中国农业大学：《草地生态学》课程授课教案（讲义）第四章 草地植物种群生态学

第四章草地植物种群生态学 学时数：6学时 第一节种群的基本特征 第二节种群的数量特征 第三节种群的增长 第四节种群内和种群之间的关系 第五节种群密度调节 第六节草地植物种群

第四章 草地植物种群生态学 学时数：6 学时 第一节 种群的基本特征 第二节 种群的数量特征 第三节 种群的增长 第四节 种群内和种群之间的关系 第五节 种群密度调节 第六节 草地植物种群

重点掌握： 种群基本概念及其基本特征 种群的逻辑斯谛增长曲线，种群之间的关系 理解两种种群的竞争模式

重点掌握： 种群基本概念及其基本特征 种群的逻辑斯谛增长曲线，种群之间的关系 理解两种种群的竞争模式

第一节种群的基本特征 1.1种群的定义 种群population)是指在一定的空间内同种植物个体的集合，又称 种的个体群。 种群是自然界物种存在的基本单位，在自然生态系统研究和群 体生态学中作用凸显。 种群生态学(population ecology)是研究种群与环境相互作用关系 的科学。 近年来，随着统计学的应用和数学模型的发展， 草地植物种群生态学逐渐受到重视。 1.2主要研究内容 包括种群的时空动态种群之间的相互作用过程和种群的调 节机制，是进一步学习群落和生态系统的基础。 种群的渊源： 种群界限： 种群的意义： (1)存在 (2)群落 (3)进化 回答的主要问题： (1)有多少（数量或密度）： (2)如何变动（数量变动）； (3)哪里多？哪里少？（分布和空间结构） (4)为什么这样变动（种群的调节机制） (5)采取的生态对策（遗传与进化） 研究步骤： (1)野外观察： (2)实验研究： (3)数学模型 1.3种群的基本特征

第一节 种群的基本特征 1.1种群的定义 种群(population)是指在一定的空间内同种植物个体的集合,又称 种的个体群。 种群是自然界物种存在的基本单位，在自然生态系统研究和群 体生态学中作用凸显。 种群生态学(population ecology)是研究种群与环境相互作用关系 的科学。 近年来，随着统计学的应用和数学模型的发展， 草地植物种群生态学逐渐受到重视。 1.2主要研究内容 包括种群的时空动态种群之间的相互作用过程和种群的调 节机制,是进一步学习群落和生态系统的基础. 种群的渊源： 种群界限： 种群的意义： （1）存在 （2）群落 （3）进化 回答的主要问题： （1）有多少(数量或密度); （2）如何变动(数量变动); （3）哪里多?哪里少?(分布和空间结构) （4）为什么这样变动(种群的调节机制) （5）采取的生态对策(遗传与进化) 研究步骤： （1）野外观察; （2）实验研究; （3）数学模型. 1.3种群的基本特征

1.3.1四个基本特征 (1)数量特征：(2)空间特征；3)系统特征；（④遗传特征， 1.3.2种群的空间格局 ∑(x-m)2 n-1 假设取n个样方，x为样方的实际个体数，m为样方的平均个体数，S2为方 差（离散度）：（①均匀型，②随机型，③）集群型 第二节种群的数量特征 2.1种群的密度 密度(density)即单位面积或体积上的个体数，通常用 N来表示。与环境有关、与生物个体大小和食性有关有一定的 限度（最大、最小和最适） 2.2种群的繁殖力 出生率/死亡率 迁入/迁出 2.3种群的年龄结构 2.3.1种群的个体发育时期 (①)休眠期：(2营养生长期：3)生殖期：（④老年期 2.3.2年龄锥体 (1)典型金字塔锥体：（②）钟型锥体：3)壶型锥体 2.4性别比例 主要是指雌雄比例，它是反映种群生存状况的一个重要指标，比例失调 可能引发种群的灾难。 2.5生命表 通过表格形式表示各种年龄的存在状态，可以表明种群的结构。 2.6生命存活曲线 第三节种群的增长 3.1种群在无限环境中的指数增长 3.L.1概念(the innate capacity for increase) 又称最适条件下的种群生长速率，即表达其生物潜能的种群 （1)世代不重叠种群的离散增长模型 N=λN。或 N,=Nλt

1.3.1 四个基本特征 (1)数量特征;(2)空间特征;(3)系统特征;(4)遗传特征. 1.3.2种群的空间格局 Σ（x-m）² S ²= ———— n-1 假设取n个样方,x为样方的实际个体数，m为样方的平均个体数, S ²为方 差(离散度)：(1)均匀型，(2)随机型，(3)集群型。 第二节 种群的数量特征 2.1种群的密度 密度（density）即单位面积或体积上的个体数，通常用 N来表示。与环境有关、与生物个体大小和食性有关有一定的 限度（最大、最小和最适） 2.2种群的繁殖力 出生率/死亡率 迁入/迁出 2.3 种群的年龄结构 2.3.1种群的个体发育时期 (1)休眠期;(2)营养生长期;(3)生殖期;(4)老年期. 2.3.2 年龄锥体 (1)典型金字塔锥体;(2)钟型锥体;(3)壶型锥体 2.4性别比例 主要是指雌雄比例，它是反映种群生存状况的一个重要指标，比例失调 可能引发种群的灾难。 2.5生命表 通过表格形式表示各种年龄的存在状态，可以表明种群的结构。 2.6 生命存活曲线 第三节 种群的增长 3.1种群在无限环境中的指数增长 3.1.1概念(the innate capacity for increase) 又称最适条件下的种群生长速率，即表达其生物潜能的种群。 （1）世代不重叠种群的离散增长模型 Nt+1=λN0 或 Nt=N0λt

假设条件：增长无界；时代不重叠，增长离散；无迁入或迁出：无年龄结构。 λ>1，增长：λ=1，稳定：10,增长：r=0,稳定；r<0下降，r=-∞种群无繁殖且在下一代死亡。 N为种群大小，t为时间、λ为增长率，为自然对数的底 3.2种群在有限环境中的逻辑斯谛增长 3.2.1概念1 ogistic growth) 当种群在一个有限的空间增长时随着种群密度的上升，对有限 空间资源和其他生活必须条件的种内竞争也将增加，必然会影 响种群的出生率和死亡率，从而种群的实际增长率降低，一直到 停止增长，甚至种群数量下降 3.2.2模型过程 在该模型的建立过程中，要有以下假设 (①)有一个环境影响最大值，环境容纳量或负荷量K值； (②)密度对种群的增长简单影响； (3)密度对种群的增加影响是及时的： (④无年龄结构，无迁移现象 dN/dt=rN(1-N/k) 第四节种群内与种群之间的关系 4.1种内关系 4.1.1种内竞争 (①最后产量衡值法则： (②)-3/2法则，自疏线的斜率 4.1.2两性关系 (①)无性繁殖和有性繁殖：(2)婚配制度 4.1.3空间行为 在空间上的分布格局，主要是对资源的占有和分配。 4.2种间关系 4.2.1种间竞争inter specific ompetition) ()竞争的类型及其特点 资源利用性竞争，相互干扰型：

假设条件：增长无界；时代不重叠，增长离散；无迁入或迁出；无年龄结构。 λ>1，增长；λ=1，稳定； 1 0，增长；r=0，稳定； r< 0 下降，r= -∞种群无繁殖且在下一代死亡。 N为种群大小,t为时间, λ为增长率,e为自然对数的底. 3.2 种群在有限环境中的逻辑斯谛增长 3.2.1概念(logistic growth) 当种群在一个有限的空间增长时,随着种群密度的上升,对有限 空间资源和其他生活必须条件的种内竞争也将增加,必然会影 响种群的出生率和死亡率,从而种群的实际增长率降低,一直到 停止增长,甚至种群数量下降 3.2.2模型过程 在该模型的建立过程中,要有以下假设: (1)有一个环境影响最大值,环境容纳量或负荷量 K值; (2)密度对种群的增长简单影响; (3)密度对种群的增加影响是及时的; (4)无年龄结构,无迁移现象 dN/dt=rN(1-N/k) 第四节种群内与种群之间的关系 4.1种内关系 4.1.1种内竞争 (1)最后产量衡值法则； (2)-3/2法则，自疏线的斜率。 4.1.2两性关系 (1)无性繁殖和有性繁殖;(2)婚配制度 4.1.3空间行为 在空间上的分布格局，主要是对资源的占有和分配。 4.2种间关系 4.2.1种间竞争(inter specific ompetition) (1)竞争的类型及其特点 资源利用性竞争, 相互干扰型；

特点：不对称性（同一种资源），共轭性（另一种资源。 (2)竞争的模型 k1-N:a N2 dNi/dt=rN( kz-N2-B N dNz/dt=rN2 α为物种2对物种1的竞争系数：B为物种1对物种2的竞争系数： a>1 表示物种2个体对物种1所产生的的竞争抑制效应，大 于物种1自身种群产生的抑制效应 ā=1表示物种2与物种1的相互竞争效应相等： ā<1表示物种2个体对物种1所产生的的竞争抑制效应，小于 物种1自身种群产生的抑制效应 (3)竞争排斥原理 gause假说，小核草履虫和大核草履虫一起培养，16天后，大草 履虫消失 4.2.2捕食作用 (①捕食者与被捕食者的协同进化 捕食对策：是动物为获得最大寻食效率所采用的种种方法和对 策 (②)捕食模型（略） 4.2.3寄生作用 农田中荞麦和菟丝子：草原上沙蒿和列当 4.2.4共生作用 (①)互利共生：地衣)菌根根瘤 (②)偏利共生：附生植物 (③)原始协作：鸟类与有蹄类，间作套种 第五节种群密度调节 5.1内源性因素 5.1.1行为调节学说 5.1.2生理调节学说

特点:不对称性(同一种资源),共轭性(另一种资源)。 （2）竞争的模型 k1 –N1 –αN2 dN1/dt=r1N1 ( ) K 1 k2–N2 –βN1 dN2/dt=r2N2 ( ) K2 α为物种2对物种1的竞争系数；β为物种1对物种2的竞争系数； α>1 表示物种2个体对物种1所产生的的竞争抑制效应，大 于物种1自身种群产生的抑制效应 α =1 表示物种2与物种1的相互竞争效应相等； α <1表示物种2个体对物种1所产生的的竞争抑制效应，小于 物种1自身种群产生的抑制效应 （3）竞争排斥原理 Gause假说，小核草履虫和大核草履虫一起培养，16天后，大草 履虫消失 4.2.2捕食作用 (1)捕食者与被捕食者的协同进化 捕食对策:是动物为获得最大寻食效率所采用的种种方法和对 策 (2)捕食模型(略) 4.2.3寄生作用 农田中荞麦和菟丝子;草原上沙蒿和列当 4.2.4共生作用 (1)互利共生:地衣\菌根\根瘤 (2)偏利共生:附生植物 (3)原始协作:鸟类与有蹄类,间作套种 第五节种群密度调节 5.1 内源性因素 5.1.1 行为调节学说 5.1.2 生理调节学说

5.1.3遗传调节学说 5.2外源性因素 5.2.1气候因素 5.2.2种间因素 第六节草地植物种群 一、理论基础 仍然遵循种群生态学的基本原理，但是具有自身特性。 、研究特点 自然种群组成比较复杂，其分布格局、动态特征和竞争关系具 特殊性。 栽培牧草的群体生态受到重视，以提高生产力为特点。 三、研究的热点 1.草地自然种群的空间分布格局、数量特征和动态： 2.种群在群落形成中的地位和作用，更多的围绕“个体论”和“整 体论”争论： 3.牧草种群生产力提高途径，群体的生长发育特点： 4.种群的竞争模型，特别是混播人工草地的种间竞争问题

5.1.3遗传调节学说 5.2外源性因素 5.2.1气候因素 5.2.2种间因素 第六节 草地植物种群 一、理论基础 仍然遵循种群生态学的基本原理，但是具有自身特性。 二、研究特点 自然种群组成比较复杂，其分布格局、动态特征和竞争关系具 特殊性。 栽培牧草的群体生态受到重视，以提高生产力为特点。 三、研究的热点 1. 草地自然种群的空间分布格局、数量特征和动态； 2. 种群在群落形成中的地位和作用，更多的围绕“个体论”和“整 体论”争论； 3. 牧草种群生产力提高途径，群体的生长发育特点； 4. 种群的竞争模型，特别是混播人工草地的种间竞争问题