第三章 种群生态第一节 种群的基本概念一、一、种群种群 同一物种在一定空间和一定时间的个同一物种在一定空间和一定时间的个体的集合体体的集合体. . 是具有潜在互配能力的个体是具有潜在互配能力的个体. .二、区别种群和种二、区别种群和种( (物种物种) )的概念的概念 种种是能够相互配育的自然种群的类群是能够相互配育的自然种群的类群. .不同不同种之间存在生殖隔离现象种之间存在生殖隔离现象. .是一个分类阶元是一个分类阶元. . * *一个物种可以包括许多种群一个物种可以包括许多种群; ; * *不同种群之间存在明显的地理隔离不同种群之间存在明显的地理隔离, ,长期隔离长期隔离有可能发展为不同亚种有可能发展为不同亚种, ,甚至产生新的物种甚至产生新的物种. . 9/19/2024第一节 种群的基本概念三、种群是构成物种的基本单位三、种群是构成物种的基本单位, ,也是构成群落也是构成群落的基本单位的基本单位( (组成成分组成成分) )四、种群的类型四、种群的类型( (按研究对象分按研究对象分) ) 自然种群自然种群 实验种群实验种群 单种种群单种种群 混种种群混种种群9/19/2024什么是种群生态学 也即种群生态学研究的内容也即种群生态学研究的内容定量地研究种群的出生率、死亡率、迁入迁出率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、灭了解种群波动所围绕的平均密度及种群衰落、灭绝的原因绝的原因; ; 目的目的: : 调控种群调控种群9/19/2024第二节 种群的基本特征一、种群的密度一、种群的密度 每个单位空间内个体的数量每个单位空间内个体的数量. . 密度是种密度是种群最基本的参数群最基本的参数, , 也是种群重要的参数之一也是种群重要的参数之一. . 种群密度和生物的大小及该生物所处的种群密度和生物的大小及该生物所处的营养级有关营养级有关. .9/19/2024第二节 种群的基本特征二、种群的分布型二、种群的分布型 1.1.定义定义: : 种群在一个地区的分布方式种群在一个地区的分布方式, ,既个体如既个体如何何 在空间配置的在空间配置的. . 或种群在一定空间的个或种群在一定空间的个 体体扩散分布的一定形式扩散分布的一定形式. . 2.2.研究分布型的研究分布型的现实意义现实意义 抽样设计方案抽样设计方案 数据处理数据处理 扩散行为扩散行为9/19/2024第二节 种群的基本特征3.3.种群分布型的种群分布型的类型类型 均匀分布、随机分布、集群分布均匀分布、随机分布、集群分布随机分布随机分布: :每个个体的位置不受其他个体分布每个个体的位置不受其他个体分布的影响的影响. . 可用泊松分布概率公式表示可用泊松分布概率公式表示: : P Px x=e=e-m-m mmx x/x/x! ! P Px x: : 一个样方含一个样方含x x个个体的概率个个体的概率( (理论值理论值E)E) x: x: 各样方含各样方含x x个个体个个体m: m: 样方样方密度的平均值密度的平均值9/19/2024第二节 种群的基本特征均匀分布均匀分布: :个体间的距离比随机分布更为一致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可看作是随机分布的特例. .集群分布集群分布: :个体呈疏松不均匀的分布个体呈疏松不均匀的分布. . 又称聚集又称聚集分布分布. . 是最常见的类型是最常见的类型. . 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核心分布型( (奈曼分布奈曼分布): ): 分布不均匀分布不均匀, ,个体形成很个体形成很多小集团或核心多小集团或核心, ,核心之间的关系是随机的核心之间的关系是随机的. . 其概率公式可表示为其概率公式可表示为: :9/19/2024第二节 种群的基本特征 P Px x=m=m1 1mm2 2e e-m-m2 2/x m/x m2 2r r/r!/r! 其中其中: m: m1 1 =m =m2 2/(s/(s2 2-m); m-m); m2 2=s=s2 2/(m-1)/(m-1) m m为平均密度为平均密度负二项分布型负二项分布型( (嵌纹分布嵌纹分布): ):个体分布疏密相嵌个体分布疏密相嵌, ,很很不均匀不均匀. . 其概率公式可表示为其概率公式可表示为: : P Px x=(m/p +x-1)(p+1)=(m/p +x-1)(p+1)-k-x-k-x p px x/(x!m/p-x/(x!m/p-x!)! !)! 其中其中:p=s:p=s2 2/m -1 m/m -1 m为平均密度为平均密度9/19/2024第二节 种群的基本特征4.4.种群分布型的计算种群分布型的计算频次分布法频次分布法: : 根据分布型的理论概率分布通式根据分布型的理论概率分布通式计算出理论概率和理论频次计算出理论概率和理论频次; ; 用用x x2 2检验法分别检验法分别检验理论频次和实测频次的吻合度检验理论频次和实测频次的吻合度, ,来判断属来判断属何种分布型何种分布型. .分布型指数法分布型指数法 a:a:空间分布指数空间分布指数( (扩散系数扩散系数) I=s) I=s2 2/m/m 当当I=1,I=1,随机分布随机分布;I1,;I1,;I1,集群分集群分布布. .9/19/2024第二节 种群的基本特征b:b: k k值法值法 ( (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=m k=m2 2/(s/(s2 2-m)-m) 1/k =0, 1/k =0,随机分布随机分布; ; 1/k 0, 1/k 0,集群分布集群分布; ; 1/k 0, 1/k 0,均匀分布均匀分布. .C:C:聚块指标聚块指标 mm* */m/m m m* *：平均拥挤度。平均拥挤度。 mm* */m=(x/m=(xi i2 2/ x/ xi i)-1/m)-1/m9/19/2024第二节 种群的基本特征C:C:聚块指标聚块指标 mm* */m/m m m* *：平均拥挤度。平均拥挤度。 mm* */m=(x/m=(xi i2 2/ x/ xi i)-1/m)-1/m m m* */m=1, /m=1, 随机分布随机分布 mm* */m1, /m1, /m1, 集群分布集群分布9/19/2024第二节 种群的基本特征d:d:平均拥挤度平均拥挤度mm* *与平均密度与平均密度mm的回归关系的回归关系: : m m* * = =+m+m =0, =1, =0, =1, 随机分布随机分布 1, 0, =10, =1 =0, 1, =0, 1, 集群分布集群分布 0, 10, 19/19/2024第二节 种群的基本特征三、种群的出生率和死亡率三、种群的出生率和死亡率1.1.出生率出生率 生理出生率生理出生率( (最大出生率最大出生率): ):在理想条件下所在理想条件下所能达到的最大出生数量能达到的最大出生数量. . 生态出生率生态出生率( (实际出生率实际出生率): ):在一定时期内在一定时期内, ,种群在特定条件下实际出生数量种群在特定条件下实际出生数量. .内外因素共内外因素共同作用影响的结果同作用影响的结果. . 影响出生率的因素影响出生率的因素: : a.a.性性成熟速度成熟速度; ; b.b.每次产每次产仔数仔数; ; c.c.每年生殖次数每年生殖次数; ; d.d.生殖年龄的长短生殖年龄的长短. .9/19/2024第二节 种群的基本特征2.2.死亡率死亡率 生理死亡率生理死亡率( (最小死亡率最小死亡率): ):在最适条件下个在最适条件下个体因衰老而死亡体因衰老而死亡, ,其种群死亡率降到最低其种群死亡率降到最低. . 生态死亡率生态死亡率( (实际死亡率实际死亡率): ):在一定条件下的在一定条件下的实际死亡率实际死亡率. .许多个体死于各种生物或非生物许多个体死于各种生物或非生物影响的因素影响的因素. . 出生率和死亡率一般都以种群中每单位时间出生率和死亡率一般都以种群中每单位时间每每10001000个个体的出生或死亡数来表示个个体的出生或死亡数来表示. . 9/19/2024第二节 种群的基本特征四、种群的年龄结构四、种群的年龄结构 种群的年龄分为三种生态年龄种群的年龄分为三种生态年龄, ,即即3 3个年龄组个年龄组: : 生殖前期、生殖期、生殖后期生殖前期、生殖期、生殖后期 3 3种主要的年龄结构类型种主要的年龄结构类型: : 增长型、稳定型、衰老型增长型、稳定型、衰老型9/19/2024第二节 种群的基本特征五、性比五、性比 大多数生物的自然种群内大多数生物的自然种群内个体比率常为个体比率常为1:11:1 出生时雄性多于雌性出生时雄性多于雌性, ,随年龄增长随年龄增长, ,雌性多雌性多于雄性于雄性. . 性比也受环境因素影响性比也受环境因素影响, ,如食物的丰歉如食物的丰歉. . 如如赤眼蜂赤眼蜂, ,当食物短缺时当食物短缺时, ,雌性比例下降雌性比例下降. . 9/19/2024第二节 种群的基本特征六、多型现象六、多型现象 种群内的个体在形态、生殖力、体重及其他种群内的个体在形态、生殖力、体重及其他生理生态习性上产生差异生理生态习性上产生差异, ,而出现种群内不同而出现种群内不同生物型生物型. . 这种不同不单表现在这种不同不单表现在相异相异, ,同性个同性个体也有不同体也有不同. . 如飞虱长短翅如飞虱长短翅; ; 社会性昆虫等社会性昆虫等9/19/2024第三节 种群的增长 目的和内容目的和内容: :认识种群数量上的动态认识种群数量上的动态, ,用数学用数学模型加以描述模型加以描述, ,进而分析其数量变动规律进而分析其数量变动规律, ,预测预测未来数量动态趋势未来数量动态趋势. . 按时间函数的连续或不连续按时间函数的连续或不连续, ,可分两类可分两类. .9/19/2024种群的几何级数增长(世代离散性生长模型) 适应适应: : 一年一个世代一年一个世代, ,一个世代只生殖一次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)9/19/2024一 种群的几何级数增长(世代离散性生长模型)一、R R0 0恒定恒定 由由 Nt+1 = R0Nt 可得可得 N Nt t=R=R0 0t tN N0 0 (R (R0 01,1,增长增长;R;R0 0=1,=1,不增不减不增不减;R;R0 01,k,Nk,种群下降种群下降; N=k,; N=k,种群不增不减种群不增不减;Nk;Nk种群上升种群上升求其积分求其积分: :N Nt t=k/1+(k/N=k/1+(k/N0 0-1)e-1)e-rt-rt 9/19/2024三 种群的逻辑斯谛增长(在有限环境中)应具备应具备: :第一第一: :具有稳定的年龄分布具有稳定的年龄分布. .第二第二: :对种群密度测定有恰好的单位对种群密度测定有恰好的单位. .第三第三: :每个体增长率与种群大小成线性关系每个体增长率与种群大小成线性关系. .第四第四: :种群密度对增长率的影响是瞬时作用种群密度对增长率的影响是瞬时作用, ,不存不存在时滞效应在时滞效应. .9/19/2024四 对种群增长模型的修正一、一、 离散型有时滞的模型离散型有时滞的模型 N Nt+1 t+1 = R= R0 0N Nt t=(1-BZ=(1-BZt-1t-1)N)Nt t 即用即用t-1(t-1(上一代上一代) )的的Z Z值值, , 不用当代不用当代Z Z值值二二、逻辑斯谛生长的时滞模型、逻辑斯谛生长的时滞模型 dN/dtdN/dt= =rNrNt-gt-g(k-N(k-Nt-wt-w)/k)/k g g为生殖时滞为生殖时滞; w; w为反应时滞为反应时滞( (作用时间时滞作用时间时滞) )9/19/2024第四节 种群生命表及分析 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 9/19/2024一、生命表的定义 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.9/19/2024二、生命表的主要优点、生命表的主要优点1. 1. 系统性系统性: : 记录了从世代开始至结束记录了从世代开始至结束. .2. 2. 阶段性阶段性: : 记录各阶段的生存或生殖情况记录各阶段的生存或生殖情况. .3. 3. 综合性综合性: : 记录了影响种群数量消长的各因素的记录了影响种群数量消长的各因素的作用状况作用状况. .4. 4. 关键性关键性: : 分析其关键因素分析其关键因素, ,找出主要因素和作找出主要因素和作用的主要阶段用的主要阶段. .9/19/2024生命表的一般构成 了解生命表中常见的参数和符号了解生命表中常见的参数和符号 x x: : 按年龄或一定时间划分的单位期限按年龄或一定时间划分的单位期限.( .(如如: :日、周、月日、周、月等等) ) n nx x: x: x期开始时的存活率期开始时的存活率 d dx x: x: x期限内期限内(xx+1)(xx+1)的死亡数的死亡数 q qx x: x: x期限内的死亡率期限内的死亡率, ,常以常以100 100 q qx x 和和1000 1000 q qx x表示表示 q qx x= = d dx x/ / n nx x l lx x: : x x期开始时存活个体的百分数期开始时存活个体的百分数. . l lx x = n = nx x/n/n1 19/19/2024生命表的一般构成L Lx x: : xx+1xx+1期间的平均存活数目期间的平均存活数目 (n(nx x+n+nx+1x+1)/2)/2T Tx x: : x x期限后平均存活数的累计数期限后平均存活数的累计数 T Tx x=L=Lx xe ex x: : x x期开始时的平均生命期望值期开始时的平均生命期望值 e ex x= =T Tx x/n/nx x n nx x d dx x是直接观察值是直接观察值, ,其余参数为统计值其余参数为统计值9/19/2024生命表建立的一般步骤一、设计、调查: 根据研究对象的生活史、分布及各类环境因子特点,确定调查取样方案.二、根据研究对象、目的确定生命表类型: 如: 特定时间生命表(适合实验种群的研究) 特定年龄生命表(适合自然种群的研究、记录各发育阶段dx的死亡原因,死亡原因一栏用dxf表示)9/19/2024 生命表建立的一般步骤三、合理划分时间间隔三、合理划分时间间隔 在了解其生物学的基础上在了解其生物学的基础上, ,合理划分时间间合理划分时间间隔隔, ,可采用年、月、日或小时等可采用年、月、日或小时等. . 但野外但野外( (如对如对自然种群自然种群) )要得到有关生物年龄资料较困难要得到有关生物年龄资料较困难. . 可可通过鉴定它们死亡时的年龄通过鉴定它们死亡时的年龄, ,对对d dx x作出估计作出估计. .四、制表、生命表数据分析四、制表、生命表数据分析9/19/2024特定时间生命表 又又称称静态生命表静态生命表. .生命表中常见的形式生命表中常见的形式. .适用适用: :于世代重叠的生物于世代重叠的生物, ,在人口调查中也常用在人口调查中也常用优点优点: : 容易使我们看出种群的生存、生殖对策容易使我们看出种群的生存、生殖对策; ; 可计算内禀增长率可计算内禀增长率r rmm和周限增长率和周限增长率 编制较易编制较易. .缺点缺点: : 无法分析死亡原因或关键因素无法分析死亡原因或关键因素 也不适用于出生或死亡变动很大的种群也不适用于出生或死亡变动很大的种群. .9/19/2024特定时间生命表一一、 例例: : 一个假定的特定时间生命表一个假定的特定时间生命表 x x n nx x d dx x L Lx x T Tx x e ex x 10001000q qx x1 1000 300 850 2180 2.18 3001 1000 300 850 2180 2.18 3002 700 200 600 1330 1.90 2862 700 200 600 1330 1.90 2863 500 200 400 730 1.46 4003 500 200 400 730 1.46 4004 300 200 200 330 1.10 6674 300 200 200 330 1.10 6675 100 50 75 130 1.30 5005 100 50 75 130 1.30 5006 50 30 35 55 1.10 6006 50 30 35 55 1.10 6007 20 10 15 20 1.00 5007 20 10 15 20 1.00 500 8 10 10 5 5 0.50 100 8 10 10 5 5 0.50 100 9/19/2024特定时间生命表 在特定时间生命表中,常加入年龄特征繁殖力项mx, mx表示在x期限内存活的平均每一个雌性个体所产生的雌性后代数(即每雌产雌数) mx=oxsx/(nx+nx+1)/2 ox:x期的产卵数 sx:性比 (nx+nx+1)/2: x期的存活数目9/19/2024特定时间生命表例例 金龟子实验种群生命表金龟子实验种群生命表 X lX lx x mmx x l lx xmmx x l lx xmmx xx x 0 1.00 0 1.00 49 0.46 49 0.46 未成熟期未成熟期 50 0.4550 0.45 51 0.42 1.0 0.42 21.42 51 0.42 1.0 0.42 21.42 52 0.31 6.9 2.13 110.76 52 0.31 6.9 2.13 110.76 53 0.05 7.5 0.38 20.14 53 0.05 7.5 0.38 20.14 54 0.01 0.9 0.01 0.5454 0.01 0.9 0.01 0.54 16.3 2.94 152.86 16.3 2.94 152.869/19/2024特定时间生命表二、生命参数的计算二、生命参数的计算 世代平均历期世代平均历期( (周期周期): T=): T=l lx xmmx xx/lx/lx xmmx x 净增殖率净增殖率: :每过一个世代种群数量增长倍数每过一个世代种群数量增长倍数 R R0 0= = l lx xmmx x 周限增长率周限增长率: : =erm 9/19/2024特定时间生命表 内禀增长率rm:在实验条件下,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,这种条件下所观察到的种群增长能力. 最佳温湿组合,充足高质量食物,无限空间,最佳种群密度,排除其它生物的有害影响. 满足:e-rmxlxmx=1 9/19/2024特定年龄生命表 又称又称动态生命表动态生命表 适用于世代不重叠生物适用于世代不重叠生物, ,可进行关键因子分析可进行关键因子分析 另外还有图解式生命表另外还有图解式生命表, , 植物生命表等植物生命表等. . 植物生命表植物生命表: : 其存活可用种子的萌发百分其存活可用种子的萌发百分数和实生苗的存活百分数来表示数和实生苗的存活百分数来表示. .9/19/2024第五节 种群间的相互关系种群相互关系的类型种群相互关系的类型 关系类型关系类型 关系特点关系特点 竞争竞争(- -) (- -) 彼此互相抑制彼此互相抑制 捕食捕食(+ -) (+ -) 种群种群A A杀死或吃掉种群杀死或吃掉种群B B一些个体一些个体 寄生寄生寄生寄生(+ -) (+ -) 种群种群A A寄生于种群寄生于种群B B, ,并有害于后者并有害于后者 中性中性中性中性(0 0) (0 0) 彼此互不影响彼此互不影响 共生共生共生共生(+ +) (+ +) 彼此互相有利彼此互相有利, ,专性专性 互惠互惠互惠互惠(+ +) (+ +) 彼此互相有利彼此互相有利, ,兼性兼性 偏利偏利偏利偏利(+ 0) (+ 0) 对对A A种群有利种群有利, ,对种群对种群B B无利害无利害 偏害偏害偏害偏害(- 0) (- 0) 对对A A种群有害种群有害, ,对种群对种群B B无利害无利害9/19/2024竞争 竞争竞争: : 生活在同一地区的两个物种生活在同一地区的两个物种, ,由于利由于利用相同的资源用相同的资源, ,导致每一个物种的数量下降导致每一个物种的数量下降, ,即即两种群彼此发生有害影响两种群彼此发生有害影响. . 竞争一般可分为干扰竞争和利用竞争竞争一般可分为干扰竞争和利用竞争. . 干扰竞争干扰竞争: :一种动物借助于行为排斥另一种一种动物借助于行为排斥另一种动物使其得不到资源动物使其得不到资源. . 如如: :红翅鸫和黄头鸫红翅鸫和黄头鸫. . 利用竞争利用竞争: :一个物种所利用的资源对第二个一个物种所利用的资源对第二个物种也非常重要物种也非常重要, ,但两个物种并不发生直接接但两个物种并不发生直接接触触. .如如: :蚂蚁、啮齿动物都以植物种子为食蚂蚁、啮齿动物都以植物种子为食. .9/19/2024竞争一、种群竞争的理论模型、种群竞争的理论模型 竞争方程建立在逻辑斯谛方程的基础上竞争方程建立在逻辑斯谛方程的基础上. . dN dN1 1/dt=r/dt=r1 1N N1 1(k(k1 1-N-N1 1- - 1212N N2 2)/k)/k1 1 dN dN2 2/dt=r/dt=r2 2N N2 2(k(k2 2-N-N2 2- - 2121N N1 1)/k)/k2 2 k k1 1、k k2 2: :两竞争物种的环境负荷两竞争物种的环境负荷 1212: : 物种物种2 2的竞争系数的竞争系数,2,2对对1 1的竞争抑制作用的竞争抑制作用; ; 2121: : 物种物种1 1的竞争系数的竞争系数,1,1对对2 2的竞争抑制作用的竞争抑制作用. . 当没有竞争情况下当没有竞争情况下, , 1212或或N N2 2等于等于0, 0, 2121或或N N1 1等于等于0;0;即呈即呈S S曲线曲线. .9/19/2024竞争二、竞争排除 两个种群开始竞争时,一个种群最终将另一个种群完全排除掉,并使整个系统趋向饱和. 结论: 两个生态学上完全相同的物种不可能同时同地生活在一起;不同物种要实现在饱和环境和竞争群落中的共存,必须具有某些生态学的差异.9/19/2024竞争三、实验条件下的种群竞争三、实验条件下的种群竞争 两个例子两个例子: : 大草履虫和双小核草履虫大草履虫和双小核草履虫 两种谷盗竞争两种谷盗竞争, , 拟谷盗和锯谷盗拟谷盗和锯谷盗9/19/2024竞争四、在自然条件下的种群竞争四、在自然条件下的种群竞争 (1) (1) 对生活在同一地区的近缘物种生态学研究对生活在同一地区的近缘物种生态学研究: : 近缘物种在形态生理生态方面相似近缘物种在形态生理生态方面相似, ,因生活在同一因生活在同一地区地区, ,竞争激烈竞争激烈, ,迫使其在生态学上发生分化迫使其在生态学上发生分化, ,表现在表现在3 3方面方面: : 第一第一: : 利用不同的生境或微生境利用不同的生境或微生境 第二第二: : 吃不同的食物吃不同的食物 第三第三: : 在不同的时间出来活动在不同的时间出来活动 (2) (2) 特征替代现象特征替代现象: : 同地分布的近缘种之间的差同地分布的近缘种之间的差9/19/2024竞争 异往往比异地分布时所表现的差异大异往往比异地分布时所表现的差异大. . 因同地因同地分布时分布时, ,彼此由于竞争而发生分化彼此由于竞争而发生分化, ,而异地分布而异地分布时时, ,由于无竞争而分化不明显由于无竞争而分化不明显. .(3)对所谓“不完全”动植物区系及生态位相应变化 如如: :海岛即属于这种区系海岛即属于这种区系 在海岛上缺少大陆上许多物种在海岛上缺少大陆上许多物种, ,侵入海岛的侵入海岛的物种扩展其生态位物种扩展其生态位, ,利用一些新生境资源利用一些新生境资源, ,因此因此其数量比大陆多其数量比大陆多, ,生境也更广生境也更广, ,觅食技巧更多样觅食技巧更多样. .9/19/2024捕食 一个物种的成员以另一物种成员为食一个物种的成员以另一物种成员为食, ,被被捕食者常常被杀死捕食者常常被杀死. . 狭义捕食狭义捕食: : 动物吃动物动物吃动物 广义捕食广义捕食: : 肉食、植食、拟寄生、同种相残肉食、植食、拟寄生、同种相残 捕食作为一个重要生态学现象的理由捕食作为一个重要生态学现象的理由: : a. a.限制种群的分布限制种群的分布, ,抑制种群的数量抑制种群的数量. . b. b.捕食同竞争一样捕食同竞争一样, ,是影响群落结构的主要生态过程是影响群落结构的主要生态过程. . c. c.捕食是一个主要的选择压力捕食是一个主要的选择压力, ,生物的很多适应可用捕食生物的很多适应可用捕食者和猎物间的协同进化来说明者和猎物间的协同进化来说明. .9/19/2024捕食一、捕食过程的数学模型、捕食过程的数学模型 P:P:代表捕食者的种群数量代表捕食者的种群数量, R:, R:代表资源种群数量代表资源种群数量1.1.资源种群的增长率资源种群的增长率资源种群的增长率资源种群的增长率 无捕食者无捕食者, ,呈指数增长呈指数增长: : dR/dtdR/dt= =rRrR 有捕食者有捕食者: : dR/dtdR/dt=(=(r-aP)Rr-aP)R (a: (a:捕食者个体攻击的成功率捕食者个体攻击的成功率) )2.2.捕食者种群增长率捕食者种群增长率捕食者种群增长率捕食者种群增长率 无资源种群无资源种群, ,呈指数下降呈指数下降: : dP/dtdP/dt=-=-dP(ddP(d: :捕食者死亡率捕食者死亡率) ) 有有资源种群资源种群, , dP/dtdP/dt=(-=(-d+bR)Pd+bR)P (b: (b:捕食者将资源种群转捕食者将资源种群转化为新生捕食者的个体转化率化为新生捕食者的个体转化率) )9/19/2024捕食二、捕食者的功能反应二、捕食者的功能反应 功能反应功能反应功能反应功能反应: : 捕食者与猎物种群相互关系模型揭示捕食者与猎物种群相互关系模型揭示出捕食者对猎物密度的变化可作出不同类型反应出捕食者对猎物密度的变化可作出不同类型反应. .随着随着猎物密度的增加猎物密度的增加, ,每个捕食者可捕获更多猎物或可较快每个捕食者可捕获更多猎物或可较快地捕获猎物地捕获猎物, ,此现象称捕食者的功能反应此现象称捕食者的功能反应. . Holling(1959) Holling(1959)圆盘方程圆盘方程: N: Na a=aTN/(1+aT=aTN/(1+aTh hN)N) N Na a: :每个捕食者所攻击的猎物数量每个捕食者所攻击的猎物数量 a: a: 常数常数, ,捕食者的攻击率捕食者的攻击率 N:N:猎物数量猎物数量 T Th h: :处理时间处理时间 T:T:总时间总时间9/19/2024协同进化一、概念 一个物种的进化必然会改变作用于其它生一个物种的进化必然会改变作用于其它生物的选择压力物的选择压力, ,引起其它生物也发生变化引起其它生物也发生变化, ,这些这些变化反过来引起相关物种的进一步变化变化反过来引起相关物种的进一步变化. . 捕食者和猎物之间的相互作用是最好的实例捕食者和猎物之间的相互作用是最好的实例二二、昆虫与植物间的关系 相似于捕食者与猎物之间的相互作用相似于捕食者与猎物之间的相互作用三三、大型食草动物与植物的协同进化9/19/2024协同进化四、互惠共生物种间的协同进化 对双方都有好处,当离开时双方都能生存. 如: 绿水螅体内的绿藻虫 蚜虫分泌蜜露(消耗植物能量)和寄主植物(为固氮菌提供能量) 蚜虫与蚂蚁 9/19/2024协同进化五、协同适应系统五、协同适应系统 协同进化不仅存在于一对物种间协同进化不仅存在于一对物种间, ,也存在于也存在于同一群落的所有成员之间同一群落的所有成员之间. . 个体或亲缘个体个体或亲缘个体-相关物种的巨大选择相关物种的巨大选择压力压力-生态系统的进化生态系统的进化. .9/19/2024