生态学课件4 种群生活史.doc

山西师范大学教案课程名称： 生 态 学 课程类型： □ 理论课 □ 理论、实践课 □ 实践课学 时： 33 学 分： 授课教师： 张 钦 弟 授课班级： 一校09540201、二校0901 授课学期：2011至2012学年第 1 学期教材名称： 生态学（杨持，2009） 参考资料：1． 生态学（李博,2000） 2． 基础生态学（孙儒泳,2002） 3． 生态学 （常杰，2001） 2011年9月16日授课题目：种群生活史教学时数：2授课类型：□ 理论课 □ 实践课教学目的、要求：通过本章的学习，使学生掌握种群生活史、繁殖成效、繁殖价值、亲本投资等基本概念；种群的繁殖策略及r-Ｋ自然选择理论。

了解种群的选择格局与性选择；种群的波动与稳定教学重点：繁殖策略：K选择和r选择； R-C-S型生活史式样；教学难点：繁殖价值；K策略者和r策略者繁衍的波动性与稳定教学方法和手段：讲授+多媒体展示教学内容及过程旁批教学引入：教学内容与教学设计：第七章 种群生活史一 生活史概述生活史(1ife history)：一个生物从出生、生长、分化、繁殖、衰老到死亡所经历的全部过程，或者生活周期 (1ife cycle)生活史变异（enormous variation）：不同种类其生活史存在巨大差异制约因素：⑴生物的遗传特性（不能改变）；⑵外界环境的影响——生态可塑性；⑶一些遗传特性受另一些遗传特性的制约关键组分：个体大小、生长与发育、繁殖、寿命1个体大小与寿命：个体大小寿命的联系非常紧密，所以放在一起讨论个体大小是生物体明显的表面形状，不同种群个体大小存在差异，同一种群不同个体也存在差异一般而言，个体大小由遗传特点所决定，但在一定的范围内，也受外界条件的影响如动物的Berger法则和Allen法则，植物种子大小的差异等一般来说，个体大小与生活周期的长短有很好的相关性，随着物种个体的增大具有寿命增长的趋势。

物种个体大小与寿命具相关性的分析（1）从生存角度讲，大个体占优势：个体大的物种在异质性环境中更有可能保持它的调节功能长久不变，容易在适应环境中长期占统治地位2）从发展角度讲，小个体具有优势：个体小的物种由于寿命短，世代更新快，每个世代有更多的双亲结合，从而产生更多的遗传异质性后代，增大生态适应幅度，进化速度加快2 生长与发育（１）概念生长：生物在生活史中经历重量和体积的增加，细胞数量增长的过程（二者并不一定同时增加）发育：伴随着生长过程，生物体的结构和功能从简单到复杂，从幼体到形成一个与亲代相似的性成熟的个体，这个总的转变过程称为发育２）生物有机体几乎都有相同的规律，即成S型生长S型生长可以分为三个时期L1期－停滞期：生物体的准备生长期，概括起来，可能受幼体小，分裂细胞少，器官未完全形成，获得物质、能量能力弱等综合因素的影响L2期－指数期：生物的真正生长期，生长的内外因素达最佳生长状态L3期－静止期：当越来越多的细细开始死亡，细胞分裂及组织、器官形成减漫，最终达到平衡，成静止状态３）按英国动物学家Huxley（赫胥黎）的相对生长定律：生物在生长过程中，整体和部分之间，部分与部分之间的生长比例总是保持协调的，可用指数方程表示之。

但也有列外，则称异速生长异速生长：生物体各部分器官的不均匀和不成比列的生长，也可以用指数方程来表示之3 繁殖（１）繁殖指有机体生产出与自己相似后代的现象它是生物形成新个体的所有方式的总和，包括以下方式：营养繁殖：营养体一部分生长发育成新个体孢子繁殖：生殖细胞（孢子）不经有性过程发育成新个体有性繁殖：通过两性细胞核的结合形成新个体（２）繁殖意义在现存环境条件下的扩展性；繁殖潜力；对多变环境的适应性；在自然选择压力下的进化速度有性生殖的优点：来自父本和母本的染色体重新配对的方式使子代更具变异性和对环境的适应性无性繁殖的优点：比较而言，无性生殖不经过复杂的有性过程和胚胎发育阶段，它的子代是来自同一基因型的亲体，因而在扩展性、繁殖速度与繁殖潜力上比有性生殖更具优势4扩散（１） 扩散有机体扩展种群空间的形为过程，即生物个体或繁殖体从一个生境转移到别一个生境中扩散方式可以分为主动扩散和被动扩散，不同生物有不同扩散方式，有的仅一种，有的两种兼有２）植物的被动扩散（繁殖体的传播）繁殖体：包括种子、孢子、果实、鳞茎、块茎以及繁殖新个体的任何部分繁殖体的传播决定可动性、传播因子、地形条件等可动性：决定繁殖体的重量、体积、大小及结构传播因子：传播繁殖体的媒介与动力风力传播：具小而轻。

或具翅、毛、气囊等结构；水力传播：具气襄、气室等结构；动物传播：具刺、芒、钩、粘液等结构（体外传播）；具有坚硬种皮的种子或浆果，经过消化道仍具有生活力，靠动物吞食后携带到另外的地方自播力传播：成熟后炸开而把种子弹出来；，或者以地下走茎或地匍匐枝远离母株，但传播的距离很短地形条件：间接作用，主要作用于传播因子，如平原、高山、丘陵等（３）动物的主动传播动物的扩散大多数表现为主动扩散有些小型动物的扩散有时具有偶然性．例如，幼小的昆虫碰上气流时容易气流的影响呈被动扩散)★影响动物传播的原因：食物资源不足；社会等到级低；领域性个体被亲代所驱逐；气候季节变化；避天敌；寻配偶、生境灾变、环境污染等★动物扩散的方式：迁出、迁入、迁移（鱼类：洄游；鸟类，兽类：迁徙）迁移进一步可分为：外因性迁移(exogenous migration) ：是由周围环境的变化引起外因性迁移又可分为周期性迁移和非周期性迁移两种昼夜迁移、季节性迁移是周期性迁移；非周期性迁移与外界条件的非周期性变化有密切关系，特别与生活条件的剧烈恶化有关内因性迁移(endogenous migration)：与动物种群数量繁殖有直接关系由于种群内部，主要是由于繁殖和密度的影响而发生的。

４）扩散的生态学意义★可使种群内、种群间的个体得以变换，防止近亲繁殖产生的不良后果★可补充和维持在正常分布区以外的暂时性分存区域的种群数量★扩大种群分布区★风险与机会并存一方面，动物扩散可能遭遇天敌，繁殖成活率下降的风险，另一方面、也可能得到新的资源，配偶，杂交优势产生优良个体的机会二、繁殖成效繁殖成效：个体现时的繁殖输出与未来的繁殖输出的总称是衡量个体在生产子代方面对未来世代生存和发展的贡献，是物种固有的遗传特性，但具有一定的生态可塑性一）繁殖价值繁殖价值：指在相同时间内特定年龄个体对于新生个体的潜在繁殖贡献，包括现实繁殖价值（Present reproduction）和剩余繁殖价值(residual reproduction)前者表示当年的生育力，后者表示余生中繁殖的期望值RV=M+RRV如果把某种群各年龄级的繁殖与存活作动态估计，则：RVX=MX+∑（lx+i/lx）Mx+i式中：MX—现实X年龄个体的平均生育能力； lx—X年龄级个体的生存率 Mx+i—后续各年龄级个体的平均生育力 lx+i/lx—个X年龄的个体存活到X+i年龄级的概率大多数生物的RV开始时很低，随年龄上升而上升，然后随衰老而下降。

繁殖价值的特点：（1）个体的生殖价，必然会在出生后升高，并随年龄老化而降低2）如果未来生命期望很低，那么分配给当前繁殖的能量应该很高3）如果剩下的生命期很长，则当前繁殖能力应该较低二）亲本投资(parental invesment)1 亲本投资有机体在生产子代及抚育和管理时，所消耗的能量、时间和资源量称为亲本投资不同物种雌雄个体之间的亲本投资相差很大如一般的鸟类，亲本投资雌性大于雄性；燕子雌性与雄性差不多；而三刺鱼雌性比雄性亲本投资少2 亲本投资策略（１）有抚育习性的生物，有两种投资策略一是生产较少的子代，把较多的能量投入到子代的抚育上，以确保较高存活率二是生产较多的子代，把较少的能量投入到子代的抚育上，尽管存活率可能降低，但有大量后备个体将得到补偿２）不具抚育习性的生物，亲本投资再分配主要在子代个体的大小和多少上决定取舍大则少，小则多各种形式的投资策略都是有效的就高等植物的有性生殖为例，种子的大小应当最有利于种子的传播、定居和减少动物的取食a. 种子大：种子大有利于种子的定居，营养多，实生苗存活率高，定居力大；b. 种子小：有利于传播，存活率高被摄食概率低3 繁殖成本（reproduction costs）（１）繁殖成本有机体在繁殖后代时对能量和资源的所有消费。

繁殖和生存是权衡有机体适应性的两个基本成分虽然可以预期一个生物的适应性将直接与它生产的子代数量呈比例的增加但实际上，繁殖有使生长和成活付出成本２）CODY能量分配原理生活史中的各个生命环节（如维持生命、生长、繁殖以及各种竟争），都有分享有效资源，如果增加某一生命环节的能量分配，就必然要以减少其它环节能量分配为代价，这就是Cody(1966)所称谓的“分配原理”完美的假定生物（Hypothetical Organism）：应该具备可使繁殖力达到最大的一切特征的生物①出生后短期内达到成体大小，②生产许多大个体后代并长寿但是，这种“达尔文魔鬼（Darwinian demons）”不存在，因为不可能使生活史的每一项特性都这样达到最大分配给生活史一方面的能量不能再用于另一方面，所以在不同生活史特性间“权衡”是不可避免的，趋向于最适环境的选择CODY分配原理的证据植物证据：种子生产量　　　相应年轮宽度（如山毛榉）多　　　　　　　窄少　　　　　　　宽动物证据： 繁殖　　　　　　　　　成活（如雌性红鹿） 　　　 哺乳期　　　　　　　　死亡率高 待生育期 死亡率低三 繁殖格局生活史系生物从合子(受精卵)到死亡的各个生命历程。

对一些生物来说，它繁殖新世代之际就是自己生命结束之时但对大多数生物来说，子代出生并不意味着亲代的死亡，因为个体的生命在繁殖阶段结束以后，还要经历一个衰老的过程因此，只有把生物繁殖格局(reproductive patterns)的多样性进行科学归类，我们才能对繁殖格局与生活史其他环节的相互联系，乃至生物生态学特征相似性及差异等，有一个较系统的了解一）一次繁殖与多次繁殖1 概念一次繁殖：一次繁殖生物(semelparity)：在生活史中，只繁殖一次即死亡的生物称为一次繁殖生物如一年生植物、昆虫等特点：a、个体发育各阶段只进行一次；b、在不利于生物生长或生存的恶劣条件下，一次繁殖不占优势多次繁殖：多次繁殖(iteroparity)：而一生中能够繁殖多次的生物称为多次繁殖生物如大多数多年生草本植物，全部乔木和灌木种，高等植物、哺乳动物等都有是多次繁殖特点：a、在性成熟以前，各阶段只出现一次，但在繁殖阶段却要多次重复繁殖过程 b、个体发育的各个阶段特别。