生態(tài)學(xué)復(fù)合種群的課件

1、復(fù)合（集合）種群理論及其在物種保護(hù)中的意義,搜集資料：PPT制作：PPT講解：,集合種群的概念集合種群是指一相對(duì)獨(dú)立地理區(qū)域內(nèi)各局域種群的集合,各局域種群通過一定程度的個(gè)體遷移而使之連為一體。集合種群理論是生態(tài)學(xué)的分支領(lǐng)域——空間生態(tài)學(xué)的主要研究途徑之一;它關(guān)注的是局域種群之間個(gè)體遷移的動(dòng)力學(xué)后果,以及具有不穩(wěn)定局域種群物種的區(qū)域續(xù)存的條件。,集合種群的特點(diǎn)為了便于鑒別哪些物種適于集合種群研究,一般如果一個(gè)系統(tǒng)滿足下列四

2、個(gè)標(biāo)準(zhǔn),就可以說它是一個(gè)典型的集合種群:條件1:適宜的生境以離散斑塊形式存在。這些離散斑塊可被局域繁育種群占據(jù)。·條件2:即使是最大的局域種群也有滅絕風(fēng)險(xiǎn)。否則,集合種群將會(huì)因最大局域種群的永不滅絕而可以一直存在下去,從而形成大陸-島嶼型集合種群。·條件3:生境斑塊不可過于隔離而阻礙局域種群的重新建立。如果生境斑塊過于隔絕,就會(huì)形成不斷趨于集合種群水平上的滅絕的非平衡集合種群。·條件4:各個(gè)局域種群

3、的動(dòng)態(tài)不能完全同步。如果完全同步,那么集合種群不會(huì)比滅絕風(fēng)險(xiǎn)最小的局域種群續(xù)存更長(zhǎng)的時(shí)間。這種異步性足以保證在目前環(huán)境條件下不會(huì)使所有的局域種群同時(shí)滅絕。,復(fù)合種群理論模型1、Levins模型2、斑塊型3、大陸—島嶼型4、衛(wèi)星型5、完全隔絕型6、多物種復(fù)合種群動(dòng)態(tài)模型7、復(fù)合種群動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型8、遺傳學(xué)模型,集合種群理論的主要研究對(duì)象是將空間看成由生境斑塊構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò),把種群在空間和時(shí)間上的異質(zhì)性有機(jī)地結(jié)合起來,分析其動(dòng)態(tài)效

4、果,包括遷移、消亡和定居等生態(tài)過程。當(dāng)物種處于破碎化的生境中時(shí),集合種群模型能夠真實(shí)地模擬物種之間、景觀與物種之間相互作用的關(guān)系,并對(duì)此做出較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。,集合種群理論提出了一個(gè)不同于傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)理論的平衡觀點(diǎn)。平衡在這些模型中是區(qū)域性的而不是局域性的,即使局域間相互作用是不穩(wěn)定的或不平衡的,物種存在和穩(wěn)定的方式是通過區(qū)域進(jìn)行的。其基本觀點(diǎn)是,由于統(tǒng)計(jì)隨機(jī)性和環(huán)境因素,局域種群可能隨時(shí)消失和產(chǎn)生,但整體可以是穩(wěn)定的。,集合種群的理論

5、　單物種集合種群理論其研究成果主要反映在最優(yōu)的害蟲防治對(duì)策、群體選擇以及種間競(jìng)爭(zhēng)等方面。 多物種集合種群理論由于其他物種在斑塊中存在,如競(jìng)爭(zhēng)、種間斗爭(zhēng)、捕食等,潛在地影響了滅絕和生存,所以Levins模型被發(fā)展成為兩個(gè)物種相互作用的集合種群模型和多物種相互作用的集合種群模型,稱為集合群落的研究,使得集合種群理論不斷完善。,集合種群理論的在物種保護(hù)中應(yīng)用（舉例）1、　集合種群理論的應(yīng)用范圍隨著人口的持續(xù)增長(zhǎng),對(duì)自然資源

6、的需求也在不斷的增加,從而造成的環(huán)境污染、植被破壞、土地退化、水資源短缺、生物多樣性喪失等增加了對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的脅迫。人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多樣性的影響中,以生境的破碎和棲息地的消失最引人注目。據(jù)估計(jì),67%的珍稀、瀕危動(dòng)物因?yàn)闂⒌氐钠茐亩鵀l臨滅絕。所以人類面臨著恢復(fù)、保護(hù)和合理開發(fā)自然資源的挑戰(zhàn),生態(tài)恢復(fù)的概念便應(yīng)運(yùn)而生。認(rèn)為,生態(tài)恢復(fù)就是再造一個(gè)自然群落,或再造一個(gè)自我維持、并保持后代具持續(xù)性的群落。2、　集合種群平衡觀原則隨著科

7、技的進(jìn)步,許多自然景觀受人類活動(dòng)的影響很大,以致發(fā)生劇烈的動(dòng)態(tài)變化,生活于其中的集合種群遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到平衡態(tài)。在最糟糕的情況下,當(dāng)前的斑塊網(wǎng)絡(luò)可能已經(jīng)過于破碎,再也無法支撐一個(gè)有活力的集合種群。這時(shí)除非棲息地的喪失及生境的破碎得以逆轉(zhuǎn),否則集合種群將會(huì)很快滅絕。Hanski等發(fā)現(xiàn)生活于芬蘭的94種蝴蝶中,就有10種是屬于這種趨于滅絕的非平衡狀態(tài)。,2　、集合種群平衡觀原則 隨著科技的進(jìn)步,許多自然景觀受人類活動(dòng)的影響很大,以致

8、發(fā)生劇烈的動(dòng)態(tài)變化,生活于其中的集合種群遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到平衡態(tài)。在最糟糕的情況下,當(dāng)前的斑塊網(wǎng)絡(luò)可能已經(jīng)過于破碎,再也無法支撐一個(gè)有活力的集合種群。這時(shí)除非棲息地的喪失及生境的破碎得以逆轉(zhuǎn),否則集合種群將會(huì)很快滅絕。Hanski等發(fā)現(xiàn)生活于芬蘭的94種蝴蝶中,就有10種是屬于這種趨于滅絕的非平衡狀態(tài)。 事實(shí)上,由于景觀的嚴(yán)重破碎化,很難確定某一具體集合種群是否處于隨機(jī)平衡狀態(tài)下(通常是很難平衡的),也就不知道目前破碎景觀中到底

9、有多少局域種群以后還可以續(xù)存。因此,最好的辦法應(yīng)該是,在進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)時(shí),考慮到近期的環(huán)境變化很大,就應(yīng)當(dāng)假定許多集合種群處于不平衡狀態(tài)之中,首先把人為干擾降低到最小程度,促進(jìn)棲息地和生境質(zhì)量的改善,達(dá)到景觀內(nèi)部結(jié)構(gòu)恢復(fù)的目的,并協(xié)調(diào)群落中的種間關(guān)系。,3　、最小可存活集合種群原則 在生境破壞的早期階段,剩下的適宜生境仍能很好的連接,種群主要受到生境喪失的影響。隨著生境破壞的加大,剩余生境碎片間的連接度降低,從而擴(kuò)大了生境喪失的

10、影響,導(dǎo)致物種對(duì)適宜生境強(qiáng)烈的非線性反應(yīng),即種群密度急劇下降,同時(shí)一系列的反饋?zhàn)饔迷黾訁^(qū)域隨機(jī)性,這一過程被稱為“滅絕漩渦”。因此,在這種情況下,進(jìn)行人工恢復(fù)性干預(yù),如人為遷移增大種群間的交流,并進(jìn)一步增加生境斑塊數(shù),可能是一種較為穩(wěn)妥的管理形式。 在我國(guó),揚(yáng)子鱷近幾十年來盡管也設(shè)立了保護(hù)區(qū)進(jìn)行保護(hù),但是其數(shù)量仍在急劇地下降,已經(jīng)到了不足150條,且已明顯分為至少18個(gè)互相隔離的局域種群。很明顯,揚(yáng)子鱷已于“滅絕漩渦”階段,其自

11、然恢復(fù)已然不可能,所以對(duì)揚(yáng)子鱷進(jìn)行人工恢復(fù)性干預(yù),包括人工遷入增加局域種群的數(shù)量,對(duì)一些適合的空池塘(棲息地)進(jìn)行人工引入以增加斑塊數(shù)等,可能是一種較為可行的方法。,4、最適生境斑塊密度原則 進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)時(shí),如果斑塊之間的距離太遠(yuǎn)以至于再定居及通過遷入、避免種群滅絕的拯救效應(yīng)都難于實(shí)現(xiàn)的話,那么即使有大量的小生境斑塊也無法保證集合種群長(zhǎng)期存活下去。 英國(guó)的小蝴蝶保護(hù)區(qū)的失敗就是一個(gè)例子,幾十個(gè)相互隔離的珍稀和瀕危蝴蝶種

12、群在20 hm2范圍內(nèi),由于相互間隔離,降低了斑塊之間遷入的可能性,結(jié)果均趨于滅絕,其中3個(gè)種群已完全滅絕。 我國(guó)國(guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物四川梅花鹿現(xiàn)存數(shù)量約800只,其分布區(qū)有3個(gè),即特布分布區(qū)(630～650只)、巴西分布區(qū)(130～150只)和白河布區(qū)(30～45只),相互之間的距離在60 km以上,并且已無任何廊道相連,各分布區(qū)中的鹿相互間已沒有交流的可能性,形成了3個(gè)完全隔離的種群。因此,在實(shí)施其保護(hù)規(guī)劃時(shí),除了要建立廊道使之

13、互相連通外,應(yīng)考慮按照最適斑塊密度原則,在3個(gè)分布區(qū)之間建立多個(gè)生境斑塊進(jìn)行保護(hù)性恢復(fù),使之在數(shù)年后達(dá)到梅花鹿適宜的生境。這樣不僅增加了斑塊數(shù)量,也降低了斑塊間的距離,使不同種群梅花鹿之間的遷徙成為可能,從而提高種群的生存力。,5　、高質(zhì)量生境斑塊原則一個(gè)集合種群能否生存乃至增長(zhǎng)依賴于物種的內(nèi)在特征(局域動(dòng)態(tài)和遷移活動(dòng))和生境的空間結(jié)構(gòu),所以空間結(jié)構(gòu)對(duì)物種的生存是十分重要的。例如,對(duì)網(wǎng)蛺蝶來說,低矮的干草甸通常對(duì)幼蟲的生長(zhǎng)和存活有利

14、,但在很干燥的夏季,寄主植物可能會(huì)枯萎,造成幼蟲死亡率激增?？梢娨ＷC不被枯萎,就必須有較高的生境質(zhì)量,通常較穩(wěn)定的大種群占有較高質(zhì)量的大生境斑塊,所以保持這些斑塊將有利于物種的長(zhǎng)期生存。對(duì)不同的物種來說,生境質(zhì)量的高低是不同的,取決它們的選擇喜好。如芬蘭的網(wǎng)蛺蝶有兩種喜好寄主植物,因此該生境質(zhì)量決定于這兩種寄主植物的比例和它們形成的空間結(jié)構(gòu),所以在進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)時(shí),要圍繞這兩種寄主植物展開措施。北美斑梟則要求增加大的老樹在森林中的比

15、例。,物種保護(hù)的目的就是要保持生物的多樣性和維持生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),這些需要在生態(tài)恢復(fù)的基礎(chǔ)上才能完成的。目前常見的保護(hù)措施包括建立保護(hù)區(qū)和實(shí)行遷地保護(hù)等,它們都是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程,不可一蹴而就,因?yàn)橥ㄟ^大范圍內(nèi)進(jìn)行生態(tài)恢復(fù),不僅在操作上十分困難,而且其可行性也值得商榷。在這種情況下,集合種群理論在物種的生態(tài)恢復(fù)性保護(hù)方面就更具現(xiàn)實(shí)意義。,集合種群應(yīng)用的前景 相對(duì)于遷移能力弱，種群數(shù)量小的物種來說，棲息地片斷化有重要影響，

16、因?yàn)闂⒌仄瑪嗷斐煞N群分布的隔離，除了直接對(duì)動(dòng)物個(gè)體產(chǎn)生不利影響外，還會(huì)引起種群交流受阻，勢(shì)必阻礙種群間的基因流動(dòng)和雜交，久而久之，近親繁殖增加，導(dǎo)致種群生存能力下降!種群退化，物種有走向滅絕的可能對(duì)種群數(shù)量小且其棲息地已經(jīng)片斷化的珍貴瀕危物種采用集合種群理論進(jìn)行研究，了解其棲息地受脅的現(xiàn)狀，對(duì)于保護(hù)珍稀瀕危物種，維護(hù)生物多樣性和保持生態(tài)平衡有重要的現(xiàn)實(shí)意義。,意義不同的動(dòng)物種喜好不同的植物組成和空間結(jié)構(gòu),具有特殊的群體選擇性,同時(shí)

17、其遷移能力和擴(kuò)散能力迥異,所以任何物種的保護(hù)措施之一沒有可比性。因此,在應(yīng)用集合種群理論進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)時(shí),應(yīng)針對(duì)不同的物種應(yīng)采用不同的方法。目前,利用集合種群模型設(shè)計(jì)物種管理計(jì)劃時(shí),存在一個(gè)基本的問題,那就是需要長(zhǎng)時(shí)間收集有關(guān)的詳細(xì)資料。許多物種長(zhǎng)期經(jīng)歷著生境破碎化過程,而我們還沒有采取有效保護(hù)的措施,當(dāng)破碎化達(dá)到一個(gè)生態(tài)極限時(shí),種群衰退已經(jīng)十分明顯,這時(shí)對(duì)他們的保護(hù)就顯得太遲了。因此,隨時(shí)監(jiān)控種群動(dòng)態(tài),預(yù)先進(jìn)行保護(hù)和管理才是良策。由人

18、為影響的差異,不同的物種處于不同的階段。當(dāng)物種還存在較大的種群時(shí),應(yīng)該重點(diǎn)保護(hù)大種群,因?yàn)榇蠓N群在生態(tài)系統(tǒng)中對(duì)物種的生存有重要的作用;當(dāng)大種群消失時(shí),保護(hù)的重心應(yīng)是注重連續(xù)性,維持斑塊間的最小距離,這有利于物種的遷移和拯救效應(yīng);當(dāng)以上都不能達(dá)到時(shí),那就需要采取強(qiáng)有力的措施,來加強(qiáng)生境恢復(fù),如實(shí)施人工遷移和重引入來代替自然擴(kuò)散。如果成功地運(yùn)用集合種群動(dòng)態(tài)理論,可望從生物多樣性演化的生態(tài)與進(jìn)化過程上尋找到保護(hù)珍稀瀕危物種的規(guī)律,從而實(shí)施生態(tài)