基础生态学：第四章 种群及其基本特征
生态学 第四章 种群及其基本特征
第四章种群及其基本特征单体生物Unitary organism：每一个个体都是由一个受精卵直接发育而来，个体的形态和发育都可以预测，如哺乳类、鸟类、两栖类和昆虫构件生物Modular organism：个体的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，形成分支结构，其形式和时间是不可预测的，如大多数植物、海绵、水螅和珊瑚。
种群population：在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合，种群是物种存在的基本单位，是物种进化的基本单位，还是生物群落的基本组成单位。
自然种群的3个基本特征：①空间特征，即种群具有一定的分布区域；②数量特征，每单位面积上的个体数量是变动的；③遗传特征，种群具有一定的基因组成，即系一个基因库，以区别于其他物种，但基因组成同样处于变动之中。
种群动态population dynamics：研究种群数量在时间和空间上的变动规律种群大小population size：一定区域内种群个体的数量种群密度population density：单位面积、单位体积或单位生境中个体的数目绝对密度absolute density：单位面积或空间的实有个体数相对密度relative density：表示种群数量高低的一个相对指标样方法quadrat method：在所研究种群区域范围内随机取若干大小一定的样方，计数样方中全部个体，然后讲其平均数推广到整个种群来估计种群整体数量标记重捕法capture-recapture method：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，根据重捕取样中标记比例与样地总数中标记比例相等的假定，来估计样地中被调查动物的总数，即N:M=n:m，式中N-样地上个体总数，M-标记个体数，n-重捕个体数，m-重捕样中标记数种群的内分布型internal distribution pattern：是组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局，检验内分布型的指标是方差/平均数的比率，即S²/ m 。
种群的特征课件
种群的特征课件一、引言种群是生态学中的一个基本概念，它指的是在一定空间范围内，同一物种个体所构成的总体。
种群的特征包括种群密度、种群结构、种群动态和种群分布等方面。
通过研究种群的特征，我们可以了解物种的生存状况、种群数量的变化趋势以及种群的分布规律，从而为生物多样性保护和管理提供科学依据。
二、种群密度种群密度是指单位面积或单位体积内种群个体数量。
种群密度是衡量种群数量特征的重要指标，它可以反映种群在一定时期的生存状况和资源利用效率。
种群密度受多种因素的影响，包括食物资源、栖息地质量、环境条件等。
种群密度的变化可以影响种群的生态功能和生态系统的稳定性。
三、种群结构种群结构是指种群中不同年龄、性别、大小等个体组成的比例和分布。
种群结构对于种群的生存和繁殖具有重要意义。
种群结构的合理与否直接影响到种群的生殖力和生存力。
种群结构的变化可能受到环境变化、资源利用、竞争等因素的影响。
通过研究种群结构，我们可以了解种群的生殖策略、生存策略和适应能力。
四、种群动态种群动态是指种群数量随时间的变化规律。
种群动态的研究可以帮助我们了解种群的生存状况、数量变化趋势和生态功能。
种群动态受多种因素的影响，包括出生率、死亡率、移民率和迁移率等。
种群动态的变化可能对生态系统的稳定性和功能产生影响。
通过研究种群动态，我们可以预测种群的未来发展趋势，为生物多样性保护和管理提供科学依据。
五、种群分布种群分布是指种群个体在空间上的分布规律。
种群分布受多种因素的影响，包括环境条件、资源分布、种群密度等。
种群分布的变化可能对种群的生存和繁殖产生影响。
通过研究种群分布，我们可以了解种群的适应能力和生态位。
种群分布的研究还可以帮助我们了解物种的分布范围和生境需求，为生物多样性保护和管理提供科学依据。
六、结论种群的特征是生态学研究中重要的内容之一。
种群密度、种群结构、种群动态和种群分布等方面都是种群特征的重要组成部分。
通过研究种群的特征，我们可以了解物种的生存状况、数量变化趋势和生态功能，为生物多样性保护和管理提供科学依据。
生态学
生态学张碧鹏2010212872第四章种群及其基本特征1.什么是种群，有哪些重要的群体特征？答：种群（population）是在同一时期内占有一定空间的同种生物体的集合，该定义表示种群是由同种个体组成，占有一定领域，是同种个体通过种内关系组成的一个系统。
自然种群有3个基本特征：①空间特征，即种群具有一定的分布区域②数量特征，每单位面积上的个体数量是变动着得③遗传特征，种群具有一定的基因组成，即系一个基因库，以区别于其他物种，但基因组成同样处于变动之中。
2.试说明我国计划生育政策的种群生态学基础。
答：我国人口现状的年龄锥体属于典型的金字塔锥体，基部宽顶部狭，表示人口数量中有大量幼体，而老年个体很少，种群出生率大于死亡率，代表增长型种群。
在庞大的人口基数的基础上，人的存活曲线为Ⅰ型曲线凸型幼儿存活率高，而老年个体死亡率低，在接近生命寿限前只有少数个体死亡，所以人口增长呈上升趋势，从r=ln R0/T来看，r随R0增大而增大，随T增大而变小，据此式，控制人口、计划生育有两条途径：①降低R0值，即使世代净增殖率降低，这要求限制每对夫妇的子女数；②增大T值，可通过推迟首次生殖时间或者晚婚来达到。
3.有关种群调节理论有哪些学派，各个学派所强调的种群调节机制是什么？答：外源性种群调节理论强调外因，认为种群数量变动主要是外部因素的作用，该理论又分为非密度制约的气候学派和密度制约的生物学派。
气候学派多以昆虫为研究对象，认为生物种群主要是受对种群增长有利的气候的短暂所限制，因此种群从来就没有足够的时间增殖到环境容纳量所允许的数量水平，不会产生食物竞争。
作为对立面，生物学派主张捕食、寄生和竞争等生物过程对种群调节起决定作用，此外还有一些学者强调食物因素对种群调节的作用，种群的调节取决于食物的量也取决于食物的质。
内源性自动调节理论的研究者将研究焦点放在动物种群内部，强调种内成员的异质性，特别是各个体之间的相互关系在行为、生理和遗传特性上的反映，他们认为种群自身的密度变化影响本种群的出生率、死亡率、生长、成熟、迁移等种群参数，种群调节是各物质所具有的适应性特征，能带来进化上的利益。
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。
4 种群及其基本特征
• 种群生态学研究种群的数量、分布以及 种群与其栖息环境中的非生物因素和其 他生物之间的相互作用。
4.2 种群动态
种群动态研究种群数量在时间和空间上的 变动规律，即研究： • • • •
有多少（数量和密度） 哪里多，哪里少（分布） 怎样变动（数量变动和扩散迁移） 为什么这样变动（种群调节）
种群生态
4.2.1.2 种群的数量统计 • 研究种群动态首先要统计种群的数量， 第一步就是划分种群的边界。 • 许多生物是大面积连续分布，种群边界 不明显，需要研究者根据需要自己确定 种群边界。
• 密度分为绝对密度和相对密度。 • 绝对密度是单位面积或空间的实有个体 数，相对密度只是表示种群数量高低的 一个相对指标。（举例P68） • 对于难以计数且个体数量的意义代表性 不强的构件生物，以单位面积生物量 （质量）表示其密度(如草)。
• 对不断移动位置的动物，直接计数很困难，可用标记 重捕法。
N : M = n : m , 即: N = M× n / m M--标志数； N--样地上个体总数； m--重捕中标记数； n--重捕个体数
• • • • 1. 2. 3. 4. 標記不會對於個體有增加死亡率的危險 標記不會影響再捕捉的機率（記憶與學習） 標記不會影響再捕捉的機率（記憶與學習） 實驗期間族群內個體沒有移入或移出的問題 實驗期間沒有死亡或新生的變化
• 一些植物或易于计数的动物，可使用总数量 调查法，直接计数所调查范围内生物个体的 总数量。 • 由于生物个体大小、形状、运行性、分布的 限制性，能直接计数的生物种类非常少。 • 通常用统计学方法，通过随机取样计数种群 中一小部分个体，来估测整个种群的数量。
常用两种采样方法：样方法、标记重捕法。
• 样方法是在所研究种群区域内随机取若 干大小一定的样方，计数样方中全部个 体，然后将其平均数推广到整个种群来 估计种群整体数量。
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。
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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。
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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
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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）。
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1、密度效应
(完整版)基础生态学(第四章)
4.2 种群动态
4.2.1 种群的密度和分布
4.2.1 种群的密度和分布 一、种群的大小和密度
大小：一定区域内个体的数量或者生物量或者能量； 密度：单位面积、单位体积、单位生境中的个体数量或
生物量、能量； – 构件生物的密度统计：合子产生的个体数和组成每个
个体的构件数，如水稻的主茎与分蘖秆。
5）活动痕迹计数：如粪堆、土丘、洞穴、足
迹等。 鸣声计数：主要适用于鸟类。
毛皮收购记录
三、种群的空间结构
• 内分布型：组成种群的个体在其生活空间中的状态或布局。
– 类型：均匀分布、随机分布、成群的分布；
成群分布的原因： 资源分布不均、繁殖方式以母株为扩散中心、
动物的集群行为
内分布型的检验指标： 最常用而简单的是“方差/平均数”比率
⑴种群密度：单位面积上的个体数量。
⑵初级种群参数：包括出生率、死亡率、迁入和迁出。
出生率：泛指任何生物产生新个体的能力； 死亡率：一定时间段内死亡个体的数量除以该时段内种群的
大小。 迁出：是指种群内个体由于种种原因而离开种群的领地； 迁入：是别的种群进入该领地。 最大出生率：理想条件下种群内后代个体的出生率。
1）年龄、时期结构和性比
年龄结构：指不同年龄组的个体在种 群内的比例或配置情况。
一般用年龄锥体（年龄金字塔）来表示。
增长型：出生率〉死亡率，迅速增长，种群数量 呈上升趋势。
稳定型：出生率 = 死亡率，种群数量稳定。 衰退型：出生率〈死亡率，种群数量趋于减少。
（a） 增长型种群 （b） 稳定型种群 （c） 下降型种群 图1-3-3 年龄锥体的3种基本类型（Kormondy，1976）
无性系分株 (ramets)：构件生物个体的连 接部分死亡后形成的个体集合。
种群及其基本特征
第一节、生物种与种群的概念
一．生物种的概念
① 17世纪，约翰编著的《植物史》书中把生物种 定义为：形态相似的个体之集合。
② 1753年，瑞典植物学家林奈认为：种是形态相 似的个体的集合，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。
基本 单元
动物界
马
脊索动物门
生态遗传学及进化生态学 ——上述两个分支学科 的整合。
第二节、种群的动态
• 种群动态：是种群生态学研究的核心 问题。指种群数量在时间上和空间上 的变化规律。
– 具体包括：
• 种群数量及密度 • 种群的分布 • 种群数量变动及扩散迁移 • 种群调节
一、种群密度
种群密度：单位面积或空间上的个体数目。 实例：每立方米水体内鲤鱼的数量
综合生命表
※综合生命表同时包括了各个年龄阶段的存
活率和出生率两方面数据，将两者相乘，
假设有20个刚出生的婴儿（10男，10女），人类经
历一并个累世加代起的来时(间R控0=制∑在lxm20x年值，)，问即：在得一净个生世殖代率之。
后人R0口代数表量该增种加群到原（来在的生多命少表倍所？包括特定时间
中的）世代净增殖率。 世代净增殖率（R0）
3个基本类型（见下图）：
增长型种群 稳定型种群 下降型种群
年龄锥体图
➢雌雄相当型：多见于高等动物。
➢雌性多雄比少：型种：人群工中控雄制的雌种个群体。 比例
第一性比（受精卵的雄/雌比例） 第二性比（个体成熟时的雄/雌比例） 第三性比（个体充分成熟时的雄/雌比例）
野生种群中，性比的变化会发生配偶关系 及交配行为的变化，这是种群自然调节的 方式之一。
（八）生态入侵
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应用rm值为指标，能测定某种生物种群的最适环境。 rm可以认为是一种在种群增长“不受限制”的条件
下的r。
人口控制和计划生育的目的是要使r 值变小：
①降低R0值，即使世代增殖率降低，这就要 限制每对夫妇的子女数；
②使T值增大，即可以通过推迟首次生殖时间 或晚婚来达到。
三、种群增长模型
数学模型是用来描述现实系统或其性质 的一个抽象的、简化的数学结构。科学 工作者用它来揭开此系统的内在机制和 对系统行为进行预测。
建立动植物种群动态数学模型的目的， 是阐明自然种群动态的规律及其调节机 制，帮助理解各种生物的和非生物的因 素是怎样影响种群动态的。
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 2、种群连续增长模型
(二)与密度有关的种群增长模型
(一)与密度无关的种群增长模型
种群离散增长模型：种群的各个世代彼 此不相重叠，其种群增长是不连续的、 分步的。一般用差分方程描述；
种群连续增长模型：种群的各个世代彼 此重叠，其种群增长是连续的，用微分 方程描述。
(二)与密度有关的种群增长模型
与密度有关的连续增长模型 比无密度效应的种群 连续增长模型增加了两点假设： ①有一个环境容纳量（carrying capacity）（通常 以K表示），当Nt=K时，种群为零增长，即 dN/dt=0； ②增长率随密度上升而降低的变化是按比例的。 最简单的是每增加一个个体，就产生1／K的抑制影 响。例如K=100，每增加一个体，产生0.01影响， 或者说，每一个体利用了1／K的“空间”，N个体 利用了N／K的“空间”，而可供种群继续增长的 “剩余空间”只有（1-N／K）。
按此两点假设，密度制约导致r随着密 度增加而降低，这与r保持不变的非密 度制约性的情况相反，种群增长将不再 是“J”字型，而是“S”型的。“S” 型曲线有两个特点：①曲线渐近于K值， 蒂增长模型(Logistic model)
逻辑斯蒂增长（Logistic growth）模型：是比利 时学者Verhulst 1838年创立的。逻辑斯蒂增长模 型是指种群在有限环境下，受环境制约且与密 度相关的增长方式。
λ ＝0
雌体没有繁殖，种群在一代中灭亡。
种群几何增长模型
N1 = N0 λ1; N2= N0λ2 N3 = N0 λ3
初始时的种 间隔或世 群个体数量 代的长度
Nt＋1 = Ntλ Nt = N0λt
时间t+1处的 时间t处的种群 几何增长率
种群个体数
个体数
(周限增长率)
几何增长模型及草夹竹桃（Phlox drummomdii）假设的增长曲线
individuals.
2．种群连续增长模型
条件：①世代重叠 ；②增长无界（与密度无关）
种群变化率 dN/dt=rN 积分得 Nt=N0ert
r:每员增长率 (瞬时增长率）（=出生率-死亡率） 以种群大小Nt对时间t作图，说明种群增长曲线呈“J”字
型。 r ＞0 种群上升； r ＝0 种群稳定； r ＜0 种群下降。
种群的指数增长模型
种群 瞬时增长率 变化率 (每员增长率)
初始时的种 群个体数量
瞬时增长率 (每员增长率)
dN/dt=rN
间隔或世代的长 度
Nt=N0ert
时间t处的种 群个体数
间隔或世 代的长度
苏格兰松和领鸽种群的指数增长曲线
Exponential population growth may be very important to populations during the process of establishment in new environments, during exploitation of transient, favorable conditions, and during the process of recovery from some form of exploitation.
第三章 种群及其基本特征
(五)种群增长率r 和内禀增长率rm
自然界的环境条件在不断变化着，当条件 有利时，种群增长能力是正值，条件不利时 可能变为负值。 世代的净增殖率由于各种生物的平均世代时 间并不相等，作种间比较时其可比性不强。 种群增长率：r=lnR0/T
内禀增长率rm（intrinsic or innate rate of increase）或内禀增长能力（innate capacity of increase ）:
dN rN (1 N ) rN ( K N )
dt
K
K
Nt
1 (
K K 1)e rt
N0
r表示物种的潜在增殖能力，而K则表示环境容 纳量，即物种在特定环境中的平衡密度。它应 该并可以随环境(资源量)改变而变化。
资源有限条件下种群的增长——logistic方程
dN rN (1 N )
dt
1．种群离散增长模型
假定①增长是无界的；②世代不相重叠；③没有迁入和 迁出；④不具年龄结构 。
Nt+1=λNt 或 Nt=N0λt
N：种群大小，t：时间，λ：种群的周限增长率 (代表种
群两个世代的比率，即种群大小在开始和结束时的比率 )
λ ＞1
种群上升；
λ ＝1
种群稳定；
0＜λ＜1 种群下降；
K
指数增长与逻辑斯谛增长之间的关系
8 years the population has grown from 996 to over 1
million individuals. By 16 years, the population would be over a billion, by 24 years the population would top 1 trillion individuals, and by year 40 it would increase to over 10 18 , or 1 billion billion