ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC SINH HỌC QUẦN THỂ

Phần lý thuyết sẽ tập trung giải quyết các vấn đề sau: các đặc trƣng và các quátrình diễn ra trong quần thể, đặc biệt là là quá trình sinh trƣởng độc lập và phụ thuộcmật độ, trong mối liên quan đến biến động số lƣợng của chúng; Cạnh tranh cùng loàivà cạnh tranh khác loài cũng nhƣ các mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể vàgiữa các quần thể với nhau, đặc biệt là các mối quan hệ vật ăn thịtcon mồi, vật ký sinh vật chủ, bệnh và mầm bệnh, động vật ăn cỏ và cỏ; Sự tiến hóa của các chiến lƣợcthích ứng trong chu kỳ sống của các cá thể và quần thể; Sự điều chỉnh kích thƣớc quầnthể và các trạng thái cân bằng của chúng. Ngoài ra, giáo trình này cũng giới thiệu kháiquát một số vấn đề liên quan đên di truyền quần thể

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-  -

ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC

SINH HỌC QUẦN THỂ

1 Thông tin về giảng viên:

- Họ và tên: Nguyễn Xuân Huấn

- Chức danh, học hàm, học vị: PGS, TS

- Thời gian, địa điểm làm việc: Giờ hành chính các ngày trong tuần, Phòng 429 và

332, nhà T1, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

- Địa chỉ liên hệ: Bộ môn Động vật có xương sống, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội

- E-mail: nxhuan@bio-hu.edu.vn

- Các hướng nghiên cứu chính: Đa dạng sinh học và bảo tồn Đa dạng sinh học; Khai thác hợp lý và quản lý bền vững nguồn lợi sinh vật vùng ven bờ và biển; Ngư loại học; Sinh thái học các thủy vực và chất lượng môi trường nước; Sinh thái học quần thể

- Họ và tên: Thạch Mai Hoàng,

- Chức danh, học hàm, học vị: Cử nhân

- Thời gian, địa điểm làm việc: Khoa Sinh học, Trường Đại học KHTN

- Bộ môn Động vật có xương sống, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội

- Điện thoại, email: hoangtm@vnu.edu.vn

- Các hướng nghiên cứu chính: Đa dạng sinh học và bảo tồn Đa dạng sinh học; Khai thác hợp lý và quản lý bền vững nguồn lợi sinh vật vùng ven bờ và biển

- Thông tin về trợ giảng (nếu có) (họ tên, địa chỉ liên hệ, điện thoại, email):

2 Thông tin về môn học:

- Tên môn học: Sinh học quần thể

- Mã môn học:

- Số tín chỉ: 2

- Giờ tín chỉ đối với các hoạt động học tập:

+ Nghe giảng lý thuyết trên lớp: 15 + Bài tập: 5

+ Thực hành trong phòng thí nghiệm: 0 + Thảo luận: 7

+ Tự học: 3

- Đơn vị phụ trách môn học:

+ Bộ môn: Động vật Có xương sống + Khoa: Sinh học

- Môn học tiên quyết:

+ Cơ sở sinh thái học

3 Mục tiêu của môn học:

- Mục tiêu về kiến thức: nhằm cung cấp cho sinh viên nhóm chuyên ngành Sinh thái học Quần thể, Quần xã và Đa dạng sinh học các kiến thức cơ sở và chuyên sâu về các vấn đề sinh học liên quan đến các quần thể đơn loài và đa loài

- Mục tiêu về kĩ năng: có khả năng phân tích và áp dụng các mô hình lý thuyết vào điều kiện thực tế

- Các mục tiêu khác (thái độ học tập…):

4 Tóm tắt nội dung môn học

Phần lý thuyết sẽ tập trung giải quyết các vấn đề sau: các đặc trưng và các quá

trình diễn ra trong quần thể, đặc biệt là là quá trình sinh trưởng độc lập và phụ thuộc mật độ, trong mối liên quan đến biến động số lượng của chúng; Cạnh tranh cùng loài

và cạnh tranh khác loài cũng như các mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể và giữa các quần thể với nhau, đặc biệt là các mối quan hệ vật ăn thịt-con mồi, vật ký sinh

- vật chủ, bệnh và mầm bệnh, động vật ăn cỏ và cỏ; Sự tiến hóa của các chiến lược thích ứng trong chu kỳ sống của các cá thể và quần thể; Sự điều chỉnh kích thước quần thể và các trạng thái cân bằng của chúng Ngoài ra, giáo trình này cũng giới thiệu khái quát một số vấn đề liên quan đên di truyền quần thể

Vì Sinh học quần thể là một học chuyên nghiên cứu về số lượng, nhằm hiểu và nắm được những biến động của nó, để từ đó có thể dự báo được những thay đổi về kích thước quần thể theo thời gian, nên ngoài các khái niệm cơ bản về quần thể, phần đáng kể của nội dung giáo trình tập trung vào các mô hình toán đối với quần thể đơn loài, đa loài và các mô hình phân tích trong quản lý và kiểm soát quần thể

Phần bài tập sẽ trang bị cho sinh viên một số phương pháp và thực hành tính

toán các thông số quần thể

5 Nội dung chi tiết môn học

a Phần lý thuyết

Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ SINH HỌC QUẦN THỂ

1.1 Phạm vi nghiên cứu của Sinh học quần thể

1.2 Vai trò của các mô hình toán trong Sinh học quần thể

1.3 Giới thiệu một số mô hình hữu dụng trong Sinh học quần thể

Chương 2 SINH TRƯỞNG ĐỘC LẬP MẬT ĐỘ CỦA QUẦN THỂ

2.1 Mô hình cơ bản về sinh trưởng quần thể

2.1.1 Mô hình với thời gian liên tục 2.1.2 Mô hình với thời gian rời rạc 2.1.3 Mối quan hệ giữa mô hình với thời gian liên tục và rời rạc 2.1.4 Sinh trưởng tiềm năng trong tự nhiên

2.2 Cấu trúc tuổi của quần thể

2.2.1 Một mô hình cấu trúc tuổi đơn giản 2.2.2 Sử dụng ma trận để lập mô hình và mô hình ma trận Leslie 2.2.3 Sinh vật sinh sản một lần và nhiều lần trong vòng đời 2.2.4 Các loại bảng sống

2.2.5 Mô hình liên tục về sự sinh trưởng quần thể có cấu trúc tuổi 2.2.6 Phân bố tuổi cân bằng và trị số sinh sản

Chương 3 SINH TRƯỞNG PHỤ THUỘC MẬT ĐỘ CỦA QUẦN THỂ

3.1 Các giả thuyết về sự điều chỉnh của quần thể

3.2 Mô hình sinh trưởng logistic

3.2.1 Phép giải chính xác mô hình sinh trưởng logistic 3.2.2 Phân tích trạng thái cân bằng

3.2.3 Phép giải bằng đồ thị 3.3 Sự chậm trễ thời gian và sinh trưởng phụ thuộc mật độ

3.4 Các mô hình sinh trưởng phụ thuộc mật độ với thời gian gián đoạn

3.5 Quần thể chuyển tiếp (Metapopulation)

Chương 4 TIẾN HÓA TRONG CHU KỲ SỐNG

4.1 Quan điểm của Cole

4.2 Các mô hình Cole mở rộng

4.3 Tiến hóa ở các sinh vật sinh sản một lần và sinh sản nhiều lần

4.4 Tiến hóa của khả năng phát tán

Chương 5 MỐI QUAN HỆ TƯƠNG HỖ GIỮA CÁC LOÀI

5.1 Các mô hình hai quần thể tổng quát

5.2 Định nghĩa và khái niệm về tính bền vững của trạng thái cân bằng

5.3 Ma trận quần xã

5.4 Tập tính định tính của ma trận quần xã

Chương 6 CẠNH TRANH

6.1 Cạnh tranh cùng loài và khác loài

6.2 Các mô hình cạnh tranh Lotka-Voltera

6.2.1 Phép giải bằng đồ thị 6.2.2 Tính bền vững và trạng thái cân bằng của mô hình Lotka - Voltera

6.3 Các mô hình Lotka - Voltera mở rộng

6.4 Các kết quả cạnh tranh trong các thí nghiệm ngoài thực địa

6.5 Cạnh tranh về thức ăn và mô hình phân bố tự do lý tưởng

6.6 Cạnh tranh về không gian và mô hình phân bố tự do lý tưởng kết hợp với

sự bảo vệ lãnh thổ

Chương 7 MỐI QUAN HỆ QUA LẠI GIỮA VẬT ĂN THỊT VÀ CON MỒI

7.1 Các loại quan hệ vật dữ và mồi

7.2 Mô hình Lotka - Voltera

7.3 Biến động các quần thể trong mô hình cơ sở của Lotka-Voltera

7.4 Vai trò sinh trưởng phụ thuộc mật độ ở vật mồi

7.5 Các kết quả thí nghiệm về vật dữ và mồi

7.6 Các loại hàm dinh dưỡng

7.7 Các mô hình quần thể chuyển tiếp (Metapopulations)

7.8 Vật dữ trong các hệ sinh thái tự nhiên

Chương 8 MỐI QUAN HỆ QUA LẠI GIỮA VẬT KÝ SINH VÀ VẬT CHỦ

8.1 Mô hình Nicholson-Bailey

8.2 Các cơ chế cho sự bền vững của hệ vật ký sinh - vật chủ

8.3 Các cơ chế duy trì sự bền vững của hệ vật ký sinh - vật chủ trong tự nhiên

Chương 9 BỆNH VÀ MẦM BỆNH

9.1 Các mô hình về dịch bệnh

9.2 Khả năng điều chỉnh sinh trưởng quần thể của dịch bệnh

Chương 10 KHAI THÁC VÀ KIỂM SOÁT CÁC QUẦN THỂ

11.1 Khai thác

10.1.1 Các đặc trưng của quần thể bị khai thác 10.1.2 Các nguyên tắc khai thác hợp lý các quần thể

- Các khái niệm về khai thác bất hợp lý và khai thác hợp lý

- Các mô hình phân tích theo các pha tăng trưởng quần thể

- Các nguyên tắc khai thác hợp lý các quần thể tự nhiên 10.1.3 Ước lượng lượng khai thác cân bằng tối đa

- Nguyên lý

- Các mô hình dự báo 10.1.4 Mô hình quản lý các hệ chăn thả 10.2 Kiểm soát và khống chế hiệu quả các quần thể

10.2.1 Các biện pháp kiểm soát quần thể

- Biện pháp hóa học

- Biện pháp sinh học

- Biện pháp biến đổi môi trường sống 10.2.2 Các nguyên tắc kiểm soát quần thể

- Nguyên nhân kiểm soát không hiệu quả nhiều quần thể gây hại

- Các mô hình mô phỏng sự thay đổi kích thước quần thể khi kiểm soát trực diện

- Ngưỡng diệt hiệu quả 10.3 Duy trì và bảo vệ các quần thể có nguy cơ bị tiêu diệt

b Phần bài tập

Bài 1: Lập mô hình ma trận Leslie và tính toán số lƣợng quần thể

Bài 2: Phân tích trạng thái cân bằng của quần thể

Bài 3: Giải bằng đồ thị mô hình cạnh tranh hai quần thể và tính sống lƣợng tại điểm cân bằng

Bài 4: Tính số lƣợng hai quần thể ký sinh và vật chủ tại điểm cân bằng

Bài 5: Tính sản lƣợng cân bằng tối đa MSY bằng mô hình Schaefer và Fox

6 Học liệu:

Học liệu bắt buộc:

1 Nguyễn Xuân Huấn Sinh thái học quần thể NXB ĐHQG Hà Nội 2003, 188 tr

2 Begon M and Mortimer M., Population Ecology: A Unified Study of Animals and Plants, 2nd ed Blackwell Scientific Publications, Oxford.1986, 201 p

3 Hastings A., Population Biology: Concepts and Models Springer-Verlag New

York, Inc 1997, 220 p

Học liệu tham khảo:

4 Odum E.P Cơ sở sinh thái học (Bản dịch tiếng Việt), Tập I, Nhà xuất bản ĐH và

THCN, Hà Nội 1978, 423 tr

5 Vũ Trung Tạng Cơ sở sinh thái học Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội 2000, 264 tr

6 Andrewartha H G Introduction to the Study of Animal Populations Second

Edition, Chapman & Hall 1970, 283 p

7 Caughley G., Analysis of Vertebrate Populations A Wiley-Interscience Publication,

John Wiley & Sons Ltd 1980, 205 p

8 King M., Fisheries Biology Assessment and Management Fishing New Books

1996, 341 p

9 Krebs J R and Davies N B., An Introduction to Behavioural Ecology Third

Edition, Blakwell Scientific Publications 1992, 388 p

10 Miller G.T.,Jr., Living in the Environment Principles, Connections, and Solutions Eleventh Edition Brooks/Cole Publishing Company ITP An International

Thomson Publishing Company 2000, 815 pp

11 Putman R J., Community Ecology Chapman & Hall 1994, 178 p

12 Sparre, P and Venema, S.C., Introduction to tropical fish stock assessment Part I

Manual FAO Fisheries technical paper 306/1 Rev.1, FAO, Rome 1992, 376 p

13 Svirezhev Yu.M and Logofet D.O., Stability of Biological Communities Mir

Publishers, Moscow 1983, 319 p

7 Hình thức tổ chức dạy học:

7.1 Lịch trình chung:

Nội dung

Hình thức tổ chức dạy học môn học

Tổng

Lên lớp Thực hành,

thí nghiệm, điền dã

Tự học, tự nghiên cứu

Lý thuyết Bài tập Thảo luận

7.2 Lịch trình tổ chức dạy học cụ thể:

Tuần Nội dung chính

Yêu cầu sinh viên chuẩn bị

Hình thức tổ chức dạy học Ghi chú

1

- Giới thiệu tổng quát về môn học

và đề cương môn học

- Giới thiệu một số mô hình hữu

dụng trong Sinh học quần thể

- Tài liệu (1), (2), (3)

Lý thuyết (1 giờ tín chỉ)

- Phạm vi nghiên cứu của Sinh

học quần thể

- Vai trò của các mô hình toán

trong Sinh học quần thể

- Tài liệu (1), (2), (3)

Tự học (1 giờ tín chỉ)

2

- Mô hình cơ bản về sinh trưởng

quần thể: Mô hình với thời gian

liên tục; Mô hình với thời gian

rời rạc; Mối quan hệ giữa mô

hình với thời gian liên tục và rời

rạc; Sinh trưởng tiềm năng trong

tự nhiên

- Tài liệu (1), (2), (3)

Lý thuyết (2 giờ tín chỉ)

3

- Cấu trúc tuổi của quần thể:

Một mô hình cấu trúc tuổi đơn

giản; Sử dụng ma trận để lập mô

hình và mô hình ma trận Leslie;

Sinh vật sinh sản một lần và

nhiều lần trong vòng đời; Các

loại bảng sống; Mô hình liên tục

về sự sinh trưởng quần thể có cấu

trúc tuổi; Phân bố tuổi cân bằng

và trị số sinh sản

- Tài liệu (1), (2), (3)

Thảo luận (1 giờ tín chỉ)

Bài tập số 1: Lập mô hình ma

trận Leslie và tính toán số lượng

quần thể

Bài tập (1 giờ tín chỉ)

4

- Các giả thuyết về sự điều chỉnh

của quần thể: Mô hình sinh

trưởng logistic; Phép giải chính

xác mô hình sinh trưởng logistic;

Phân tích trạng thái cân bằng;

Phép giải bằng đồ thị

- Tài liệu (1), (2), (3)

Lý thuyết (2 giờ tín chỉ)

5

- Sự chậm trễ thời gian và sinh

trưởng phụ thuộc mật độ

- Các mô hình sinh trưởng phụ

thuộc mật độ với thời gian gián

đoạn

- Quần thể chuyển tiếp

(Metapopulation)

- Tài liệu (1), (2), (3)

Thảo luận (1 giờ tín chỉ)

Bài tập số 2: Phân tích trạng thái

cân bằng của quần thể

Bài tập (1 giờ tín chỉ)

6

- Quan điểm của Cole

- Các mô hình Cole mở rộng

- Tài liệu (1), (2), (3)

Lý thuyết (1 giờ tín chỉ)

- Tiến hóa ở các sinh vật sinh sản

một lần và sinh sản nhiều lần

- Tiến hóa của khả năng phát tán

- Tài liệu (1), (2), (3)

Thảo luận (1 giờ tín chỉ)

7

- Các mô hình hai quần thể tổng

quát

- Định nghĩa và khái niệm về

tính bền vững của trạng thái cân

bằng

- Ma trận quần xã

- Tập tính định tính của ma trận

quần xã

- Tài liệu (1), (2), (3)

Lý thuyết (2 giờ tín chỉ)

8

- Cạnh tranh cùng loài và khác

loài

- Các mô hình cạnh tranh

Lotka-Voltera; Phép giải bằng đồ thị;

Tính bền vững và trạng thái cân

bằng của mô hình Lotka - Voltera

- Các mô hình Lotka - Voltera

mở rộng

- Tài liệu (1), (2), (3)

Thảo luận (1 giờ tín chỉ)

- Bài tập số 3: Giải bằng đồ thị

mô hình cạnh tranh hai quần thể

và tính sống lượng tại điểm cân

bằng

- Tài liệu (1), (2), (3)

Bài tập (1 giờ tín chỉ)

9

- Các kết quả cạnh tranh trong

các thí nghiệm ngoài thực địa

- Cạnh tranh về thức ăn và mô

hình phân bố tự do lý tưởng

- Cạnh tranh về không gian và mô

hình phân bố tự do lý tưởng kết

- Tài liệu (1), (2), (3)

Lý thuyết (2 giờ tín chỉ)

hợp với sự bảo vệ lãnh thổ

- Bài kiểm tra giữa kỳ

10

- Các loại quan hệ vật dữ và mồi

- Mô hình Lotka - Voltera

- Biến động các quần thể trong

mô hình cơ sở của Lotka-Voltera

- Tài liệu (1), (2), (3)

Lý thuyết (1 giờ tín chỉ)

- Vai trò sinh trưởng phụ thuộc

mật độ ở vật mồi

- Tài liệu (1), (2), (3)

Tự học (1 giờ tín chỉ)

11

- Các kết quả thí nghiệm về vật

dữ và mồi

- Các loại hàm dinh dưỡng

- Tài liệu (1), (2), (3)

Lý thuyết (1 giờ tín chỉ)

- Các mô hình quần thể chuyển

tiếp (Metapopulations)

- Vật dữ trong các hệ sinh thái tự

nhiên

- Tài liệu (1), (2), (3)

Thảo luận (1 giờ tín chỉ)

12

- Mô hình Nicholson-Bailey

- Các cơ chế cho sự bền vững của

hệ vật ký sinh - vật chủ

- Các cơ chế duy trì sự bền vững

của hệ vật ký sinh - vật chủ trong

tự nhiên

- Tài liệu (1), (2), (3)

Lý thuyết (1 giờ tín chỉ)

- Bài tập số 4: Tính số lượng hai

quần thể ký sinh và vật chủ tại

điểm cân bằng

- Tài liệu (1), (2), (3)

Bài tập (1 giờ tín chỉ)

13

- Các mô hình về dịch bệnh - Tài liệu (1),

(2), (3)

Lý thuyết (1 giờ tín chỉ)

- Khả năng điều chỉnh sinh

trưởng quần thể của dịch bệnh

- Tài liệu (1), (2), (3)

Thảo luận (1 giờ tín chỉ)

14

- Khai thác: Các đặc trưng của

quần thể bị khai thác; Các nguyên

tắc khai thác hợp lý các quần thể;

Ước lượng lượng khai thác cân

bằng tối đa; Mô hình quản lý các

hệ chăn thả

- Tài liệu (1), (2), (3)

Lý thuyết (1 giờ tín chỉ)

- Kiểm soát và khống chế hiệu

quả các quần thể: Các biện pháp

kiểm soát quần thể; Các nguyên

tắc kiểm soát quần thể;

- Tài liệu (1), (2), (3)

Tự học (1 giờ tín chỉ)

15

- Kiểm soát và khống chế hiệu

quả các quần thể: Duy trì và bảo

vệ các quần thể có nguy cơ bị tiêu

diệt

- Tài liệu (1), (2), (3)

Thảo luận (1 giờ tín chỉ)

Bài 5: Tính sản lượng cân bằng

tối đa MSY bằng mô hình

Schaefer và Fox

- Tài liệu (1), (2), (3)

Bài tập (1 giờ tín chỉ)

8 Yêu cầu của giảng viên đối với môn học

- Yêu cầu của giảng viên về điều kiện để tổ chức giảng dạy môn học (như: giảng đường, phòng máy…):

+ Giảng đường cần có bộ máy tính và máy chiếu projector, microphone và loa

- Yêu cầu của giảng viên đối với sinh viên như: sự tham gia học tập trên lớp, quy định về thời hạn, chất lượng làm các bài tập về nhà, …

+ Sinh viên phải có mặt trên lớp nghe giảng lý thuyết đủ 80% tổng số giờ lên lớp, nếu sinh viên nghỉ học trên 20% số giờ nghe giảng lý thuyết thì sẽ không được

dự thi cuối kỳ và coi như không đạt yêu cầu môn học, phải học lại trong những học

kỳ tiếp theo

+ Sinh viên phải tuân thủ đầy đủ theo chỉ dẫn của giảng viên về phương pháp đọc tài liệu, chia nhóm, làm việc theo nhóm phải đáp ứng đủ tiêu chí đánh giá của các bài thực tập, các bài kiểm tra giữa kỳ và cuối kỳ

+ Sinh viên phải tuân thủ các quy định kiểm tra nội bộ Sinh viên nào vi phạm

sẽ bị xử phạt theo quy chế thi tuyển sinh với 3 mức cơ bản: khiển trách, cảnh cáo, đình chỉ thi