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环境生态学
1.6.3.1 3.3.1 种内关系

3.3.1 种内关系

种内关系(intraspecific relationship)是指种群内部个体与个体之间的关系。在这方面,动物种群和植物种群的表现有很大区别:动物种群的种内关系主要表现为集群、种内竞争、领域性、社会等级等,而植物除了有集群生长的特征外,更主要的是个体间的密度效应。

1.集群

集群(aggregation或colony)是指同种生物的不同个体,或多或少都会在一定时期内生活在一起,从而保证种群的生存和正常繁殖,它是一种重要的适应性特征。我们把同一种动物在一起生活所产生的有利作用,称为集群效应(grouping effect),其生态学意义表现在以下几个方面。

(1)集群有利于提高捕食效率。成群的狼通过分工合作就可以很容易地捕获到有蹄类,而一只狼则难以捕获到这种大型猎物。俗语“好虎挡不住一群狼”说的也是这个意思。因此,许多动物以群体进行合作捕食,捕杀到食物的成功性明显加大。

(2)集群可以共同防御敌害。群体生活为每个成员提供了防御敌害的较好保护,如麝牛群、野羊群受猛兽袭击时,成年雄性个体就会形成自卫圈,角朝向圈外的捕食者,有效地抵抗捕食者的袭击,圈中的幼体和雌体也能得到保护。

(3)集群有利于改变小生境。蜜蜂蜂巢的最适温度为35℃。冬天,蜜蜂一起拥挤在巢内,使群体当中的温度比环境温度高,当温度太低时,每个个体都进行肌肉颤抖,增加产热,从而使温度进一步提高;当温度太高时,工蜂会运水到巢内,然后扇动双翼,帮助蒸发,在环境温度达到40℃时,此种方法可将巢内温度维持在36℃。

(4)集群有利于提高学习效率。集群时,个体之间可以相互学习,由此增加学习机会和学习时间,并且可以取长补短,提高学习效率。

(5)集群能够促进繁殖。集群有利于求偶、交配、产仔、育幼等一系列繁殖行为的同步发生和顺利完成,如白鹭、池鹭等鹭类繁殖时,成千上万只鹭类集中在同一地方筑巢,上下飞翔,尖叫声不断,视觉上和听觉上的刺激有利于个体的生理及行为发育。

集群效应说明,在一定的密度下,群体密度的增加能够有利于群体的生存和增长。但是密度过高时,由于食物和空间等资源缺乏,排泄物的毒害以及心理和生理反应,则会对群体带来不利的影响,导致死亡率上升,抑制种群的增长,产生所谓的拥挤效应。W.C.Allee(1949)在大量实验的基础上提出,动物都有一最适的种群密度,在此密度下,种群的增长最快,密度太低或太高都会对种群的增长起着限制作用,这就是Allee规律(Allee’s principle)。

2.种内竞争

竞争(competition)是指生物为了利用有限的共同资源,相互之间所产生的不利或有害的影响。某一种生物的资源是指对该生物有益的任何客观实体,包括栖息地、食物、配偶,以及光、温度、水等各种生态因子。

竞争有两种作用方式:资源利用性竞争和相互干涉性竞争。在资源利用性竞争中,生物之间没有直接的行为干涉,而是双方各自消耗、利用共同的资源,由于共同资源可获得量不足而影响对方的存活、生长和生殖。在相互干涉性竞争中,竞争者相互之间直接发生作用,最明显的是通过打斗,或分泌有毒物质使得竞争中一方死亡或缺乏资源而成为失败者。

同种个体之间发生的竞争叫种内竞争,它明显受密度制约。在有限的生境中,种群密度越大,对资源的竞争就越激烈,对每个个体的影响也就越严重,可能会引起死亡率升高,或者一部分个体因得不到资源而被迫迁移到其他地方,从而使种群密度维持在一定的水平。由此可见,种内竞争是种群通过密度制约过程进行调节的一个主要原因。另外,种内竞争也是扩散、领域现象以及自疏现象的原因。

3.领域性

领域(territory)是指由个体、家庭或其他社群(social group)单位所占据的、并积极保卫不让同种其他成员侵入的空间。保卫领域的方式很多,如以鸣叫、气味标志或特异的姿势向入侵者宣告其领主的领域范围,以威胁或直接进攻驱赶入侵者等。动物占有并保卫领域的这种行为就称为领域行为或领域性(territoriality)。领域行为是种内竞争资源的方式之一,占有者通过占有一定的空间而拥有所需要的各种资源。

4.植物的密度效应

在一定时间内,当种群的个体数目增加时,就必定会出现邻接个体之间在产量及死亡率等方面的相互影响,称为密度效应。关于植物的密度效应有两个基本的规律。

1)最后产量恒值法则

所谓最后产量恒值法则(law of constant final yield)是指在一定范围内,当条件相同时,不管一个种群的密度如何,最后产量差不多总是一样的。用公式表示为

Y=Wd=Ki    (3.13)

式中:W为植物个体的平均质量;d为密度;Y为单位面积产量;Ki为常数。

最后产量恒值法则的原因是不难理解的:在高密度情况下,植株彼此之间对光、水、营养物的竞争较为激烈,在有限的资源中,植株的生长率降低,个体变小(包括其中构件数少)。

2)-3/2自疏法则

英国生态学家J.L.Harper(1981)等对黑麦草(Lolium perenne)的研究表明:随着高密度播种下植株的生长,种内对资源的竞争不仅影响到植株生长发育的速度,而且也影响到植株的存活率。在高密度的样方中,会首先出现一些植株死亡,种群密度下降,即所谓的“自疏现象”(self-thinning)。用公式表示为

W=Cd-3/2    (3.14)

式中:W为存活个体的平均株干重;d为密度;C为系数。

“最后产量恒值法则”和“-3/2自疏法则”都是经验的法则。对许多种植物进行的密度试验中,都证实了-3/2自疏现象,但对其原因尚未有圆满的解释。