關(guān)于種群生態(tài)學(xué)特征YanZhong-cheng第1頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Wewillfocuson….

概論§1種群的基本特征§2生命表的特征和應(yīng)用§3種群增長(zhǎng)§4種群調(diào)節(jié)§5種群進(jìn)化對(duì)策數(shù)量特征第2頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)1.種群的概念

Apopulationisagroupoforganismsofthe

samespecieslivinginonegeographicalareaatthesametime.

種群：一定的時(shí)空尺度內(nèi)所有同種個(gè)體的集合。

物種存在的單元進(jìn)化單元思考：

種群的邊界？種群間關(guān)系？研究尺度？第3頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Population詮釋

Inhumandemographyapopulationisasetofhumansinagivenarea.Ingeneticsapopulationisagroupofinterbreedingindividualsofthesamespecies,whichisisolatedfromothergroups.Inecologyapopulationisagroupofindividualsofthesamespeciesinhabitingthesamearea.第4頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)空間特征：spatialdistributionandabundance數(shù)量特征:individualdensity,populationsizeanddynamics遺傳特征:geneticdiversity,inter-generationvariationandevolution2.種群的特征第5頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Differentattributes

betweenindividualandpopulation第6頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)3.集合種群metapopulation種群邊界的客觀性和主觀性種群間的聯(lián)系：個(gè)體流

基因流生境萎縮和破碎對(duì)種群的影響種群大小和穩(wěn)定性？種群間關(guān)系和動(dòng)態(tài)？第7頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)定義1：Populationofpopulations（Levins1970）.定義2：局域小（地理）種群通過(guò)一定程度的個(gè)體交流而連接在一起所組成的區(qū)域范圍內(nèi)的小種群集合（Hanski1994）。集合種群局域種群Metapopulation

集合種群第8頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)適宜的生境(suitablehabitat)以離散斑塊形式存在。這些斑塊均可為目標(biāo)物種所占據(jù)(occupied);所有斑塊內(nèi)的局域種群(localpopulation)都有滅絕的風(fēng)險(xiǎn)。不存在永恒的大陸斑塊；離散斑塊間不可過(guò)于隔離而阻礙了重新侵占（re-colonization)的發(fā)生；各個(gè)局域種群的興-滅動(dòng)態(tài)不能完全同步。否則整個(gè)集合種群續(xù)存時(shí)間不會(huì)長(zhǎng)于滅絕風(fēng)險(xiǎn)最小的局域種群。何時(shí)為集合種群？第9頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)4.種群生態(tài)學(xué)

種群生態(tài)學(xué)是研究種群與環(huán)境相互作用關(guān)系的科學(xué)。Populationecologyisthebranchofecologythatstudiesthestructureanddynamicsofpopulations.DensityanddistributionPopulationdynamicLifetables,Agepyramid,SurvivorshipcurvesPopulationgrowthEvolutionarystrategiesPopulationregulation第10頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)研究方法：理論模型野外調(diào)查實(shí)驗(yàn)研究第11頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)發(fā)展現(xiàn)狀：種群動(dòng)態(tài)的機(jī)理；分子生態(tài)學(xué)（種群遺傳學(xué)、進(jìn)化生態(tài)學(xué)）；空間生態(tài)學(xué)；保護(hù)生物學(xué)；行為生態(tài)學(xué).水環(huán)境及水域生態(tài)學(xué)（aquaticecology)第12頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)第一節(jié)種群的基本特征

密度及調(diào)查方法：種群動(dòng)態(tài)的基本參數(shù)：出生率；死亡率；遷移；性比；年齡結(jié)構(gòu)；空間分布型；種群的遺傳結(jié)構(gòu).第13頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)1.PopulationDensity（種群密度）原始密度與生態(tài)密度：Crudedensity:No.ofindividualsperunitspace(areaorvolume).

Ecologicaldensity:No.ofindividualsperunitareaofappropriatehabitat.第14頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)草食動(dòng)物種群密度反比于其個(gè)體大小種群密度與個(gè)體大小的一般關(guān)系第15頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)

無(wú)脊椎動(dòng)物種群密度高；水生無(wú)脊椎動(dòng)物高于陸生無(wú)脊椎動(dòng)物；外溫動(dòng)物種群密度高于內(nèi)溫動(dòng)物；哺乳動(dòng)物高于鳥(niǎo)類(lèi)。主要類(lèi)群種群大小的一般規(guī)律第16頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)絕對(duì)密度Absolutedensity相對(duì)密度Relativedensity種群數(shù)量（密度）的調(diào)查方法第17頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Absolutedensity

Totalcount(全計(jì)數(shù))：Samplingmethods(取樣調(diào)查)：

Useofquadrates(樣方法)實(shí)驗(yàn)課

Mark-recapturemethods(標(biāo)志重捕法）實(shí)驗(yàn)課

Removalsampling(去除取樣法）第18頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)mark-recapturemethod

N:M=n:

morN=M*n/m

N=estimateofabundance

待估種群大小M=markedindividuals標(biāo)志個(gè)體數(shù)n=individualscaptured重捕個(gè)體數(shù)

m=capturedindividualswithmark

重捕到的標(biāo)志個(gè)體數(shù)第19頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)假設(shè)前提MarkinghasnoeffectonthemortalityofmarkedindividualsMarkinghasnoeffectontheprobabilityofmarkedindividualsbeingrecapturedClosepopulation(nonetimmigrationoremigration,mortalityorreproductionintheintervaloft1andt2)Fullymixed.第20頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Forexample第21頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)捕捉努力量相等時(shí)，每次捕捉個(gè)體數(shù)正比于當(dāng)時(shí)種群大小（捕捉比例恒定）；隨著殘留個(gè)體減少，累計(jì)移除個(gè)體數(shù)增加；但單位捕捉努力所獲得個(gè)體數(shù)減少；Removalsamplingmethod

CPUE累積移除量單位努力捕獲量與累計(jì)移除量呈線性關(guān)系。每個(gè)個(gè)體被捕幾率相等；封閉的穩(wěn)定種群。第22頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Individualscapturedperdayper(100)trap(陷阱)，Catchperuniteffort,CPUE.Fecalpelletgroupcount(糞堆記數(shù))birdnests,callcounts(鳥(niǎo)巢,鳴叫記數(shù))Peltrecords(毛皮收購(gòu)記錄)Trace(痕跡)Feedingdamage(食害程度)Percentagegroundcover(遮敝度)Relativedensity第23頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Nt+1=Nt+B+

I

–D

-E

IfB+I

=D+EPopulationisstable.IfB+I

>D+EPopulationincreases.IfB+I

<D+EPopulationdecreases.2.Basicparametersonpopulationdynamics

PopulationdensityNatalityMortalityImmigrationEmigrationLossesGains第24頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Natalityisthebirthofnewindividuals.Realizednatalityistheactualsuccessfulreproductionperfemaleoveraperiodoftime.Age-specificbirthrateisthenumberofoffspringproducedperunittimebyfemalesinspecificageclasses.Physiologicalnatality（生理出生率）

Ecologicalnatalityorrealizednatality

Natality第25頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Factorsaffectingnatality性成熟速度每次產(chǎn)仔數(shù)量每年生殖次數(shù)生殖頻率和生殖年限生殖季節(jié)類(lèi)型，如連續(xù)、不連續(xù)或季節(jié)性的妊娠或孵化期長(zhǎng)短其它因素，如環(huán)境條件、營(yíng)養(yǎng)狀況、種群密度等。第26頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Deathrate,ormortalityrate,isthenumberofindividualsdyingduringagiventimeintervaldividedbytheaveragepopulationsizeoverthattimeinterval.Thisisaninstantaneousrateandbeestimatedforthepopulationasawholeorforspecificageclassestogivetheagespecificmortalityrate.PhysiologicalmortalityEcologicalmortalityorrealizedmortality（生態(tài)死亡率或?qū)嶋H死亡率）Mortality第27頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Immigration;Emigration.Frequency;Spatialscale;Openvs.closepopulation;Landscaperesistance;Individualflowvs.geneflow;Populationdynamics,geographicalpatternandevolutionarilyspeciation.比較：

MigrationDispersalLocomotion

Migration第28頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)3.性比Sexualratio

Thesexratiousuallybe1:1.ButthereexistedsomeExceptions:Monogamous(一雄一雌):EachindividualhasonematePolygynous(一雄多雌):Onemalemateswithmultiplefemales,Femalesmustcarefortheyoung,Mammalstendtobepolygynous

Polyandrous(一雌多雄):Onefemalemateswithmultiplemales,Practicedbyafewspeciesofbirds.

第29頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)人、猿等高等動(dòng)物的性比為1:1；鴨類(lèi)等一些鳥(niǎo)類(lèi)以及許多昆蟲(chóng)的性比大于1；蜜蜂、螞蟻等社會(huì)性昆蟲(chóng)的性比小于1。種群的性比值會(huì)隨著其個(gè)體發(fā)育階段的變化而發(fā)生改變。根據(jù)不同發(fā)育階段，即配子、出生和性成熟三個(gè)時(shí)期，性比可相應(yīng)再分為初級(jí)性比、次級(jí)性比和三級(jí)性比。第30頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4.年齡結(jié)構(gòu)AgedistributionTheagestructureofapopulationisthenumberofindividualsineachageclassexpressedasaratio,andisusuallydisplayedasastationaryagedistribution.Agrowingpopulationwillhavemoreyoung.Whileadecliningpopulationwillbedominatedbyolderageclasses.Whereorganismspassthroughdiscretegrowthstages(e.g.insectlarvalinstars),thenumberofindividualsateachstage(the‘stagestructure’)mayprovideausefuldescriptionofthepopulation.第31頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五YanZhong-cheng繁殖前期（pre-reproductiveperiod）繁殖期(reproductiveperiod)繁殖后期(post-reproductiveperiod)Agestructure(年齡結(jié)構(gòu))ExpandingpopulationStablepopulationDeclinepopulationAgepyramids（年齡金字塔）第32頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五YanZhong-cheng第33頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五YanZhong-cheng1990PopulationCensusofChina第34頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)5.空間分布型Distributionpattern

Howorganismsarespacedinthearea

隨機(jī)分布

均勻分布

集群分布

第35頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)(uniform)

Exhibitionandprocesses

ofthethreepatterns第36頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Intensityandgrain

ofpopulationclumps集群強(qiáng)度：集群間密度變化幅度。高則強(qiáng)度大。集群粒性：集群大小及彼此間距離。粗粒型：集群大且群間距離遠(yuǎn)；細(xì)粒型:（相反）第37頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Characteristics

ofthe3spatialpatternsRandomUniformClumpedHabitatcondition均一均一異質(zhì)性Intra-specific中性激烈競(jìng)爭(zhēng)趨向Example駝鹿、林底無(wú)脊椎動(dòng)物海鷗普遍第38頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Distinguishthe3patterns(1)擴(kuò)散系數(shù)法（DI）：Poisson分布中方差等于均值。

DI＝

DI<1uniform

DI=1random

DI>1clumped(2)最近鄰體距離法：（實(shí)驗(yàn)課）第39頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)1).Hardy-Weinbergequilibrium哈迪-溫伯格平衡ForapairofallelesA&aifp=frequencyofalleleAq=frequencyofalleleap+q=1,(p+q)2=1

p2+2pq+q2=1(equilibriumstate)ifonlylawofprobabilityaffectsthefrequencywithwhichgametes（接合體）

combinetoformnewindividuals.

AND6.遺傳特征Pop.Geneticsandevolution

指在一個(gè)巨大的、隨機(jī)交配和沒(méi)有干擾基因平衡因素的種群中，基因型頻率將世代保持穩(wěn)定不變。第40頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Underfollowing

conditions:BisexualpopulationLargepopulationRandommatingNomutationMigration~0Naturalselectiondoesnotaffectthelocus（選擇中性）

ApopulationthatisinHardy-Weinbergequilibriumwillexperiencenochangeineithergenotypefrequencyorallelefrequency.Ifoneormoreoftheconditionsareviolated,genotypefrequencyandallelefrequencywillchange.第41頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)ExampleIfonly6%ofthepopulationdisplayspaleeyes(recessivegenee).WhatisthefrequencyofgenotypeEeinthispopulation?q2=0.06q=0.24p+q=1p=0.76Ee=2pq=2(0.76)(0.24)=0.36第42頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)2).Geneticvariation,diversityorpolymorphism變異（variation）是指?jìng)€(gè)體或群體之間的形態(tài)、生理、行為和生態(tài)特征上的差別和區(qū)別，通常指遺傳變異。遺傳多樣性（或多態(tài)現(xiàn)象）為遺傳變異水平高低的表現(xiàn)，可表現(xiàn)在種群、個(gè)體、組織和細(xì)胞、分子水平。檢測(cè)：形態(tài)學(xué)技術(shù)、染色體技術(shù)、等位酶技術(shù)、核酸技術(shù)。Cline（新變?nèi)海?/p>

–ameasurable,gradualchangeoverageographicalregionintheaverageofsomephenotypecharacter.Ecotype–abruptchanges（劇變）inthephenotypecharacterswithinaspecies,whichoftenreflectabruptchangesinlocalenvironment.第43頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Maintenanceofbalancedpolymorphism(vs.transitionalordirectionalpolymorphism)Heterosis（雜種優(yōu)勢(shì)）diversifyingevolutionfrequency-dependentselectionselectiveforcesoperatingindifferentdirectionswithindifferentpatchesofafinemosaicinthepopulation第44頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)3).

Variation,differentiationandspeciation(種形成)

種是一個(gè)分類(lèi)階元，為互配可育的個(gè)體組成。種間生殖隔離——Ecologicalspeciesconcept。*一個(gè)物種有許多種群；*種群間的長(zhǎng)期隔離（地理的或時(shí)間的）有可能分化為不同亞種,進(jìn)而可能分化出新的物種。廣布種的形態(tài)、生理、行為和生態(tài)特征往往在不同地區(qū)有顯著的差異，稱地理變異。地理變異反映了物種種群對(duì)于環(huán)境選擇壓力空間變化的反應(yīng)。環(huán)境壓力的變化有時(shí)是連續(xù)的，有時(shí)是不連續(xù)的，生物的適應(yīng)性反應(yīng)也可分兩類(lèi)，形成漸變?nèi)汉偷乩韥喎N。第45頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Differentevolutionmodes:

Stabilizing（穩(wěn)定選擇）Directional（定向選擇）Diversifyingordisruptiveevolution（分裂選擇）第46頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)穩(wěn)定選擇定向選擇分裂選擇第47頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Speciation

Allopatricspeciation（異域種形成）

Process：3steps①地理隔離；②獨(dú)立進(jìn)化；③生殖隔離機(jī)制的建立Sympatricspeciation（同域種形成）Parapatricspeciation

（鄰域種形成）

第48頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)物種形成的三類(lèi)方式地理隔離獨(dú)立進(jìn)化生殖隔離異域A異域B鄰域同域第49頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)IsolationmechanismPre-zygotic:habitat,temporal,ethological,mechanical

Geographicisolates–semi-isolatedpopulationspreventedbysomeextrinsicbarriersfromafreeflowofgenes.BreedingisolatesPost-zygotic

hybridinviabilityorweaknesshybridsterilityF2breakdown第50頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)4).ReductioninvariationInbreedingBottlenecksFoundereffectGeneticdrift-randomshiftsinallelefrequencies第51頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)5).Effectofsmallpopulations

Moredemographicvariation,inbreedingdepression,geneticdrift→higherriskofextinction.Minimumviablepopulationsize(MVP）

thethreshold#ofindividualsthatwillensurethepersistenceofsubpopulationinaviablestateforagiventimeinterval.第52頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期五種群生態(tài)Effectivepopulationsize(Ne)