Bài 37: Các Đặc Trưng Cơ Bản Của Quần Thể Sinh Vật

I. Lý thuyết về các đặc trưng cơ bản của quần thể sinh vật

Các đặc trưng cơ bản của quần thể sinh vật là những dấu hiệu đặc trưng giúp phân biệt quần thể này với quần thể khác. Các đặc trưng này bao gồm: 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.

1. Tỉ lệ giới tính

Là tỉ lệ giữa số lượng cá thể đực và số lượng cá thể cái trong quần thể.

1.1 Đặc điểm

- Thường xấp xỉ 1/1.

- Tỉ lệ giới tính của quần thể chịu ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố của môi trường sống, đặc điểm sinh lí hoặc đặc tính của loài,… như:

+ Tỉ lệ tử vong không đều giữa cá thể đực và cái. Ví dụ: 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 cá thể cái trong mùa sinh sản chết nhiều hơn cá thể đực.

+ Do điều kiện môi trường sống. Ví dụ: Với loài kiến nâu (Formica rufa), nếu đẻ trứng ở nhiệt độ thấp hơn 20oC thì trứng nở ra toàn là cá thể cái; nếu đẻ trứng ở nhiệt độ trên 20oC thì trứng nở ra hầu hết là cá thể đực.

+ Do đặc điểm sinh sản của loài. Ví dụ: Các loài có gà, hươu, nai có số lượng cá thể cái nhiều hơn cá thể đực gấp 2 hoặc 3, đôi khi tới 10 lần.

+ Do đặc điểm sinh lí và tập tính của loài. Ví dụ: Muỗi đực sống tập trung ở một chỗ còn muỗi cái bay khắp các nơi tìm động vật hút máu.

+ Do điều kiện dinh dưỡng của cá thể. Ví dụ: Ở cây thiên nam tinh (Arisaema japonica) thuộc họ Ráy, rễ củ loại lớn có nhiều chất dinh dưỡng khi nảy chồi sẽ cho ra cây chỉ có hoa cái, còn rễ củ loại nhỏ nảy chồi cho ra cây có hoa đực.

1.2 Ý nghĩa

- Là đặc trưng quan trọng đảm bảo hiệu quả sinh sản của quần thể.

- Ứng dụng trong chăn nuôi, bảo vệ môi trường. Ở nhiều loài (gà, hươu, nai…), người ta có thể khai thác bớt các cá thể đực khỏi một quần thể sinh vật mà vẫn duy trì được sự phát triển của quần thể.

2. Nhóm tuổi

2.1 Một số khái niệm

- 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.

- Cấu trúc tuổi là tổ hợp các nhóm tuổi của quần thể: nhóm tuổi trước sinh sản, nhóm tuổi đang sinh sản và nhóm tuổi sau sinh sản.

- Tháp tuổi là biểu đồ gồm các nhóm tuổi xếp chồng liên tiếp lên nhau từ non đến già. Có 3 dạng tháp tuổi: dạng phát triển, dạng ổn định, dạng suy giảm (Hình 1).

2.2 Đặc điểm

- Mỗi quần thể có cấu trúc tuổi đặc trưng nhưng cũng luôn thay đổi phụ thuộc vào điều kiện sống của môi trường.

- Thành phần nhóm tuổi trong quần thể có ảnh hưởng quan trọng đến việc khai thác nguồn sống của môi trường và khả năng sinh sản của quần thể. Sự sinh sản của quần thể phụ thuộc vào nhóm tuổi đang sinh sản.

- Mỗi nhóm tuổi có yêu cầu riêng biệt về điều kiện sống. Nhóm tuổi trước sinh sản và nhóm tuổi đang sinh sản có nhu cầu sử dụng thức ăn nhiều hơn nhóm tuổi sau sinh sản. Nhóm tuổi trước sinh sản và nhóm tuổi sau sinh sản có sức chống chịu yếu nên thường chết nhiều nếu gặp điều kiện sống bất lợi.

- Trong tự nhiên, quần thể thường có xu hướng duy trì tháp tuổi dạng ổn định. Dạng ổn định có thể tạm thời bị thay đổi do sự thay đổi tỉ lệ tử vong, tỉ lệ sinh sản của quần thể nhưng quần thể có khả năng tự điều chỉnh để trở về trạng thái ổn định.

- Động vật có chu kì sống ngắn (tuổi quần thể thấp, phát dục sớm, tỉ lệ sinh lớn, tỉ lệ tử cao) thì hằng năm số lượng cá thể dao động rất lớn nhưng khả năng phục hồi của quần thể lại nhanh. Động vật có chu kì sống dài thì ngược lại, số lượng cá thể trong quần thể hằng năm dao động nhỏ nhưng nếu quần thể bị suy giảm thì khả năng phục hồi chậm.

- Một số loài không có nhóm tuổi sau sinh sản (cá chình, cá hồi…) vì sau khi đẻ, các cá thể bố mẹ đều chết. Một số loài côn trùng (chuồn chuồn, ve sầu, muỗi… ) thì giai đoạn trước sinh sản có thể kéo dài một vài năm nhưng giai đoạn sinh sản và sau sinh sản chỉ kéo dài 3 - 4 tuần.

2.3 Ý nghĩa

Hiểu biết về cấu trúc tuổi của quần thể giúp chúng ta bảo vệ và khai thác tài nguyên sinh vật có hiệu quả hơn:

- Các loài địch hại thường là những loài có chu kì sống ngắn nên nếu không tiêu diệt triệt để thì quần thể những loài gây hại này có khả năng phục hồi lại rất nhanh sau đó.

- Nhiều loài động vật hoang dã quý hiếm có chu kì sống dài nếu bị săn bắt quá mức thì sự phục hồi của đàn sẽ rất chậm.

- Khi đánh cá, nếu nhiều mẻ lưới đều có tỉ lệ cá lớn chiếm ưu thế, cá bé rất ít thì nghề cá tại đó chưa khai thác hết tiềm năng. Ngược lại, nếu các mẻ lưới đều chỉ có cá con, cá lớn rất ít thì có nghĩa nghề cá đã rơi vào tình trạng khai thác quá mức, phải dừng việc đánh bắt để quần thể cá phục hồi trở lại.

3. Sự phân bố cá thể của quần thể

Là sự phân bố các cá thể trong không gian sống của quần thể. Có 3 kiểu phân bố cá thể: phân bố theo nhóm, phân bố đồng đều, phân bố ngẫu nhiên.

Nguồn ảnh: Sách Sinh học của Campbell, tái bản lần thứ 7, Bản quyền © 2005 Pearson Education, Inc. được xuất bản bởi Benjamin Cummings

Phân bố theo nhóm

Phân bố đồng đều

Phân bố ngẫu nhiên

Điều kiện sống

Phân bố thường không đồng đều.

Phân bố đồng đều trong môi trường.

Phân bố đồng đều trong môi trường.

Mức độ

cạnh tranh

Không có sự cạnh tranh gay gắt.

Cạnh tranh gây gắt.

Không có sự cạnh tranh gây gắt.

Đặc điểm phân bố

Các cá thể tập trung theo từng nhóm ở những nơi có điều kiện sống tốt nhất.

Là kiểu phân bố phổ biến nhất.

Các cá thể dàn đều trong khu vực phân bố.

Là dạng trung gian: một số quần tụ theo nhóm, một số phân bố đều trong môi trường.

Ý nghĩa

sinh thái

Các cá thể hỗ trợ nhau chống lại điều kiện bất lợi của môi trường.

Làm giảm mức độ cạnh tranh giữa các cá thể trong quần thể.

Sinh vật tận dụng được nguồn sống tiềm tàng trong môi trường.

Ví dụ

Nhóm cây bụi mọc hoang dại, đàn trâu rừng…

Các cây thông trong rừng thông, đàn chim ải âu làm tổ…

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…

4. Mật độ cá thể của quần thể

Là số lượng cá thể trên một đơn vị diện tích hay thể tích của quần thể.

4.1 Đặc điểm

- Là đặc trưng cơ bản rất quan trọng của quần 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:

+ Mật độ cá thể tăng quá cao → nguồn sống không đủ → cạnh tranh gây gắt → tỉ lệ tử tăng cao. Ví dụ: Khi mật độ cá thể của quần thể cá lóc (cá quả) nuôi trong ao tăng quá cao, các cá thể giành nhau thức ăn, nhiều cá thể bé và yếu thiếu thức ăn sẽ chậm lớn và có thể bị chết; các con non mới nở ra rất dễ bị cá lớn ăn thịt… dẫn tới sự điều chỉnh mật độ cá thể của quần thể.

+ Mật độ cá thể giảm → nguồn sống dồi dào → các cá thể trong quần thể tăng cường hỗ trợ nhau.

- Mật độ cá thể không cố định mà thay đổi theo mùa, năm hoặc tùy theo điều kiện của môi trường sống.

4.2 Ý nghĩa

- Mật độ cá thể giúp điều chỉnh số lượng cá thể trong quần thể phù hợp với điều kiện sống thông qua sự ảnh hưởng tới mức độ sử dụng nguồn sống, khả năng sinh sản và tử vong của cá thể.

- Ứng dụng trong trồng trọt, chăn nuôi, bảo vệ môi trường:

+ Không trồng hoặc nuôi các cá thể với mật độ quá cao.

+ Các loài sinh vật quý hiếm có mật độ phân bố giảm thấp trong tự nhiên cần được bảo vệ, nghiêm cấm săn bắt, đưa vào các khu bảo tồn để giúp chúng có thể khôi phục lại số lượng cá thể.

II. Bài tập luyện tập về các đặc trưng cơ bản của quần thể sinh vật của trường Nguyễn Khuyến

Phần 1: Câu hỏi tự luận

Câu 1: Bảng số liệu sau cho biết tỉ lệ cá đánh bắt được theo độ tuổi ở 3 quần thể.

Độ tuổi (năm)

Quần thể A

Quần thể B

Quần thể C

Trước sinh sản

79%

52%

8%

Đanh sinh sản

19%

38%

17%

Sau sinh sản

2%

10%

75%

Dựa vào bảng số liệu trên hãy phân tích mức độ đánh bắt cá ở 3 quần thể trên để đề xuất hướng khai thác hoặc bảo tồn quần thể cá hợp lí.

Câu 2: Những yếu tố nào ảnh hưởng đến tỉ lệ giới tính của các quần thể?

Câu 1: Hướng dẫn giải:

Quần thể A có số lượng cá non đánh bắt được rất lớn, cá lớn rất ít nên quần thể này đã bị khai thác quá mức. Nếu tiếp tục khai thác cá với mức độ lớn thì sẽ dẫn đến quần thể bị suy kiệt. Với quần thể này, phải dừng hoạt động đánh bắt lại một thời gian để quần thể cá tăng số lượng cá thể và phục hồi trở lại.

Quần thể B có số lượng cá non và cá lớn đánh bắt được không quá chênh lệch chứng tỏ quần thể này đang được khai thác hợp lí. Đối với quần thể B, có thể tiếp tục khai thác.

Quần thể C có số lượng cá lớn trong mẻ lưới đánh bắt chiếm ưu thế, cá non rất ít chứng tỏ nghề cái tại đây chưa khai thác hết tiềm năng cho phép. Nghề cá ở quần thể C có thể tăng cường khai thác.

Câu 2: Hướng dẫn giải:

- Tỉ lệ giới tính của quần thể chịu ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố của môi trường sống, đặc điểm sinh lí hoặc đặc tính của loài,… như:

+ Tỉ lệ tử vong không đều giữa cá thể đực và cái.

+ Do điều kiện môi trường sống.

+ Do đặc điểm sinh sản của loài.

+ Do đặc điểm sinh lí và tập tính của loài.

+ Do điều kiện dinh dưỡng của cá thể.

- Tỉ lệ giới tính ở các loài thường xấp xỉ 1/1, tuy nhiên còn tùy thuộc vào tập tính sinh sản của từng loài và thay đổi theo từng thời gian. Ở đa số các loài động vật có xương sống, số lượng cá thể sơ sinh giống đực thường cao hơn giống cái đôi chút; ở cá thể trưởng thành, tỉ lệ này không ổn định mà thay đổi phụ thuộc vào mức độ tử vong không đều ở 2 giới và điều kiện môi trường sống.

Phần 2: Câu hỏi trắc nghiệm

Câu 1: Trong các đặc trưng sau, có bao nhiêu đặc trưng không phải là đặc trưng của quần thể giao phối?

(1) Độ đa dạng về loài.

(2) Tỉ lệ giới tính.

(3) Mật độ cá thể.

(4) Tỉ lệ các nhóm tuổi.

(5) Kích thước.

(5) Sự phân bố của các cá thể.

1. 1.
2. 2.
3. 3.
4. 4.

Câu 2: Trong các đặc trưng dưới đây của quần thể giao phối, đặc trưng nào là cơ bản nhất?

1. Tỉ lệ các nhóm tuổi.
2. Mật độ cá thể.
3. Kích thước.
4. Sự phân bố của các cá thể trong quần thể.

Câu 3: Để xác định mật độ của một quần thể, người ta cần biết số lượng cá thể trong quần thể và

1. tỉ lệ sinh sản và tỉ lệ tử vong của quần thể.
2. kiểu phân bố của các cá thể trong quần thể.
3. diện tích hoặc thể tích khu vực phân bố của chúng.
4. mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể.

Câu 4: Trong cấu trúc tuổi của quần thể sinh vật, tuổi quần thể là

1. thời gian sống của một cá thể có tuổi thọ cao nhất trong quần thể.
2. tuổi bình quân (tuổi thọ trung bình) của các cá thể trong quần thể.
3. thời gian để quần thể tăng trưởng và phát triển.
4. thời gian tồn tại thực của quần thể trong tự nhiên.

Câu 5: Nghiên cứu cấu trúc tuổi của 3 quần thể (M, N và P) thuộc cùng loài thu được kết quả như sau:

Quần thể

Số lượng cá thể của nhóm

Tuổi trước sinh sản

Tuổi đang sinh sản

Tuổi sau sinh sản

M

150

150

70

N

200

150

100

P

150

220

250

Nhận định não sau đây sai?

1. Quần thể M có tháp tuổi dạng ổn định.
2. Số lượng cá thể của quần thể N đang trong giai đoạn tăng lên.
3. Nếu khai thác với mức độ lớn như nhau thì quần thể P sẽ khôi phục nhanh nhất.
4. Quần thể M có số lượng cá thể thấp nhất.

Câu 6: Phân bố các cá thể theo nhóm trong quần thể thường gặp khi

1. điều kiện sống trong môi trường phân bố đồng đều, không có sự cạnh tranh gay gắt giữa các cá thể trong quần thể.
2. điều kiện sống trong môi trường phân bố không đồng đều, có sự cạnh tranh gay gắt giữa các cá thể trong quần thể.
3. điều kiện sống trong môi trường phân bố đồng đều, có sự cạnh tranh gay gắt giữa các cá thể trong quần thể.
4. các cá thể của quần thể sống thành bầy đàn ở những nơi có nguồn sống dồi dào nhất để hỗ trợ nhau chống lại điều kiện bất lợi.

Câu 7: Có bao nhiêu nhận định sau đây đúng khi chứng minh mật độ cá thể của quần thể là đặc trưng cơ bản nhất?

1. Mật độ cá thể của quần thể có ảnh hưởng đến mức độ sử dụng nguồn sống trong môi trường.
2. Mật độ cá thể của quần thể có ảnh hưởng đến mức sinh sản, khi mật độ cá thể cao thì mức sinh sản của các cá thể cao nhất.
3. Mật độ cá thể của quần thể có ảnh hưởng đến mức tử vong, khi mật độ cá thể cao sẽ dẫn đến ô nhiễm môi trường sống nên mức tử vong cao.
4. Mật độ cá thể của quần thể có ảnh hưởng đến mức độ lan truyền dịch bệnh.
5. Mật độ cá thể của quần thể là đặc trưng có tính ổn định cao, không phụ thuộc vào điều kiện môi trường sống.

1. 1.
2. 2.
3. 3.
4. 4.

Câu 8: Khi nói về cấu trúc tuổi, có bao nhiêu nhận định sau đúng?

1. Ở các quần thể đang phát triển, nhóm tuổi đang sinh sản có số lượng lớn nhất.
2. Khi số lượng cá thể của nhóm tuổi sau sinh sản lớn nhất thì quần thể đang có nguy cơ suy vong.
3. Quần thể ổn định là quần thể có số lượng cá thể của nhóm sau sinh sản ít nhất, nhóm đang sinh sản và trước sinh sản có số lượng như nhau.
4. Cấu trúc tuổi của quần thể thay đổi theo điều kiện môi trường, khi điều kiện môi trường thuận lợi thì nhóm tuổi trước và sau sinh sản có số lượng nhiều.
5. Những loài phân bố rộng thường có cấu trúc tuổi đơn giản hơn những loài phân bố hẹp.

1. 4.
2. 3.
3. 2.
4. 1.

Câu 9: Khi nói về việc nuôi cá lóc (cá quả) trong ao hồ với mật độ quá cao. Các kết luận đúng là?

(1) Các cá thể sẽ cạnh tranh nhau thức ăn, nhiều cá thể yếu bị thiếu ăn sẽ chậm lớn và có thể bị chết.

(2) Các con non bị nở ra rất dễ bị cá lớn ăn thịt, nhiều khi cá bố mẹ ăn thịt con của chúng.

(3) Các cá thể sẽ hỗ trợ nhau tốt hơn để khai thác triệt để nguồn thức ăn do con người cung cấp.

(4) Các cá thể trong quần thể tăng cường hỗ trợ lẫn nhau để chóng lại các quần thể ăn thịt khác.

1. (1), (3).
2. (3), (4).
3. (2), (4).
4. (1), (2).

Câu 10: Trong các phát biểu dưới đây, có bao nhiêu phát biểu đúng khi nói về tuổi và cấu trúc tuổi của quần thể?

1. Tuổi sinh lí là thời gian sống thực tế của cá thể.
2. Tuổi sinh thái là thời gian sống có thể đạt tới của một cá thể trong quần thể.
3. Tuổi quần thể là tuổi bình quân của các cá thể trong quần thể.
4. Tổ hợp của các nhóm tuổi trước sinh sản, nhóm tuổi đang sinh sản và nhóm tuổi sau sinh sản được gọi là cấu trúc tuổi của quần thể.
5. Mỗi quần thể có cấu trúc tuổi đặc trưng, cấu trúc này không thay đổi theo thời gian và điều kiện sống của môi trường.

1. 2.
2. 3.
3. 4.
4. 1.

Câu 1: Đáp án: A

Hướng dẫn giải:

(1) không phải là đặc trưng của quần thể giao phối. Đặc trưng của quần thể giao phối gồm có: tỉ lệ giới tính, thành phần nhóm tuổi, sự phân bố cá thể, mật độ cá thể, kích thước quần thể, sự tăng trưởng của quần thể,… Độ đa dạng về loài là một trong những đặc trưng của quần xã.

Câu 2: Đáp án: B

Hướng dẫn giải:

Mật độ cá thể là đặc trưng cơ bản nhất của quần thể vì có ảnh hưởng tới mức độ sử dụng nguồn sống trong môi trường, tới khả năng sinh sản và tử vong của cá thể.

Câu 3: Đáp án: C

Hướng dẫn giải:

Mật độ cá thể là số lượng cá thể trên một đơn vị diện tích hay thể tích của quần thể.

Câu 4: Đáp án: B

Hướng dẫn giải:

Tuổi quần thể là tuổi bình quân của các cá thể trong quần thể.

Câu 5: Đáp án: C

Hướng dẫn giải:

Quần thể M có dạng tháp tuổi ổn định; quần thể N có dạng tháp tuổi phát triển; quần thể P có dạng tháp tuổi suy giảm.

A đúng. Quần thể M có số lượng cá thể tuổi trước sinh sản và đang sinh sản bằng nhau và lớn hơn tuổi sau sinh sản nên có dạng tháp ổn định.

B đúng. Quần thể N có số lượng cá thể tuổi trước sinh sản lớn hơn tuổi đang sinh sản và tuổi sau sinh sản ít nhất chứng tỏ số lượng cá thể của quần thể đang tăng lên và tháp tuổi dạng phát triển.

C sai. Quần thể P có số lượng cá thể tuổi sau sinh sản lớn nhất nên đây là quần thể suy thoái, nếu khai thác với mức độ lớn thì sẽ không khôi phục được.

D đúng. Quần thể M có số lượng cá thể là 370, thấp nhất.

Câu 6: Đáp án: D

Hướng dẫn giải:

Phân bố theo nhóm là kiểu phân bố phổ biến nhất, các cá thể trong quần thể tập trung theo nhóm ở những nơi có điều kiện sống tốt nhất. Kiểu phân bố này có ở những động vật sống bầy đàn, các cá thể này hỗ trợ lẫn nhau chống lại điều kiện bất lợi của môi trường (di cư, trú đông, chống kẻ thù,...).

Câu 7: Đáp án: C

Hướng dẫn giải:

Các ý đúng là I, III, IV.

Mật độ cá thể là đặc trưng cơ bản rất quan trọng của quần 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.

II sai. Vì mật độ cá thể cao thì mức sinh sản của các cá thể giảm, không thể cao nhất.

V sai. Mật độ cá thể không cố định mà thay đổi theo mùa, năm hoặc tùy theo điều kiện của môi trường sống.

Câu 8: Đáp án: B

Hướng dẫn giải:

Các ý đúng là II, III, IV.

I sai. Ở quần thể đang phát triển, nhóm tuổi trước sinh sản có số lượng lớn nhất.

V sai. Những loài phân bố rộng thường có cấu trúc tuổi phức tạp hơn những loài phân bố hẹp.

Câu 9: Đáp án: D

Hướng dẫn giải:

Các kết luận (1) và (2) đúng. Mật độ cá thể tăng quá cao thì nguồn sống môi trường không đủ cung cấp cho tất cả các cá thể của quần thể. Khi thiếu thức ăn, những cá thể yếu sẽ không tranh giành được thức ăn với những cá thể mạnh hơn nên chúng có thể bị thiếu thức ăn, chậm lớn hoặc tử vong. Khi thiếu thức ăn thì có thể xuất hiện hiện tượng ăn thịt đồng loại, các cá trưởng thành hoặc chính các cá bố mẹ có thể ăn các con non mới nở. Trong điều kiện mật độ cao thì quan hệ cạnh tranh trong quần thể là chủ yếu.

Câu 10: Đáp án: A

Hướng dẫn giải:

Phát biểu III và IV đúng.

I sai. Tuổi sinh lí là thời gian sống có thể đạt tới của một cá thể trong quần thể.

II sai. Tuổi sinh thái là thời gian sống thực tế của cá thể.

V sai. Cấu trúc tuổi có thể thay đổi theo thời gian và tùy điều kiện sống của môi trường.

Giáo viên biên soạn: Lê Minh Trọng

Đơn vị: Trường TH, THCS, THPT Lê Thánh Tông