第四章种内与种间关系ppt课件

第二部分第二部分 种群生态学种群生态学7 种内与种间关系种内与种间关系第二部分 种群生态学7 种内与种间关系17 种内与种间关系l第一节第一节 种内关系种内关系l第二节第二节 种间关系种间关系7 种内与种间关系第一节 种内关系2学习目标l了解种内相互关系：竞争、性别关了解种内相互关系：竞争、性别关系、领域性和社会等级等。系、领域性和社会等级等。l了解种间相互关系：竞争、捕食、了解种间相互关系：竞争、捕食、寄生和互利共生。寄生和互利共生。l掌握种间竞争模型掌握种间竞争模型l理解生态位的概念理解生态位的概念学习目标了解种内相互关系：竞争、性别关系、领域性和社会等级等3种内个体间与物种间相互关系的分类种间相互关系（种间的）同种个体间相 互关系（种内的）利用同样有限资源，导致合适度降低摄食另一个体的全部或部分个体紧密关联生活，具有互惠利益个体紧密关联生活，宿主付出代价竞争竞争捕食自相残杀互利共生利它主义或互利共生寄生寄生种内个体间与物种间相互关系的分类种间相互关系（种间的）同种个4根据影响结果对种间相互作用进行的分类 物种A的反应竞争捕食扁利共生寄生相互作用的类型 物种B的反应中性扁害共生+0000根据影响结果对种间相互作用进行的分类 物种A的反应竞争捕食扁5拟寄生（重寄生）：拟寄生（重寄生）：6第一节 种内关系概概 念念种内关系：存在于生物种群内部个 体间的相互关系。种内竞争：种内个体间发生的竞争。第一节 种内关系概 念种内关系：存在于生物种群内部个 7一 密度效应 最后产量衡值法则：不管初始播种密度如何，在一定范围内，当条件相同时，植物的最后产量差不多总是一样的。一 密度效应 最后产量衡值法则：8 -3/2自疏法则：自疏导致密度与生物个体大小之间的关系，该关系在双对数图上具有典型的3/2斜率。（Yodas 3/2 law）-3/2自疏法则：9第四章种内与种间关系ppt课件10自疏法则适应那些生物？l大量植物、固着动物（藤壶、贻贝）大量植物、固着动物（藤壶、贻贝）自疏法则适应那些生物？大量植物、固着动物（藤壶、贻贝）11二 性别生态学概概 念念性别生态学性别生态学：研究物种内部性别关系的类型、动态及其环境决定因素。亲代投入亲代投入：是指花费于生产后代和抚育后代的能量和物种资源。二 性别生态学概 念性别生态学：研究物种内部性别关系的类型12性别生态学两个重要的生物学问题性别生态学两个重要的生物学问题1.两性细胞的结合和亲代投入两性细胞的结合和亲代投入2.为什么大多数生物都营有性生殖为什么大多数生物都营有性生殖性别生态学两个重要的生物学问题1.两性细胞的结合和亲代投入131.两性细胞的结合和亲代投入两性细胞的结合和亲代投入自体受精和异体受精自体受精和异体受精雌雄同体异体受精雌雄同体异体受精闭花受精闭花受精什么样的植物要自体受精？什么样的植物要自体受精？1.两性细胞的结合和亲代投入自体受精和异体受精14一个物种多种受精策略一个物种多种受精策略堇菜（春季和夏季）堇菜（春季和夏季）白唇陆生蜗牛与一般蜗牛白唇陆生蜗牛与一般蜗牛一个物种多种受精策略152.为什么大多数生物都营有性生殖为什么大多数生物都营有性生殖无性繁殖优越性：无性繁殖优越性：1）增值迅速，占领栖息地）增值迅速，占领栖息地2）所产后代都带有母体的整个基因组，给）所产后代都带有母体的整个基因组，给下代复制的基因组是有性生殖的两倍下代复制的基因组是有性生殖的两倍2.为什么大多数生物都营有性生殖无性繁殖优越性：16无性生殖DDDD d d d dDD d d无性生殖DDDD d d 17有性生殖有性生殖DDDD d d d d D d D d D dDDDddd高茎矮茎 减减 数数 分分 裂裂减减 数数 分分 裂裂减减 数数 分分 裂裂受受 精精高茎高茎高茎矮茎亲代 配子 子代有性生殖DDDD d d 18 有性繁殖要想在进化上处于有利地位，有性繁殖要想在进化上处于有利地位，必须使其获益超过所偿付的减数分裂、必须使其获益超过所偿付的减数分裂、基因重组价和交配价。基因重组价和交配价。优点：遗传变异保持高水平，保证少数个优点：遗传变异保持高水平，保证少数个体存活体存活对多变、易遭不测环境的适应对多变、易遭不测环境的适应 有性繁殖要想在进化上处于有利地位，必须使其获益超过所偿19典型事例典型事例 长镰管蚜（春夏季悬铃木树汁、秋季）长镰管蚜（春夏季悬铃木树汁、秋季）藻类在湖泊营养水平低时产出囊胞沉入藻类在湖泊营养水平低时产出囊胞沉入水底水底典型事例20（美）美）Hamilton(1980)Hamilton(1980)提出：营有性繁殖提出：营有性繁殖的物种之间的竞争和捕食者猎物间相的物种之间的竞争和捕食者猎物间相互资源是使有性繁殖持续保持的重要因互资源是使有性繁殖持续保持的重要因素。素。宿主与病原生物宿主与病原生物（美）Hamilton(1980)提出：营有性繁殖的物种之间21性比l雄体：雌体雄体：雌体lFisher 氏性比理论氏性比理论 性比倾向性比倾向1：1l稀少有利：数量少的性别适合度高稀少有利：数量少的性别适合度高l雌雄两性应该有相等投入雌雄两性应该有相等投入性比雄体：雌体22几种情况：几种情况：1.一个性别个体对母体要求高于另一个一个性别个体对母体要求高于另一个（条蜂雌比雄重（条蜂雌比雄重58%）2.哺乳类出生时一般雄性偏高（驼鹿哺乳类出生时一般雄性偏高（驼鹿1.13：1）3.一些种类要求生殖最大化一些种类要求生殖最大化局域资源竞争局域资源竞争局域交配竞争（螨局域交配竞争（螨1：69）几种情况：23性选择性选择形态、大小、行为上存在差异形态、大小、行为上存在差异规律：两性对后代投入差距越大，低投入规律：两性对后代投入差距越大，低投入者竞争越激烈，高投入者越挑剔者竞争越激烈，高投入者越挑剔性内选择性内选择性间选择性间选择性选择形态、大小、行为上存在差异24第四章种内与种间关系ppt课件25性选择喜好是怎样产生的？性选择喜好是怎样产生的？让步赛理论让步赛理论Fisher氏私奔理论氏私奔理论(基因编码基因编码)性选择喜好是怎样产生的？26植物的性别系统植物的性别系统雌雄同花雌雄同花雌雄异花（银杏、三叶南星）雌雄异花（银杏、三叶南星）雌雄异株：减少同系交配；回避两性竞争；雌雄异株：减少同系交配；回避两性竞争；动物传粉动物传粉藤露兜树（沙蒙狐蝠和同绿辉椋鸟）藤露兜树（沙蒙狐蝠和同绿辉椋鸟）植物的性别系统雌雄同花27l婚配制度：是指种群内婚配的种种类型，包括配偶的数目，配偶持续时间以及对后代的抚育等。婚配制度类型 单配制一雄多雌制一雌多雄制（距翅水雉）婚配制度：是指种群内婚配的种种类型，包括配偶的数目，配偶持28l资源决定婚配类型资源决定婚配类型资源决定婚配类型29l领域：是指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。规律领域面积随其占有这的体重而扩大领域面积受食物品质的影响领域面积和行为随生活史，尤其是 繁殖节律而变化。领域：是指由个体家庭或其他社群单位所占据的并积极保卫不让同30第四章种内与种间关系ppt课件31l社会等级：是指动物种群中各个动物的地位具有一定顺序的等级现象。等级形成的基础是支配行为或称支配从属关系。（家鸡）社会等级：是指动物种群中各个动物的地位具有一定顺序的等级现32l领域性和社会等级与种群调节密切相关领域性和社会等级与种群调节密切相关l种群调节学说种群调节学说 种群密度上升种群密度上升 最适栖息地被优势个最适栖息地被优势个体占满体占满 无领域或配偶个体比例上升无领域或配偶个体比例上升 易受不良气候天敌危害易受不良气候天敌危害 死亡大于死亡大于出生出生 领域性和社会等级与种群调节密切相关33他感作用 也称异株克生，通常指一种植物通过向也称异株克生，通常指一种植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物质，对其体外分泌代谢过程中的化学物质，对其他植物产生直接或间接到影响。他植物产生直接或间接到影响。他感作用 也称异株克生，通常指一种植物通过向体外分泌代谢34生态学意义生态学意义1）农业生产和管理）农业生产和管理2）植物群落的组成）植物群落的组成3）引起植物群落的演替）引起植物群落的演替生态学意义35第二节 种间关系主要内容相互动态协调进化第二节 种间关系主要内容相互动态协调进化36概 念种间竞争：是指两物种或更多物种共同利用同样的有限资源时产生的相互竞争作用。概 念种间竞争：是指两物种或更多物种共同利用同样的有限资源时377.2.1 种间竞争的实例种间竞争的实例7.2.1 种间竞争的实例38l 39第四章种内与种间关系ppt课件40竞争排斥原理principle of competition exclusionlGause(1934)实验：双小核草履虫实验：双小核草履虫（paramecium aurelia）大草履虫大草履虫（P.caudatum）竞争实验，以一种杆菌竞争实验，以一种杆菌Bacillus pyocyaneus喂养。喂养。l单养时两种草履虫均以单养时两种草履虫均以“S”型增长，混养时型增长，混养时开始两种虫均增长，双小核草履虫增长较快，开始两种虫均增长，双小核草履虫增长较快，16天后只剩下该虫，大草履虫消失。验证了天后只剩下该虫，大草履虫消失。验证了Lotke-Volterra 竞争方程。由此竞争方程。由此Gause 得出结得出结论，资源需求相同的两个种不能共存。论，资源需求相同的两个种不能共存。竞争排斥原理principle of competiti41双核草履虫与袋状草履虫共存食性和栖境发生分化双核草履虫与袋状草履虫共存42星杆藻和针杆藻星杆藻和针杆藻43第四章种内与种间关系ppt课件44两种达尔文雀（勇地雀和仙人掌雀）藤壶和小藤壶两种达尔文雀（勇地雀和仙人掌雀）45第四章种内与种间关系ppt课件46竞争类型及一般特征竞争类型及一般特征竞争方式：利用性竞争利用性竞争干扰性竞争干扰性竞争（打斗、姬蜂寄生蜂、杂拟谷（打斗、姬蜂寄生蜂、杂拟谷盗和赤拟谷盗、涉禽类干扰捕食、盗和赤拟谷盗、涉禽类干扰捕食、他感作他感作用用）竞争类型及一般特征竞争方式：47特点特点竞争不对称竞争不对称对一种资源的竞争影响对另一资源的竞争结果对一种资源的竞争影响对另一资源的竞争结果l似然竞争l一种猎物种群数量的增加，导致捕食者一种猎物种群数量的增加，导致捕食者数量增加，增大另一种猎物被捕食的风数量增加，增大另一种猎物被捕食的风险。险。特点48 Lotke-Volterra竞争模型Lotke,A.J.1925年和年和Volterra，V.1926年分年分别提出下述竞争模型。别提出下述竞争模型。当甲乙物种单独处在某一有限环境中时，当甲乙物种单独处在某一有限环境中时，均以均以Logistic增长。如果增长。如果N1、N2分别表示分别表示甲乙物种的数量，则甲乙物种的数量，则 dN1/dT=r1N1(K1-N1)/K1)ldN2/dT=r2N2(K2-N2)/K2)l上上式式K1、K2分别表示该环境对甲乙种的分别表示该环境对甲乙种的环境负荷力。当两个种共存，又需要相环境负荷力。当两个种共存，又需要相似资源时则必然发生竞争。似资源时则必然发生竞争。Lotke-Volterra竞争模型49l两个种的种群增长时环境必定对这两个两个种的种群增长时环境必定对这两个种同时产生反馈。因此上式变为种同时产生反馈。因此上式变为ldN1/dt=r1N1(K1-N1-N2)/K1)ldN2/dt=r2N2(K2-N2-N1)/K2)l以上即为以上即为Lotke-Volterra竞争模型。竞争模型。式中式中、分别表示甲对乙和乙对甲的竞分别表示甲对乙和乙对甲的竞争系数。争系数。N2、N1表示相对于甲乙种时表示相对于甲乙种时由乙甲种换算得到的甲乙种数量。由乙甲种换算得到的甲乙种数量。两个种的种群增长时环境必定对这两个种同时产生反馈。因此上式变50第四章种内与种间关系ppt课件51第四章种内与种间关系ppt课件52l在同一环境甲乙种共存时可能有四在同一环境甲乙种共存时可能有四种结局种结局:l1.甲生存，乙被排除。甲生存，乙被排除。条件是条件是K1K2/，K2K1/，K1K1/，K1K2/结局结局取决于哪个种初始种群的数量大。取决于哪个种初始种群的数量大。l4.共存共存。K1K2/，K2K1/。在同一环境甲乙种共存时可能有四种结局:53l1/K1和1/K2可分别作为种1和种2的种内竞争强度指标l/K2：可作为物种：可作为物种1对物种对物种2的竞争强度的竞争强度l/K1：可作为物种：可作为物种2对物种对物种1的竞争强度的竞争强度1/K1和1/K2可分别作为种1和种2的种内竞争强度指标54 生态位生态位(niche)(niche)：物种在生物群落或生：物种在生物群落或生态系统中的地位和角色。主要指在自态系统中的地位和角色。主要指在自然生态系统中一个种群在时间、空间然生态系统中一个种群在时间、空间上的位子及其与相关种群之间的功能上的位子及其与相关种群之间的功能关系。关系。生态位生态位(niche)生态位(niche)：物种在生物群落或生态系统中的地位和角55l对一个生态因子如温度考察某一物种的适宜范围即生态位时，即为一维生态位时，此为一条线上的一个线段；l当考察两个因子的适宜位置时，即为二维生态位，以面积表示；l考察三个因子则为三维生态位，以体积表示；l当考察多个因子时，就是多维生态位，也叫作生态位超体积。对一个生态因子如温度考察某一物种的适宜范围即生态位时，即为一56l基础生态位基础生态位l不受竞争、捕食影响，是一种潜在的生态位空不受竞争、捕食影响，是一种潜在的生态位空间。间。l实际生态位实际生态位l举例：拉拉藤举例：拉拉藤G.saxatile和和 G.pumiliuml 孔雀鱼和刺鱼孔雀鱼和刺鱼l 3种美国蝙蝠种美国蝙蝠l 基础生态位57l区别：区别：l生态位生态位：物种利用资源（时间、空间位：物种利用资源（时间、空间位置和功能地位）的状况。置和功能地位）的状况。l生活小区生活小区（iotope)：是指生物生存的周：是指生物生存的周围环境。围环境。l生态区生态区：物种所利用的总资源的所在地。：物种所利用的总资源的所在地。l栖息地栖息地（habitat）：物种生存的物理环）：物种生存的物理环境。境。区别：58l 生态位宽度生态位宽度（niche breadth）：）：指被指被一个有机体单位所利用的各种各样不同一个有机体单位所利用的各种各样不同资源的总和。资源少，生态位宽度增加资源的总和。资源少，生态位宽度增加而泛化；资源丰富，生态位宽度减小，而泛化；资源丰富，生态位宽度减小，促进生态位特化促进生态位特化 。l 生态位重叠生态位重叠（niche overlap）:生态位生态位重叠是指不同物种的生态位之间的重叠重叠是指不同物种的生态位之间的重叠现象或共有的生态位空间，关系到两个现象或共有的生态位空间，关系到两个物种的生态要求可以相似到多大程度而物种的生态要求可以相似到多大程度而仍能共存。仍能共存。生态位宽度（niche breadth）：指被一个有机体59 生态位移动生态位移动（niche drift）:生态位移生态位移动是指种群对资源谱利用的变动。种群动是指种群对资源谱利用的变动。种群的生态位移动往往是环境压迫或是激烈的生态位移动往往是环境压迫或是激烈竞争的结果。竞争的结果。生态位分离生态位分离（niche separation）:生态生态位分离是指两个物种在资源序列上利用位分离是指两个物种在资源序列上利用资源的分离程度。这是环境胁迫或竞争资源的分离程度。这是环境胁迫或竞争的结果。的结果。生态位移动（niche drift）:生态位移动是60ABAAABBB生态位分离，无竞争生态位分离，无竞争生态位相切，无竞争生态位相切，无竞争生态位相交，产生竞争生态位相交，产生竞争生态位相叠，可能竞争激烈生态位相叠，可能竞争激烈生态位分化生态位分化ABAAABBB生态位分离，无竞争生态位相切，无竞争生态位相61第四章种内与种间关系ppt课件62活动 4 10 爱德华州林地翩幅的觅食活动日落后数小时/h活动 4 10 爱德华州林地翩幅的觅食活动日落后数小63 生态位分化物种 1 物种 2 物种 3 ddwwww物种 1 物种 2 物种 3 dd资源状态a资源状态b三种共存物种的资源利用曲线 生态位分化物种 1 物种 2 物种 3 ddwwww物64 极限相似性是指竞争物种在资源利用上的临界阈值。是指竞争物种在资源利用上的临界阈值。极限相似性是指竞争物种在资源利用上的临界阈值。65竞争释放：是指在缺乏竞争者时，物种会是指在缺乏竞争者时，物种会扩张其实际生态位。（扩张其实际生态位。（北以色列沙鼠、新北以色列沙鼠、新几内亚地鸽几内亚地鸽）形状替换：是指竞争产生的生态位收缩是指竞争产生的生态位收缩导致形态形状变化。（导致形态形状变化。（收获蚁下颚大小收获蚁下颚大小与竞争蚂蚁数量成负相关；加拉帕戈斯与竞争蚂蚁数量成负相关；加拉帕戈斯群岛达尔文雀的喙群岛达尔文雀的喙）竞争释放：是指在缺乏竞争者时，物种会扩张其实际生态位。（北以66种间竞争与空间和时间异质性l浮游生物悖论浮游生物悖论l海上层结构简单的生境中持续存在大量海上层结构简单的生境中持续存在大量浮游生物种群。浮游生物种群。l缝隙（缝隙（海棕榈和贻贝海棕榈和贻贝）l优先权效果：斑块生境中竞争优势优先权效果：斑块生境中竞争优势种间竞争与空间和时间异质性浮游生物悖论67第四章种内与种间关系ppt课件687.2.2 捕食作用l捕食作用：一种生物摄取其他设个体的全部或部分为食，前者称为捕食者，后者称为猎物或被食者。捕食典型的捕食食草寄生7.2.2 捕食作用捕食作用：一种生物摄取其他设个体的全部或69第四章种内与种间关系ppt课件70l捕食者捕食者：食草动物、食肉动物、杂食动物：食草动物、食肉动物、杂食动物l被捕食者被捕食者：化学防御、行为对策：化学防御、行为对策捕食者：食草动物、食肉动物、杂食动物717.2.2.1 捕食者与猎物的协同进化捕食者与猎物的协同进化1）捕食者与猎物协同进化）捕食者与猎物协同进化协同进化：红皇后效应红皇后效应协同进化协同进化“负作用负作用”倾向减弱倾向减弱7.2.2.1 捕食者与猎物的协同进化1）捕食者与猎物协同72l三个假设三个假设：l猎物方程：猎物方程：dN/dt=r1N-PNl捕食者方程：捕食者方程：dP/dt=-r2P+PN 2）Lotke-Volterra 捕食者猎物模型三个假设：2）Lotke-Volterra 捕食者猎物模型73低于临界捕食密度，低于临界捕食密度，猎物数量上升猎物数量上升高于临界捕食密度，高于临界捕食密度，猎物数量下降猎物数量下降猎物零生长等斜线猎物零生长等斜线捕食者多度猎物多度猎物多度捕食者多度高于临高于临界捕食界捕食密度，密度，捕食者捕食者数量上数量上升升低于临低于临界捕食界捕食密度，密度，捕食者捕食者数量下数量下降降捕食者零增长等斜线捕食者零增长等斜线2 2）Lotke-Volterra Lotke-Volterra 捕食者猎物模型低于临界捕食密度，猎物数量上升高于临界捕食密度，猎物数量下降74捕食者多度猎物多度多 度捕食者猎物时间 (d)Lotke-Volterra 捕食者猎物模型捕食者多度猎物多度多 度捕食者猎物时间 (d)Lo753）捕食者的捕食对策与食物选择 捕食对策：动物为获得最大觅食效率而采取的各种方法和措施1.搜寻者食谱倾向于广谱化2.处理者的食谱倾向于特化3.生产力低的生境捕食者比高生境食谱广4.拒绝低利润食物（白鶺鸽对粪蝇）3）捕食者的捕食对策与食物选择 捕食对策：动物为获得最大767.2.2.2 食草作用食草作用1.食草动物对植物的危害及植物的补偿作用1 1）受损程度对损害部位、发育阶段不同而异）受损程度对损害部位、发育阶段不同而异2 2）补偿：增加光合率、增加种子粒重）补偿：增加光合率、增加种子粒重2.2.植物的防卫反应植物的防卫反应1 1）毒性与差的味道）毒性与差的味道2 2）防御结构）防御结构7.2.2.2 食草作用1.食草动物对植物的危害及植物的补偿77食草动物的食草作用对植物净生产量影响的模型净初级生产力 食草动物 的刺激作用没有草食动物时的水平最适点严重过牧净生产力低于没有食草动物时的水平草食动物消耗水平的增加 0食草动物的食草作用对植物净生产量影响的模型净初级生产力 78寄生与共生l寄生：寄生：是指一个种寄居于另一个种的体是指一个种寄居于另一个种的体内或体表，靠寄主体液、组织或已消化内或体表，靠寄主体液、组织或已消化物质获取营养而生存。物质获取营养而生存。寄生物 微寄生物 大寄生物寄生与共生寄生：是指一个种寄居于另一个种的体内或体表，靠寄主79拟寄生拟寄生食生物者食生物者食尸动物食尸动物丝光绿蝇丝光绿蝇（寄生蜂寄生蜂）拟寄生食生物者食尸动物丝光绿蝇（寄生蜂）80寄生物与寄主协同进化寄生物与寄主协同进化寄生物：繁殖力强、更换寄主、神经感官寄生物：繁殖力强、更换寄主、神经感官退化退化寄主：免疫反应（吞噬细胞、抗体）、行寄主：免疫反应（吞噬细胞、抗体）、行为（整理羽毛行为、迁徙、产生防御性为（整理羽毛行为、迁徙、产生防御性化学物质、局部细胞死亡）化学物质、局部细胞死亡）寄生物与寄主协同进化寄生物：繁殖力强、更换寄主、神经感官退化81l窝寄生窝寄生：强迫寄主生物提供食物或其他利益：强迫寄主生物提供食物或其他利益l种内窝寄生（种内窝寄生（鸭鸭）l种间窝寄生（种间窝寄生（杜鹃、褐头牛鹂、蚂蚁杜鹃、褐头牛鹂、蚂蚁）窝寄生：强迫寄主生物提供食物或其他利益82共生作用偏利共生（commensalism)又译共栖，一方受益，一方不受影响。如，某地衣和苔藓附着在树皮上；鮣鱼吸附于鲨鱼等体表共生作用83互利共生（mutualism)：共生双方得益任何一方离开对方就不能生存。共生性互利共生：白蚁和鞭毛虫，菌根非共生性互利共生：清洁鱼、清洁虾第四章种内与种间关系ppt课件84l专性互利共生专性互利共生（地衣是真菌和藻类共同地衣是真菌和藻类共同体体）l兼性互利共生（兼性互利共生（蜜蜂和开花植物、豆类蜜蜂和开花植物、豆类和根瘤菌和根瘤菌）专性互利共生（地衣是真菌和藻类共同体）85l防御性互利共生l黑麦草与麦角真菌黑麦草与麦角真菌l蚂蚁与植物蚂蚁与植物防御性互利共生86思考题思考题种内与种间关系有哪些基本类型？种内与种间关系有哪些基本类型？领域行为和社会等级有何适应意义？领域行为和社会等级有何适应意义？密度效益有哪些普遍规律？密度效益有哪些普遍规律？什么是生态位？什么是生态位？思考题种内与种间关系有哪些基本类型？领域行为和社会等级有何适87第四章种内与种间关系ppt课件88