Lý thuyết và bài tập chuyên đề Quần thể sinh vật Sinh học 12

• Trong điều kiện môi trường không bị giới hạn Nếu nguồn sống của môi trường dồi dào, thỏa mãn nhu cầu của cá thể, không gian cư trú của quần thể không bị giới hạn, mọi điều kiện ngo[r]

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP CHUYÊN ĐỂ QUẦN

THỂ SINH VẬT SINH HỌC 12 PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

I Quần thể

Quần thể sinh vật là tập hợp những cá thể cùng loài, cùng sinh sống trong một khoảng không

gian xác định, vào một thời điểm nhất định Quần thể có khả năng sinh sản, tạo thành những thế

hệ mới

Quần thể có thể sinh sản hữu tính hoặc sinh sản vô tính

Các cá thể trong quần thể liên hệ chặt chẽ với nhau thông qua mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể

Ví dụ về quần thể sinh vật:

Đàn cá rô đồng trong ao

Các cây thông trong rừng

Tập hợp các cây chuối nhà tam bội trong trang trại (sinh sản vô tính)

Ví dụ không phải là quần thể sinh vật:

Cá rô phi đơn tính trong ao (không có khả năng sinh sản)

Cây cỏ ven hồ (nhiều loại cỏ khác loài)

Chim trong rừng (Nhiều loài chim khác nhau)

II Các mối quan hệ trong quần thể

1 Quan hệ hỗ trợ

Là mối quan hệ giữa các cá thể cùng loài hỗ trợ lẫn nhau trong các hoạt động sống như: lấy thức

ăn, chống bất lợi từ môi trường, sinh sản

Quan hệ hỗ trợ biểu hiện ở cách sống quần tụ, sống theo nhóm

Quan hệ hỗ trợ đảm bảo cho quần thể thích nghi tốt hơn với điều kiện của môi trường và khai

thác được nhiều nguồn sống, làm tăng khả năng sống sót và sinh sản của quần thể

→ Quan hệ hỗ trợ giữa các cá thể cùng loài thể hiện qua hiệu quả nhóm

• Ở thực vật quan hệ hỗ trợ biểu hiện:

- Cây sống theo nhóm chống lại gió bão, hạn chế sự thoát hơi nước

- Một số cây sống gần nhau có hiện tượng liền rễ

→ Các cây có thể trao đổi chất dinh dưỡng cho nhau

• Ở động vật quan hệ hỗ trợ biểu hiện:

- Đàn trâu rừng sống thành bầy có khả năng tự vệ tốt hơn

- Đàn báo hỗ trợ nhau săn mồi

2 Quan hệ cạnh tranh

Khi mật độ cá thể của quần thể tăng lên quá cao, nguồn sống không đủ cung cấp cho tất cả các cá thể trong quần thể → các cá thể trong quần thể cạnh tranh nhau giành nguồn sống như thức ăn,

nơi ở, ánh sáng, bạn tình

Quan hệ cạnh tranh ngày càng gay gắt thì các cá thể trong quần thể trở nên đối kháng nhau

→ Nhờ cạnh tranh mà số lượng cá thể và phân bố của các cá thể trong quần thể được duy trì ở

mức độ phù hợp đảm bảo sự tồn tại và phát triển của quần thể

Ví dụ:

Trong quá trình sống, khi mật độ quần thể quá dày, tranh thực vật có sự cạnh tranh giành ánh

sáng: cá thể nào sinh trưởng yếu sẽ bị đào thải → mật độ phân bố của quần thể giảm

Khi thiếu thức ăn, nơi ở nhiều cá thể đánh nhau, dọa nạt lẫn nhau bằng tiếng hú, tiếng kêu →

một số cá thể buộc phải tách ra khỏi đàn, làm giảm mật độ của đàn

Khi thiếu thức ăn, một số động vật ăn thịt lẫn nhau: ăn trứng do chúng đẻ ra hoặc ăn thịt con non

3 Một số mối quan hệ khác

Ăn thịt đồng loại: Khi thiếu thức ăn một số động vật ăn thịt lẫn nhau

Kí sinh cùng loài: Xảy ra khi môi trường không đủ nuôi sống cả hai giới với số lượng như nhau

→ Những mối quan hệ đặc biệt này không phổ biến và không dẫn đến sự tiêu diệt loài mà giúp

loài tồn tại và phát triển một cách hưng thịnh

Ví dụ:

Ở cá Vược châu Âu, con non săn động vật nổi, con trưởng thành là cá dữ, ăn cá Khi nguồn thức

ăn suy kiệt, cá chuyển sang ăn thịt con mình để tồn tại

Cá mập thụ tinh trong, phôi phát triển trong buồng trứng, các phôi nở trước ăn trứng chưa nở và phôi nở sau, do đó, lứa con non ra đời chỉ vài con, nhưng rất khỏe

Ở quần thể cá sống sâu, con đực rất nhỏ, biến đổi hình thái cấu tạo, sống kí sinh vào cá cái chỉ để thụ tinh vào mùa sinh sản

III Đặc trưng cơ bản của quần thể

1 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 thề Tỉ lệ giới

tính khác nhau ở các loài khác nhau và thay đổi khi môi trường sống thay đổi hoặc do tập tính

hoạt động của loài

Ví dụ:

Đa số các quần thể có tỉ lệ giới tính 1: 1 như quần thể người,

Ngỗng và vịt có tỉ lệ giới tính là 40/60

Gà, hươu, nai có số lượng cá thể cái nhiều hơn cá thể đực gấp 2 hoặc 3 lần, đôi khi tới 10 lần do tập tính đa thê

Loài kiến nâu (Formica rufa), nếu đẻ trứng ở nhiệt độ thấp hơn 20°C thì trứng nở ra toàn cá thể

cái, nếu đẻ trứng ở nhiệt độ trên 20°C thì trứng nở ra hầu hết là cá thể đực → Tỉ lệ giới tính thay đổi do nhiệt độ của môi trường sống

 Tỉ lệ giới tính đảm bảo hiệu quả sinh sản của quần thể trong điều kiện môi trường thay đổi

Ứng dụng trong chăn nuôi:

Người ta có thể tính toán tỉ lệ các con đực và cái phù hợp để đem lại hiệu quả kinh tế

Có thể sử dụng biện pháp nhân tạo để điều chỉnh tỉ lệ đực cái phù hợp với mục đích sản xuất

Ví dụ:

Với các đàn gà, hươu, nai, có thể khai thác bớt một số lượng lớn các cá thể đực mà vẫn duy trì được sự phát triển của đàn

Dùng tia tử ngoại chiếu lên tằm sẽ tạo ra nhiều tằm đực hơn Tằm đực cho nhiều tơ

2 Nhóm tuổi

Người ta phân chia cấu trúc tuổi ra làm tuổi sinh lí, tuổi sinh thái và tuổi quần thể

Tuổi sinh lí được tính từ khi cá thể sinh ra đến khi chết đi vì già

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 gồm 3 nhóm:

Tuổi trước sinh sản, tuổi sinh sản, tuổi sau sinh sản

Dạng tháp phát triển có đáy rộng chứng tỏ tỉ lệ sinh cao

Dạng tháp ổn định có đáy tháp rộng vừa phải, cạnh tháp xiên ít hoặc đứng, chứng tỏ tỉ lệ sinh

không cao chỉ đủ bù đắp cho tỉ lệ tử vong

Dạng tháp suy thoái có đáy hẹp, nhóm có tuổi trung bình lớn hơn nhóm có tuổi thấp, chứng tỏ

yếu tố bổ sung yếu, quần thể có thể đi tới chỗ bị diệt vong

Cấu trúc tuổi có thể thay đổi phụ thuộc vào điều kiện sống của môi trường

Khi dịch bệnh, thời tiết xấu đi, cá thể non và già sẽ bị chết nhiều hơn cá thể thuộc nhóm tuổi

trung bình

Ngược lại, trong điều kiện môi trường thuận lợi, các cá thể con sinh trưởng nhanh chóng, làm

tăng tỉ lệ sinh giảm tỉ lệ tử, kích thước quần thể tăng lên

→ ứng dụng trong bảo vệ và khai thác tài nguyên sinh vật

Một số trường hợp đặc biệt:

Loài không có nhóm tuổi sau sinh sản (cá chình, cá hồi) vì sau khi đẻ, cá bố mẹ đều chết

Ví dụ:

Trong một mẻ lưới đánh bắt cá, người ta thống kê được tỉ lệ cá ở các nhóm tuổi khác nhau như:

Quần thể A khai thác quá mức  tạm dừng khai thác

Quần thể B khai thác hợp lý  có thể giữ cường độ khai thác

Quần thể C khai thác chưa hết tiềm năng  tăng cường khai thác

3 Phân bố cá thể trong quần thể

Sự phân bố cá thể trong quần thể ảnh đến khả năng khai thác nguồn sống của sinh vật Có 3 kiểu phân bố cá thể trong quần thể

Kiểu phân

bố

Phân bố

theo nhóm

Cây bụi mọc hoang dại, đàn trâu rừng

- Phổ biến nhất trong tự nhiên

- Các cá thể sống tập trung thành từng nhóm ở nơi điều kiện sống tốt nhất

Thường gặp khi điều kiện sống

phân bố không đồng đều, các cá

thể không cạnh tranh gay gắt

Các cá thể hỗ trợ nhau

chống lại điều kiện bất lợi

từ môi trường

Phân bố

đồng đều

Cây thông mọc trong rừng thông

Thường gặp khi điều kiện sống phân bố đồng đều, có

sự cạnh tranh gay gắt giữa các cá thể

Giảm mức độ cạnh tranh giữa các cá thể trong quần thể

Phân bố

ngẫu nhiên

Cây gỗ trong rừng, sò sống

trong phù sa vùng triều,

- Là dạng trung gian

Thường gặp khi điều kiện sống phân bố một cách đồng đều, giữa các cá thể không

có sự cạnh tranh gay gắt

Tận dụng nguồn sống tiềm tàng trong môi trường

4 Mật độ cá thể

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

Mật độ là đặc trưng quan trọng nhất trong quần thể vì mật độ ảnh hưởng đến mức độ sử dụng

nguồn sống, tới khả năng sinh sản và tử vong của quần thể

Mật độ cá thể có thể thay đổi theo mùa, năm, hoặc do điều kiện môi trường thay đổi

→ Ứng dụng: Đảm bảo mật độ phù hợp trong trồng trọt và chăn nuôi để đạt năng suất cao

Khi mật độ quần thể quá cao, các cá thể cạnh tranh nhau để giành thức ăn, nơi ở, con cái, làm tỉ

lệ tử vong tăng cao

Khi mật độ quần thể giảm xuống, nguồn sống dồi dào, các cá thể trong quần thể tăng cường hỗ

trợ lẫn nhau, làm tăng tỉ lệ sinh sản của quần thể

5 Kích thước của quần thể

Kích thước của quần thể là số lượng cá thể phân bố trong khoảng không gian sống của quần thể

hay khối lượng hoặc năng lượng tích luỹ trong các cá thể của quần thể

• 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 giảm xuống dưới mức tối thiểu, quần thể dễ rơi vào trạng thái suy giảm dẫn đến diệt vong

• Kích thước tối đa

Là số lượng cá thể nhiều nhất mà quần thể đạt được, phù hợp với khả năng cung cấp nguồn sống của môi trường

Nếu kích thước quần thể tăng lên quá mức tối đa, quần thể có cơ chế điều chỉnh số lượng cá thể

trở lại mức cân bằng

• Nhân tố ảnh hưởng đến kích thước quần thể

Kích thước quần thể chịu ảnh hưởng của 4 nhân tố:

Mức sinh sản: số lượng cá thể của quần thể được sinh ra trong một đơn vị thời gian

Mức tử vong: số lượng cá thể của quần thể bị chết trong một đơn vị thời gian

Mức nhập cư: một số cá thể nằm ngoài quần thể di chuyển tới sống trong quần thể

Mức xuất cư: một số cá thể rời bỏ quần thể của mình chuyển sang quần thể khác hoặc nơi khác

sinh sống

Khi quần thể tăng lên quá mức tối đa, các cá thể cạnh tranh, ô nhiễm bệnh tật, tăng cao dẫn tới

tỉ lệ tử vong cao, một số cá thể di cư khỏi quần thể → giảm kích thước của quần thể

Ví dụ:

Quần thể voi trong rừng mưa nhiệt đới thường có kích thước 25 con/quần thể

Quần thể hoa Đỗ quyên Tam Đảo khoảng 150 cây/quần thể

Nguyên nhân:

Khi số lượng cá thể ít, sự hỗ trợ giữa các cá thể giảm, quần thể không có khả năng chống chọi với thay đổi của môi trường

Khả năng sinh sản giảm do cơ hội gặp nhau của các cá thể đực cái giảm

Giao phối gần xảy ra → thoái hóa giống, đe dọa sự tồn tại của loài

6 Tăng trưởng của quần thể sinh vật

• Trong điều kiện môi trường không bị giới hạn

Nếu nguồn sống của môi trường dồi dào, thỏa mãn

nhu cầu của cá thể, không gian cư trú của quần thể

không bị 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 (đồ thị chữ J)

• Trong điều kiện môi trường bị giới hạn

Trong thực tế, quần thể sinh vật bị giới hạn bởi điều kiện sống không hoàn toàn thuận lợi, hạn

chế về khả năng sinh sản của loài, → đồ thị tăng trưởng thực tế hình chữ S

• Tăng trưởng của quần thể người

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

IV Biến động số lượng cá thể của quần thể

Biến động số lượng cá thể là sự tăng giảm số lượng cá thể của quẩn thể

1 Các dạng biến động

a Biến động theo chu kì

Biến động theo chu kì xảy ra do sự biến động có chu kì của điều kiện môi trường

Chu kì ngày đêm:

Phổ biến ở loài có kích thước nhỏ và tuổi thọ thấp

Số lượng cá thể thực vật nổi tăng vào ban ngày, giảm vào ban đêm

Số lượng cá thể động vật nổi lại tăng vào ban đêm giảm vào ban ngày do chúng sinh sản về đêm

Chu kì mùa:

Vào mùa xuân hè là mùa sinh sản, các quần thể động, thực vật số lượng tăng nhanh Còn mùa

đông, do điều kiện sống khó khăn → tỉ lệ sinh sản giảm, tỉ lệ tử vong cao → số lượng cá thề

giảm

Ở Việt Nam, vào mùa xuân và mùa hè, sâu hại xuất hiện nhiều do có khí hậu ấm áp

Thời gian thu hoạch lúa, ngô, hàng năm, chim cu gáy ăn hạt xuất hiện nhiều

Rươi sống ở vùng nước lợ ven biển Bắc Bộ đẻ rộ vào các ngày thuộc pha trăng khuyết, sau rằm

tháng 9 và pha trăng non đầu tháng 10 âm lịch

→ Kích thước quần thể tăng nhanh

Theo chu kì tuần trăng và hoạt động thủy triều:

Theo chu kì nhiều năm:

Thỏ là thức ăn của mèo rừng, số lượng mèo rừng phụ thuộc vào nguồn thức ăn là thỏ Khi số

lượng thỏ tăng lên, mèo rừng có nguồn thức ăn dồi dào nên có điều kiện tăng số lượng cá thể → nhu cầu săn thỏ tăng lên, làm số lượng thỏ giảm đi

Khi số lượng thỏ giảm, làm thức ăn của mèo rừng khan hiếm → số lượng mèo rừng giảm xuống, tạo điều kiện cho quần thể thỏ tăng lên về số lượng

b Biến động không theo chu kì

Là biến động mà số lượng cá thể của quần thể tăng hoặc giảm một cách đột ngột do những biến

đổi bất thường của thời tiết như lũ lụt, bão, hay do hoạt động khai thác tài nguyên quá mức của

con người

Rừng tràm U Minh Thượng bị cháy đã xua đuổi và giết chết rất nhiều sinh vật rừng

2 Nguyên nhân gây biến động

a Do thay đổi nhân tố sinh thái vô sinh

Các nhân tố sinh thái vô sinh (không phụ thuộc mật độ) ảnh hưởng thường xuyên và rõ rệt đến

trạng thái sinh lí của cá thể, từ đó ảnh hưởng đến số lượng cá thể của quần thể

Ví dụ:

Nhiệt độ không khí quá thấp gây chết nhiều loài động vật, đặc biệt là động vật biến nhiệt như

ếch, nhái, bò sát,

Mùa xuân, khí hậu ấm áp, nguồn thức ăn dồi dào, các loài động vật sinh sản, tăng số lượng,

b Do thay đổi nhân tố sinh thái hữu sinh

Nhân tố sinh thái hữu sinh (phụ thuộc mật độ) như sự cạnh tranh giữa các cá thể trong quần thể, mối quan hệ vật ăn thịt con mồi, có ảnh hưởng rất lớn tới sự biến động số lượng cá thể của

quần thể

Ví dụ:

Những loài không có khả năng bảo vệ vùng sống như cá, hươu, nai, thì khả năng sống sót của

con non phụ thuộc nhiều vào số lượng kẻ thù ăn thịt

Những loài có khả năng bảo vệ vùng sống, sự cạnh tranh bảo vệ vùng sống có ảnh hưởng lớn tới

số lượng cá thể của quần thể

3 Cơ chế gây biến động

Trong điều kiện môi trường sống thuận lợi, nguồn thức ăn dồi dào, ít kẻ thù ăn thịt, mức sinh

sản và mức nhập cư của quần thể tăng lên, mức tử vong và mức di cư của quần thể giảm xuống

Khi mật độ cá thể tăng lên cao, nguồn sống trong môi trường trở nên thiếu hụt, mức độ tử vong

và sức sinh sản của quần thể tăng lên → số lượng cá thể của quần thể giảm xuống

PHẦN 2: BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Câu 1 Quần thể là:

A một nhóm các cá thể trong cùng một loài, cùng sinh sống trong một khoảng không gian xác

định, vào những thời gian khác nhau, có khả năng sinh sản tạo ra thế hệ mới

B tập hợp các cá thể trong cùng một loài, cùng sinh sống trong một khoảng không gian và thời

gian nhất định, có khả năng sinh sản tạo ra thế hệ mới

C Tập hợp các cá thể trong cùng một loài, sinh sống trong các khoảng không gian khác nhau,

vào một thời gian nhất định, có khả năng sinh sản tạo ra thế hệ mới

D tập hợp các cá thể trong cùng một loài, sinh sống trong các khoảng không gian khác nhau, vào các thời điểm khác nhau, có khả năng sinh sản tạo ra thế hệ mới

Câu 2 Tập hợp sinh vật nào sau đây là quần thể sinh vật?

A Tập hợp cây cỏ đang sống ở cao nguyên Mộc Châu

B Tập hợp Voọc mông trắng đang sống ở khu bảo tồn đất ngập nước Vân Long

C Tập hợp côn trùng đang sống ở Vườn Quốc gia Cúc Phương

D Tập hợp cá đang sống ở Hồ Tây

Câu 3 Khi nói về mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể sinh vật, phát biểu nào sau đây sai?

(1) Quan hệ hỗ trợ đảm bảo cho quần thể tồn tại ổn định, khai thác tối ưu nguồn sống của môi

trường

(2) Quan hệ cạnh tranh giúp duy trì số lượng cá thể của quần thể ở mức độ phù hợp, đảm bảo cho

sự tồn tại và phát triển của quần thể

(3) Quan hệ cạnh tranh không ảnh hưởng đến số lượng và sự phân bố cá thể của quần thể trong tự nhiên

(4) Quan hệ hỗ trợ giữa các cá thể cùng loài thể hiện qua hiệu quả nhóm

(5) Cạnh tranh gay gắt dẫn đến những cá thể yếu sẽ bị đào thải khỏi quần thể

A 1 B 2 C 3 D 4

Câu 4 Đặc trưng nào sau đây là đặc trưng cơ bản của quần thể sinh vật?

A Tỉ lệ giới tính B Loài đặc trưng