生态学第03章_种群及其基本特征
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
第三章 种群生态学

• 整理调查结果(数量(x)和实测频次(f)所组 成的频次分布统计表,以求出样本方差(S2)和平 均数(x))
• 按照各分布型的概率通式,计算各项理论概率及其 相应的理论次数
• 进行卡方检验,测定其实测频次与理论频次之间的 差异是否显著
(二)研究意义
1、种群的重要属性之一 • 由物种的生物学特性和生境条件所决定的 • 环境的同质性和异质性 2、可以揭示种群的空间结构以及种群下结构的状况 • 有无个体群(colony)? • 分布的基本成分是单个的个体还是个体群? 3、抽样技术的理论基础 • 抽样数、最适样方的大小、序贯抽样方程 • 数据代换
• 但其缺陷是判断分布格局比较粗放,只分大 类,不及经典频次法具体
1、扩散系数(C)
C= xi m / n 1 S 2 / m
2
• C=1时,为随机分布 • C>1时,为聚集分布 • C<1时,为均匀分布
m±tSm=1±2 2n / n 1
2
如果C值随虫口密度变化,则不用此法判定,而要 用K值法等其他方法
Iδ = n xi xi 1 / N N 1 n fx 2 N / N N 1
n i 1
• Iδ=1,随机分布
• Iδ>1, 聚集分布
• Iδ<1, 均匀分布 • 抽样单位最好是植株或叶片
4、平均拥挤度(m*)
• Lloyd(1967) • 平均每个个体与多少个其他个体处在在同一个样方 中 • 平均拥挤度是强调个体的平均,而平均数则是强调 样方的平均 • 平均拥挤度不受零样方的影响,而平均数却受零样 方的影响 • m*=m+(S2/m-1)(1-S2/nm) • m*/m=1,均匀分布 • m*/m>1,聚集分布 • m*/m<1,均匀分布
东北师范大学《生态学》课件 第三章:种群生态学(上)

(6)对逻辑斯谛增长模型的评价
1)野外种群适合逻辑斯谛增长的并不多见,某些种群只在短 期内表现出该规律,它们通常是生活史比较单纯的种类。
2)自然种群经常处于变动之中,稳定于K值不变的情况缺 乏充分的证据。
3)J型、S型种群增长只能代表两种典型情况,实际增长的 变型可能很多。
4)没有时滞的假定对于多数自然种群而言很难符合。 5)逻辑斯谛增长模型(包括指数增长模型)提供了种群增
(2)逻辑斯谛增长的数学模型
(5)
···············
(3)逻辑斯谛方程的生物学意义
1)如果N 0,(1-N/K) 1,几乎全
部K空间未被利用,潜在的最大增长能
充分实现;
(4) J 型、S 型种群增长曲 线
种 群 数 dN/dt=rN 量
N
环境阻力 dN/dt=rN (1-N/K)
时间 t
3)每年生殖次数。
植物的性成熟速度、结实率、每次产种量、每年 生殖次数等差异也很大。
例:二度梅,箭竹
关于“二度梅”:
我国梅界权威、中国工程院院士、北京林业 大学教授陈俊愉评价说:“杨春海研究开发的 ‘二度梅’性状稳定,可以肯定是个一年开两季 花的梅花新种,近期将登录为国际名品,这是对 梅界的重大贡献。”
种群年龄结构有3种基本类型: 1)增长型 2)稳定型 3)衰退型
关于高等植物个体年龄的判定方法
• 如何确定植物个体的年龄是植物种群年龄结构研究的 关键或“瓶颈”。
• 查年轮或轮生枝的“轮数”(某些针叶树); • 钻取木芯记数年轮; • 建立年龄与胸径、树高的回归模型; • 杨允菲提出了鉴别根茎禾草无性系种群年龄结构的准
第三章 种群生态学
第一节 种群的基本特征
生态学-第三章 种群生态学(1)

(2)样方法:在若干样方中计算全部个体,以其平均值推 广来估计种群整体。样方需要有代表性并随机取样。
(3)标记重捕法:对移动位置的动物,在调查样地上,捕 获一部分个体进行标志,经一定期限进行重捕。根据重捕 取样中标志比例与样地总数中标志比例相等的假定,来估 计样地中被调查的动物总数。
生命表的作用和格式
• 生命表的作用:
(1)综合评定种群各年龄组的死亡率和寿命
(2)预测某一年龄组的个体能活多少年
(3)不同年龄组的个体比例情况
• 生命表的格式:
– nx=在x期开始时的存活数
– lx=在x期开始时的存活率:lx=nx/n0 – dx=从x到x+1的死亡数 (dx = nx – nx+1) ;
80 28 14 4.5 4.5 4.5 4.5 0 2 -
1.000 0.437 0.239 0.141 0.109 0.077 0.046 0.014 0.014 0
0.563 0.452 0.412 0.225 0.290 0.409 0.692 0.000 1.0 -
102 48 27 17.75 13.25 8.75 4.25 2.0 1.0 0.0
224 122 74 47 29.25 16 7.25 3 1 0
1.58 1.97 2.18 2.35 1.89 1.45 1.12 1.50 0.50 -
藤壶的动态生命表 :对 1959 年固着的种群进行逐年观察,到 1968 年全部死 亡。 资料根据 Conell(1970)( 引自 Krebs,1978)
命表。依据取得 nx 和 dx方法的不同,生命表可以分为动
态生命表 和 静态生命表 。
种群及基本特征

e
种群的内禀增长能力(the innate capacity for increase)
ln R0 rm T
世代的净增殖率 世代长度
4.2.3 种群的增长模型
1 非密度制约性种群增长
种群在“无限”的环境中,即假设环境中空间、
食物等资源能充分满足,种群不受任何条件限制
,能发挥其最大的增长能力,种群数量迅速增加 ,
r与 λ的关系
防止近亲繁殖,同时又使不同地区的种 群进行基因交流。
4.2.2.1 种群的年龄结构和性比
种群的年龄结构:指不同年龄组的个体在种群内 所占比例。
•种群各年龄组的个体数或百分比的分布呈金字塔形,因
此,称这样的年龄分布称为年龄金字塔或年龄锥体。
•年龄锥体有三种类型:下降(壶形)(declining)、稳 定(钟形)(stable)和增长(锥形)(increasing)型。 •意义:种群的年龄分布(age distribution)体现种群存 活、繁殖的历史,以及未来潜在的增长趋势,因此,研 究种群的历史,便可预测种群的未来。
4.2.2.2 生命表 (life table)
生命表是按种群生长的时间 ,或按种群的年 龄(发育阶段)的程序编制的,系统记述了种 群的死亡或生存率和生殖率 . 是最清楚、 最直接地展示种群死亡和存活过程的一览 表. 最初用于人寿保险. 对研究人口现象和人 口的生命过程有重要的意义. 编制方法:首先划分年龄阶段,记录各年 龄级开始时的种群数量,直至该群动物全 部死亡,最后据此计算各年龄级死亡率、 存活分数、平均寿命等。
1 2 3 4 5 6 7 8 1000 700 500 300 100 50 20 10 300 200 200 200 50 30 10 10 850 600 400 200 75 35 15 5 2180 1330 730 330 130 55 20 5 2.18 1.90 1.46 1.10 1.30 1.10 1.00 0.50
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。
生物种群及其基本特征

3 种群及其基本特征3.1 种群的基本特征种群(population)是在同一时期占有一定空间的同种生物个体的集合。
在一定义表示种群是由同种个体组成的,占有一定领域,是同种个体通过种内关系组成一个统一体或系统。
种群可由单种生物或构件生物组成。
由单种生物组成的种群,每一个体都由一个受精卵发育而来,由构件生物组成的种群,受精卵首先发育成一结构单位或构件,然后发育成更多的构件。
构件生物各部分之间的连接可能会死亡或腐烂,这就形成很多分离体,这些分离体来自同一受精卵其基因相同,这样的个体称无性系分株(ramets)。
自然种群有3个基本特征:①空间特征,种群具有一定分布区域;②数量特征,每单位面积(或空间)的个体数量(密度)是可变动的;③遗传特征,种群具有一定基因组成,区别于其他物种,但基因亦处于变动之中。
种群是生态学的重要概念之一,除生态学外,进化论,遗传学、分类学和生物地理学都使用这个术语。
种群是物种存在的基本单位,在自然分类的种以上单位是就其进化的亲缘关系划分的,只有物种(species)真实存在。
物种能否持续存在,取决于种群能否不断产生新的个体以替代消失的个体。
种群是自然界存在的基本单位,亦是物种进化的基本单位。
种群又是生物群落的基本组成单位,群落是由种群所组成。
3.2 种群动态3.2.1 种群的密度和分布4.2.1.1 种群的大小和密度一个种群的大小,是一定区域种群个体的数量,也可以是生物量或能量。
种群的密度是堂信面积单位体积或单住生境中个体的数目。
密度变化很大,如土壤节肢动物每平方米可能有成千上万只,而大型哺乳娄动物可能每平方公里只有几头。
对从受精卵形成的个体和构件生物体应有差异,研究植物种群,要注意由无性繁殖构成的无性系。
3.2.1.2 种群数量统计研究种群动态首先要统计种群的数量,第一步是研究种群的边界许多种呈大面积连续分布,种群边界不明显,实际工作时、往往要根据自己研究需要确定其研究范围。
生态学 第三章 种群生态学3

第三章 种群生态学
第一节 种群及其基本特征 第二节 种群的遗传与进化 第三节 种内、种间关系
2020/3/6
种间和种内的相互作用
种内的相互作用的主要形式有竞争、自相残杀 和利他等
物种间相互作用的形式主要有竞争、捕食、寄 生和互利共生
➢ 正相互作用:偏利共生、原始合作、互利共生 ➢ 负相互作用:竞争、捕食、寄生、和偏害
N1取胜,N2被排挤掉
K1/α12 K2
K2/α21
·
K1 N1
2020/3/6
N1灭亡, N2取胜
K1 < K2 /α21,K2> K1/α12 N2
N1超过环境容纳量而 停止增长,N2继续增长
N2取胜,N1被排挤掉
K2 K1/α12
K1
· K2/α21 N1
2020/3/6
不稳定共存
2020/3/6
性选择理论
Darwin的理论 ➢ 性选择(sexual selection)一词首先被达尔文在1871年所
使用,主要是指通过选择使某一性个体在寻求配偶时获得比 同性其他个体更有竞争力的特征。达尔文设想性选择是通过 两种方式发生的:①性内选择;②性间选择。 Fisher的理论 ➢ 建立在主动选择基础上的性选择可以导致性二型特征的进化。 Trivers的理论 ➢ 在雄性不承担任何抚育后代责任的物种中,如果雌性个体具 有足够的辨别力,使它所选择的配偶所具有基因质量优于自 身,那么,进行有性生殖仍然是有利的。
两物种种群的平衡线
N2 K1/α12
dN1/dt<0
N2
dN2/dt<0
K2
dN1/dt=0
dN2/dt=0
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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
过程。
• 种群生态学( population ecology ): 研究种群内各成员
之间、它们与其他种群成员之间、以及它们与周围环境中 的生物和非生物因素之间的相互关系。种群动态是种群生 态学研究的核心。
Chapter 3 11
3.2 种群的动态
• 种群动态是种群生态学的核心,主要研究种群数 • • • •
合”—基因型(1963年E.mayr定义) 基因型(1963年E.mayr定义)
• 物种是由内在因素(生殖、遗传、生理、行
为)联系起来的个体的集合,是自然界中的 一个基本进化单位和功能单位。
Chapter 3 3
种的性状分类:基因型与表型
• 基因型:是种的遗传本质,即生物性状表现所必 •
须具备的内在因素。 表型:为基因型与环境结合后实际表现出的可见 性状。
•
Chapter 3
1
• 3.1 生物种与种群的概念 • 3.2 种群的动态 • 3.3 种群调节
Chapter 3
2
3.1 生物种与种群的概念
• 一、生物种的概念
• “形态相似的个体之集合”—表型(17世纪 形态相似的个体之集合” 表型(17世纪
Ray定义) Ray定义)
• “能实际地或潜在杂交能力的种群的集
Chapter 3
28
藤壶的生命表
Lx:从x到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
Chapter 3
29
存活曲线
• 存活曲线可以直观地表达同生群的存活过程。以
lgnx栏对x作图,即可得存活曲线。 栏对x 存活曲线三种类型: I型:曲线凸型 II型:曲线呈对角 线型 III型:曲线凹型
20
b: k值法 (可不受虫口密度变化而改变) 可不受虫口密度变化而改变) k=m2/(s2-m) 1/k =0,随机分布; =0,随机分布; 1/k >0,集群分布; >0,集群分布; 1/k <0,均匀分布. <0,均匀分布.
Chapter 3
21
二、种群统计学
• 统计指标(3类) 统计指标(3类 ① 种群密度:绝对密度、相对密度 种群密度:绝对密度、相对密度 ② 初级种群参数:出生率、死亡率、迁入率 初级种群参数:出生率、死亡率、迁入率
Chapter 3
4
种的可塑性 一个物种的性状随环境条件而改变(一种非遗传 性变化)的程度称做该种的可塑性,或称表现型 的可塑性。 即:一定的基因型在某一环境里可能支配着一组 性状,呈现出一种表现型;而在另一环境里则呈 现出另一种表现型。
Chapter 3
5
• • •
变异:包括非遗传性变异和遗传性变异。 非遗传性变异:植株的高低、叶子的大小、 分支的多少等。 遗传性变异:来自基因型的改变,主要是通 过“突变”与基因的重组实现,这类变异是 突变” 可以遗传的。 一个种内的所有个体并非是完全同质的,存 在着各种各样的变异。如果变异幅度朝一个 方向继续变化,则可导致种的分化。
Chapter 3 30
综合生命表
综合生命表与简单生命表不同之处在于除了 lx栏外,增加了 mx栏。 mx栏是 各年龄的出生率。R0 净生殖率;世代净增值率
Chapter 3
31
种群增长率和内禀增长率
• 种群增长率/瞬时增长率(r) 种群增长率/瞬时增长率( • r= lnR0/T • R0世代的净增殖率;T世代长度 世代的净增殖率;T
Chapter 3
15
单体生物与构件生物
• 单体生物
– 单体生物个体清楚,基本保持一致的体形,每一 个体来源于一个受精卵。如鸟类、兽类等。
• 构件生物
– 构件生物由一个合子发育成一套构件,由这些构 件组成个体。如水稻、浮萍、树等。
一般,高等植物是构件生物,大多数动物属于 单体生物。
Chapter 3
Chapter 3 24
性别结构(性比) 性别结构(性比)
性比:种群中雄性个体和雌性个体数目的比例. 性比:种群中雄性个体和雌性个体数目的比例. 第一性比: 第一性比:受精卵的雄性和雌性的个体数目比 例; 第二性比: 个体性成熟时的性比; 第二性比: 个体性成熟时的性比; 第三性比: 第三性比: 充分成熟的个体性比。
第三章 种群及其基本特征
• 要点:第三、四、五章是种群篇,种群是生态学
各层次中最重要的的一个层次,它具有许多不同 于个体的特征,是群落结构与功能的基本单位 于个体的特征,是群落结构与功能的基本单位, 是群落结构与功能的基本单位, 许多与环境变化相联系的生物变化都发生在这一 层次,因此,它也是物种适应的单位。 重点:介绍种群概念、基本特征及其种群的不同 空间分布格局类型。
估计种群整体,要求样方的代表性,抽样的随机性,最后 还要估计变差和显著性。(动植物均可用,但多用于植物) 还要估计变差和显著性。(动植物均可用,但多用于植物) • 标记重捕法:用于不断移动位置直接记数很困难的动物。 标记重捕法: 在调查样地上,随机捕获一部分个体进行标记后释放,经 一定期限后重捕。 原理: N : M = n : m 其中M 其中M:标记个体数 n:重捕个体数 m:重捕样中标记数 N: 样地上个体总数。
内禀增长率:r 理想状态下种群的最大增长率) 内禀增长率:rm(理想状态下种群的最大增长率)在 实验条件下,人为地排除不利的环境条件, 实验条件下,人为地排除不利的环境条件,排除捕食 者和疾病的影响,并提供理想的和充足的食物, 者和疾病的影响,并提供理想的和充足的食物,这种 条件下所观察到的种群增长率. 条件下所观察到的种群增长率.
16
种群的分布
一、种群在时间和空间上分布 二、种群的内分布型 定义: 种群在一个地区的分布方式, 定义: 种群在一个地区的分布方式,既个体如何在空间配置的, 或种群在一定空间的个体扩散分布的一定形式。 类型: 均匀分布、随机分布和集群分布 种群空间格局:组成种群的个体在其生活空间中的位置状态 或布局。
Chapter 3
8
种群的类型
• • • •
自然种群 实验种群 单种种群 混种种群
Chapter 3
9
种群与种的关系
• 种是能够相互配育的自然种群的类群.不同 种是能够相互配育的自然种群的类群.
种之间存在生殖隔离现象. 种之间存在生殖隔离现象. • 一个物种可以包括许多种群; 一个物种可以包括许多种群; • 不同种群之间如果存在明显的地理隔离,长 不同种群之间如果存在明显的地理隔离, 期隔离有可能发展为不同亚种, 期隔离有可能发展为不同亚种,甚至产生新 的物种. 的物种.
和迁出率 ③ 次级种群参数:性比、年龄分布和种群增 次级种群参数:性比、年龄分布和种群增 长率等
Chapter 3
22
出生率
迁入率
种群密度
迁出率
出生率 出生率的高低决定于下列几个特点:
死亡率
1)成熟期的速度;2)每次繁殖子代的数目;3)每年繁殖的次数 )成熟期的速度;2)每次繁殖子代的数目;3 最大出生率:指种群处于理想条件下的出生率 实际出生率:指在有限制因子的特定条件下,种群的出生率 死亡率 最低死亡率:生物活到了生理寿命才死亡。 生态死亡率:种群在特定环境条件下,各个个体的平均实际寿命。
Chapter 3
32
三、种群增长模型
(一)与密度无关的种群增长模型 1、种群离散增长模型(世代不重叠) 适应: 一年一个世代,一个世代只生殖一次
Nt = λ N0
t
Nt: 种群在t时刻的数量; 种群在t时刻的数量; λ: 种群的周限增长率(每个世代的净生殖率) 种群的周限增长率(每个世代的净生殖率) λ>1种群上升,=1种群稳定, 0<λ <1 种群下降 种群上升,=1种群稳定, 0<λ