生态学第三章种群生态学
种群生态学

第二节 种群的增长 或称种群的生长速率和生长型
目的和内容:认识种群数量上的动态,用数学 模型加以描述,进而分析其数量变动规律,预测 未来数量动态趋势.
按时间函数的连续或不连续,可分两类.
一、种群的几何级数增长(世代离散性生长模型)
适应: 一年一个世代,一个世代只生殖一次
R0=Nt+1/Nt Nt: 种群在t时刻的数量; Nt+1: 种群在t+1时刻的数量; R0: 每个世代的净生殖率(繁殖速率)
二、种群的指数增长(世代连续性生长模型)
适应: 世代重叠,生活史短,无特定繁殖期 在无限环境中的几何增长;繁殖速率恒定 可用微分方程表示: dN/dt=(b-d)N dN/dt: 种群的瞬时数量变化 b、d: 每个体的瞬时出生率、死亡率 b-d=r: 瞬时增长率(内禀增长率:种群固有的内 在增长能力)
集群分布
二、 种群的基本特征
3、种群的出生率和死亡率 (1)出生率
生理出生率(最大出生率):在理想条件下所 能达到的最大出生数量.
生态出生率(实际出生率):在一定时期内,种 群在特定条件下实际出生数量.内外因素共同作 用影响的结果. 影响出生率的因素: a.性成熟速度; b.每次产 仔数; c.每年生殖次数; d.生殖年龄的长短.
均匀分布:个体间的距离比随机分布更为一致. 可看作是随机分布的特例.
集群分布:个体呈疏松不均匀的分布. 又称聚集分 布. 是最常见的类型.
集群分布一般可分为核心分布型和负二项分布型 核心分布型(奈曼分布): 分布不均匀,个体形成很
多小集团或核心,核心之间的关系是随机的. 其概率公式可表示为:
二、 种群的基本特征
四、特定时间生命表
又称静态生命表.生命表中常见的形式. 适用:于世代重叠的生物,在人口调查中也常用 优点: ①容易使我们看出种群的生存、生殖对策;
生态学 第三章 种群生态

2.
非连续生殖种群
Nt=N0λt λ:每经一世代(单位时间)种群增长倍数。 r>0 λ>1 种群上升
r=0 r<0
r=-∞
λ=1 0<λ<1
λ=0
种群稳定 种群下降
雌性无生殖,种 群死亡
二.
S形(逻辑斯缔Logistic)增长型
dN/dt=rmN[(K-N)/K] N=K/[1+e(a-rmt)] a:常数; K:当t趋向无穷大时,N的渐进值,即环境承载力。
第二章 种群生态
第一节 种群(Population)的基本特征
一.
二.
1. 2. 3.
种群的定义:同种生物在特定环境中的 个体集群。是物种存在于进化的基本单 位,是生物群落或生态系统的基本组成, 是生物资源开发利用的对象。 种群的主要特征:
空间特征:有一定分部区域 数量特征:数量是变化的 遗传特征:具一定的遗传组成
第三节 种群数量变动的生物学基础
迁入 + 种群数量 出生率 迁出 死亡率 + -
决定种群数量的基本过程
一.出生率、死亡率和散布
1.
A.
出生率
任何生物种群产生新个体的能力或速率。 B=ΔNn /Δt ,ΔNn :新个体数目 I. 最高(潜在)出生率:不受任何环境条件影响 下,单位时间内种群所产生新个体的最大数 目 II. 实际(生态)出生率
2.
①
②
种群的自动调节
自然选择压力 遗传组成改变
实例:吉林净月水库太湖新银鱼 种群变动
水温:
最适孵化温度14.5—20.5℃。
浮游动物生物量:夏季显著高于春季和秋季, 受温度影响,太湖新银鱼从11月到翌年4月摄食 强度明显下降。 秋季繁殖的效果:10月下旬水温降到10℃以下, 部分性腺发育滞后的个体往往错过产卵的适宜 时机,繁殖效果大大降低。
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 。
种群生态学

第三章种群生态学第一节种群概述一、种群的定义种群(population):在一定时间内占据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;种群是生物群落的基本组成单位;种群是物种进化的一个演化单位。
概念中时间和空间的界限,随研究工作者的方便而定。
二、自然种群的三个基本特征1、空间特征种群具有一定的分布区域,即占据一定空间。
分布区受非生物因素(气候、水文、地质)和生物因素(种间竞争、捕食、寄生)的影响。
2、数量特征种群具有一定数量组成,且是变动的。
种群大小通常与该物种营养级及其生态学、生物学特性相关。
如捕食者种群个体数量总比猎物种群个体数量为少。
3、遗传特征种群具有一定的基因组成,即一个基因库,区别于其他物种,但基因组成同样是处于变动之中。
三、种群生态学理论的主要来源来源于人口统计学和应用昆虫学。
英国人Graunt是近代人口统计学的创始人,1662年他进行了人类种群数量研究。
Malthus(1798)发表《人口论》指出人口按几何级数增长。
英国昆虫学家Ross(1908)用表示病原体、传染病按蚊与人类数量的相互关系的数学式描述了疟病流行。
提出公式即是Lotka-Volterra模型的原型。
1889年,Koebele引进澳洲瓢虫防治吹绵蚧获得成功。
从此应用昆虫学开始研究天敌与害虫的相互关系,这方面的研究促进了种群生态学发展。
四、种群生态学的研究内容种群的空间格局;种群的数量动态及其调节;种群的空间动态(扩散、迁移)及其调节; 种群间相互作用。
五、种群生态学的研究目的了解种群密度的水平;了解种群数量变动及其原因;了解种群的空间分布;了解种群间相互作用及协同进化的问题。
六、种群的研究方法野外观察分析、解释、假说实验研究(验证)数学模型研究种群动态:指种群数量在时间和空间上的变化。
1、有多少(数量和密度)2、哪里多?哪里少?(分布)3、怎样变动?(数量的变动、扩散迁移)4、为什么这样变动?(种群调节)种群动态的研究意义1、预报流行病的发生及发生强度;2、确定渔捞量;3、确定毛皮收获量;4、合理的放牧制度(时间及强度);5、确定林场的采伐量;6、珍稀濒危野生动物的保护。
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
《生态学》第3章:种群生态之一

C. 研究人口的有用工具。
年 龄 结 构 应 用
降低人口增长率的措施(政策):
a. 晚育,假如20岁生育,100年生育5代; 25岁生育,100年生育4代,少生一代,对于 我国来说就意味着少生2亿多人。
种 群 数 量
生物量(biomass):个体数目个体的平均体重
(2)密度的类型: 绝对密度:指单位面积或空间的实有 的个体数 相对密度:用其他统计数量指标间接 的表示种群数量高低的相对值。
密 度 的 类 型
根据种群密度的适宜程度,分为: 最适密度(optimal density):种 群增长处于最佳状况时的种群密度。
一、种群密度 1. 种群的大小和密度(size & density): (种群数量) (1)定义: 种群大小指该种群所包含的个体数目 的多少。(绝对量) 种群密度是指单位空间内个体数目或 生物量。(相对量)
单位空间可以指面积:Km2=100公顷(hectare)=100 万m2,亩等。也可以指体积:m3, l, ml等。
生 命 表 说 明
(5)各年龄死亡率qx :从X到X+1时的种群死亡率。 qx = dx/nx
(6)各年龄平均存活数Lx :各年龄期的中点,平 均存活数目。Lx=(nx+n x+1)/2 = nx- dx/2 = n x+1+ dx/2。(nx=nx+1+dx) (7)各年龄及其以上存活的年总数Tx:已活到X年 龄的生物总计还有多少年的存活时间。(所有现有 个 体 存 活 时 间 的 积 累 ) Tx = Lx+L x+1+ Lx+2+……+Lm=∑Tx (X从X到m, m为最长寿命) (8)平均寿命(生命期望值)ex:X龄的生物平均 还能活的时间。ex= Tx/nx
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3.1.2 种群动态
1、种群数量统计 • 种群边界问题 • 绝对密度和相对密度 • 估计方法
(1)总数量调查法:在某一面积的同种个体数目。
同)或同一生长阶段,个体贡献不同(雌雄、胖瘦、 高矮、能力差异等生)态学;第三章种群生态学
2、种群的大小和密度
• 种群大小 是指一定面积或容积内某个种群的个体
总数。例如,某个鱼塘中草鱼的总数。
• 种群密度 是指单单位面积或体积、生境中的个体
数量或生物量、能量。如每公顷水稻的株数。
• 种群的密度可以分为粗密度(crude density)和生态
3.1.1 种群结构
种群 (population):同一时期内占有一定空 间的同种生物个体的集合。
生态学第三章种群生态学
1、自然种群的基本特征
数量特征:每单位面积(或空间)上的个体数量(即密度)及变动; 其表现参数有:出生率、死亡率、迁入和迁出率; 其决定因素是:年龄结构、性别比率、内分布格局和遗传组成。
空间特征:有三种分布模式:均匀分布、随机分布和聚群分布。 遗传特征:种群基因库,物种进化是通过改变基因频率以适应
环境的不断改变。 系统特征:它是以一个特定的生物种群为中心,以作用于该种
群的全部环境因子为空间边界所组成的系统。 内在特征:种群不仅仅是个体的简单相加,有机体之间相互作
用,整体上呈现组织结构特性; 个体特征:种群中个体之间差异性,不同的发育阶段(年龄不
生态学第三章种群生态学 种群的三种分布型
• 每一个体在种群领域中各
个点上出现的机会是相等 的,并且某一个体的存在 不影响其他个体的分布。
• 随机分布比较少见,因为
在环境资源分布均匀,种 群内个体间没有彼此吸引 或排斥的情况下,才产生 随机分布。
• 当一批植物(种子繁殖)首
次入侵裸地上,常形成随 机分布,但要求裸地的环 境较为均一。
最大出生力(潜在出生力): 不受任何生态因子限制,种群处于理想状态时产生新个
体的最大能力。反映了该生物的特性。 实际出生力(生态出生力):
种群在一定的环境条件下,产生新个体的能力。反映了 环境对该种群的影响。
• 死亡率 :单位时间内种群死亡的个体数。
最低死亡率:种群处于理想状态时的死亡率。 实际死亡率:种群在一定的环境条件下的死亡率。又称生态
生态学第三章种群生态学
年龄结构及其三种类型
• 稳定型种群:大致呈钟型,从基部到顶部具有缓慢变化或大
体相似的结构,说明幼年个体和中老年个体数量大致相等, 出生率与死亡率大致相等,种群数量处于相对稳定状态。
• 增长型种群:基部宽,顶部狭。表示种群有大量幼体而老年
个体较小,反映该比较年轻并且种群的出生率大于死亡率, 是迅速增长的种群。
死亡率,不仅受环境条件的影响,而且受种群 大小和年龄组成的影响。
生态学第三章种群生态学
5、种群的空间分布
• 由于自然环境(栖境)的多样性,以及种内
种间个体之间的竞争,每一个种群都呈现特定的 分布形式。种群的分布有三种基本类型:
• (1)随机型(random);
(2)均匀型(uniform); (3)成丛(群)型(clumped)(或聚集的)。
• 种群的年龄结构:
是指各个年龄级的个体数在种群中的分布情况,它是种 群的一个重要特征,既影响出生率,又影响死亡率。
• 年龄锥体:自下而上地按龄级由小到大的顺序将各龄级个体
数或百分比用图形表示。
• 性比( sex ratio )是指一个雌雄异体的种群所有个体或某
个龄级的个体中雄性对雌性的比率。
一雄一雌(♂♀) : ♂/ ♀=1:1,刚好为各一半 一雄多雌(♂♀♀):♀比♂多几倍,不影响出生率 一雌多雄(♀♂♂): ♂比♀ 多几倍,影响出生率 性比是种群结构的一个要素,它反映了种群产生后代的潜力。
第三章 种群生态学
种群生态学是研究生物种群的数量、 分布以及种群与其栖息环境中非生物因 素和其他生物种群之间的相互作用关系。
其研究的内容包括种群的时空动态、 种群之间的相互作用过程和种群的调节 机制。
生态学第三章种群生态学
3.1 种群及其基本特征
3.1.1 种群结构 3.1.2 种群动态
生态学第三章种群生态学
• (2)稳定型种群:每一龄级的个体死亡数接近于进入该龄级的
新个体数,种群数量相对稳定。
• (3)衰退型种群:种群中幼体比例很小,而老年个体比例较大,
出生率小于死亡率。种群趋于衰退甚至消失。
生态学第三章种群生态学
4、种群的出生率( natality)和死亡率(mortality)
• 出生率 :种群产生新个体的能力。
生态学第三章种群生态学
成 群 分 布Biblioteka • 成群分布:种群内个体在空间分布极不均匀,呈块状或呈
簇、成群分布.
• 原因:
(1)微地形的差异:植物适于某一区域生长,而不适于 另外区域生长
(2)繁殖特性所致:种子不易移动而使幼树在母树周围 或无性繁殖
(3)动物和人为活动的影响 (4)资源分布和动生物态的学第社三章会种群行生为态学
随机分布
生态学第三章种群生态学
均匀分布: 种群内的各个体在空间的分布呈等距离的分布
格局。如人工林
• 原因:
– 种群内个体间的竞争森林中植物为竞争阳光(树冠)和土壤 中营养物(根际);
– 沙漠中植物为竞争水分; – 优势种呈均匀分布而使其伴生植物也呈均匀分布; – 地形或土壤物理形状的均匀分布使植物呈均匀分布;
密度(ecological density):
• 粗密度(又称天然密度)是指单位几何空间某个物
种的实际个体数量(或生物量);
• 生态密度 是指单位栖息空间某个种群的个体数量
(或生物量)。(如每一株槐树上栖息的山雀数量)
生态学第三章种群生态学
3、种群的年龄结构和性比
• 年龄级比:
若一个种群中的不同个体具有不同的年龄,则可按一定 的年龄分组,统计各个年龄组个体数占种群总个体数的比率。
• 下降型种群:呈壶型,基部比较狭、而顶部比较宽。表示种
群中幼体比例很小而老体个体的比例较大,种群的死亡率大 于出生率。说明种群数量趋于下降,为衰退种群。
生态学第三章种群生态学
♂
♀
♂
♀
♂
♀
墨西哥
美国
生态学第三章种群生态学
瑞典
• (1)增长型种群:其年龄结构呈典型的金字塔形,种群中有大
量的幼体和极少的老年个体,种群的出生率大于死亡率。