第3章 环境污染与生物种群2

王国祥博士[e-mail]韩睿明博士[e-mail]2013年10月环境生态学EnvironmentalEcology环境科学与工程系1第3章环境污染与生物种群环境生态学教学大纲绪论环境污染与生物环境污染与生物种群环境污染与生物群落环境污染与生态系统生态监测生态评价生态规划生态修复2第3章环境与生物种群种群基本特征种群动态密度、分布类型（随机、均匀、集群/核心分布、负二项式）、出生率/死亡率、年龄结构、性比增长模型对数型指数型逻辑斯蒂型32种群分布型的计算⑴频次分布法⑵分布型指数法a:空间分布指数(扩散系数)I=s2/mb:k值法k=m2/(s2-m)C:聚块指标m*/md:平均拥挤度m*与平均密度m的回归m*=α+βm3.2种群的基本特征J型增长(Exponentialgrowth)与S型增长(Logisticgrowth)010020030040050011121314151时间,t种群数量环境阻力非密度制约型增长：J型增长密度制约型增长：S型增长K53.3.4对种群增长模型的修正时滞效应（timelag）A.离散型有时滞的模型Nt+1=R0Nt=(1-BZt-1)NtN-Neq=Z:对平衡密度的偏离即用t-1(上一代)的Z值,不用当代Z值B.逻辑斯谛生长的时滞模型dN/dt=rNt-g(k-Nt-w)/kg为生殖时滞;w为反应时滞(作用时间时滞)3.4种群生命表及分析生命表方法是种群生态学研究的一个重要内容.生命表方法是研究种群数量变动机制和制定数量预测模型的一种重要方法生命表是按种群生长的时间，或按种群的年龄(发育阶段)的程序编制的，系统记述了种群的死亡或生存率和生殖率。是最清楚、最直接地展示种群死亡和存活过程的一览表3.4种群生命表及分析生命表的主要优点1.系统性:记录了从世代开始至结束2.阶段性:记录各阶段的生存或生殖情况3.综合性:记录了影响种群数量消长的各因素的作用状况4.关键性:分析其关键因素，找出主要因素和作用的主要阶段3.4种群生命表及分析3.4.1生命表的一般构成生命表中常见的参数和符号x:按年龄或一定时间划分的单位期限，如:日、周、月nx:x期开始时的存活数dx:x期限内(x→x+1)的死亡数qx:x期限内的死亡率，常以100qx和1000qx表示qx=dx/nxlx:x期开始时存活个体的百分数lx=nx/n13.4.2生命表的一般构成Lx:x→x+1期间的平均存活数目(nx+nx+1)/2Tx:x期限后平均存活数的累计数Tx=∑Lxex:x期开始时的平均生命期望值ex=Tx/nxnxdx是直接观察值,其余参数为统计值3.4.3生命表建立的一般步骤一、设计、调查:根据研究对象的生活史、分布及各类环境因子特点,确定调查取样方案.二、根据研究对象、目的确定生命表类型:如:特定时间生命表(适合实验种群的研究)特定年龄生命表(适合自然种群的研究、记录各发育阶段dx的死亡原因,死亡原因一栏用dxf表示)三、合理划分时间间隔在了解其生物学的基础上,合理划分时间间隔,可采用年、月、日或小时等.但野外(如对自然种群)要得到有关生物年龄资料较困难.可通过鉴定它们死亡时的年龄,对dx作出估计.四、制表、生命表数据分析3.4.3生命表建立的一般步骤3.4.4特定时间生命表又称静态生命表.生命表中常见的形式.适用:于世代重叠的生物,在人口调查中也常用优点:①容易使我们看出种群的生存、生殖对策;②可计算内禀增长率rm和周限增长率λ③编制较易.缺点:①无法分析死亡原因或关键因素②也不适用于出生或死亡变动很大的种群.核辐射暴露下昆虫的特定时间生命表xnxdxLxTxex1000qx1100030085021802.18300270020060013301.9028635002004007301.4640043002002003301.10667510050751301.305006503035551.106007201015201.0050081010550.501003.4.4特定时间生命表A.lx生命表在特定时间生命表中,常加入年龄特征繁殖力项mx,mx表示在x期限内存活的平均每一个雌性个体所产生的雌性后代数(即每雌产雌数)mx=oxsx/(nx+nx+1)/2ox:x期的产卵数sx:性比(nx+nx+1)/2:x期的存活数目3.4.4特定时间生命表金龟子实验种群生命表Xlxmxlxmxlxmxx01.00490.46未成熟期500.45510.421.00.4221.42520.316.92.13110.76530.057.50.3820.14540.010.90.010.54∑16.32.94152.863.4.4特定时间生命表B.lxmx生命表生命参数的计算世代平均历期(周期)T=∑lxmxx/∑lxmx净增殖率:每过一个世代种群数量增长倍数R0=∑lxmx周限增长率λ=erm3.4.4特定时间生命表内禀增长率rm:在实验条件下,人为地排除不利的环境条件,排除捕食者和疾病的影响,并提供理想的和充足的食物,这种条件下所观察到的种群增长能力.最佳温湿组合,充足高质量食物,无限空间,最佳种群密度,排除其它生物的有害影响.满足:∑e-rmxlxmx=13.4.4特定时间生命表又称动态生命表适用于世代不重叠生物,可进行关键因子分析另外还有图解式生命表,植物生命表等.植物生命表:其存活可用种子的萌发百分数和实生苗的存活百分数来表示3.4.4特定时间生命表3.5污染物干扰干扰有利于促进系统的演化干扰是维持生态系统平衡和稳定的因子干扰往往始于系统的局部，其作用是影响生态系统的时空异质性。环境异质性可增加物种的多样性，有利于系统的自然演化规律经常处于变化环境中的物种要比稳定环境中生存的物种更可能忍受环境压力不稳定生物群落常常具有较强的恢复力3.5.1生态学意义干扰能调节生态关系干扰对生物群落中生物间各种生态关系的影响极其复杂的，也是多方面的干扰斑块内种群遗传学上表现出差异，但这种差异与干扰发生的概率、种间相互作用的机制、作用结果的变化程度等存在的关系尚未弄清3.5污染物干扰A.通过对干扰类型、方式、强度、频率、时间等特性的研究，揭示不同干扰对生物个体、种群、群落和生态系统方式、机制及其退化的影响原因。B.对干扰的性质及发展趋势做出科学预测，为受损生态系统修复、重建和科学管理提供理论依据。3.5.2干扰的研究3.5污染物干扰1.研究特定生态系统干扰因子类型、干扰状况和干扰体系，即干扰因子及其存在规律和发生行为2.研究生物个体对干扰的适应行为及其机制3.研究生态系统各组分对干扰的反映4.研究干扰与生态系统的发展进化5.研究干扰的生态学意义在生态管理中的应用研究内容3.5污染物干扰