第三章种群生态学 ●第一节种群及其基本特征 第二节种群的遗传与进化 ●第三节种内、种间关系 种间和种内的相互作用 种内的相互作用的主要形式有竞争、自相残杀和利他等 物种间相互作用的形式主要有竞争、捕食、寄生和互利共生 正相互作用:偏利共生、原始合作、互利共生 负相互作用:竞争、捕食、寄生、和偏害 第三节种内、种间关系 §1求偶与婚配 动物的求偶行为及性选择 动物的求偶行为 性选择理论 婚配体制 植物的性选择 1动物的求偶行为及性选择 1)动物的求偶行为 求偶行为的复杂性 ●求偶行为的生态学意义 雌性动物的择偶标准 2)求偶行为的复杂性 ①鸣叫、鸣啭、发声 ②体色显示,发光; ③释放分泌物; ④身体接触; ⑤舞蹈和婚飞
1 第三章 种群生态学 ⚫ 第一节 种群及其基本特征 ⚫ 第二节 种群的遗传与进化 ⚫ 第三节 种内、种间关系 种间和种内的相互作用 ⚫ 种内的相互作用的主要形式有竞争、自相残杀和利他等 ⚫ 物种间相互作用的形式主要有竞争、捕食、寄生和互利共生 ➢正相互作用：偏利共生、原始合作、互利共生 ➢负相互作用：竞争、捕食、寄生、和偏害 第三节 种内、种间关系 §1 求偶与婚配 ⚫ 动物的求偶行为及性选择 ➢动物的求偶行为 ➢性选择理论 ➢婚配体制 ⚫ 植物的性选择 1动物的求偶行为及性选择 1）动物的求偶行为 ⚫ 求偶行为的复杂性 ⚫ 求偶行为的生态学意义 ⚫ 雌性动物的择偶标准 2）求偶行为的复杂性 ⚫ ①鸣叫、鸣啭、发声； ⚫ ②体色显示，发光； ⚫ ③释放分泌物； ⚫ ④身体接触； ⚫ ⑤舞蹈和婚飞；
⑥求偶喂食 ⑦象征性营巢; ⑧装饰求偶场 ⑨公共竞技场求偶等 3)求偶行为的生态学意义 ①吸引异性; ②防止与异种个体杂交; ③激发对方的性欲望; ④选择最为理想的配偶。 4)雌性动物的择偶标准 ①选择性功能正常者作配偶; ②选择具有优质基因的异性; ③选择占有优质领域和资源的雄性个体作配偶; ●④选择有遗传互补性的异性作配偶 5)性选择理论 · Darwin的理论 性选择( sexual selection)一词首先被达尔文在1871年所使用,主要是指通过选择使某一性个体在寻 求配偶时获得比同性其他个体更有竞争力的特征 达尔文设想性选择是通过两种方式发生的:①性内选择;②性间选择 Fisher的理论 建立在主动选择基础上的性选择可以导敦性二型特征的进化 Trivers的理论 >在雄性不承担任何抚育后代责任的物种中,如果雌性个体具有足够的辨别力,使它所选择的配偶所具有 基因质量优于自身,那么,进行有性生殖仍然是有利的。 6)婚配体制 婚配体制的形式 多配制 令一雄多雌:有保护资源型(蜂鸟),保护雌性型(海狗科( Laridae)雄性优势型(黑季鸡)高速 多窝型鹬类和鸡类) 令一雌多雄:有卫资源型距翅水雉 Jacana spinosa)和雌性控制型(红颈瓣鹬 (Phalaropus lobatus)) >单配制:天鹅 Cygnus) >混交制:野牛( Syncerus caffer) 决定婚配体制的环境因素 主要生态因素可能是资源的分布,主要是食物和营巢地在空间和时间上的分布 情况
2 ⚫ ⑥求偶喂食； ⚫ ⑦象征性营巢； ⚫ ⑧装饰求偶场； ⚫ ⑨公共竞技场求偶等。 3）求偶行为的生态学意义 ⚫ ①吸引异性； ⚫ ②防止与异种个体杂交； ⚫ ③激发对方的性欲望； ⚫ ④选择最为理想的配偶。 4）雌性动物的择偶标准 ⚫ ①选择性功能正常者作配偶； ⚫ ②选择具有优质基因的异性； ⚫ ③选择占有优质领域和资源的雄性个体作配偶； ⚫ ④选择有遗传互补性的异性作配偶。 5）性选择理论 ⚫ Darwin的理论 ➢ 性选择（sexual selection）一词首先被达尔文在1871年所使用，主要是指通过选择使某一性个体在寻 求配偶时获得比同性其他个体更有竞争力的特征。 ➢ 达尔文设想性选择是通过两种方式发生的：①性内选择；②性间选择。 ⚫ Fisher的理论 ➢ 建立在主动选择基础上的性选择可以导致性二型特征的进化。 ⚫ Trivers的理论 ➢ 在雄性不承担任何抚育后代责任的物种中，如果雌性个体具有足够的辨别力，使它所选择的配偶所具有 基因质量优于自身，那么，进行有性生殖仍然是有利的。 6）婚配体制 ⚫ 婚配体制的形式 ➢多配制 ❖一雄多雌：有保护资源型(蜂鸟), 保护雌性型(海狗科(Otaridae)),雄性优势型(黑琴鸡),高速 多窝型(鹬类和鸡类) ❖一雌多雄：有卫资源型(距翅水雉(Jacana spinosa))和雌性控制型(红颈瓣蹼鹬 (Phalaropus lobatus)) ➢单配制:天鹅(Cygnus) ➢混交制:野牛(Syncerus caffer) ⚫ 决定婚配体制的环境因素 主要生态因素可能是资源的分布，主要是食物和营巢地在空间和时间上的分布 情况
§2领域行为 ·领域性( territoriality):动物的个体、家庭,甚至社群所占据的、并积极保卫不 让同种其它个体侵入的空间,称领域( territory)。这种占有领域的行为称领域 行为,这种现象称领域性。动物的领域随占有者的体重而变化,受食物品质影响 领域面积随生活史而变化。 领域的特征与意义: 领域的主要特征有三点: ◆①领域是一个固定的区域,且大小可调整; ◆②领域受积极保护; ◇领域的使用是排他性的 >领域使动物可以得到充足的食物,减少对生殖活动的外来干扰,使安全更有 保障。 §3集群行为 集群的意义 对被捕食者的好处: ◆不容易被捕食者发现; ◆提高警觉性; ◆稀释效应; ◆集体防御 ◆迷惑捕食者避免使自己成为牺牲品 对捕食者的好处: 通过信息交流更快地找到食物; ◆提高猎食成功率; 令便于捕捉较大的猎物 有利于捕食者在与其他捕食者的竞争中取胜。 §4社会等级 ·社会等级( social hierarchy):一群同种动物中,各个体的地位有 定的顺序性。其基础是支配一从属关系。支配一从属关系有三种基 本形式: 独霸式:群体内只有一个个体支配全群,其他个体都服从它而不再分等级 >单线式:群内个体成单线支配关系,甲制乙,乙制两.,,以些类推。 循环式:甲制乙,乙制丙,而丙又制甲的形式 §5合作行为和利他行为 合作( cooperation)行为是动物界常见现象。指个体通过相互联合,从而对彼 此间有利的行为。合作常常是暂或过渡性的,但也可能是长久性的
3 §2 领域行为 ⚫ 领域性（territoriality）:动物的个体、家庭，甚至社群所占据的、并积极保卫不 让同种其它个体侵入的空间，称领域（territory）。这种占有领域的行为称领域 行为，这种现象称领域性。动物的领域随占有者的体重而变化，受食物品质影响， 领域面积随生活史而变化。 ⚫ 领域的特征与意义： ➢领域的主要特征有三点： ❖①领域是一个固定的区域，且大小可调整； ❖②领域受积极保护； ❖③领域的使用是排他性的。 ➢领域使动物可以得到充足的食物，减少对生殖活动的外来干扰，使安全更有 保障。 §3 集群行为 ⚫ 集群的意义 ➢对被捕食者的好处： ❖不容易被捕食者发现； ❖提高警觉性； ❖稀释效应； ❖集体防御； ❖迷惑捕食者,避免使自己成为牺牲品。 ➢对捕食者的好处： ❖通过信息交流更快地找到食物； ❖提高猎食成功率； ❖便于捕捉较大的猎物； ❖有利于捕食者在与其他捕食者的竞争中取胜。 §4 社会等级 ⚫ 社会等级（social hierarchy）: 一群同种动物中，各个体的地位有 一定的顺序性。其基础是支配—从属关系。支配—从属关系有三种基 本形式： ➢独霸式：群体内只有一个个体支配全群，其他个体都服从它,而不再分等级。 ➢单线式：群内个体成单线支配关系，甲制乙，乙制两．．．以些类推。 ➢循环式：甲制乙，乙制丙，而丙又制甲的形式。 §5 合作行为和利他行为 ⚫ 合作（cooperation）行为是动物界常见现象。指个体通过相互联合，从而对彼 此间有利的行为。合作常常是暂或过渡性的，但也可能是长久性的
>亚洲黄狼蚁( Oecophylla smaragdina)的协同织巢活动 缟猿( Mungos mungo),犀鹃( Crotophaga sulcirostris)等动物的生殖 合作 利他( altruism)行为是指一个体牺牲自我而使社群整体或其他个体获得利益的 行为。利他行为可以对直系亲属、近亲家族、整个群体有利。 普通吸血蝠( Desmodus otundus)的反哺行为 白额蜂虎 Merops bullockoides)在生殖季节充当帮手。 §6通讯 视觉通讯 萤火虫( Photinus pyralis)通过每隔一定的时间发光的应答进行求偶活动 ·听觉通讯 蟾蜍和鸟的鸣叫求偶、蝙蝠和鲸等通过回声定位进行个体间的交流 化学通讯 昆虫、哺乳动物等释放性信息素招引异性。 接触通讯 鸟类和兽类的理毛。 电通讯 电鳗等鱼类通过放电进行通讯 §7竞争 竞争的性质 种内竞争 种间竞争 竞争结局 自然种群的竞争和生态位分化 1竞争的性质 竞争( competition)是利用有限资源的个体间的相互作用。在同种个体间发生 的竞争叫种内竞争( intraspecific competition),在不同种个体间发生的竞争叫种 间竞争( interspecific competition) ·资源竞争的二种作用方式: 相互干扰性竞争 资源利用性竞争 似然竞争 竞争的特征: 不对称性 对一种资源的竞争影响对另一种资源的竞争结果
4 ➢亚洲黄猄蚁（Oecophylla smaragdina）的协同织巢活动 ➢缟獴（Mungos mungo）, 犀鹃（Crotophaga sulcirostris）等动物的生殖 合作 ⚫ 利他（altruism）行为是指一个体牺牲自我而使社群整体或其他个体获得利益的 行为。利他行为可以对直系亲属、近亲家族、整个群体有利。 ➢普通吸血蝠(Desmodus otundus)的反哺行为 ➢白额蜂虎(Merops bullockoides)在生殖季节充当帮手。 §6 通讯 ⚫ 视觉通讯 萤火虫（Photinus pyralis）通过每隔一定的时间发光的应答进行求偶活动。 ⚫ 听觉通讯 蟾蜍和鸟的鸣叫求偶、蝙蝠和鲸等通过回声定位进行个体间的交流。 ⚫ 化学通讯 昆虫、哺乳动物等释放性信息素招引异性。 ⚫ 接触通讯 鸟类和兽类的理毛。 ⚫ 电通讯 电鳗等鱼类通过放电进行通讯。 §7 竞争 ⚫ 竞争的性质 ⚫ 种内竞争 ⚫ 种间竞争 ⚫ 竞争结局 ⚫ 自然种群的竞争和生态位分化 1 竞争的性质 ⚫ 竞争（competition）是利用有限资源的个体间的相互作用。在同种个体间发生 的竞争叫种内竞争( intraspecific competition)，在不同种个体间发生的竞争叫种 间竞争( interspecific competition)。 ⚫ 资源竞争的二种作用方式： ➢相互干扰性竞争 ➢资源利用性竞争 ⚫ 似然竞争 ⚫ 竞争的特征： ➢不对称性； ➢对一种资源的竞争影响对另一种资源的竞争结果
2他感作用 他感作用( allelopathy):某些植物能分泌一些有害化学物质,阻止别种植物在 其周围生长,这种现象称他感作用,或叫异株克生。 ·他感作用例子:北美的黑胡桃( Juglans nigra)抑制离树干25m范围内植物的 生长,其根抽提物含有化学苯醌,可杀死紫花苜蓿和番茄类植物。 3种内竞争 ·同样年龄大小的固着生活生物中竞争个体不能通过运动逃避竞争,因此竞争中 失败者死去这种竞争结果使较少量的较大个体存活下来,这一过程叫自疏 ( shIf-thinning)。 自疏导致密度与个体大小之间的关系在双对数作图时,具有一3/2斜率,称Yoda 3/2自疏法则(Yoda-3/2law)。 4种间竞争 当两物种利用同样的有限资源时,种间竞争就会发生。 种间竞争的例子 >原生动物双核小草履虫( Paramecium aurelia和大草履虫(P. caudatum 当二种在一起培养时,由于前者生长快,最后大草履虫死亡消失。 硅藻星杆藻( Asterionella formosa)和针杆藻( Synedra ulna)后者对硅酸 盐的利用率高,当二者在一起培养时,前者被淘汰。 入侵杂草 种间竞争的模型 >洛特卡沃尔泰勒( Lotka-Volterra模型 植物竞争模丞 洛特卡-沃尔泰勒( Lotka-Ⅴ olterra)模型 逻辑斯缔模型:dNdt=rN(KN)K Lotka-Vo|tera竞争模型 Lotka,1925; Volterra,1926) 当两种共存时 dNdt=r1N(K1-N’1)/K1 dNi/dt=rlNi(K1-N1-a 12N2)/K1 dN2/dt=r2N2(K2-N'2 )/K2 dN2/dt=r2N2 (K2-N2- a 21 N1)/K2 两个物种平衡时的条件 dN1dt=0 N1=K1-a12N2 N1=0,N2=K1/a12 N1=K1,N2=0 dN2/dt=0 N2=K2-a21N1
5 2 他感作用 ⚫ 他感作用（allelopathy）：某些植物能分泌一些有害化学物质，阻止别种植物在 其周围生长，这种现象称他感作用, 或叫异株克生。 ⚫ 他感作用例子：北美的黑胡桃（Juglans nigra）抑制离树干25m范围内植物的 生长，其根抽提物含有化学苯醌，可杀死紫花苜蓿和番茄类植物。 3 种内竞争 ⚫ 同样年龄大小的固着生活生物中,竞争个体不能通过运动逃避竞争，因此竞争中 失败者死去,这种竞争结果使较少量的较大个体存活下来，这一过程叫自疏 （shlf-thinning）。 ⚫ 自疏导致密度与个体大小之间的关系在双对数作图时，具有－3／2斜率，称Yoda –3/2自疏法则（ Yoda –3/2 law）。 4 种间竞争 ⚫ 当两物种利用同样的有限资源时，种间竞争就会发生。 ⚫ 种间竞争的例子： ➢原生动物双核小草履虫(Paramecium aurelia)和大草履虫(P. caudatum)。 当二种在一起培养时，由于前者生长快，最后大草履虫死亡消失。 ➢硅藻星杆藻(Asterionella formosa)和针杆藻(Synedra ulna)。 后者对硅酸 盐的利用率高，当二者在一起培养时，前者被淘汰。 ➢入侵杂草。 ⚫ 种间竞争的模型 ➢洛特卡-沃尔泰勒(Lotka-Volterra)模型 ➢植物竞争模型 1 洛特卡-沃尔泰勒(Lotka-Volterra)模型 ⚫ 逻辑斯缔模型: dN/dt=rN(K -N)/K ⚫ Lotka-Volterra竞争模型(Lotka,1925;Volterra,1926) ➢当两种共存时: ➢ dN1/dt=r1N1(K1 –N’1)/K1 ➢dN1/dt=r1N1(K1 -N1-α12N2)/K1 ➢ dN2/dt=r2N2(K2 –N’2)/K2 ➢ dN2/dt=r2N2(K2-N2- α21 N1)/K2 两个物种平衡时的条件 ➢ dN1/dt=0 N1＝K1 - α12 N2 ➢N1 = 0 , N2 = K1 /α12 ➢N1 = K1 , N2 = 0 ➢ dN2/dt=0 N2＝K2 – α21 N1