第二章种群生态学45页完

这是一篇关于第二章种群生态学的思维导图，主要内容有非密度制约种群增长模型、密度制约种群增长模型、自然种群的数量变动等。

第二章种群生态学

• 页面1 种群的概念与基本特征
• 页面2 种群数量统计学
• 页面3 种群增长模型与数量变动
  • 非密度制约种群增长模型
    • 概念：在资源充分或空间不限制(abundant resources or space) 的情 况下，种群的增长不受密度制约，以几何级数或指 数增长， 体现出“J”型曲线，又分为世代不重叠和世代 重叠的增长模型
      • 世代不重叠
        • 涵义：增长率不变的离散增长模型，许多一年生 的植物和昆虫；
        • 模型假设
          • ① 种群增长是无界的，即种群在无限环境中生长。不受食物、空间等条件的限制。 ② 世代不相重叠，种群增长是离散的。 ③ 种群无迁入和迁出。 ④ 种群无年龄结构。
        • 计算
          • 几何增长率(finite rate of increase，λ)
            • 时间轴上两点间种群数量的比率，又称周限增长率
            • 根据λ值可判断其种群动态
              •  λ＞1，种群增长；  λ=1，种群稳定；  1＞λ＞0，种群下降； 当λ=0，种群无繁殖现象，且在下一代灭亡
      • 世代重叠
        • 涵义：增长率不变的连续增长模型，人和多数兽类
        • 模型假设
          • ① 种群增长是无界的，即种群在无限环境中生长。不受食物、空间等条件的限制。 ② 世代重叠，种群增长是连续的 。 ③ 种群无迁入和迁出。 ④ 种群具有年龄结构。
        • 计算
          • 根据r值可判断其种群动态
            • 当r>O，种群增长；  r=0，种群稳定；  r<0，种群下降，  当r=﹣∞，种群无繁殖现象，且在下一代灭亡。
    • 种群瞬时增长率与周限增长率的关系 种群瞬时增长率(r)与周限增长率(λ)都表示种群增长率
    • 练习
    • 内禀增长能力
      • 种群在不受限制的条件下，即排除不利的天气条件，提供 理想的食物条件，排除捕食者和疾病，能够观察到种群最大 的增长能力(rm)，即内禀增长能力（率）
      • 意义
        •  可以敏感地反映出环境的细微变化，是特定种群对于 环境质量反映的一个优良指标；  是自然现象的抽象，它能作为一个模型，可以与自然 界观察到的实际增长率进行比较。
  • 密度制约种群增长模型
    • 涵义：受自身密度影响的种群增长称为与密度有关的种群增长或种群的有限增长。
      • 随着资源的消耗，种群增长率变慢，并趋向停止，因此自然种群常呈逻辑斯谛增长。增长曲线上为“S”型。
      • 种群停止增长处的种群大小通常称“环境容纳量”或K，即环境能维持的特定种群的个体数量。种群增长可以用逻辑斯谛模型描述
    • 模型假设
      • 有一个环境容纳量K，当Nt＝K时，种群为零增长 增长率随密度上升而降低，并且最简单的是按比例的变化， 即每增加1个个体， 就产生1/K的抑制影响，而可供种群继续增 长的剩余空间只有(1-N/K)。
        • 按照这两点假设，种群的增长不再呈现J型，而是S型。S型 曲线的两个特点是
          • 曲线的上升是平滑的，即种群增长率的下降是按比例的。
          • 曲线渐近于K值，即密度达到平衡；
        • 子主题
      • 数学模型
        • 微分式
        • 积分式
        • 模型行为
          • 模型行为：该曲线在N=K/2处有一个拐点，拐点上dN/dt最大，拐点前，种群变化率随种群增加而上升; 在拐点后， dN/dt随种群增加而下 降。因此，曲线可划为：①开始期(潜伏期)(N→0)，②加速期(N→K／2) ，③转折期(N＝K2) ④减速(N→K) ⑤饱和期(N＝K)
    • 逻辑斯蒂增长举例
      • 实验室 草履虫的的数量增长
        • 大草履虫在该环境条件下，最大种群数量是 375个/0.5mL，即K =375。当以逻辑斯谛方程 拟合时，种群增长率r=2.309，这意味着平均 每个大草履虫在24 h中能增殖2.309个新个体
      • 野外验证
        • 约在1800年，有人把绵羊引人塔斯马尼亚岛，其后种群数量逐年升高，直至1850年达最高值，之后在170万头上下作不规则波动。由图可见，1800年、1850年的50年间，岛上绵羊种群的增长近似于逻辑斯谛增长。
    • 逻辑斯蒂方程的意义
      •  它是两个相互作用种群增长模型的基础；  它是渔业、林业、农业等实践领域中确定最大持续产量的主要模型；  模型中的两个参数K（环境容纳量）和r（瞬时增长率 ）已成为生物进化对策理论中的重要概念。
  • 自然种群的数量变动
    • 了解
      • 气候、食物、庇护所、疾病、捕食者等生物/非生物因素均对种群数量产生较大影响
      • 数量变化的幅度主要取决于两个因素：环境的变化幅度和种群内在稳定性；
      • 数量波动是自然种群的普遍规律，即使表面上看似稳定的种群在特定时空尺度上也存在着较大的数量变化
    • 不规则波动
      • 环境的随机变化造成种群不可预测的波动；
      • 小型的短寿命生物，比起对环境变化忍耐性更强的大型、长寿命生物， 数量更易发生变化
    • 周期性波动
      • 气候的周期性波动导致种群数量周期性波动
      • 不是或食草作用可能导致种群数量的周期性波动
    • 种群爆发
      • 涵义：在自然界中，经常会出现某种生物的个体数量在短期内突然增 加（急剧增加），从而导致自然生态系统失衡的现象，叫做种群爆发。 具有不规则或周期性波动的生物都可能出现种群的爆发。
      • 例子：水葫芦爆发，蝗灾
    • 生态/生物的入侵与灭亡
      • 生物或生态入侵
        • 实例
          • 西双版纳飞机草和紫荆泽兰
          • 云南滇池 水葫芦
          • 大米草侵蚀中国的海岸滩涂
          • 福寿螺
          • 小龙虾
        • 涵义
          • 由于人类有意识或无意识地将某种生物带入适宜于其栖息和繁衍的地区， 种群不断扩大，分布区逐步稳定地扩展
        • 后果
          • 排挤当地的物种，对生物多样性构成严重 威胁；改变原有的生物地理分布和原自然生态系统的结构与功能。 入侵种经常形成广泛的生物污染，危及生态系统的服务功能
        • 分类
          • 本地种
            • 指在其过去或现在的自然分布区域内（无直接间接引入）的物种分类群
          • 外来种
            • 指出现在其过去或现在的自然分布范围以外（即自然定 殖、或间接引进、或没有人类活动就不能定殖）的分类群
          • 外来入侵种
            • 指在自然状态或人类作用下，在异地获得生长与繁殖的外来种群，对本地生物多样性产生影响并构成威胁
      • 种群衰落与灭绝
        • 涵义：当种群长久地处于不利的环境条件下，或在人类过度捕猎，或栖息地被破坏的情况下。其种群数量可出现持久的下降，即种群衰落，甚至出现种群灭亡。
    • 种群调节
      • 外源性调节
      • 内源性调节
• 页面4 种内与种间关系
• 页面5 种群的生活史对策

第二章种群生态学

• 页面1 种群的概念与基本特征
• 页面2 种群数量统计学
• 页面3 种群增长模型与数量变动
• 页面4 种内与种间关系
  • 竞争
    • 涵义：利用有限资源和空间的生物个体间相互作用。种间和种内竞争
      • 不对称性：在竞争中，常常是一方占优势，而另一方 受抑制甚至被消灭
      • 交互性：对一种资源的竞争将影响对其他资源竞争的 结果。
    • 两种作用方式
      • 资源利用竞争
        • 个体对共享资源竞争的间接关系
      • 相互干扰性竞争
        • 个体为了积极保卫资源而产生的直接关系
  • 种内关系
    • 涵义：存在于各个生物种群内部的个体与个体之间的关系
    • 关系分类
      • 竞争，性别关系，利他，自相残杀
    • 密度效应
      • 涵义：在一定时间内，当种群的个体数目增加时，就必定会出现 相邻个体之间的相互影响（邻接效应）
      • 最后产量恒值法则
        • 在一定范围内，当条件相同时，不管一个种群密度如何，其产量基本保持恒定 Y=W*d=Ki 式中：Y是单位面积产量；W为平均每株个体重量；d 为密度；Ki是常数。
        • 最后产量恒值法则的原因是在高密度情况下植株之间的光、 水、营养物的竞争十分激烈，在有限的资源中，植株的生 长率降低，个体变小，甚至死亡
      • -3/2自疏法则
        • 自梳现象
          • 涵义：在植物群落或种群的发展过程中，通常伴随着密度降低和个体生物量增加的现象
        • -3/2 自疏法则(Yoda’s self-thinning law, 1963): 自疏过程中存活个体的平均株干重（w）与种群密度(d)呈负指数关系：
    • 性别关系
      • 有性繁殖
        • 有性繁殖是对多变和易遭不测的环境条件、激烈的竞 争、捕食和疾病压力下的一种适应，协同进化有利于 有性繁殖的保持，有性繁殖后代的多型性可能是有效 的生存对策。
      • 无性繁殖
        • 无性繁殖在进化上的重要优越性是传给下代整个母本 的基因组；能够迅速增殖，有利于开拓暂时性的新栖 息地。
      • 动物的婚配制度
        • 如单配制（一雄一雌）和多配制（一雄多雌和一雌多雄）
          • 一雄一雌:在鸟类中最常见，哺乳类存在（狐、鼬、 河狸等）
          • 一雄多雌：较普遍，可能主要由于资源时空上的不均 匀分布所决定
          • 一雌多雄：在极为严酷的条件下可能出现
    • 社会行为
      • 领域性：由个体、家庭或其他社群单位所占据的，并积极 保卫不让同种其他成员侵入的空间
        • 案例
          • 以鸣叫、气味标志或特异的姿势（如展开羽毛或翅膀，露 出牙齿）向入侵者宣告具领主的领域范围，以威胁或直接进攻方式驱赶入侵者等，称为领域行为
          • 领域性直接与食物资源获取、栖息营巢、获得配偶和繁殖后代有关，保护领域要付出很高的代价
      • 社会现象：指动物种群中各个动物的地位具有一定顺序 的等级现象。
        • 等级高的个体在食物、栖所、配偶选择中具有优先权
        • 社会等级制在动物界相当普遍，在生态学上有利于种 群的稳定、保存和延续
  • 种间关系
    • 涵义：生活于同一生境中的所有不同物种之间的关系
    • 生态位：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
      • 对生态学家来说，生态位概括了影响物种生长、存活和繁殖的 所有环境因子，也就是说，物种的生态位包括了物种得以生存 的所有因素
      • 不同物种生态位接近或重叠增加，种间竞争加剧，将导致某一 物种灭亡或者生态位分离
      • 根据竞争排斥原理和生态位理论，如果本地群落某一物种与入 侵种具有相似的生态位，则入侵种不可能成功入侵，这对于群 落恢复与生物入侵防治具有重要意义。
    • 分类
      • 竞争
      • 捕食
        • 涵义：摄取其它个体的部分或全部作为食物。捕食者 可分为食草动物、食肉动物和杂食动物
        • 食性的特化与泛化
          • 根据捕食猎物种数的多少，某些捕食者是特化种，对食物的选择非常强
          • 而另一些是泛化种，吃几种类型的猎物
          • 草食性动物一般比肉食性动物更加特化
      • 食草
        • 食草动物对植物的危害 ：植物受食草动物的“捕食”的危害程 度随损害的部位、植物发育的阶段而异。
        • 绿色植物应对食草作用的响应机理：
          • 植物的补偿作用
            • 植物因食草动物“捕食”而受损害，但植物 不是完全被动的，植物有各种补偿机制。
          • 植物的防卫反应
            • 食草动物的还能引起植物的防卫反应，如产 生更多的剌（机械防御）或化学物（化学防御）
        • 植物和食草动物的协同进化
          • 在进化过程中，植物发展了防御机制，以对付食草动物的进攻；另一方面，食草动物亦在进化过程中产生了相应的适应性，如形成解毒酶等，或调整食草时间避开的有毒化学物。
      • 寄生
        • 涵义：一种从另一种生物的体液、组织或已消化物质中获取营养，并 对宿主造成危害的情况。
        • 社会性寄生生物
          • 不通过摄取寄主的组织获益，而是通过强迫寄主 提供食物或其他利益面获利。如杜鹃的巢寄生等
      • 互利共生
        • 不同物种个体间的互惠关系，可增加双方的适合度
        • 示例
          • 行为上的互利共生，如小丑鱼和海葵，蚂蚁和蚜虫； 种植和饲养的互利共生，如白蚁/蚂蚁和真菌； 有花植物和传粉动物的互利共生，如蜜蜂等和植物； 动物消化道中的互利共生，如白蚁和鞭毛虫，反刍动物和胃纤毛虫； 植物与微生物的互利共生，如地衣、豆科作物、植物和菌根等
      • 偏害
      • 中兴
  • 种内和种间关系主要产生以下三类结果
    • 负相关
      • 竞争、捕食、寄生和偏害
    • 正相关作用
      • 偏利共生、原始合作、互利共生
    • 中性作用
      • 彼此没有影响
• 页面5 种群的生活史对策
  • 生活史概念
    • 指生物从出生到死亡所经历的全部过程。生活史的关 键组合包括个体大小、生长率、繁殖和寿命
  • 生活史对策
    • 概念：生物在生存斗争中获得的生存对策 生殖对策、取食对策、迁移对策、体型大小对策
    • 分类
      • r对策
        • r-对策：生活在条件严酷和不可测环境中，种群死亡率通常与密度无关，种群的个体常把较多的能量用于生殖，而把较少的能量用于生长、代谢和增强滋生的竞争力
        • r-选择：采取r-对策的生物称r-选择者,通常是短命的，生殖率很高，可以产生大量的后代，但后代的存活率低，发育快，成体体形小
        • 优点与不足
          • 优点
            • 生殖率高，发育速度快，世代时间短，因此，种群在数量较低时，可以迅速恢复到较高的水平；后代数量多，通常具有较大的扩散迁移能力，可迅速离开恶化的环境，在其他地方建立新种群，因此，常常出现在群落演替的早期阶段。
          • 缺点
            • 死亡率高、竞争力弱、缺乏对后代的关怀，高的瞬时增长率必然导致种群的不稳定性，因此，种群的密度经常激烈变动。
      • k对策
        • k-对策：生活在条件优越和可预测环境中，其死亡率大都取决于密度相关的因素。生物之间存在着激烈的竞争，因此种群内的个体常把更多的能量用于除生殖以外的其他各种活动
        • k-选择：采取k-对策的生物称k-选择者，通常是长大寿命的，种群数量稳定，竞争能力强，个体大但生殖力弱，只能产生很少的后代，亲代对后代有很好的关怀，发育速度慢，成体体形大
        • 优点与不足
          • 优点
            • 种群的数量较稳定，一般保持在k值附近，但不超过此值，因此，导致生境退化的可能性小；具有个体大和竞争能力强等特征，保证它们在生存竞争中取得胜利。
          • 缺点
            • 由于r值较低，种群一旦遭到危害，难以恢复，有可能灭绝。
• 分布区—生境—生态幅—生态位 分布区：地理范围 生 境：物种生存的微环境 生态幅：每一个环境因素的耐受范围 生态位：时空位置和功能定位（全部环境要素之和）