统计生态学期末整理

一、生物多样性 生物多样性是指地球上各种各样的物种，它们之间的相互作用，以及维持它们的过程。自 然界的生命有着不可磨灭的错综复杂的联系（物种间相互作用的复杂网络）o 一个物种生命周 期的变化可能影响许多其他物种的生命周期。生物多样性的转化或丧失也不可避免地损害了 生态系统的功能。 1. 生物多样性理论 ❖成种 ・物种的定义 一个物种通常被定义为一群在自然界中实际上或潜在地杂交的个体。从这个意 义上说，一个物种是自然条件下可能存在的最大基因库。物种的界限是模糊的。 这些模糊的地方的存在并不奇怪毕竟，物种的概念是我们人类为了自己的 方便而发明的 , 物种形成的定义 物种形成是新物种产生的进化过程。这一过程是两个种群之间生殖隔离的进化。 它始于生物体在繁殖过程中所犯的错误。许多错误是有害的，但有些错误是自 然选择偏爱的，或通过漂变固定下来的。 隔离的两种类型合子前隔离（两个物种有不同的配偶选择或求偶或繁殖季节） 和合子后隔离（两个物种确实杂交，但他们的杂交后代生存能力或生育能力低）。 , 物种形成的机制副产物机制（byproduct mechanism）和增强机制（reinforcement mechanism）生殖隔离的出现被认为是自然选择引发遗传分化的一个副产物， 也有学者认为自然选择增强了生殖隔离。 物种形成的模式前进进化（anagenesis,单一谱系中发生的性状的进化改变） 和分支进化（cladogenesis, 一个谱系分成两个甚至多个衍生谱系） 物种形成的原因异域成种、边域成种、邻域成种、同域成种 Albpatric Reripatric Parapatric Sympatric Original population o o o o Initial step of speciation CD 4 C2 o Bairir foimsdbn New niche errieied New niche enlered Genelic polymo rp hism Evolution of reproductive isolation CD cf 3 （9 In isokalion In isdded riche In adjacenl niche Within lhe pop u la 1b n New distinct species after equilibration Co-speciation 适应辐射-first arrival hypothesis趋异进化的结果使亲缘相同或相近的一类 物种适应多种不同的环境而分化成多个在形态、生理和行为上各不相同的种， 形成一个同源的辐射状的进化系统 ❖ 灭绝 竞争导致灭绝 竞争排除后出现的支系通过竞争导致先出现的支系灭绝。 Number of species Incumbent replacement 职责替代先出现支系的灭绝使得后出现的支系得以扩大。 Competitive displacement ・随机灭绝 物种灭绝的速率是恒定的。 对抗性共同进化如果两个竞争物种或寄生宿主物种中的一个在其他物种进化 时没有进化出适应性的改进，那么这个物种就会灭绝。 红皇后假说自然选择不断地作用于每一个物种，以跟上竞争物种的进步。随 着竞争对手进化出新的适应能力，每个物种的环境都在恶化。这种恶化是该模 型中灭绝的原因。 大灭绝 大灭绝是一种相对突然的、全球性的生物多样性减少。 在地球上有生命存在的整个过程中，物种大灭绝是周期性发生的。 要发生大规模灭绝，必须发生以下情况世界各地都在发生物种灭绝；许多种 类的物种灭绝了 ；物种灭绝集中在很短的地质时间内（200万年或更短）。 ❖生物多样性维持 生态位理论 生态位是一个特定物种在生态环境中扮演的角色。一个种群在时间空间上所占 据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。 物种丰富度随着生态位轴长度的增加而增加或现有生态位的宽度变窄 （Hutchinson 1959）,或物种有不同的生活史（短命物种与晚季物种）。 ・中度干扰假说中等程度的干扰频率能维持较高的物种多样性。 中性理论物种间的差别对生态群落的构建无关紧要，物种的基本种群动态参 数（demographic rates）,如出生率、死亡率和迁移机会不随物种的变化而变化。 2. 多样性指数 物种数量S 香农指数H这个指数衡量的是源于信息论的不确定性。 辛普森指数D从一个无限大的的群落中随机抽取的任意两个个体属于不同物种的 概率。 均匀度（evenness）对于物种数相同的两个群落而言，均匀度越大，多样性越高。 a, B, Y多样性 a多样性一个特定区域或生态系统的多样性，通常用物种丰富度来表示。 B多样性不同生态系统间多样性的比较，通常用生态系统间物种变化来衡量。 Y多样性在一个大的区域内总的多样性。 3. 系统发育多样性 系统发育多样性是对生物多样性的一种度量，它包含了物种间的系统发育差异。定 义并计算为“所有属于相应最小生成路径的分支的长度之和”，其中分支是一个分 形图的一个片段，最小生成路径是两个节点之间的最小距离。 ❖为什么使用系统发育多样性 /系统发育多样性越高，进化潜力越大 /系统发育多样性与生态系统功能联系密切，系统发育多样性高的群落中的物种 间生态位互补 /系统发育多样性反映群落动态。例如高泛食者的捕食压力保守防御系统发 育聚集；高泛食者的捕食压力趋同防御系统发育分散；高专食者的捕食压力 保守防御系统发育分散；高专食者的捕食压力趋同防御随机模式 /进化上多样化的组合可以提高生产力 ❖系统发育多样性的量度 / 净关联度指数NRI最近分类群指数NTI /平均系统发育距离 二、种群分布格局和动态 在给定的时间内生活在同一地区的同一物种的一群个体被称为种群。种群生态学是研究种 群与环境的关系，包括环境对种群密度和分布、年龄结构和种群大小的影响。 种群生态学的原则可以用于①管理野生动物、渔业和森林以获得可持续的产量②扭转受威胁 或濒危物种的减少③减少害虫数目 1. 种群分布格局 集群分布可能受到资源可用性和行为的影响 均匀分布可能受到社会互动的影响，例如领域性 随机分布 ❖分布格局的影响因素 / 环境控制模型外部力量（气候、物理、化学）控制着生活群落。如果这些因素 具有空间结构，它们的模式将反映生活群落。 / 生物控制模型群落内部和种间的相互作用；中性过程，例如生态漂移和有限 扩散；产生严格意义上导致空间自相关的空间模式 /历史事件 2. 种群动态 种群动态是生命科学的一个分支，研究规模和年龄构成作为种群动态系统，以及驱动它 们的生物和环境过程（如出生率和死亡率，以及迁移）。例如种群老龄化、种群增长或下 降。 种群动态的特征是种群大小、种群密度、种群扩散、迁入迁出、出生死亡、存活曲线 ❖