第九章 生物 种群

1. 第九章 生物种群

2. 一、 种群的基本概念 1、种群同一物种在一定空间和一定时间的个体的集合体. 是具有潜在互配能力的个体. 2、种群和种(物种)的区别 种是能够相互配育的自然种群的类群.不同种之间存在生殖隔离现象.是一个分类阶元. *一个物种可以包括许多种群（亚种）; 3、种群是构成物种的基本单位,也是构成群落的基本单位(组成成分)

3. 二、 种群的基本特征 1、 种群的大小和密度 1）概念：任何一种生物在一定空间中个体数目的多少称为种群的大小； 在单位面积或空间中的个体数目，则称密度。 2）密度有绝对密度和相对密度两大类。 绝对密度采用样方法等获得； 相对密度分为直接数量密度指标（如捕捉法）和间接数量指标（如鸣叫声、粪堆数、遇见率、捕获率、标志捕获法等）。

4. 测定方法： 以m2或km2为单位随机选定若干样方（sample plot），通过对样方物种的计数来统计和计算整体区域的种群密度

5. B、标记－再捕捉法（mark-recapture） 在界定区域内随机设置陷阱或张网 对首次捕捉到的某一种群的生物全部用标签或染料进行标记，然后放生 几天后或几周后，再一次在界定区域内随机设置陷阱或张网，对捕捉到的经标记和未标记的该种群动物进行分别计数 通过公式 N=(M1÷M2)×T2计算出种群数目N 注：M1为首次捕捉并标记的个体数 M2为第二次捕捉到的被标记的个体数 T2为第二次捕捉到的个体总数

6. 标志－重捕法的应用应具备的基本条件： 标志个体释放后，能与其他个体均匀混合 标志方法不会伤害动物和影响动物的行为 研究区域呈相对封闭状态，没有个体的迁入和迁出 • 2、种群的分布型（patterns of dispersion） 种群的分布型——指全部个体在种群界定范围内的空间分布类型 包括集群分布、均匀分布和随机分布三种 A、集群分布（clumped distribution）——自然界中最普遍的一种种群分布类型 特点——个体都相聚成群 形成原因： 环境中有利于生存的地理条件分布不均匀 有利于交配与繁殖产生后代 有利于相互合作

7. B、均匀分布（uniform distribution）——种群中的个体相互作用，争取获得更大空间、更多资源的结果 特点——种群成员间进行种内竞争引起的 形成原因——动物的领域行为、干燥地区特有的“自毒现象”等等 C、随机分布（random distribution）——在自然界中较少见的分布类型 特点——生存条件均一，种群成员之间既不相互吸引，也不相互排斥

8. 种群个体的空间分布格局 1、成群分布；2、均匀分布；3、随机分布

10. 成群分布

11. 均匀分布

12. 随机分布

14. 肯尼亚的斑马种群

16. 种群分布形式中以成群分布最为普遍 • 成群分布的原因有：环境资源的不均匀；扩散的不均匀；动物的社会性 随机分布少见，因为只有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。

17. 3、种群的出生率和死亡率 1.出生率 生态出生率(实际出生率):在一定时期内,种群在特定条件下实际出生数量.内外因素共同作用影响的结果. 影响出生率的因素: a.性成熟速度; b.每次产仔数; c.每年生殖次数; d.生殖年龄的长短. 2.死亡率 生态死亡率(实际死亡率):在一定条件下的实际死亡率.许多个体死于各种生物或非生物影响的因素. 出生率和死亡率一般都以种群中每单位时间每1000个个体的出生或死亡数来表示.

18. 出生率和死亡率是决定种群动态的两个重要因素：出生率和死亡率是决定种群动态的两个重要因素： 出生率（natality）——用单位时间每100个个体的出生个体数来表示 死亡率（mortality）——用单位时间每100个个体的死亡个体数来表示 在一定时期内，只要种群的出生率大于死亡率，种群的数量就会增加；反之，种群的数量就会下降 • 存活曲线——以一种群存活个体的年龄为横坐标，存活个体数量为纵坐标，作图便得到该种群的存活曲线 存活曲线表明在一定年龄阶段的生存率 绝大多数种群的真实生活曲线 是这三种类型的组合，即 兼有凹形、线形和凸形3个 阶段

19. 4、种群的年龄结构 种群的年龄结构——不同年龄的个体在种群中占有一定比例，这种比例关系就形成了种群的年龄结构 生物学家常常把动物的年龄分为生殖前期、生殖期和生殖后期3个年龄组 种群的年龄结构含有种群未来数量动态的信息： 增长型——呈尖塔形，年轻个体占优势，预示种群将有一个很大的发展 稳定型——种群中各年龄组的比率大体相等，只是老年组偏少，预示种群比较稳定，出生率和死亡率保持平衡 衰退型—— 老年个体在种群中占优势， 预示着种群将日渐衰落

20. 种群年龄结构金字塔

21. 种群的出生率和死亡率

22. （2）性比 性比是指一个种群中全部个体或某一龄级中雌雄个体的比例。大多数生物的自然种群内♀♂个体比率常为1:1 出生时雄性多于雌性,随年龄增长,雌性多于雄性. 性比也受环境因素影响,如食物的丰歉. 如赤眼蜂,当食物短缺时,雌性比例下降.

23. 二、种群增长特征 • 1、种群在资源无限的条件下呈指数增长 指数增长模式（exponential growth model）——生物在食物和空间无限的条件下，进行的连续生殖导致种群增长的模式 例如，在最适宜的条件下，大肠杆菌的指数增长模式的公式：N=2t，其中t代表繁殖的代数 以时间为横坐标，个体数量为纵坐标，细菌的增长图象像一个“J”，因此也被称为“J曲线”

24. 2、种群在资源有限的条件下呈逻辑斯谛增长（logistic growth） 指数增长模式只是一种理想状态，实际上，任何种群的生长都存在一定的限制因子，尤其是种群数量增大到一定程度后，这种限制作用会更加明显 例如大肠杆菌，它的增长受到环境因子的限制，如 营养物质被消耗完 生存空间减少 代谢排出物起毒害作用 因此，大肠杆菌的实际增长曲线可分为三个阶段： 最初阶段——个体增长符合指数增长模式 减速阶段——个体数依然在增加，但已不是指数增长 稳定阶段——细菌的增长和死亡达到动态平衡

25. 以培养时间为横坐标，个体数目为纵坐标，大肠杆菌的增长曲线像个倾斜伸展的“S”字母——这一曲线又称“逻辑斯谛曲线”以培养时间为横坐标，个体数目为纵坐标，大肠杆菌的增长曲线像个倾斜伸展的“S”字母——这一曲线又称“逻辑斯谛曲线” • 这种种群增长模型又称“逻辑斯谛增长模型”（logistic growth model），它反应了许多物种在限制条件下的生长模式

26. 1）    种群在无限制的环境中，表现为指数增长。 （1）世代不重叠的离散型增长模型： 假定某种群的初始种群数量为N0,经世代1，2，3……t后，种群数量为N1，N2， N3，…… Nt。 种群世代增长率（λ=R0），又称为周限增长率。 λ1=N1/N0, λ2=N2/N1,………λt=Nt/Nt-1。 λ1=λ2=λ3..=λt=λ。 Nt=λNt-1 =λtN0 周限增长率（λ）和世代增殖率（R0）的意义相同。 若λ> 1，则出生率>死亡率，一个世代后种群数量增殖R0倍（增长）。 = 1，则出生率=死亡率，一个世代后种群数量稳定。 < 1，则出生率<死亡率，一个世代后种群数量下降。 = 0，则出生率=0，一个世代后种群绝灭。

27. （2）世代重叠的连续型增长模型（微分方程）： 当世代之间有重叠，种群数量以连续方式变化，通常用微分方程来描述其增长。 dN/dt=rN 积分式为：Nt=N0ert r为瞬时增长率：r =(lnNt-lnN0)/t。 Nt=N0ert与Nt = N0λt相比，可以看出：ert = λt，er = λ,r=lnλ 若r> 0，则出生率>死亡率，种群增长。 = 0，则出生率=死亡率，种群稳定。 < 0，则出生率<死亡率，种群下降。 = - ∞，则出生率=0，种群绝灭。

28. 说明： 逻辑斯谛增长模型的计算公式为： G = r×N× (K-N) ÷K 其中，G代表种群的增长速度； r代表实际增长系数，r＝个体的瞬间出生率 － 个体的瞬间死亡率； N代表种群的个体数量； K代表环境对一物种的最大承受容量

29. 人口的指数增长

30. 2） 种群在有限环境中的逻辑斯蒂增长 （1）逻辑斯谛增长的条件和模型： 条件（假定）： A. 种群增长有一个环境条件所允许的最大值，称为环境容量或承载力，记作K。当种群大小增至K时，种群不再增长。 B. 随着种群密度上升，种群增长率逐渐按比例降低，即每增加一个个体的影响是1/K（种群增长受密度的制约）。 据此，种群增长曲线由“J”型变为“S”型。 模型：dN/dt=rN((K-N)/K) 该模型的积分式为：Nt=K/(1+eα-rt)= K/(1+e-r(t-α/r) ）

31. (2)模型的意义 A如果种群数量N接近0,那么, 就接近1,种群增长就接近指数增长B如果N接近K,那么, 就接近0,,这意味着种群增长的空间已经极小。 种群的逻辑斯谛增长如果用坐标图表示,则为“S”型曲线。 对种群的指数增长和逻辑斯谛增长,做如下说明： 自然界的情况是非常复杂的,指数增长和逻辑斯谛增长只能代表两种典型情况,实际增长的类型是很多的。有的增长曲线接近“J”型,有的增长曲线接近于“S”型,还有许多中间过渡类型。

32. 种群增长类型

33. 四、种群的动态与调节 1.种群动态 ●种群动态就是研究种群数量在时空上的变动规律。简单地讲，就是种群的大小和密度、分布类型、种群变动的过程、时间及其变动的机制。 ● 种群动态是种群生态学的核心问题，也是更好地进行生物资源开发、利用和保护的一个重要理论依据。

34. 种群数量的变化 迁入 种群 数量 出生 死亡 迁出

35. ●种群衰亡的原因有：①种群密度过低，雌雄个体难以相遇，从而降低其繁殖力；②种群内个体数量太少，容易产生近亲繁殖，使后代体质减弱、死亡率增加等；③物种的绝灭也可能与不适应环境变化相关；④也有可能是由于新物种的入侵，使原有物种在种间竞争中被淘汰；⑤人类对自然种群之生态环境的严重破坏，导致生境恶化，加速种群绝灭等。●种群衰亡的原因有：①种群密度过低，雌雄个体难以相遇，从而降低其繁殖力；②种群内个体数量太少，容易产生近亲繁殖，使后代体质减弱、死亡率增加等；③物种的绝灭也可能与不适应环境变化相关；④也有可能是由于新物种的入侵，使原有物种在种间竞争中被淘汰；⑤人类对自然种群之生态环境的严重破坏，导致生境恶化，加速种群绝灭等。

36. 种群暴发（昆虫，Ethiopia）

37. 生态入侵

38. 种群调节 ● 种群是通过环境阻力的负反馈机制促进种群潜在增长力发展的正反馈受到限制而实现自我调节，使种群数量维持在某种平衡状态。 ● 物种的这种自我调节机制主要是通过密度制约过程而实现的。 ● 种群除了种内密度调节外，还存在种间的密度调节和 非密度调节（非生物因子如气候因子对种群大小的调节）。

39. 种群的自我调节（密度调节）