生态学复习资料

种 群掌握种群的数量\\质量\\动态\\及对环境的适应

种群的动态

种群的进化及选择 种内关系 种间相互作用

第二部分 种群生态学 种内、种间关系和物种的生活史对策。

种群是物种存在的基本单位，是生物进化的基本单位，也是生命系统更高组织层次——生物群落的基本组成单位。 第三章 种群及其基本特征

第一节 种群的概念 第二节 种群的空间格局 第三节 种群的动态 第四节 种群调节 第一节 种群概念及特征：

1.种群（population）是在一定空间中同种个体的组合。

该定义表示种群是由同种个体组成的，占有一定的领域，是同种个体通过种内关系组成的一个统一体或系统。 2.自然种群具有三个特征：

（1）空间特征：种群具有一定的分布区域和分存形式。

（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。 （3）个体水平与种群水平的差异：个体有出生、死亡，种群称为出生率和死亡率。 第二节 种群的空间格局

1.种群空间格局（spatial pattern）定义：

组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局，称为种群空间格局或内分布型（internal distribution pattern）。 2. 三种类型①均匀型（uniform）②随机型（random）③成群型（clumped）

①随机分布: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，才易产生随机分布。

②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。引起均匀分布主要原因：是由于种群内个体间的竞争。

③ 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。成群分布形成的原因是：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。动物成群分布的原因：局部生境差异；气候节律性变化；动物的社会行为。 检验方法方差/平均数比率，

s2/m=0 均匀分布 s2/m=1 随机分布 s2/m>1 成群分布

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第二节 种群的动态

种群动态

一、种群的密度（二）单体生物和构件生物 （一）数量统计

1.密度：单位面积（或空间）上的个体数目。 （1）绝对密度：指单位面积或空间的实有个体数。 方法：(A)总数量调查法：在某一面积的同种个体数目。

(B)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。

(C)标志重捕法：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。N:M=n:m N=M*n/m，

M为标志数，n为再捕个数，m为再捕中标记数,N样地个体总数。 假设（assumptions）

? 1. 研究期间內,标记永久性, 且再捕获时可正确记录。 ? 2. 加标记处理后, 再被捕的概率不变。

? 3. 加标记处理后, 死亡率和迁移率, 不受影响。

? 4.加标记处理后,此个体与其他个体的混合(随机 , 不会影响其被捕获率）。 ? 5. 取样时间相对与调查期间是短的。

（2）相对密度：表示数量高低的相对指标。

直接指标：每置100铁铗，日捕获10只老鼠，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。 生态密度和粗密度

粗密度(crude density)单位面积总空间的个体数

生态密度(ecological density)指种群实际占据的空间中单位面积的个体数 （二）单体生物和构件生物

构件生物(Modular organisms)：指其个体系由一些同型的基本结构单元构成的。如珊瑚\\变形虫

单体生物（unilary organism ）：体生物个体清楚，基本保持一致的体形，每一个体来源于一个受精卵。如鸟类、兽类等。 二、种群统计参数 （一）初级种群参数

1、出生率：任何生物产生新个体的能力。

最大出生率（maximum natality） ：是在理想条件下即无任何生态因子限制，繁殖只受生理因素所限制产生新个体的理论上最大数量。 实际出生率(realized natality) ：表示种群在某个真实的或特定的环境条件下的增长。它随种群的组成和大小，物理环境条件而变化的。

出生率的高低决定于下列几个特点：

1）成熟期的速度2）每次繁殖子代的数目3）每年繁殖的次数

2、死亡率：是在一定时间内死亡个体的数量除以该时间段内种群的平均大小。

最低死亡率（minimum mortality） ：是种群在最适环境条件下，种群中的个体都是因年老而死亡，即动物都活到了生理寿命（physiological longevity）后才死亡。

实际死亡率（生态死亡率ecological mortality） ：在某特定条件下丧失的个体数，随种群状况和环境条件而改变的。

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3、迁入和迁出

迁入（immigration）和迁出(emigration)也是种群变动的两个主要因子，它描述各地方种群之间进行基因交流的生态过程。

初级种群特征 影响种群的大小 次级种群特征

性比 性别 出生率/死亡率 生死

年龄结构 年龄 迁入/迁出 行为

种群增长率 繁殖能力

种群分布型 空间位置

（二）种群结构与性比

1.年龄结构（age ratio）及类型：

（1）年龄结构：不同年龄组的个体在种群内的比例和配置状况。种群的年龄结构与出生率

死亡率密切相关。通常，如果其他条件相等，种群中具有繁殖能力年龄的成体比例较大，种群的出生率就越高；而种群中缺乏繁殖能力的年老个体比例越大，种群的死亡率就越高。 年龄比例：种群中各个年龄级的个体数占种群个体总数比例。

年龄金字塔（age Pyramid）：自下而上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。表示种群的年龄结构分布（population age distribution）。一般用一系列不同宽度的横框叠合而成，横框的数目表示年龄组数，横框的宽度表示该年龄组的个体数或百分比 （2）年龄结构的三种类型

①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。

②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。 ③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。

2.性比（Sex ratio）

性比是反映种群中雄性个体（♂）和雌性个体（♀）比例的参数。受精卵的♂与♀比例，大致是50:50，这是第一性比，幼体成长到性成熟这段时间里，由于种种原因，♂与♀的比例变化，至个体开始性成熟为止，♂与♀的比例叫做第二性比，此后，还会有成熟的个体性比叫第三性比。

（三）生命表(Life table)的编制

1.生命表：综合评定种群各年龄组的死亡率和寿命；预测某一年龄组的个体能活多少年；还可以看出不同年龄组的个体比例情况。总的来说，可以考察种群的动态特征。

2.生命表的类型：

（1）动态生命表（dynamic life table）就是根据同年出生的所有个体进行存活数动态资料编制而呈的生命表（同龄群生命表、水平生命表），表3-1是一个藤壶（Balanus glandula）的动态生命表（Conell,1970）。 （2）静态生态表是根据某一种群在特定时间内的年龄结构而编制的（特定时间生命表、垂直生命表）。

（3）从生命表得到：a 存活曲线（survivorship Curve） ：以存活数(nx)的对数对年龄（x）作图可得到存活曲线。从而能够比较不同寿命的动物。三种理想化的存活曲线模式可以图示之。 A型：凸型的存活曲线，表示种群在接近于生理寿命之前，只有个别的死亡，即几乎所有的个体都能达到生理寿命。死亡率直到末期才升高。如大型兽类和人类。

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B型：呈对角线的存活曲线，表示个体各时期的死亡率是对等的。许多鸟类接近此型。

C型：凹型的存活曲线，表示幼体的死亡率很高，以后的死亡率低而稳定。鱼类、两栖类、牡蛎、甲壳类。 b 死亡率曲线：以qx栏与x栏作图

c 生命期望：ｅｘ表示该年龄期开始时的平均能存活的年限 （4）综合生命表 净生殖率

R0 = ?lx mx（存活率与出生率乘积累加）

Ro（世代净增长率）：经过一个世代后的净增长率。如Ro=1.9，表示经过一个世代后，平均增长到原来的1.9倍。

Ro = 1: Ro > 1: Ro < 1:

（五）种群增长率（r）和内禀增长率（rm） 1.种群增长率：ｒ＝lｎRo /Ｔ

Ｔ为世代时间，指种群中子代从母体出生到子代再产子的平均时间。Ｔ＝ ? （xlxmx）/ Ro 控制人口途径：降低Ro值：降低世代增值率，限制每对夫妇的子女数；Ｔ值增大：推迟首次生殖时间或晚婚来达到。

2.内禀增长率指当环境（空间、食物和其他有机体）在理想条件下，稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率（ｒｍ）。 关键因子分析

? 凡是某一阶段的数量变动能极大地影响整个种群未来数量变动的阶段，这一阶段称

为关键阶段。

? 凡是某因子引起种群死亡率的变动能极大地影响未来整个种群数量变动，这一因子

称为关键因子。

? 确定关键因子（阶段）的方法：

（1）K值图解相关法：

? K值是指前后相邻的两个阶段的存活数的比值的常用对数。 ? Ki ＝ lg(lxi / lxi+1 ) ? K=∑Ki

? 判断标准： 将各年份的 Ki 连成线， 比较哪条 Ki 与总 K 的变化趋势相似。相似

的一条则是关键因子或关键阶段， 2）相关回归分析法

决定系数r2法： 以所测验的因子或阶段的存活率（死亡率）为自变量x ，下一代的数量或 l 值为因变量，运用多年的成对数量进行相关性计算，求得决定系数，决定系数高的因子或阶段 为关键因子或阶段 。 回归系数b 法： 以各个 Ki 值为自变量，总K值为因变量，建立直线回归方程K=a+bKi 。运用多年生命表数据，进行相关性分析，求得直线回归系数b。 b值最大的Ki值所代表的因子或阶段即为关键因子或阶段。也就是斜率最大者。

三、种群的增长模型

（一）与密度无关的种群增长模型（非密度制约性种群增长）：

种群在―无限‖的环境中，即假定环境中的空间、食物等资源是无限的，则种群就能发挥

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内禀增长能力，数量迅速增加。而其增长率不随种群本身的密度而变化，种群呈指数增长格局。

1.种群离散增长模型： 世代不重叠：

生物生命只有一年，一年只有一次繁殖，其世代不重叠，种群增长是不连续的。 假定一个繁殖季节t0开始， N0雌体和同等的雄体；若无迁入、迁出，

N0 =10, N1 =200，即一年增长20倍。若种群在无限环境中年复一年以这个速率增长 N0 =10; N1= ? N0………. Nt+1 = Nt ? or Nt= N0 ?t

N为种群大小，t为时间， ?为种群的周限增长率 ? = 1:种群稳定 ? > 1: 种群上升.

0

指数增长Exponential growth

dN/dt = rN

? r =b0 –d0（ b0为出生率， d0为瞬时死亡率）

? Nt=N0ert

? r 为瞬时增长率（instantaneous population growth） ? r >0种群上升

? r =0种群稳定 ? r <0种群下降

r, rm, ?关系

（1）r和rm

r为种群瞬时增长率，描述种群在无限环境中指数或增长的瞬时增长能力；rm 指在空间、食物不受限制，在最适密度稳定的年龄分布、无天敌和疾病威胁，环境和食物条件最好情况下种群最大的瞬时增长率。 （2）r和 ? Nt= N0 ?t Nt=N0ert

? = e r

（二）与密度有关的种群增长模型

两点假设

环境容纳量（K）：环境条件所容纳的种群最大值( the maximum population size the habitat can support)。

增长率随密度上升而降低的变化，是成比例的。每一个体利用空间为1/K，N个体利用N/K空间，剩余空间为1- N/K。

? 一个在资源有限的空间中生长的简单种群，其增长可简单的描述成―S‖型曲线

(S-shaped) 。 ? 在种群增长早期阶段，种群大小N很小，N/K值也很小，因此1-N/K接近于1，所

抑制效应可忽略不计，种群增长实质上为rN，呈几何增长。然而，当N变大时，抑

制效应增高，直到当N= K时，（1-（N/K））变成了（1-（K/K））等于0，这时种群的增长为零，种群达到了一个稳定的大小不变的平衡状态。

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