Allee效应对不同尺度上捕食者—猎物相互作用的影响

论文摘要

Allee效应（Allee effect）是当前生态学、保护生物学和入侵生物学的研究热点之一。近几十年来,人们开展了大量的理论和实验研究探索Allee效应对种群动态、种群间相互作用、生物保护、物种扩张和外来种入侵等生态学过程的影响。同时,随着人们对空间在生态学研究中的重要性的深入认识,生态学家正在尝试把对Allee效应这一生态学现象的研究拓展到更广的空间尺度上去。已有的研究表明,在集合种群水平上,也存在类似于局域种群Allee效应的似Allee效应（Allee-like effect）。然而,目前的研究主要集中在局域种群水平上,关于集合种群水平上似Allee效应对生态学系统的影响,不论是理论还是实验研究都十分缺乏。另一方面,理解调控种群动态和生态学交互作用的过程和因素也是困扰生态学家长达百年的重要生态学问题。其中捕食是一种广泛存在的生态学交互作用。捕食可能很大程度上影响物种的分布范围和分布格局。因此,研究Allee效应和似Allee效应对不同尺度上捕食者.猎物相互关系的影响就具有重要的意义。本文通过建立捕食者—猎物局域种群和集合种群的理论模型,用数学分析、相平面分析和数值模拟分析的方法研究了集合种群水平上的似Allee效应与局域种群的Allee效应对捕食者—猎物相互作用的影响,主要结果如下:本文中选择了两个经典的捕食者—猎物模型,在这些模型的基础上分别在猎物和捕食者种群动态中加入Allee效应,建立了新的捕食者-猎物模型。通过数学分析和计算机模拟,我们可以看出,Allee效应可能是捕食者-猎物系统中的一个不稳定的因素。由于捕食者或猎物Allee效应的存在,系统的平衡点要么由渐进稳定变为中性稳定或不稳定,要么系统需要更长的时间才能到达平衡状态。如果捕食者受Allee效应的影响,则猎物种群在平衡点的密度将增大;但是猎物的Allee效应将同时减小捕食者和猎物在平衡点的密度,或者减少捕食者在平衡点的密度。此外,引起Allee效应的机制不同,所考虑的系统不同,则Allee效应的影响也不一样。在集合种群水平上,我们在Holt（1997）的捕食者-猎物集合种群模型的基础上引入似Allee效应,以研究似Allee效应对捕食者-猎物集合种群动态的影响。理论分析结果表明,不管是捕食者还是猎物受似Allee效应的影响,捕食者在平衡状态下的斑块占有比例将下降。如果来自猎物斑块的猎物在侵占过程中受似Allee效应的影响,或者捕食者在侵占过程中受似Allee效应的影响,捕食者都需要更多的生境斑块来维持它在集合种群水平上的续存。因此,我们可以得出一个一般性的结论:相对于猎物而言,捕食者对集合种群水平上的似Allee效应更为敏感。集合种群水平上的似Allee效应还可能会和生境丧失结合起来增加捕食者在集合种群水平上的灭绝风险,从而导致整个食物链的崩溃。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 序论
• 第一部分 含Allee效应的捕食者─猎物系统稳定性的研究
• 一、前言
• 二、模型和结果
• 三、讨论
• 第二部分 似Allee效应对捕食者-猎物集合种群动态的影响
• 一、前言
• 二、模型和结果
• 三、讨论
• 结束语
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢