同的面，有的生态学家还在种群 定义中加进其他一些内容，如能相互进行杂交、 具有一定结构、一定遗传特性等内容。
• 种群是自然界物种存在、物种进化、物种关系的 种群是自然界物种存在 物种进化、 自然界物种存在、
表。 用途：主要用于估计种群的增长。
Chapter 3 27
生命表建立
• 种群统计的核心是建立反映种群全生活史的各年龄组出生率、
死亡率，甚至包括迁移率在内的信息综合表。 • 一般的生命表格式或构成，表头依序是： x：年龄级 nx: 在x期开始时的存活数 lx : 在x期开始时的存活率 dx : 从x到x+1期的死亡数 x+1期的死亡数 qx : 从x到x+1期的死亡率 x+1期的死亡率 ex : x期开始时的平均期望寿命或平均余年 x期开始时的平均期望寿命或平均余年 Lx : 从x到x+1期的平均存活数 x+1期的平均存活数 Tx : x期及其以上各年龄级的个体存活总年数 x期及其以上各年龄级的个体存活总年数
植物种群特点和种间关系
种群特质和中间关系概述自然界的生物，极少以孤立的个体形式长期存在，而是以种群的形式生存。
对植物而言，所谓种群（population），就是在一定空间中同种个体的集合，即同一种群内的个体之间能够自由授粉、繁殖。
譬如，某山地的茶树种群，某水域的莲花种群、某农田的玉米种群，等等。
一、种群的基本特征种群，并不是个体的简单总和，而是客观的生物学的基本单位，是一个具有自身独立的特征、结构与机能的整体。
通常，自然种群具有三个基本特征：一是空间特征——即种群具有一定的分布区域；二是数量特征——即种群在单位面积或体积中的个体数量；三是遗传特征——就是种群具有一定的基因组成，遗传的多样性增强了种群对环境条件的适应力。
研究种群的空间分布与数量变化，是种群生态学（population ecology）的主要任务。
（一）种群的分布格局植物种群的空间分布，主要表现在如下三个方面：1.随机分布（random distribution）是指种群中的每一个体在种群领域中各处出现的几率是均等的，而且每一个体的存在并不影响其它个体的分布。
事实上，随机分布并不多见。
只有环境因子对多种植物的作用无太大差别时，或者某一主导因子成随机分布时，才会引起种群的随机分布；或者在生态条件比较一致的环境中，才会出现随机分布，如生长在潮汐带的植物。
此外，用种子繁殖的植物，初次入侵某一地区时，常呈随机分布。
2.均匀分布（regular distribution）或称规则分布。
系指种群内每一个体近乎等距离分布。
当植物占有的空间超过所需的空间时，则在分布过程中所受的障碍也就很小，从而导致均匀分布。
在自然情况下，这种类型的分布极少出现。
但是，由于以下原因，常会引起植物的均匀分布：一是病虫害、种间竞争时、优势种成均匀分时，其伴生种则呈均匀分布；二是地形、坡向、土壤水分状况的均匀分布时，也使植物种群呈均匀分布；三是人工干预的种群，如人工林、栽培作物，多为均匀分布。
《生态学》第3章 种群及其基本特征
图３－１ 年龄锥体的３种基本类型（Kormondy，1976）
（a） 增长型种群 ：有大量幼体，而老年个体较少。种群的出生率大于死亡率 （b） 稳定型种群：老、中、幼比例大体相同。出生率与死亡率大致相平衡 （c） 下降型种群：幼体比例减少而老体比例增大，种群的死亡率大于出生率13
(a) 增长型种群： 锥体呈典型金字塔形，基部 宽，顶部狭，表示种群有大量幼体，而老年个体 较少。种群出生率大于死亡率，是迅速增长的种 群。 (b) 稳定型种群： 锥体形状介于(a)、(c)两类之 间，老、中、幼比例大体相同。出生率与死亡率 大致相平衡，种群稳定。 (c)下降型种群： 锥体基部比较狭，而顶部比较 宽。种群中幼体比例减少而老体比例增大，种群 的死亡率大于出生率，是不断衰退的种群。
第三章
种群及其 基本特征
1
1 第一节 生物种与种群的概念
2
第二节 种群的动态
３
第三节 种群的空间格局
4
第四节 种群调节
2
第一节 生物种与种群的概念
1
生物种的 概念
2
种群的 概念
3
一、生物种的概念
瑞典植物学家林奈（Carolus von Linnaeus）在其出版的《植物种志》中，继承 了J.Ray的观点，认为种是“形态相似的个体 的集合”，并指出同种个体可自由交配，能 产生可育的后代，而不同种之间的杂交则不 育，并创立了种的双命名法。
T=(Σxlxmx)/(Σlxmx)
24
三、种群的增长模型
与密度无 关的种群 增长模型
与密度有 关的种群 增长模型
25
（一）与密度无关的种群增长模型
1. 种群离散增长模型 最简单的单种种群增长的数学模型，通常
第四章种群生态学
二、种群增长规律
1、指数增长与J形曲线
方程式 dN/dt=rN 积分式 Nt=N0ert 种群r的为总种个群体内数禀，瞬N时t为增经长过率时，间tt为后时种间群，的N总0为个起体始数时。
2、Logistic增长与S形曲 线。方程 dN/dt=rN(1-N/K) 或 Nt=K/(1+ea-rt)
叫做冬眠。
西北农林科技大学林学院生态研究室
六、迁移
迁移是生物躲避原栖息地恶劣环境条件的 一种方式。
迁移的种类可分为两种： 1、迁徙：是方向性运动，如家燕从欧洲 到非洲的秋季飞行。 2、扩散：是离开出生地或繁殖地的非方 向性运动，可以躲避种内竞争及近亲繁殖，扩 大种群范围。
西北农林科技大学林学院生态研究室
西北农林科技大学林学院生态研究室
二、种间关系
种间关系包括竞争、捕食、互利共生等，是构成生物群落的 基础。其研究内容包括两个方面： ➢ 两个或多个物种在种群生态上的互相影响，即相互动态（codynamics） ➢ 彼此在进化过程和方向上的相互作用，即协同进化（coevolution）。
1.种间竞争
种间竞争（interspecific competition）是指两物种或更多 物种共同利用同样的有限资源时产生的相互竞争作用。 1.1种间竞争的典型实例与高斯假说
西北农林科技大学林学院生态研究室
第三节 种内种间关系
一、种内关系
存在于生物种群内部个体间的相互关 系称为种内关系（intraspecific relationship）。同种个体间发生的竞争 叫做种内竞争（intaspecific competition）。
西北农林科技大学林学院生态研究室
1、密度效应
生态学：5 种群及其基本特征
2、连续的增长模型（Logistic（1）假设：具密度效应的种群连续增长模型，比无密度效应的模型增此即生态学发展史中著名的逻辑斯谛方程式中a——参数，其值取决于1、随机分布：环境的资源分布均匀一致，种内个体间相互独立，在每个空间上出现的机会是相等的，各自在空间里都是随机定位。
即个体分布完全(b) 大块的样方，结果呈现是聚集分布(c)小块的样方，结果呈现的是均匀分布多数方法都是基于一定尺度，点格局分析理论上可以分析全部尺度上的种群空间格局，是较理想的方法。
第四节种群的调节一、密度制约因素和非密度制约因素：1、密度制约因素：某种生态因子对种群的影响是随着种群密度的变化而变化，且种群受影响部分的百分比也与种群密度的大小有关。
死亡率随种群密度的增加而增加——密度制约死亡率；出生率随种群密度的增加而下降——密度制约出生率。
只有密度制约因素才能使种群达到平衡，密度制约因素主要是生物因素：寄生、疾病、捕食、竞争，所以种群密度制约调节是一个内稳定过程，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，借助于降低出生率，增加死亡率来抑制种群增长。
2、非密度制约因素：某种生态因子对种群的影响不受种群密度本身的制约，在任何密度下的种群总是有一个固定的百分数受到影响或杀死，非密度制约因素可以对种群大小施加重大影响，也能影响种群的出生率、死亡率，但实际上对于种群的增长无法起调节作用。
非密度制约因素主要是一些非生物因素，如气候、生境、其它动物、病原体、食物。
二、影响种群数量调节的因素外在因素：气候（极端的温度）、可获资源量（食物、生殖的场所）、疾病和寄生物（传染病、某些寄生物的致病力、传播速度随种群密度的增加而增加）、捕食（强有力的外在调节机制）。
内在因素：行为，内分泌，遗传调节。
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种群增长率(r)和内禀增长率(rm)
内禀增长率（innate rate of increase)：当环境无限制(空间、食物和其 他有机体在理想条件下) ，稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率.
ln R0 rm T
R0 l x mx
x 0 N
世代的净增殖率
世代长度
xl m T l m
S=（M/F ）100%
C 种群增长率(r)和内禀增长率(rm)
内禀增长率（innate rate of increase)：当环境无限制(空间、食物和其 他有机体在理想条件下) ，稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率.
ln R0 rm T
R0 l x mx
x 0 N
世代的净增殖率 世代长度
第二节 植物种群的动态
一、种群密度与分布
（1）大小与密度
大小size：种群全部个体数目的多少。 密度density：单位空间的种群大小。
（相对密度、绝对密度）
统计方法：总数量调查法、样方法
（2）单体生物与构件生物
Unitary organism ：由一个受精卵发育而成，个体清楚 , 如多数动物 和一些低等植物即是。 Modular organism: 由一个合子发育成一套构件组成，并且构件数很 不相同，且随环境条件而变化。如：大多数植物
样方法
5 草 原
二、种群统计学
1、初级种群参数
Natality
Immigration
Population density
Emigration
Mortality
A 出生率natality：泛指任何生物产生新个体的能力
• 最大出生率（Maximum natality）：指种群处于理想条件下的∽。 • 实际出生率（Realized natality）：指在有限制因子的特定条件下， 种群的∽。
B 死亡率（Mortality）
• 生理死亡率（Realized mortality）：生物活到了生理寿命
才死亡。 • 生态死亡率（Ecological mortality）：种群在特定环境条 件下，各个个体的平均实际寿命。
C 迁入是个体由别的种群进入领地，迁出是种群内个
体离开种群的领地。
2、次级种群参数
快照
唐超 彭正强...生态学报-2009年1期 5 荔枝蒂蛀虫（Conopomorpha sinensis Bradley）的饲养及其实验种群生命表
全文快照
王少山 黄寿山...生态学报-2008年2期 6 稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis（Gü ené e））在水稻品种上的半自然 种群生命表参数及对植株含糖量的影响 全文快照 许璐 王芳...生态学报-2007年11期 7 薇甘菊（Mikania micrantha）天敌——安婀珍蝶（Actinote anteas （ Doubleday ＆ Hewitson））实验种群生命表 全文快照 刘雪凌 韩诗畴...生态学报-2007年8期 8 烟草和香芋上斜纹夜蛾的自然种群生命表 全文快照 周忠实 陈泽鹏...生态学报-2007年4期 9 濒危植物沉水樟的种群生命表和谱分析 全文快照 陈远征 马祥庆...生态学报-2006年12期 10 长尾麝凤蝶生活史、生命表、生境及保护 全文快照 李秀山 张雅林...生态学报-2006年10期
种群动态(population dynamics） ：研究种群大小或数量在时间、 空间的变动规律。
3、自然种群具有三个特征
• 空间特征：种群具有一定的分布区域和分存形式； • 数量特征：每单位面积（或空间）上的个体数量（即
密度）将随时间而发生变动； • 遗传特征：种群具有一定的基因组成，即系一个基因 库，以区别于其它物种，但基因组成同样是处于变动 之中的。
成熟植株Nt+1
时间：t+1
Nt+1 =（ Nt × F× g ×e ）+(Nt ×p)
B 同生群生命表（cohort life table） 统计的对象是同期出生的同龄个体群。属于动态生命表。 C 特定时间生命表（time specific life table） 在同一时间内，用收集到的植物样地内一个种群所有个体的年龄 数据编制而成的生命表。属于静态生命表。 D 综合生命表 包含出生率mx (生产力表)
主要内容
种群概念 种群动态 种群空间格局 种群调节
第一节 种群的概念
1、种群population: 指在同一时期内占有一定空间
的同种生物个体的集合。
种群是物种在自然界存在的基本单位，又是群落的组成部分，同 时也是生态系统研究的基础。
2、种群生态学：研究种群内各成员间以及它们与周围
环境中生物和非生物因子间相互关系及作用规律的科学。
x x
x
x
成活率
出生率
生命表分析： 1、种群的成活曲线 2、种群的内禀增长率 3、关键（主导）因子分析 4、种群趋势指标（I）
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A 年龄结构
种群内各个体的年龄分布状况，即各个年龄级个体数 在整个种群中所占的百分比。
（1）年龄结构类型：增长型(a)、稳定型(b)、衰退
型（下降型c）
（2）年龄结构划分：
按繁殖年龄：繁殖前期、繁殖期、繁殖后期 按个体发育：休眼期、营养生长期、生殖生长期、 老龄期
不同国家的年龄结构
9
B 性比(sex ratio)
Tx Li
ix
N
（2） 生命表的类型
A 图解生命表 Begon和Mortimer在1976年专为高等植物设计的一种图解生命表
F：平均每株产种子数
F 种子（ Nt ×F）
成熟植株Nt
时间：t
生殖
g g：种子平均发芽率
p P：存活率
种子（ Nt × F× g） e
e：幼苗长成个体的平均成活率
xl m ห้องสมุดไป่ตู้ T l m
x x
x
x
成活率
出生率
3、生命表（life table)
种群统计的核心是建立反映种群全生活史的各年龄组或 生活态级出生率、死亡率，甚至包括迁移率在内的信息综合 表。 （1）一般的人口生命表格式或构成，表头依序是：
x： nx: lx: dx: qx: ex: Lx: Tx: 龄级（按年龄的分段） 在x龄级开始时的存活个体数 在x龄级开始时的存活率 lx = nx/ n0 从x到x+1期的死亡个体数 dx= nx- nx+1 从x到x+1期的死亡率 qx= dx/nx x期开始时的平均期望寿命或平均余年 ex= Tx/nx 从x到x+1龄期的平均存活个体数 Lx=（ nx+ nx+1）/2 龄期x及其以上各年龄级的个体存活总年数