种间竞争 不同物种利用相同的有限资源时所发生的种间相 互作用。
昆虫种群生态学
种群特性
种群具有个体的生物学特性
种群特有的特性:种群密度、种群数量;种群数量动态;种群空间分布;密度制约机制;地 理种群、寄主种群、生物型
地理种群geographic race:生物种群在地理隔离条件下经长期适应产生的种内分化类群。 寄主种群host race: 由寄主植物隔离而引起的昆虫种型分化,长期生活在不同寄主上 的同种昆虫,形成嗜好不同寄主的种群类型。
生物型 biotype :种内个体或种群长期适应某种生存条件(如食物)而产生的种内类群。 它们在形态上区别不大,在生理、生态特性上有一定差异。
种群结构:指种群内某些生物特性互不相同的各类个体群在总体内所占的比例的分配状况。 种群结构的表现型式
性比sex ratio 年龄组配 age-distribution: 生理年龄:生殖前期 pre-reproduction,生殖期reproduction和生殖后期 post-reproduction 年龄金字塔 多态现象 种群的空间分布:种群在栖息地内因生物的和非生物的环境间相互作用,造成种群在一定空 间内个体扩散分布的一定形式。 空间分布型:统计模型
空间分布由生物因子(物种特性、种内和种间关系)和非生物因子(气象、作物、水肥、农 事管理等)所决定。
空间分布因物种、虫龄、虫态、种群密度和环境条件的不同可能不同。 昆虫种群空间分布类型
随机分布:样本方差与平均数差异极小,一般认为方差/平均数在1~1.5之间就符合随 机分布。如螟虫卵块
聚集分布:方差大于平均数。一般认为比值在1.5-3.0之间。大多数昆虫的各虫态属聚 集分布,如螟虫幼虫、褐飞虱
均匀分布:样本方差小于平均数。个体与个体间的距离相等。符合均匀分布的昆虫种群 较少。短翅型白背虱 种群空间分布的检测方法
全体调查:空间图式 抽样调查
抽样方法: 随机抽样 分层随机抽样:按品种、长势、生长期等的不同划分区组,区组 内划分面积相同的小区,在小区内进行随机抽样。
两级顺序抽样:从总体中随机抽取田块,每田块进行顺序多次抽样。 间分布的判定方法
频次法: 检验各样方虫数出现的理论频次与实际频次间差异的显著性。如果差异不显 著,则判定符合该理论分布,否则就不符合该理论分布。
指数法 (1)扩散系数C
注意之点: C 随种群密度变化时不能用C值大小来判断分布型。
(2) K 值法 K>8 种群逼近随机分布, K越小聚集程度越高。
K与虫口密度无关,但受样方大小影响,比较不同处理害虫聚集程度时,最好用相 同大小的样方进行调查取样。
(3) CA 值法 CA =1/K
CA =0 随机分布 CA >0 聚集分布 CA <0 均匀分布
(4) 聚集度均数
判断引起聚集的原因:r 是自由度为 2k 时 0.05 水平下的卡方值,如 2k 为非整 数,可用线性插值法简单求得其卡方值。
聚集均数<2 时,聚集原因由某些环境因素引起。
聚集均数>2 时,其聚集是昆虫本身行为和环境因素综合影响的结果。
(5)平均拥挤度指标:平均拥挤度是指每个个体在一个样方中的平均他个体数,即每 个个体的平均邻居数。
判断标准I:
平均拥挤度/平均数=1时,为随机分布; 平均拥挤度/平均数<1时,为均匀分布; 平均拥挤度/平均数>1时,为聚集分布。 判断标准II(Iwao 法):
如果建立的直线回归关系成立时可用a,b值进行判断。 a表明种群中个体的分布性质
当a=0时,种群分布的基本成分是单个个体;
当a>0时,个体间相互吸引,分布的基本成分是个体群; 当a<0时,个体间相互排斥。 b表明种群的空间分布 当b=1时为随机分布 当b>1时为聚集分布 当b<1时为均匀分布
昆虫空间分布的应用价值 制定抽样方案 :
1、随机分布种群数量调查时对取样方式、样方大小及数量要求不高。常采取样方面积 放大些,而样方数量适当减少些的原 则进行抽样。
2、聚集分布种群,特别是核心分布。调查时宜采取样方数量多,样方面积小的原则。 以 Z字形取样或棋盘式取样较好。
3、均匀分布和随机分布可采用五点式和对角线取样方法,核心分布宜采用棋盘式和平 行跳跃式取样方法,嵌纹分布宜采用Z字形取样方法。 制订防治决策。
指导序贯抽样,确定是否需采取防治措施。 用于研究昆虫的扩散迁飞行为。 昆虫种群在地理上的数量波动 种群密度高相对稳定区(型) 种群密度波动区(型)
种群密度低相对稳定区(型) 昆虫种群的季节性数量波动 斜坡型:粘虫、小地老虎
阶梯上升型:三化螟、玉米螟、棉铃虫 马鞍型:桃树上的桃蚜
抛物线型:高粱蚜、甜菜夜蛾、稻苞虫、斜纹夜蛾
种群数量波动的原因
内因:种群繁殖力、发生世代数;生长发育的特点;对气候、食物等条件的生态适应性。如昆虫对最高、最低温度范围,对有关食料的种种反应;休眠或滞育的特性;种的迁飞、扩散分布能力等。
外因(常为种群暴发系统的触动因子):
1、食物营养:昆虫生存的必要条件(食物的种类、分布面积、植物的发育阶段、品种特性、 生长状况,以及其内部所含的昆虫营养物质及次生物质等)。
2、气候的基本三要素:光、热、水,尤其需要注意当地总积温、雨季分布、异常气候条件。 3、种群的发生与寄主的物候关系:如二者在时间上不 符合则必然不利于种群的发展。在农 业上寄主的物候现象常受到人为的控制。耕作制度、品种布局、播种期及田间各项管理 措施、杀虫剂的应用等,都对种群的消长起着巨大的影响作用。
4、各代各虫期的天敌:种类、数量发展状况,与寄主昆虫在发生数量上的密切关系,天敌 的发生与非生物因素的变动关系。 种群数量变动机制分析
生物学派:强调生物作用对昆虫种群的影响,并将环境因子分为三大类: 适应性因素:主要是寄生性天敌
灾变性因素:气候因子 鸟和其它捕食性天敌
气候学派:认为昆虫种群密度波动首先是由天气条件影响种群发育速度和存活率所致。 综合学派:强调生物因子和非生物因子的相互作用。 自动调节学派:强调种群内个体的变异性对控制种群数量的重要性;认为种质的好坏是主要作用;有机体的数量变动是通过种群中个体的遗传变异引起的。 种群数量波动的基本模型
净增殖率R0:每代雌虫所产生的雌后代数, 或每雌产雌数(Nt/N0 )。
内禀增长力rm:在一定生物和非生物环境下种群所固有的内在增长能力。 种群生长型:是指种群数量随时间的变化动态。
昆虫种群生长型种类;世代离散性生长型;世代重叠的连续性生长型。
世代离散性生长型
适用对象:适合于1年发生1代和世代不重叠的昆虫。 生长型模型: Nt+1 =R0Nt
R0为种群净增殖率,即每雌产雌数。 R0为恒量;R0为变量( 函数) 种群发展趋势估计:R0>1种群无限增长;R0<1种群无限减少。 世代重叠的连续性生长型
适用对象:世代重叠生活史昆虫。有两种类型,即无限环境条件下的指数增长型;有限 环境条件下的逻辑斯蒂曲线增长型。 无限环境下的指数增长:
r为内禀增长率 K:为环境最大饱和容量; r:为内禀增长率;a:为常数;t:为时间。
生命表的定义:是按种群生长的时间或年龄为顺序,系统记述种群的死亡、生殖及死亡原因 的表格。
系统性:整个世代
阶段性:各发育阶段的生存和繁殖 综合性:各因素对种群数量的影响作用 关键性:主要因素及其作用的主要阶段 生命表的类型及形式
1 特定时间生命:以特定时间为间隔单位,系统调查记载到x 时间时种群的存活和死亡数量(年龄组配比较稳定的前提下)。
生命期望生命表:只考虑种群的死亡过程。
x :按一定时间划分的单位时间期限(如日、周、月),据生活史历期而定,以不超过 一个虫态历期为最好。
lx:在 x 期开始时的存活虫数(实际观察值)
dx:在 x 期限内 ( x → x+1) 的死亡虫数(实际观察值) qx:在 x 期限内的死亡率 = dx / lx
Lx:在 x 期到x +1 期间平均存活数目 =( lx + lx+1 )/2 Tx:在 x 期限后的平均存活数的累计数 =ΣLx ex :在 x 期开始时的平均生命期望数 =Tx /lx 2 特定年龄生命表 以年龄阶段作为时间划分的标准。 多年同代生命表可用于关键因子(阶段)分析。 种群趋势指数计算: I=下代虫量/上代虫量 3 自然种群特定年龄生命表的制作方法 世代重叠种群特定年龄存活虫数的确定
平均龄期法:将全部调查时间中各龄(期)个体的合计数 A 乘以调查间隔天数,再除以各年龄平均历期(天数),得到各龄中期的个体数( lx )。 lx = ( 该龄个体合计数×调查间隔天数 ) / 该龄平均历期
各龄(期)的平均历期可从上下两个期的高峰间隔得出,如1 龄高峰在第四天,2龄高峰在第八天,则1龄平均历期即为4天;也可用实验观察得到达。 生命表的分析与运用 1 种群存活率分析
2 种群趋势指数 I :是指在一定条件下,下一代或下一虫态的数量占上一代或上一虫态数量 的比值,又称存活指数。
I也可用各虫期的存活率和繁殖力的乘积来表示: I = SE × SL1 × SL2 ……Spp × SA × P♀ × F × PF
S 为存活率; P♀ 为雌性比率; F为雌虫最高产卵量(生殖力); PF 为卵实际产出 率。PF =实际生殖力 / 最高生殖力
I值的应用
1、种群发展趋势估计:I=1 时,下代种群数量将保持不变;I>1 时,下代种群数量将 增加:I<1 时,下代种群将减少。
2、种群未来数量预测:Nt+1 =Nt×I
3、根据一张生命表求得的 I 值,只能做短期预测。而用平均生命表求得的平均 I 值 则可用于中长期预测。 3 关键因子分析:凡是某一阶段的数量变动能极大地影响整个种群未来数量变动的阶段,这 一阶段称为关键阶段。凡是某因子引起种群死亡率的变动能极大地影响未来整个种群数 量变动,这一因子称为关键因子。
确定关键因子(阶段)的方法: (1)K值图解相关法:
K值是指前后相邻的两个阶段的存活虫数的比值的常用对数。 (2)相关回归分析法
决定系数r^2法: 回归系数b 法:
捕食者对猎物的选择性
选择盈利性的猎物:投入少,收获多的猎物: 如,蚜茧蜂喜好寄生个体小的蚜虫,但对麻痹后的不同大小蚜虫选择性一致。
捕食者食物类型的转变:受猎物密度的影响 捕食者与猎物数量消长关系 捕食者与猎物间的功能反应
功能反应:是指单位时间内随着猎物密度的上升,平均每个捕食者消耗的猎物数量的变 化。
功能反应的三种模型:HollingI 型;HollingII 型;HollingIII 型(分别如下图所示)。 干扰反应 数值反应
猎物的数量对捕食者数量的影响
影响捕食者的发育速率、生殖力及存活等。 种群的生态对策
生态对策是昆虫对环境条件的不同适应方式,有k和r两种对策。 生态对策是物种在不同栖息环境下长期进化的结果。 两种对策的昆虫存在许多差异。 种的分化
species:是形态上类似的、共享同一基因库的、与其它类群有明显生殖隔离的生物类群。 种群是物种的存在形式. 同一种群内的个体存在一定程度的差异. 亚种subspecies:是指具有地理分化特征的种下类群。
变种variant:是指同域性种群因种种环境条件的差异,而逐渐变异为具有某些生理生 态差异的类群。
地理型 geographical race 寄主型 host race 生态型 ecological form 季节型 seasonal form 生物型 biotype 研究种型分化的意义
促进生物进化理论的发展。
种下类群的分化是生物进化和新种形成历史过程的一个进程。 作物抗虫性变化。 害虫抗药性。
指导生物防治:寄主型和地理型。
指导益虫和资源昆虫开发中的良种选育。
生物型 :种群内或种群间表现有不同生理生态特性的类群。在昆虫中,种以下的生物型普 遍存在。
季节活动、生物节律、体型大小、颜色、抗药性、 迁飞潜能、性激素、同工酶谱、基 因型频率 生物型的类别
非遗传性的多型现象:环境条件(如食料、温度、光照等)引起的表型差异, 如形态、 行为特性等。环境条件差异一旦减少或消失时,生物型的分化也随之消除。
遗传性的多态现象:种群的分化是由遗传基因所控制的。如害虫致害性和抗药性。 生物进化与适应
进化是指一个生物群体在长时期的自然选择过程中,遗传组成发生的变化。 进化的结局是产生更多种类的生物物种和数量更多的生物后代,并使这些生物更好地适 应变化着的环境。