Quần thể sinh vật vừa là phần kiến thức trọng tâm của chương trình môn Sinh học vừa là đối tượng thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trên thực tế. Trong bài viết dưới đây, hãy cùng chúng tôi tìm hiểu những kiến thức cơ bản và hữu ích về quần thể sinh vật.
1. Quần thể được hiểu là gì?
Trong sinh học, một quần thể là tập hợp các cá thể sinh vật cùng một loài, cùng sống trong một không gian xác định, vào thời điểm nhất định, có lịch sử phát triển chung và cách ly với quần thể cùng loài khác. Ở Việt Nam hiện nay, định nghĩa về “quần thể” được sử dụng phổ biến là thuật ngữ dịch từ tiếng Anh: population – được dùng trong
Trong quần thể, các có thể có mối quan hệ mật thiết và gắn bó chặt chẽ với nhau thông qua hình thức quan hệ hỗ trợ hoặc cạnh tranh.
Một số ví dụ :
Các tập hợp cá thể sau đây là quần thể:
– Các cá thể chuột đồng sống trên một đồng lúa. Các cá thể chuột đực và cái có khả năng giao phối với nhau sinh ra chuột con. Số lượng chuột tùy thuộc vào lượng thức ăn có trên cánh đồng.
– Tập hợp cá trắm trong ao
– Hổ ở khu bảo tồn Tadoba Andhari (Ấn Độ)
– Rừng cây thông nhựa phân bố tại vùng núi Đông Bắc Việt Nam.
Tập hợp các cá thể sau đây không phải là quần thể:
– Cá rô phi đơn tính trong hồ
– Các cây trên cánh đồng
– Tập hợp các con chim trong lồng
2. Các đặc trưng cơ bản của quần thể:
2.1. Tỉ lệ giới tính:
Tỉ lệ giữa số lượng cá thể đực và số lượng cá thể cái được gọi là tỉ lệ giới tính.
Trong quá trình sống, tuỳ thuộc từng loài, từng thời gian và điều kiện sống thì tỉ lệ này có thể thay đổi.
Trong điều kiện môi trường có những biến đổi, tỉ lệ giới tính của quần thể là đặc trưng quan trọng đảm bảo hiệu quả sinh sản của quần thể.
2.2. Nhóm tuổi:
Cấu trúc tuổi ở mỗi quần thể là không giống nhau. Điều kiện sống của môi trường sẽ có tác động rất lớn đến sự thay đổi của cấu trúc tuổi ở mỗi quần thể.
Khi nguồn sống của môi trường suy giảm, xảy ra các điều kiện bất lợi thì các cá thể trưởng thành sẽ chết ít hơn các cá thể non và già.
Trong điều kiện thuận lợi, nguồn sống dồi dào, con non lớn lên nhanh chóng, tỉ lệ tử vong giảm, kích thước quần thể tăng cao.
Để xây dựng được hoạch bảo vệ và khai thác tài nguyên sinh vật có hiệu quả, chúng ta cần tăng cường việc nghiên cứu các vấn đề về thành phần nhóm tuổi.
2.3. Sự phân bố cá thể trong quần thể:
Sự phân bố cá thể là sự chiếm cứ không gian của các cá thể trong sinh cảnh, phụ thuộc vào điều kiện môi trường và tập tính của loài. Có 3 kiểu phân bố cá thể thường gặp: phân bố theo nhóm, phân bố đồng đều và phân bố ngẫu nhiên:
Phân bố đều – xảy ra khi môi trường đồng nhất, các cá thể có tính lãnh thổ cao. Dạng phân bố này hiếm gặp trong tự nhiên.
Phân bố ngẫu nhiên – xảy ra khi môi trường đồng nhất, các cá thể có tính lãnh thổ không cao (cạnh tranh không gay gắt). Dạng phân bố này hiếm gặp trong tự nhiên.
Phân bố theo nhóm – xảy ra khi điều kiện sống phân bố không đồng đều, các cá thể của quần thể sống thành bầy đàn ở những nơi có nguồn sống dồi dào nhất. Đây là dạng phân bố hay gặp trong tự nhiên.
2.4. Mật độ cá thể:
Mật độ quần thể là số lượng hay khối lượng sinh vật có trong một đơn vị diện tích hay thể tích.
Mật độ cá thể được coi là một trong những đặc trưng cơ bản nhất của quần thể bởi vì mật độ cá thể có sự ảnh hưởng lớn tới mức độ sử dụng nguồn sống trong môi trường, khả năng sinh sản và tử vong.
Mật độ cá thể của quần thể thay đổi theo mùa, năm hoặc theo điều kiện môi trường (không cố định).
2.5. Kích thước quần thể:
Kích thước của quần thể sinh vật là số lượng cá thế (hoặc khối lượng hoặc năng lượng tích luỹ trong các cá thể) phân bố trong khoảng không gian của quần thể.
Kích thước của quần thể dao động từ kích thước tối thiểu đến kích thước tối đa.
Mức tối thiểu đặc trưng cho loài, là mức đảm bảo đủ khoảng cách cho các cá thể có khả năng duy trì và phát triển số lượng, để thực hiện các mối quan hệ nội bộ giữa các cá thể với nhau (như mối quan hệ sinh sản, hỗ trợ, hiệu quả nhóm…); cũng như duy trì vai trò của quần thể trong thiên nhiên. Dưới mức này, quần thể sẽ bị suy thoái và diệt vong.
Mức tối đa: là số lượng của quần thể có thể đạt được tương ứng với các điều kiện của môi trường. Vì vậy mức tối đa của kích thước quần thể phụ thuộc vào điều kiện sống của môi trường và các yếu tố sinh thái khác (cạnh tranh, bệnh tật…). Theo lý thuyết thì số lượng quần thể có thể phát triển tới mức vô hạn. Nhưng trên thực tế, không gian và nguồn sống của môi trường có hạn và luôn bị chia sẻ cho những loài khác, quần thể khác nên kích thước quần thể chỉ có thể phát triển tới một giới hạn tối đa
Có bốn yếu tố ảnh hưởng tới kích thước của quần thể là: mức độ sinh sản, mức độ tử vong, mức độ xuất cư và nhập cư của các cá thể.
2.6. Tăng trưởng của quần thể:
Trên lý thuyết, nếu nguồn sống của môi trường vô cùng dồi dào, không gian cư trú không giới hạn thì quần thể sẽ liên tục phát triển, tạo thành đường cong chữ J.
Trong thực tế, tăng trưởng của quần thể thường bị giới hạn bởi nhiều yếu tố: điều kiện sống không thuận lợi, …Khi đó đường cong tăng trưởng thực tế có dạng chữ S.
3. Các cá thể trong quần thể có mối quan hệ như thế nào?
3.1. Quan hệ hỗ trợ:
Quan hệ hỗ trợ là mối quan hệ mà trong đó các cá thể sống quần tụ, hình thành bầy đàn hay xã hội. Quan hệ hỗ trợ giữa các cá thể trong quần thể đảm bảo cho quần thể tồn tại ổn định, khai thác tối ưu nguồn sống của môi trường, làm tăng khả năng sống sót và sinh sản của các cá thể.
Ví dụ: Các cây thông nhựa liền rễ nhau → Cây sinh trưởng nhanh và khả năng chịu hạn tốt hơn; Chó rừng hỗ trợ nhau trong đàn → Bắt mồi và tự vệ tốt hơn.
Ý nghĩa: Quan hệ hỗ trợ giữa các cá thể trong quần thể đảm bảo cho quần thể tồn tại ổn định, khai thác tối ưu nguồn sống của môi trường, làm tăng khả năng sống sót và sinh sản của các cá thể trong quần thể.
3.2. Quan hệ cạnh tranh:
Quan hệ cạnh tranh là mối quan hệ mà trong đó các cá thể tranh giành nhau nguồn sống như: thức ăn, nơi ở, ánh sáng,… .
Ví dụ: Cây trồng và cỏ dại thường cạnh tranh nhau giành ánh sáng, chất dinh dưỡng. Từng cặp hổ bố mẹ hình thành khu vực sinh sống riêng do tranh nhau dành nơi ở.
Ý nghĩa: Nhờ có cạnh tranh mà số lượng và sự phân bố của các cá thể trong quần thể duy trì ở mức độ phù hợp, đảm bảo sự tồn tại và sự phát triển của quần thể.
4. Có thể bạn đã biết?
Một số thông tin thú vị về quần thể:
4.1. Quần thể vi sinh vật và bệnh chàm: không phải vi khuẩn nào cũng có hại:
Thực tế, chúng ta thường hiểu cụm từ “vi khuẩn” theo nghĩa tiêu cực. Tuy nhiên, thực tiễn chỉ ra rằng có rất nhiều loại vi khuẩn khác nhau, và nhiều loại trong số chúng không chỉ vô hại mà còn có ích cho làn da của chúng ta.
Đặc biệt, trong quá trình nghiên cứu các tác động tích cực của vi khuẩn có lợi lên da, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một số loại vi sinh vật có lợi có khả năng tiết ra một loại kháng sinh tự nhiên giúp chống lại tụ cầu vàng và thậm chí là cả tụ cầu vàng kháng methicillin (MRSA) mà không gây hại cho các vi khuẩn có lợi xung quanh.
Các nhà nghiên cứu cũng nhận thấy rằng làn da của những người bị viêm da dị ứng, hay còn được gọi là bệnh chàm, bị thiếu nhiều vi sinh vật loại này. Phát hiện này đã mở ra cánh cửa mới trong việc điều chế ra một sản phẩm dạng bôi bổ dung thêm loại vi khuẩn có lợi này vào quần thể vi sinh vật tự nhiên trên da của người bị chàm, giúp cải thiện tình trạng khô, bong tróc, ngứa và các triệu chứng khác.
4.2. Quần thể và quần xã là hai khái niệm rất dễ nhầm lẫn:
Quần xã sinh học (tiếng Anh: Community) là một tập hợp các quần thể sinh vật khác loài, cùng sống trong một sinh cảnh, vào một khoảng thời gian nhất định. Các sinh vật trong quần xã có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và với môi trường sinh sống.
Ví dụ: quần xã núi đá vôi, quần xã rừng ngập mặn, quần xã rừng thông,…
4.2.1. Điểm giống nhau giữa quần thể và quần xã:
– Nhiều cá thể tập hợp.
– Tính ổn định tương đối.
– Được hình thành trong một thời gian nhất định.
– Ngoại cảnh có thể tác động làm quần thể và quần xã có sự biến đổi.
– Xuất hiện mối quan hệ hỗ trợ và cạnh tranh.
4.2.2. Điểm khác nhau giữa quần thể và quần xã:
| Quần thể | Quần xã |
| Là tập hợp các cá thể cùng loài | Là tập hợp nhiều quần thể của các loài khác nhau |
| Không có |
Có hiện tượng khống chế sinh học |
| Phạm vi phân bố hẹp | Phạm vi phân bố rộng |
| Độ đa dạng thấp vì chỉ có 1 loài | Độ đa dạng cao vì có nhiều loài |
| Có mối quan hệ sinh sản giữa các cá thể, di truyền qua các thế hệ (giao phối) | Có mối quan hệ dinh dưỡng với nhau (không có khả năng giao phối với nhau) |
| Là một mắt xích trong chuỗi thức ăn | Là gồm nhiều chuỗi thức ăn có mắt xích chung |
| Có cấu trúc nhỏ, đơn giản, không có phân tầng rõ rệt | Có cấu trúc lớn, phức tạp, phân tầng theo thời gian và thời gian |
| Là quan hệ cùng loài trong đời sống | Là quan hệ khác loài trong đời sống |
| Đơn vị cấu trúc: quần thể | Đơn vị cấu trúc: quần xã |
5. Một số câu hỏi thường gặp:
Câu 1: Quần thể là một tập hợp cá thể:
A. cùng loài, sống trong 1 khoảng không gian xác định, có khả năng sinh sản tạo thế hệ mới.
B. Khác loài, sống trong 1 khoảng không gian xác định, vào 1 thời điểm xác định.
C. cùng loài, cùng sống trong 1 khoảng không gian xác định, vào 1 thời điểm xác định.
D. cùng loài, cùng sống trong 1 khoảng không gian xác định, vào 1 thời điểm xác định, có khả năng sinh sản tạo thế hệ mới.
=> Đáp án D.
Câu 2: Những con hổ trong công viên Thủ Lê là:
A. quần xã
B. quần thể
C. tập hợp cá thể hổ
D. hệ sinh thái
Đáp án B
Câu 3: Ý nghĩa sinh thái của quan hệ cạnh tranh cùng loài là ảnh hưởng đến số lượng, sự phân bố
A. ổ sinh thái
B. Tỉ lệ đực – cái, tỉ lệ nhóm tuổi
C. hình thái, tỉ lệ đực – cái
D. ổ sinh thái, hình thái
Đáp án A.
