趋同适应:不同物种,由于生活在相同或相似的生境中,长期以往,在形态结构、生理生化、行为的方面表现相同的适应特征,如水生动物大多数体型为流线型。(生活型)
趋异适应:同一生物由于其分布范围较广泛,为了适应不同的生境条件,产生不同的性状(形态结构、生理生化、行为等)以适应不同的生境。(生态型)
第七节 种内与种间关系
一、种内关系
1. 植物种内个体之间的竞争主要表现在个体之间的密度效应,反映在个体产量和死亡率上。植物不能规避不良环境,故而只能在良好的环境在枝繁叶茂,在资源有限的环境下减少枝叶和构件数量,降低种群密度。
(1) 自疏和它疏
自疏:一个幼龄个体密度高的种群,随着种群内个体年龄的增长和体型的增大,种群内密度降低的现象;当种群密度较低时个体之间不会因为争夺有限资源而相互作用,当个体数量增多,为了争夺有限资源,就会产生邻接效应(由于种群内个体基因型不同,所处的微环境不同,以及个体间抑制对方的强度和耐受度不同,导致有的个体获得更多的资源,而有的个体就会死亡)
它疏:不同物种之间,因某一种群的个体增长和密度的增加,致使另一个种群大小降低,引起个体死亡的现象。
(2) 最后产量恒定法则和—3/2自疏法则
最后产量恒定法则:无论初始播种密度如何,在一定面积和一定环境条件下,植物最终的产量差不多是一样的,也就是说单位面积的生物量大小与密度无关,特定地点能维持的单位面积产量是恒定的,资源的可利用率决定了最终产量。
-3/2自疏法则:种群的密度与开始发生自疏的时间和发生自疏时个体的大小间存在相关性,该关系在双对数图上有典型的-3/2斜率。
2.性关系----性关系与繁殖后代有重要关系
(1) 两性细胞结合与有性繁殖(略)
结合方式:自体受精和异体受精
(2)无性繁殖和有性生殖的适应意义
环境因素对生物采取的繁殖方式有重要作用,一般来说在多变的环境中,生物多采用有性繁殖,在比较稳定的环境中生物多采用无性繁殖。有性繁殖在发生遗传变异的几率更大,对于多变的环境来说是一种适应,而无性繁殖繁殖速度快可以迅速占领栖息地,使其在稳定环境在提高自身的竞争力。
(3)性比(非重点)
影响性比的因素:
a.Fisher性比理论:大多数生物种群的性比都倾向于1:1,如果偏离该比例,雌雄个体间的适合度将产生变化,经过进化纠正以后,又会使性比达到平衡。
b.如果一个性别的个体对母体要求的花费比较高,则会导致便宜的性比具有更多的后代数;
c.雌体通过产生数量不同的雌性后代数,使其生殖成效最大化。
(4)植物的性别系统
雌雄同株、雌雄异花、雌雄异株
(5)动物的婚配制度
一雌多雄、一雄多雌、一雌一雄
特点及原因:最常见的是一雄多雌、最少见的是一雌多雄;婚配制度与环境具有密切关系,在资源分布均匀一致且丰富的情况下有利于形成一雄一雌的婚配制度;在资源高质但是分布不均的情况下有利于形成一雄多雌的婚配制度;当外界环境极不稳定,为了更多的后代,一雌多雄的婚配制度将有利于种群延续。
(6)领域和社会等级
领域:由个体、家庭或其他社群单位占据的,并积极保护不然其他同种成员入侵的空间,领域行为包括鸣叫、气味标志、特异姿势、威胁或攻击等。领域面积主要取决于占据着的体型大小(体型大小与领域面积呈正比)以及食物质量(食肉动物领域面积大于食草动物),其意义在于防止种内激烈竞争,有效的利用资源。
社会等级:在种群中各个个体的地位具有一定排序的等级现象,具有优势的个体(体型大、性成熟、身体强壮、打斗经验丰富)拥有较高的社会等级。其意义是维护种群稳定,有利于种群的延续和保存。
(6)利他行为
一个个体牺牲自身利益使其他个体或整个社群整体获益的行为,是群体选择的结果
二、 种间关系
1. 竞争
a. 定义:两个或两个以上有机体或物种彼此之间相互抑制相互妨碍的关系
b. 原因:有机体所利用的共同资源出现短缺且对资源有相同的要求和利用方式;
c. AB竞争结果:A将B排挤在外;B将A排挤在外;AB产生生态位分化,达到共存
d. 一般特征:(1)不对称性,竞争对各方的影响不同;(2)一种资源的竞争影响对另一种资源的竞争
2. 生态位与高斯假说
a. 生态位的定义:生态位是指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色,是物种所有生态特征的总和,对于一生物种群来说,它们生活在怎样的环境范围内,什么时候出现,利用什么特定的资源、怎样和其他物种相互作用等这些因子的交叉情况描述了生态位。
b. 基础生态位和理论生态位:基础生态位是指只具有一个物种时,其占据的生存的最大空间;但当有竞争对手时,有些空间被竞争对手占据不能利用,能够被实际利用的空间被称为实际生态位。
c. 生态空间:对于某一生物生态位而言,它不止是一个定性的概念,也可以通过定量的数值(范围)进行描述,它反映了该生物生态位所有生态特性的所有数值范围,并在多维空间里表示出来,形成一个空间范围,称为生态空间。
d. 高斯假说:生态位相同的两个物种不可能生存在同一空间,竞争会导致生态位的分化,两个物种要共存,其种内竞争激烈程度大于种间竞争,这样才能保证不被彼此排挤,从而达到共存。
e. 生态分化:种内竞争促进两物种生态位扩大并接近,种间竞争又使生态位分开。生态位的分化对物种共存和群落构建有重要作用,对生物多样性的保护也具有重大意义。
3. 种间竞争模型
⑴ Lotka-Voltarra模型(不考)
⑵ Tilman模型
二、 捕食关系
1捕食关系的概念:广义与狭义的概念
捕食:某一生物以其他生物的全部或部分为食的过程或现象。广义捕食:典型捕食、食草、竞争;狭义捕食:典型捕食
2捕食的生态意义:通过捕食建立生物间的食物链关系,是参与物质循环的一部分;维持生态平衡,避免物种数量过大,破坏生态环境;提高被捕食者种群的活力与遗传质量。
3捕食对被捕食者的影响:a.正面影响,排出种群内的低质个体,保证种群活力和遗传质量;b.负面影响,捕食过度导致种群数量剧减,甚至灭亡。
4协同效应(红皇后效应):一个物种的性状对另一种物种的性状产生反应而进化,而后一个物种又因为前一个物种的性状的变化而产生反应进化的现象。把捕食者与被捕食者之间的协同进化称为红皇后效应,捕食者对被捕食者的副作用趋向减弱,“精明的”捕食者为了保证自身种群的生产力,不会对被捕食者赶尽杀绝。
5自然界捕食关系的表现
数量动态的变化:a.被捕食者数量减少,捕食者数量上升;b.对被捕食者没有太大影响;c.捕食者数量减少,但是捕食者趋于稳定。原因:自然界的捕食关系不是一对一的关系,而是一个开放的空间。
6食草作用(省略)
4捕食关系在生物控制中的作用:Holling反应的应用
三、 寄生关系
1 有关寄生的各种概念:寄生、拟寄生、内/外寄生
寄生:一种生物生长在另一种生物的体内或体表上,从中汲取营养,对宿主有一定的负面影响
拟寄生:将自己的卵产在寄主身上或体内,导致寄主死亡。
内/外寄生:
2 寄生作用与协同进化
寄生生物:神经系统和感官系统退化;繁殖力增大具有发达的生殖器官保证对宿主的入侵和感染;
宿主:产生一系列的免疫反应,制造寄生生物不能生存的环境。
四、 其它种间关系
1 互利共生:两种生物间,具有专一性、对双方都有利的相互关系,两个物种分离时,双方都不能共存。
2 偏离共生:两种生物的相互关系,对一方有利而对另一方无影响。
3 化学它感:某一生物或有机体受到另一生物或有机体所释放的代谢产物的影响。
4 种间关系的各种表现与实际判断问题(略)
第四章 群落生态学
第一节 生物群落的基本概念
一、生物群落的概念
在一定时间和生境条件下生物种群有规律的组,群落的基本特征包括:a.具有一定的物种组成;b.各物种间相互作用形成一定的种间关系;c.具有一定的动态特征;d.具有一定的范围;e.具有边界特征(机体论和个体论);f.具有特定的群落环境;g.具有一定的结构特征。
二、 生物群落的基本特征简介
1 群落的物种组成:每个群落都有其标志性的种类;群落里的种群中,一种或几种生物在数量上占优势;有些种类的出现表现出较高的关联性,这些种类以聚群的形式重复出现在相同生境条件的不同地段上。
⑴ 物种的不同性质:优势种、建群种等
优势种:群落中对群落结构及群落环境的形成起决定和控制作用的物种,具有最多数量;
建群种:对群落的形成起着主要作用的物种,属于优势层中的优势种;
亚优势种:作用次于优势种,在某些方面起着重要作用的物种;
伴生种:是群落中的固定成分,伴随着优势种出现的,但对群落不起主要作用的物种;
偶见种:群落中出现频率较低,个体数量十分稀少,常常是偶然侵入的群落物种。
⑵ 物种多样性:生物多样性在物种层次的表现形式,主要分为群落中物种的丰富程度以及群落中物种的分布状况两方面。
生物多样性:生物的个体和群体以及它们赖以生存的从基因到生态系统的各等级的生命组织形式的非一致性和变异,包括:遗传多样性、物种多样性、群落多样性和生态系统多样性。
物种多样性与海拔、纬度变化、海洋深度、人为干扰、空间异质性具有关联
(3)组成的数量特征
多度:群落中物种个体数目多少的参数,可以用直接计算法和目测估计法两种方法进行确定;
盖度:植物地上部分垂直投影面积占群落总面积的百分比。即可以反映植物所占水平空间的大小也可以反映植物之间的关系。
频度:指群落中某个物种出现的样方数占整个样方数的百分比,Raunkiaer低频定律:在一个种类分布均匀一致的种群中,属于A级频度(1%-20%)的种类占大多数,而BCD频度的种类数目较少,属于E级频度的植物是群落中的优势种和建群种,其数目比较多。
密度:单位面积或空间内物种数目的多少。
重要值:是某个种在群落中作用和地位的综合指标,包括相对密度、相对频度、相对基盖度的总和。
2 群落的结构特征
⑴ 群落的时间特征
⑵ 群落的空间特征
⑶ 群落的营养结构
3 物种多样性空间变化规律的各种学说
(1) 进化时间学说:热带群落因进化时间长久,环境条件的稳定以及极少的灾害性气候变化使得群落有足够的时间发展到多样化的程度,故多样性丰富。
(2) 生态时间学说:物种从多样性高的热带扩散到多样性低的温带需要一定的时间,故温带地区群落尚未饱和;