第3.1章 种群生态学(种群特征和动态)

预测变化方向
影响数量变动
年龄结构
种群密度
性别比例
决定密度大小
出生率、死亡率 迁入率、迁出率
外界环境
出生率和死亡率、迁入率和迁出率是决定种群数量的直接因素。 年龄组成和性别比例则是通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度和种 群数量的，是预测种群密度未来变化趋势的重要依据。
思考
1. 如何用种群的年龄结构分析种群的动态以及评价
单体生物 组成 器官 来源 环境 影响 个体的器官形态数量分明 左右前后四肢不能替代 四肢 有相同的年龄 均由一个受精卵发育而成 构件生物 器官形态数量差异较大 枝条、分蘖等各种构件可以有 不同年龄 构件器官可以产生新的器官
器官数量受环境影响很小或无 构件器官数量受环境影响大
统计
例
个体数量
个体数量，构件数量



灌丛随形态的增大 分布格局的变化 A 聚集分布 B 随机分布 C 均匀分布
A
B C
木馏灌丛根的分布 格局
小尺度上的种群分布格局
指单位面积（或空间）上的个体数量随时间 而发生变动
1. 2. 3. 4.
种群大小和密度 出生率和死亡率 种群的迁入和迁出 种群年龄和性别结构
种群大小：一个种群内个体数量的多少 ☻ 种群密度：单位面积内某个生物种的个体数
第三章 种群生态学
Population Ecology

研究种群与环境相互作用关系的科学 教学重点：

种群及其基本特征 种群数量动态 种群遗传进化及生态适应

种内和种间关系
3.1 种群及其基本特征
一、概念
1、种群population: 指在同一时期内占有一定空间的同种
生物个体的集合。
种群不是个体的简单叠加，是通过种内关系组成的一个有机统一 体或系统。 种群是一个自我调节系统，通过系统的自动调节，使其能在生态 系统内维持自身稳定性。作为系统还具有群体的信息传递、行为适 应与数量反馈控制的功能。 种群是物种在自然界存在的基 本单位，又是群落的组成部分， 同时也是生态系统研究的基础。
环境的优劣？


存活格局可以通过三条途径估计： ①年龄分布 ②同生群生命表 生命表 ③静态生命表
存活曲线： 描述了种群的存活格局。

生命表 Life table
生命表（life table）是详细描述种群从出生到死亡过程 的统计表，可用于动物种群参数的获取、种群数量的模 拟预测，以及评价各种管理措施控制种群数量的效果 等。
脊椎动物、昆虫等大多数无脊 植物 椎动物 动物中固着生活的种类
绝对密度(absolute density)的估计

总数量调查(total count) ：计数某地段全部生活的个体数量。 取样调查：计数种群的一小部分用以估计种群整体。



样方法：在若干样方中计数全部个体，然后将其平均数 推广，来估计种群整体。 标志重捕法：在调查地段中，捕获一部分个体进行标志 ，然后放回，经一定期限后进行重捕。根据重捕中标志 的比例，估计个体的总数。 去除取样法：以单位时间的捕获数（Y）对捕获累积数（ X）作图，得到一条回归直线，直线在X轴上的截距为估 计的种群数量。
2、种群生态学：研究种群内各成员间以及它们
与周围环境中生物和非生物因子间相互关系及作用 规律的科学。
种群动态(population dynamics）：研究种群大小或数量在时 间、空间的变动规律。
二、 种群的基本特征
自然种群
空间特征
种群具有一定的分 布区域和分布形式
数量特征 种群的 基本特征
每单位面积（或空间） 上的个体数量（即密度） 将随时间而发生变动

标志重捕法操作过程示意图
第1次
第 2次
去除取样法(removal sampling)
原理：在一个封闭的种群里，随着连续的捕捉，种群
数量逐渐减少，同等的捕捉力量所获取的个体数逐渐 降低，逐次捕捉的累积数就逐渐增大，当单位努力的 捕捉数等于零时，捕获累积数就是种群数量的估计值。
单 位 时 间 周捕 ）获 量 （ 只 ／
● ● ●
● ● ●
● ● ● ● ● ● ● ● ●
捕获累积数（只）
相对密度（relative density）的估计


动物计数
动物痕迹（活动留下的土丘、洞穴、巢、
蛹等）计数


单位努力捕获量
其他：遇见率、粪堆数、鸣叫声、毛皮收购、
环境变化
种群具有一定的遗传组成， 组成种群的各个体形态或生 理特征均存在一定差异。 自然 选择
适应环境的个体占据优势
重组 突变
遗传性状发生变异
进化或适应 能力变化
种群
通常由相同基因型(genotype)的个体组成
个体的遗传组成或 遗传信息的总和
3.2 种群数量动态



种群数量变动的参数 存活格局 种群变化率 种群扩散 种群的增长 自然种群的数量变动 种群的调节
1. 出生率(natality)和死亡率(mortality)
①雌雄相当型 多见于高等动物
②雌多雄少型 常见于人工控制的种群如猪、奶牛及象海豹等群体 动物。
③雌少雄多型 如鸭科的一些鸟类，许多昆虫；如只考虑有生殖 能力的个体，蜜蜂、蚂蚁等营社会性生活的动物 也属此类。
性别比例的应用：利用人工合成的性引诱剂诱杀某 种害虫的雄性个体，破坏害虫种群正常的性别比例， 从而达到杀虫效果。
☻ 出生率是种群增加固有能力的表述，是指种群在生产
、孵化、分裂或出芽等方式下，产生新个体的能力。
实际出生率：一定环境下产 生新个体的能力，其大小随 种群数量、年龄结构以及环 境而改变。也称生态出生 率。
出生率高低 的影响因素
每次产仔 数量
每年繁殖 的次数
1. 出生率(natality)和死亡率(mortality)
转折点
样方大小（m2）
6
8
10
12
14
16
18
标记重捕法 Mark-recapture method

概念
在一个有比较明确界线的区域内，调查地段中，捕获一部 分个体进行标记，然后放回，经一定时间后再进行重捕。 根据重捕中被标记个体的比例，估计该区域种群总数。
N:M=n:m

其中，N为该样地中种群个体总数，M为样地中标记个体 总数，n为重捕个体数，m为重捕中标记个体数。 例：标记50鼠，再捕40只，有标记的10只，设总数是x， 那么： 10/40 = 50/x x = 200

3. 集群型分布（aggregated distribution）
即种群内个体的分布既不随机，也不均匀，而是形成密集的 斑块。 是最常见的种群分布类型。 模型：很多，负二项分布最常见 原因（植物）： ①繁殖特性； ②微域差异； ③天然障碍； ④动物及人为活动的影响；
（动物）： ①局部生境差异；②气候的节律性变化； ③配偶与生殖的结果；④社会关系
Baidu Nhomakorabea
4. 种群分布类型的测定方法
（1）野外取样调查
♦ ♦ ♦ ♦ ♦
确定取样方法 确定样方数量 确定样方面积 取样定位 计数样方中所有个体数

分散度检验受样方大小的限制！
种 群 分 布 类 型
均匀分布 随机分布 集群分布
样方大小与调查结果 的关系：
用样方A和样方B所 测得频度结果显然是 不同的
是指某种植物出现的样方的 百分率，是反映某种植物分 布均匀程度的一个指标
☻
种群密度
相对密度： 表示个体数 量多少的相 对指标
影响因素：种群密度随季 节、气候条件、食物储量 和其他因素的变化而变化。
应用：农学家通过调查农 田种植作物的密度，制定 协调作物个体与群体关系 的对策。
单体生物和构件生物

单体生物（unitary organism）：个体由一个受精卵发育而成 构建生物（modular organism）：由一个合子发育形成一套构件 组成的生物。
样方法（quadrat method）
20 草 原
样方大小要适当，一般用群落的最小面积作为样方 的大小。
群落最小面积定义为：群落中大多数种类都能出现的最小 样方面积，通常用种--面积曲线来确定，即种--面积曲线
的转折点所对应的样方面积。
60 50
物种数量
40 30 20 10 0 0 2 4
Population
A population is a group of organisms of the same species which live together in one geographical area at the same time. The boundaries between populations can be arbitrary. Populations may be categorized as consisting of either unitary or modular organisms. In unitary populations, each zygote gives rise to a single individual. In modular organisms, the zygote develops into a unit of construction which gives rise to further modules and a branching structure. The structure may then may then fragment producing many individual ramets.
☻ 死亡率是种群内个体衰减的数量
实际死亡率：受环境条件、 种群大小和年龄组成的影响
增长率为单位时间内出生率与死亡率之差
种群数量变化首先取决于出生率与死亡率的对比关系
2. 种群的迁入(immigration)和迁出(emigration)

指种群间生物个体的相互运动，是基因交流的生态过程，有 利于防止近亲繁殖和在各地方种群之间进行基因交流。 对于一个种群来说，迁入率或迁出率是指单位时间内迁入或
• 特定时间生命表 或静态生命表
生命表
• 特定年龄生命表 或动态生命表 或同生群生命表
用于世代重叠、寿 命较长的动物
用于世代分隔的动物
生命表



同生群生命表(cohort life table)(动态生命表(dynamic life table)；特定年龄生命表(age-specific life table)；水平生命 表( horizontal life table ))：根据大约同一时间出生的一组个 体（同生群）从出生到死亡的记录编制的生命表称同生群 生命表。 静态生命表(static life table) ((特定时间生命表(time-specific life table)；垂直生命表(vertical life table))：根据某一特定 时间对种群作一年龄结构调查数据而编制的生命表称静态 生命表。 综合生命表(complex life table):包括了出生率的生命表称综 合生命表。

迁出的个体占该种群个体总数的比率。
迁入率和迁出率也决定了种群密度的大小；直接影响种群 大小和种群密度

通过标志重捕法测定种群的丧失率（死亡加迁出）或添加率 （出生加迁入），然后减去死亡率或出生率，即可得到种群 的迁出率或迁入率。
3. 年龄结构(age structure)和性别比例(sex ratio)

例:下列属于种群的是（ C ） A.一个湖泊中的全部鱼 B.校园内的所有乔木 C.棉田中由幼蚜,有翅蚜和无翅成熟蚜组 成的全部棉蚜 D.一个池塘里所有的雄性鲤鱼
例１：一个鱼池中的某一种鱼 的所有个体就是一个种群，它是 由鱼苗、小鱼和大鱼组成的。 我们何时捕捞，捕捞多少才能 使我们获得最大的经济效益？ 例２：一块棉田中的全部棉蚜就是一个种群，它是 由幼蚜、有翅和无翅的成熟蚜组成的。 我们何时去灭虫才能对农作物取得好的收成，而且 投入的成本最少？
遗传特征
种群具有一定的遗传组成， 组成种群的各个体形态或 生理特征均存在一定差异。
种群的三种分布类型
1. 均匀型分布（uniform distribution）
也叫规则分布，即种群内各个个体在空间呈等距离分布 如：农田系统中人工栽培种 分布模型： P(n) = e-m· mn/n! 均匀分布的主要原因是种群内 个体间的竞争，或有抑制、毒 害物质存在
☻ 年龄结构：某一种群中，具有不同年龄级的个体
数目与种群个体总数的比例 ☻ 性别比例：在每一龄级或整个种群中，雄性与雌 性个体数的比例
年龄结构和性别比例是种群数量变化的基本内因之一
年龄结构（年龄锥体age pyramid）的三种类型：
繁殖后期 繁殖期 繁殖前期
expanding
♦出生率大于死亡率
stable
diminishing
♦出生率小于死亡率
♦出生率与死亡率大致平衡
肯尼亚、美国和奥地利的人口年龄结构
年龄性别锥体
中国的人口年龄结构

我国第六次人口普查数据显示
女 49%
男 51%
到2020年将有3700万男子娶不到女子

性别比例(sex ratio)：种群中雄性个体和 雌性个体数的比例。 类型：