生态学复习资料(4)

社会等级

? 社会等级：动物种群中各个动物的地位具有一定顺序的等级现象，其形成基础是支

配－从属关系。

– 灵长类的社会组织

– 社会性昆虫的分工与合作 ? 领域性与社会等级与种群调节有密切联系。

通讯

啮齿类动物的信息素释放与影响高密度种群的个体释放化学物质，使幼体发育延迟（提前） 蚂蚁的信息素释放与利用 §2.种间关系 ? 种间关系类型 ? 种间竞争的类型

? Lotka-Voterra种间竞争模型 ? 物种共存与生态位理论 种间关系的类型

关系类型 关系特点

竞争(- -) 彼此互相抑制

捕食(+ -) 种群A杀死或吃掉种群B一些个体 寄生(+ -) 种群A寄生于种群B,并有害于后者 中性(0 0) 彼此互不影响

共生(+ +) 彼此互相有利,专性或兼性 偏利(+ 0) 对A种群有利,对种群B无利害 偏害(- 0) 对A种群有害,对种群B无利害 种间竞争实质及不同竞争类型

高斯假说——竞争排斥原理

? 表述：要求相同资源的2个物种不共存与一个空间。 ? 实验研究：大草履虫和双小核草履虫共同培养

? 高斯假说——草履虫的种间竞争在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的，

但具有相同资源利用方式的种，不能长期共存在一起，也即完全的竞争者不能共存。 种间竞争——资源的争夺种间竞争一般是指两个物种或更多物种共同利用相同的有限资源时产生的相互竞争作用。 种群

竞争者

竞争的类型和特点

? 利用性竞争

? 一个物种所利用的资源对第二个物种也非常重要, 但两个物种并不发生直接接触. ? 如:蚂蚁、啮齿动物都以植物种子为食.

? 干扰性竞争

? 一种动物借助于行为排斥另一种动物使其得不

到资源.

? 如:红翅鸫和黄头鸫；他感作用.

? 竞争的特点

? 竞争的不对称性：通常竞争各方影响的大小和后果不同 ? 对一种资源的竞争能影响对另一种资源的竞争结果

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资源

似然竞争——间接的相互作用 Lotka-Voterra种间竞争模型

? 两个物种生活在同一空间，利用相同资源，两个种群数量如何变化？ 逻辑斯蒂方程——一个种群的增长

N???N??rm?N??1???rN?rN??dtK???K?? ―拥挤效应‖: 种群增加一个个体时,瞬时对种群产生一种压力,使种

群的实际增长率―r‖下降一个常数c，c=1/K dN天敌

竞争者

种群

? 从空间的角度看，N/K为已经利用的空间比例，1－N/K为未利用的空间比例。

两个物种个体对种群N1的影响

? N1/K1为物种1已经利用的空间比例

?dN1N1(??N2)?? (α*N2) /K1是物种2已经利用的物种1的空间比例。 ??r1N1?1????dtK1K1?? α是物种2个体转换成物种1个体数量的系数，竞争系数 ? 竞争系数α

? ? ? ?

α是物种2个体转换成物种1个体数量的系数，即如果物种2一个个体相当物种1的10个个体，则α ＝10

α =1: 对N1种群，物种2每个个体的竞争抑制效应与物种1每个个体的影响相等 α >1：对N1种群，物种2每个个体的竞争抑制效应大于物种1每个个体 α <1：对N1种群，物种2每个个体的竞争抑制效应小于物种1每个个体

种间竞争对每个种群的数量增长的影响 α—— 物种2对物种1的竞争系数 β—— 物种1对物种2的竞争系数

Lotka Volterra方程分析——种群平衡状态 物种 1种群增长停止： dN1/dt=0

?

k1-N1-αN2 =0

– N1=0, N2=K1/ α – N2=0, N1=K1 N1零增长线 —线左种群增加 —线右种群减少

Luta Volterra方程 最终有四种结果 ? ? ?

N2种群平衡状态

? 物种 2种群增长停止： ? k2-N2 -βN1 =0

– N2=0, N1=K2/ β

– N1=0, N2=K2

?

N2平衡线

– 线下种群增长 – 线上种群减少

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结果评价——种内竞争和种间竞争指标 种内竞争强度指标(S)

物种1：1/K1 = S11 物种2：1/K2 = S22

S值越大，种内竞争越激烈

四种结果：

种间竞争强度指标(T)

物种2(对物种1)：a / K1 = T21 物种1(对物种2)：β/ K2 = T12 T值越大，种间竞争越强

K1 > K2/ β K2 < K1/ ??物种?胜利?K1 < K2/ β K2 > K1/ ??物种?胜利?

K1 > K2/ β K2 < K1/ ??物种?或?胜利?K1 < K2/ β K2 < K1/ ??物种?和?共存?

1/S11 > 1/T12 1/S22 < 1/T21

物种?胜利?

四种结果评价

1/S11 < 1/T12 1/S22 > 1/T21

物种?胜利?

1/S11 > 1/T12 1/S22 > 1/T21

物种?或?胜利?

1/S11 < 1/T12 1/S22 < 1/T21

物种?和?共存?

? 结果1：S11 < T12；S22 > T21——物种1胜利

– 物种1：种内竞争强度<种间竞争强度——对外竞争力强 – 物种2：种内竞争强度>种间竞争强度——对内竞争力强 – 物种1胜利

? 结果2：同样道理——物种2胜利

– 物种2：种内竞争强度<种间竞争强度——对外竞争力强 – 物种1：种内竞争强度>种间竞争强度——对内竞争力强

– 物种2胜利

? 结果3：

– 物种1：——对外竞争力强 – 物种2：——对外竞争力强 – 物种1或2胜利

? 结果4：

– 物种1：——对内竞争力强，对外竞争力弱

– 物种2：——对内竞争力强，对外竞争力弱 – 物种1和2共存

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共存的条件 只有两个物种的种间竞争力比种内竞争力弱时，两个物种才能共存

生境的异质性为竞争失败者提供躲避场所，两个物种可能共存

物种共存与生态位(niche)理论

? 生态位：物种在群落和生态系统中的地位和角色

基础生态位与实际生态位 生态位的重叠

生态位的分化——种内竞争和种间竞争

比较不同物种的资源利用曲线，可分析生态位的重叠和分离情况，探讨竞争与进化的关系。

d/w>1 越大，种间差异超过种内，可能共存，但进化过程中不一定持久；d/w<1 越小，生态位重叠太大，稳定共存可能性小。

竞争导致的生态位分离

具有相同食性的个体大小不同的鸟在种间竞争中表现生态位分离：分别利用不同大小的食物结果：提高效率减少竞争。

竞争释放

竞争释放：缺乏竞争者时，物种会扩张其实际生态位 性状替换

? 性状替换：竞争激烈时，物种的实际生态位收缩，表现在物种的某些性状发生改变 §3. 捕食作用 ? 狭义的捕食 ? 广义的捕食作用

? 典型捕食——捕食者袭击猎物迅速杀死并吃掉 ? 食草——食草者仅仅消费对象个体的一部分

? 寄生——寄生者与单一对象个体(寄主)有密切关系，通常生活在寄

主的组织中

典型捕食

捕食者－猎物种群的数量动态 ? Lotka-Volterra捕食者－猎物模型 ? 三点简化假设：

1、一种捕食者和一种猎物

2、捕食者数量下降到某一限度，猎物数量上升，捕食者数量增多，猎物数量下降

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3、猎物数量上升到某一限度，猎物数量如果很少，捕食者数量就下降

捕食者－猎物种群动态——理论结果 会有时滞

捕食者种群对猎物种群的数量变化需要有一个反应时间——时滞

种群循环波动 捕食者和被捕食者共存，数量上发生循环。 捕食者和猎物共存条件：庇护所＋迁移

有干扰存在情况下

食草作用

? 食草的特点：被食者只有部分机体受到损害，植物也不能逃避动物的取食

? 植物进化出相应的防卫机制，减少伤害 ? 动物进化出自我调节机制，不毁灭植物 寄生

– 一个物种（寄生物）寄居在另一个物种（寄主）的体内和体表，靠寄主体液、

组织或已消化的物质获取营养而生存。

? 寄生的类型

– 微寄生物：在寄主体内或体表繁殖 病毒、细菌、真菌、原生动物

– 大寄生物：在寄主体内或体表生长，但不繁殖。 寄生蠕虫、昆虫等无脊椎动物

拟寄生：杀死寄主

社会性寄生 鸟类的窝寄生

– 强迫寄生动物为其提供食物或其他利益而获利。如：杜鹃，蚂蚁 §4. 共生 ? 偏利共生——附生动植物与被附生物

? 互利共生——不同物种的两个个体之间互惠关系，可以增加双方的适合度。 防御性

互利共生：蚁与金合欢

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互利共生的类型 ????

仅仅表现在行为上的互利共生——清洁工鱼和顾客鱼 包括种植和饲养的互利共生——切叶蚁种植真菌 有花植物和传粉动物的互利共生——昆虫和植物 防御性互利共生——蚂蚁和金合欢

? 动物消化道中的互利共生——反刍动物与细菌等

? 生活在动物组织和细胞内的共生体——藻类和原生动物 ? 高等植物和真菌的互利共生——菌根和植物 ? 藻类和真菌的共生体——地衣

? 细菌和植物的互利共生——根瘤菌和植物 §5. 协同进化 红皇后效应：该理论认为，如果组织失去了参与红皇后演化的机会，从长期看对组织是非常不利的。组织生态学中的红皇后效应理论认为，竞争是推动组织成长的重要因素，组织如果想要保持长期良好的成长态势，就必须积极地参与竞争，竞争会促进组织设立率的提高，并促使组织更好地演化和发展。红皇后效应对组织设立、组织成长和组织死亡都具有重要的影响。

? 军备竞赛

? 红皇后效应

1、捕食者和猎物的协同进化

? 协同进化：一个物种的性状作为对另一个物种性状的反应而进化 ? 捕食者：提高捕食效率——适应性特征锋利的爪，毒腺，集体围猎

?

猎物：逃避被捕食——适应性特征：保护色，假死，拟态

总结：捕食者—猎物在协同进化过程中，“负作用”的倾向减弱，利于物种共存 2、寄生物与寄主的相互适应和协同进化

? 寄生物的适应

– 神经和感观系统退化

– 发达的繁殖器官，强大的生殖能力 – 雌雄同体

? 寄主的适应

– 宿主组织局部死亡或整体死亡

– 免疫反应

总结：协同进化，常常使有害的“负作用”减弱

3、植物与食草动物的协同进化

? 食草的特点

– 植物进化出相应的防卫机制，减少伤害

?

– 动物近化出自我调节机制，不毁灭植物 植物与食草动物的协同进化

– 植物的补偿作用——落叶，增强光合作用 – 植物的防卫反应——有毒次生代谢物质

– 食草动物形成的特殊酶解毒，或调整食草时间避开有毒物质

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