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种群生态学思维导图
知识总结，主要包含种群及其数量动态、生活史对策、种内种间关系，干货满满，有需要的朋友赶紧收藏吧！
编辑于2024-03-21 22:39:08- 生态
- 种群
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- 大纲
种群生态学
种群及其数量动态
概念
种群是指在同一时期内占有一定空间的同种个体的集合
物种存在的基本单位
物种进化的基本单位
生物群落的基本组成单位
种群组成
单体生物
每一个个体都是由一个受精卵直接发育而来。如哺乳类，鸟类，两栖类等动物。
构件生物
受精卵首先发育成一个结构单位或构件，然后发育成更多的构件，形成分支结构。如多数植物，海绵，水螅和珊瑚。
无性系分株
构件生物各部分之间的连接可能会死亡和腐烂，这样就形成了许多分离的个体，这些个体来自于同一个受精卵并且基因型相同，称为无性系分株。
种群基本特征
空间特征(占有一定空间)
数量特征(每单位空间或面积上的个体数量或密度是变动的)
遗传特征(种群是一个基因库)
种群密度与分布
种群数量
种群大小
是一定区域种群个体的数量，也可以是生物量或能量。(绝对量)
种群密度
单位面积、单位体积或单位生境中个体的数目。(相对量)
绝对密度(理论)
相对密度(实际)
数量统计
总数量调查法
直接计数或调查范围内生物个体的总数量。
标志重捕法
随机捕获一定数量个体进行标记后释放， 一定期限后重捕。
N:M=n:m，则N=Mxn/m N:样地上个体总数 M:标记个体数 n:重捕个体数m:重捕样中标记数
内分布型
均匀分布
种群内个体的竞争导致
S²/m=0(方差比平均数为零)
随机分布
每一个体在种群领域中各个点上出现的机会相等,并且某一个体的存在不影响其它个体的分布。
s²/m=1
集群分布
成因: (1)资源分布不均匀; (2)植物种子传播方式以母株为扩散中心； (3)动物的集群行为。
s²/m>1
空间结构
建筑学结构
植物重复出现的构件的空间排列方式。决定植物与环境及个体之间的相互作用。 在寻找食物、发现配偶、逃避捕食等生存竞争中,动物的行为和活动具有首要意义,而对于营固着生活的植物，执行这些功能的是构件空间排列的建筑学结构。
种群统计学
基本参数
种群密度
种群的最基本特征
初级种群参数
出生率
任何生物产生新个体的能力。
最大出生率
理想条件下的种群出生率
生态出生率
一段时间内种群每个雌体实际的成功繁殖量
特定年龄出生率
特定年龄组内雌体在单位时间内产生的后代数量
影响因素
繁殖年龄长短
繁殖力
繁殖次数
胚胎期
性成熟速度
孵化期
死亡率
在一定时间段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
种群在最适环境下由于生理寿命而死亡造成的死亡率
生态死亡率
种群在特定环境下的实际死亡率。
迁入
个体由别的种群进入领地。
迁出
种群内个体离开种群的领地。
次级种群参数
年龄结构(时期结构)
种群内年龄群(龄期)对整个种群的比率
年龄锥体
以不同宽度的横柱从下到上配置而成的图。 ①横柱的位置表示从幼年到老年的不同年龄组; ②宽度表示各年龄组的个体数或在种群中所占的百分比。
金字塔型(增长型种群)
钟型(稳定型)
壶型(下降型)
实际运用
判断动物濒危状况的重要标志
经济鱼类的捕捞标志
研究人口的有用工具
构件生物的年龄结构
包含个体年龄和组成个体的构件年龄两个层次
个体大小群:个体大小如，质量、覆盖面积或树木胸高直 径（DBH)，在生态学研究中可能比年龄更有效
性别比例
种群中雌雄个体的比例
种群增长率r
r=lnR₀/T，其中T=(Σxlₓmₓ)/Σ(lₓmₓ) 世代时间(子代从出生到再产子的平均时间) 降低R₀或提高T值都可降低r值
R₀>1，出生率>死亡率 种群数量一个世代后增殖R₀倍
R₀=1，出生率=死亡率 数量稳定
R₀<1，出生率<死亡率 一个世代后数量下降
R₀=0，出生率为零 种群灭绝
自然增长率(实际增长率)：出生率减死亡率
内禀增长率rₘ
具有稳定年龄结构的种群,在食物不受限 制、同种其他个体的密度维持在最适水平 环境中没有天敌，并在某一特定的温度、 湿度、光照和食物等的环境条件组配下, 种群的最大瞬时增长率。
种群分布
生命表
用来描述种群死亡的一种有用工具。 (1)划分年龄阶段。 (2)记录各年龄级开始时的种群数量，直至该群动物全部死亡。 (3)计算各年龄级死亡率、存活分数、平均寿命等。
动态生命表 (同期出生的同龄个体群)
总结的是一组大约同时出生的个体从出生到死 亡的命运，这样的一组个体称做同生群。
年龄x
各年龄初始存活数nₓ
各年龄初始存活分数lₓ
各期存活数占初始种群(n₀)的比例 lₓ=nₓ/n₀
各年龄死亡数dₓ
从x到x+1的死亡个体数 dₓ=nₓ-nₓ₊₁
各年龄死亡率qₓ
从x到x+1的种群死亡率qₓ=dₓ/nₓ
平均寿命(生命期望值)eₓ
X龄的生物的平均存活时间eₓ=Tₓ/nₓ
各年龄平均存活数Lₓ
各年龄期的中点Lₓ=(nₓ+nₓ₊₁)/2=nₓ-dₓ/2=nₓ₊₁+dₓ/2
各年龄及其以上存活的年总数Tₓ
X龄生物总计存活时间Tₓ=Lₓ+Lₓ₊₁+……+Lₘ=ΣLₓ
净增殖率R₀
mₓ为每一期每一存活个体生产的卵数，则R₀=Σmₓlₓ
生殖价Vₓ
用来描述某一年龄的雌体平均 能对未来种群增长所做的贡献
T：x龄以后的年龄 w：最后一次生殖的年龄
雌体在年龄为0时的生殖价 即等同于世代净增殖率R₀
K-因子分析(Kₓ=lognₓ-lognₓ₊₁)
致死力(一个生活史时期的k值)
总死亡率效应(整个生命周期致死力之合)
根据连续几年生命表的观察，找在哪个时 期，死亡率对种群大小的影响最大。 从而判断哪一个关键因子对死亡率Kₜ₀ₜₐₗ的 影响最大，称为k-因子分析
静态生命表
根据某一特定时间对种群做一年龄结构的调查 资料编制而成的生命表。一般用于难以获得动 态生命表数据的情况下的补充。
存活曲线(存活率数据的表示 y=lgnₓ)
I型存活曲线
幼体和中年个体的存活率相对高，老年个体的死 亡率高。曲线凸起(人类，大型兽类)
ll型存活曲线
各年龄段的死亡率恒定，曲线呈对角线型。(鸟类，甲壳类)
lll型存活曲线
一段极高的幼体死亡率时期之后,存活率相对高。曲线凹陷(鱼类，两栖类，海产无脊椎动物，寄生虫)
种群增长模型见本组重难点整理
种群数量变动
种群波动
减幅震荡
稳定周期
混沌动态
不规则波动
东亚飞蝗
规则性周期波动
美洲兔与猞猁
稳定在K值附近(种群平衡)
蚂蚁，大型有蹄类动物，肉食动物
数量猛增
种群爆发(蝗灾，鼠灾，赤潮)
数量大崩溃
长期下降
种群长久处于不利条件，例人类过捕或栖息地破坏
种群衰落或灭亡
种群密度过低
生物栖息环境的改变
植物的减少和消失(主要原因)
年内变动(季节消长)
种群最高数量出现在一年中最后一次繁殖之末
昆虫的季节消长
中峰型(干旱)
双峰型(涝)
前峰型(先涝后旱)
后峰型(先旱后涝)
年间变动
种群调节
外源性的自动调节
强调外因，为种群数量变动主要是外部因素的作用
非密度制约的气候学派
认为天气条件，通过影响昆虫发育和存活来影响种群密度(Bidenheimer)
密度制约的生物学派
主张捕食、寄生和竞争等生物过程对种群调节起决定作用。(Nichoison)
内源性的自动调节
强调种内成员的异质性
行为调节(温-爱德华学说)
社群等级、领域性等行为
内分泌调节(克里斯琴学说)
哺乳动物的周期性数量变动(啮齿类)
遗传调节(奇蒂学说)
种群具有遗传多型(蝗虫)
生活史对策
生活史及生态对策
生活史：生物从出生到死亡所经历的全部过程
生活史的关键组分包括：身体大小、生长率、繁殖和寿命。
生态对策：生物在生存斗争中获得的生存对策
能量分配与权衡
定义：分配给生活史一个方面的能量不能应用于另一个方面，生物不可能使其生活史的每一组分都达到最大，必须在不同生活史组分间进行均衡。如花旗松生长与繁殖输出之间的权衡（明显负相关关系）
能量分配
在繁殖中，生物可以选择能量分配的方式， 资源或分配给一次大批繁殖——单次生殖， 或更均匀的随时间分开分配——多次生殖。 同样的能量分配，可产生许多小型后代，或者少量较大型的后代
体型效应
定义：体型大小是生物体最明显的表面性状，是生物体的遗传特征， 它强烈影响到生物生活史对策。
特征：生物个体体型大小与寿命有正相关关系，个体质量与种群内禀增长率呈负相关关系
Southwood的解释：随生物个体体型变小，单位质量代谢率升高，能耗大，寿命缩短。 生命周期缩短，导致生殖时期不足，只有提高内禀增长率来加以补偿。（不包括所有情况）
适应意义：体型大、寿命长→调节能力强→竞争能力强 体型小、寿命短→遗传变异大→生态幅广→进化速度快
生殖对策
r选择
定义：在不可预测的多变环境中，当灾难突然来临，数量突降，没有密度影响，只有较高的繁殖能力rm才能补偿灾害所造成的损失，称r-选择，该适应对策称r对策。
有利于增大内禀增长率的选择
特征：在不稳定环境中，使种群增长率最大
特点：快速发育，小型成体，数量多而个体小的后代， 高的繁殖能量分配，短的世代周期如一年生植物和昆虫
优点：数量低时，可迅速恢复
缺点：死亡率高，种群不稳定
k选择
定义：在稳定环境中，自然灾害少，种群密度高，数量可达到或接近逻辑斯谛方程增长模型的饱和值K，称K-选择，该适应对策称K对策。
有利于增加竞争能力的选择
特征：在稳定环境中，使种群竞争能力最大化
特点：慢速发育，大型成体，数量少但体型大的后代， 低的繁殖能量分配，长的时代周期如森林树木和大型哺乳动物
优点：对子代有抚育和保护，使存活率高，寿命长，保证在激烈的生存斗争中取胜
缺点：种群一旦遭到破坏，回到平衡的能力有限，有可能灭绝
r-K连续对策系统
定义：生物适应环境会朝着两种不同的进化方向r-选择和K-选择发展。 在r-对策和K-对策之间，有很多过渡的类型，这是一个连续的谱系，称r-K连续对策系统
两面下注理论
根据对生活史不同组分（出生率、幼体死亡率、成体死亡率等）的影响来比较不同生境。
成体死亡率与幼体死亡率相比相对稳定，多次生殖 幼体死亡率低于成体，单次生殖。
CSR三角形
Crime提出环境变异导致植物生活史对策的发展
影响植物选择压力的两个重要的因素： 干扰强度和胁迫强度。
植物潜在生境：①低严峻度，低干扰 ②低严峻度，高干扰 ③高严峻度，低干扰 ④高严峻度，高干扰
种内种间关系
种内关系
个体间的竞争
密度效应
规律
最后产量恒值法则
公式表示：Y=W×d=Ki W——植物个体平均质量 d——密度 Y——单位面积产量 Ki——常数
文字解释：在一定范围内，当条件相同时，植物的最后产量差不多总是一样的
产生原因：高密度时，个体间竞争有限的资源(光、水、营养物等)， 植物的生长率降低，个体变小，构件减少。
-3/2自疏法则
公式表示：W=C×d^-3/2 W——植物个体平均质量 d——密度 C——常数
文字解释：在种群竞争过程中，同样在年龄相等的固着性生物群体中，竞争个体不能逃避， 竞争结果典型的也是使较少量的较大个体存活下来，这一过程叫作自疏，自疏导致的密度 与生物个体之间的关系在双对数图上具有典型的-3/2斜率
产生原因：种内竞争激烈
都是经验法则，在许多种植物密度实验中取得证实
性别生态学
有性繁殖
优越性
可迅速增殖
母体所产的后代都带有母本的整个基因组，在进化选择上处于有利地位
动物婚配制度
定义：种群内的婚配类型，包括配偶的数目和持续时间，以及对后代的抚育
类型
单配制：常见于鸟类如天鹅 丹顶鹤
一雄多雌制：在许多灵长类和丽鱼类可见，金丝猴 狮尾狒
一雌多雄制：鮟鱇鱼 红颈瓣蹼鹬
混交制：多雌多雄，无论雌雄都可以与一个或多个异性交配
决定因素：主要是食物和营巢地在空间和时间上的分布情况
性比
通常以种群中雄体对雌体的相对数来表示， 也可以用雄体占种群总数的比例来表示
Fisher 性比理论：大多数生物种群的性别倾向于1 ：1 雌雄两性应该有相等投 入( equal investment),这就是稀少型有利的结果。
雄比雌少:雄体竞争小于雌体，并与多个雌体交配 生产后代，因此雄性适合度高。
稀少型有利:任何性比上的偏离都会被进化所纠正。若母体偏向 于生产性别较少的后代，母体的适合度则较高。
性别生态学受重视的原因: (1)有性繁殖的种群内，种内的相互作用首先表现在两性个体间。 (2)种群的遗传特征及基因型多样性对种群数量动态的影响。 (3)与两性细胞的结合和亲代投入有关。
植物的性别系统
雌雄同花:桃花、苹果、李子、梨、梅、杏
雌雄同株异花:玉米、南瓜
雌雄异株:铁树、银杏、芦笋、草莓
与性别无关的种内关系
领域
规律：领域面积随其占有者的体重而扩大 领域面积受食物品质的影响 领域面积和行为往往随生活史而变化
作用：有利于减少同一社群内部成员之间或相邻社群间的争斗维护社群稳定， 保证社群成员有一定的食物资源、隐蔽和繁殖的场所
社会等级
动物种群中各个动物地位具有一定顺序的等级现象
作用：保证了种内强者首先获得交配和产后代的机会，有利于种族的保存和延续
他感作用
植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物质，对其他植物产生直接或间接的影响
生物学意义：对农业生产和管理具有重要意义 对植物群落的种类组成有重要影响，是造成种类成分对群落的选择性 以及某种植物的出现引起另一类消退的主要原因之一 引起植物群落演替的重要内在因素之一
集群生活
动物种群对空间资源的集群共同利用
有利因素：有利于改变小气候条件 利于取食 利于共同防御天敌 利于动物繁殖和抚育幼体 易进行迁移或迁徙
不利因素：(1)易招引天敌注意 (2)加剧个体间的资源竞争 (3)易于流行传染病
种间关系
种间竞争
定义：指两物种或更多物种共同利用同样的有限资源而产生的相互竞争作用，结果长是不对称的，即一方取得优势，而另一方被抑制甚至消灭竞争的能力，取决于种的生态习性，生活型和生态幅等
高斯假说（后人将其发展为竞争排斥原理）：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物种不能长期共存在一起，也即完全的竞争者不能共存
竞争类型
干扰性竞争：个体不直接相互作用，或通过竞争个体间直接的相互作用开展竞争
利用性竞争：通过损耗有限的资源发生竞争
共同特点：竞争不对称，一个体的竞争代价远高于另一个体 对一种资源的竞争能影响对另一种资源的竞争结果
似然竞争:当一种捕食者可以捕食两种物种时，一个物种个体数量的增加将会导致捕食老种群数量的增加，从而加重对另一个物种的捕食作用，这种现象与两种捕食者以共同的食物资源为中介产生的资源利用型竞争结果相似，称似然竞争。
Lotka-Volterra模型（逻辑斯谛模型的延伸）p140-141
生态位理论
生态位指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色，主要指在自然生态系统中 一个种群在时间，空间上的位置及其与相关种群之间的功能关系
基础生态位:物种所能栖息的，理论上的最大空间
实际生态位:物种实际占据的生态位空间。
极限相似性:竞争物种在资源利用分化上的临界阔值。
竞争释放：在缺乏竞争者时，物种会扩张其实际生态位
性状替换：竞争产生的生态位收缩会导致形态性状发生变化
捕食作用
广泛定义
典型的捕食在袭击猎物后迅速杀死而食之
食草，逐渐杀死对象生物或不杀死，且只消费个对象个体的一部分
寄生，与单一对象个体（宿主）有密切关系，通常生活在宿主的组织中
协同进化
定义：一个物种的性状作为对另一物种性状的反应而进化，而后一物种的这一性 状本身又是作为对前一物种性状的反应而进化的
红皇后效应：在环境条件稳定时，一个物种的任何进化改进可能构成对其他物种的竞争压力，种间关系可能推动生物进化。
食草作用
特点：植物不能逃避被食，而动物对植物的危害只是使部分机体受损害，留下的部分能够再生
植物的防卫反应：毒性与差的味道（化学） 防御结构（物理）
寄生作用
定义：指一个种（寄生物）寄居于另一个种（宿主）的体内或体表靠宿主体液组织或以消化物质获取营养而生存
分类
微寄生物在宿主体内或表面繁殖，如病毒，细菌，真菌等
大寄生物在宿主体内或表面生长但不繁殖，主要是无脊椎动物
拟寄生物也称重寄生物，在昆虫宿主身上或体内产卵通常导致宿主死亡
大多数寄生物是食生物者仅在活组织上生活，但有一些寄生物 在其宿主死后仍能继续存活在宿主上。这些称作食尸动物
共生作用
偏利共生：两个不同物种的个体间发生一种对另一方有利的关系
互利共生：不同种两个体间，一种互惠关系可增加双方的适合度
专性互利共生
兼性互利共生
防御性互利共生