1、復合（集合）種群理論及其在物種保護中的意義,搜集資料：PPT制作：PPT講解：,集合種群的概念集合種群是指一相對獨立地理區(qū)域內(nèi)各局域種群的集合,各局域種群通過一定程度的個體遷移而使之連為一體。集合種群理論是生態(tài)學的分支領(lǐng)域——空間生態(tài)學的主要研究途徑之一;它關(guān)注的是局域種群之間個體遷移的動力學后果,以及具有不穩(wěn)定局域種群物種的區(qū)域續(xù)存的條件。,集合種群的特點為了便于鑒別哪些物種適于集合種群研究,一般如果一個系統(tǒng)滿足下列四

2、個標準,就可以說它是一個典型的集合種群:條件1:適宜的生境以離散斑塊形式存在。這些離散斑塊可被局域繁育種群占據(jù)。·條件2:即使是最大的局域種群也有滅絕風險。否則,集合種群將會因最大局域種群的永不滅絕而可以一直存在下去,從而形成大陸-島嶼型集合種群。·條件3:生境斑塊不可過于隔離而阻礙局域種群的重新建立。如果生境斑塊過于隔絕,就會形成不斷趨于集合種群水平上的滅絕的非平衡集合種群。·條件4:各個局域種群

3、的動態(tài)不能完全同步。如果完全同步,那么集合種群不會比滅絕風險最小的局域種群續(xù)存更長的時間。這種異步性足以保證在目前環(huán)境條件下不會使所有的局域種群同時滅絕。,復合種群理論模型1、Levins模型2、斑塊型3、大陸—島嶼型4、衛(wèi)星型5、完全隔絕型6、多物種復合種群動態(tài)模型7、復合種群動態(tài)預測模型8、遺傳學模型,集合種群理論的主要研究對象是將空間看成由生境斑塊構(gòu)成的網(wǎng)絡,把種群在空間和時間上的異質(zhì)性有機地結(jié)合起來,分析其動態(tài)效

4、果,包括遷移、消亡和定居等生態(tài)過程。當物種處于破碎化的生境中時,集合種群模型能夠真實地模擬物種之間、景觀與物種之間相互作用的關(guān)系,并對此做出較為準確的預測。,集合種群理論提出了一個不同于傳統(tǒng)生態(tài)學理論的平衡觀點。平衡在這些模型中是區(qū)域性的而不是局域性的,即使局域間相互作用是不穩(wěn)定的或不平衡的,物種存在和穩(wěn)定的方式是通過區(qū)域進行的。其基本觀點是,由于統(tǒng)計隨機性和環(huán)境因素,局域種群可能隨時消失和產(chǎn)生,但整體可以是穩(wěn)定的。,集合種群的理論

5、　單物種集合種群理論其研究成果主要反映在最優(yōu)的害蟲防治對策、群體選擇以及種間競爭等方面。 多物種集合種群理論由于其他物種在斑塊中存在,如競爭、種間斗爭、捕食等,潛在地影響了滅絕和生存,所以Levins模型被發(fā)展成為兩個物種相互作用的集合種群模型和多物種相互作用的集合種群模型,稱為集合群落的研究,使得集合種群理論不斷完善。,集合種群理論的在物種保護中應用（舉例）1、　集合種群理論的應用范圍隨著人口的持續(xù)增長,對自然資源

6、的需求也在不斷的增加,從而造成的環(huán)境污染、植被破壞、土地退化、水資源短缺、生物多樣性喪失等增加了對自然生態(tài)系統(tǒng)的脅迫。人類活動對生態(tài)系統(tǒng)多樣性的影響中,以生境的破碎和棲息地的消失最引人注目。據(jù)估計,67%的珍稀、瀕危動物因為棲息地的破壞而瀕臨滅絕。所以人類面臨著恢復、保護和合理開發(fā)自然資源的挑戰(zhàn),生態(tài)恢復的概念便應運而生。認為,生態(tài)恢復就是再造一個自然群落,或再造一個自我維持、并保持后代具持續(xù)性的群落。2、　集合種群平衡觀原則隨著科

7、技的進步,許多自然景觀受人類活動的影響很大,以致發(fā)生劇烈的動態(tài)變化,生活于其中的集合種群遠遠不能達到平衡態(tài)。在最糟糕的情況下,當前的斑塊網(wǎng)絡可能已經(jīng)過于破碎,再也無法支撐一個有活力的集合種群。這時除非棲息地的喪失及生境的破碎得以逆轉(zhuǎn),否則集合種群將會很快滅絕。Hanski等發(fā)現(xiàn)生活于芬蘭的94種蝴蝶中,就有10種是屬于這種趨于滅絕的非平衡狀態(tài)。,2　、集合種群平衡觀原則 隨著科技的進步,許多自然景觀受人類活動的影響很大,以致

8、發(fā)生劇烈的動態(tài)變化,生活于其中的集合種群遠遠不能達到平衡態(tài)。在最糟糕的情況下,當前的斑塊網(wǎng)絡可能已經(jīng)過于破碎,再也無法支撐一個有活力的集合種群。這時除非棲息地的喪失及生境的破碎得以逆轉(zhuǎn),否則集合種群將會很快滅絕。Hanski等發(fā)現(xiàn)生活于芬蘭的94種蝴蝶中,就有10種是屬于這種趨于滅絕的非平衡狀態(tài)。 事實上,由于景觀的嚴重破碎化,很難確定某一具體集合種群是否處于隨機平衡狀態(tài)下(通常是很難平衡的),也就不知道目前破碎景觀中到底

9、有多少局域種群以后還可以續(xù)存。因此,最好的辦法應該是,在進行生態(tài)恢復時,考慮到近期的環(huán)境變化很大,就應當假定許多集合種群處于不平衡狀態(tài)之中,首先把人為干擾降低到最小程度,促進棲息地和生境質(zhì)量的改善,達到景觀內(nèi)部結(jié)構(gòu)恢復的目的,并協(xié)調(diào)群落中的種間關(guān)系。,3　、最小可存活集合種群原則 在生境破壞的早期階段,剩下的適宜生境仍能很好的連接,種群主要受到生境喪失的影響。隨著生境破壞的加大,剩余生境碎片間的連接度降低,從而擴大了生境喪失的

10、影響,導致物種對適宜生境強烈的非線性反應,即種群密度急劇下降,同時一系列的反饋作用增加區(qū)域隨機性,這一過程被稱為“滅絕漩渦”。因此,在這種情況下,進行人工恢復性干預,如人為遷移增大種群間的交流,并進一步增加生境斑塊數(shù),可能是一種較為穩(wěn)妥的管理形式。 在我國,揚子鱷近幾十年來盡管也設立了保護區(qū)進行保護,但是其數(shù)量仍在急劇地下降,已經(jīng)到了不足150條,且已明顯分為至少18個互相隔離的局域種群。很明顯,揚子鱷已于“滅絕漩渦”階段,其自

11、然恢復已然不可能,所以對揚子鱷進行人工恢復性干預,包括人工遷入增加局域種群的數(shù)量,對一些適合的空池塘(棲息地)進行人工引入以增加斑塊數(shù)等,可能是一種較為可行的方法。,4、最適生境斑塊密度原則 進行生態(tài)恢復時,如果斑塊之間的距離太遠以至于再定居及通過遷入、避免種群滅絕的拯救效應都難于實現(xiàn)的話,那么即使有大量的小生境斑塊也無法保證集合種群長期存活下去。 英國的小蝴蝶保護區(qū)的失敗就是一個例子,幾十個相互隔離的珍稀和瀕危蝴蝶種

12、群在20 hm2范圍內(nèi),由于相互間隔離,降低了斑塊之間遷入的可能性,結(jié)果均趨于滅絕,其中3個種群已完全滅絕。 我國國家一級保護動物四川梅花鹿現(xiàn)存數(shù)量約800只,其分布區(qū)有3個,即特布分布區(qū)(630～650只)、巴西分布區(qū)(130～150只)和白河布區(qū)(30～45只),相互之間的距離在60 km以上,并且已無任何廊道相連,各分布區(qū)中的鹿相互間已沒有交流的可能性,形成了3個完全隔離的種群。因此,在實施其保護規(guī)劃時,除了要建立廊道使之

13、互相連通外,應考慮按照最適斑塊密度原則,在3個分布區(qū)之間建立多個生境斑塊進行保護性恢復,使之在數(shù)年后達到梅花鹿適宜的生境。這樣不僅增加了斑塊數(shù)量,也降低了斑塊間的距離,使不同種群梅花鹿之間的遷徙成為可能,從而提高種群的生存力。,5　、高質(zhì)量生境斑塊原則一個集合種群能否生存乃至增長依賴于物種的內(nèi)在特征(局域動態(tài)和遷移活動)和生境的空間結(jié)構(gòu),所以空間結(jié)構(gòu)對物種的生存是十分重要的。例如,對網(wǎng)蛺蝶來說,低矮的干草甸通常對幼蟲的生長和存活有利

14、,但在很干燥的夏季,寄主植物可能會枯萎,造成幼蟲死亡率激增?？梢娨ＷC不被枯萎,就必須有較高的生境質(zhì)量,通常較穩(wěn)定的大種群占有較高質(zhì)量的大生境斑塊,所以保持這些斑塊將有利于物種的長期生存。對不同的物種來說,生境質(zhì)量的高低是不同的,取決它們的選擇喜好。如芬蘭的網(wǎng)蛺蝶有兩種喜好寄主植物,因此該生境質(zhì)量決定于這兩種寄主植物的比例和它們形成的空間結(jié)構(gòu),所以在進行生態(tài)恢復時,要圍繞這兩種寄主植物展開措施。北美斑梟則要求增加大的老樹在森林中的比

15、例。,物種保護的目的就是要保持生物的多樣性和維持生態(tài)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn),這些需要在生態(tài)恢復的基礎(chǔ)上才能完成的。目前常見的保護措施包括建立保護區(qū)和實行遷地保護等,它們都是一個循序漸進的過程,不可一蹴而就,因為通過大范圍內(nèi)進行生態(tài)恢復,不僅在操作上十分困難,而且其可行性也值得商榷。在這種情況下,集合種群理論在物種的生態(tài)恢復性保護方面就更具現(xiàn)實意義。,集合種群應用的前景 相對于遷移能力弱，種群數(shù)量小的物種來說，棲息地片斷化有重要影響，

16、因為棲息地片斷化造成種群分布的隔離，除了直接對動物個體產(chǎn)生不利影響外，還會引起種群交流受阻，勢必阻礙種群間的基因流動和雜交，久而久之，近親繁殖增加，導致種群生存能力下降!種群退化，物種有走向滅絕的可能對種群數(shù)量小且其棲息地已經(jīng)片斷化的珍貴瀕危物種采用集合種群理論進行研究，了解其棲息地受脅的現(xiàn)狀，對于保護珍稀瀕危物種，維護生物多樣性和保持生態(tài)平衡有重要的現(xiàn)實意義。,意義不同的動物種喜好不同的植物組成和空間結(jié)構(gòu),具有特殊的群體選擇性,同時

17、其遷移能力和擴散能力迥異,所以任何物種的保護措施之一沒有可比性。因此,在應用集合種群理論進行生態(tài)恢復時,應針對不同的物種應采用不同的方法。目前,利用集合種群模型設計物種管理計劃時,存在一個基本的問題,那就是需要長時間收集有關(guān)的詳細資料。許多物種長期經(jīng)歷著生境破碎化過程,而我們還沒有采取有效保護的措施,當破碎化達到一個生態(tài)極限時,種群衰退已經(jīng)十分明顯,這時對他們的保護就顯得太遲了。因此,隨時監(jiān)控種群動態(tài),預先進行保護和管理才是良策。由人

18、為影響的差異,不同的物種處于不同的階段。當物種還存在較大的種群時,應該重點保護大種群,因為大種群在生態(tài)系統(tǒng)中對物種的生存有重要的作用;當大種群消失時,保護的重心應是注重連續(xù)性,維持斑塊間的最小距離,這有利于物種的遷移和拯救效應;當以上都不能達到時,那就需要采取強有力的措施,來加強生境恢復,如實施人工遷移和重引入來代替自然擴散。如果成功地運用集合種群動態(tài)理論,可望從生物多樣性演化的生態(tài)與進化過程上尋找到保護珍稀瀕危物種的規(guī)律,從而實施生態(tài)