Sinh học 12/Các đặc trưng cơ bản của quần thể sinh vật

Mỗi quần thể sinh vật có các đặc trưng cơ bản, là những dấu hiệu phân biệt quần thể này với quần thể khác. Đó là các đặc trưng về tỉ lệ giới tính, thành phần nhóm tuổi, sự phân bố cá thể, mật độ cá thể, kích thước quần thể, tăng trưởng của quần thể,... quan hệ giữa quần thể với môi trường sống.

Tỉ lệ giới tính

Tỉ lệ giới tính là tỉ lệ giữa số lượng cá thể đực và số lượng cá thể cái trong quần thể. Tỉ lệ giới tính thường xấp xỉ 1/1. Tuy nhiên, trong quá trình sống, tỉ lệ này có thể thay đổi tuỳ thuộc vào từng loài, từng thời gian và điều kiện sống,... (bảng 37.1). Tỉ lệ giới tính của quần thể là đặc trưng quan trọng đảm bảo hiệu quả sinh sản của quần thể trong điều kiện môi trường thay đổi.

Bảng 37.1. Sự khác nhau về tỉ lệ giới tính của các quần thể sinh vật
Tỉ lệ giới tính	Các nhân tố ảnh hưởng tới
– Ngỗng và vịt có tỉ lệ giới tính là 60/40. – Trước mùa sinh sản, nhiều loài thằn lằn, rắn có số lượng cá thể cái nhiều hơn cá thể đực. Sau mùa đẻ trứng, số lượng cá thể đực và cá thể cái gần bằng nhau.	Do tỉ lệ tử vong không đồng đều giữa cá thể đực và cái, cá thể cái trong mùa sinh sản chết nhiều hơn cá thể đực
– Với loài kiến nâu (Formica rufa), nếu đẻ trứng ở nhiệt độ thấp hơn 20°C thì trứng nở ra toàn là cá thể cái ; nếu đẻ trứng ở nhiệt độ trên 200C thì trứng nở ra hầu hết là cá thể đực.
– Gà, hươu, nai có số lượng cá thể cái nhiều hơn cá thể đực gấp 2 hoặc 3, đôi khi tới 10 lần.
– Muỗi đực sống tập trung ở một nơi riêng với số lượng nhiều hơn muỗi cái.
– Ở cây thiên nam tinh (Arisaema japonica) thuộc họ Ráy, rễ củ loại lớn có nhiều chất dinh dưỡng nảy chồi sẽ cho ra cây chỉ có hoa cái, còn rễ củ loại nhỏ nảy chồi cho ra cây chỉ có hoa đực.

Nhóm tuổi

Người ta còn phân chia cấu trúc tuổi thành tuổi sinh lí, tuổi sinh thái và tuổi quần thể. Tuổi sinh lí là thời gian sống có thể đạt tới của một cá thể trong quần thể, tuổi sinh thái là thời gian sống thực tế của cá thể, tuổi quần thể là tuổi bình quân của các cá thể trong quần thể.

Quần thể có cấu trúc tuổi đặc trưng, nhưng cấu trúc đó cũng luôn thay đổi phụ thuộc vào điều kiện sống của môi trường. Khi nguồn sống của môi trường suy giảm, điều kiện khí hậu xấu đi hoặc có dịch bệnh,... các cá thể non và già bị chết nhiều hơn các cá thể thuộc nhóm tuổi trung bình. Ngược lại, trong điều kiện thuận lợi, nguồn thức ăn phong phú,... các con non lớn lên nhanh chóng, tỉ lệ giảm, kích thước quần thể tăng lên. Các nghiên cứu về nhóm tuổi giúp cho chúng ta bảo vệ và khai thác tài nguyên có hiệu quả hơn. Ví dụ, khi đánh cá, nếu nhiều mẻ lưới đều có tỉ lệ cá lớn chiếm ưu thế, cá bé rất ít thì ta hiểu rằng nghề cá chưa khai thác hết tiềm năng cho phép. Ngược lại, nếu mẻ lưới chủ yếu chỉ có cá con, cá lớn rất ít thì có nghĩa nghề cá đã rơi vào tình trạng khai thác quá mức. Khi đó, nếu tiếp tục đánh bắt cá với mức độ lớn, quần thể cá sẽ bị suy kiệt.

Sự phân bố cá thể của quần thể

Sự phân bố cá thể của quần thể có ảnh hưởng tới khả năng khai thác nguồn sống trong khu vực phân bố. Có ba kiểu phân bố cá thể (hình 37.3).

Bảng 37.2. Các kiểu phân bố cá thể của quần thể
Kiếu phân bộ	Đặc điểm	Ý nghĩa sinh thái	Ví dụ
Phân bố theo nhóm	– Là kiểu phân bố phổ biến nhất. Các cá thể của quần thể tập trung theo từng nhóm ở những nơi có điều kiện sống tốt nhất. – Thường gặp khi điều kiện điều kiện bất lợi sống phân bố không đồng đều của môi trường. trong môi trường, các cá thể sống thành bầy đàn, khi chúng trú đông, ngủ đông,...	Các cá thể hỗ trợ nhau chống lại	Nhóm cây bụi mọc hoang dại (hình 37.3a), đàn trâu rừng,...
Phân bố đồng đêu	Thường gặp khi điều kiện sống phân bố một cách đồng đều trong môi trường và khi có sự có sự cạnh tranh gay gắt giữa các cá thể trong quần thể.	Làm giảm mức độ cạnh tranh giữa các cá thể trong quần thể.	Cây thông trong rừng thông,... chim hải âu làm tổ (hình 37.3b),...
Phân bố ngẫu nhiên	Là dạng trung gian của hai dạng trên. Thường gặp khi điều kiện sống phân bố một cách đồng đều trong môi trường và khi giữa các cá thể trong quần thể không có sự cạnh tranh gay gắt.	Sinh vật tận dụng được nguồn sống tiềm tàng trong môi trường.	Các loài sâu sống trên tán lá cây, các loài sò sống trong phù sa vùng triều, các loài cây gỗ sống trong rừng mưa nhiệt đới (hình 37.3c),...

Mật độ cá thể của quần thể

Mật độ cá thể của quần thể là số lượng cá thể trên một đơn vị diện tích hay thể tích của quần thể. Ví dụ: mật độ cây thông là 1000 cây/ha diện tích đồi, mật độ sâu rau 2 con/m ruộng rau, mật độ cá mè giống nuôi trong ao là 2 con/m nước.
Mật độ cá thể của quần thể được coi là một trong những đặc trưng cơ bản của quần thể, vì mật độ cá thể có ảnh hưởng tới mức độ sử dụng nguồn sống trong môi trường, tới khả năng sinh sản và tử vong của cá thể. Khi mật độ cá thể của quần thể tăng quá cao, các cá thể cạnh tranh nhau gay gắt giành thức ăn, nơi ở,... dẫn tới tỉ lệ tử vong tăng cao. Khi mật độ giảm, thức ăn dồi dào thì các cá thể trong quần thể tăng cường hỗ trợ lẫn nhau.
Mật độ cá thể của quần thể không cố định mà thay đổi theo mùa, năm hoặc tuỳ theo điều kiện của môi trường sống.

Kích thước của quần thể sinh vật

Kích thước tối thiểu và kích thước tối đa

Kích thước của quần thể sinh vật là số lượng các cá thể (hoặc khối lượng hoặc năng lượng tích luỹ trong các cá thể) phân bố trong khoảng không gian của quần thể.

Mỗi quần thể sinh vật có kích thước đặc trưng. Ví dụ, quần thể voi trong rừng mưa nhiệt đới thường có kích thước khoảng 25 con/quần thể quần thể gà. khoảng 200 con/quần thể, quần thể cây hoa đỗ quyên trên vùng núi Tam Đảo (Vĩnh Phúc) khoảng 150 cây/quần thể.

Kích thước quần thể dao động từ giá trị tối thiểu tới giá trị tối đa và sự dao động này là khác nhau giữa các loài.

– Kích thước tối thiểu là số lượng cá thể ít nhất mà quần thể cần có để duy trì và phát triển. Nếu kích thước quần thể xuống dưới mức tối thiểu, quần thể dễ rơi vào trạng thái suy giảm dẫn tới diệt vong. Nguyên nhân là do:

+ Số lượng cá thể trong quần thể quá ít, sự hỗ trợ giữa các cá thể bị giảm, quần thể không có khả năng chống chọi với những thay đổi của môi trường.

+Khả năng sinh sản suy giảm do cơ hội gặp nhau của các cá thể đực với cá thể cái ít.

+ Số lượng cá thể quá ít nên sự giao phối gần thường xảy ra, đe doạ sự tồn tại của quần thể.

Ở nước ta, nhiều loài động vật do bị săn bắt quá mức như quần thể tê giác Cát Tiên, quần thể bò xám Đông Dương,... nên quần thể khó có khả năng tự phục hồi.

– Kích thước tối đa là giới hạn lớn nhất về số lượng mà quần thể có thể đạt được, phù hợp với khả năng cung cấp nguồn sống của mỗi trường. Nếu kích thước quá lớn, cạnh tranh

Kích thước tối thiểu giữa các cá thể cũng như ô nhiễm, bệnh tật,... tăng cao, dẫn tới một số cá thể di cư khỏi quần thể và mức tử vong cao.

Những nhân tố ảnh hưởng tới kích thước của quần thể sinh vật

Kích thước của quần thể luôn thay đổi và phụ thuộc vào 4 nhân tố: mức độ sinh sản, mức độ tử vong, mức độ nhập cư và xuất cử của các cá thể (hình 38.2).

Mức độ sinh sản của quần thể sinh vật

Mức độ sinh sản là số lượng cá thể của quần thể được sinh ra trong một đơn vị thời gian.
Mức độ sinh sản phụ thuộc vào số lượng trứng (hay con non) của một lứa đẻ, số lứa đẻ của một cá thể cái trong đời, tuổi trưởng thành sinh dục của cá thể,... và tỉ lệ đực/cái của quần thể.
Khi thiếu thức ăn, nơi ở hoặc điều kiện khí hậu không thuận lợi, mức sinh sản của quần thể thường bị giảm sút.

Mức độ tử vong của quần thể sinh vật

Mức độ tử vong là số lượng cá thể của quần thể bị chết trong một đơn vị thời gian.
Mức độ tử vong của quần thể phụ thuộc vào trạng thái của quần thể và các điều kiện sống của môi trường như sự biến đổi bất thường của khí hậu, bệnh tật, lượng thức ăn có trong môi trường, số lượng kẻ thù,... và mức độ khai thác của con người.

Phát tán cả thể của quần thể sinh vật

Phát tán là sự xuất cư và nhập cư của các cá thể. Xuất cư là hiện tượng một số cá thể rời bỏ quần thể của mình chuyển sang sống ở quần thể bên cạnh hoặc di chuyển đến nơi ở mới. Nhập cư là hiện tượng một số cá thể nằm ngoài quần thể chuyển tới sống trong quần thể..

Ở những quần thể có điều kiện sống thuận lợi, nguồn thức ăn dồi dào,... hiện tượng xuất cư thường diễn ra ít và nhập cư không gây ảnh hưởng rõ rệt tới quần thể. Mức độ xuất cư tăng cao khi quần thể đã cạn kiệt nguồn sống, nơi ở chật chội, sự cạnh tranh giữa các cá thể trong quần thể trở nên gay gắt.

Tăng trưởng của quần thể sinh vật

– Quần thể tăng trưởng theo tiềm năng sinh học trong điều kiện môi trường không bị giới hạn:

Về phương diện lí thuyết, nếu nguồn sống của môi trường rất dồi dào và hoàn toàn thoả mãn nhu cầu của các cá thể, không gian cư trú của quần thể không giới hạn, mọi điều kiện ngoại cảnh và khả năng sinh học của các cá thể đều thuận lợi cho sự sinh sản của quần thể thì quần thể tăng trưởng theo tiềm năng sinh học (đường cong tăng trưởng có hình chữ J).

– Quần thể tăng trưởng trong điều kiện môi trường bị giới hạn:

Trong thực tế, tăng trưởng của quần thể thường bị giới hạn bởi nhiều nguyên nhân như: điều kiện sống không hoàn toàn thuận lợi, hạn chế về khả năng sinh sản của loài, sự biến động số lượng cá thể do xuất cư theo mùa,...

Đường cong tăng trưởng thực tế có hình chữ S.

Tăng trưởng của quần thể người

Tăng trưởng dân số trên thế giới trong suốt quá trình phát triển lịch sử là một ví dụ về tăng trưởng rất nhanh của quần thể (hình 38.4). Trong 200 năm qua, dân số thế giới đạt được mức tăng trưởng cao chính là nhờ những thành tựu to lớn về phát triển kinh tế – xã hội, chất lượng cuộc sống con người ngày càng được cải thiện, mức độ tử vong giảm và tuổi thọ ngày càng được nâng cao.
Dân số của Việt Nam cũng tăng với tốc độ khá nhanh, chỉ trong vòng 57 năm dân số đã tăng từ 18 triệu (năm 1945) lên hơn 82 triệu (năm 2004), tức tăng gấp 4,5 lần.
Sự tăng dân số quá nhanh và phân bố dân cư không hợp lí là nguyên nhân chủ yếu làm cho chất lượng môi trường giảm sút, từ đó ảnh hưởng tới chất lượng cuộc sống của con người.

Tham khảo

SGK Sinh học 12, NXB Giáo dục Việt Nam, trang 161 – 169.