《生態(tài)與環(huán)境》配套PPT電子課件

《生態(tài)與環(huán)境》配套PPT電子課件,生態(tài)與環(huán)境,生態(tài),環(huán)境,配套,PPT,電子,課件 第第8 8講講 種間關系揭秘種間關系揭秘沈顯生沈顯生中國科學技術大學生命學院中國科學技術大學生命學院主要內容主要內容一、種內關系的多樣性一、種內關系的多樣性二、復雜的種間關系揭秘二、復雜的種間關系揭秘三、種內與種間關系的矛盾與和諧三、種內與種間關系的矛盾與和諧？侄子（女）外甥（女）侄子（女）外甥（女）繼母繼母親屬間的遺傳相似度（親緣系數(shù)）親屬間的遺傳相似度（親緣系數(shù)）一、種內關系一、種內關系的多樣性的多樣性 種群內部各個體之間存在著競爭或協(xié)種群內部各個體之間存在著競爭或協(xié)同等多種多樣的關系，既保持個體的利益，同等多種多樣的關系，既保持個體的利益，又兼顧群體的利益，維持著種群的生存和又兼顧群體的利益，維持著種群的生存和發(fā)展，是群落中種間關系的基礎。發(fā)展，是群落中種間關系的基礎。種內關系狀況由該物種的生物學特性種內關系狀況由該物種的生物學特性和環(huán)境決定的。和環(huán)境決定的。+-+種群內部社會相互作用的種群內部社會相互作用的4 4種類型種類型種內關系種內關系的類型的類型種內競爭種內競爭密度效應（植物種群的產量恒值法密度效應（植物種群的產量恒值法則，則，-3/2-3/2自疏法則）自疏法則）分攤競爭（資源平均分配，同甘共苦）分攤競爭（資源平均分配，同甘共苦）種內捕食（黃鱔）種內捕食（黃鱔）植物自毒（干擾）作用植物自毒（干擾）作用豌豆，西瓜豌豆，西瓜領域性與社會等級領域性與社會等級種內互助種內互助(負競爭，企鵝負競爭，企鵝)與利他行為與利他行為領領域域性性（鳥鳥的的數(shù)數(shù)量量與與花花的的數(shù)數(shù)量量）供體供體受體受體 利他行為的適合度利他行為的適合度利他行為：供體花費利他行為：供體花費C；受體的收益；受體的收益B；親緣；親緣系數(shù)系數(shù)r。當。當C/B r,利他行為才進化。利他行為才進化。r rr自私行為：受體花費自私行為：受體花費C；供體的收益；供體的收益B；親；親緣系數(shù)緣系數(shù)r。當。當C/B 1/r,自私行為才進化。自私行為才進化?；艺迂偅戏牵┗艺迂偅戏牵┱緧彿派冢ê献鳎┖献餍袨槎际抢袨閱?？合作行為都是利他行為嗎？觀察發(fā)現(xiàn)：供體站崗花費太少，觀察發(fā)現(xiàn)：供體站崗花費太少，有時有利可圖，是一個近親群體，有時有利可圖，是一個近親群體，站崗是個自覺的行為。站崗是個自覺的行為。美國加州北部的美國加州北部的側斑蜥側斑蜥特殊的種群特殊的種群二、復雜的種間關系揭秘二、復雜的種間關系揭秘種間關系類型種間關系類型6 6種種+00+互利共生互利共生+0偏利關系偏利關系 競爭競爭0 0中性關系中性關系+捕食關系捕食關系0偏害關系偏害關系（一）競爭關系（一）競爭關系Lotka-VolterraLotka-Volterra競爭模型競爭模型當兩個不同種群生活在一起，競爭常是必當兩個不同種群生活在一起，競爭常是必然的。競爭系數(shù)的大小，對于一個種群的然的。競爭系數(shù)的大小，對于一個種群的競爭能力或競爭結果起著重要作用。競爭能力或競爭結果起著重要作用。設設是種群是種群2對種群對種群1的競爭系數(shù)；的競爭系數(shù)；是種群是種群1對種群對種群2的競爭系數(shù)。的競爭系數(shù)。兩個種群競爭情況下各自的平衡線兩個種群競爭情況下各自的平衡線在競爭狀態(tài)下，兩個種群增長的方程分別是：在競爭狀態(tài)下，兩個種群增長的方程分別是：物種物種1 1增長的方程：增長的方程：dNdN1 1/dtdt=r r1 1N N1 1 (K K1 1-N-N1 1-N-N2 2)/)/K K1 1物種物種2 2增長的方程：增長的方程：dNdN2 2/dtdt=r r2 2N N2 2 (K K2 2-N-N2 2-N-N1 1)/)/K K2 2兩兩個個物物種種的的4 4種種競競爭爭結結局局65+47=1120.65x0.47=0.3055植物他感作用植物他感作用（allelopathy）定義：定義：Rice(1984):Rice(1984):一種植物產生的化學物質，釋放一種植物產生的化學物質，釋放到環(huán)境中，對另一種植物產生了直接或間接的影響。到環(huán)境中，對另一種植物產生了直接或間接的影響。他感作用的機制：苯丙烷、多聚乙酰、類萜類、甾他感作用的機制：苯丙烷、多聚乙酰、類萜類、甾類、生物堿。類、生物堿。他感作用在自然與人工生態(tài)系統(tǒng)中的意義：他感作用在自然與人工生態(tài)系統(tǒng)中的意義：（1 1）農業(yè)；（農業(yè)；（2 2）林業(yè)；（）林業(yè)；（3 3）農林系統(tǒng)；（）農林系統(tǒng)；（4 4）植被模式；）植被模式；（5 5）植被演替。）植被演替。植物相克植物相克齊民要術齊民要術慎勿于大豆地中雜種麻慎勿于大豆地中雜種麻子，兩損，而收并薄。胡麻（芝麻）宜種子，兩損，而收并薄。胡麻（芝麻）宜種白地?；牡胤N胡麻，一年不出草。白地。荒地種胡麻，一年不出草。蘋果幼苗蘋果幼苗他感作用的實驗他感作用的實驗（二）捕食關系（二）捕食關系（一）捕食者與獵物各自單獨生長的情況（一）捕食者與獵物各自單獨生長的情況（二）捕食者與獵物相遇情況下增長模型（二）捕食者與獵物相遇情況下增長模型（三）種間數(shù)量周期動態(tài)（三）種間數(shù)量周期動態(tài)澳洲昆示蘭牧場的多刺澳洲昆示蘭牧場的多刺梨仙人掌被捕食昆蟲控梨仙人掌被捕食昆蟲控制制1959195919621962仙人掌蛾引種后仙人掌蛾引種后3年的景象年的景象仙人掌蛾（螟）引種前仙人掌蛾（螟）引種前2個月的景象個月的景象仙人掌科生于新大陸；仙人掌科生于新大陸；大戟科生于舊大陸。大戟科生于舊大陸。櫛櫛毛毛蟲蟲捕捕食食草草履履蟲蟲的的實實驗驗1934 Gause實驗實驗根據(jù)根據(jù)Lotka-VolterraLotka-Volterra捕食模型：獵物種群在沒有捕食者捕食模型：獵物種群在沒有捕食者的情況下，是按照指數(shù)增長：的情況下，是按照指數(shù)增長：dN/dt=r dN/dt=r1 1N N（r r1 1 為獵物的瞬時增長率，為獵物的瞬時增長率，N N為獵物數(shù)量）為獵物數(shù)量）；而捕食者在沒有獵物的情況下，則是按照指數(shù)下降：而捕食者在沒有獵物的情況下，則是按照指數(shù)下降：dP/dt=-rdP/dt=-r2 2P P（r r2 2 為捕食者的瞬時增長率，為捕食者的瞬時增長率，P P為捕食者數(shù)量）為捕食者數(shù)量）。設設為捕食者對獵物的捕食效率，為捕食者對獵物的捕食效率，為捕食者利用獵物為捕食者利用獵物的營養(yǎng)轉化為捕食者的增長常數(shù)，修正后的方程是：的營養(yǎng)轉化為捕食者的增長常數(shù)，修正后的方程是：獵物種群變化的方程：獵物種群變化的方程：dN/dt=rdN/dt=r1 1N-PNN-PN捕食者種群變化的方程：捕食者種群變化的方程：dP/dt=-rdP/dt=-r2 2P+PNP+PN112334421青蛙蝌蚪對捕食者的回避與對生長的影響青蛙蝌蚪對捕食者的回避與對生長的影響（19991999）捕食者與獵物協(xié)同進化的不對稱性捕食者與獵物協(xié)同進化的不對稱性獵物的世代比捕食者的要短。獵物的世代比捕食者的要短。捕食者的密度小于獵物的密度。捕食者的密度小于獵物的密度。根據(jù)根據(jù)“活命活命飽餐飽餐”理論兩者的壓力理論兩者的壓力不同。不同。捕食者多數(shù)以多種獵物為捕食對象。捕食者多數(shù)以多種獵物為捕食對象。捕食者有避稀效應。捕食者有避稀效應。在捕食中，獵物的一般性防御出現(xiàn)較早。在捕食中，獵物的一般性防御出現(xiàn)較早。南美洲塞拉多草原的大食蟻獸是個古老的哺乳動物，南美洲塞拉多草原的大食蟻獸是個古老的哺乳動物，在小山丘狀的蟻冢里取食白蟻，舌頭細長，但在每個在小山丘狀的蟻冢里取食白蟻，舌頭細長，但在每個蟻冢取食不超過蟻冢取食不超過3 3分鐘，不會導致整個蟻冢白蟻絕跡。分鐘，不會導致整個蟻冢白蟻絕跡。大食蟻獸為了節(jié)約能量，大腦非常小，體溫大食蟻獸為了節(jié)約能量，大腦非常小，體溫32 32，1 1天睡天睡1414小時。小時。2 2年交配年交配1 1次，只產次，只產1 1幼仔。幼仔。捕食者對獵物保持適當壓力捕食者對獵物保持適當壓力過度放牧和禁止放牧都會破壞草原植被。過度放牧和禁止放牧都會破壞草原植被。捕食的作用是什么？捕食的作用是什么？食草動物消耗食草動物消耗水平的增加水平的增加沒食草動物時的水平沒食草動物時的水平食草動物刺食草動物刺激的作用激的作用植物凈生植物凈生產量曲線產量曲線過度放牧過度放牧因消耗大，凈生產量因消耗大，凈生產量低于沒食草的水平低于沒食草的水平0+放牧強度最放牧強度最適合量適合量凈凈生生產產力力逃避捕食的策略之一逃避捕食的策略之一 擬態(tài)擬態(tài)螳螂蛾蜂蜂貝茨擬態(tài)貝茨擬態(tài)(Batesian(Batesian mimicry)mimicry)沒有毒的生物模仿有毒沒有毒的生物模仿有毒的生物，以保護自己。的生物，以保護自己?？娎諗M態(tài)繆勒擬態(tài)(Mullerian(Mullerian mimicry)mimicry)具有中等毒性的生物模具有中等毒性的生物模仿有劇毒的生物，以便仿有劇毒的生物，以便更加安全地保護自己。更加安全地保護自己。擬態(tài)生物學意義的實證方法擬態(tài)生物學意義的實證方法雪蝶雪蝶(snowberry fly)(snowberry fly)擬態(tài)生物學意義的實驗擬態(tài)生物學意義的實驗驗證驗證捕食者捕食者:跳蛛跳蛛 (zebra spider)(zebra spider)獵物獵物:雪蝶雪蝶現(xiàn)象現(xiàn)象:雪蝶翅膀的圖案為何類似跳蛛的雪蝶翅膀的圖案為何類似跳蛛的腿形腿形設問設問:跳蛛真的被迷惑嗎跳蛛真的被迷惑嗎?實驗實驗:改變蝴蝶翅膀的圖案改變蝴蝶翅膀的圖案 實驗結果如何？實驗結果如何？雪蝶擬態(tài)意義實證雪蝶擬態(tài)意義實證(1)雪蝶擬態(tài)意義實證雪蝶擬態(tài)意義實證(2)雪蝶擬態(tài)意義實證雪蝶擬態(tài)意義實證(3)（三）其他種間關系（三）其他種間關系1 1、互利共生、互利共生行為上的互利共生行為上的互利共生裂唇魚與笛鯛；響蜜列與食蜜獾裂唇魚與笛鯛；響蜜列與食蜜獾種植或飼養(yǎng)的互利共生種植或飼養(yǎng)的互利共生切葉蟻與真菌；人類與農作物切葉蟻與真菌；人類與農作物傳粉的的互利共生傳粉的的互利共生蘿摩科；蘭科蘿摩科；蘭科動物消化道的互利共生動物消化道的互利共生白螞蟻與鞭毛蟲白螞蟻與鞭毛蟲高等植物與真菌的互利共生高等植物與真菌的互利共生菌根菌根生活在動植物組織的互利共生生活在動植物組織的互利共生蟑螂脂肪體與細菌；蟑螂脂肪體與細菌；滿江紅與魚腥藻滿江紅與魚腥藻三、種內與種間關系的矛盾與和諧三、種內與種間關系的矛盾與和諧在單一種群情況下，僅是種內關系，有競爭或在單一種群情況下，僅是種內關系，有競爭或互助。互助。在兩個以上種群同時存在的時候，種間關系上在兩個以上種群同時存在的時候，種間關系上升為主要矛盾，種內關系降為次要矛盾。升為主要矛盾，種內關系降為次要矛盾。在群落中，種內和種間兩種關系共存，通過調在群落中，種內和種間兩種關系共存，通過調整和改變生態(tài)位，降低種間矛盾，實現(xiàn)種內與整和改變生態(tài)位，降低種間矛盾，實現(xiàn)種內與種間關系的和諧。種間關系的和諧。種內與種間關系（續(xù)）種內與種間關系（續(xù)）在熱帶雨林，或在北極，植物和動物都積極適應競在熱帶雨林，或在北極，植物和動物都積極適應競爭激烈的環(huán)境。一年生植物只在溫帶地區(qū)占優(yōu)勢。爭激烈的環(huán)境。一年生植物只在溫帶地區(qū)占優(yōu)勢。虎和大象等大型動物的種群分布區(qū)很大，即兼顧種虎和大象等大型動物的種群分布區(qū)很大，即兼顧種內關系與種間關系。內關系與種間關系。企鵝和沙丁魚的大種群集合可更好應對捕食者。企鵝和沙丁魚的大種群集合可更好應對捕食者。但是，偏害和偏利關系的維持是比較難以理解的，但是，偏害和偏利關系的維持是比較難以理解的，說明自然界里存在著不公平。說明自然界里存在著不公平。