上海交通大学生态学课件第三章：种群生态学1
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上海交通大学生态学课件
第一章绪论一、生态学（Ecology）定义Ecology 源希腊词“Oikos”和“logos”，前者表示住所和栖息地，后者表示学科，原意是研究生物栖息环境的科学几个有代表性学者对生态学的定义：1、研究生物及环境间相互关系的科学（E.Haeckel,1866）2、研究生物形态、生理和行为上的适应（Кашкаров,1954）3、研究决定有机体的分布与多度相互作用的科学(Krebs,1972, 1985)4、研究生态系统的结构和功能的科学（E.P. Odum,1956）5、综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学（E.P. Odum,1997 ）6、研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学(马世骏1980综上所述，“生态学是研究生物及环境间相互关系的科学”，其中，生物包括：动物、植物、微生物及人类本身；环境：指生物生活其中的无机因素，生物因素和人类社会。
二、生态学的研究对象生态学研究对象可以小到生物个体，大到整个生物圈。
生态学系统等级结构的每一个层次都有其独特的结构和过程，因此，每一个层次都给生态学研究增加一个不同的研究途径。
主要研究对象包括：✧分子(molecular)✧个体(individual)✧种群(population)✧群落(community)✧生态系统(ecosystem)✧景观(landscape)✧生物圈(biosphere)经典生态学的分支学科：✧按组织层次划分：分子生态学、个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学✧按交叉学科划分：数学生态学、地理生态学、生理生态学✧按应用领域划分：农业生态学、城市生态学、资源生态学、环境生态学、保护生态学、恢复生态学、旅游生态学、污染生态学✧按生物类群划分：动物生态学、植物生态学、微生物生态学、鱼类生态学、鸟类生态学✧按生物栖息环境划分：水生生态学、河口生态学、海洋生态学、陆地生态学、湿地生态学三、生态学的发展史1、生态学的萌芽时期（公元16世纪以前）以古代思想家、农学家对生物环境相互关系的朴素的整体观为特点。
种群生态学PPT.
▲1、种群动态调查的基本研究方法
野外调查
掌握资料
实验研究
验证假说
数学模型
模拟研究
▲2、种群密度—种群动态描述的基本工具
▲指单位空间内某种群的个体数量，是描述种群动 态的基本工具。
种群密度
种群的个体数量 空间大小（面积或体积）
+++
++
+
▲种群密度的主要特点
主要特点
存在阿利氏规律(Allee‘s law) 具有特殊的种群密度统计方法 有不同的取样设计方案 影响种群密度的主要因素有内、外因两类
▲阿利氏规律（Allee‘s law)
★指种群密度过疏或过密对种群的生存与发展都是 不利的。 ★每一种生物种群都有自己的的最适密度。
▲在某些种群增长中，种群小时，存活率最高。
▲在某些种群增长中，种群密度中等大小时，存活率 最高。此种情况，过疏或过密都不利！
▲种群密度的统计方法
▲对于某些动物来说，要获得其大面积的种群密度却 是一件相当不容易的事情，所以形成了不同的种群密 度统计方法。
第八个，客户购车的洽谈内容是否被记录在案；
▲植物调查中简单的样方划定方法示例
▲②标志重捕法
▲设某种群有 N个个体， 其中 X个个体第一次被捕 获并被标记，放回原处。 经过一段时间后，估计标 记个体与原来未标记的个体混匀， 再捕捉 Y 个个体， 其中有 Z个个体带有标记。
则种群的数量可用 下式进行估算：
❖ 沙生植物根系生长速度极为迅速，比地上部分快 的多，且极为发达。
❖ 沙漠玫瑰的发达根系与储水结构
❖ 沙漠旱生植物茎叶特化
❖ 墨西哥沙漠中 百合科的马尾 棕榈树的基部 形成很大的储 水结构。
种群生态学PPT精品文档
种群的分布格局
的个体可能呈随机、均匀和聚集分布等格局；在大尺度上，种群的个体则是聚积分布的。 均匀分布：S2／m=0(S2样方个体数的方差，m为样方个体的平均数 )—原因：种群内个体间的竞争。 随机分布：S2／m=1--原因：资源分布均匀，种群内个体间没有彼此吸引或排斥。 聚集分布：S2／m>1--原因：资源分布不均匀；种子植物以母株为扩散中心；动物的社会行为使其结群。
§2 种群特征
种群的主要特征 种群的群体特征 种群动态是种群生态学研究的核心
种群主要特征
数量特征 种群参数变化是种群动态的重要体现。 空间特征 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（internal distribution pattern）。 遗传特征 种群具有一定的遗传组成，是一个基因库。
种群动态是种群生态学的核心问题
种群动态是种群数量在时间和空间上的变动规律，涉及： 有多少（种群数量或密度）？ 哪里多，哪里少（种群分布）？ 怎样变动（数量变动和扩散迁移）？ 为什么这样变动（种群调节）？
§3 种群的分布与多度
种群分布界限 种群分布格局 生物体大小与种群密度关系 稀有与灭绝 种群多度的估计
种群分布界限
自然环境限制物种的地理分布 气候 温度 降水 盐度 天然屏障
气候对三种袋鼠和一种虎甲分布的影响
A: Macrpus giganteus; B: M. fuliginosus; C:M. rufus; D: Cicindela longilabris
A
c
D
B
标准样地示意图生物体大小与种群密度关系体形与种群密度的关系--1
草食动物的种群平均密度随体型增加而降低
体形与种群密度的关系--2
的个体可能呈随机、均匀和聚集分布等格局；在大尺度上，种群的个体则是聚积分布的。 均匀分布：S2／m=0(S2样方个体数的方差，m为样方个体的平均数 )—原因：种群内个体间的竞争。 随机分布：S2／m=1--原因：资源分布均匀，种群内个体间没有彼此吸引或排斥。 聚集分布：S2／m>1--原因：资源分布不均匀；种子植物以母株为扩散中心；动物的社会行为使其结群。
§2 种群特征
种群的主要特征 种群的群体特征 种群动态是种群生态学研究的核心
种群主要特征
数量特征 种群参数变化是种群动态的重要体现。 空间特征 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（internal distribution pattern）。 遗传特征 种群具有一定的遗传组成，是一个基因库。
种群动态是种群生态学的核心问题
种群动态是种群数量在时间和空间上的变动规律，涉及： 有多少（种群数量或密度）？ 哪里多，哪里少（种群分布）？ 怎样变动（数量变动和扩散迁移）？ 为什么这样变动（种群调节）？
§3 种群的分布与多度
种群分布界限 种群分布格局 生物体大小与种群密度关系 稀有与灭绝 种群多度的估计
种群分布界限
自然环境限制物种的地理分布 气候 温度 降水 盐度 天然屏障
气候对三种袋鼠和一种虎甲分布的影响
A: Macrpus giganteus; B: M. fuliginosus; C:M. rufus; D: Cicindela longilabris
A
c
D
B
标准样地示意图生物体大小与种群密度关系体形与种群密度的关系--1
草食动物的种群平均密度随体型增加而降低
体形与种群密度的关系--2
种群生态学理论PPT
第三章 种群生态学
✓ 种群的概念、种群生态学 ✓ 第一节 种群动态 ✓ 第二节 种群的进化与选择 ✓ 第三节 种内关系 ✓ 第四节 种间关系
1.种群（population）的概念
种群是占据特定空间（地理位置）的同种有机体 的集合群（在一定空间中同种个体的组合）。
种群是占据某一地区的某个种的个体总和 （Friederich，1930）
（2）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。
（3）遗传特征：种群具有一定的基因组成， 即系一个基因库，以区别于其它物种， 但种群中的个体在遗传上有变异。
理解：
（1）不等于个体的简单相加：有机体之间 相互作用，在整体上呈现有组织有结构 的特性。
（2）个体之间差异性：不同的发育阶段 （年龄不同）；同一生长阶段，个体贡 献不同。
鼠，相对密度10%； • 间接指标：每公顷老鼠洞数、鸟鸣叫声
估计鸟数量。
（二）单体生物和构件生物
Defining the individual
• easy with plants
• Modules: trees in a forest may appear to be individuals but in reality may be produced by the same root structure (e.g. aspen, ring fungi)
某一特定时间占据某一特定空间的一群同种有机 体（Merrile,1981）
同一物种在一定空间和一定时间的个体的集合体. 是具有潜在互配能力的个体
种群是物种在自然界中存在的基本单位，进化的 基本单位，又是生物群落的基本组成单位。种群 是一种特殊组合，具有独特性质、结构、机能， 有自动调节大小的能力。
✓ 种群的概念、种群生态学 ✓ 第一节 种群动态 ✓ 第二节 种群的进化与选择 ✓ 第三节 种内关系 ✓ 第四节 种间关系
1.种群（population）的概念
种群是占据特定空间（地理位置）的同种有机体 的集合群（在一定空间中同种个体的组合）。
种群是占据某一地区的某个种的个体总和 （Friederich，1930）
（2）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。
（3）遗传特征：种群具有一定的基因组成， 即系一个基因库，以区别于其它物种， 但种群中的个体在遗传上有变异。
理解：
（1）不等于个体的简单相加：有机体之间 相互作用，在整体上呈现有组织有结构 的特性。
（2）个体之间差异性：不同的发育阶段 （年龄不同）；同一生长阶段，个体贡 献不同。
鼠，相对密度10%； • 间接指标：每公顷老鼠洞数、鸟鸣叫声
估计鸟数量。
（二）单体生物和构件生物
Defining the individual
• easy with plants
• Modules: trees in a forest may appear to be individuals but in reality may be produced by the same root structure (e.g. aspen, ring fungi)
某一特定时间占据某一特定空间的一群同种有机 体（Merrile,1981）
同一物种在一定空间和一定时间的个体的集合体. 是具有潜在互配能力的个体
种群是物种在自然界中存在的基本单位，进化的 基本单位，又是生物群落的基本组成单位。种群 是一种特殊组合，具有独特性质、结构、机能， 有自动调节大小的能力。
第三章 种群生态学
• 确定调查方法（抽样方案的制定、抽样单位的选择 和理论抽样数的确定）
• 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
• 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
种群生态学PPT课件
2）时期结构
许多生物经历离散的发育期，如昆虫幼体 的龄期，每个时期个体的数量，即为时 期结构。
时期结构可以对种群进行有效的描述。
3）性比
种群中雌雄个体所占 的比例，♀：♂。如 果性比不适当，就会 减少个体交配的能 力，种群数量减少。 如人类。
1.2.2.2 生命表、存活曲线 和种群增长率
1）生命表： 是研究种群动态的一种统计方法，
公式：dN/dt=rN(1-N/K)
K：环境最大容纳量； 1-N/K：环境阻力
Nt=K/(1+ea-rt) （a=r/K）
曲线是“S”型。
举例
猫与老鼠的关系，猫吃老鼠，老鼠的 数量下降，对老鼠来说，环境资源 增加，增长率增加，数量也增加。
有些学者将此模型称为种群增长的普 遍规律。
1.2.4 自然种群的数量变动
每年损失574亿元。
1986年，英国爆发“疯牛病”，欧盟各 国为防止该病入境至少耗去30亿欧元。 美国康奈尔大学公布的数据表明，美国目 前每年要为“生物入侵”损失1370亿美元。 印度、南非向联合国提交的研究报告称， 这两个国家每年因生物入侵造成的经济损 失分别为1300亿美元和800亿美元。
1.3 种群调节
常见的有三种： 动态生命表（同生群生命表）： 根据一个特定年龄组的生存或死亡
数据而编制的。
静态生命表（特定时期生命表）：
根据一个特定时间范围，对种群作 一年龄结构调查资料而编制。
综合生命表：
利用各种方法得到年龄比率、出生 率、死亡率等数据，而后根据研 究目的编制而成。
2）存活曲线
存活曲线概念： Deevey（1947）提出。 以相对年龄（即以平均寿命的百 分比表示的年龄，x）为横坐标， 以存活数nx的对数为纵坐标而画 成的曲线。
生态学-第三章 种群生态学(1)
（1）总数量调查法：在某一面积的同种个体数目。
（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 。
（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 。
《生态学》第3章：种群生态之一
A. 判断动物濒危状况的一 个重要标志。 B. 经济鱼类的捕捞标志---捕捞种群年龄的低龄化和小型 化现象。
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
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
种群生态学优秀课件
R0=1-B(N-Neq) N:种群实际观察密度; Neq:种群平衡密度 N-Neq=Z: 对平衡密度旳偏离; B:直线斜率
所以: Nt+1 = R0Nt=(1-BZ)Nt
一、种群旳几何级数增长(世代离散性生长模型)
讨论: 种群数量Nt+1决定于R0、Nt;而R0往往是不
恒定旳.除上述讨论旳与种群密度有关外,在自 然界还与天敌气候等有关,构成函数R0=f(x),然 后裔入方程Nt+1 = R0Nt, 构成一种复杂旳预测 模型.
二、 种群旳基本特征
b: k值法 (可不受虫口密度变化而变化) k=m2/(s2-m)
1/k =0,随机分布; 1/k >0,集群分布; 1/k <0,均匀分布. C:聚块指标 m*/m
m*：平均拥挤度。 m*/m=[(∑xi2/ ∑xi)-1]/m
二、 种群旳基本特征
C:聚块指标 m*/m m*：平均拥挤度。
第二节 种群旳增长 或称种群旳生长速率和生长型
目旳和内容:认识种群数量上旳动态,用数学 模型加以描述,进而分析其数量变动规律,预测 将来数量动态趋势.
按时间函数旳连续或不连续,可分两类.
一、种群旳几何级数增长(世代离散性生长模型)
适应: 一年一种世代,一种世代只生殖一次
R0=Nt+1/Nt Nt: 种群在t时刻旳数量; Nt+1: 种群在t+1时刻旳数量; R0: 每个世代旳净生殖率(繁殖速率)
dN/dt=N(r-cN) N →K, dN/dt=0, r-cN=0 ,
c=r/k dN/dt=rN(1-N/k)=rN(k-N)/k (k-N)/k:逻辑斯谛系数
N>k,种群下降; N=k,种群不增不减;N<k种群上升 求其积分:Nt=k/[1+(k/N0-1)e-rt]
所以: Nt+1 = R0Nt=(1-BZ)Nt
一、种群旳几何级数增长(世代离散性生长模型)
讨论: 种群数量Nt+1决定于R0、Nt;而R0往往是不
恒定旳.除上述讨论旳与种群密度有关外,在自 然界还与天敌气候等有关,构成函数R0=f(x),然 后裔入方程Nt+1 = R0Nt, 构成一种复杂旳预测 模型.
二、 种群旳基本特征
b: k值法 (可不受虫口密度变化而变化) k=m2/(s2-m)
1/k =0,随机分布; 1/k >0,集群分布; 1/k <0,均匀分布. C:聚块指标 m*/m
m*：平均拥挤度。 m*/m=[(∑xi2/ ∑xi)-1]/m
二、 种群旳基本特征
C:聚块指标 m*/m m*：平均拥挤度。
第二节 种群旳增长 或称种群旳生长速率和生长型
目旳和内容:认识种群数量上旳动态,用数学 模型加以描述,进而分析其数量变动规律,预测 将来数量动态趋势.
按时间函数旳连续或不连续,可分两类.
一、种群旳几何级数增长(世代离散性生长模型)
适应: 一年一种世代,一种世代只生殖一次
R0=Nt+1/Nt Nt: 种群在t时刻旳数量; Nt+1: 种群在t+1时刻旳数量; R0: 每个世代旳净生殖率(繁殖速率)
dN/dt=N(r-cN) N →K, dN/dt=0, r-cN=0 ,
c=r/k dN/dt=rN(1-N/k)=rN(k-N)/k (k-N)/k:逻辑斯谛系数
N>k,种群下降; N=k,种群不增不减;N<k种群上升 求其积分:Nt=k/[1+(k/N0-1)e-rt]
3.种群生态学 PPT课件
生态出生率：在一定时期内种群在特定条下 实际繁殖的个体数量
影响动物出生率的主要因素
性成熟的速度 每次产仔数量 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 殖次数等差异很大
例：“二度梅”；箭竹 云南大理农民杨春海研究
开发出的‘二度梅’性状 稳定，一年开两季花
箭竹（Fargesia spathacea Franch. ）
年龄 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
存活数 250 178 107 76 36 17 9 6 4 2 0
种群增长率 r 和内禀增长率rm
增长率：单位时间内种群数量增加的比例。 种群实际增长率r又称为自然增长率
内禀增长率（innate rate of increase）: 具有稳定年龄结构的种群，在食物不受限制、 同种或其他个体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、 光照和食物等环境条件组配下，种群的最大 瞬时增长率
生态死亡率：一定条件下的实际死亡率。个 体可能死于饥饿、疾病、竞争、被捕食、被 寄生、恶劣气候、意外事故等等
出生率和死亡率 常用1000个个体中的出生
数或死亡数来表示；也可以按特定年龄来统 计出生率或死亡率。
年龄结构（age structure）
年龄结构: 种群内各个年龄级个体数目与种 群总个体数的比例关系
种群生态学（Population ecology）： 研究种群的数量、分布及种群与其栖息地 环境中诸多因子的相互作用。种群动态是 种群生态学研究的核心问题
种群生态学的研究内容
定量地研究种群的出生率、死亡率、迁 入迁出率
了解影响种群波动的因素及种群存在、 发生规律
了解种群波动所围绕的平均密度及种群 衰落、灭绝的原因
影响动物出生率的主要因素
性成熟的速度 每次产仔数量 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 殖次数等差异很大
例：“二度梅”；箭竹 云南大理农民杨春海研究
开发出的‘二度梅’性状 稳定，一年开两季花
箭竹（Fargesia spathacea Franch. ）
年龄 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
存活数 250 178 107 76 36 17 9 6 4 2 0
种群增长率 r 和内禀增长率rm
增长率：单位时间内种群数量增加的比例。 种群实际增长率r又称为自然增长率
内禀增长率（innate rate of increase）: 具有稳定年龄结构的种群，在食物不受限制、 同种或其他个体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、 光照和食物等环境条件组配下，种群的最大 瞬时增长率
生态死亡率：一定条件下的实际死亡率。个 体可能死于饥饿、疾病、竞争、被捕食、被 寄生、恶劣气候、意外事故等等
出生率和死亡率 常用1000个个体中的出生
数或死亡数来表示；也可以按特定年龄来统 计出生率或死亡率。
年龄结构（age structure）
年龄结构: 种群内各个年龄级个体数目与种 群总个体数的比例关系
种群生态学（Population ecology）： 研究种群的数量、分布及种群与其栖息地 环境中诸多因子的相互作用。种群动态是 种群生态学研究的核心问题
种群生态学的研究内容
定量地研究种群的出生率、死亡率、迁 入迁出率
了解影响种群波动的因素及种群存在、 发生规律
了解种群波动所围绕的平均密度及种群 衰落、灭绝的原因
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生 态 学
理论与应用
邱江平、赵琦
上海交通大学
生態學2003
1
第三章：种群生态学
• 种群的概念和基本特征 • 种群动态 • 种群生活史 • 种内和种间关系
2
第一节：种群的概念和基本特征
一、种群的基本概念
种群概念：种群是指同一物种中在一定时间 范围内占有一定空间个体的集合体。
•物种的存在单位、繁殖单位、进化单位
• 概念:指组成种群的个体在其生活空间中的位置或布局。 • 三类主要分布型 – 随机型(random)：每一个体在种群领域中各个点上出现的机会
是相等的。且某一个体的存在并不影响另一个体的分布。如森林 地被中的一些蜘蛛，面粉中的黄粉虫等。较少见。
– 均匀型(uniform)：个体在种群领域中呈有规则地均匀分布。如
42
生命表分析
死亡曲线
生態學2003
43
生態學2003
44
存活曲线
生態學2003
45
生態學2003
46
3.5
Time-specific survivorship curve
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1
2
3
4
56789 Nhomakorabea10
11
12
13
14
Age (years)
47
3.5
3
2.5
2 1.5 1
60
61
Euler方程
rm x e l x mx 1 x 0
Euler方程的推导 因为N t N 0 R0和R0 l x mx
x 0
所以N t N 0l x mx
x 0
将上述方程2边同时除以N t 得 1 (
x 0
N0 )l x mx Nt
14
生態學2003
15
(19) 361 N 120只 y1 y2 19 16 3
(y1 )
2
2
16
2、相对密度的测定
• 捕捉
• 粪堆计数
• 鸣叫计数
• 毛皮的收购记录 • 单位渔捞努力的鱼数或生物量 • 计数动物活动所遗留的遗迹
17
三、种群的年龄分布和性比
• 研究种群年龄分布和性比的意义 • 年龄结构 • 性比率 • 多型现象
生態學2003
80
z=N-Neq R0=1.0- β(N-Neq)=1.0-βz Nt+1 = R0 Nt=(1.0-βz) Nt
81
生態學2003
1000
Many birds, small mammals, lizards, turtles
Type I
Many mammals
) (log scale) Number of survivors (n x
100
10
Many invertebrates
1
0.1
Age2003 生態學
Fig. 6.4
31
生命表的种类
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; ②可计算内禀增长率rm和周限增长率λ ③编制较易. 缺点: ①无法分析死亡原因或关键因素 ②也不适用于出生或死亡变动很大的种群.
32
生態學2003
•构成群落的基本单元 •理论种群、自然种群、实验种群 •单种种群、混种种群
3
二、种群的基本特征
• 数量特征
• 空间特征 • 遗传特征 • 系统特征
4
三、种群生物学和种群生态学 • 种群生物学：研究种群的结构、形成、发 展和运动变化过程规律的科学。种群遗传 学和种群生态学是其最主要的组成部分。 • 种群生态学：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的核心问题
当I>1，集群分布
68
相邻个体最小距离
当J=1，随机分布
1 d 1/ 2 2N d
当J<1，集群分布
当J>1，均匀分布
d
i 1
n
i
n
d J d
69
2、空间尺度和种群的空间结构
3、空间异质性和集合种群
“由经常局部性灭绝，但又定居而再生的种群所组 成的种群”。 一个大的兴旺的种群因环境污染,栖息地破坏或其他 干扰而破碎成许多孤立的小种群时,这些小种群的联 合体或总体就称为集合种群或联种群.
13
N:M n:m Mn N m 39 34 N 88只 15 N M N n 88 3988 34 S E N 88 393487 MnN 1
88 13.31 0.1513
即95% 的置信区为平均数 2S E 88 26 62 114
5
四、单体生物和构件生物 • 单体生物：每一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、两栖类和昆虫等。
• 构件生物：受精卵首先发育成一结构单位， 或构件，然后发育更多的构件，形成分支 结构。发育的形式和时间是不可预测的。 如大多数植物、海绵、水螅和珊瑚等。
6
25
四、生命表
生命表方法是种群生态学研究的一个重要内容.
生命表方法是研究种群数量变动机制和制定数量预 测模型的一种重要方法
•生态表的基本概念
•生命表的一般构成 •生命表的种类 •生命表的编制方法 •生命表分析
26
生命表的基本概念
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.
dx: x期限内(x→x+1)的死亡数
qx: x期限内的死亡率,常以100 qx 和1000 qx表示
qx= dx/ nx
lx: x期开始时存活个体的百分数. lx = nx/n1
30
生命表的一般构成
Lx: x→x+1期间的平均存活数目 (nx+nx+1)/2
Tx: x期限后平均存活数的累计数
Tx=∑Lx ex: x期开始时的平均生命期望值 ex=Tx/nx nx dx是直接观察值,其余参数为统计值
18
种群的年龄结构 种群的年龄分为三种生态年龄,即3个年龄组: 生殖前期、生殖期、生殖后期
3种主要的年龄结构类型:
增长型、稳定型、衰老型
19
年龄分布（年龄结构）
金字塔型
钟罩型
生態學2003
壶型
20
生態學2003
21
生態學2003
22
生態學2003
23
性比
大多数生物的自然种群内♀♂个体比率常 为1:1
如果种群具有稳定的年 龄结构而且x年龄划分等距离的时间 那么 N0 1 rm x e rm x Nt e
x 0
所以 e rm x l x mx 1
62
生態學2003
63
生態學2003
64
生態學2003
65
六、种群的空间格局（spatial pattern） 1、种群的空间分布型
70
一般种群
研究目 的不同 预测种群达平衡时
联种群
是否走向灭绝,或还能 维持生存多长时间
的密度,即种群大小
一定(某)空间
区域不 同
着眼于较大区域,包 括很多小斑块. 不关 心小种群.
71
72
73
74
七、种群的增长
75
1、种群增长的一个简单模型
Nt+1-Nt=B+I-D-E Nt+1-Nt=B-D B=b Nt D=d Nt
0.5 0 1
2
3
4
5
6
7
Age (years)
Age-specific survivorship curve for the American robin.
生態學2003 48
Comparison in the accuracy of life tables
Hypothetical comparison of cohort survivorship of humans born in 1930. 生態學2003 49
• 生态死亡率(实际死亡率):在一定条件下的 实际死亡率.许多个体死于各种生物或非生 物影响的因素.
• 出生率和死亡率一般都以种群中每单位时 间每1000个个体的出生或死亡数来表示.
11
生態學2003
12
二、种群的数量统计
1、绝对密度的测定
• 总数量调查 • 取样调查 §样方法
§标志重捕法
§去除取样法
9
• 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.
10
• 生理死亡率(最小死亡率):在最适条件下个 体因衰老而死亡,其种群死亡率降到最低.
27
生命表的基本概念
生命表的主要优点 1. 系统性: 记录了从世代开始至结束.
2. 阶段性: 记录各阶段的生存或生殖情况.
3. 综合性: 记录了影响种群数量消长的各因素的作 用状况. 4. 关键性: 分析其关键因素,找出主要因素和作用 的主要阶段.
理论与应用
邱江平、赵琦
上海交通大学
生態學2003
1
第三章：种群生态学
• 种群的概念和基本特征 • 种群动态 • 种群生活史 • 种内和种间关系
2
第一节：种群的概念和基本特征
一、种群的基本概念
种群概念：种群是指同一物种中在一定时间 范围内占有一定空间个体的集合体。
•物种的存在单位、繁殖单位、进化单位
• 概念:指组成种群的个体在其生活空间中的位置或布局。 • 三类主要分布型 – 随机型(random)：每一个体在种群领域中各个点上出现的机会
是相等的。且某一个体的存在并不影响另一个体的分布。如森林 地被中的一些蜘蛛，面粉中的黄粉虫等。较少见。
– 均匀型(uniform)：个体在种群领域中呈有规则地均匀分布。如
42
生命表分析
死亡曲线
生態學2003
43
生態學2003
44
存活曲线
生態學2003
45
生態學2003
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3.5
Time-specific survivorship curve
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
1
2
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4
56789 Nhomakorabea10
11
12
13
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Age (years)
47
3.5
3
2.5
2 1.5 1
60
61
Euler方程
rm x e l x mx 1 x 0
Euler方程的推导 因为N t N 0 R0和R0 l x mx
x 0
所以N t N 0l x mx
x 0
将上述方程2边同时除以N t 得 1 (
x 0
N0 )l x mx Nt
14
生態學2003
15
(19) 361 N 120只 y1 y2 19 16 3
(y1 )
2
2
16
2、相对密度的测定
• 捕捉
• 粪堆计数
• 鸣叫计数
• 毛皮的收购记录 • 单位渔捞努力的鱼数或生物量 • 计数动物活动所遗留的遗迹
17
三、种群的年龄分布和性比
• 研究种群年龄分布和性比的意义 • 年龄结构 • 性比率 • 多型现象
生態學2003
80
z=N-Neq R0=1.0- β(N-Neq)=1.0-βz Nt+1 = R0 Nt=(1.0-βz) Nt
81
生態學2003
1000
Many birds, small mammals, lizards, turtles
Type I
Many mammals
) (log scale) Number of survivors (n x
100
10
Many invertebrates
1
0.1
Age2003 生態學
Fig. 6.4
31
生命表的种类
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; ②可计算内禀增长率rm和周限增长率λ ③编制较易. 缺点: ①无法分析死亡原因或关键因素 ②也不适用于出生或死亡变动很大的种群.
32
生態學2003
•构成群落的基本单元 •理论种群、自然种群、实验种群 •单种种群、混种种群
3
二、种群的基本特征
• 数量特征
• 空间特征 • 遗传特征 • 系统特征
4
三、种群生物学和种群生态学 • 种群生物学：研究种群的结构、形成、发 展和运动变化过程规律的科学。种群遗传 学和种群生态学是其最主要的组成部分。 • 种群生态学：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的核心问题
当I>1，集群分布
68
相邻个体最小距离
当J=1，随机分布
1 d 1/ 2 2N d
当J<1，集群分布
当J>1，均匀分布
d
i 1
n
i
n
d J d
69
2、空间尺度和种群的空间结构
3、空间异质性和集合种群
“由经常局部性灭绝，但又定居而再生的种群所组 成的种群”。 一个大的兴旺的种群因环境污染,栖息地破坏或其他 干扰而破碎成许多孤立的小种群时,这些小种群的联 合体或总体就称为集合种群或联种群.
13
N:M n:m Mn N m 39 34 N 88只 15 N M N n 88 3988 34 S E N 88 393487 MnN 1
88 13.31 0.1513
即95% 的置信区为平均数 2S E 88 26 62 114
5
四、单体生物和构件生物 • 单体生物：每一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、两栖类和昆虫等。
• 构件生物：受精卵首先发育成一结构单位， 或构件，然后发育更多的构件，形成分支 结构。发育的形式和时间是不可预测的。 如大多数植物、海绵、水螅和珊瑚等。
6
25
四、生命表
生命表方法是种群生态学研究的一个重要内容.
生命表方法是研究种群数量变动机制和制定数量预 测模型的一种重要方法
•生态表的基本概念
•生命表的一般构成 •生命表的种类 •生命表的编制方法 •生命表分析
26
生命表的基本概念
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.
dx: x期限内(x→x+1)的死亡数
qx: x期限内的死亡率,常以100 qx 和1000 qx表示
qx= dx/ nx
lx: x期开始时存活个体的百分数. lx = nx/n1
30
生命表的一般构成
Lx: x→x+1期间的平均存活数目 (nx+nx+1)/2
Tx: x期限后平均存活数的累计数
Tx=∑Lx ex: x期开始时的平均生命期望值 ex=Tx/nx nx dx是直接观察值,其余参数为统计值
18
种群的年龄结构 种群的年龄分为三种生态年龄,即3个年龄组: 生殖前期、生殖期、生殖后期
3种主要的年龄结构类型:
增长型、稳定型、衰老型
19
年龄分布（年龄结构）
金字塔型
钟罩型
生態學2003
壶型
20
生態學2003
21
生態學2003
22
生態學2003
23
性比
大多数生物的自然种群内♀♂个体比率常 为1:1
如果种群具有稳定的年 龄结构而且x年龄划分等距离的时间 那么 N0 1 rm x e rm x Nt e
x 0
所以 e rm x l x mx 1
62
生態學2003
63
生態學2003
64
生態學2003
65
六、种群的空间格局（spatial pattern） 1、种群的空间分布型
70
一般种群
研究目 的不同 预测种群达平衡时
联种群
是否走向灭绝,或还能 维持生存多长时间
的密度,即种群大小
一定(某)空间
区域不 同
着眼于较大区域,包 括很多小斑块. 不关 心小种群.
71
72
73
74
七、种群的增长
75
1、种群增长的一个简单模型
Nt+1-Nt=B+I-D-E Nt+1-Nt=B-D B=b Nt D=d Nt
0.5 0 1
2
3
4
5
6
7
Age (years)
Age-specific survivorship curve for the American robin.
生態學2003 48
Comparison in the accuracy of life tables
Hypothetical comparison of cohort survivorship of humans born in 1930. 生態學2003 49
• 生态死亡率(实际死亡率):在一定条件下的 实际死亡率.许多个体死于各种生物或非生 物影响的因素.
• 出生率和死亡率一般都以种群中每单位时 间每1000个个体的出生或死亡数来表示.
11
生態學2003
12
二、种群的数量统计
1、绝对密度的测定
• 总数量调查 • 取样调查 §样方法
§标志重捕法
§去除取样法
9
• 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.
10
• 生理死亡率(最小死亡率):在最适条件下个 体因衰老而死亡,其种群死亡率降到最低.
27
生命表的基本概念
生命表的主要优点 1. 系统性: 记录了从世代开始至结束.
2. 阶段性: 记录各阶段的生存或生殖情况.
3. 综合性: 记录了影响种群数量消长的各因素的作 用状况. 4. 关键性: 分析其关键因素,找出主要因素和作用 的主要阶段.