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文檔簡(jiǎn)介
種群生態(tài)學(xué)研究的核心內(nèi)容一、引言:開(kāi)啟種群生態(tài)學(xué)之門(mén)在廣袤的自然界中,每一個(gè)生物個(gè)體都并非孤立存在,它們以群體的形式聚集、繁衍,共同塑造著豐富多彩的生態(tài)景觀。種群生態(tài)學(xué),作為生態(tài)學(xué)領(lǐng)域中一顆璀璨的明珠,正是聚焦于研究這些生物種群的奧秘。它將同一物種在特定區(qū)域內(nèi)的所有個(gè)體視為一個(gè)整體,深入探究其數(shù)量變化、分布格局、遺傳結(jié)構(gòu)以及與環(huán)境之間千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。從高山之巔的珍稀植物群落,到深海之中的神秘魚(yú)類家族,從熱帶雨林中穿梭的靈長(zhǎng)類動(dòng)物群體,到草原上奔騰的食草動(dòng)物大軍,種群生態(tài)學(xué)的研究范疇無(wú)處不在。通過(guò)對(duì)種群的細(xì)致剖析,我們得以窺見(jiàn)生物群體在漫長(zhǎng)歲月中的生存智慧,以及它們?nèi)绾卧趶?fù)雜多變的環(huán)境中謀求發(fā)展與延續(xù)。這不僅是對(duì)生命奧秘的深度探尋,更是理解整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)作機(jī)制的關(guān)鍵鑰匙。二、種群生態(tài)學(xué)的核心要素(一)種群的基本特征空間分布:種群的空間分布呈現(xiàn)出三種主要類型:均勻分布、隨機(jī)分布和集群分布。在農(nóng)田中,農(nóng)民為了確保每株莊稼都能充分獲取陽(yáng)光、水分和養(yǎng)分,會(huì)將農(nóng)作物均勻種植,這便是典型的人為均勻分布。而在自然環(huán)境里,某些植物由于會(huì)分泌特定物質(zhì)抑制周圍同種植物的生長(zhǎng),從而導(dǎo)致自身在空間上均勻分布。隨機(jī)分布相對(duì)少見(jiàn),當(dāng)環(huán)境資源均勻且個(gè)體間無(wú)相互作用時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。比如,在一片極為均勻的森林地被層中,某些蜘蛛的分布可能呈現(xiàn)隨機(jī)狀態(tài)。集群分布則最為常見(jiàn),其成因豐富多樣。環(huán)境資源分布不均,如草原上水源豐富的區(qū)域會(huì)吸引眾多動(dòng)物聚集;植物依靠風(fēng)力、動(dòng)物等傳播種子的方式,常使種子在母株附近集中萌發(fā);動(dòng)物的群居習(xí)性,像蟻群、獅群等,都是集群分布的重要原因。數(shù)量動(dòng)態(tài):種群數(shù)量猶如一座動(dòng)態(tài)的天平,時(shí)刻受到出生率、死亡率、遷入率和遷出率這四個(gè)關(guān)鍵砝碼的影響。出生率與死亡率直接決定了種群自然增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。當(dāng)某地區(qū)野兔的出生率高于死亡率時(shí),野兔種群數(shù)量便會(huì)穩(wěn)步上升;反之,若死亡率居高不下,種群數(shù)量則會(huì)逐漸減少。同時(shí),個(gè)體的遷入與遷出也會(huì)改變種群規(guī)模。在季節(jié)更替時(shí),候鳥(niǎo)會(huì)大規(guī)模遷入食物豐富、氣候適宜的地區(qū),使得當(dāng)?shù)睾蝤B(niǎo)種群數(shù)量顯著增加;而當(dāng)環(huán)境惡化,部分動(dòng)物可能會(huì)遷出,導(dǎo)致原棲息地種群數(shù)量下降。遺傳結(jié)構(gòu):種群猶如一個(gè)龐大的基因?qū)殠?kù),其中的遺傳多樣性至關(guān)重要。它不僅為種群在面對(duì)復(fù)雜多變的環(huán)境時(shí)提供了更多的適應(yīng)可能性,還成為物種進(jìn)化的豐富原材料。以加拉帕戈斯群島上的地雀為例,由于不同島嶼的環(huán)境差異巨大,地雀種群在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中積累了豐富的遺傳多樣性。這使得它們能夠分化出不同的形態(tài)和習(xí)性,以適應(yīng)各自島嶼上獨(dú)特的食物資源和生態(tài)環(huán)境。那些遺傳多樣性豐富的種群,在遭遇疾病、氣候變化等挑戰(zhàn)時(shí),往往擁有更高的生存幾率。(二)種群增長(zhǎng)模型馬爾薩斯模型:馬爾薩斯模型假設(shè)種群在資源無(wú)限、空間無(wú)限且不受其他生物制約的理想條件下,種群的增長(zhǎng)率保持恒定,呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。在實(shí)驗(yàn)室的特定條件下,為細(xì)菌提供充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和適宜的生長(zhǎng)空間,細(xì)菌種群數(shù)量會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)迅速增長(zhǎng),符合指數(shù)增長(zhǎng)的特征。然而,在現(xiàn)實(shí)世界中,資源總是有限的,這種指數(shù)增長(zhǎng)無(wú)法持續(xù)。隨著種群數(shù)量的急劇增加,資源會(huì)逐漸枯竭,種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)愈發(fā)激烈,最終導(dǎo)致種群增長(zhǎng)受限。因此,馬爾薩斯模型在描述自然種群的長(zhǎng)期增長(zhǎng)時(shí)具有一定的局限性。邏輯斯諦模型:邏輯斯諦模型充分考慮了環(huán)境因素對(duì)種群增長(zhǎng)的限制作用,引入了環(huán)境容納量(K值)這一關(guān)鍵概念。環(huán)境容納量指的是在特定環(huán)境條件下,能夠維持的種群最大數(shù)量。當(dāng)種群數(shù)量低于環(huán)境容納量時(shí),由于資源相對(duì)充裕,種群增長(zhǎng)迅速,曲線呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。但隨著種群數(shù)量不斷接近環(huán)境容納量,資源逐漸變得緊張,種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇,出生率開(kāi)始下降,死亡率上升,種群增長(zhǎng)速度逐漸放緩。當(dāng)種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境容納量時(shí),種群增長(zhǎng)停止,數(shù)量維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平,此時(shí)種群增長(zhǎng)曲線呈現(xiàn)出“S”型。以湖泊中的魚(yú)類種群為例,在魚(yú)類數(shù)量較少時(shí),食物充足,生存空間廣闊,種群數(shù)量快速增長(zhǎng)。但隨著魚(yú)群數(shù)量不斷增加,食物資源逐漸減少,生存空間變得擁擠,魚(yú)群的增長(zhǎng)速度減緩,最終種群數(shù)量穩(wěn)定在與湖泊環(huán)境容納量相匹配的水平。三、研究方法:洞察種群奧秘的鑰匙(一)野外調(diào)查樣方法:樣方法猶如一把精細(xì)的梳子,適用于梳理植物和活動(dòng)范圍小的動(dòng)物種群信息。在操作時(shí),需依據(jù)調(diào)查區(qū)域的形狀與大小,精心確定樣方的大小、形狀和數(shù)量。對(duì)于草本植物,通常選取1平方米的正方形樣方;而對(duì)于喬木,樣方面積可能要擴(kuò)大到100平方米甚至更大。樣方的選取必須嚴(yán)格遵循隨機(jī)原則,以確保能夠代表整個(gè)調(diào)查區(qū)域。常見(jiàn)的隨機(jī)取樣方法包括五點(diǎn)取樣法和等距取樣法。在一片草原上調(diào)查某種草本植物的種群密度時(shí),可采用五點(diǎn)取樣法,在正方形的樣地中,選取五個(gè)角和中心的五個(gè)點(diǎn)作為樣方位置,然后仔細(xì)計(jì)數(shù)每個(gè)樣方內(nèi)該種植物的個(gè)體數(shù)量。最后,通過(guò)對(duì)多個(gè)樣方數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算出該植物種群的平均密度。標(biāo)志重捕法:標(biāo)志重捕法專為那些活動(dòng)能力強(qiáng)、活動(dòng)范圍大的動(dòng)物而設(shè)計(jì)。以調(diào)查某片森林中野兔的種群數(shù)量為例,首先,在一定區(qū)域內(nèi)采用合適的捕捉工具,如陷阱、網(wǎng)等,捕獲一定數(shù)量的野兔,比如捕獲了50只,然后對(duì)這些野兔進(jìn)行標(biāo)記,標(biāo)記方式需確保不會(huì)影響野兔的正常活動(dòng)、生存和繁殖,例如可使用特制的耳標(biāo)。標(biāo)記完成后,將這些野兔全部放歸到原來(lái)的棲息地。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,讓標(biāo)記的野兔與未標(biāo)記的野兔充分混合,再次在相同區(qū)域進(jìn)行捕獲。假設(shè)第二次捕獲了80只野兔,其中有標(biāo)記的野兔為20只。根據(jù)標(biāo)志重捕法的計(jì)算公式:種群數(shù)量=(第一次捕獲并標(biāo)記的個(gè)體數(shù)×第二次捕獲的個(gè)體數(shù))÷第二次捕獲的有標(biāo)記個(gè)體數(shù),可計(jì)算出該森林中野兔的種群數(shù)量大約為200只。(二)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)如同一個(gè)精準(zhǔn)的操控臺(tái),能夠?qū)Ω鞣N環(huán)境因素進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在研究光照強(qiáng)度對(duì)某種植物種群光合作用和生長(zhǎng)的影響時(shí),研究人員可在多個(gè)光照培養(yǎng)箱中設(shè)置不同的光照強(qiáng)度梯度,如低光照、中光照和高光照,同時(shí)保持溫度、濕度、土壤養(yǎng)分等其他條件完全一致。將生長(zhǎng)狀況相似的該種植物幼苗分別放置在不同光照強(qiáng)度的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一段時(shí)間后,通過(guò)測(cè)量植物的高度、葉片數(shù)量、光合產(chǎn)物積累量等指標(biāo),深入分析光照強(qiáng)度對(duì)該植物種群生長(zhǎng)和生理特性的影響。這種實(shí)驗(yàn)方法能夠清晰地揭示單一因素對(duì)種群的作用機(jī)制,為種群生態(tài)學(xué)理論的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。野外實(shí)驗(yàn):野外實(shí)驗(yàn)則將研究場(chǎng)景直接搬到了大自然的舞臺(tái)上,在自然環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。在研究河流中魚(yú)類種群對(duì)水流速度變化的響應(yīng)時(shí),科學(xué)家們?cè)诓煌魉俣鹊暮佣卧O(shè)置實(shí)驗(yàn)區(qū)域,通過(guò)改變局部水流速度,觀察魚(yú)類的行為、分布和種群數(shù)量變化。與實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)相比,野外實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)在于能夠真實(shí)反映種群在自然環(huán)境中的實(shí)際情況,實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。但野外實(shí)驗(yàn)也面臨諸多挑戰(zhàn),自然環(huán)境復(fù)雜多變,難以像實(shí)驗(yàn)室那樣精確控制所有變量,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能會(huì)受到天氣、其他生物等多種因素的干擾,從而增加了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果分析的難度。(三)數(shù)學(xué)建模微分方程模型:微分方程模型能夠精準(zhǔn)地描述種群數(shù)量隨時(shí)間的變化規(guī)律。以經(jīng)典的邏輯斯諦增長(zhǎng)模型為例,該模型用微分方程dN/dt=rN(1-N/K)來(lái)表示種群增長(zhǎng)情況,其中N表示種群數(shù)量,t表示時(shí)間,r表示種群的瞬時(shí)增長(zhǎng)率,K表示環(huán)境容納量。當(dāng)種群數(shù)量N遠(yuǎn)小于環(huán)境容納量K時(shí),1-N/K接近于1,此時(shí)種群增長(zhǎng)近似于指數(shù)增長(zhǎng),dN/dt的值較大,種群數(shù)量快速增加;隨著種群數(shù)量N逐漸接近環(huán)境容納量K,1-N/K的值逐漸減小,dN/dt的值也隨之減小,種群增長(zhǎng)速度逐漸放緩;當(dāng)N=K時(shí),dN/dt=0,種群數(shù)量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。通過(guò)對(duì)這個(gè)微分方程的求解和分析,我們可以深入了解種群在不同階段的增長(zhǎng)特性,以及環(huán)境容納量對(duì)種群增長(zhǎng)的限制作用。計(jì)算機(jī)模擬:計(jì)算機(jī)模擬利用強(qiáng)大的計(jì)算能力,借助專業(yè)軟件對(duì)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行模擬。在研究一個(gè)包含多種生物的草原生態(tài)系統(tǒng)中種群動(dòng)態(tài)時(shí),研究人員可以使用Vensim、NetLogo等軟件,將各種生物的種群特征、相互關(guān)系以及環(huán)境因素等信息輸入到模型中。通過(guò)設(shè)置不同的初始條件和參數(shù),模擬在不同氣候變化、人類活動(dòng)干擾等情況下,草原上各個(gè)生物種群的數(shù)量變化、分布格局以及生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。計(jì)算機(jī)模擬能夠綜合考慮多種因素的相互作用,快速展示出不同情景下種群的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì),為生態(tài)保護(hù)和管理決策提供了直觀、有效的參考依據(jù)。四、種間關(guān)系:種群生存的互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在生態(tài)系統(tǒng)的大舞臺(tái)上,不同種群之間并非孤立存在,而是通過(guò)復(fù)雜多樣的種間關(guān)系緊密相連,共同編織出一張錯(cuò)綜復(fù)雜的生存網(wǎng)絡(luò)。這些種間關(guān)系深刻影響著種群的數(shù)量動(dòng)態(tài)、分布格局以及進(jìn)化歷程,是維持生態(tài)系統(tǒng)平衡與穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。(一)競(jìng)爭(zhēng)資源競(jìng)爭(zhēng):在資源有限的情況下,不同物種為了獲取生存所需的資源,如食物、水、空間、光照等,展開(kāi)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。在一片草原上,羊和牛都以草為主要食物來(lái)源,當(dāng)草的數(shù)量有限時(shí),它們之間就會(huì)為了爭(zhēng)奪足夠的草料而競(jìng)爭(zhēng)。這種競(jìng)爭(zhēng)對(duì)種群數(shù)量和分布產(chǎn)生著顯著影響。當(dāng)羊的數(shù)量較多時(shí),牛可獲取的食物減少,可能導(dǎo)致牛的種群數(shù)量增長(zhǎng)受限,甚至出現(xiàn)下降。為了獲取更多食物,牛可能會(huì)向草原中草資源相對(duì)豐富但原本較少涉足的區(qū)域遷移,從而改變其在草原上的分布格局。競(jìng)爭(zhēng)排斥原理:競(jìng)爭(zhēng)排斥原理指出,當(dāng)兩個(gè)物種利用相同的有限資源時(shí),具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的物種會(huì)逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位,而另一個(gè)物種則可能被排斥,甚至走向滅絕。在實(shí)驗(yàn)室中,將雙小核草履蟲(chóng)和大草履蟲(chóng)放在同一培養(yǎng)環(huán)境中,以相同的桿菌為食物。由于雙小核草履蟲(chóng)在攝取食物、繁殖速度等方面具有優(yōu)勢(shì),隨著時(shí)間的推移,大草履蟲(chóng)的生存空間和資源不斷被壓縮,最終大草履蟲(chóng)逐漸減少直至消失,雙小核草履蟲(chóng)則成為該環(huán)境中的優(yōu)勢(shì)種群。(二)捕食捕食者與獵物動(dòng)態(tài):捕食者與獵物之間的數(shù)量關(guān)系呈現(xiàn)出一種動(dòng)態(tài)的波動(dòng)。當(dāng)獵物數(shù)量充足時(shí),捕食者有豐富的食物來(lái)源,其出生率上升,死亡率下降,種群數(shù)量隨之增加。但隨著捕食者數(shù)量的不斷增多,獵物被捕食的壓力增大,獵物數(shù)量開(kāi)始減少。獵物數(shù)量的減少又導(dǎo)致捕食者食物短缺,捕食者的出生率下降,死亡率上升,種群數(shù)量逐漸減少。捕食者數(shù)量的減少使得獵物所面臨的捕食壓力減輕,獵物數(shù)量又開(kāi)始回升。如此循環(huán)往復(fù),形成了捕食者與獵物數(shù)量的周期性波動(dòng)。以猞猁和雪兔為例,在加拿大的某些地區(qū),雪兔是猞猁的主要食物來(lái)源。當(dāng)雪兔數(shù)量增加時(shí),猞猁的食物充足,其種群數(shù)量也隨之增加;大量猞猁的捕食使得雪兔數(shù)量減少,隨后猞猁因食物短缺數(shù)量下降,雪兔則因捕食壓力減小數(shù)量再次上升。捕食策略與反捕食策略:捕食者為了成功捕獲獵物,進(jìn)化出了多種巧妙的策略。獵豹擁有極快的奔跑速度,能夠在短時(shí)間內(nèi)追上獵物;狼則通常采用群體合作的方式進(jìn)行捕獵,通過(guò)分工協(xié)作,提高捕獵的成功率。而獵物為了躲避捕食者的追捕,也發(fā)展出了形形色色的反捕食策略。許多動(dòng)物具有保護(hù)色,如變色龍能夠根據(jù)周圍環(huán)境的變化改變自身顏色,使其與環(huán)境融為一體,不易被發(fā)現(xiàn);一些昆蟲(chóng)會(huì)模擬有毒或有異味的生物形態(tài),以此嚇退捕食者;還有些動(dòng)物在遇到危險(xiǎn)時(shí)會(huì)選擇假死,讓捕食者誤以為其已死亡而放棄捕食。(三)共生互利共生:互利共生是一種雙贏的共生關(guān)系,參與其中的兩個(gè)物種相互依賴、相互受益。地衣是藻類和真菌的共生體,藻類通過(guò)光合作用為真菌提供有機(jī)物質(zhì),如糖類、蛋白質(zhì)等,滿足真菌的生長(zhǎng)和代謝需求;而真菌則為藻類提供水分、無(wú)機(jī)鹽以及保護(hù),使其能夠在各種環(huán)境中生存。兩者緊密結(jié)合,共同在巖石、樹(shù)皮等環(huán)境中生長(zhǎng)繁衍。豆科植物與根瘤菌之間也存在著典型的互利共生關(guān)系。根瘤菌能夠侵入豆科植物的根部,形成根瘤。在根瘤中,根瘤菌利用自身的固氮酶將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為植物能夠吸收的含氮化合物,如氨、硝酸鹽等,為豆科植物提供了豐富的氮素營(yíng)養(yǎng);同時(shí),豆科植物則為根瘤菌提供生存的場(chǎng)所和光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì),兩者相互協(xié)作,促進(jìn)彼此的生長(zhǎng)和繁殖。偏利共生:在偏利共生關(guān)系中,一方從共生關(guān)系中獲得益處,而另一方既不受益也不受害。鯊魚(yú)和鮣魚(yú)之間的關(guān)系便是偏利共生的典型例子。鮣魚(yú)的頭頂上有一個(gè)特殊的吸盤(pán)結(jié)構(gòu),能夠吸附在鯊魚(yú)的身體表面。鮣魚(yú)通過(guò)這種方式,免費(fèi)搭乘鯊魚(yú)的“便車”,隨著鯊魚(yú)在海洋中四處游動(dòng)。這不僅使鮣魚(yú)能夠輕松地到達(dá)食物豐富的區(qū)域,還能利用鯊魚(yú)捕食后剩下的食物殘?jiān)蟠蠼档土俗陨韺ふ沂澄锖投惚芴鞌车某杀尽6鴮?duì)于鯊魚(yú)來(lái)說(shuō),鮣魚(yú)的存在幾乎不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生任何負(fù)面影響,既不會(huì)影響鯊魚(yú)的行動(dòng)速度,也不會(huì)消耗鯊魚(yú)的資源。五、應(yīng)用領(lǐng)域:種群生態(tài)學(xué)的現(xiàn)實(shí)意義(一)保護(hù)生物學(xué)瀕危物種保護(hù):種群生態(tài)學(xué)為瀕危物種保護(hù)提供了關(guān)鍵的科學(xué)依據(jù)。通過(guò)對(duì)瀕危物種的種群數(shù)量、分布范圍、繁殖率、死亡率等參數(shù)的精確監(jiān)測(cè)和深入分析,我們能夠精準(zhǔn)把握其生存現(xiàn)狀和面臨的威脅。以大熊貓為例,研究人員長(zhǎng)期跟蹤大熊貓種群的數(shù)量動(dòng)態(tài),發(fā)現(xiàn)由于棲息地破碎化,大熊貓種群被分割成多個(gè)孤立的小種群,這嚴(yán)重限制了它們的基因交流,導(dǎo)致遺傳多樣性降低,近親繁殖風(fēng)險(xiǎn)增加。基于這些研究結(jié)果,保護(hù)工作者采取了一系列針對(duì)性措施,如建立自然保護(hù)區(qū)、開(kāi)展棲息地恢復(fù)工程、實(shí)施人工繁育和野化放歸等,旨在擴(kuò)大大熊貓的棲息地面積,促進(jìn)種群之間的基因交流,提高其種群數(shù)量和遺傳多樣性,從而有效保護(hù)這一珍稀物種。生物多樣性維護(hù):生物多樣性是地球上生命的基礎(chǔ),而種群生態(tài)學(xué)在維護(hù)生物多樣性方面發(fā)揮著不可替代的作用。它通過(guò)研究不同物種的種群特征和相互關(guān)系,揭示生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。熱帶雨林是地球上生物多樣性最為豐富的生態(tài)系統(tǒng)之一,其中包含著數(shù)以萬(wàn)計(jì)的物種。種群生態(tài)學(xué)研究表明,熱帶雨林中的各種生物通過(guò)復(fù)雜的食物鏈和共生關(guān)系相互依存。例如,一些植物依賴特定的昆蟲(chóng)進(jìn)行授粉,而這些昆蟲(chóng)又依賴其他生物提供食物和棲息地。一旦某個(gè)物種的種群數(shù)量發(fā)生變化,可能會(huì)引發(fā)連鎖反應(yīng),影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此,保護(hù)熱帶雨林中各個(gè)物種的種群,維持它們之間的生態(tài)平衡,對(duì)于保護(hù)全球生物多樣性至關(guān)重要。(二)農(nóng)業(yè)與林業(yè)病蟲(chóng)害防治:在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,病蟲(chóng)害的爆發(fā)常常給農(nóng)作物帶來(lái)巨大損失。種群生態(tài)學(xué)原理為病蟲(chóng)害防治提供了創(chuàng)新的思路和方法,推動(dòng)了綠色防控技術(shù)的發(fā)展。利用害蟲(chóng)的天敵來(lái)控制害蟲(chóng)種群數(shù)量是一種常見(jiàn)且有效的生物防治方法。七星瓢蟲(chóng)是蚜蟲(chóng)的天敵,在農(nóng)田中釋放適量的七星瓢蟲(chóng),可以有效抑制蚜蟲(chóng)的種群增長(zhǎng),減少蚜蟲(chóng)對(duì)農(nóng)作物的危害。此外,通過(guò)研究害蟲(chóng)的種群動(dòng)態(tài)和生態(tài)習(xí)性,如繁殖周期、取食偏好、棲息地選擇等,我們可以制定精準(zhǔn)的防治策略。例如,在害蟲(chóng)繁殖的關(guān)鍵時(shí)期,采用物理防治方法,如設(shè)置誘蟲(chóng)燈、黃板等,誘捕害蟲(chóng),降低其種群密度;合理調(diào)整種植結(jié)構(gòu),避免單一作物連作,減少害蟲(chóng)的適宜棲息地,從而降低病蟲(chóng)害爆發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。森林資源管理:森林是地球上重要的生態(tài)系統(tǒng),對(duì)于維持生態(tài)平衡、提供生態(tài)服務(wù)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有不可估量的價(jià)值。種群生態(tài)學(xué)為森林資源的科學(xué)管理提供了有力的指導(dǎo)。通過(guò)對(duì)森林中各種樹(shù)木種群的生長(zhǎng)、更新、死亡等過(guò)程的研究,我們可以制定合理的采伐計(jì)劃。在采伐過(guò)程中,遵循可持續(xù)發(fā)展的原則,根據(jù)樹(shù)木的生長(zhǎng)速度和種群恢復(fù)能力,確定適宜的采伐強(qiáng)度和間隔期,確保森林資源的持續(xù)利用。同時(shí),種群生態(tài)學(xué)還關(guān)注森林中其他生物種群的生存狀況,如野生動(dòng)物、林下植物等。保護(hù)這些生物種群的多樣性,有助于維持森林生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定,提高森林的生態(tài)功能和抗干擾能力。(三)漁業(yè)管理確定合理捕撈量:漁業(yè)資源是人類重要的食物來(lái)源之一,但過(guò)度捕撈往往導(dǎo)致漁業(yè)資源枯竭。種群生態(tài)學(xué)通過(guò)對(duì)魚(yú)類種群的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析,為確定合理的捕撈量提供了科學(xué)依據(jù)。研究人員運(yùn)用數(shù)學(xué)模型,結(jié)合魚(yú)類的生長(zhǎng)速度、繁殖率、死亡率等參數(shù),預(yù)測(cè)在不同捕撈強(qiáng)度下魚(yú)類種群的數(shù)量變化趨勢(shì)。例如,根據(jù)邏輯斯諦增長(zhǎng)模型,當(dāng)魚(yú)類種群數(shù)量處于環(huán)境容納量的一半時(shí),其增長(zhǎng)速度最快。在這個(gè)階段,合理的捕撈量既能保證漁業(yè)的可持續(xù)產(chǎn)量,又能維持魚(yú)類種群的穩(wěn)定增長(zhǎng)。通過(guò)這種方式,漁業(yè)管理者可以制定科學(xué)的捕撈計(jì)劃,避免過(guò)度捕撈對(duì)漁業(yè)資源造成不可逆的破壞。保護(hù)漁業(yè)資源:除了確定合理捕撈量外,種群生態(tài)學(xué)還為漁業(yè)資源的全面保護(hù)提供了多方面的策略。保護(hù)魚(yú)類的棲息地,如河流、湖泊、海洋中的產(chǎn)卵場(chǎng)、育幼場(chǎng)等,對(duì)于維持魚(yú)類種群的健康至關(guān)重要。減少水污染、控制圍填海等人類活動(dòng),有助于保護(hù)魚(yú)類的生存環(huán)境,確保它們能夠正常繁殖和生長(zhǎng)。此外,建立漁業(yè)保護(hù)區(qū)也是保護(hù)漁業(yè)資源的重要手段。在保護(hù)區(qū)內(nèi),限制或禁止捕撈活動(dòng),為魚(yú)類提供了一個(gè)安全的生存空間,促進(jìn)魚(yú)類種群的恢復(fù)和增長(zhǎng)。同時(shí),加強(qiáng)對(duì)漁業(yè)資源的監(jiān)測(cè)和評(píng)估,及時(shí)掌握魚(yú)類種群的動(dòng)態(tài)變化,以便調(diào)整保護(hù)和管理措施,保障漁業(yè)資源的可持續(xù)利用。六、挑戰(zhàn)與展望:種群生態(tài)學(xué)的未來(lái)之路在科學(xué)技術(shù)日新月異的當(dāng)下,種群生態(tài)學(xué)領(lǐng)域既面臨著諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn),也迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。深入探究生物種群在復(fù)雜環(huán)境中的微妙變化,精準(zhǔn)預(yù)測(cè)其未來(lái)走向,已然成為科研工作者們亟待攻克的難關(guān)。隨著全球氣候持續(xù)變化,極端天氣頻繁登場(chǎng),生物的生存環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜。氣溫的劇烈波動(dòng)、降水模式的悄然改變以及海平面的穩(wěn)步上升,都給生物種群的生存與繁衍帶來(lái)了極大的不確定性。如何在這樣的復(fù)雜環(huán)境中,精準(zhǔn)解析各種因素對(duì)種群動(dòng)態(tài)的影響,成為種群生態(tài)學(xué)研究的一大挑戰(zhàn)。與此同時(shí),飛速發(fā)展的現(xiàn)代科技為種群生態(tài)學(xué)研究注入了源源不斷的強(qiáng)大動(dòng)力。高分辨率的衛(wèi)星遙感技術(shù),能夠讓我們?nèi)缤瑩碛幸浑p“千里眼”,從宏觀層面清晰洞察生物種群的分布范圍與動(dòng)態(tài)變化。在監(jiān)測(cè)大面積森林植被的種群分布時(shí),衛(wèi)星遙感可以快速獲取整片森林的植被覆蓋信息,通過(guò)分析不同波段的光譜數(shù)據(jù),準(zhǔn)確識(shí)別出不同樹(shù)種的分布區(qū)域,以及隨著時(shí)間推移,森林覆蓋面積的增減變化情況。而先進(jìn)的基因測(cè)序技術(shù),則如同開(kāi)啟了一扇微觀世界的大門(mén),助力我們深度探索種群的遺傳結(jié)構(gòu)與進(jìn)化歷程。通過(guò)對(duì)物種的基因測(cè)序,我們可以了解種群內(nèi)部個(gè)體之間的親緣關(guān)系,分析遺傳多樣性的高低,以及在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中,種群如何適應(yīng)環(huán)境變化而發(fā)生基因?qū)用娴母淖儭U雇磥?lái),種群生態(tài)學(xué)必將在多學(xué)科的深度交叉融合中綻放出更加絢爛的光彩。與遺傳學(xué)的緊密結(jié)合,將使我們能夠從基因?qū)用嫔钊肫饰龇N群的適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制,明晰生物如何通過(guò)遺傳變異來(lái)應(yīng)對(duì)環(huán)境的挑戰(zhàn)。當(dāng)研究某種植物對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)時(shí),遺傳學(xué)與種群生態(tài)學(xué)相結(jié)合的研究方法,可以分析在干旱地區(qū)該植物種群的基因表達(dá)差異,找出與耐旱相關(guān)的基因,以及這些基因在種群中的分布頻率和遺傳傳遞規(guī)律。與氣候?qū)W的攜手合作,能夠幫助我們更為精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)氣候變化對(duì)種群的長(zhǎng)遠(yuǎn)影響,從而提前制定出科學(xué)有效的應(yīng)對(duì)策略。例如,通過(guò)建立氣候模型與種群動(dòng)態(tài)模型的耦合模型,模擬不同氣候情景下,某種動(dòng)物種群的數(shù)量變化、棲息地變遷等情況,為保護(hù)該物種提供科學(xué)依據(jù)。種群生態(tài)學(xué)的持續(xù)發(fā)展,對(duì)于解決當(dāng)下諸多緊迫的生態(tài)問(wèn)題具有不可估量的重要意義。它不僅能夠?yàn)樯锒鄻有员Wo(hù)筑牢堅(jiān)實(shí)的理論根基,助力我們守護(hù)地球上豐富多彩的生命形式,還能為生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)管理與可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的決策支持。在未來(lái)的日子里,我們堅(jiān)信種群生態(tài)學(xué)將在探索生命奧秘、維護(hù)生態(tài)平衡的征程中不斷書(shū)寫(xiě)新的輝煌篇章,為人類與自然的和諧共生貢獻(xiàn)更多的智慧與力量。種群生態(tài)是研究了解環(huán)境生態(tài)學(xué)的重要基礎(chǔ),那今天一起來(lái)熟悉了解下種群生態(tài)的一些基礎(chǔ)知識(shí)吧。種群的基本概念種是能夠相互配育的自然種群的類群。不同種之間存在生殖隔離現(xiàn)象,是一個(gè)分類階元。一個(gè)物種可以包括許多種群,不同種群之間存在明顯的地理隔離,長(zhǎng)期隔離有可能發(fā)展為不同亞種,甚至產(chǎn)生新的物種。種群是指同一物種在一定空間和一定時(shí)間的個(gè)體的集合體,是具有潛在互配能力的個(gè)體。種群生態(tài)種群生態(tài)學(xué)研究的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:一是定量地研究種群的出生率、死亡率、遷入遷出率。二是了解影響種群波動(dòng)的因素及種群存在、發(fā)生規(guī)律。三是了解種群波動(dòng)所圍繞的平均密度及種群衰落、滅絕的原因。種群生態(tài)學(xué)研究的目的是調(diào)控種群。種群的基本特征NO.1種群的密度每個(gè)單位空間內(nèi)個(gè)體的數(shù)量,密度是種群最基本的參數(shù),也是種群重要的參數(shù)之一。種群密度和生物的大小及該生物所處的營(yíng)養(yǎng)級(jí)有關(guān)。NO.2種群的分布型種群在一個(gè)地區(qū)的分布方式,既個(gè)體如何在空間配置的或種群在一定空間的個(gè)體擴(kuò)散分布的一定形式。研究分布型的現(xiàn)實(shí)意義主要是抽樣設(shè)計(jì)方案、數(shù)據(jù)處理、擴(kuò)散行為。種群分布型的類型主要包括均勻分布、隨機(jī)分布、集群分布三種。⑴隨機(jī)分布:每個(gè)個(gè)體的位置不受其他個(gè)體分布的影響,可用泊松分布概率公式表示。⑵均勻分布:個(gè)體間的距離比隨機(jī)分布更為一致,可看作是隨機(jī)分布的特例。⑶集群分布:個(gè)體呈疏松不均勻的分布,又稱聚集分布,是最常見(jiàn)的類型。集群分布一般可分為核心分布型和負(fù)二項(xiàng)分布型。NO.3種群的出生率和死亡率1.出生率生理出生率(最大出生率):在理想條件下所能達(dá)到的最大出生數(shù)量.生態(tài)出生率(實(shí)際出生率):在一定時(shí)期內(nèi),種群在特定條件下實(shí)際出生數(shù)量.內(nèi)外因素共同作用影響的結(jié)果.影響出生率的因素:a.性成熟速度;b.每次產(chǎn)仔數(shù);c.每年生殖次數(shù);d.生殖年齡的長(zhǎng)短.2.死亡率生理死亡率(最小死亡率):在最適條件下個(gè)體因衰老而死亡,其種群死亡率降到最低。生態(tài)死亡率(實(shí)際死亡率):在一定條件下的實(shí)際死亡率.許多個(gè)體死于各種生物或非生物影響的因素。出生率和死亡率一般都以種群中每單位時(shí)間每1000個(gè)個(gè)體的出生或死亡數(shù)來(lái)表示。NO.4種群的年齡結(jié)構(gòu)種群的年齡分為三種生態(tài)年齡,即3個(gè)年齡組:生殖前期、生殖期、生殖后期3種主要的年齡結(jié)構(gòu)類型:增長(zhǎng)型、穩(wěn)定型、衰老型NO.5性比大多數(shù)生物的自然種群內(nèi)♀♂個(gè)體比率常為1:1出生時(shí)雄性多于雌性,隨年齡增長(zhǎng),雌性多于雄性。性比也受環(huán)境因素影響,如食物的豐歉、如赤眼蜂、當(dāng)食物短缺時(shí)、雌性比例下降。NO.6多型現(xiàn)象種群內(nèi)的個(gè)體在形態(tài)、生殖力、體重及其他生理生態(tài)習(xí)性上產(chǎn)生差異,而出現(xiàn)種群內(nèi)不同生物型。這種不同不單表現(xiàn)在♀♂相異,同性個(gè)體也有不同。如飛虱長(zhǎng)短翅、社會(huì)性昆蟲(chóng)等。自然界的生物,極少以孤立的個(gè)體形式長(zhǎng)期存在,而是以種群的形式生存。對(duì)植物而言,所謂種群(population),就是在一定空間中同種個(gè)體的集合,即同一種群內(nèi)的個(gè)體之間能夠自由授粉、繁殖。譬如,某山地的茶樹(shù)種群,某水域的蓮花種群、某農(nóng)田的玉米種群,等等。一、種群的基本特征種群,并不是個(gè)體的簡(jiǎn)單總和,而是客觀的生物學(xué)的基本單位,是一個(gè)具有自身獨(dú)立的特征、結(jié)構(gòu)與機(jī)能的整體。通常,自然種群具有三個(gè)基本特征:一是空間特征——即種群具有一定的分布區(qū)域;二是數(shù)量特征——即種群在單位面積或體積中的個(gè)體數(shù)量;三是遺傳特征——就是種群具有一定的基因組成,遺傳的多樣性增強(qiáng)了種群對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)力。研究種群的空間分布與數(shù)量變化,是種群生態(tài)學(xué)(population
ecology)的主要任務(wù)。
(一)種群的分布格局
植物種群的空間分布,主要表現(xiàn)在如下三個(gè)方面:
1.隨機(jī)分布(random
distribution)
是指種群中的每一個(gè)體在種群領(lǐng)域中各處出現(xiàn)的幾率是均等的,而且每一個(gè)體的存在并不影響其它個(gè)體的分布。事實(shí)上,隨機(jī)分布并不多見(jiàn)。只有環(huán)境因子對(duì)多種植物的作用無(wú)太大差別時(shí),或者某一主導(dǎo)因子成隨機(jī)分布時(shí),才會(huì)引起種群的隨機(jī)分布;或者在生態(tài)條件比較一致的環(huán)境中,才會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)分布,如生長(zhǎng)在潮汐帶的植物。此外,用種子繁殖的植物,初次入侵某一地區(qū)時(shí),常呈隨機(jī)分布。
2.均勻分布(regular
distribution)
或稱規(guī)則分布。系指種群內(nèi)每一個(gè)體近乎等距離分布。當(dāng)植物占有的空間超過(guò)所需的空間時(shí),則在分布過(guò)程中所受的障礙也就很小,從而導(dǎo)致均勻分布
。在自然情況下,這種類型的分布極少出現(xiàn)。但是,由于以下原因,常會(huì)引起植物的均勻分布:一是病蟲(chóng)害、種間競(jìng)爭(zhēng)時(shí)、優(yōu)勢(shì)種成均勻分時(shí),其伴生種則呈均勻分布;二是地形、坡向、土壤水分狀況的均勻分布時(shí),也使植物種群呈均勻分布;三是人工干預(yù)的種群,如人工林、栽培作物,多為均勻分布。
3.聚群分布(aggregated
distribution)
在大多數(shù)的生態(tài)環(huán)境中,種群常常呈聚群分布。這種方式的分布,可由多種因素引起:一是在風(fēng)、水的作用下,植物的繁殖體被運(yùn)送到同一區(qū)域,于是形成下一代個(gè)體的聚群生長(zhǎng);二是繁殖體雖然隨機(jī)擴(kuò)散,但是只能在某一特定的條件下才能定居,比如需水的種子只有落在濕潤(rùn)的土壤上才能萌發(fā)生長(zhǎng);三是新形成繁殖體的傳播距母體較近,也能形成聚群分布;四是有些植物通過(guò)地下(如蘆葦)或地上(如草莓)匍匐莖的無(wú)性繁殖所形成的眾多個(gè)體;五是動(dòng)物的過(guò)度取食(如草場(chǎng)的過(guò)度放牧),導(dǎo)致許多植物被限制在不受草食動(dòng)物啃食的區(qū)域;六是人類的經(jīng)濟(jì)活動(dòng),如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的團(tuán)塊播種,等等。植物的聚群分布,既有利于繁殖,又有利于種群的遺傳變異。然而,會(huì)增加種內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)。(二)種群的數(shù)量與增長(zhǎng)
種群的數(shù)量,是指在一定面積或容積中某種植物的個(gè)體總數(shù)。一個(gè)種群的個(gè)體數(shù)目多少,也叫種群大小(population
size);如果用單位面積內(nèi)的個(gè)體數(shù)目來(lái)表示種群大小,則叫種群密度(population
density)。種群數(shù)量,不是恒定不變的,而是處于不斷地動(dòng)態(tài)變化中,這取決于個(gè)體的出生率與死亡率。單位時(shí)間內(nèi)出生率與死亡率之差叫增長(zhǎng)率(growth
rate)。當(dāng)兩者之差為正數(shù)時(shí),表明種群處于發(fā)展上升時(shí)期,數(shù)字越大則發(fā)展?jié)搫?shì)越強(qiáng);反之,為負(fù)數(shù)時(shí),表明種群處于行將衰亡時(shí)期,數(shù)字越大則此種群很快解體,不復(fù)存在。
(三)年齡結(jié)構(gòu)
在絕大多數(shù)的植物種群,其個(gè)體具有不同的年齡階段,把處于各個(gè)年齡段的個(gè)體數(shù)目占種群個(gè)體總數(shù)的比例叫年齡結(jié)構(gòu)(age
ratio),常用百分?jǐn)?shù)(%)表示。年齡結(jié)構(gòu),能夠真實(shí)地反映出種群的發(fā)展趨勢(shì),因而是研究種群動(dòng)態(tài)的一個(gè)重要指標(biāo)。
在研究中,常用年齡金字塔(age
pyramid)形式來(lái)表示種群中植物所處的年齡結(jié)構(gòu),即將種群中各個(gè)年齡段的個(gè)體從小到大用圖形表示出來(lái)。作圖時(shí),將植物的年齡階段分為三個(gè)時(shí)期:繁殖前期(幼齡階段),放在金字塔的底部;繁殖期(長(zhǎng)成階段),放在金字塔的中部;繁殖后期(行將枯死階段),放在金字塔的頂部。依據(jù)典型的圖形,基本上可將種群劃分為三種類型:
1.
增長(zhǎng)型種群(iecreasing
population)
該種群以幼年(繁殖前期階段)個(gè)體數(shù)占有最大的比例,而老年(繁殖后期階段)個(gè)體數(shù)最少;幼年個(gè)體與中年(繁殖旺盛階段)個(gè)體,除了補(bǔ)充枯死的老年個(gè)體之外還有剩余。所以,這種類型種群的數(shù)量呈上升趨勢(shì)。其金字塔圖形呈等腰三角形(底大頂小)。
2.
穩(wěn)定型種群(stable
population)
此種群中各個(gè)年齡階段的個(gè)體數(shù)大致呈均勻態(tài)分布,即每個(gè)年齡段的個(gè)體大體上以等量進(jìn)入下一階段
。所以,種群的大小趨于穩(wěn)定。其金字塔圖形呈子彈形(上中下三部分近似)。
3.
衰退型種群(declining
population)
與增長(zhǎng)型種群相反,這類種群中處于老年階段的個(gè)體數(shù)量多,而幼年階段的個(gè)體數(shù)量少,即大多數(shù)個(gè)體的生殖力明顯降低。所以,種群數(shù)量趨于減少。其金字塔圖形呈糧倉(cāng)形(底窄頂闊)。
需要指出的是,在利用年齡結(jié)構(gòu)分析種群的發(fā)展趨勢(shì)時(shí),還應(yīng)考慮到環(huán)境因子對(duì)種群的影響。這是因?yàn)椋袝r(shí)幼苗的數(shù)量并不能完全說(shuō)明種群的發(fā)展趨勢(shì)。譬如,在亞熱帶,松—櫟針闊混交林中,松樹(shù)的幼苗常比櫟樹(shù)的幼苗多。但是,由于櫟樹(shù)的耐陰性比松樹(shù)強(qiáng),所以在郁閉的林下,不利于喜陽(yáng)的松樹(shù)幼苗生長(zhǎng),而有利于櫟樹(shù)幼苗生長(zhǎng)。盡管松樹(shù)幼苗數(shù)量多,但最終還是被櫟樹(shù)取代。
(四)種群的遺傳與進(jìn)化
其實(shí),
植物所具有的表現(xiàn)型特征(包括形態(tài)特征與生理特征),最終都是由植物的基因型所控制(內(nèi)因),同時(shí)也受外界環(huán)境條件的影響(外因)。任何一個(gè)種群,每一個(gè)體基因型的相對(duì)穩(wěn)定性是種群繁殖的基礎(chǔ)。但是,每一個(gè)體的基因型并非完全相同,因而它們的表現(xiàn)型在很多情況下常有差異。種群內(nèi)在的生存差異與繁殖差異(即變異),使得那些更能適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體產(chǎn)生更多的后代,必然使種群更加適應(yīng)生態(tài)環(huán)境。當(dāng)環(huán)境條件隨著時(shí)間推移而發(fā)生變化時(shí),優(yōu)良的基因型就能很好地適應(yīng)新的環(huán)境。而且,在自然選擇中,種群的遺傳組成將發(fā)生變異,進(jìn)而產(chǎn)生適應(yīng)性更強(qiáng)的表現(xiàn)型。把物種或種群的遺傳組成隨著時(shí)間而發(fā)生變化的過(guò)程叫進(jìn)化(evolution)。應(yīng)該說(shuō),物種的進(jìn)化在時(shí)間上是個(gè)極為漫長(zhǎng)的過(guò)程。大多數(shù)植物,都是生活在環(huán)境條件有著很大差異的地方(即地理分布)。由于長(zhǎng)期受到當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件的影響,同種植物不同地域的群體,都是朝著各自所適應(yīng)環(huán)境條件的方向發(fā)展進(jìn)化,結(jié)果必然出現(xiàn)不同群體間的變異。如果這些變異能夠遺傳給后代,這樣就形成了同一個(gè)物種分化為不同的群體類型,即生態(tài)型(ecotype)。業(yè)已明確,同一物種的不同生態(tài)型之間,不存在生殖隔離,即可以相互雜交。有時(shí),生態(tài)型之間雜交所產(chǎn)生的后代遠(yuǎn)比其雙親具有更強(qiáng)的生活力,這種現(xiàn)象叫雜種優(yōu)勢(shì)。農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)常用雜種優(yōu)勢(shì)來(lái)培育新品種。
二、種間關(guān)系
所謂種間關(guān)系(interspecific
relationship),是指物種之間可能發(fā)生的相互作用,所以又叫種間相互作用(interspecific
interaction)。種間關(guān)系,是種群生態(tài)的重要內(nèi)容。由于自然界的大多數(shù)群落是由多種植物組成的集合,所以在相互靠近生長(zhǎng)的種類之間必然發(fā)生或多或少的相互影響,即種間關(guān)系。主要表現(xiàn)為四種形式:
(一)種間競(jìng)爭(zhēng)(interspecific
competition)所謂種間競(jìng)爭(zhēng),是指兩個(gè)物種需要相同的環(huán)境資源所產(chǎn)生的相互關(guān)系。如綠色植物的種間競(jìng)爭(zhēng),主要是對(duì)光照、水分、礦質(zhì)養(yǎng)分和生存空間的競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果可能出現(xiàn)兩種情況:其一,假如兩個(gè)物種是直接競(jìng)爭(zhēng)者,即在同一空間、同一時(shí)間,需要同一資源,必然是一個(gè)種群數(shù)量逐漸增多,另個(gè)種群數(shù)量逐漸減少,直至消亡;其二,如果兩個(gè)物種在空間關(guān)系上不同時(shí),可能二者互有消長(zhǎng),維持平衡。其實(shí),同種個(gè)體之間的競(jìng)爭(zhēng)遠(yuǎn)比種間個(gè)體的競(jìng)爭(zhēng)更為激烈。這是因?yàn)椋鼈冏陨淼纳谂c對(duì)外界環(huán)境的需求完全一致,競(jìng)爭(zhēng)陽(yáng)光、水分、養(yǎng)分、空間,尤其在栽培作物更為明顯。所以,應(yīng)該合理密植,控制水肥,盡量避免個(gè)體間的競(jìng)爭(zhēng)(防止徒長(zhǎng)和倒伏),確保增加產(chǎn)量和提高品質(zhì)。
(二)種間共生(interspecific
symbiosis)
1899年,德國(guó)植物學(xué)家德巴瑞研究地衣(是藻類與真菌的共生體)中某些藻類與真菌之間的相互關(guān)系時(shí),首次提出了共生的概念。所謂共生,最初的含義是,對(duì)雙方有益或無(wú)害的相互作用。隨著科學(xué)的發(fā)展,共生的概念既包含雙方獲益,也包含其中一方受害。
1.
互惠共生
是指雙方都獲益的相互作用,如地衣(藻菌共生)、根瘤(根瘤菌與豆科植物共生)、菌根(真菌與高等植物的根共生)。在此,以菌根為例說(shuō)明植物的種間共生。
在植物界中,菌根(mycorrhiza)是常見(jiàn)且重要的互惠共生類型,在大多數(shù)的木本植物都可見(jiàn)到。比如,楊、榛、松、云杉等都有菌根。依據(jù)真菌是否侵入根內(nèi),可以分為三種類型:一是外生菌根——是指在根系活躍生長(zhǎng)時(shí)期,被某些特殊的真菌緊密地包圍,形成菌絲套,少數(shù)真菌的菌絲也能侵入到根表皮與皮層的細(xì)胞間隙(但未進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部)所形成的共生;二是內(nèi)生菌根——是真菌的菌絲侵入到根部的細(xì)胞內(nèi)所形成的共生;三是內(nèi)外生菌根——?jiǎng)t是真菌的菌絲分布于根部細(xì)胞內(nèi)外的共生。
菌根的共生作用是雙方都獲得益處:通過(guò)共生,根中的真菌獲得碳水化合物等有機(jī)物質(zhì),用于生長(zhǎng)。相比之下,樹(shù)木獲益更大:共生的真菌分泌B族維生素和有機(jī)酸,利于土壤中的有機(jī)物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化;促進(jìn)樹(shù)木根系發(fā)育,擴(kuò)大吸水吸肥空間
。因而,提高樹(shù)木的抗逆性(抗旱、抗高溫、抗毒物、抗病原微生物等),比沒(méi)有菌根共生的樹(shù)木生長(zhǎng)得更加旺盛。
2.
附生(epiphytism)
也稱偏利共生;是指兩個(gè)物種之間只有一方從對(duì)方獲利,而另一方無(wú)利可得(甚至有害)的共生。在熱帶與亞熱帶的森林中,常能看到一種植物附著于另一種植物上生長(zhǎng)的現(xiàn)象。從藻類、地衣、苔蘚、蕨類,甚至種子植物都有附生的現(xiàn)象。附著于其它植物體上
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