b. 种群是什么:是进化的基本单位;是生物在自然界中存在的基本形式和基本单位;是植物群落结构和功能的基本单位;是具体群落地段上的生态位的实际占有者。
c. 种群的特征:空间特征,种群具有一定的分布区域,分布形式和空间等级结构;遗传特征,同一种群享有同一套基因库,以区别于其他物种,但基因组成同样是处于变动之中的;数量特征:一定面积内的种群个体数量是一定的,并且随着时间的变化而变化。
d. 种群形成的途径:(1)无性繁殖—构件体;(2)有性繁殖—个体物种
单体生物:指一个合子经胚胎发育形成的生物体,其组织、器官的各个部分的数量,在整个生命周期中保持不变,它们只存在大小不可逆转的增长,在形态结构上保持高度稳定。(有性繁殖,生物多样性较高)
构件生物:由一套构件组成的生物体,受精卵首先发育成一构件单位或构件体,然后发育成更多重复的构件单位,其器官和组织的数量不断增多,从而形成新个体。
无性系种群:有些植物种群,在生境中的许多个体是靠无性繁殖形成的,甚至一个地段上的所有个体都来自一个种子个体,全部个体属于一个无性系,这种种群被称为无性系种群。
二、 种群的各种参数
1 种群大小与密度
种群大小:一定空间范围内某个种的个体数量的总和称为种群大小;
种群密度:单位面积或单位体积内某个种的个体数量的总数称为种群密度;
关系:调查种群数量时不可能大面积大范围的对某个种的个体总数进行统计,而可以通过调查某个种的种群密度从而来估算出种群数量的大小。
2 种群的分布格局,种群分布格局的判断
(1)造成空间分布格局的原因:a.亲代的散布习性和生长习性(种子传播和地下根、地下茎的无性生长);b.对适宜生境的选择(自身的生态幅的大小和环境空间异质性);c.种间的相互关系
种群的空间分布:均匀分布、随机分布、集群分布
均匀分布:种内个体间的竞争;
随机分布:资源分布均匀且丰富,某任何一个个体的存在不会影响其他个体的生存;
集群分布:资源空间分布不均匀;动物的集群行为;种子的扩散限度。
3 种群的结构特征:年龄结构与性比
种群的年龄结构:种群内不同年龄个体的数量的分布情况。
同龄种群和异龄种群:一个种群的的年龄结构不是同龄就是异龄,一般把栽培植物或一年生植物称为同龄种群,自然的植物种群称为异龄种群。异龄种群是由不同的年龄个体组成,各个龄级的个体数和种群总个体数的比例称为年龄比例。
年龄金字塔:按从小到大的年龄比例绘图,就是年龄金字塔,主要用于判断种群动态,有三种主要模型:增长型;稳定型;衰退型。
性比:种群中雌雄个体数的比例,一般接近1:1。
第二节 种群动态
介绍种群的基本研究内容。重点放在种群的增长模型,尤其是指数模型和逻辑斯谛模型。
一 生命表与种群动态参数
生命表的编制;静态生命表与动态生命表;
生命表:分析种群死亡过程的有用工具,它系统的记录了种群在整个生命周期的各个年龄阶段和发育阶段的出生和死亡数量,并分析种群致死原因和生殖力,估算种群的消长趋势,主要分为静态生命表和动态生命表。
动态生命表:跟踪收集同一时间出生的总群从出生到死亡的全部资料,包括在不同发育阶段或年龄阶段的出生率、死亡率、繁殖数量等。
静态生命表:从某一时间断面观察种群现有的各个年龄层的存活状况,从而来估算每个年龄组的死亡率编制而成的生命表。
1 研究种群动态的参数
⑴ 生命表的分析
⑵ 种群增长率r/内禀增长率rm/瞬时增长率
种群增长率:种群的实际自然增长率R0可以用出生率减死亡率获得,但是在进行种间比较时,由于不同种群的平均世代时间不同,故而用种群增长率r,即来表示。
内禀增长率:在种群生长的理想条件下和资源充足的情况下,种群的最大增长率。
瞬时增长率:种群在任意小的时间段内的增长率,该增长率是连续的和瞬时的。只能表示此时的增长率。
⑶ 周限增长率:指在种群不受资源限制的情况下,种群内平均每一个个体能产生的后代数,用于与密度无关的种群增长模型又称种群的无限增长模型。可以推算较长时间的增长情况。
2 生存曲线
以横轴表示某种群的年龄,纵轴表示某种群的存活率,为了方便比较可以将横轴的年龄化为不同年龄百分比数。一般存活曲线可以分为曲线凸型、曲线对角型、曲线凹型:
曲线凸型:幼体存活率高,在接近生理寿命前只有少数个体死亡。
曲线对角型:在整个生命周期中,有一个较稳定的死亡率。
曲线凹型:幼体的死亡率很高,如产卵鱼类的存货模式。
二、 种群动态的模型研究
l 种群增长的基本规律:
a.对真实的自然种群来说,资源和空间是有限的。就某一特定环境空间来说,如被一个体占据,这一空间就不能再被别的个体利用。
b.一特定环境空间只能容纳一定数量的个体(K),称作环境容量。当种群数量为K后,种群将为零增长。
c.对于能容纳K个个体数的环境,每一个体利用1/K空间,N个个体利用N/K空间。这时,可供种群继续增长的剩余空间为(1-N/K)。 (1-N/K)在生态学上的意义是密度影响种群的增长。密度越大,种群增长的可能性越小。(1-N/K)称为密度制约因子。
1 指数增长模型
当种群不受到资源限制,并且不会受到自身密度变化的影响时,种群增长率保持不变,种群大小的变化呈指数增长模型,,t是年份,r是增长率。以种群的大小对时间作图,可以得到J型增长曲线。
2 LOGISTIC增长模型
对于真实的自然种群来说,资源和空间都是有限的,某个资源或空间被某一个体占据以后,就不能被其他个体占据,所以某一特定的环境空间只能容纳一定个体的数量K,称为最大环境容量,当达到K时,种群增长率为0,。对于能容纳K个个体的环境,其占据的资源空间为1/k,则N个个体占据的资源空间为N/K,剩余的资源空间为(1-N/K)。逻辑斯蒂模型就是在简单的指数增长方程上增加一个新项(1-N/K)来代表密度制约。即:。K是环境容量,1-N/K是剩余环境空间。在种群增长的早起阶段N接近于0所以(1-N/K)接近于1,种群实际上呈J型增长,当N逐渐增大时,密度制约效果逐渐增大,直到N=K时,剩余环境空间为0,种群增长率为0,种群到达一个稳定的波动状态,种群数量大小在K之间上下波动。种群呈S型增长。
3 具时滞效应
种群在受到空间及资源的条件限制下,其增长模型是S型增长,但是实际上由于环境条件的波动,会使K值在一定范围内产生波动,有时候N会出现超过K值得现象,其中还有一个原因就是密度对r的作用有一个时滞。
三 、自然种群的数量变化
1 季节性增长
随着季节变化,自然种群有明显的消长
2 周期性波动与不规则波动
周期性波动:一般情况下捕食或食草导致的延缓的密度制约会造成种群的周期性波动
不规则波动:由环境的不稳定性导致的不规则波动。
3 种群大爆发与种群的灭亡
种群数量的剧增,如赤潮的爆发,如凤眼莲的入侵;种群较长时间维持在一定的水平上称为种群平衡。
种群的灭亡:种群长期处于不利条件下会导致种群数量的减少甚至灭亡。
四 、种群调节
1 种群调节概念
任何种群大小都是处在不断的动态变化中,种群数量过小会导致遗传漂变使种群遗传素质单一化,导致种群灭绝,种群数量过大,会不断的消耗资源,破坏种群,赖以生存的环境。任何物种在种群大小的动态变化过程中,都有使种群密度维持不变的趋势,这就是种群调节。其调节机制可以分为内源性调节和外源性调节,调节因素可分为密度制约型和非密度制约两大类。
2 种内竞争 动物与植物种内竞争的差异
3 种群调节各学说简介与评价
(1) 外源性调节理论(认为种群的数量变动主要是外部因素的作用)
a. 非密度制约型:气候(土壤、温度、湿度等)通过影响生物的发育和存活来决定种群密度,生物种群的增长主要是受到有利于其生长繁殖的气候的短暂性的制约,生物所处的气候环境在有利和不利之间变化,导致种群的数量增大或减小。
b. 密度制约型:生态关系对种群的数量调节其决定性作用,这些作用的强度与种群密度有密切联系。最典型的就是自疏和它疏:自疏指同一种群中,随着种群个体数目的增加和个体体型的变大,导致种群密度降低的现象;它疏指某一种群的种群数目的增加和个体体型的增大,使另一个种群个体数目较少或个体死亡的现象。
(2) 内源性调节(种群大小主要受内部因素作用,如内分泌、行为、遗传等)
温爱德华学说(行为调节):种群的等级制度和领域性,可以对种群密度产生调节,种群过于庞大,为地位和领域的斗争也就越激烈,从而产生一些游荡者或剩余者,进而对种群大小进行调节。
克里斯勤学说(内分泌调节):种群数量上升时,种群个体受到的社群压力增加,会造成其内分泌出现紊乱,生长激素减少使生长和代谢发生阻碍,有时会导致生物个体因低血糖而死亡。
奇帝学说(遗传调节):种群大小下降时,其素质较低的基因型个体也能存活,死亡率降低,种群内变异增加,种群密度增加。
4 生态入侵:由于人类有意或无意的将某种生物带入适宜其生长发育和繁殖的地区,种群数量不断增大,逐步形成稳定的扩展,称为生态入侵。生态入侵会改变原有的生态系统结构,功能并造成危害。其不断占据其他本地生物的生态位,使本地生物衰落甚至灭亡,严重破坏物种多样性。
补充:集合种群的概念、集合种群的空间特征、集合种群的动态、集合种群理论的意义及应用。
1. 局域种群:同一物种,具有较高的概率相互作用的个体的集合。
集合种群:生境斑块中局域种群的集合,呈块状的局部种群可以通过种子的迁入迁出相互联系,也可以通过花粉传递进行基因交流,空间上彼此隔离,但是产生一定的个体交换而相互作用的种群。
2. 集合种群的动态:一个区域内的所有局域种群构成一个集合种群,各个局域种群数量变动很大,甚至灭亡,但是整个区域内的集合种群数量变动是比较稳定的。
3. 集合种群理论的意义及应用:最重要的应用是做出预测,主要预测集合种群的灭绝风险或维持时间。对景观管理和自然保护有很大的使用价值。随着生物生存环境的破碎化程度越来越高,集合种群的观点越来越受到保护生物学家的关注。
种子库:单位面积或容积土壤中贮存的种子。
第三节 种群的遗传与进化
种群的遗传与进化问题是否是种群生态学学科范围之内的内容,是有争论的。在一般的教科书上都明确种群的遗传与进化应该是种群生物学而不是种群生态学的内容,但在诸多的教科书上都包括了这一内容。我们认为,包括比不包括要好。由于有后续课程《进化生态学》着重介绍,这里给学生勾画一个轮廓就可以了。
一、种群遗传学基本概念
生物现实生存状态的质量和适应潜力都具有其遗传基础。