《生物种群生态学》教学课件

生物种群生态学概述种群生态学研究同种生物个体群体的结构、动态与相互关系探索生物种群如何随时间变化及其生存机制课程目标和学习要点1掌握种群基本概念2分析种群动态变化理解种群特征与统计学参数学习各种增长模型和影响因素3了解种群调节机制4应用生态学原理探索种内种间相互作用解决实际种群管理与保护问题第一章种群的基本概念定义1同种生物共同生活的群体特征2空间、数量、遗传等多维度特性意义3是生态系统研究的基本单位种群的定义空间同域性时间连续性遗传相似性共享特定地理区域世代延续有繁殖关系基因交流频繁种群的特征行为特征1社群结构遗传特征2基因变异数量特征3密度、增长率空间特征4分布范围、格局种群的空间特征分布范围分布格局扩散能力种群占据的地理空间总个体在空间的排列方式种群扩展占领新区域的面积潜力种群的数量特征种群大小种群密度年龄结构性别比例总个体数量单位面积/体积内个体数不同年龄阶段个体比例雌雄个体数量比种群的遗传特征基因频率遗传多样性12特定基因在种群中的出现频率种群内基因变异的丰富程度基因流动遗传分化43个体迁移带来的基因交流亚种群间的遗传差异第二章种群统计学密度空间单位内个体数出生率与死亡率种群增减的基本参数年龄结构不同年龄组成比例性别比例雌雄数量关系种群密度40400每平方米每公顷沙漠蚂蚁巢密度森林鹿群密度5000每平方公里热带鱼类密度种群密度的测定方法直接计数法样方法1完全统计目标区域所有个体随机设置样方计数后推算2间接估算法标志重捕法43通过痕迹、粪便等推测标记部分个体后通过重捕比例估算出生率和死亡率出生率死亡率年龄结构老年个体1繁殖力下降成年个体2繁殖主体亚成体3即将成熟幼体4生存率较低性别比例雌性偏向平衡比例雄性偏向社会性昆虫，分工合作多数物种理论平衡点竞争激烈，领地争夺第三章种群动态种群大小总体数量随时间变化增长模式指数型vs逻辑斯谛型波动规律周期性与非周期性变动影响因素密度依赖与非依赖因素种群增长模型逻辑斯谛增长震荡模型有环境容纳量限制指数增长过度反应于环境容纳量无限资源条件下指数增长模型数学表达dN/dt=rN适用条件资源充足，无限制实例细菌培养初期，入侵物种早期特点J形曲线，增长率恒定逻辑斯谛增长模型时间种群大小环境容纳量食物供应空间资源庇护所水资源能量和营养物质限制栖息地面积和质量安全避险场所数量饮用水和生存必需水体密度制约因素随种群密度增加而增强的限制因素包括竞争、捕食、疾病和领地行为非密度制约因素自然灾害极端气候人为干扰火灾、洪水、干旱等严寒、酷热、暴雨等栖息地破坏、污染等第四章生命表和存活曲线年龄x存活数lx死亡数dx死亡率qx

010003000.

3017001500.

212550500.

0935001000.

2044002000.

5052002001.00生命表的概念和类型定义静态生命表动态生命表时间特异生命表记录种群各年龄组生存死亡一次性调查不同年龄个体数追踪同一世代个体从出生到特定时期内各年龄组状况状况的表格量死亡静态生命表调查方法一次性取样分析年龄结构适用种群长寿命、大型动物优点获取数据相对容易缺点假设种群稳定，有误差动态生命表出生1cohort记录初始数量追踪调查2定期统计存活个体死亡记录3记录死亡时间和原因数据分析4计算存活率和死亡率存活曲线的类型型曲线型曲线II III死亡率恒定，如鸟类早期死亡率高，如鱼类型曲线I晚期死亡率高，如人类第五章种群调节内部机制种群自身调节能力外部因素环境条件的制约作用密度依赖随密度变化的调节因素密度无关与密度无关的调节因素密度依赖性调节资源竞争天敌控制1食物、空间等有限资源争夺捕食者对猎物种群的控制2社会压力疾病传播43拥挤导致应激反应和行为变化高密度促进病原体传播密度无关性调节环境灾害1地震、火山等突发事件气候变化2温度、降水模式改变人类活动3栖息地破坏、过度捕猎种群波动周期性波动捕食被捕食关系季节性变化气候循环-天敌与猎物种群交替波动适应季节资源变化响应多年气候模式非周期性波动环境突变栖息地变化不可预测的气候异常生态系统结构突然改变人为干扰疾病爆发开发、污染等突发影响新病原体传入种群第六章种群分布分布范围分布格局12物种能够生存的地理区域种群内个体空间排列方式动态变化影响因素43分布范围扩张或收缩环境、行为和种间关系种群分布类型随机分布聚集分布个体位置相互独立个体成群出现均匀分布个体间距相近随机分布1特点2条件个体位置无规律，相互独立环境均质，无社会行为3实例4统计特征某些植物种子、浮游生物符合泊松分布均匀分布竞争作用个体间争夺资源领地行为主动维持空间间隔化感作用释放抑制物质社会压力避免过度拥挤聚集分布最常见分布方式资源斑块分布或社会行为导致影响种群分布的因素环境因素生物因素1气候、地形、资源分布社会结构、繁殖行为2扩散能力竞争关系43移动和传播方式争夺资源和空间第七章种群的空间结构复合种群1亚种群网络亚种群2局部相对独立群体社会单元3家庭群体或集群个体4基本构成单位家域和领域领域家域积极防卫的专属区域个体日常活动范围影响因素体型、食性、繁殖策略种群的社会结构层级结构平等结构繁殖分工有明确等级制度个体地位相近生殖个体与非生殖个体第八章种内关系合作关系1互惠互利，提高生存率竞争关系2争夺有限资源社会等级3确立优势和劣势个体合作关系1群体防御2育幼合作共同抵御天敌共同照顾后代3觅食合作4信息共享协作狩猎或寻找食物警报信号和资源位置竞争关系干扰性竞争资源竞争繁殖竞争直接对抗和排斥间接争夺食物空间争夺配偶和繁殖机会第九章种间关系关系类型物种A物种B实例竞争争夺相同资源--的物种捕食猎食者与猎物+-寄生寄生虫与宿主+-互利共生蜜蜂与开花植++物偏利共生附生植物与树+0木竞争关系生态位竞争竞争排斥原理资源分化相似需求导致资源争夺完全相同生态位不能共减少重叠以共存存竞争结果排斥、共存或生态位分化捕食关系时间捕食者猎物共生关系偏利共生互利共生一方受益，一方不受影响双方受益原始共生形成新的生命单位寄生关系1外部寄生寄生在宿主体表2内部寄生寄生在宿主体内3社会寄生利用宿主的社会结构4巢寄生将繁殖任务转嫁给他种第十章种群的进化生态学自然选择有利变异保留，不利变异减少适应性进化对环境条件的适应过程生活史对策最大化适合度的资源分配行为生态学行为如何影响生存和繁殖选择和选择r KK选择繁殖慢，后代少，寿命长r选择快速繁殖，后代多，寿命短r策略不稳定环境中占优势K策略稳定环境中占优势生活史对策资源分配繁殖时机1生长、维持和繁殖间的权衡早熟vs晚熟的取舍2寿命策略繁殖投入43衰老与死亡时间的进化后代数量vs质量的权衡第十一章种群管理和保护保护目标设定1明确保护优先级威胁因素分析2识别主要风险管理策略制定3确定干预措施监测与评估4持续跟踪效果濒危物种保护栖息地保护建立自然保护区迁地保护动物园和植物园保育种群增强人工繁育和放归法律保护立法禁止捕杀和贸易外来入侵种管理预防入侵1边境检疫和风险评估早期监测2及时发现新入侵种快速响应3发现立即消除控制管理4限制已建立种群扩散渔业资源管理禁渔期2捕捞配额保护繁殖季节种群1限制捕捞总量网目限制3保护幼鱼资源评估海洋保护区5监测种群动态禁止或限制捕捞4害虫种群控制化学防治耕作措施科学使用农药综合防治轮作、间作等生物防治多种方法协同利用天敌控制第十二章种群生态学的研究方法研究方法多元化现代技术与传统方法相结合野外调查方法样线法沿直线记录观察到的个体样方法在代表性区域设置样方统计标记重捕法标记部分个体后重捕分析遥感技术利用卫星影像分析分布变化实验室研究和数学模型实验室分析数学模型统计方法基因和生理研究预测种群动态变化数据分析和假设检验计算机模拟复杂生态过程模拟。