捕食风险的种群动态效应及其作用机理研究进展

捕食者不但可以通过直接捕杀猎物而控制猎物的种群数量,还可以通过捕食风险效应影响猎物种群的繁殖和动态,并且在某些情况下,捕食风险效应对猎物种群动态的控制作用甚至大于捕食者的直接捕杀.关于捕食风险效应对猎物动物繁殖产出和种群动态变化的作用及其机理方面的野外研究越来越受到国内外学者重视.本文介绍了近年来捕食风险效应的研究进展,重点关注了美国黄石国家公园中捕食者对马鹿(Cervus elephus)、加拿大育空地区的捕食者对白靴兔(Lepus americanus)的捕食风险效应等案例研究,以阐明捕食风险效应对猎物种群动态影响的重要性,以及关于捕食风险效应影响猎物种群繁殖和动态机理的两个假说(捕食者敏感食物假说、捕食应激假说).并结合我国在捕食者与猎物之间关系的研究现状,提出了进一步在野外开展捕食风险效应对濒危有蹄类猎物种群动态影响研究的建议,阐释了开展这些研究的重要意义.     

一类捕食者具有阶段结构的捕食系统的全局稳定性分析

本文建立了一类捕食者具有阶段结构的捕食系统,计算得到了不存在食饵种群时捕食者种群模型和食饵种群存在时捕食系统的平衡点,并证明了平衡点的存在性.分析和比较了两个模型平衡点的全局稳定性,最终确定了决定模型全局稳定性的捕食者种群基本再生数、食饵灭绝与否的捕食率阈值以及捕食存在时食饵种群的净增长率.     

食饵染病的非自治生态-流行病模型的分析

研究了一类疾病仅在食饵中传播的非自治捕食者-食饵模型.文中假定捕食者受密度制约影响,在捕食时具有甄别能力而只捕食健康的食饵,且具有HollingⅢ类功效函数;对于食饵,将其分为食饵易感者和食饵染病者两类,模型假定疾病发生率为非线性的,且考虑到了环境对食饵种群的容纳量.文中运用Barbalat引理、比较原理等稳定性理论的相关方法,找到了系统的正向不变集,证明了模型解的最终有界性;通过理论分析,分别得到了两种群持续生存、周期解的存在性以及周期解全局渐进稳定的相关条件;最后,通过MATLAB数值模拟,验证了有关结论.     

一类具有垂直传播的SEIRS捕食传染病模型的全局分析

通过假设捕食系统中疾病只在食饵种群中传播,被传染的易惑者经过一段潜伏期后才具有传染性,潜伏者与染病者均具有垂直传播能力,染病者恢复后对该病不具有终身免疫力,建立了一类具有垂直传播的SEIRS捕食传染病模型,运用极限系统理论,分两种情形讨论了系统平衡点的存在性及局部稳定性,利用Lyapunov函数和二次复合矩阵等方法,得到了平衡点全局渐近稳定的条件.     

食物、捕食和种间竞争对东方田鼠种群动态的作用

采用2×2×2析因实验设计,在野外围栏条件下,测定食物、捕食和竞争物种黑线姬鼠(Apodemus agrarius)对东方田鼠(Microtus fortis)种群动态作用的格局.食物可利用性、捕食及种间竞争的独立作用对种群最小存活数均具有极显著的效应,除捕食与种间竞争的交互作用接近显著水平外,食物与种间竞争、食物与捕食者以及三者间的交互作用均不显著;三类外部因子对种群补充量的独立作用效应均达到极显著水平,且对种群补充量的作用具有累加效应;食物可利用性、捕食及种间竞争对种群繁殖成体的比例具有极显著的作用;三类外部因子对种群幼体与成体的比例具有极显著的作用.对种群年龄结构而言,与捕食者及种间竞争比较,食物可利用性是相对较弱的影响因子,在任何捕食与种间竞争交互作用条件下,食物的作用均不显著;三类外部因子均能显著地影响东方田鼠的体重增长率,但三者的交互作用对其影响不显著;MANOVA结果表明,捕食对成体存活率的作用最强烈,其次,为食物可利用性,种间竞争的作用最弱,但三者的交互作用效应不显著.对幼体的存活时间,除捕食的作用接近显著水平外,食物可利用性及种间竞争的作用均不显著.结果提供了食物可利用性、捕食和种间竞争对东方田鼠种群动态作用的充分证据,验证了食物、捕食和种间竞争对田鼠类种群动态具有独立或累加效应的总假设.     

具有捕食正效应的捕食-食饵系统

在经典的捕食食饵系统中考虑到由于捕食效应对食饵种群带来的正向调节作用后,提出了具有捕食正效应的捕食-食饵系统.通过对模型的动力学行为的分析,从理论上说明了正向调节作用对系统的影响,并就第一象限内平衡点存在时的相图解释了捕食正效应的作用.结果表明:(1)捕食系统中适当的正向调节作用会增加系统的稳定性;(2)当捕食正效应达到一定的程度后系统拥有一个不稳定的极限环;(3)当捕食正效应过大时会使系统的稳定性发生变化,使捕食者种群与食饵种群同时趋向无穷,出现了调节放纵现象.这些结果在保护生物学中具有重要的意义.     

一类食饵种群中具有传染病的捕食-被捕食系统

对疾病仅在食饵种群传播的有比例依赖的捕食-被捕食系统的动力学进行了分析,给出了每个平衡点附近系统的性态,定义了决定疾病灭绝和成为地方病的阁值R_0．得出的结论是:在比例依赖的捕食-被捕食系统中,染病食饵种群可以充当一个生物控制量,以抑制种群的绝灭．     

非致命性捕食风险对鸟类的影响

非致命性捕食风险是捕食者对猎物产生的间接的、非致命性的捕食压力,对维持捕食者-猎物种群数量的相对稳定具有重要意义。鸟类拥有较复杂的反捕食对策,是研究非致命性捕食风险的理想对象。本文综述了非致命性捕食风险对鸟类影响的研究进展。研究者通过多种方法模拟非致命性捕食风险,发现不同鸟类的耐受性不仅会影响个体适合度,也会影响其种群数量动态。鸟类对非致命性捕食压力的行为响应受诸多因素影响,包括鸟类自身状态,栖树高度,集群大小等。研究鸟类对非致命性捕食风险的响应,对完善捕食风险权衡理论,建立种群数量预测模型,以及探讨人类与鸟类共存机制具有重要意义,同时可为生态旅游中提出合理的接近距离、制定有效的保护管理措施提供科学指导。     

斑块生境中具有捕食风险的动力系统模型及其数值模拟研究

从生物的捕食系统出发．提出了一种斑块生境中具有异质捕食风险的新机制．并构造了一个动力系统模型。在此模型之上,首先研究了扩散对系统稳定性的作用．并对系统进行了计算机模拟。研究发现：具有不同捕食风险的斑块生境之间的扩散(无论是只有食饵的扩散．还是食饵和捕食者共同的扩散)对整个捕食系统所起的作用主要取决于扩散的速率——只有在适中的扩散速率下系统才会稳定．如果扩散速率过快,则引起系统的强烈振荡。当只有食饵发生扩散时,参数f的值越小(f代表高捕食风险生境斑块体积占整个系统体积的比例)．系统越稳定。在捕食者与食饵同时扩散的时候．只有适中或较小的参数f才可以实现系统的长期稳定。其次研究了系统中种群空间平均平衡密度随扩散速率增加的变化趋势。模拟结果表明：系统中食饵种群的空间平均平衡密度随扩散速率增加而减小;捕食者种群平衡密度的变化趋势则取决于系统斑块之间的扩散形式：只有食饵发生扩散时．捕食者种群的空间平衡密度先保持不变．然后缓慢下降;捕食者与食饵同时扩散的时候．捕食者种群平衡密度呈上升趋势。上述结论是由空间异质的捕食风险所决定的．也就是一种下行控制力所限制的结果。综合以上两个结论．认为斑块之间的扩散形式决定了扩散对系统动态的作用和种群空间平均平衡密度对扩散速率增加的反应。     

非自治具有Ⅱ类功能反应的竞争捕食系统的周期解

用迭合度理论研究n个食饵种群m个捕食者种群的非自治具有Ⅱ类功能反应的竞争捕食周期系统,给出了用系数函数在一个周期内的平均值判断系统存在周期解的充分性条件．     

捕食风险对越冬根田鼠肠道寄生物易感性的影响

在自然生态系统中,不同营养级物种可通过特征介导间接效应对生态系统的稳定及种群产生深刻的影响。但目前有关特征介导间接效应的实验研究多见于无脊椎动物、鱼类和两爬类。本研究以根田鼠为对象,在野外围栏内建立预防捕食者和未预防捕食者两种实验处理种群,并通过采用麦克马斯特法测定两种处理种群实验个体肠道寄生物感染种类及感染率和感染强度,采用PHA（phytohemagglutinin）反应和白细胞分类计数测定不同处理种群实验个体免疫能力,以分析捕食风险对根田鼠肠道寄生物的感染效应。结果表明,未预防捕食者处理组根田鼠PHA反应、白细胞计数和淋巴细胞计数较预防捕食者处理组实验个体显著降低,而球虫 E. wenrichi 的感染率和感染强度则显著增加,但绦虫和线虫以及其他3种球虫的感染率和感染强度无显著差异。结果表明,捕食者可通过介导猎物免疫力特征而间接影响猎物肠道寄生物的感染,验证了本项提出的捕食风险可通过降低根田鼠的免疫能力而增加其肠道寄生物感染的假设。     

龟纹瓢虫成虫对棉蚜的捕食作用

捕食者-猎物系统中的捕食作用是种群生态学中的一个重要组成部分,它是影响动物种群数量变动的一个重要生物学过程,也是有害动物的控制和益虫利用的重要依据。目前国内对捕食者-猎物系统中捕食作用的研究,主要结合生物防治实践进行,对指导生物防治实践起了很大作用,     

捕食和食物交互作用条件下根田鼠季节性波动种群攻击水平及其行为多态性分析

在捕食和附加食物交互作用条件下,以恐吓、进攻、追逐、争斗及回避5类行为为变量,以恐吓、进攻、追逐计数之和的平均值作为攻击水平,测定根田鼠种群不同波动时期成体的攻击水平.发现根田鼠的攻击性与种群波动时期之间,存在明显的关联.统计分析结果表明,在种群3个波动时期,4种处理种群两性攻击型个体比例差异显著.除预防捕食者无附加食物（-P,-F）种群的雌体外,其它处理种群增长期和高峰期雌性和雄性攻击型个体的比例高于其衰减期.其中,预防捕食者附加食物（-P,＋F）种群、-P,-F种群及未预防捕食者附加食物（＋P,＋F）种群,雄性攻击型个体的比例均为增长期＞高峰期＞衰减期;在未预防捕食者无附加食物（＋P,-F）种群,雄性攻击型个体比例为高峰期＞增长期＞衰减期.各处理种群雌性攻击型个体比例的格局与雄体的不同.其中,-P,＋F种群及＋P,＋F种群为增长期＞高峰期＞衰减期,＋P,-F种群为高峰期＞增长期＞衰减期,而-P,-F种群攻击型个体比例为高峰期＞衰减期＞增长期.虽不同处理种群雌体及雄体的5类行为变量与种群密度的相关性不一致,而具有明显攻击性的恐吓、进攻及争斗3类行为则分别与种群密度呈显著或极显著的线性正相关关系,其结果与Chitty多态行为假设预测的一致;验证了所提出的特定假设：种群外部因子捕食和食物交互效应介导的攻击行为选择,是引起田鼠类种群季节性波动的主要内部因子.     

具有反馈控制的Lotka-Volterra捕食-食饵系统研究

研究具有反馈控制的两种群Lotka-Volterra捕食系统平衡点的稳定性.通过构造适当的Lyapunov函数分别获得一组保证正平衡点和边界平衡点全局吸引的充分性条件.研究表明针对我们所采取的反馈控制策略,捕食者种群绝灭的风险加大,其可能的原因在于随着对食饵种群干扰力度的加大,捕食者种群将难以获得足够的食物,从而导致绝灭.     

种子捕食者对针叶树种子的捕食模式及二者的防御适应

在寒温带地区,针叶树种子因其油脂和蛋白含量高,成为许多动物的重要食物来源。在针叶林中,针叶树种子捕食者主要存在2种捕食方式,即传播前捕食和传播后捕食。通常,动物捕食种子的过程被认为是树种实现更新的重要途径。种子为躲避捕食者会形成相应的防御策略,种子的大小、营养、纤维含量、次级代谢产物等特征,通常也是植物种子防御捕食者捕食的策略。同样,这些防御策略一方面会影响种子捕食者的种群动态和取食行为,另一方面也可促使种子捕食者形成反对种子防御的适应对策。因此,研究种子捕食者捕食针叶树种子模式对于进一步认识针叶林中动物取食行为具有重要意义,同时,研究针叶树种子的防御及种子捕食者对其防御的适应策略,将有助于了解动植物之间相互作用。     

捕食关系的Meta分析

应用Ｍｅｔａ分析方法,探讨捕食与被捕食者种群数量的关系,结果捕食效应随地带性而变化,热带效应值最大,亚热带,温带和寒带也有效应,亚热带最小,按分类划分成两个级别时,脊椎动物级别属于大效应,而无脊椎动物级别为小效应,级别间差异不显著,按所在生态系统划分级别分析,陆生生态系统级别的中效应,淡水生态系统为小儿应,总体上表明捕食导致被捕食者种群数量的降低,但不同标准划分的级别里几个级别的效应大小有差别,通     

具捕食偏爱的似然竞争模型及模拟分析

在集合种群似然竞争模型的基础上引入了捕食者对猎物偏爱性因素,提出了具捕食偏爱的似然竞争模型.应用动力系统方法研究了系统的平衡态,用计算机模拟研究了偏爱度对平衡态的影响、平衡态在偏爱度与斑块破坏共同作用下的变化、偏爱度对系统演化动态以及空间分布的影响.结果表明:(1)适度地平衡捕食者对各猎物的偏爱度,有利于系统物种共存;(2)斑块破坏对捕食系统的影响程度与捕食者对各猎物的偏爱度密切相关;(3)适当的增加捕食者对优势猎物的偏爱能有效的缩短系统达到稳定共存的驰豫时间;(4)猎物的丰富度与捕食者对该猎物的偏爱度负相关,猎物斑块的破碎化程度与捕食者对该猎物的偏爱度正相关;(5)在遭破坏的斑块上,多食者比单食者更有利于生存.该研究结果对生态保护和生物资源的可持续利用有重要的启发和指导意义.     

具有合作捕食行为的一类随机捕食者-食饵模型的敏感性分析

考虑到食饵和捕食者密度对捕食效率的影响,建立了一类具有白噪声干扰和捕食种群具有合作捕食行为的捕食者-食饵模型,其中功能性反应函数关于食饵和捕食者的密度均是单增函数.选取合适的生物学参数值,其相应的确定性模型会出现两种类型的双稳现象,即共存平衡点和边界平衡点同时稳定,极限环和边界平衡点同时稳定.通过构建相应的置信椭圆,研究了吸引子周围随机状态的分布情况并估计出了噪声诱导转换的临界噪声强度.     

七星瓢虫对麦长管蚜捕食作用及其模拟模型的研究

实验室内16—21℃的温度下,七星瓢虫雌成虫捕食行为集中在8:00—22:00。瓢虫各龄幼虫及雌成虫对麦长管蚜的功能反应均属Holling Ⅱ型。28℃时,瓢虫雌成虫的攻击率最大,处理时间最短。随温度增加,攻击率减小,处理时间增加。假设:猎物种群在无捕食者存在时,呈Logistic曲线增长;捕食者随机搜寻猎物。对猎物的功能反应为Holling Ⅱ型,捕食者个体间存在相互干扰;捕食者种群存在一个最低死亡率K_0,随种群增大,死亡率增加,增加速率与密度成反比;捕食者取食的猎物转化为自身部分的比例为β。 七星瓢虫-麦长管蚜捕食作用系统模拟模型:较好地描述了当麦长管蚜种群增长到某一数量时,放置一头瓢虫雌成虫后蚜虫种群增长过程。本文对模型平衡点作了局部稳定性分析。     

四种常见蟹类对光棘球海胆的捕食策略

光棘球海胆(Mesocentrotus nudus)是维持海藻生态系统稳定的关键种,同时也是北方重要的经济海胆类.目前对黄渤海地区光棘球海胆的种群生态学研究还不足,对影响其种群数量动态的因素尚不明确.为探明光棘球海胆的捕食者种类及其捕食策略,选择平背蜞(Gaetice depressus)、肉球近方蟹(Hemigrap...