动物生态学第05讲 动物种群与群落课件.pptx
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- 动物生态学第05讲 动物种群与群落课件 动物 生态学 05 种群 群落 课件
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1、12021/7/22ECOSYSTEM LEVELEucalyptus forestCOMMUNITY LEVELAll organisms ineucalyptus forestORGANISM LEVELFlying foxORGAN SYSTEM LEVELNervous systemORGAN LEVELBrainBrainSpinal cordNerveTISSUE LEVELNervous tissueCELLULAR LEVELNerve cellMOLECULAR LEVELMolecule of DNAPOPULATION LEVELGroup of flying foxes
2、动物种群生态学概要回顾动物种群生态学概要回顾22021/7/2232021/7/2242021/7/2252021/7/2262021/7/22Nt =t N0)Nt+1=Nt)72021/7/22动物种群生态学动物种群增长模型动物种群增长模型 种群增长模型种群增长模型 离散增长模型 增长率不变指数增长模型(Nt+1=Nt 或 Nt =N0t)增长率变化指数增长模型(Nt+1=1.0-B(Nt-Neq)Nt)连续增长模型“J”增长模型:dN/dt=rN“S”增长模型:dN/dt=rN(K-N/K)Logistic方程 具时滞种群增长模型:具时滞种群增长模型:Leslie矩阵模型矩阵模型:种间竞
3、争模型种间竞争模型 洛特卡沃尔泰勒(Lotka-Volterra)模型 种间捕食模型种间捕食模型 捕食者与被捕种群相互动态的数量模型(寿命只有一年,一年繁殖一次)(寿命只有一年,一年繁殖一次)(世代有重叠)(世代有重叠)82021/7/22动物种群生态学 具有时滞、增长率变化具有时滞、增长率变化的离散增长模型的离散增长模型 Nt+1=1.0-B(Nt-1-Neq)Nt 其中:Nt-1-Neq表示时滞效应,Neq 种群平衡密度 LBNeq 0L1,种群不产生振荡 1L2,种群减幅振荡 2L2.57,种群无规律地混乱波动1、时滞离散增长模型、时滞离散增长模型92021/7/22动物种群生态学 具有
4、时滞、有环境阻力的具有时滞、有环境阻力的 连续增长模型连续增长模型KNKrNdtdNTt)(生殖时滞2、时滞、时滞连续增长模型连续增长模型 反应时滞KNKrNdtdNTtgt)()(102021/7/22动物种群生态学3、具有年龄结构的种群增长模型、具有年龄结构的种群增长模型 Leslie矩阵 假定:一定年龄的出生率和死亡率是固定不变 公式 出生个体数N0,t+1=f0n0t+f1n1t+f2n2t+存活个体数n1,t+1=P0n0,t ;n2,t+1=p1n1,t ;n3,t+1=P2n2,t ;n自然种群:自然种群:具有年龄结构、有环境容纳量、具有年龄结构、有环境容纳量、有时滞、出生率和死
5、亡率与年龄有关有时滞、出生率和死亡率与年龄有关112021/7/22动物种群生态学 矩阵列式表达矩阵列式表达ttNAN1030201000121021013121110110000000000000000mmmmnnnnnppppfffffnnnnnNn 举例说明举例说明122021/7/22动物种群生态学举举 例例 假设有一种生物,其最长的寿命为假设有一种生物,其最长的寿命为15天,天,以以5天为间隔分为一个年龄级,设为天为间隔分为一个年龄级,设为0,1,2年年龄级的,出生率分别为龄级的,出生率分别为0,25,12,而存活率为而存活率为0.2,0.4和和0,调查天,各年龄组的数量分,调查天,
6、各年龄组的数量分别为别为40,5,10。请问第。请问第10天,第天,第15天该种群天该种群是多少?是多少?132021/7/22动物种群生态学 1、年龄向量、年龄向量年龄级出生率存活率年龄级数量000.2401250.453120.010105400N 2、转称矩阵、转称矩阵04.00002.012250000010210ppfffA142021/7/22动物种群生态学计算结计算结 果果1054004.00002.0122500000201000102101nnnppfffN10*05*4.040*010*05*040*2.010*125*2540*025528245152021/7/22动物
7、种群生态学2111011021000002nnnppfffN.3N2824504.00002.012250162021/7/22动物种群生态学自然种群数量变动自然种群数量变动 种群数量的季节消长种群数量的季节消长 如苍蝇、蚊、啮齿动物、鸟类 种群数量的不规侧波动和周期性波动种群数量的不规侧波动和周期性波动 种群数量的周期性波动 不具周期性的数量不稳定类型 种群数量稳定的类型172021/7/22生态学系动物种群生态学动物种群间相互关系动物种群间相互关系n竞争竞争n捕食捕食n互利共生互利共生n寄生寄生1.只要动物物种出现在自然界中,面临第一件事:捕食2.在生存过程中,面临残酷的竞争182021/
8、7/22生态学系动物种群生态学ABCompetition-物种相互影响物种相互影响Influence of Species B+(positive)0(neutral/null)-(negative)ABAmensalism0-ABAntagonism(Predation/Parasitism)+-ABCommensalism+0ABNeutralism(No interaction)00ABCommensalism0+ABMutualism+ABAmensalism-0ABAntagonism(Predation/Parasitism)-+-0+种群间相互关系种群间相互关系192021/7/
9、22生态学系动物种群生态学动物竞争动物竞争n种间竞争模型种间竞争模型lLotka-Volterra方程:方程:1925年年美国科学家美国科学家Lotak和和1926年意年意大利科学家大利科学家Volterra分别独立分别独立提出。提出。n实验例子实验例子Gause(1934):大草履虫大草履虫(Paramecium caudatum)、双核小草履、双核小草履(P.aurelia)虫、袋状草履虫虫、袋状草履虫(P.bur-saria)Tilman(1981):星杆藻:星杆藻(Asterionella formosa)、针杆藻、针杆藻(Synedra ulna)202021/7/22生态学系动物种
10、群生态学种间竞争模型种间竞争模型n种群竞争的理论模型种群竞争的理论模型 竞争方程建立在逻辑斯谛方程的基础上竞争方程建立在逻辑斯谛方程的基础上121211111KNNKNrdtdN k1、k2:两竞争物种的环境负荷,两竞争物种的环境负荷,r1,r2为生长率为生长率 12:物种物种2的竞争系数的竞争系数,2对对1的竞争抑制作用的竞争抑制作用;21:物种物种1的竞争系数的竞争系数,1对对2的竞争抑制作用的竞争抑制作用.当没有竞争情况下当没有竞争情况下,12或或N2等于等于0,21或或N1等于等于0;即呈即呈S曲线曲线.212122222KNNKNrdtdN212021/7/22生态学系动物种群生态学
11、种间竞争模型种间竞争模型n竞争物种个体数大小相互折算成当量:竞争物种个体数大小相互折算成当量::为物种为物种2对物种对物种1的竞争系数的竞争系数=1时,时,N2个体对个体对N1种群所有产生的竞争抵制效应,与每个种群所有产生的竞争抵制效应,与每个N1对自身种群所产生的相等对自身种群所产生的相等1时,物种时,物种2的竞争抑制效应比物种的竞争抑制效应比物种1的大的大 K2/)物种物种1不能抑制物不能抑制物种种2(K1 K1/)两物种都有可能得胜(结果3)物种2总是得胜(结果2)物种物种2不能抑制不能抑制物种物种1(K2 K1/)物种1总是得胜(结果1)两物种都不能抑制对方(结果4:稳定平衡)2420
12、21/7/22生态学系动物种群生态学种间竞争与共存种间竞争与共存n逃命共存逃命共存l竞争弱者是扩散与侵占的强者竞争弱者是扩散与侵占的强者l出现空斑块的物种不是竟争能力强的物种出现空斑块的物种不是竟争能力强的物种l逃亡种倾向于首先侵占空白斑块、定居下来,其它物种侵占逃亡种倾向于首先侵占空白斑块、定居下来,其它物种侵占速度较慢,一旦开始定居,逃亡种被竞争中排除,占新的空速度较慢,一旦开始定居,逃亡种被竞争中排除,占新的空白斑块白斑块l公式表示公式表示强者:强者:弱者:弱者:111111)1(PeppcdtdP21121222)1(PPcPPPcdtdPP为占有斑块的比例,为占有斑块的比例,m:空斑
13、块侵占速率,空斑块侵占速率,e为斑块灭绝速率为斑块灭绝速率1、竞争强者、竞争强者:不受竟争者不受竟争者影响,动态方程与单物种影响,动态方程与单物种的形式一致的形式一致2、竞争弱者:只能侵占、竞争弱者:只能侵占既无强者也无弱者的空白既无强者也无弱者的空白斑块。斑块。252021/7/22动物种群生态学(二)捕食与被捕食捕食与被捕食262021/7/22生态学系动物种群生态学l捕食经典实验捕食经典实验Gause(1934)检验实验:)检验实验:草履虫与栉毛虫实验草履虫与栉毛虫实验272021/7/22生态学系动物种群生态学动物动物捕食与被捕食捕食与被捕食l捕食的协同进化捕食的协同进化捕食者:锐齿、
14、利爪、毒牙、诱饵追击、集体围猎捕食者:锐齿、利爪、毒牙、诱饵追击、集体围猎捕食者趋于提高发现、捕获和取食猎物效率捕食者趋于提高发现、捕获和取食猎物效率被捕食者:发达奔跑、保护色、警戒色、拟态、假死被捕食者:发达奔跑、保护色、警戒色、拟态、假死猎物趋于提高逃避、被捕食的猎物趋于提高逃避、被捕食的效率效率l例子:猎豹捕食与协同进化例子:猎豹捕食与协同进化282021/7/22生态学系动物种群生态学捕食者与被捕食者关系捕食者与被捕食者关系n是在生态系统的长期进化过程中形成的复杂的关系,是在生态系统的长期进化过程中形成的复杂的关系,形成彼此依赖性和难于分离的关系形成彼此依赖性和难于分离的关系l举例:挪
15、威雷鸟举例:挪威雷鸟19世纪未,英国雷鸟作为狩猎鸟类世纪未,英国雷鸟作为狩猎鸟类大量捕杀猛禽大量捕杀猛禽雷鸟球虫病和其它寄生虫病大发生雷鸟球虫病和其它寄生虫病大发生l举例:美国亚利桑那州举例:美国亚利桑那州 黑尾鹿黑尾鹿1905年保持年保持1.4万头万头1907年捕杀美州狮和狼年捕杀美州狮和狼1918年上升年上升4万头万头1925年年10万头万头 草场退化草场退化1927年下降到年下降到1万头万头292021/7/22生态学系动物种群生态学捕食捕食与被捕食类型和适应与被捕食类型和适应n捕食类型捕食类型l杀死(肉食动物)杀死(肉食动物)l食草动物(草食动物吃植物部分)食草动物(草食动物吃植物部分
16、)l寄生寄生l同类相食同类相食n捕食与被捕食的适应捕食与被捕食的适应l精明的捕食者:在长期进化过程中,逐渐发展精明的捕食者:在长期进化过程中,逐渐发展成最优觅食策略成最优觅食策略 302021/7/22生态学系动物种群生态学l举例举例1:海雀食海螺,高度:海雀食海螺,高度:5m,海雀选择高度,海雀选择高度avg=5.23m0.07 能量分析:大海螺能量分析:大海螺8.571J消消耗耗2.31J6.25J;中海螺净收;中海螺净收益益1.28Jl举例举例2:食物处理方式:食物处理方式最佳能量获取率最佳能量获取率312021/7/22生态学系动物种群生态学动物捕食策略动物捕食策略n平衡能量得失能力,
17、使能量摄入达到最大值,拒绝平衡能量得失能力,使能量摄入达到最大值,拒绝利润低的食物利润低的食物l食谱宽度食谱宽度搜寻者:花大量时间搜寻猎物,处理猎物时间短,采搜寻者:花大量时间搜寻猎物,处理猎物时间短,采用拓宽食谱策略用拓宽食谱策略处理者:花大量时间处理猎物,搜寻猎物时间短,对处理者:花大量时间处理猎物,搜寻猎物时间短,对猎物有高选择性猎物有高选择性l食物特化食物特化高生产力环境,倾向于处理者;低生产力条件下,倾高生产力环境,倾向于处理者;低生产力条件下,倾向于更宽的食谱向于更宽的食谱322021/7/22生态学系动物种群生态学动物捕食类型与捕食策略动物捕食类型与捕食策略n追捕法:追捕法:l猎
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