上海交通大學生態(tài)學課件第三章種群生態(tài)學3

1、生態(tài)學2003,1,生 態(tài) 學理論與應用邱江平、趙琦上海交通大學,第四節(jié) 種內(nèi)種間關系,種內(nèi)關系(intraspecific relationship)種間關系(interspecific relationship),一、種內(nèi)關系,植物的種內(nèi)關系：密度效應、他感作用動物的種內(nèi)關系：社群行為,密度效應(density effect)：在一定時間內(nèi)，當種群的個體數(shù)目增加時，就必定會出現(xiàn)鄰接個體之間的相互影響

2、，稱為密度效應或臨界效應。最后產(chǎn)量恒值法則(Law of constant final yield) ：Y= ?d=Ki Y：單位面積產(chǎn)量； d：密度； ：植物個體平均重量； Ki：常數(shù)。-3/2自疏法則(The-3／2thinning law )： =Cd-a (日本學者Yoda等1963提出) lg =lgC-algd(自疏線或

3、最大密度線) 后英國生態(tài)學家J.L.Harper和White等對80多種植物（包括蘚類、草本和木本）研究發(fā)現(xiàn)a=3/2；-3/2：自疏指數(shù)。他感作用(allelopathy),植物種群內(nèi)關系,,,生態(tài)學2003,5,他感作用,概念：植物(包括微生物)通過其本身產(chǎn)生并釋放到周圍環(huán)境中去的化學物質(zhì)對其他個體或其他種的植物（或微生物）直接或間接產(chǎn)生排斥或促進作用的現(xiàn)象。(德國H.Molish1937年提出)他感作用的主要物質(zhì)他感

4、作用物質(zhì)在植物中的部位即進入環(huán)境的途徑他感作用的生態(tài)學意義他感作用的應用,他感作用的主要物質(zhì)(14類),簡單的水溶性的有機酸、直鏈醇、脂肪醛和酮長鏈脂肪酸單酚、苯甲酸及其衍生物肉桂酸及其衍生物香豆素類簡單不飽和內(nèi)酯萘醌、蒽醌、復合苯醌萜類類黃酮丹寧氨基酸和多肽生物堿硫化物和介子油苷卟啉和核苷,他感作用物質(zhì)(克生物質(zhì))在植物中的部位及進入環(huán)境的途徑,存在部位：根、莖、葉、花、果、種子、中均已發(fā)現(xiàn)，其存在部位影

5、響其釋放方式。釋放方式揮發(fā)：如蒿屬揮發(fā)釋放香精油，桉樹屬揮發(fā)釋放萜類，直接被周圍植物吸收或溶于雨水、露水進入環(huán)境。淋溶：水溶性的物質(zhì)經(jīng)雨水、露水沖洗后，從獲得或死的植物表面淋溶到土壤中。根的分泌：如小麥、燕麥、玉米、黃瓜、西紅柿的根均可分泌抑制性物質(zhì)。植物殘株的腐爛中釋放：如水稻、油菜、小麥、高粱、玉米、等作物的殘株腐爛后可釋放克生物質(zhì)，或通過微生物作用將原來無毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有毒物質(zhì)后進入土壤。,他感作用的生態(tài)學意義,它是調(diào)節(jié)種

6、群動態(tài)的重要手段種內(nèi)“克生”：如農(nóng)作物的歇地現(xiàn)象（輪作長勢好，連作長勢差，早稻）?！胺N內(nèi)克生”是使同一資源利用方式的物種不能經(jīng)久占據(jù)一地，從而減輕了資源循環(huán)再生的壓力；同時還防止種群超越適宜的生長密度，確保種群繁衍?！胺N間克生”防止它種入侵。是構(gòu)成群落內(nèi)種群間復雜關系的生化基礎群落物種的選擇性、相克相生。如黑核桃樹下幾乎沒有草本植物，原因是該樹種的樹皮和果實含有氫化核桃酮，經(jīng)淋溶氧化成核桃酮后抑制其它植物生長。再如，小麥與麥仙翁混

7、作，可使前者增產(chǎn)，原因是后者產(chǎn)生的麥仙翁素；苜蓿通過分泌三十烷醇刺激與其伴生的番茄、黃瓜、萵苣等生長。是維系種群間協(xié)同進化的紐帶,維系種群間協(xié)同進化的紐帶,植物同取食他們的昆蟲通常是對抗性地平行進化。前者產(chǎn)生有毒的化學抑制劑，抑制植食動物，后者形成解毒（如消化酶）和貯毒機制消弱影響，緩解抑制。如斑蝶在獲得對強心苷解毒能力后，迫使植物在進化中產(chǎn)生兩個新族，一個只產(chǎn)生強心苷，另一個只產(chǎn)生吡咯雙烷生物堿，其結(jié)果又導致斑蝶種群出現(xiàn)多態(tài)。由此可

8、見，抑制（或競爭）促進了他感作用產(chǎn)生和多樣化，他感作用的多樣化又造成了對抗多樣化，以至在種群內(nèi)形成多態(tài)并最終于演化中產(chǎn)生新種，實現(xiàn)了種群間協(xié)同進化。,他感作用的應用,農(nóng)田雜草的防除植物殘體地面覆蓋合理輪作、間作分離、鑒定高活性他感物質(zhì),并進行人工模擬合成選擇合理的作物布局防治作物病害：植物抗毒素類物質(zhì)的應用等。其他：如開發(fā)種子萌發(fā)抑制劑，植物生長抑制或促進劑等。,動物的種內(nèi)關系：社群行為,婚配制度和雙親行為競爭行為利他行

9、為,婚配制度和雙親行為,雌雄繁殖策略婚配制度單配偶制多配偶制—一雄多雌制—一雌多雄制—混交制最適婚配雙親行為,競爭行為,競爭行為的概念直接競爭行為間接競爭行為領域行為—采食領域、繁殖領域—個體領域、配偶領域、社群領域社會等級,利他行為,利他行為的概念親緣選擇互惠蒙混回報,種間關系(population interaction),種間關系的類型種間競爭捕食與被食寄生與共生,

10、種間競爭(interspecific competition),概念：是指具有相似要求的物種，為了爭奪空間和資源，而產(chǎn)生的一種直接或間接抑制對方的作用。種間競爭的典型實例高斯假說(G.F.Gause1934)：競爭排斥原理(Principle of competive exclusion)：在一個穩(wěn)定的環(huán)境內(nèi)，兩個以上受資源限制的、但具有相同資源利用方式的種，不能長期共存在一起，也即完全的競爭者不能共存。如共存，就必然出現(xiàn)分化。

11、競爭類型及一般特征似然競爭洛特卡-沃爾泰勒(Lotka-Volterra)模型：在單種群邏輯斯諦增長模型基礎上發(fā)展起來的描述中間競爭的模型。（洛特卡1925年在美國，沃爾泰勒1926年在意大利分別獨立提出）競爭排斥原理,生態(tài)學2003,19,洛特卡-沃爾泰勒(Lotka-Volterra)模型物種1的競爭增長：dN1/dt=r1N1(K1-N1-αN2)/K1物種2的競爭增長： dN2/dt=r2N2(K2-N2-β N1)/

12、K2α：表示在物種1的環(huán)境中，每存在一個物種2的個體，對于物種1種群的效應。 β：表示在物種2的環(huán)境中，每存在一個物種1的個體，對于物種2種群的效應。模型對競爭物種命運的預測 ① α>K1/K2或 β >K2/K1，兩個種都可能獲勝 ② α> K1/K2和 β K2/K1，物種2被排斥，1獲勝 ④ α< K1/K2 和β < K2/K

13、1，兩個種共存,達到某種平衡。,捕食與被食,捕食者與獵物的相互適應捕食策略和功能反應食譜寬度邊際值原理理想自由分布功能反應和數(shù)量反應,生態(tài)位理論,生態(tài)位(niche)概念：指在生態(tài)系統(tǒng)中一個種群在時間、空間上的位置及其與相關種群之間的功能關系。生態(tài)位的維度時間：空間：美國的格林尼爾(J.Grinell 1917)，微環(huán)境。營養(yǎng)：英國埃爾頓(C.Elton 1927) “物種在生物群落中的功能與地位”。n維生態(tài)位（超體

14、積）：英國哈奇森(G.E.Hutchinson 1957)。,生態(tài)學2003,23,超體積生態(tài)位的幾層含義,與生境(habitat)的區(qū)別：物種的概念競爭的特殊地位：基礎生態(tài)位實際生態(tài)位生境的限制作用,生態(tài)位對物種競爭與進化的解釋,資源利用曲線的作用種內(nèi)競爭促使兩物種生態(tài)位接近種間競爭促使兩物種生態(tài)位分離生態(tài)位分離的方式地理分隔：不同分布區(qū)群落分隔：不同群落營養(yǎng)的選擇吸收、個體大小、根系深淺（取食部位）、物候期等趨異