生态学-种内与种间关系

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,青海大学生物科学系,普通生态学,1,第八章 种内与种间关系,8.1,种内关系,8.2,种间关系,2,概述,种内关系：,生物种群内部的个体间的相互作用,种间关系：,生活于同一生境中的物种间的相互作用,种内、种间相互作用的种类,竞争,捕食、自相残杀,互利共生,寄生,3,种间相互作用的基本类型,4,8.1 种内关系,8.1.1,密度效应,8.1.2,性别关系,8.1.3,领域性和社会等级,8.1.4,他感作用,5,8.1.1 密度效应,在一定时间内，当种群的个体数目增加时，就必定会出现邻接个体之间的,相互影响,最后产量衡值法则,-3/2自疏法则,6,7,最后产量衡值法则,在一定范围内，当条件相同时，不管一个种群的密度如何，最后产量差不多总是一样的,Y=W,a,d=K,i,Y单位面积产量，W,a,植物个体平均重量，d为密度，K,i,常数,原因：密度增加时，竞争加强，生长率下降，个体变小,8,密度效应,9,-3/2自疏法则,自疏现象：同一种植物因密度引起的个体死亡,自疏导致的密度和个体重量的关系：,W = C d,-3/2,双对数曲线斜率为 -3/2,故称为-3/2自疏法则。,10,Self-thinning in the rye grass,11,Regression lines from self-thinning curves for 31 stands of different species of plants,12,8.1.2 性别生态学,内容：性别关系类型、动态及环境因素对性别的影响,两性细胞的结合与有性繁殖,性比,性选择,植物的性别系统,动物的婚配制度,13,两性细胞的结合与有性繁殖,有性繁殖的种类,雌雄异体,雌雄同体，异体受精,雌雄同体，同体受精,有性繁殖和无性繁殖的利弊,无性生殖：迅速占领生境、保证遗传的稳定性,有性生殖：产生不同基因型的后代、适应变化的环境,红皇后效应：病原体-宿主的相互作用,14,性比,雄体:雌体,Fisher氏性比理论：性比趋于1:1,稀少型有利：数量少的性别具有较高的适合度,两性相等投入：便宜的性别具有更多的个体数,局域资源竞争和局域交配竞争,15,性选择,概念：动物行为、大小、形态等次生性征的差异,性内选择(配偶竞争)和性间选择(对异性的偏爱),让步赛理论：拥有奢侈特征的个体有好的基础,Fisher氏私奔模型：两性同时对选择特征编码，遗传,16,植物的性别系统,雌雄同花(两性花),同株异花(单性花),雌雄异株,原因环境因素和进化策略(藤露兜树实例),17,动物的婚配制度,婚配制度,群体内婚配制度类型，异性的相互识别，配偶数目，持续时间，对后代的照顾,婚配制度的类型,单配制,一雌多雄制,一雄多雌制,环境影响,环境的资源质量和分布,18,8.1.3 领域性和社会等级,领域性 (territoriality),领域：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,领域行为：鸣叫、气味标志、威胁、直接进攻入侵者,领域面积与动物及环境的关系,：体重、食物品质、季节,社会等级 (social hierarchy),社会等级现象：动物种群中个体的地位具有一定顺序的现象,社会等级的形成：支配行为,社会等级的意义：优胜劣汰,领域性、社会等级和种群调节,种群数量调节,物种进化,19,20,8.1.4 他感作用,他感作用 (allelopathy),植物体通过向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影响的现象,存在于种内和种间,克生物质,乙烯、香精油、酚及其衍生物，不饱和内脂、 生物碱、配糖体等,生态意义,对农林业生产的影响：歇地形象,影响植物群落的种类组成,植物群落演替的重要内在因素,21,8.2 种间关系,种间关系,指两个或多个不同物种在共同的时间和空间环境中生活，由于不同物种相互成为环境因子，形成了不同物种之间的相互作用,主要研究方向,相互动态：相互作用的不同物种的种群动态,协同进化：物种在进化上的相互作用,关系类型,种间竞争,捕食作用,寄生和共生,22,8.2.1 种间竞争,高斯假说,竞争的类型和特征,Lotka-Volterra模型,生态位理论,竞争释放和性状替换,种间竞争与时空异质性,概念,两种或多种生物因利用共同资源而产生的使其受到不良影响的相互关系称为种间竞争,竞争结果,一方获胜，另一方被抑制或消灭,竞争能力,生态习性,生活型,生态幅度,23,高斯假说(竞争排斥原理),在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的、但具有相同资源利用方式的物种，不能长期共存在一起,要求相同资源的两个物种不共存与一个空间,长期共存在同一地区的两个物种，由于剧烈竞争，他们必然会出现栖息地、食物、活动时间或其他特征上的,生态位分化,24,高斯假说,Growth curves for Paramecium aurelia and P. caudatumin separate and mixed cultures,25,星杆藻(Asterionella)和针秆藻(Yynedra),26,Resource partitioning,27,Resource partitioning,Resource partitioning is demonstrated by the feeding habits of five species of North American warblers. Each of these insect-eating species searches for food in different regions of spruce trees.,28,竞争的类型和特征,种间竞争的类型,利用性竞争：通过损耗资源,干扰性竞争：竞争个体间直接相互作用,种间竞争的特征,不对称性,对不同资源竞争的结果相互影响,29,Lotka-Volterra模型,假设两个物种，单独生长时增长曲线为逻辑斯蒂模型,若将两个物种放在一起，他们发生竞争，从而影响其他种群增长：,假设表示在物种1的环境中，每存在一个物种2的个体，对于物种1的效应。 表示在物种2的环境中，每存在一个物种1的个体，对于物种2的效应，则有,逻辑斯蒂方程,：,dN,1,/dt = r,1,N,1,(1-N,1,/K,1, N,2,/K,1,),dN,2,/dt = r,2,N,2,(1-N,2,/K,2, N,1,/K,2,）,30,种间竞争示意图,31,种间竞争示意图,32,种间竞争结果,K,1,K,2,/，K,1,/ K,2,，物种2被排斥，物种1取胜,K,1,K,2,/，K,1,/K,2,/，K,1,/K,2,，不稳定的平衡点，两种可能获胜,K,1,K,2,，,稳定的平衡点，两种共存,33,生态位理论,生态位 (niche),指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色；在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其在相关种群之间的功能关系(,n-维生态位,),生物生长发育的不同时期生态位不同,基础生态位和实际生态位,基础生态位：物种能栖息的、理论上最大的空间,实际生态位：物种实际占有的空间,生态位分化,资源利用曲线,生态位重叠导致中间竞争加剧，导致物种灭亡或,生态位分离,极限相似性,34,Three dimensions of the niche,35,种的生态位,36,Fig. The process of character displacement(a) individuals of one species that use resources in regions that do not overlap with the other species have a selective advantage.,37,38,竞争释放和性状替换,竞争释放 (competitive release),缺乏竞争者时，物种实际生态位扩张的现象,以色列沙鼠,性状替换 (character displacement),竞争产生的生态位收缩导致形态变化的现象,收获蚁、达尔文雀,39,种间竞争与时空异质性,环境的空间异质性和时间异质性,环境的时空变化对种间、种内竞争的影响,占有者优势,40,8.2.2 捕食作用,相关概念,捕食者和猎物,食草作用,41,捕食的相关概念,捕食 (predation)：,生物摄取其他生物个体（猎物）的全部或部分为食的现象,广义的捕食概念：,典型的捕食,食草作用,寄生和拟寄生,同类相食,食肉动物、食草动物和杂食动物,特化种、泛化种；单食者、寡食者,42,捕食者和猎物,捕食者和猎物的协同进化,Lotka-Volterra 捕食者猎物模型,自然界中捕食者对猎物种群数量的影响,43,捕食者和猎物的协同进化,捕食者,适于捕食的特征,：,锐齿、利爪、尖喙、毒牙等工具，诱饵追击、集体围猎,猎物逃避捕食的对策：,保护色,、,警戒色,、拟态、假死、集体抵御,自然选择对捕食者和猎物的对立选择,精明的捕食者。,人？,44,捕食者和猎物,45,.,Fig. The American bitten are examples of cryptic coloration,46,Fig. a white-tailed ptarmigan.,Prey adaptations,47,保护色,48,警戒色,49,警戒色,50,Lotka-Volterra 捕食者猎物模型,条件：,一种捕食者和一种猎物,捕食者和猎物数量相关,无捕食者时猎物指数增长、无猎物时捕食者指数减少,模型,dN/dt = r,1,N- PN,dP/dt = r,2,P-,PN,猎物零增长:,r,1,N = PN,或,P = r,1,/ ,捕食者零增长：,r,2,P =,PN,或,N = r,2,/,不论种群起始数量如何，都出现,猎物和捕食者数量交替升降,的循环,51,PREDATOR-PREY RELATIONSHIPS,Population cycles of snowshoe hares and their lynx predators based on the numbers of pelts received by the Hudson Bay Company,52,PREDATOR-PREY RELATIONSHIPS,Out-of-phase fluctuations in laboratory populations of the azuli bean beetle and its braconid wasp predator.,53,Predator-Prey Relationships,54,自然界中捕食者对猎物种群数量的影响,两种主要观点,任一捕食者的作用，只占猎物种群死亡率的一小部分，捕食者仅对猎物种群有微弱影响。 蛇和田鼠,捕食者只是利用了猎物种群中超出环境容量的部分个体，对猎物种群大小没有影响。雀鹰和大山雀,捕食者对猎物数量有明显影响的证据,热带岛屿引入捕食者后猎物种群的灭绝,原因：无反捕食对策,校服,、,工作服,、,保安服,、,医务服装,、,职业装,定制,http:/,http:/,http:/,55,食草作用,食草对植物的危害和植物的补偿作用,危害：随受损部位、发育阶段的不同而异,补偿：自然落叶减少、单位光和面积提高、增加种子重量,植物的防卫反应,毒性与差的味道；,防御结构,：钩、倒钩、刺,植物与食草动物的相互动态,放牧系统：植物-食草动物相互作用系统,牧场依靠放牧维持较高的生产力；过度放牧引起草场退化,植物和草食动物的协同进化,协同进化是指在进化过程中，一个物种的性状作为另一物种性状的反应而进化，而后一物种的性状本身又作为前一物种性状的反应而进化的现象,56,植物的防卫措施,57,8.2.3 寄生与共生,寄生,偏利共生,互利共生,58,寄生,(parasitism),寄生的相关概念,寄生物与寄主的相互适应与协同进化,寄生物与寄主种群的相互动态,社会性寄生物,59,寄生的相关概念,寄生的概念,微寄生物和大寄生物、主要的寄生物,寄生蠕虫,和昆虫,专性寄生和兼性寄生,拟寄生物,食生物者和食尸动物,60,Deformed frog resulting from a parasitic infection,Microparasite,Macroparasite,Parasitism,61,寄生物与寄主的相互适应与协同进化,寄生物对寄生生活的适应,感官和神经系统退化,超强的繁殖能力,复杂的生活史：转换寄主,寄主对疾病的反应,免疫反应：细胞免疫反应和B-细胞免疫反应,行为对策：整理毛、羽，逃离病区,植物和低等动物的反应：非特异性免疫、局部细胞死亡、提前落叶,寄生物与寄主的协同进化,负作用 减弱 互利共生,62,Myxoma,和,欧,洲兔,欧,洲兔,于1859,年引,进澳洲,，,随后,即快速,扩散,，,过度,啃食，,显著影响当,地食草,动物,的草源,澳洲,于1950,年,使,用,Myxoma,病毒,来,控制澳洲兔,种群,开始使,用，,Myxoma,病毒的毒性,极强,，,数,天內即可,杀,死宿主,但是,经过数,年,后,，,Myxoma,病毒的毒性,显著,的下降,63,寄生物与寄主种群的相互动态,与捕食者-猎物的相互作用类似,寄主密度增加寄生物广泛扩散和传播寄主种群因流行病而急剧缩小寄主提高免疫力易感种群减小、疾病传染力下降寄主密度增加,与捕食者-猎物种群类似的寄主种群循环,寄主密度增加寄生物扩散和传播的机会增加寄主种群因流行病而缩小寄生物种群也随之减小寄主种群上升,64,社会性寄生物,社会性寄生的概念,寄生者不摄取寄主组织，而是让寄主为其提供食物或其他利益,鸟类的窝寄生,种内窝寄生：鸭,种间窝寄生：,大杜鹃,、褐头牛鹂,蚂蚁的社会性寄生,强迫其他种的工蚁为其饲育幼体,65,雌杜鹃通常把蛋下到别的鸟窝里,66,偏利共生,共生对一方有利、对另一方无害的共生类型,附生植物与被附生植物是一种典型的偏利共生，如地衣、苔藓、某些蕨类以及很多高等的附生植物（如兰花）附生在树皮上，借助于被附生植物支撑自己，获取更多的光照和空间资源,67,互利共生,互利共生的概念：两物种相互有利的共居关系，彼此间有直接的营养物质的交流，相互依赖、相互储存、双方获利,互利共生的类型：,共生性与非共生性互利共生：植物与菌根、,根瘤菌,，植物与,昆虫,、清洁鱼与顾客鱼,专性与兼性互利共生：地衣、珊瑚，植物与固氮菌、有花植物与动物,防御性互利共生：黑麦草与麦角真菌、植物与蚂蚁,动物体内的共生性互利共生：肠道菌群,互利共生和进化,互利共生可能来源于寄生物-寄主、捕食者-猎物关系或其他共栖者,真核细胞来源于原核共生体 ： 叶绿体、线粒体来自原核生物,68,互利共生的不同类型,行为上互利共生：鼓虾与丝缎虎,种植和饲养的互利共生：切叶蚁与真菌,传粉、传播种子动物与植物的互利共生,高等植物与真菌-菌根的互利共生,防御性互利共生：黑麦草与麦角真菌,生活在动物组织或细胞内的共生体：白蚁与鞭毛虫,69,针叶树的根,瘤菌,左,边,的沒有根瘤菌共生,右,边,的有根瘤菌共生,校服,、,工作服,、,保安服,、,医务服装,、,职业装,定制,http:/,http:/,http:/,70,Mutualism,The plants of the genus,Yucca,are each pollinated exclusively by one species of yucca moth. This insect cannot complete its life cycle with any other plant. Therefore each species mutually benefits one another,71,本章结束 谢谢！,校服,、,工作服,、,保安服,、,医务服装,、,职业装,定制,http:/,http:/,http:/,72,