chuyên đề SINH THÁI học ( CHƯƠNG QUẦN THỂ SINH vật)

dùng ôn thi học sinh giỏi cấp tỉnh. Sinh thái học là môn học cơ sở trang bị cho người học những nguyên lý cơ bản nhất về mối quan hệ giữa các loài sinh vật với nhau, giữa sinh vật với môi trường vô sinh mà chúng tồn tại và phát triển. Trên cơ sở đó, con người biết cách ứng xử với thiên nhiên và với muôn loài một cách hài hòa trong khai thác và bảo tồn chúng, nhằm duy trì đa dạng sinh học, khai thác hợp lí các dạng tài nguyên và bảo vệ sự trong sạch của môi trường, đảm bảo cho sự phát triển bền vững. Sinh thái học nghiên cứu thế giới sống chủ yếu ở các cấp độ cá thể, quần thể, quần xã và hệ sinh thái.

CHUYÊN ĐỀ : SINH THÁI HỌC QUẦN THỂ TÍCH HỢP

DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ VÀ TIẾN HÓA

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Sinh thái học là môn học cơ sở trang bị cho người học những nguyên lý cơbản nhất về mối quan hệ giữa các loài sinh vật với nhau, giữa sinh vật với môitrường vô sinh mà chúng tồn tại và phát triển Trên cơ sở đó, con người biết cáchứng xử với thiên nhiên và với muôn loài một cách hài hòa trong khai thác và bảotồn chúng, nhằm duy trì đa dạng sinh học, khai thác hợp lí các dạng tài nguyên vàbảo vệ sự trong sạch của môi trường, đảm bảo cho sự phát triển bền vững Sinhthái học nghiên cứu thế giới sống chủ yếu ở các cấp độ cá thể, quần thể, quần xã và

hệ sinh thái Ở cấp độ quần thể, trong sách “Biology”, Campbell và Reece đã địnhnghĩa: “Quần thể là một nhóm các cá thể cùng loài, cùng sống trong một khu vựcnhất định Các cá thể trong một quần thể sử dụng cùng nguồn sống, cùng chịu ảnhhưởng của các nhân tố môi trường, có sự tương tác với các thành viên khác và giaophối với nhau duy trì nòi giống Quần thể có thể tiến hóa khi chọn lọc tự nhiên tácđộng lên các biến dị di truyền của các cá thể và làm biến đổi tần số của các đặcđiểm khác nhau từ thế hệ này sang thế hệ khác” Cũng trong “Biology”, Campbell

đã chỉ ra sự liên quan giữa sinh thái học và sinh học tiến hóa: các sinh vật thíchnghi với môi trường sống của chúng thông qua quá trình chọn lọc tự nhiên; sự

thích nghi này diễn ra qua nhiều thế hệ - trong khuôn khổ của thời gian tiến hóa.

Như vậy, đối với cấp độ quần thể, ta có thể nghiên cứu dưới các góc độ về sinhthái, di truyền và tiến hóa Đối với công tác bồi dưỡng học sinh giỏi, giáo viên cầnphải giúp học sinh hiểu sâu sắc kiến thức đồng thời có sự mở rộng, liên hệ giữa cáckiến thức có liên quan Vì vậy, khi nghiên cứu về sinh thái học, tôi chọn viết

chuyên đề: “Sinh thái học quần thể tích hợp với di truyền học quần thể và tiến hóa” Mong rằng, qua chuyên đề này các em không chỉ hiểu rõ các kiến thức của

từng phần mà còn có sự liên hệ giữa các kiến thức để hoàn thành tốt các bài thi họcsinh giỏi

2.2.5 Kích thước của quần thể

2.3 Tăng trưởng của quần thể

2.3.1 Tăng trưởng của quần thể sinh vật

2.3.2 Hệ số tăng trưởng của quần thể

2.3.3 Các kiểu tăng trưởng của quần thể

2.3.4 Đường cong sống sót

2.3.5 Điều chỉnh tăng trưởng của quần thể

2.3.6 Trạng thái cân bằng của quần thể

2.3.7 Biến động số lượng cá thể của quần thể

2.3.8 Tăng trưởng của quần thể người

2.4 Mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể2.4.1 Các mối tương tác âm

2.4.1 Các mối tương tác dương

2.5 Di truyền học quần thể

2.5.1 Tần số tương đối của các alen và kiểu gen2.5.2 Quần thể tự phối

2.5.3 Quần thể giao phối ngẫu nhiên

2.5.4 Số loại kiểu gen trong quần thể

2.6 Quần thể là đơn vị tiến hóa cơ sở

A NỘI DUNG

1 Định nghĩa:

Quần thể sinh vật là tập hợp các cá thể của cùng một loài, cùng sống trongmột khoảng không gian xác định, vào một thời điểm nhất định, có khả năng sinhsản và tạo thành thế hệ mới

Quần thể là đơn vị tồn tại, đơn vị sinh sản, đơn vị tiến hóa của loài Các cáthể trong quần thể có thể hỗ trợ nhau hoặc cạnh tranh nhau

2 Các đặc trưng cơ bản của quần thể

2.1 Mật độ cá thể của quần thể:

Mật độ cá thể của quần thể là số lượng cá thể ( hay khối lượng, năng lượng)của quần thể trên một đơn vị diện tích hay thể tích mà quần thể đó sinh sống Vídụ: mật độ của một loài sâu hại lúa được dự báo là 8 con/m2; mật độ động vật nổitrong hồ là 17000 cá thể / 1 lít nước…

Mật độ quần thể quy định tổng lượng trao đổi chất của quần thể Khi kíchthước của cơ thể giảm, cường độ trao đổi chất của nó tăng lên và ngược lại, khikích thước của cá thể tăng, cường độ trao đổi chất lại giảm Do vậy, tổng lượngtrao đổi chất đóng vai trò xác định trong việc giới hạn mật độ của quần thể, liênquan với sự phát triển về số lượng và sinh vật lượng của quần thể đó Ví dụ: trong

ao nuôi, nuôi cá chép có kích thước nhỏ với số lượng đông, nhưng sinh vật lượngchung lại thấp; còn nuôi cá chép có kích thước lớn, tuy số lượng không nhiềunhưng sinh vật lượng chung lại cao khi tổng lượng trao đổi chất hầu như khôngđổi

Mật độ còn chi phối đến các hoạt động chức năng của cơ thể ( dinh dưỡng,

hô hấp, sinh sản…) cũng như trạng thái tâm sinh lí của cá thể trong quần thể Ví

dụ: tốc độ lọc nước của thân mềm Sphaerium corneum trong những mật độ khác

nhau cũng rất khác nhau:

Số lượng (con) 1 5 10 15 20

Mật độ quần thể như một chỉ số sinh học quan trọng báo động về trạng thái

số lượng của quần thể cần phải tăng hay giảm Khi mật độ quá cao, điều kiện sốngsuy giảm, trong quần thể xuất hiện những tín hiệu dẫn đến sự giảm số lượng nhưthực hiện di cư một bộ phận của quần thể, giảm khả năng sinh sản và độ mắn đẻcủa cá thể cái, giảm mức sống sót của cá thể non và già… Khi mật độ thưa, quầnthể có cơ chế điều chỉnh số lượng theo hướng ngược lại Nếu mật độ quá thấp thìđiều kiện gặp gỡ giữa các cá thể khác giới trong sinh sản càng trở nên khó khăn, do

đó khả năng sinh sản, độ thụ tinh, sức sống của con non giảm và khả năng bảo vệkhỏi kẻ thù cũng như sức chống chọi với sự biến động của các yếu tố môi trườngcũng giảm

Tóm lại, mật độ cá thể là đặc trưng quan trọng nhất vì mật độ có ảnh hưởngđến mức độ sử dụng nguồn sống trong môi trường, đến khả năng sinh sản và tửvong của quần thể

2.2 Sự phân bố cá thể:

Có 3 kiểu phân bố cá thể trong quần thể:

+ Phân bố theo nhóm (là kiểu phân bố phổ biến nhất): xảy ra khi môi trườngsống phân bố không đều, các cá thể tụ họp với nhau

+ Phân bố đồng đều: xảy ra khi môi trường sống đồng nhất và các cá thể có sựcạnh tranh gay gắt (hoặc các cá thể có tính lãnh thổ cao) Phân bố đồng đều gópphần làm giảm cạnh tranh gay gắt giữa các cá thể

+ Phân bố ngẫu nhiên: xảy ra khi môi trường sống đồng nhất và các cá thể không

có sự cạnh tranh gay gắt Phân bố ngẫu nhiên tận dụng được nguồn sống tiềm tàngtrong môi trường

A Phân bố theo nhóm B Phân bố đồng đều C Phân bố ngẫu nhiên

Sự tụ họp, nguyên lý Allee và vùng an toàn:

+ Sự tụ họp: trong cấu trúc nội tại của đại đa số quần thể ở những thời gian khácnhau thường xuất hiện những nhóm kích thước khác nhau tạo nên sự tụ họp củacác cá thể

Nguyên nhân: * Do sự khác nhau về điều kiện, môi trường cục bộ của nơi sống

* Do thời tiết biến đổi theo ngày đêm hay theo mùa

* Liên quan đến quá trình sinh sản của loài

* Do tập tính xã hội ở động vật bậc cao

+ Nguyên lý quần tụ Allee: Độ quần tụ đem lại cực thuận cho khả năng sống và sựsinh trưởng của quần thể, nó thay đổi tùy theo loài và tùy thuộc vào điều kiệnngoại cảnh Vì thế, sự “thưa dân” ( không có tụ họp ) hay “ quá đông dân” đều gây

ra những ảnh hưởng giới hạn

+ Vùng cư trú an toàn: dạng tụ họp đặc biệt gọi là sự “ hình thành vùng cư trú antoàn” Ở đây, những nhóm động vật có tổ chức xã hội thường cư trú ở phần trungtâm thuận lợi nhất, từ đó chúng tỏa ra vùng xung quanh để kiếm ăn hay để thỏamãn các nhu cầu khác rồi lại trở về trung tâm

Quần tụ có thể làm tăng sự cạnh tranh giữa các cá thể trong quần thể vì thức

ăn, chất dinh dưỡng hay không gian sống… Tuy nhiên những hậu quả không thuậnlợi đó lại được điều hòacân bằng là nhờ ở chỗ chính quần tụ đã tạo điều kiện sốngsót cho cả nhóm nói chung Ví dụ: cá khi tụ tập thành nhóm có thể chịu được liềuđộc lớn hơn so với cá thể đơn độc; trong điều kiện tụ họp, thực vật chống chọi vớigió to, sóng cả, giảm sự thoát hơi nước, duy trì nguồn lá rụng làm “phân bón” khi

bị phân hủy; nhiều loài chim sống đàn không thể sinh sản có kết quả nếu nhưchúng sống thành nhóm quá nhỏ ( Darling, 1983) W C Allee (1951) cũng chỉ rarằng, sự hợp tác nguyên thủy (tiền hợp tác) như thế còn gặp ở nhiều loài động vậtbắt đầu có tổ chức xã hội sơ khai và đạt mức hoàn thiện ở xã hội loài người

Trong các quần thể có kích thước nhỏ, tốc độ tăng trưởng và mức sống sót đạt tối đa ( hình A); còn trong các quần thể khác, sự hợp tác nguyên thủy làm cho quần thể đạt được hiệu quả cao nhất ở mật độ trung bình (B) Hình (B) cũng chỉ ra ảnh hưởng giới hạn của sự “thưa dân” hay

“quá đông dân”

- Sự cách li và tính lãnh thổ:

Những yếu tố đưa đến sự cách ly hay sự ngăn cách của các cá thể, các cặp haynhững nhómnhỏ của một quần thể trong không gian là do:

+ Sự cạnh tranh về nguồn sống ít ỏi giữa các cá thể

+ Tính lãnh thổ, kể cả những phản ứng tập tính ở động vật bậc cao hay những cơchế cách ly về mặt hoá học (chất kháng sinh ) ở thực vật, vi sinh vật, động vật bậcthấp

Trong cả 2 trường hợp đều đưa đến sự phân bố ngẫu nhiên hay phân bố đều củacác cá thể trong không gian Vùng hoạt động của các cá thể, của một cặp hay mộtnhóm gia đình động vật có xương sống hay không xương sống bậc cao thường bịgiới hạn về không gian Không gian đó được gọi là phần "đất" của gia đình hay cáthể Nếu phần đất này được bảo vệ nghiêm ngặt, không chồng chéo sang phần của

"láng giềng" thì được gọi là lãnh thổ.Tính lãnh thổ được bộc lộ rõ nét ở động vật

có xương sống, một số chân khớp (Arthropoda) có tập tính sinh sản phức tạp, xuấthiện khi xây tổ đẻ trứng và bảo vệ con non Ngược với sự tụ họp, sự cách ly củacác cá thể trong quần thể có thể làm giảm cạnh tranh về nguồn sống thiết yếu hoặcđảm bảo những cái cần cho những chu kỳ sinh sản phức tạp (ở chim) Trong thiênnhiên cách sống tụ họp và cách ly xuất hiện ngay trong các cá thể của quần thể vàbiến đổi phụ thuộc vào hoạt động chức năng cũng như các điều kiện khác nhau ởtừng giai đoạn của chu kỳ sống Ví dụ, cách ly lãnh thổ trong khi sinh sản, họp đàntrong trú đông, trong săn mồi.Ở những nhóm tuổi khác nhau hay khác nhau về giớitính, các cá thể cũng chọn cách sống khác nhau, chẳng hạn như con non thích sống

tụ họp, con trưởng thành thích sống cách ly

2.3 Tỉ lệ giới tính:

Tỉ lệ giới tính của quần thể là tỉ số giữa số lượng cá thể đực với số lượng cáthể cái Tỉ lệ giới tính là đặc trưng cho mỗi quần thể, đảm bảo hiệu quả sinh sảncủa quần thể Trong thiên nhiên, tỷ lệ chung giữa con đực và con cái là 1:1, song tỷ

lệ này biến đổi khác nhau ở từng loài và khác nhau ở các giai đoạn khác nhau trongđời sống ngay trong một loài, đồng thời còn chịu sự chi phối của các yếu tố môitrường (tập tính sống)

- Cấu trúc giới tính bậc I (giống bậc I): là tỉ lệ giữa số lượng cá thể đực và cái củatrứng đã thụ tinh Tỉ lệ này xấp xỉ 1:1 ở đa số các loài động vật

- Cấu trúc giới tính bậc II (giống bậc II): là tỉ lệ đực/cái ở giai đoạn trứng nở hoặccon non mới sinh Tỉ lệ này xấp xỉ 1:1 ở đa số các loài động vật

- Cấu trúc giới tính bậc III (giống bậc III): là tỉ lệ đực/cái ở giai đoạn cá thể trưởngthành.

Cấu trúc giới tính bậc III khác nhau ở các loài khác nhau, đặc biệt quantrọng và có liên quan với tập tính sinh dục và tiềm năng sinh sản ở các loài ởngỗng, vịt, gà gô Mỹ (Tinamidae), cun cút (Turnicidae), thỏ (Salvilagus) có cấutrúc giới tính bậc III là 60 đực/40 cái Những loài đa thê (ở nhiều loài như gà, vịt,hươu, nai ) có số lượng cá thể cái nhiều hơn cá thể đực gấp 2-3 lần, thậm chí đến

10 lần Cấu trúc giới tính bậc III không ổn định mà thay đổi tuỳ tập tính sinh dục

và sinh sản của từng loài chẳng hạn như ở thằn lằn, rắn độc, bò cạp sau mùa sinhdục (giao phối) số lượng cá thể đực giảm xuống, sau đó lại xấp xỉ bằng nhau Điềunày phụ thuộc vào tỷ lệ tử vong không đồng đều giữa cá thể cái và đực Tỷ lệ giữa

cá thể đực và cái trong quần thể phụ thuộc trước hết vào đặc điểm di truyền củaloài, ngoài ra còn chịu sự kiểm soát của điều kiện môi trường như nhiệt độ, độchiếu sáng và thời gian chiếu sáng Tỷ lệ giới tính của quần thể còn biến đổi khácnhau trong những giai đoạn khác nhau của đời sống, nhất là ở các giai đoạn trướcsinh sản, đang sinh sản và sau sinh sản

2.4 Cấu trúc tuổi:

Trong nghiên cứu sinh thái học người ta chia đời sống của cá thể thành 3 giaiđoạn tuổi:

+ giai đoạn tuổi I: trước sinh sản

+ giai đoạn tuổi II: đang sinh sản

+ giai đoạn tuổi III: sau sinh sản

Do đó trong quần thể hình thành 3 nhóm tuổi tương ứng Mỗi nhóm có ý nghĩasinh thái khác nhau,tham gia vào cơ chế điều chỉnh số lượng của quần thể

- Nhóm trước sinh sản là những cá thể chưa có khả năng sinh sản Sự tăng trưởngcủa cá thể xảy ra chủ yếu là tăng kích thước và khối lượng Cơ quan sinh dục vàsản phẩm sinh dục đang phát triển để đạt đến trạng thái thành thục ở dạng trưởng

thành Nhóm này là lực lượng bổ sung cho nhóm sinh sản của quần thể.

- Nhóm đang sinh sản là lực lượng tái sản xuất của quần thể Tuỳ từng loài mànhóm này sinh sản 1 lần hay nhiều lần trong đời Sức sinh sản lớn hay nhỏ phụthuộc vào tiềm năng sinh học của mỗi loài và thích nghi với mức tử vong cao haythấp

- Nhóm sau sinh sản gồm những cá thể không có khả năng sinh sản nữa và chúng

có thể sống đến cuối đời

Khi xếp các nhóm tuổi này kế tiếp lên nhau từ nhóm tuổi I đến nhóm tuổi III,cũng tương tự như khi xếp các thế hệ ta có tháp tuổi, nhưng ở đây cho phép đánhgiá xu thế phát triển số lượng của quần thể cũng như một số các ý nghĩa khác

- Thành phần nhóm tuổi của quần thể thay đổi tùy thuộc vào từng loài và điều kiệnsống của môi trường

- Dựa vào tháp tuổi biết được quần thể đang phát triển hay đang suy vong ( tháptuổi có đáy hẹp, đỉnh rộng thì quần thể đang suy vong)

- Tuổi sinh lí là thời gian sống theo lí thuyết, tuổi sinh thái là thời gian sống thực

tế, tuổi quần thể là tuổi thọ trung bình của các cá thể trong quần thể

2.5 Kích thước quần thể:

2.5.1 Khái niệm về kích thước của quần thể

- Kích thước của quần thể là số lượng cá thể, khối lượng hay năng lượng tích lũytrong các cá thể, phân bố trong khoảng không gian của quần thể

- Kích thước của quần thể có thể dao động từ kích thước tồi thiểu đến kích thướctối đa

- Kích thước tối thiểu là số lượng cá thể ít nhất mà quần thể cần để duy trì và pháttriển quần thể Nếu kích thước của quần thể giảm xuống dưới mức tối thiểu, quầnthể dễ rơi vào trạng thái suy giảm dẫn tới diệt vong

- Kích thước tối đa là giới hạn cuối cùng về số lượng mà quần thể có thể đạt được,phù hợp với khả năng cung cấp nguồn sống của môi trường Nếu kích thước quá

lớn, cạnh tranh giữa các cá thể cũng như ô nhiễm, bệnh tật… tăng cao, dẫn tới một

số cá thể di cư ra khỏi quần thể

2.5.2 Cách tính kích thước quần thể

- Với những quần thể không có khả năng di chuyển, kích thước của quần thể đượctính bằng cách đếm trực tiếp các cá thể trên một không gian nhất định gọi là các ôtiêu chuẩn

- Với những quần thể có các cá thể có khả năng di chuyển, kích thước của quần thểđược tính bằng các phương pháp tính gián tiếp Phương pháp phổ biến nhất là “bắt, đánh dấu, thả và bắt lại”

3 Tăng trưởng của quần thể sinh vật

3.1 Các nhân tố ảnh hưởng tới kích thước của quần thể:

3.1.1 Mức sinh sản của quần thể sinh vật

- Mức độ sinh sản ( kí hiệu : B) là số lượng cá thể của quần thể sinh ra trong mộtđơn vị thời gian

- Mức độ sinh sản biểu hiện tiềm năng sinh học của quần thể, phụ thuộc vào nhữngyếu tố như số trứng hoặc số con sinh ra trong một lứa đẻ, số lần đẻ trong đời, tuổitrưởng thành sinh dục, tỉ lệ đực / cái, tuổi sinh sản…

- Mức độ sinh sản chịu ảnh hưởng của mật độ cá thể trong quần thể Mức độ sinhsản của quần thể đạt giá trị lớn nhất khi mật độ cá thể ở mức trung bình Mức sinhsản giảm khi mật độ tăng lên quá cao

3.1.2 Mức độ tử vong của quần thể sinh vật

- Mức độ tử vong ( kí hiệu : D) là số lượng cá thể của quần thể bị chết trong mộtđơn vị thời gian

- Mức độ tử vong trước hết phụ thuộc vào tuổi thọ sinh lí trung binhfc ủa các cá thểtrong quần thể Trong tự nhiên, tuổi thọ trung bình thường ngắn hơn tuổi thọ sinh lícủa cá thể do những nguyên nhân bất lợi của điều kiện sống của môi trường như

ảnh hưởng không thuận lợi của khí hậu, thiếu nguồn sống, ảnh hưởng của dịchbệnh, kẻ thù ăn thịt…

- Mức tử vong thay đổi tùy theo giới tính của sinh vật

- Mức độ tử vong thay đổi tùy theo nhóm tuổi trong quần thể

- Mức độ tử vong thay đổi tùy theo điều kiện sống của sinh vật Trong môi trườngsống chật hẹp, thiếu thức ăn, nguồn nước ô nhiễm… hoặc môi trường bị khai phálàm mất môi trường sống của sinh vật, mức độ tử vong của sinh vật tăng cao

3.1.3 Mức độ xuất cư và nhập cư

- Xuất cư ( kí hiệu: E) là hiện tượng một số cá thể rời bỏ quần thể của mình chuyểnsang sống ở quần thể bên cạnh hoặc di chuyển đến nơi ở mới

- Nhập cư (kí hiệu :I) là hiện tượng một số cá thể nằm ngoài quần thể chuyển tớisống trong quần thể

- Mức độ xuất cư và nhập cư phụ thuộc vào nhiều yếu tố như khả năng cung cấpnguồn sống từ môi trường, sự thay đổi điều kiện khí hậu theo mùa, tập tính, ônhiễm môi trường và mật độ cá thể…

3.2 Hệ số tăng trưởng quần thể

- Số cá thể tăng lên của quần thể ( r ) ở thời điểm nhất định được tính theo côngthức:

r = B – D + I – E

B : số lượng cá thể do quần thể sinh ra trong quãng thời gian từ to đến t

D : số lượng cá thể của quần thể bị chết trong khoảng thời gian từ to đến t

I : số lượng cá thể nhập cư trong khoảng thời gian từ to đến t

E : số lượng cá thể di cư khỏi quần thể trong khoảng thời gian từ to đến t

- Nếu không xét đến sự xuất cư và nhập cư thì tốc độ tăng trưởng của quần thể phụthuộc vào tỉ lệ sinh và tỉ lệ tử theo phương trình sau:

r = B - D

Gía trị của r cho ta biết quần thể hiện tại đang tăng trưởng (r > 0) hoặc đang suygiảm (r < 0) Tăng trưởng quần thể bằng không khi tỉ lệ sinh tính trên đầu cá thểbằng với tỉ lệ tử tính trên đầu cá thể (r = 0) Tất nhiên, ở những quần thể đó vẫn có

số cá thể sinh ra và chết đi, nhưng số lượng của mỗi loại là bằng nhau

Phương trình tăng trưởng của quần thể có dạng: ΔNN ΔNt = rN

3.3 Các kiểu tăng trưởng của quần thể

3.3.1 Mô hình hàm số mũ mô tả sự tăng trưởng của quần thể trong một môi trường lí tưởng, không bị giới hạn ( tăng trưởng theo tiềm năng sinh học)

Khi môi trường không bị giới hạn ( điều kiện môi trường hoàn toàn thuận lợi),quần thể tăng trưởng theo tiềm năng sinh học, tỉ lệ sinh đạt tối đa, tỉ lệ tử đạt tốithiểu, tốc độ sinh trưởng riêng đạt cao nhất (rmax) Phương trình tăng trưởng củaquần thể có dạng: ΔN N ΔNt = ¿rmaxN.

( Trong đó, ΔN N là mức tăng trưởng; N là số lượng của quần thể; ΔNt là khoảng thời

gian; r là hệ số tăng trưởng)

Kích thước của một quần thể tăng trưởng theo hàm số mũ với tỷ lệ ổn định cóđường cong tăng trưởng hình chữ J ( khi kích thước quần thể được vẽ liên tục trên

đồ thị theo thời gian) Mặc dù tỷ lệ tăng trưởng tối đa là không đổi, quần thể cókích thước lớn sẽ có được nhiều cá thể mới sinh hơn trên một đơn vị thời gian sovới quần thể nhỏ Do vậy, đường cong tăng trưởng trong hình tăng dựng đứng hơn

theo thời gian Có được điều này là do tăng trưởng của quần thể phụ thuộc vào N

và r max , quần thể có kích thước lớn hơn sẽ sinh ra nhiều con hơn ( và cá thể bị chết

cũng nhiều hơn) so với quần thể có kích thước nhỏ, khi các quần thể sinh trưởngvới cùng tỷ lệ tính trên đầu cá thể Như đã minh họa trong hình, một quần thể có tỉ

lệ tăng trưởng tối đa cao hơn (dN/dt=1,0N) sẽ tăng trưởng nhanh hơn quần thể có tỉ

lệ tăng trưởng tối đa thấp hơn (dN/dt=0,5N).

3.3.2 Đường cong logistic mô tả một quần thể tăng trưởng chậm lại như thế nào khi quần thể gần đạt tới sức chứa của nó ( tăng trưởng trong điều kiện môi trường bị giới hạn)

Trong điều kiện môi trường bị giới hạn, quần thể tăng trưởng bị giới hạn bởi sứccản của môi trường Gọi K là số lượng cá thể tối đa của quần thể cân bằng với sứcchứa của môi trường, N là kích thước quần thể Khi đó, sức cản của môi trườngđược tính theo công thức: K−N K và phương trình tăng trưởng của quần thể có dạng:

ΔN N ΔNt =rN (

K −N

K )

Đường cong tăng trưởng của quần thể có dạng chữ S, và kiểu tăng trưởng này gọi

là tăng trưởng logistic

Hình Tăng trưởng theo hàm số mũ Đồ thị so sánh tăng trưởng của 2

quần thể với các giá trị r max khác nhau Với việc tăng giá trị từ 0,5 đến 1,0

kích thước quần thể theo thời gian, đường cong tăng trưởng có độ dốc khá

lớn mở mọi kích thước quần thể

Tăng trưởng quần thể thường bị giới hạn bởi những nguyên nhân như:

- Điều kiện sống không hoàn toàn thuận lợi như thiếu nguồn sống ( khônggian sống, nguồn thức ăn, kẻ thù, dịch bệnh…)

- Hạn chế về khả năng sinh sản của loài

- Sự biến động số lượng cá thể do xuất cư theo mùa…

3.4 Đường cong sống sót

- Mức sống sót là giá trị ngược với mức tử vong, được biểu diễn theo công thức:

Ss = 1- D( Trong đó, Ss là mức sống sót, D là mức tử vong)

Tăng trưởng theo hàm số mũ

Tăng trưởng logistic

Hình Tăng trưởng quần thể dự đoán theo mô hình logistic Tỉ lệ tăng

trưởng của quần thể chậm lại do kích thước quần thể ( N) tiến gần tới sức chứa (K) của môi trường Đường màu đỏ chỉ đường cong tăng trưởng

logistic khi r max = 1,0 và K =1500 cá thể Đường màu xanh minh họa quần

thể tăngtrưởng liên tục theo hàm số mũ với cùng r max

- Đường cong sống sót: phản ánh mức tử vong ở các giai đoạn khác nhau trong vòng đời của loài Có 3 dạng đường cong điển hình:

+ Đường cong I: ( chim, thú, người): Tỉ lệ tử vong ở giai đoạn đầu đời thấp, hầu

như các cá thể sinh ra đều sống sót, chết chủ yếu ở giai đoạn về già

+ Đường cong II: ( sóc, thủy tức): Tỉ lệ tử vong như nhau ở các giai đoạn

+ Đường cong III: ( hàu, sò): Tỉ lệ tử vong rất cao ở giai đoạn đầu đời, số cá thểsống sót đến tuổi trưởng thành rất ít

3.5 Điều chỉnh tăng trưởng quần thể

3.5.1 Chiến lược dân số của quần thể:

Mỗi loài có một chiến lược tăng trưởng kích thước riêng, tùy thuộc vào điều kiệnmôi trường sống và đặc điểm của loài

- Các loài sống trong điều kiện môi trường biến động theo hướng không xácđịnh; các loài có kích thước cơ thể nhỏ, đời sống ngắn, khả năng chăm sóc con nonkém thường chọn chiến lược tăng trưởng theo kiểu hàm số mũ ( chọn lọc r)