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第三章种群及群落江苏农林职业技术学院柳建国肯尼亚的斑马种群栗树鸭种群麋鹿种群第一节种群(population)及其特征一、种群的概念种群(population)是生活在一个特定区域的同种生物的集合。二、种群基本特征空间特征组成种群的每个有机体都需要有一定的空间来进行繁殖。因此，在这个空间中要有供生物有机体所需食物和各种营养物质，并能与环境进行能量和物质的交换。数量特征有两种表示方法。单位面积（体积）内的个体数量称为种群密度；单位面积（体积）内个体的鲜重或干重也称为种群密度。遗传特征组成种群的个体，在某些形态特征或生理特征方面有一定的差异。一个种群中的生物具有一个共同的基因库，以区别其他物种，但并非每个个体都具有种群中贮存的所有信息。三、种群数量特征1、种群大小和密度种群大小是指一定面积或一定容积空间内某种生物的个体总和种群密度(density)是指单位面积和单位容积内某个种群的个体总数2、种群的年龄结构•种群的年龄结构(agestructure)就是不同年龄组在种群中年占的比例或配置状况。3、种群性别比率•种群的性别比率(sexratio)就是种群的雌雄性别比率或结构。四、影响种群数量特征的指标1、出生率和死亡率•出生率(natality)是种群增加的固有能力。•通常以种群单位时间内，每1000个个体产生的新个体数来表示。•死亡率(mortality)描述种群中个体的死亡•可用单位时间内每1000个个体死亡个体数表示•种群自然增长率=出生率-死亡率2、迁入率和迁出率•迁入率(immigration)指单位时间内迁入的种群的个体数。•迁出率(emigration)指单位时间内迁出的种群个体数。3、内禀自然生长率和环境容纳量当环境在没有任何限制因素的条件下（空间、食物和其他都处于生物生存的水平），由种群内在因素决定的，种群稳定的最大增殖速度为内禀增长率（innatecapacityofincrease），常用r表示。最大值r或生物潜能，与在实验室内或野外实际条件下见到的增长率之间的差，常被看作为环境阻力。环境阻力（environmentresistance）就是妨碍生物潜能实现的环境限制因子的总和。环境容量（environmentcapacity）是指在一个实际环境中，由于各种限制因素的存在，系统中种群所能达到的稳定的最大数量（或最大密度）。第二节种群的动态一、自然种群动态一个种群经过迁移、生长、发育和定居之后，种群也随之增长，增长到一定时间后将会遇到各种环境阻力的影响，使种群产生波动。在环境条件相对稳定的状态下，种群的变化幅度比较小，且较长时间稳定在同一个水平，这种平衡称为动态平衡；变化幅度较大而又有规律的波动，称为周期性波动；最后是种群下降直到最后灭绝。1、种群的数量动态①种群数量的季节变化具有季节性生殖的种类，种群的最高值常在一年中最后一次繁殖之末，以后繁殖停止，种群只有死亡而无生殖，种群数量下降，直到下一年繁殖开始。②种群数量的年度变化在环境相对稳定的条件下，种子植物及大型脊椎动物具有较稳定数量变动，大多数种类年变化表现为无规律性变动。2、种群的空间动态种群在一个有限的空间，受环境阻力的影响，随种群个体数量的增加，可利用空间会越来越小。种群的空间格局均匀型、随机型、成群型（教材49）二、人为干扰下的种群动态1、生态环境破坏对种群动态的影响在没有人为干扰的条件下，物种自然灭绝的速度很缓慢。2、过度猎取生物资源对种群动态的影响3、环境污染对种群动态的影响多数生物种类减少，少数或个别种类的数量增加出现了新的生物与环境的物质关系本地种群的暴发--棉铃虫•棉铃虫在我国1970年代一度猖撅,但80年代发生较轻。•1990年代以来棉铃虫在全国范围（新疆棉区除外）持续暴发。•其基本原因，是农业生态系统结构的演变，为棉铃虫提供了良好的越冬环境和完善的食物链。•此外，气候干旱是棉铃虫暴发的首要环境条件，高投入丰产栽培为其严重危害提供了物质基础，而滥用农药引发的抗药性是造成棉铃虫种群失控的主要人为因子。三、生命表和生命曲线（P52）生命表（lifetable）是记载某一种群或一定数量的同一时间出生的个体，经过一段时间以后由于个体死亡而逐渐减少的统计表。可以体现各年龄或各年龄组的实际死亡数、死亡率、存活数生命曲线（lifecurve）依据生命表的数据，将年龄（总存活时间）为横坐标，种群的个体存活为纵坐标绘制的曲线。马鹿生命表四、种群增长模式1)种群的指数增长模型在环境资源（食物资源和生存空间）不受限制的情况下，种群增长率为r，则种群的数量呈指数形式增长，其指数形式为：Nt=N0ert式中各符号意义：Nt为时间在t时的个体数量；N0为初始个体数量；t世代数或时间间隔数；r为种群增长率。r0,种群数量将按指数曲线的形式增长；r0，种群数量将按指数曲线的形式下降；r=0，种群数量相对稳定。按Nt=N0ert做图，因曲线与“J”相似，所以，把在不受环境资源限制条件的种群增长模型称为“J”型指数增长模型。2)种群的逻辑斯蒂增长模型（Logisticgrowth）在自然条件下，种群的增长通常都会受到环境资源的限制。在有限的环境资源条件下，随着种群内个体数量的增多，对于有限空间和其它生活必需资源的种内竞争也会加剧，有竞争就会影响到种群的出生率和存活率，从而降低种群的实际增长率。当种群个体的数目接近于环境所能支持的极限时，即环境负荷量K值，种群将不再增长而保持在该值左右，即dN/dt＝0。此时种群出生率等于死亡率，种群个数处于零增长。在环境资源受限制的情况下，种群增长呈逻辑斯蒂增长。上图是表示把两雄和六雌的环颈雉引入美国华盛顿州的一个岛以后，头五年每年春秋两季的数量调查结果，“S”型增长是相当明显的。下图是在大约1800年把绵羊引入塔斯马尼亚岛以后的种群增长曲线。增长初期显出“S”型曲线。1850年后在170万头上下作不规率的波动五、种群的调节1、密度制约与非密度制约密度制约是指种群个体数量随种群密度而变化。例如，传染病在密度大的种群中更容易传播，因而对种群数量的影响就大，反之，在密度小的种群中影响就小。刮风、下雨、降雪、气温也会对种群的数量产生影响，但这种因素起多大作用与种群密度也是无关的，这类因素称为非密度制约因素。无论是密度制约因素还是非密度制约因素。它们都是通过影响种群出生率、死亡率或迁移率而起着控制种群数量的作用。•反馈调节：•生物种群的相对稳定和有规则的波动和密度制约因素的作用有关。当种群数量的增长超过环境的负载能力时，密度制约因素对种群的作用增强，使死亡率增加。当种群数量在负载能力以下时，密度制约因素作用减弱，而使种群数量增长。•现举例说明这种反馈调节。•◆食物旅鼠（Lemmas）过多时，它们在草原大面积地吃草，草原植被遭到破坏，结果食物缺乏（加上其他因素，如生殖力降低，容易暴露给天敌等）。种群数量从而减少，但数量减少后，植被又逐渐恢复，旅鼠数量也随着恢复过来。◆蝌蚪密度高时产生一种毒素，能限制蝌蚪的生长，或增加蝌蚪死亡率。在植物中，桉树有自毒现象，密度高时能自行减少其数量。◆疾病、寄生物等是限制高密度种群的重要因素。种群密度越高，流行性传染病、寄生虫病越容易蔓延。非密度制约因素对种群数量的作用一般总是很猛烈的，灾难性的。迁飞性种群的暴发_粘虫•粘虫是农业生产中的一种毁灭性害虫，主要为害小麦、玉米、谷子、水稻等禾本科作物。在我国南北方每年都有不同程度的发生，尤以东三省为重。因其来无踪、去无影，百姓称之为“神虫”•1950年代，粘虫被列为我国农业十大害虫之一。•1950年，全国23省区暴发成灾；1953年，全国25省区暴发成灾；1955年、1958年两度全国性大发生，1955年6月6日，辽宁两家子农场一夜单灯诱蛾量16万头。1960年，东三省、内蒙、晋冀鲁皖鄂贵及两广12省区暴发成灾；1966年，华南、江淮、华北、东北暴发成灾；1970～1972、1975～1977两度连续三年大发生，其中，1972年黑龙江省幼虫密度惊人，每吃光一块农田之后便群集转移，并滚成团漂渡牡丹江，爬上岸后继续沿路为害。80年代以后，华南小麦种植面积大幅度减少，我国粘虫发生程度也逐渐减轻。到90年代，除了1990年华北地区三代粘虫发生偏重外，其他年份发生都较轻。但1997和2002年三代粘虫分别在东北和华北局部暴发。迁飞性种群的暴发--粘虫迁飞性种群的暴发--粘虫迁飞性种群的暴发--粘虫为害玉米的粘虫2002年8月中旬，回迁粘虫突袭晋冀鲁豫津陕1620万亩秋熟作物，局部地区的作物被吃成了光杆儿，有些甚至绝收。不仅农作物受害惨重，连果树叶子也被啃得千疮百孔。迁飞性种群的暴发--粘虫2、生态入侵：就是外来物种对生态环境入侵造成生物多样性下降和生态环境破坏的现象（举例）。几种著名的生态入侵物种•火蚂蚁（FireAnts）原产于南美洲，上个世纪30年代偶然被引入到美国。目前，在美国的13个州都能发现火蚂蚁的踪迹，而且它们还在向西印度群岛扩散。•火蚂蚁体型很小，身长通常在2毫米至6毫米间不等，体色主要为红褐色。它们的巢穴为圆屋顶状的土墩，高约40厘米。火蚂蚁进攻时会将其带毒的针刺扎入人们的皮肤，带给人火辣辣的刺痛感。另外，它们还会破坏基础设施，这其中包括很多电力设备等。•棕树蛇（Browntreesnake）原来分布于从印度尼西亚东部到所罗门群岛的岛屿和澳大利亚的北部。然而，在1950年左右，棕树蛇经军事运输由新几内亚意外引入到关岛后，就迅速“占领”了这一地区。至今当地已有至少四分之三的森林鸟类因此而灭绝，半数的蜥蜴，相当数量的蝙蝠也濒临灭绝的危险，而关岛特有的12种鸟类也因为它们的入侵而“消失殆尽”。•亚洲蛤（AsianClam）是一种栖息在南亚、东亚和非洲的淡水生物，另外在美国的淡水水域也能发现它们的踪迹。亚洲蛤不仅对发电站、工业水系统具有负面影响，同时还会使灌溉沟渠和管道出现问题。从生态学上来看，这种物种能和当地的贻贝类物种竞争食物和空间。另外，与很多“原生居民”相比，它们似乎具有更强的忍受污染环境的能力。第三节种群间的相互作用一、种群的生态位1、生态位的概念生态位是指每个物种在群落中的空间和时间位置及其机能关系。也就是说，生态位就是群落内一个种与其他种相关的位置。在同一个稳定的群落内，两个物种不会占据同一个生态位，并在同一个时间内利用着同样的资源，生活在一起的种必须有各自的生态位。不同植物的生态位相互作用型物种1物种2相关作用的一般特征中性作用○○两个物种彼此不受影响竞争：直接干扰型--每一种群直接抑制另一个竞争：资源利用型--资源缺乏时的间接抑制偏害作用-○种群1受抑制，种群2无影响寄生作用+-种群1寄生者，通常较宿主2的个体小捕食作用+-种群1捕食者，通常较猎物2的个体大偏利作用+○种群1偏利者，而宿主2无影响原始合作++相互作用对两种都有利，但不是必然的互利共生++相互作用对两种都必然有利二、种群间相互作用的类型从理论上讲，任何物种对其他物种的影响只可能有三种形式：即有利、有害或无利无害的中间态，可用+、－、○表示第四节群落及其特征一、群落的概念生物群落是指在一定时间内，居住于一定区域或生境内的各种生物种群的集合。分为植物群落、动物群落和微生物群落三大类。二、群落的基本特征（1）具有一定的种类组成；（2）不同物种间相互影响，相互制约；（3）形成一定的群落环境；（4）具有一定的结构；（5）具有一定的分布范围；（6）具有一定的动态特征；（7）具有边界特征。生物群落(海鞘,珊瑚虫,缨鳃虫,海藻)植物群落3、群落中的优势种1）优势种的概念优势种即对群落的影响最大，影响或控制着该群落，决定群落的外形、结构和功能。2）优势种的确定群落中重要值大的物种就是群落的优势种，它在群落中占有重要位置。通常情况下，群落主要层中的优势种对群落具有决定性的影响，是群落的创造者和建设者，这样的种，被称之建群种。4、生物多样性生物物种多样性，又称物种丰富度，是指一个群落中的物种数、各物种的个体数以及均匀