2023年7月9日发(作者：)

第四章 种群数量的时空动态

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种群的基本概念

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种群的数量统计

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种群统计学

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种群的空间格局

第一节 种群的基本概念

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生物因子的基本特点

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种群的定义

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种群生物学和种群生态学

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单体生物和构件生物

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研究种群生态学的意义

一、生物因子的基本特点

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通常非生物因子对整个种群的影响是相等的，而生物因子的影响，在大多数情况下只涉及种群中一部分个体。

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生物因子对种群的影响，通常与种群本身的密度有关。

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法尔规律(Farr rule) ：人口密度越大，越集中栖居在一个地方，许多流行病就越容易扩大和暴发。

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虽然有机体与非生物因子的关系也是相互的，但生物之间的相互依赖关系更加密切和复杂。

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种内关系（ intraspecific relationship ）对种群的影响

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种间关系（interspecific relationship）对种群的影响

二、种群的定义

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种群(population)：在一定空间中同种个体的组合。种群不仅是物种存在的基本单位，也是生物群落的基本组成单位。（自然种群、混合种群、实验种群）

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自然种群的三个基本特征：

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空间特征，即种群具有一定的分布区域；

➢

数量特征，每单位面积(或空间)上的个体数量(即密度)是变动的；

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遗传特征，种群具有一定的基因组成，即系一个基因库。

三、种群生物学和种群生态学

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种群生物学（population biology）：研究种群的结构、形成、发展和运动变化过程规律的科学。

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种群生态学(Population ecology) ：研究种群内各成员之间、它们与其他种群成员之间、以及它们与周围非生物环境之间的相互关系的科学。

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进化(evolution)：是种群中个体基因频率从一个世代到另一个世代的变化过程。进化过程中的决定性阶段为物种形成(speciation)。物种进化通过种群表现出来；从进化论观点看，种群是一个演化单位(evolutionay unit)。

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种群动态(population dynamics)：是种群生态学的核心问题。种群动态就是研究种群大小(size)或数量(number)在时间和空间上的变动规律。

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有多少(数量或密度);

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那里多，哪里少(分布和空间结构);

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怎样变动(数量变动);

➢

为什么这样变动（种群数量的调节机制)。 四、单体生物和构件生物

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单体生物（unitary organism）：保持基本一致的形态结构；由一个受精卵发育而成（大多数动物）。

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构件生物（modular organism）：由一个合子发育成一套构件组成的个体（例如高等树木、珊瑚、薮枝螅等） 。

五、研究种群生态学的意义

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指导实践

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有益种类的利用

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有害种类的防治

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理论上的意义

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完全独立的典型的生态学分支科学

第二节 种群的数量统计

绝对密度（absolute density）：单位面积或空间

上的个体数目。

相对密度（relative density）：表示动物多少的

相对指标。

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绝对密度测定

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相对密度测定

一、绝对密度测定

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总量调查（total count）：计数某地段中全部生活的某种动物的数量。

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取样调查（sampling methods）：计数种群一部分个体，然后用它估计种群整体数量。

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样方法（use of quadrats）

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标志重捕法（mark-recapture methods）

➢

去除取样法（removal sampling）



样方法：在若干样方中计数全部个体，然后将其平均数推广，来估计种群整体数量。

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样方的设计

➢

数据的分析



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，根据重捕中标志数的比例，估计该地段中个体的总数。

该地段全部个体数记作N，其中标志数为M，再捕个体数为n，再捕中标记的个体数为m，根据总数中标志的比例与重捕取样中比例相同的假定，就可以估计出N，即：N: M=n: m

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标志重捕法使用中的假设

➢

标志个体在这个调查种群中均匀分布

➢

标志个体和非标志个体具有同样被捕的机会

➢

调查中没有迁入或迁出

➢

没有新的出生或死亡



去除取样法：在一个封闭的种群里，随着连续地捕捉，种群数量逐渐减少，因而花同样的捕捉力量所取得的效益就逐渐地降低。同时，随着连续的捕捉，逐次捕捉的累积数就逐渐增大。如果将逐次捕捉数／单位努力(作为y轴)，对着捕获累积数(作为x轴)作图，就可以得到一个回归线，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。

去除取样法估计种群数量

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去除取样法使用中的假设：

➢

每次捕捉时，对于每个个体受捕的概率不变；

➢

调查中没有迁入或迁出；

➢

没有新的出生或死亡。

二 、相对密度测定

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捕捉（trapping）（直接数量指标）

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粪堆计数（pellet count）

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鸣叫计数（call count）

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皮毛收购记录（pelt records）

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单位渔捞努力的鱼数或生物量（catch per unit fishing effort）

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计数动物活动所遗留的痕迹

第三节 种群统计学

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种群的基本参数

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种群的年龄分布和性比

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生命表

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内禀增长能力

一、种群的基本参数

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基本特征——密度/大小

➢

出生率（natality）

➢

死亡率（mortality）

➢

迁入

➢

迁出

✓

年龄分布、性比、种群增长率和分布型

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出生率（natality）

➢

最大出生率（maximum natality）

➢

实际出生率（realized natality）

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死亡率（mortality）

➢

最低死亡率（minimum mortality）

➢

生态死亡率（ecological mortality）

➢

决定出生率高低的因素

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性成熟速度

✓

每次产仔数目

✓

每年繁殖次数

✓

胚胎期、孵化期和生育期的长短

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迁入、迁出 ➢

迁入、迁出的生态学意义

➢

迁入率和迁出率的测定方法

✓

大 样 方：丧失率＝死亡率＋迁出率＝15％/月

✓

4个小样方：丧失率＝死亡率＋2(迁出率)＝20％ /月

二、种群的年龄分布和性比

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研究种群的年龄分布（age distribution）和性比（sex ratio）的意义

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年龄结构：把每一年龄群个体的数量描述为该年龄群对其它年龄群的比率。

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年龄锥体（age pyramid）：用从上到下的一系列不同宽度的横柱作成的图，横柱高低位置表示不同年龄组，横柱宽度表示各年龄组的个体数或其所占比例。

肯尼亚、美国和澳大利亚的人口年龄结构

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稳定年龄分布和固定年龄分布

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稳定年龄分布（stable age distribution）：一年龄组对下一年龄组的比率保持相同。

➢

固定年龄分布（stationary age distribution）：种群增长达到一个常数后，即不增长，也不下降的稳定年龄分布。这样的种群其年龄结构和大小都保持不变。

三、生命表（life table）

生命表：描述种群死亡过程的工具。

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生命表的编制方法（p146，表4~5）

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生命期望（life expentancy）ex

的估计（表4~6）

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生命期望：进入某一龄期的个体平均还能存活多长时间的估计值

✓

Lx (X期到X+1期平均存活的个体数目)=

✓

Tx

(进入X期全部个体在进入该期总的存活个体/年)=

由生命表的lx估计e值的原理

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存活曲线（survivorship curve）及其基本类型

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生命表的种类

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动态生命表/特定年龄生命表（dynamic life table）: 根据观察同一时间出生的生物的死亡或存活动态过程而编制的生命表

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静态生命表/特定时间生命表（static life table）: 根据某一特定时间，对种群做一个年龄结构调查，并根据其结构而编制的生命表

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关键因子分析法

ki=lglx(i)－lglx(i+1)

K= k1+ k1+ k1+…+ kn

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图解生命表

（diagrammatic life table）

2➢

褐色雏蝗的图解生命表（数量指标：个体数/10m） 四、内禀增长能力

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内禀增长能力（innate capative of increase）：“不受限制”条件下种群的最大增长能力。

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内禀增长能力(rm)的测定公式(p157，表4-10)：

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生殖价（reproductive value）：一个某年龄雌体平均地能对未来种群增长所做出贡献的参数。

第四节 种群的空间格局

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种群的空间分布型

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空间尺度和种群的空间结构

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空间异质性和集合种群

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空间生态学

一、种群的空间分布型

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主要分布类型

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随机型：S2/m=1 (S2:方差，m：平均数 ) --原因：资源分布均匀或丰富；个体间彼此独立。

二、空间尺度和种群的空间结构

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空间尺度：一般指某研究对象在空间上的度量

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个体空间（individual space）

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局域斑块（local patch）

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区域尺度（regional scale）

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封闭系统（closed system）

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生物地理学尺度（biogeographical scale）

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种群的空间结构（纳乌莫夫 大沙鼠）

三、空间异质性和集合种群

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空间异质性（spatial heterogeneity）：生态学过程和格局在空间分布上的不均匀性及其复杂性。

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集合种群（matapopulation）：由经常局部灭绝，但又定居而再生的种群组成的种群。

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典型的集合种群应满足的四个条件：

➢

适宜的生境以离散斑块形式存在；

➢

即使最大的局域种群也有灭绝的风险；

➢

生境斑块间的距离不能太远以致阻碍个体的迁移和定居

➢

各个局域种群的动态不能完全同步

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Levins模型：dP/dt=cP(1－P)－eP

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P: 斑块中有种群定居的比例；c: 侵占速率；e: 灭绝速率。

四、空间生态学

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空间生态学：研究空间对于种群动态和（多种的）群落的结构、动态、多样性以及稳定性的影响的科学。

思考题-名词解释

思考题-问答题