生物种群PPT课件.ppt
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1、第一节第一节 种群动态种群动态第二节第二节 种群的空间结构种群的空间结构第三节第三节 种群调节种群调节第四节第四节 种群生活史种群生活史第五节第五节 种内和种间关系种内和种间关系 黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院教学基本目的与要求:1、掌握种群的几何级数增长;种群的指数增长和逻辑斯谛增长;种群波动的原因;种群波动的调节。2、熟练掌握种群的概念及基本特征,种群的数量动态,种群的进化与生态对策,种群关系的基本类型。3、了解种群的空间动态。黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院种群的概念种群的概念 种群种群 (population)是在是在同一时期同一时期内
2、占有内占有一定空间一定空间的的同种生物个体同种生物个体的集合。的集合。A group of organisms of the same species that live in the same geographical area at the same time黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院单体生物单体生物单体生物单体生物:个体由一个:个体由一个:个体由一个:个体由一个受精卵直接发育而来,受精卵直接发育而来,受精卵直接发育而来,受精卵直接发育而来,其形态和发育可以预测。其形态和发育可以预测。其形态和发育可以预测。其形态和发育可以预测。构件生物构件生物构件生物构件生物
3、一个合子发:一个合子发:一个合子发:一个合子发育成一套构件组成个体。育成一套构件组成个体。育成一套构件组成个体。育成一套构件组成个体。单体生物单体生物“鱼鱼”和构件生物和构件生物“海海葵葵”黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院第一节第一节 种群动态种群动态1、Density:是指:是指单位单位面积或体积内某个生物种的面积或体积内某个生物种的个体数量个体数量。种群密度种群密度=种群的个体数量种群的个体数量 空间大小(面积或体积)空间大小(面积或体积)一、种群的密度测定粗密度粗密度 crude density:单位总空间内的个体数。:单位总空间内的个体数。生态密度生态密度 e
4、cological density:单位栖息空间(种群实际所占有的单位栖息空间(种群实际所占有的有效空间有效空间)内的个体数;)内的个体数;如一片面积为如一片面积为10ha的马尾松林,林木总株数为的马尾松林,林木总株数为30000株,但其中有株,但其中有2ha的面积为的面积为裸露的岩石,裸露的岩石,2 ha的水域面积。的水域面积。因此,实际分布有马尾松林的面积只有因此,实际分布有马尾松林的面积只有6 ha。则该马尾松林的粗密度为则该马尾松林的粗密度为3000株株/ha、生态密度为、生态密度为5000株株/ha。黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院2、种群密度的调查方法:(1
5、)(1)分布范围小,个体较大的种群:逐个计数分布范围小,个体较大的种群:逐个计数(2)(2)分布范围大,个体较小的种群:估算分布范围大,个体较小的种群:估算(取样调查取样调查)不运动或活动范围小的生物:不运动或活动范围小的生物:不运动或活动范围小的生物:不运动或活动范围小的生物:活动能力强,活动范围大的动物:活动能力强,活动范围大的动物:活动能力强,活动范围大的动物:活动能力强,活动范围大的动物:样样 方方 法法样样 方方 法法标标记记重重捕捕法法标标记记重重捕捕法法黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院关关 于于标标志志重重捕捕法法的的计计算算在某池塘中,第一次捕获鲫鱼10
6、0条,做上标记后放回,第二次捕获鲫鱼90条,其中有标记的25条。请估算这个池塘中共有鲫鱼多少条?一次标记、一次重捕一次标记、一次重捕-林可指数法林可指数法N:M=n:mN:该地段全部个体数:该地段全部个体数M:标志数:标志数n:再捕个体数:再捕个体数m:再捕中的标志数:再捕中的标志数N=mMxnN=MxnmN=Mxn黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院1、出生率 natality指单位时间内种群的出生个体数与种群个体总数的比值。最大出生率最大出生率 生理出生率生理出生率 特定种群特定种群-常数常数实际出生率实际出生率 生态出生率生态出生率 二、种群统计学二、种群统计学种群出
7、生率的高低,主要取决于该动物的下列特点:(1)性成熟的速度(2)每次产仔数目(3)每年繁殖次数 此外,动物胚胎期、孵化期和繁殖年龄的长短等都会影响种群出生率。黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院南美秃鹫动物的尸体是它们的主要食物,包括各种鱼类。它们每隔一年到3000米高的高山上去繁殖一次,每次生下两个白颜色的大蛋,有10厘米那么长。黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院求老鼠年子孙量公式求老鼠年子孙量公式(16n+66n2+56n3+n4)2 一对老鼠一年内可繁殖多少后代?一对老鼠一年内可繁殖多少后代?3个月22天6.5只老鼠可以达到每年老鼠可以达到每年5
8、代同堂。即母、子、孙、曾孙、重孙代。代同堂。即母、子、孙、曾孙、重孙代。4470只 黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院死亡率死亡率 mortality指单位时间内种群的死亡个体数与种群个体总数的比值。最低死亡率最低死亡率 生理死亡率 生理寿命生理寿命 实际死亡率实际死亡率 生态死亡率 生态寿命生态寿命 黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院2、种群的年龄结构、种群的年龄结构 age structure 某一种群中,具有某一种群中,具有不同年龄级不同年龄级的的个体生物数目个体生物数目与种群个体与种群个体总数总数的比例。的比例。Populations can
9、 be characterized by the number of individuals in each age group.For exampleage structure for our class 1.繁殖前期繁殖前期 2.繁殖期繁殖期 3.繁殖后期繁殖后期 种群个体可分为三个生态时期:种群个体可分为三个生态时期:黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院Which is likely to be growing fastest:A or B?Why?种群的性别结构性比-种群中雄性:雌性性别比例失调出生率种群密度性别比例失调出生率种群密度影响影响影响影响黑龙江大学农业资
10、源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院3、生命表、生命表(life table)把观测到的种群中不同年龄把观测到的种群中不同年龄个体个体的的存活数存活数和和死亡数死亡数编制成表,称为生编制成表,称为生命表。命表。它反映了种群发展过程中从出生到死亡的它反映了种群发展过程中从出生到死亡的动态变化动态变化动态生命表动态生命表(同生群生命表、特定年龄生命表)是根据观察一群同一时间出生的生物的死亡或存活过程而获得的数据来编制的生命表。静态生命表静态生命表(特定时间生命表)是根据某一特定时间对种群作年龄结构调查的资料而编制的生命表。在种群统计学中常把同一时间出生的生物称为同生群同生群。黑龙江大学农业资源
11、与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院 静静态态生生命命表表(static life table)是是根根据据某某一一特特定定时时间间,对对种种群群作作年年龄龄分布的调查结果而编制,所以又称为特定时间生命表分布的调查结果而编制,所以又称为特定时间生命表。1960 1961 1962 1500 510 490 2290 300 310 3190 205 200 黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院ex:本年龄组开始时存:本年龄组开始时存活个体的平均生命期望,活个体的平均生命期望,即即ex=Tx/nxqx:本年龄组的死亡率
12、即从年龄:本年龄组的死亡率,即从年龄x到年龄到年龄x+1期间的死亡率,期间的死亡率,q x=dx/nx。x:年龄、:年龄、年龄组或发年龄组或发育阶段。育阶段。nx:本年龄组开始时:本年龄组开始时的存活个体数。的存活个体数。黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院存活曲线存活曲线黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院三、种群的增长模型1、种群的几何级数增长(、种群的几何级数增长(geometric growth)假定:假定:空间、食物无限空间、食物无限 世代不相重叠;世代不相重叠;没有迁入和迁出;没有迁入和迁出;不具年龄结构不具年龄结构 N0 10 N1N0
13、10220 N2N120240 N3N240280 Nt+1=Nt 或或 Nt=N0t:种群的周限增长率(:种群的周限增长率(reproductive rate)黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院 即:即:N t N0ert N、t的定的定义如前,如前,e为自然自然对数的数的底,底,r为种群的瞬种群的瞬时增增长率。率。dNdt rN 图图4.5 种群指数生长曲线种群指数生长曲线(引自(引自Emmel 1976)指数生长指数生长 d Nd t rN 趋于无限趋于无限 个体数(个体数(N)时间(时间(t)2、种群的指数增
14、长(、种群的指数增长(exponential growth)假定:假定:空间、食物无限空间、食物无限 世代重叠;种群的增长是连续的世代重叠;种群的增长是连续的 没有迁入和迁出;没有迁入和迁出;具年龄结构具年龄结构 黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院内禀增长率与周限增长率的关系内禀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()之间的关系式为:r=ln =er 自然种群只有在食物丰盛、没有自然种群只有在食物丰盛、没有拥挤现象、没有天象、没有天敌等等条件下才能表等等条件下才能表现出出短短时间的指数式增的指数式增长。短短时间内某些生物(内某些生物(细菌、浮游植物等)
15、在短菌、浮游植物等)在短时间内可出内可出现指数增指数增长,人,人类在最初也是如此。在最初也是如此。黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院3、种群在有限环境中的逻辑斯谛增长、种群在有限环境中的逻辑斯谛增长 设想有一个环境条件所允许的最大种群值,此最大值称为环境容纳量或环境负荷量,通常用K表示。密度对种群增长率的影响是简单的,即种群中每增加一个个体,对种群增长力的降低就产生1/K的影响。种群密度的增加对其增长率降低的作用是立即发生的,无时滞。种群中个体具年龄结构,无迁移现象。黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院 直线方程:直线方程:整理得整理得:黑龙江大学农业
16、资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院S 型增长曲线常被划分为5个时期:(1)开始期 也可称为潜伏期,此期内种群个体很少,密度增长缓慢,这是因为种群数量在开始增长时基数还很低。(2)加速期(3)转折期(4)减速期(5)饱和期 种群密度达到环境容纳量,数量饱和。黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院逻辑斯谛增长模型的重要意义是:它是许多两个相互作用种群增长模型的基础在农业、林业、渔业等实践领域中,它是确定最大持续产量(MSY)的主要模型模型中参数r和K已成为生物进化对策理论中的重要概念黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院自然反应时间(TR)瞬时增长率r的
17、倒数,TR=1/r,TR是度量种群在受干扰后返回平衡时间长短的一个有用指标。TR值越小,表示种群在受到干扰后,返回平衡所需要的时间越短。TR值越大,则种群受干扰后返回到平衡的自然反应时间就越长。黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院(1)实验种群研究实验种群研究 在0.5ml培养液中放置5个大草履虫的环境条件下,最大种群数量是375个,即K=375。当以逻辑斯谛方程拟合时,种群增长率r=2.309。4、实验种群和野外种群的证据实验种群和野外种群的证据黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业资源与环境学院(2)野外种群研究野外种群研究黑龙江大学农业资源与环境学院黑龙江大学农业
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