生态学

李鹂

目录

  • 1 第一章 绪论
    • 1.1 生态学的研究内容
    • 1.2 生态学的研究方法
    • 1.3 生态学发展趋势
  • 2 第二章  生物与环境
    • 2.1 环境与生态因子
    • 2.2 光因子的生态作用及生物的适应
    • 2.3 温度因子的生态作用及生物的适应
    • 2.4 水因子的生态作用及生物的适应
    • 2.5 土壤因子的生态作用及生物的适应
  • 3 第三章 种群生态学
    • 3.1 种群的基本特征
    • 3.2 种群空间分布格局
    • 3.3 种群动态
    • 3.4 种群增长模型
    • 3.5 种群调节
    • 3.6 种的变异与进化
    • 3.7 生活史
    • 3.8 r选择与K选择
  • 4 第四章 种内与种间关系
    • 4.1 种内关系
    • 4.2 种间关系
  • 5 生物群落的组成与结构
    • 5.1 生物群落的组成
    • 5.2 群落的调查方法
    • 5.3 生物群落的结构
    • 5.4 群落的演替
    • 5.5 群落的分类
  • 6 生态系统的组成与结构
    • 6.1 生态系统的组成
    • 6.2 营养级与金字塔
    • 6.3 生态系统的反馈调节机制和生态平衡
  • 7 能量流动
    • 7.1 初级生产
    • 7.2 次级生产
    • 7.3 分解
    • 7.4 热力学定律
  • 8 物质循环
    • 8.1 物质循环概念
    • 8.2 水循环
    • 8.3 气体型循环
    • 8.4 沉积型循环
    • 8.5 有毒有害物质循环
  • 9 生态系统类型
    • 9.1 分布规律
    • 9.2 陆地生态系统
    • 9.3 水域生态系统
  • 10 应用生态学
    • 10.1 全球变化
    • 10.2 人口与资源
    • 10.3 农业生态学
    • 10.4 可持续发展
  • 11 现代生态学
    • 11.1 景观 生态学
种内关系

种内关系,是指存在于各种生物种群内部的个体与个体之间的关系,在种内关系方面,动物种群和植物种群的表现有很大区别。

动物的种内关系主要表现为:领域性、集群、分散、婚配制度、等级制、利他行为、通讯等。

植物的种内关系主要表现为:密度效应、集群等。


密度效应:指在一定时间内,当种群的个体数目增加时,就必定会出现邻接个体之间的相互影响。

种群的密度效应是由出生和死亡、迁入和迁出两对矛盾引起的。

因此,凡是影响出生率、死亡率、迁入和迁出的理化因子、生物因子都对种群密度起着调节作用。

1、影响密度效应的因素划分

根据影响因素的种类,可以将其划分为密度制约和非密度制约。

根据影响因素作用类型,还可以将其划分为:内源性因素和外源性因素。

研究表明,植物的密度效应呈现出两个规律:

一是:最后产量恒值法则

二是:-3/2自疏法则

2.最后产量恒值法则

最后产量恒值法则是指:在一定范围内,当条件相同时,不管一个种群的密度如何,最后产量差不多总是一样的。

Donald的三叶草研究

Donald研究了三叶草的密度与产量的关系。

单位面积产量=植物个体平均干重*密度=常数

用公式表示为:

Y=W*d=Ki

式中:W表示植物个体平均干重;

d表示密度;

Y表示单位面积产量;

Ki表示常数。

结果是:高密度条件下,竞争加强,生长率下降,个体变小。

3.自疏法则

自疏法则是生态学中一个重要的法则,它表示一定研究区域内物种的平均生物量和空间分布密度呈现出一定的反向关系。

在国际上传统的研究集中在对同一个物种不同分布密度上,而忽略了分类单元相近的物种亦有可能存在“自疏”现象。

我们还发现物种生态位类似,例如:

禾本科的竹亚科植物,使用地径代表其生物量,发现平均地径和空间密度具有自疏现象,证明了自疏现象可以发生在不同物种.

动物种群的种内关系主要表现为:

合作、利他、竞争、自相残杀、性别关系、领域性和社会等级等。


性选择一词首先在1871年被达尔文所使用,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:个体间进行直接战斗,赢者获得配偶;(配偶竞争)解释鹿角、獠牙、犬齿等打斗武器的发生。

2)性间选择:雄性动物之间通过竞争而吸引异性。用于解释雄性个体奢侈漂亮但似乎无用的身体构件。

那么,为什么在自然界的动植物中,大多数生物都是有性繁殖呢?一般认为,有性繁殖是对生存在多变或易遭不测环境的适应。

雌雄两性配子融合产生更多变类型的后代,在不良环境中能保证少数个体存活下来。蚜虫在春夏季都是孤雌生殖,但秋季不良气候来临,则产生有性世代,通过两性个体的交配、产卵,渡过冬季的寒冷气候。

有性生殖的优点:

1)有性生殖是对生存于多变和易遭受不测的环境的一种适应。

2)有性生殖不仅可以加速进化过程,而且可以防止有害突变的积累。

美国生态学家Hamilton1980年提出一种假说,有性繁殖的物种之间的竞争和捕食者-猎物间相互作用是使有性繁殖持续保持的重要因素。

 

 


植物的性别系统的三种情况:

1)大多数植物种的个体具有雌雄两性花,所以雌雄同花。如荷花

2)另一类植物种的个体具有雌雄两类花,雄花产生花粉,雌花产生胚珠,是雌雄同株而异花。如玉米

3)雌雄异株的植物,其雌花和雄花分别长在不同的植株。如银杏

植物性选择的生物学意义:

一方面同种中可以保证最适应的两性细胞的高度融合,从而增强后代的存活能力。

另一方面也限制了其它种之间的自由杂交,产生种间隔离,从而保证各种间的相对稳定。

 

 

婚配制度是指种群内婚配的各种类型,婚配包括异性之间的相互识别,配偶的数目、配偶持续时间以及对后代的抚育等。

婚配制度的类型

动物的婚配制度包括三种类型:单配制,一雌多雄制和一雄多雌制。

1)单配制的情况较少,如天鹅、丹顶鹤等,也包括人类的一夫一妻。

2)一雌多雄制:最普遍,例如在资源丰富的芦苇沼泽中的苇莺。

3)一雄多雌制:是最少见的,典型的如亚北极区域的鴴[héng]科鸟类,亚热点分布的水雉等。

 

 


动植物性行为的研究内容包括生物种群内部性别关系、动态及其决定的环境因素。动植物性行为与两个重要的生物学问题有关,即两性细胞的结合和亲代投入。

1.亲代投入

亲代投入是指花费于生产后代和抚育后代的能量和物质资源。

例如:有的动物产的卵大,有的动物产的卵小,有的动物一次生产的后代很多,有的很少,有的对后代精心照料,有的却置之不理。



2.性选择

性选择是由于配偶竞争中生殖成效区别所引起的。在两性间对后代投入的差别较大,为接近高投入性别者,低投入性别者之间会进行激烈的竞争;高投入性别者的更加挑剔,也必然会从低投入性别者那里获得更好的代价。

简言之,雄性应该是有进攻性的,雌性应该是有挑剔性的。

3. 求偶行为

1)求偶行为的复杂性

求偶是雌雄动物相互吸引、寻求配偶的过程。求偶中有各种复杂的联络方式。

2)求偶行为的生态学意义

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。

3)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。

4.Fisher的理论

Fisher的理论说明: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。雄性的不断受雌性所喜爱的特征随着雌性动物的选择力提高,将遗传给下一代而产生更大的吸引力。

这也就可以解释:为何人皆有爱美之心。漂亮美丽代表健康,则男性健康强壮,女性特征突出,身体两侧对称,比例合适,人类对同类的审美源自自然选择。

5.Trivers的理论

Trivers的理论说明: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。

也就是说,借助于使自己体内的一半基因与雄性个体的另一半优质基因进行重组,雌性个体就能够大大提高它们后代的存活机会,这足以弥补有性生殖带来的双重不利。

以鹿为例:雄鹿的角可能就是一个标志,角的大小是雄鹿摄取和同化钙的能力的一种外在表现。

雄鹿就是靠这种能力形成了鹿角,而雌鹿则是靠从亲代父本那里获得这种能力,使自己的骨骼长得更大更坚实。

 

 

 

合作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。

例如:海豚集体围猎,切叶蚁协同活动.

 

 

利他行为是指一个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。

例如:吸血蝙蝠会反哺没有找到食物的同伴,白额蜂虎在生殖季节充当帮手,为其他雏鸟喂食。




竞争行为是指同种个体间利用同一资源而发生的相互妨碍作用.他实质是密度效应表现的结果.

从图中我们可以看到:

虽然食物供给量随时间在增长,但人类种群数量却呈指数增长。显然,食物与人口的增长捕食平衡关系,人类要获得充足的食物,必然要进行竞争。

虽然从个体来看,种内竞争是有害的,但对整体则有利于种群进化与繁荣。