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3.2物种生活史对策

大型和小型小天蓝绣球(Phlox drummondi)生殖价随年龄的变化
生殖效率是生殖对 策的一个主要问题。 生物是通过提高后 代的质量与投入能 量的比值来达到提 高生殖效率的目的。
一年生蚊母草 春天,池塘中心,产生较重的种子;池 塘周围产生数量多、质量轻的种子。
Linhart(1974)年曾研究过水苦荬的两个种群
通常较大 较丰富 贫乏
激烈(紧张)
通常较小 较贫乏 丰富
两种对策者特征对比:生物特征
比较项目
发育速度 个 体 特 征
r-对策者
K-对策者


开始繁殖时间
寿命




体型大小
繁殖能力

高产,一次繁殖
大 低产,多次生殖 低
较稳定,接近K
种 群 特 征
rm
密度

波动大,远离K
种群增长
生存曲线
迅速
Deevey III
高原鼠兔 兔形目鼠兔科的1属,通称为鼠兔,又 名鸣声鼠、石兔
(3)当前繁殖与未来繁殖
生殖价和生殖效率 x龄个体的生殖价(reproductive value)(RVx)是该个体马 上要生产的后代数量(当前繁殖输出),加上那些预期的 以后生命过程中要生产的后代数量(未来繁殖输出)。
特点:如果未来生命期望低, 分配给当前繁殖的能量应该高, 而如果剩下的预期寿命很长, 分配给当前繁殖的能量应该较 低。
( 二 ) 生 殖 对 策
生殖对策实际就包括两个方面的问题: 第一是生殖者存活的问题,也即生殖的代 价问题,生物生殖必然带来变化的生理压 力和个体危险,因此,也就必然会影响到 生物的生存;
第二是生殖的效率问题,生物选择的对策, 都旨在提高生殖的效率,这一点可从植物 的生殖行为中证实。
体型效应
两种可能中必须选择其一,这称为两者间的权衡(trade-off)。
下几颗蛋合适?
图片:鸟类窝寄生
丹顶鹤
孔雀
1967年,麦克阿瑟和威尔逊(MacArthur和Wilson)推进了 这个思想。他们首先按栖息环境和进化对策把生物分成r对策者和K-对策者两大类。他们认为,环境是一个连续 的谱系。其一端是气候稳定的,天灾很少的系统;例如 热带雨林就属于这种情况,它是生态上饱和的系统,动 物密度很高,竞争剧烈;另一端是气候不稳定,难以预 测的天灾多的地方,如寒带或干旱地区,它们属于生态 上真空、没有密度影响、没有竞争的类型。在前一类环 境中的称为K-选择;在后一类环境中,称为r-选择。
形成时就决定了叶子数目。
② 无限生长类型:冬芽只含有少量叶原基,在下一
个生长季,顶枝尖端在生长季内还能产生新的叶
子和节间。
根冠比率—物质分配
不同基因型小麦的根/冠比
磷效高低
mR/mS—根/冠质量比
姚青,等.应用与环境生物学报,1999,5(5):
土 壤 干 旱 时 根 中 化 学 信 号 的 产 生 以 及 根 冠 间 的 物 质 与 信 息 交 流
桦树
山毛榉
R型
北极苔原
S型
清除杂草
R-,C-,S-对策植物生活史比较
性状 生活型 茎的形态 C-型 多种多样 树冠高大浓密 S-型 多种多样 多种多样 R-型 草本 小型化
叶型
叶 寿命 开花 生殖成熟期 生殖投入 持久的组织器官 生长速度 对胁迫的响应 枯枝落叶层 草食动物适口性
多种多样
落叶 或长或短 每年 晚 小 芽、种子 快 快 丰富,经常有 多种多样
成体的存活与繁殖 现在的繁殖与未来的繁殖 后代的数量、大小与亲代抚育 休眠(种子库)和迁移
(1)体型效应
物种个体的大小与其寿命有很强的正相关关系。
同一物种个体间 大小的差异是否 会影响其寿命?
世界自然生长第一高人— 中国牧民鲍喜顺(左) (身高:2.361米)与最矮的 人—肯尼亚的Kiran Shah (身高:1.263米)。
r-对策
r-对策(r-strategy):
生活在条件严酷和不可预测环境中,种群死亡率通
常与密度无关,种群内的个体常把较多的能量用于
生殖,而把较少的能量用于生长、代谢和增强自身
的竞争能力。
r-选择( r-selection)者 :
采取r-对策的生物称r-选择者,通常是短命的,生 殖率很高,可以产生大量的后代,但后代的存活率 低,发育快,成体体形小,具有高的能量分配和短 的世代周期。
有的更接近于K-选择,两者间有一个连
续的谱系, 称 r-K 策略连续体。
蝗虫群居时为r-对策;独居时为K-对策
(三)生活史对策的主要类型
r-对策和K-对策
C- 、S-、R-对策
R-C-S生活史样式 (Grime, 1979)
三种生活史样式:R(ruderal); C(competition); S(stress)

R(干扰型):在资源丰富的临时生境中的选择
C(竞争型):在资源丰富的可预测生境中的选择
S(胁迫忍耐型):在资源胁迫生境中的选择
三种生活史样式与三种可能的资源分配方式相一致

R-选择:主要分配给繁殖 C-选择:主要分配给生长 S-选择:主要分配给维持
Grime的 CSR三角形
一只尾部肥大的 蜥虎在半空中利 用大尾巴来实现 安全滑行着地!
科技的发展也让它们拥有了先进的生存对策
成功的“伪装”
蜘蛛鼠
对付强大的敌人就来点狠的
生活史对策
能量的均衡 生活史对策的类型
(一)能量的分配与权衡
“达尔文魔鬼”:
理想的具有高度适应性的假定生物体应该具备可使繁殖力 达到最大的一切特征,即在出生后短期内达到大型的成体 大小,产生许多大个体后代并长寿。
r-选择者
金色狗尾草
蒲公英
螟虫
K-对策
K-对策(K-strategy):
生活在条件优越和可预测环境中,其死亡率大都取决于
与密度相关的因素,生物之间存在着激烈的竞争,因此
种群内的个体常把更多的能量用于除生殖以外的其他各
种活动。
K-选择(K-selection)者:
采取K-对策的生物称K-选择者,通常是寿命比较长,种 群数量稳定,竞争能力强,个体大但生殖力弱,只能产
数据来自何处, 是否真实?
物种个体大小与内禀增长率r有强的负相关关系。
Southwood(1976)认为生物个 体体型小,单位质量的代谢率 升高,能耗大,寿命缩短;生 命周期缩短必将导致生殖时期 的不足,从而只有提高内禀增 长率来加以补偿。
细菌
原生动物 外温动物
病毒
恒温动物
体型的社会效应
(2)成体的存活与繁殖
成熟个体存活率低,生物繁殖越早,投资于繁殖的能量越
多;成熟个体存活率越高,生物的繁殖期越晚(个体较大 ),分配于繁殖的能量就越少。
植物生存与生殖的资源格局
资源的配臵 生存 一年生植物 多年生一次结实 植物 多次结实植物 0 0 高 繁殖 全部 全部 少 极端环境 有周期性不利干扰的 环境 相对较稳定的环境 适应的环境
Cody(1966)的“能量分配原则”(The principle of allocation)

任何生物做出的任何一种生活史对策,都意味着能量的合理 分配,并通过这种能量使用的协调,来促进自身的有效生存 和繁殖。 每个生物具有生长、维持生存和繁殖三大基本功能,生物必 须采取一定的策略配臵能够获得的有限资源,其核心主要强 调在特定环境中提高生殖、生存和生长能力的组合方式。
1)生长对策
生长速度 生长方式
根冠比率
生长速度
早期演替种:早期迅速生长,具开拓对策(白桦)
后期演替种:早期生长缓慢,具保守对策(红松)
不耐荫种 优 势 度
中性种
耐荫种
皆伐后年数
生长方式
以温带木本植物为例,其顶完全定型,冬芽
生很少的后代,亲代对后代有很好的关怀,发育速度慢
,成体体形大,具有低的繁殖能量分配和长的世代周期
K-选择者
普氏野马
羚牛
两种对策者特征对比:环境特征
比较项目 r-对策者 K-对策者
气候因子
种内竞争 环 境 特 点
多变、不确定
多变,不紧张
稳定、较确定
激烈
生 物 因 子
种间竞争
捕食压力 食物 多样性
多变,不紧张
黑脉金斑蝶:昆虫中飞行最远的迁移者 座头鲸-距离最长的迁移者
羚羊:声势最浩大的迁移者
坦桑尼亚的塞伦盖蒂国家公园里生活着150多万头羚羊,那里最为著名的当数动 物大迁徙绵延数十公里,尘土铺天盖地,它们向西然后再向北,要长途跋涉近 3000公里。每年的12月到次年的5月是塞伦盖蒂的湿季,那里水草丰美,是动物 们的天堂,动物在那里休养生息,繁殖后代,可是一到5月中后期,旱季来临, 数百万的动物就集体向北面的肯尼亚的马塞马腊迁徙,寻找食物,先是食草动 物长途跋涉,后面跟着食肉动物,迁徙期从5月到6月。10月份,塞伦盖蒂又逐 渐湿润起来,预示着湿季马上就要来临,动物们再从北方迁徙到南部的塞伦盖 蒂,这样的回迁从10月持续到11 月。
环境多变 环境稳定 产生少量种子,种子个 体大,可以很快萌发
产生大量种 子,种子个 体小
种群死亡率高
临时性池塘
(4)后代大小与数量
后代数量与亲本抚育
鱼群
(5)休眠和迁移
适应变化的环境,是一种能量协调使用的生活史策略。
休眠:使生物在时间上越过一段不利的时期;
迁移:使生物在空间上移到更适宜的地点来躲避恶劣的
被子植物生活史
蕨类植物特有的世代交替生活史
血吸虫生活史
臭虫生活史
2.4.2 生活史对策
生活史对策(life history strategy): 生物在生存斗争中获得的生存 对策,也称生态对策 (bionomic strategy )或进化对 策。 例如 生殖对策 取食对策 迁移对策 体型大小对策等。
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