基础生态学22

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第六章生活史对策生活史(l i f e h i s t o r y):指生物从出生到死亡所经历的全部过程。

生活史的关键组分包括身体大小、生长率、繁殖和寿命。

关键组分:身体大小—(体型大小影响竞争力)生长率—(休眠影响生长速率)繁殖—(单次生殖与多次生殖)寿命—(衰老影响寿命)生态对策(b i o n o m i c s t r a t e g y):又称生活史对策,指各种生物在进化过程中形成各自特有的生活史,人们可以把它想象为生物在生存斗争中获得生存的对策。

主要的生态对策类型:生殖对策、取食对策、迁移对策、逃避对策、体型对策、r对策和K对策1,能量分配与权衡(1)假想的理想生物体:D a r w i n i a n d e m o n s基本要求:具备可使繁殖力达到最大的特征特征要求:出生后短期内达到大型的成体大小生产出许多大个体的后代后代个体长寿目的:有利于种族的繁衍延续。

达尔文的自然选择学说,其主要内容有四点:过度繁殖生存斗争(也叫生存竞争)遗传和变异适者生存2)自然界中的现实状况由于获得的能量有限,生物不可能使其生活史的每一组分或特征都达到最大,而必须在不同生活史组分间进行“权衡”。

(3)现实中的能量分配方式能量分配方式基本原则:二选一的协调配合具体策略繁殖方面:产仔数与生殖次数二选一种子方面:种子大小与种子数二选一体型方面:产仔数与体型大小二选一寿命方面:寿命长短与繁殖力二选一自杀性繁殖——竹子开花注:大的种子所含的营养能量较多,能为幼苗的成长提供更多的储备能量。

2,体型效应(一)个体大小与寿命成正相关关系原理1:个体偏小的个体,其单位重量的基础代谢率相对较大,这样能耗大,所以寿命短。

同样原理:体重大的个体,单位体重表面积偏小,其单位体重的散热较少。

原理2:体型大的个体在异质环境中更有可能保持它的调节功能不变,种内和种间竞争力更强,适应能力也更强。

(二)体型大小与内禀增长率成负相关关系原理:体型偏小,寿命偏短,必将导致生殖时期的不足,从而只有提高内禀增长率来补偿。

(三)适应意义①生物体总的食物需求量随着身体的大小而增加,但单位体重的食物需求量却减少。

②大体型的生物有着更少的被捕食机会③大体型的生物体有着更长的寿命和更长的世代,从而影响其通过自然选择的进化速率。

体型大、寿命长→调节功能强→竞争能力强体型小、寿命短→遗传变异大→生态幅广3,生殖对策(一)r-选择和K-选择英国鸟类学家L a c k(1954)指出,动物在进化过程中面临着两种相反的可供选择的进化对策:一种是低生育力的,亲体有良好的育幼行为;另一种是高生育能力的,没有亲体关怀(p a r e n t a l c a r e)的行为。

M a c A r t h u r&W i l s o n(1967)推进了L a c k的思想,将生物按栖息环境和进化对策分为r-对策者和K-对策者。

P i a n k a(1970)提出了r-选择和K-选择理论,r-选择者是在不稳定的环境中进化的,因而使种群增长率r最大。

特征表现:快速发育、小型成体、数量多而个体小的后代,高的繁殖能量分配和短的世代时间.K-选择者是在稳定的环境中进化,因而适应竞争。

特征表现:生长缓慢、大型成体、数量少但体型大的后代、低繁殖能量分配和长的世代时间。

(1)r-选择者和r-对策①r-对策生物体生活在条件严酷和不可预测的环境中,种群死亡率通常与密度无关,种群内的个体采用的对策为:r-对策:较多的能量用于生殖,较少的能量用于生长、代谢、竞争力采取r-对策的生物称r-选择者,其特征如下:一般寿命较短生殖率很高产生大量的后代后代的存活率低快速发育小型成体但数目多较少的抚育行为r-选择者是在不稳定环境中进化的,因而使种群增长率r最大。

采取k-对策的生物称k-选择者,其特征如下:一般寿命较长生殖率弱产生较少的后代后代的存活率高慢速发育大型成体但数量少较强的抚育行为长的世代周期k-选择种类是在接近环境容纳量K的稳定环境中进化的,因而适应竞争。

(3)r-选择者和K-选择者的生态特征比较①K-选择的适应意义:竞争能力强、数量稳定、大量死亡或导致生境退化的可能性小;由于r低,种群数量下降后恢复困难。

多数顶级生物属于该类群。

②r-选择的适应意义:死亡率高,但高r能使种群迅速恢复,具有高扩散能力使其迅速离开不利环境,更有利于建立新的种群和形成新的物种,大多数先锋生物属于这类群(三)生境分类与植物的生活史对策除了r-K二分法的生态对策外,G r i m e(1977,1979)对植物生境进行了四分,提出了植物生活史对策的三分法--C S R三角形。

影响植物选择压力最大的是生境的干扰强度和严峻度(胁迫度),以此为坐标轴,可划分为四个象限区域,代表四种生境类型:①高干扰、高严峻度,如火山等,植物无法生存。

②高干扰、低严峻度生境,如农田,支持高繁殖率--杂草对策(R-选择)③低干扰、低严峻度生境,如热带雨林,支持成体间竞争能力最大化的生活史对策(C-选择)④低干扰、高严峻度生境,如沙漠,支持胁迫-忍耐对策(S-选择)。

低严峻度、低干扰:竞争对策(C-选择)低严峻度、高干扰:杂草对策(R-选择)高严峻度、低干扰:胁迫-忍耐对策(S-选择)高干扰、低严峻度生境,如农田,支持高繁殖率--杂草对策(R-选择),在资源丰富的临时生境中的选择,主要将资源分配给生殖。

高严峻低干扰生境下→沙漠里的耐逆境对策,如沙漠,支持胁迫-忍耐对策(S-选择)。

在资源胁迫的生境中的选择,主要将资源分配给维持。

低严峻度、低干扰→竞争对策,如热带雨林,支持成体间竞争能力最大化的生活史对策(C-选择),在资源丰富的可预测生境中的选择,主要将资源分配给生长。

(四)机遇、平衡和周期性生活史对策W i n e m i l l e r&R o s e(1992)对鱼类生活史对策的研究表明,生物在繁殖力、幼体成活率和性成熟年龄之间存在权衡,在这三维空间中,鱼类的生态对策被划分为三种:①机遇对策:繁殖力低(繁殖的能量分配高)、幼体成活率低和性成熟早。

②平衡对策:繁殖力低、幼体成活率高和性成熟晚,如胎生或卵胎生鲨鱼。

③周期性对策:繁殖力高、幼体成活率低和性成熟晚,如中华鲟等。

4,滞育和休眠休眠(d o r m a n c y):是生物为躲避不适宜环境而延缓发育的一种适应性生存对策。

滞育(d i a p a u s e):昆虫的休眠,是昆虫长期适应不良环境而形成的种的遗传性。

潜生现象(隐生现象):缓步类动物在发育的任何阶段都可以进入休眠状态并在该状态下存活许多年。

C e c r o p i a M o t h的蛹期—茧为其休眠小室水熊虫太强悍人称外星生物科学家在2007年发现唯一一种可在宇宙真空环境中生存的动物-「水熊虫」。

这最强不死生物16日搭乘美国航天飞机奋进号前往宇宙,成为一名另类的「宇宙员」。

水熊虫体长一般不超过1.5毫米,有6条腿,因为体形和熊有点像而得此名。

它属于缓步类的无脊椎动物,与节肢动物有亲缘关系,生活于水中或潮湿的苔藓上。

脱水状态下,它在151℃的极端高温和零下271℃的极端低温中都能存活几分钟,能承受5.7万仑琴的X射线辐射(500伦琴的就能杀死人类)。

一些生物学家开玩笑说,它是外星生物!蛰伏:动物暂时失去运动能力、对外界刺激敏感性降低的状态,通常伴随着代谢率、体温和呼吸率的明显降低。

冬眠:也叫“冬蛰”。

某些动物在冬季时生命活动处于极度降低的状态,是动物对冬季外界不良环境条件(如食物缺少、寒冷)的一种适应。

夏眠:夏眠也叫“夏蛰”。

动物在夏季时生命活动处于极度降低的状态,是某些动物对炎热和干旱季节的一种适应。

5,迁移迁徙(m i g r a t i o n):方向性运动,如家燕从欧洲到非洲的秋季飞行。

扩散(d i s p e r s a l)是离开出生或繁殖地的非方向性运动。

可认为扩散是生物进化来的一种用来躲避种内竞争、以及避免近亲繁殖的方法。

迁移模式反复往返旅行、单次往返旅行、单程旅行6,复杂的生活周期许多生物具有复杂的生活周期,如发育过程中个体形状的不同等,形成适应环境的复杂生存对策。

化茧成蝶产生原因——适应优势(1)扩散与生长间平衡复杂的生活周期有利于生长与扩散的权衡,有的阶段主要完成生长(如昆虫幼体),有的阶段完成扩散(如昆虫成体)。

(2)生境利用最优化许多种生物具有复杂的生活周期,复杂的生活周期有利于生境利用最优化,不同季节摄食不同饵料。

7,衰老衰老现象:生物体进入老年后,身体恶化,繁殖力、精力、存活力下降衰老的原因机械水平:化学毒物的影响使细胞器崩溃,引起衰老。

进化影响决定衰老:突变积累模型:早期表达的坏基因早期被去除,晚期表达的则不能被去除而持久地保持在种群中拮抗性多效模型:部分基因对早期繁殖有利对生命晚期有害名词解释生活史、生态对策、滞育、休眠、迁徙、衰老、潜生现象问答题什么是生活史,包括哪些重要组分?什么是生活史对策?K-对策和r-对策各有哪些特点?什么是G r i m e的植物生活史对策?。