生態對策

生態對策

生態對策(Ecological Strategy)就是生物在種群水平上對環境變化的適應策略,這裡的環境既可以是生物的,也可以是非生物的。而種群對環境的適應能力與其增長模型中的一些特徵性參數有關。而這種特性折射於自然對生命尺度的塑造之中。

基本介紹

  • 中文名:生態對策
  • 外文名:Ecological Strategy
  • 表現方面:2個
  • 概念:在壓力下的利於生存和發展的對策
  • 典型對策:K對策者和r對策者
  • 主要對策:很多物種都是處於中間水平
名詞來源,內容介紹,r和K對策者特徵的比較,r和K對策的計算,運用,

名詞來源

生態對策的概念最初由MacArthur and Wilson(1967)引入到生態學。生態對策是指任何生物在某一特定的生態壓力下,都可能採用有利於種群生存和發展的對策。在生態對策上,生物種對生態環境總的適應對策,必然表各個方面。

內容介紹

生態對策分為r對策K對策兩種。r對策的種群通常是短命的,其生殖率很高,產生大量的後代,但後代存活率低,發育快(早熟),成年個體小及壽命短且單次生殖多而小的後代,一旦環境條件轉好就會以其高增長率r迅速恢複種群,使物種得以擴展。而K對策的種群通常是壽命長,種群數量穩定,競爭能力強;生物個體大,但生殖力弱,只能產生很少的種;親代對子代提供良好的庇護;該對策適應於可預測的穩定環境,一旦受損很難恢復甚至可能滅絕。
K-對策者(K-strategists)的r值較小,而相應K值較大,種群數量比較穩定。屬於此種類型的物種,一般個體較大,壽命較長,繁殖力較小,死亡率較低,食性較為專一,活動能力較弱,其種群水平一般變幅不大,當種群數量一旦下降至平衡水平以下時,在短期內不易迅速恢復。
r-對策者(r-strategists)是典型的機會主義者,類型的r值較大,K值相應較小,種群數量經常處於不穩定狀態,變幅較大,易於突然上升和突然下降。一般種群數量下降後,在短期內易於迅速恢復。屬於此種類型的物種,一般個體較小,壽命較短,繁殖力較大,死亡率較高,食性較廣。

r和K對策者特徵的比較

人們可以根據直覺感知生物的大小,繁殖的快慢,但依據描述種群行為的邏輯斯蒂模型並從進化的視角來分析物種對環境的生存對策,這是理論生態學家的傑作。從邏輯斯蒂方程不難看出,種群的增長由二個重要的參數所決定—內稟增長率r和環境容量K。直觀地看,r與世代時間直接相關,而世代時間與生物的質量或體長又密切相關。
小型物種的內稟增長率高,它們的策略是儘快地生長,儘快地交配(有些甚至主要進行孤雌生殖),儘量多地繁殖,但付出的代價就是自然壽命縮短,親代難以悉心照顧後代,子代死亡率上升。而大型物種的內稟增長率雖低,但由於個體較大,在種間競爭中常具有優越性,如通過特化的行為和附肢加強進攻或防禦,並與長壽結合起來提高對幼仔的照料和保護水平等。r和K對策者特徵的比較見表1。
其實,物種的大小、繁殖的快慢、代謝的強弱都不是物種得以生存的因素,事實上形形色色、大大小小的生物物種(無論是進行光合作用植物界還是依附於此的動物界)在漫長的地球歷史長河中都或長或短地在世上共存著。從本質上來說,種群的行為(通俗地說種群變動規律)應該是與其生存環境協同進化的結果。
當然,針對這種生殖對策的劃分,也還是有很多例外。譬如海洋中的翻車魚重達1.9噸,但一條雌魚一次可產約0.25-3億枚卵,它因笨拙而常常被其它魚類或海獸獵殺,卻還能生存,與其強大的生殖力不無關係。絕大多數魚類將卵產在水中,進行體外受精,一般情況下,親魚無法對卵進行保護,極易被敵害吞噬,死亡率高,因此,一般產卵量都會很高。而進行卵胎生或胎生的魚類,懷卵量就要少得多,一般只有數枚到數十枚。
表1 r 和K對策者特徵的比較
生態對策
K-對策者
r-對策者
大小
大型動物,如脊椎動物
小型動物,如昆蟲
壽命


出生率


死亡率


對後代的投入


能量分配
更多的能量分配給逃避死亡和提高競爭力
高能量分配給繁殖
抵禦捕食者能力


生境嗜好性
穩定性生境
暫時性生境
種群波動
較為平穩
“突然爆發,猛烈破產”
滅絕性
種群密度過低難恢復
恢復力強

r和K對策的計算

任何種群都是在與環境的相互作用中生存的,一般來說,在一定的範圍內,環境(生物的或非生物的)擾動會使種群偏離平衡,經過若干時間後種群再恢復到平衡。這樣,定義一個特徵返回時間(Characteristic return time)TR將十分方便:TR=1/r,即內稟增長率越大,特徵返回時間越短。顯然,種群平衡位置取決於K,而種群動態則取決於r(May 1976)。
這樣容易想像,較大的r(較短的TR)將有利於種群從不利的時期較快的恢復,是對非穩定性環境的一種適應,但卻增大種群隨環境的波動性;相反,較小的r意味著較長的反應時間及較好的種群穩定性,是對穩定的生境容納量的一種適應,其缺點是種群對損傷性干擾的恢復較慢(May 1976)。因此,r—對策者也被認為是一種開拓者(exploiter)或機會主義者(opportunist)。
r實際上取決於淨生殖率R0和世代時間Tc
r ≈ (lnR0)/Tc (2.1)
從方程式(2.1)可以看出,r對世代時間的改變比對R0的改變更為敏感,譬如世代時間減半,r值就加倍;但是加倍R0r將只以自然對數值之差而增加,如當R0從5增加到10,r將從1.6增加到2.3(May 1976)。
需要指出的是,這裡所說的r對策者嗜好暫時性生境和K對策者嗜好穩定性生境都是相對的和理想的,實際上,在很多情況下,r和K對策者都共存於同一種生境中,但它們可能占據了不同的生態位置,這也就是所謂的“生態位”的概念。打個比喻,生境就像一棟大樓,樓內的房間就像生態位。此外,生態系統既有各種各樣的生產者,還有各種各樣的消費者分解者,同一個生境也需要各式各樣的生物行使不同的生態功能。

運用

不同類型的生物採取不同的生殖對策。有些生物把較多的能量用於營養生長,而用於生殖的能量較少,因此這些生物的生殖能力就比較低。而另一些生物則把更多的能量用於生殖,以便產生大量的種子,這些植物所占有的生境往往是不太穩定的。
還要說明K選擇種與r選擇種是相對的(與脊椎動物相比昆蟲都是r對策者,但是如果單單將昆蟲作為研究對象,其中還可以再分)。特別典型的K對策者和r對策者在昆蟲中都比較少,很多物種都是處於中間水平的。

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