Bài học cùng chủ đề
Sinh thái học quần thể SVIP
I. KHÁI NIỆM QUẦN THỂ VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC CÁ THỂ TRONG QUẦN THỂ
1. Khái niệm quần thể
Quần thể sinh vật là tập hợp các cá thể cùng loài, cùng sinh sống trong một khoảng không gian và thời gian xác định, có khả năng sinh sản tạo ra những thế hệ mới hữu thụ.
- Đặc điểm của quần thể:
+ Là một hệ thống mở: Các cá thể thường xuyên trao đổi vật chất và năng lượng với môi trường.
+ Giữa các cá thể cũng có mối quan hệ chặt chẽ với nhau.
- Xu hướng phát tán và hình thành quần thể thích nghi: Khi một nhóm cá thể đi đến khu vực địa lí mới, các cá thể có những đặc điểm phù hợp với môi trường sống mới sẽ sinh trưởng, phát triển và sinh sản để hình thành quần thể thích nghi, còn các cá thể không thích nghi sẽ dần bị đào thải.
2. Mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể
Quan hệ hỗ trợ | Quan hệ cạnh tranh | |
Biểu hiện | - Các cá thể sống tập trung thành nhóm để hỗ trợ nhau cùng tìm kiếm thức ăn, tự vệ,... | - Các cá thể cạnh tranh với nhau về các điều kiện sống như thức ăn, nước, ánh sáng,... → Cá thể yếu hơn sẽ bị đào thải/di cư. |
Mục tiêu | - Khai thác tối ưu nguồn sống. - Tăng hiệu quả sinh sản. - Hạn chế các tác động bất lợi từ môi trường. | - Giảm mật độ của quần thể khi vượt quá sức chứa môi trường (nguồn sống không đủ cung cấp cho toàn bộ các cá thể của quần thể). |
Ví dụ | - Động vật: Voi, hươu, ngựa vằn thường sống thành đàn cùng đi kiếm ăn và bảo vệ lẫn nhau. - Thực vật: Tre, trúc sống mọc thành bụi để tránh bị gió bão quật đổ. | - Động vật: Hổ đánh nhau để giành thức ăn hay bạn tình. Một số loài thậm chí có thể ăn thịt đồng loại để cạnh tranh. - Thực vật: Hiện tượng tự tỉa thưa. |
Câu hỏi:
@204221474427@
II. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUẦN THỂ
1. Mật độ cá thể
Mật độ cá thể là số lượng (hoặc khối lượng) cá thể trên một đơn vị diện tích (hoặc thể tích).
- Mật độ cá thể liên quan đến mức độ sử dụng nguồn sống, ô nhiễm môi trường, số lần gặp nhau của con đực - con cái, số lượng kẻ thù,...
- Mật độ cá thể có thể được điều chỉnh tùy theo điều kiện môi trường sống, theo mùa hoặc theo năm:
- Ví dụ: Mật độ nuôi cấy nấm E. grylli ở nhiệt độ 15 oC là 3 × 105 tế bào/mL, ở 35 oC là 1 × 104 tế bào/mL.
2. Kích thước quần thể
Kích thước quần thể là tổng số cá thể (tổng sinh khối hoặc tổng năng lượng tích lũy) trong khu vực sinh sống của quần thể.
- Kích thước tối đa: Số lượng cá thể lớn nhất mà quần thể có thể đạt được phù hợp với khả năng cung cấp nguồn sống của môi trường.
- Kích thước tối thiểu: Số lượng cá thể ít nhất mà quần thể cần phải có để có thể tồn tại và phát triển.
- Khi kích thước quần thể > Kích thước tối đa: Nguồn sống thiếu hụt → Cạnh tranh gay gắt → Kích thước quần thể giảm.
- Khi kích thước quần thể < Kích thước tối thiểu: Giảm tỉ lệ sinh, tăng giao phối cận huyết, giảm khả năng hỗ trợ → Quần thể bị suy thoái, có nguy cơ bị tuyệt diệt.
3. Kiểu phân bố
Kiểu phân bố là sự bố trí của các cá thể trong khoảng không gian sinh sống của quần thể.
- Kiểu phân bố phụ thuộc vào đặc điểm phân bố nguồn sống, mức độ khai thác nguồn sống và mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể.
Phân bố đều | Phân bố ngẫu nhiên | Phân bố theo nhóm | |
Đặc điểm | - Các cá thể bố trí cách đều nhau để giảm cạnh tranh. | - Các cá thể bố trí ngẫu nhiên ở bất kì vị trí nào. | - Các cá thể tập trung thành từng nhóm ở nơi có điều kiện sống tốt nhất. |
Điều kiện môi trường | - Đồng đều. | - Đồng đều. | - Không đồng đều. |
Điều kiện | - Mật độ cá thể cao, các cá thể cạnh tranh gay gắt. | - Các cá thể ít/không có sự tương tác với nhau. | - Các cá thể hỗ trợ nhau để tăng tỉ lệ sống sót. |
Ví dụ | - Chim hải âu lông mày đen cái tập trung cùng nhau làm tổ, các tổ cách đều nhau. | - Các cá thể sâu trong một khu vườn phân bố ngẫu nhiên trên các cây rau. | - Vào mùa sinh sản, voi sống tập trung thành đàn để bảo vệ nhau và cùng chăm sóc con non. |
4. Tỉ lệ giới tính
Tỉ lệ giới tính là tỉ lệ giữa số lượng cá thể đực và số lượng cá thể cái của quần thể.
- Trong tự nhiên, tỉ lệ giới tính thường xấp xỉ 1 : 1.
- Tỉ lệ giới tính biểu thị tiềm năng sinh sản của quần thể.
- Tỉ lệ giới tính có thể thay đổi phụ thuộc vào đặc điểm của từng loài và đặc điểm môi trường:
Ngỗng và vịt trưởng thành có tỉ lệ giới tính là 40 : 60
Nai sừng tấm Á - Âu (Alces alces) có tỉ lệ giới tính khi sơ sinh là 53 : 47 và khi trưởng thành là 23 : 77
Rùa biển xanh (Chelonia mydas) có tỉ lệ giới tính phụ thuộc vào nhiệt độ ấp trứng (> 30,3 °C là con cái, < 28,5 °C là con đực)
5. Nhóm tuổi
Tuổi là đơn vị đo thời gian sống (theo giờ, ngày, tháng, năm,...) của cá thể sinh vật.
Dựa vào các giai đoạn phát triển và sinh sản, quần thể được chia thành ba nhóm tuổi:
Các dạng tháp tuổi của quần thể sinh vật
Dựa vào tương quan của ba nhóm tuổi này có thể dự đoán được xu hướng tăng trưởng của quần thể trong tương lai.
Câu hỏi:
@204220786585@@204220788299@
III. TĂNG TRƯỞNG CỦA QUẦN THỂ SINH VẬT
1. Các kiểu tăng trưởng của quần thể sinh vật
Quần thể có thể tăng trưởng kích thước theo hai kiểu: Tăng trưởng theo tiềm năng sinh học (đường cong tăng trưởng hình chữ J) và tăng trưởng trong môi trường bị giới hạn (đường cong tăng trưởng hình chữ S).
- Tăng trưởng theo tiềm năng sinh học:
+ Xảy ra trong điều kiện lí tưởng (phòng thí nghiệm).
+ Có nguồn sống vô hạn và các nhân tố vô sinh luôn đạt cực thuận.
+ Mức sinh sản tối đa, mức tử vong tối thiểu → Kích thước quần thể qua mỗi thế hệ tăng theo cấp số mũ.
+ Đường cong tăng trưởng hình chữ J.
- Tăng trưởng trong môi trường bị giới hạn:
+ Thường xảy ra trong tự nhiên do các điều kiện môi trường sống là giới hạn.
+ Quần thể ban đầu sẽ tăng trưởng nhanh theo cấp số mũ đến một mức nhất định sẽ chậm lại và dao động quanh ngưỡng sức chứa của môi trường.
+ Đường cong tăng trưởng hình chữ S.
2. Các yếu tố ảnh hưởng tới tăng trưởng quần thể
Kích thước quần thể phụ thuộc vào mức sinh sản, mức tử vong, mức nhập cư và mức xuất cư.
- Mức sinh sản là số lượng cá thể mới được sinh ra trong một khoảng thời gian xác định.
- Mức tử vong là số lượng cá thể bị chết đi trong một khoảng thời gian xác định.
- Mức nhập cư là số lượng cá thể tăng lên do các cá thể từ quần thể khác chuyển đến trong một khoảng thời gian xác định.
- Mức xuất cư là số lượng cá thể rời đi do các cá thể của quần thể chuyển đến các nơi khác trong một khoảng thời gian xác định.
→ Trong điều kiện thuận lợi, mức sinh sản ↑, mức tử vong ↓, mức xuất cư ↓ và mức nhập cư có thể ↑ → Kích thước quần thể tăng và ngược lại.
3. Tăng trưởng của quần thể người
Từ khi hình thành, quần thể người có sự tăng trưởng liên tục và nhanh chóng. Điều này làm gia tăng áp lực lên môi trường sống nên mỗi quốc gia cần phải có những chính sách phù hợp để kiểm soát mức tăng dân số.
Tăng trưởng của quần thể người có đặc điểm:
- Dân số tăng liên tục trong suốt quá trình hình thành và phát triển.
- Từ thế kỉ XVIII trở đi, dân số tăng nhanh nhờ có các thành tựu về y học, khoa học và công nghệ, kinh tế, xã hội phát triển mạnh mẽ.
- Cấu trúc dân số của quần thể người trên toàn thế giới và của mỗi quốc gia là khác nhau.
Ảnh hưởng của việc tăng trưởng dân số:
- Tăng nhu cầu về thức ăn, nơi ở, nguyên liệu, nhiên liệu, đất canh tác nông nghiệp,... → Tăng gánh nặng cho môi trường sống.
- Khai thác quá mức các nguồn tài nguyên thiên nhiên và tăng ô nhiễm môi trường. → Suy giảm chất lượng môi trường sống.
- Tạo điều kiện lây lan và khó kiểm soát dịch bệnh.
Để phát triển bền vững, mỗi quốc gia cần kiểm soát mức tăng dân số phù hợp với điều kiện của từng đất nước.
Câu hỏi:
@204237901531@
IV. CÁC KIỂU BIẾN ĐỘNG SỐ LƯỢNG CÁ THỂ CỦA QUẦN THỂ
Biến động số lượng cá thể của quần thể là sự thay đổi số lượng cá thể của quần thể trong một đơn vị thời gian.
Biến động theo chu kì | Biến động không theo chu kì |
- Khái niệm: Là sự thay đổi số lượng cá thể trong quần thể theo chu kì. | - Khái niệm: Là sự thay đổi đột ngột số lượng cá thể trong quần thể không theo chu kì. |
- Đặc điểm: Sự biến động tương ứng với những biến đổi có tính chu kì của môi trường như chu kì ngày đêm, chu kì mùa,... | - Đặc điểm: Sự biến động xảy ra do các yếu tố ngẫu nhiên như thiên tai, cháy rừng, dịch bệnh,... hoặc do các tác động của con người. |
- Ví dụ: Muỗi phát triển mạnh vào mùa mưa, ẩm, nóng nhưng suy giảm mạnh vào mùa khô, lạnh. | - Ví dụ: Cháy rừng làm suy giảm mạnh các loài thực vật và động vật sống trong rừng. |
V. ỨNG DỤNG CÁC HIỂU BIẾT VỀ QUẦN THỂ TRONG THỰC TIỄN
Các hiểu biết về quần thể được ứng dụng rất nhiều trong sản xuất nông nghiệp, bảo tồn và khai thác tự nhiên cũng như xây dựng các chính sách xã hội.
1. Trong nông nghiệp
- Trong trồng trọt cần trồng cây với mật độ hợp lí → Các cây có đầy đủ điều kiện sống, hạn chế cạnh tranh, dễ dàng chăm sóc, thu hoạch và phòng trừ sâu bệnh.
Ví dụ: Trồng các khóm lúa cách đều nhau trên cánh đồng.
- Trong chăn nuôi và thuỷ sản, tuỳ từng giai đoạn phát triển để xác định mật độ cá thể, thiết kế chuồng trại và chuẩn bị ao nuôi phù hợp.
Ví dụ: Ao nuôi cá tra cần có kích thước cao hơn và sâu hơn ao nuôi cá chép.
- Điều chỉnh tỉ lệ giới tính hoặc kích thước quần thể trong chăn nuôi để tăng hiệu quả.
Ví dụ: Điều chỉnh nhiệt độ môi trường thấp hơn để thu được tằm đực, nhờ đó thu được nhiều tơ tằm hơn.
2. Trong bảo tồn và khai thác tài nguyên sinh vật
- Dựa vào các đặc trưng của quần thể từng loài để đánh giá thực trạng, tiềm năng phát triển hoặc nguy cơ suy thoái → Xác định được mức độ cần bảo vệ hoặc khai thác.
- Đưa ra các quy định khai thác tài nguyên sinh vật cụ thể (như dụng cụ đánh bắt, số lượng, khối lượng, kích thước, độ tuổi, giới tính của các cá thể, khu vực và khoảng thời gian khai thác).
3. Trong các chính sách xã hội
- Dựa vào các nghiên cứu dân số của từng quốc gia, từng khu vực để đưa ra những chính sách phù hợp về dân số, phát triển kinh tế, giáo dục, an sinh xã hội, y tế, bảo vệ môi trường,...
Câu hỏi:
@204607932168@