生态学课件第5章种群

第第5 5章章 种群生态学种群生态学 沈沈 显显 生生中国科学技术大学生命科学学院中国科学技术大学生命科学学院主要内容主要内容 第第1 1节节 种群的基本特征种群的基本特征一、一、populationpopulation概念概念二、种群统计学基础二、种群统计学基础三、种群的动态与调节三、种群的动态与调节四、种群增长四、种群增长五、种群的遗传与进化五、种群的遗传与进化六、性别生态学六、性别生态学二、种群统计学基础（自学）二、种群统计学基础（自学）(一一)初级参数初级参数出生率、死亡率、迁出、出生率、死亡率、迁出、迁入、大小、密度迁入、大小、密度(二二)次级参数次级参数性比、年龄结构、增长性比、年龄结构、增长率率（3个月）个月）多年生草本植物的生命表多年生草本植物的生命表早熟禾早熟禾单种群密度对出生率和死亡率影响单种群密度对出生率和死亡率影响原理原理1 1:如果出如果出生率和死亡率是生率和死亡率是不受密度制约的不受密度制约的,那么种群就不会那么种群就不会停止增长停止增长.平衡点平衡点密度制约死亡率密度制约死亡率密度制约死亡率密度制约死亡率密度制约出生率密度制约出生率密度制约出生率密度制约出生率种群达到平衡的3种方式非密度制约出生率非密度制约出生率非密度制约出生率非密度制约出生率三、种群的动态三、种群的动态与调节与调节2-3种种群的密度模型种种群的密度模型非密度制约出生率非密度制约出生率非密度制约出生率非密度制约出生率死亡曲线的位置不同死亡曲线的位置不同死亡曲线的斜率不同死亡曲线的斜率不同密度制约死亡率密度制约死亡率密度制约死亡率密度制约死亡率原理原理2 2：两个种两个种群的平衡密度可群的平衡密度可因密度制约或非因密度制约或非密度制约出生率密度制约出生率和死亡率的不同和死亡率的不同而不同。即：任而不同。即：任何可改变出生率何可改变出生率和死亡率的因素，和死亡率的因素，都会影响种群的都会影响种群的平衡密度。平衡密度。种群数量的调节种群数量的调节 种群数量的变动因素来自种群数量的变动因素来自外因外因和和内因内因。外源性调节理论外源性调节理论 非密度制约的气候学说非密度制约的气候学说（例子：玫瑰花上的蓟马）（例子：玫瑰花上的蓟马）密度制约的生物学派密度制约的生物学派（例子：田鼠）（例子：田鼠）内源性调节理论内源性调节理论 （1）社会性交互作用调节学说）社会性交互作用调节学说（社群等级，领域性等行为，（社群等级，领域性等行为，使资源合理分配，排除一些个体，种群稳定。）使资源合理分配，排除一些个体，种群稳定。）（2）病理效应调节学说）病理效应调节学说（种群上升，个体压力大，代谢紊乱，（种群上升，个体压力大，代谢紊乱，器官病变多，死亡增加。）器官病变多，死亡增加。）（3）遗传调节学说）遗传调节学说（环境宽松时，变异增加，弱个体存活；环（环境宽松时，变异增加，弱个体存活；环境正常，选择加大，淘汰弱个体。）境正常，选择加大，淘汰弱个体。）内源性理论特征：调节是物种对环境的适应性反映；强调个体内源性理论特征：调节是物种对环境的适应性反映；强调个体间的差异对种群的作用；种群的初级参数是受密度制约的。间的差异对种群的作用；种群的初级参数是受密度制约的。集合种群的概念与动态？集合种群的概念与动态？灭绝点灭绝点平衡点平衡点KK Nt+1Nt四、种群的增长四、种群的增长n 种群增长特征 在没有限制的指数增长中，增长速度（G）与个体数量（N）成正比，也就是说，个体数量越大，增长速度越快。指数增长模式只是一种理想的状态 在细菌实际增长的曲线中分为3段：最初起始阶段，个体数量的增长在加速；对数增长阶段；减速阶段。种群生长限制因子、环境限制因子在在)(KNKrNdtdNNK 种群数量下降NK 种群数量上升N=K 种群数量不变哈迪-魏伯格定律12)(222qpqPqP1222)(2222qrprpqrqPrqPHardy-Weinberg 1908:在一个足够大的种群里，自在一个足够大的种群里，自由交配，没有干扰，那么，由交配，没有干扰，那么，基因频率基因频率和和基因型频率基因型频率在各代中始终保持不变。（即种群遗传平衡）在各代中始终保持不变。（即种群遗传平衡）1对显隐性基因3个等位基因五、种群的遗传与进化物种形成的机理 种群是进化的基本单元，对于广域种来说，同一环境下的一群个体，享有共同的基因库（由基因流决定种群的大小）。同一物种的若干种群 地理隔离 种群间发生生殖隔离 新物种产生 环境的异质性环境的异质性长期封闭，基因内部交流长期封闭，基因内部交流隔离在物种形成中的作用Darwin将某些地理障碍如大的山脉、峡谷、海洋等把生物相互隔开称为地理隔离。地理隔离造成小种群间基因交流的阻断使基因库的差异越来越大，最终出现了生殖隔离，即不同小种群间的个体不能彼此交配和产生有生殖能力的后代。例.马德拉岛上的家兔,由于500年的隔离,就不能与欧洲家兔杂交繁殖后代了。生态型概念生态型概念 生态型生态型一个物种对某特定生境发生基因型反一个物种对某特定生境发生基因型反应而产生的遗传类群。应而产生的遗传类群。内涵：内涵：（1）广布种在形态学和生理学特征上表）广布种在形态学和生理学特征上表现出空间的差异；（现出空间的差异；（2）种内的差异与特定的环）种内的差异与特定的环境相联系；（境相联系；（3）生态学上的变异可以遗传。）生态学上的变异可以遗传。生态型与亚种区别：生态型与亚种区别：生态型生态型是生态适应，对环境的反应不同，可是生态适应，对环境的反应不同，可以有形态差异，也可没有形态差异。以有形态差异，也可没有形态差异。亚种亚种是形态、地理、历史的分类学概念，有是形态、地理、历史的分类学概念，有地理隔离和形态学上的区别。地理隔离和形态学上的区别。1个亚种可含个亚种可含1或多个生态或多个生态型。型。家蝇蛹和寄生蜂相互作用的实验（康奈尔大学，家蝇蛹和寄生蜂相互作用的实验（康奈尔大学，1960）进化的动力在哪里？蜂蝇柑柑橘的介壳虫橘的介壳虫种群的进化可能是由环境引起的种群的进化可能是由环境引起的 可抵抗氰可抵抗氰化物的基因，化物的基因，在从未接触过在从未接触过的种群中是很的种群中是很低的频率。低的频率。但是，有但是，有多次接触后，多次接触后，对氰化物的适对氰化物的适合度就高了，合度就高了，说明该基因的说明该基因的变化是环境引变化是环境引起的。起的。N N5 5H H1 1禽流感禽流感病毒对达芬病毒对达芬的抗性引起的抗性引起人们的焦虑人们的焦虑.六、性别生态学六、性别生态学 性别生态学要研究性别生态学要研究2个问题个问题：（1）两性细胞的）两性细胞的结合和亲代的投入；结合和亲代的投入；（2）为什么大多数生物都）为什么大多数生物都选择了有性生殖。选择了有性生殖。决定性别的因素：决定性别的因素：（1）环境决定性别）环境决定性别裂唇裂唇鱼科鱼科（鱼群中只有（鱼群中只有1条雄鱼，如果死去，就有某条雄鱼，如果死去，就有某条雌鱼转变为雄鱼）；条雌鱼转变为雄鱼）；鹰嘴鱼科鹰嘴鱼科（产卵后体内受（产卵后体内受精，排出后，落入雌鱼口中，发育为雄鱼；落入精，排出后，落入雌鱼口中，发育为雄鱼；落入深海发育为雌鱼）。（深海发育为雌鱼）。（2）发育温度决定性别）发育温度决定性别（爬行动物）（爬行动物）（3）性逆转（）性逆转（4）植物不同于）植物不同于动物动物性比性比（se x ratio）种群中雄性个体与雌性种群中雄性个体与雌性个体比例参数。（：）个体比例参数。（：）动物的性比有动物的性比有：第第1性比性比受精卵的性比受精卵的性比第第2性比性比幼体到性成熟时的性比幼体到性成熟时的性比第第3性比性比充分成熟的个体的性比充分成熟的个体的性比人类的性比人类的性比第第1性比性比配子的性比配子的性比第第2性比性比受精卵的性比受精卵的性比第第3性比性比婴儿的性比（我国第婴儿的性比（我国第4次人口普查，次人口普查，116.9：100）动物的性比动物的性比有性生殖重排了基因型有性生殖重排了基因型 减数分裂减数分裂价价亲本亲本通过减数分通过减数分裂，对后带裂，对后带个体保持个体保持50%50%的贡献率。的贡献率。性别生态学（续）性别生态学（续）另外，生殖投入与幼体存活率有关系另外，生殖投入与幼体存活率有关系红皇后效应（假说）红皇后效应（假说）宿主与病原体之间，通过有性生殖产宿主与病原体之间，通过有性生殖产生变异，以达到互相适应的现象，生变异，以达到互相适应的现象，叫叫做做 Red Queen Hypothesis.Red Queen Hypothesis.有性生殖的好处，宿主有性生殖的好处，宿主能够产生遗传能够产生遗传上与自身不同的后代，具有亲体中病上与自身不同的后代，具有亲体中病原体不能很好适应的独特基因组成。原体不能很好适应的独特基因组成。性和遗传重组就是以这样方式给性和遗传重组就是以这样方式给病原病原体体进化提供了运动的进化提供了运动的“靶子靶子”，并且，并且保持保持病原体也病原体也能得到有利的地位。能得到有利的地位。多数是多数是无性，无性，全雌克全雌克隆；隆；13%为为雄性。雄性。但茎吸但茎吸虫寄生虫寄生后蜗牛后蜗牛不育。不育。是茎吸是茎吸虫的保虫的保存宿主。存宿主。吸虫通吸虫通过有性过有性生殖产生殖产生变异生变异深水中深水中的吸虫的吸虫只进行只进行无性生无性生殖。殖。卵卵红皇后理论的验证实验（红皇后理论的验证实验（1996，新西兰，新西兰Indiana大学）大学）3组蜗牛组蜗牛3组蜗牛组蜗牛让山龙眼的花序一半进行自花让山龙眼的花序一半进行自花授粉，另一半进行异花授粉授粉，另一半进行异花授粉自交对适合度有负面影响自交对适合度有负面影响种子败育的果实种子败育的果实%半半花序种子数花序种子数