Lý thuyết Sinh thái học quần thể (Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 24)

Với tóm tắt lý thuyết Sinh 12 Bài 24: Sinh thái học quần thể hay nhất, ngắn gọn sẽ giúp học sinh lớp 12 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Sinh học 12.

Lý thuyết Sinh thái học quần thể (Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 24)

TRẮC NGHIỆM ONLINE

I. KHÁI NIỆM QUẦN THỂ VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC CÁ THỂ TRONG QUẦN THỂ

1. Khái niệm quần thể

- Khái niệm: Quần thể là tập hợp các cá thể cùng loài, cùng sinh sống trong một khoảng không gian và thời gian xác định, có khả năng sinh sản (hữu tính hoặc vô tính) tạo ra những thế hệ mới có thể sinh sản được.

Một số ví dụ về quần thể:

Quần thể cây săng lẻ (Lagerstroemia angustifolia) ở Tương Dương, Nghệ An (a)

và quần thể cò trắng (Egretta garzetta) ở Thung Nham, Ninh Bình (b)

- Đặc điểm:

+ Quần thể là một hệ thống mở, trong đó các cá thể thường xuyên trao đổi vật chất và năng lượng với môi trường nhằm đảm bảo cho sự sinh trưởng, phát triển và sinh sản, qua đó duy trì sự tồn tại và phát triển của cả quần thể.

+ Giữa các cá thể trong quần thể có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và cùng với các điều kiện ngoại cảnh hình thành một cấu trúc hoàn chỉnh.

- Các quần thể trong tự nhiên thường có xu hướng phát tán cá thể. Khi một nhóm cá thể phát tán đến một khu vực địa lí mới, những cá thể không thích nghi sẽ bị đào thải, những cá thể thích nghi sẽ sinh trưởng, phát triển, sinh sản, dần hình thành quần thể mới ở khu vực đó.

2. Mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể

Giữa các cá thể trong quần thể có hai mối quan hệ là quan hệ hỗ trợ và quan hệ cạnh tranh.

a. Quan hệ hỗ trợ

- Khi sống thành nhóm, các cá thể hỗ trợ lẫn nhau trong tìm kiếm thức ăn, tự vệ,... dẫn đến mỗi cá thể trong nhóm có nhiều thuận lợi hơn so với một cá thể sống đơn lẻ, hiện tượng này được gọi là hiệu quả nhóm.

- Biểu hiện:

+ Ở thực vật:

Khi sống thành nhóm, cây có khả năng chống được gió bão và hạn chế sự thoát hơi nước tốt hơn.

Cây tre sống thành từng khóm

Hiện tượng liền rễ ở hai cây thông nhựa mọc gần nhau là quan hệ hỗ trợ, giúp cây thông có khả năng chống chịu tốt hơn với điều kiện môi trường, dễ dàng lấy chất dinh dưỡng hơn.

+ Ở động vật: Động vật có hiện tượng tụ họp thành bầy đàn để săn mồi, chống lại kẻ thù, sinh sản. Ví dụ: Cá mòi tập trung thành đàn rất lớn để tránh được sự săn mồi của cá mập; Chim bồ nông tập trung thành hàng để tăng hiệu quả bắt cá; Chim di cư thành đàn giúp chúng không bị lạc nhau, tránh sự tấn công của kẻ thù, rút ngắn thời gian di cư;…

Sư tử hỗ trợ nhau trong săn mồi

- Vai trò: Quan hệ hỗ trợ đảm bảo cho quần thể khai thác tối ưu nguồn sống, tăng hiệu quả sinh sản và hạn chế các tác động bất lợi của môi trường, kết quả làm tăng số lượng cá thể của quần thể.

b. Quan hệ cạnh tranh

- Điều kiện làm xuất hiện quan hệ cạnh tranh giữa các cá thể trong quần thể: Nếu số lượng cá thể của quần thể vượt quá khả năng cung cấp nguồn sống của môi trường thì cạnh tranh giữa các cá thể trở nên gay gắt.

- Biểu hiện: Các cá thể trong quần thể cạnh tranh nhau giành nguồn sống như thức ăn, nơi ở, ánh sáng,....

+ Ở thực vật, các cá thể cạnh tranh ánh sáng, nước và dinh dưỡng khoáng. Các cây sinh trưởng mạnh có thể gây thiếu hụt nguồn sống cho những cây sinh trưởng yếu mọc gần chúng. Khi mật độ tăng cao, cạnh tranh gay gắt là nguyên nhân chính gây chết một số cá thể, hiện tượng này được gọi là tỉa thưa tự nhiên ở thực vật.

Hiện tượng tự tỉa thưa ở thực vật

+ Ở động vật, các cá thể cạnh tranh thức ăn, nơi ở và cạnh tranh sinh sản. Khi mật độ tăng cao, nguồn sống cung cấp cho mỗi cá thể bị suy giảm, các cá thể tốn nhiều năng lượng hơn để giành giật thức ăn dẫn đến khả năng sinh trưởng và sinh sản bị suy giảm (giảm số con trên một lứa đẻ, sức sống của con non thấp,...). Cạnh tranh gay gắt có thể tăng hành vi hung hăng giữa các cá thể như đe dọa, xua đuổi, đánh nhau, thậm chí là ăn thịt đồng loại.

Một số ví dụ về mối quan hệ cạnh tranh trong quần thể: Hai con báo đốm (Panthera onca) tranh giành thức ăn (a); Hải tượng phương nam (Mirounga leonina) đực đánh nhau giành con cái (b); Cá pecca châu Âu (Perca fluviatilis) ăn thịt đồng loại có kích thước nhỏ hơn (c)

- Hệ quả của mối quan hệ cạnh tranh giữa các cá thể trong quần thể: Trong quần thể, các cá thể khoẻ mạnh chiếm được nhiều điều kiện sống thuận lợi, các cá thể có sức cạnh tranh yếu có thể bị giảm sức sống, chết hoặc di cư. Cạnh tranh gay gắt tác động làm giảm tỉ lệ sinh sản, tăng tỉ lệ tử vong, tăng mức xuất cư.

- Ý nghĩa: Quan hệ cạnh tranh cũng là đặc điểm thích nghi của quần thể sinh vật.

+ Mối quan hệ cạnh tranh thường không dẫn tới sự tuyệt diệt các cá thể cùng loài mà đảm bảo mật độ phù hợp với khả năng cung cấp nguồn sống của môi trường, duy trì sự tồn tại và phát triển tương đối ổn định của quần thể.

+ Cạnh tranh gay gắt phân hoá sức sống của các cá thể trong quần thể, đào thải những cá thể kém thích nghi và tăng số lượng cá thể mang đặc điểm thích nghi trong quần thể.

II. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUẦN THỂ

- Các đặc trưng cơ bản của quần thể là những tiêu chí quan trọng để nghiên cứu và so sánh các quần thể. Các đặc trưng này thay đổi phụ thuộc vào thuộc tính loài và đặc điểm môi trường của khu vực phân bố.

1. Mật độ cá thể

- Khái niệm: Mật độ cá thể của quần thể là số lượng cá thể trên một đơn vị diện tích hoặc thể tích.

- Ví dụ: Mật độ cây tràm trên đất than bùn dày tại Vườn quốc gia U Minh Thượng (Kiên Giang) khoảng 4000 – 5000 cây/ha (năm 2009).

Quần thể cây tràm trên đất than bùn dày tại Vườn quốc gia U Minh Thượng

- Vai trò: Mật độ cá thể liên quan đến mức độ sử dụng nguồn sống, sự ô nhiễm môi trường và tần số gặp nhau giữa các cá thể trong mùa sinh sản.

- Cơ chế điều hoà mật độ cá thể của quần thể: Mật độ cá thể của quần thể được duy trì ở mức cân bằng với sức chứa của môi trường bởi sự tác động của các nhân tố sinh thái.

+ Khi mật độ thấp, nguồn sống dồi dào, tỉ lệ sinh sản lớn hơn tỉ lệ tử vong, kết quả làm tăng mật độ quần thể.

+ Ngược lại, khi mật độ cao, các cá thể sẽ cạnh tranh gay gắt để giành nguồn sống. Mức tăng mật độ tương quan thuận với mức tăng ô nhiễm môi trường, tăng số lượng kẻ thù, tăng dịch bệnh, tăng cạnh tranh dẫn đến tỉ lệ tử vong lớn hơn tỉ lệ sinh sản, tăng xuất cư, kết quả làm giảm mật độ quần thể. Ví dụ: Ở cá tầm biển (Brachyistius frenatus), khi mật độ cá thể tăng lên quá cao, chỗ ẩn nấp an toàn không đủ cho mọi cá thể dẫn đến tỉ lệ tử vong tăng lên do tác động của vật săn mồi.

Cơ chế điều hòa mật độ quần thể

- Ứng dụng: Trong trồng trọt và chăn nuôi, việc xác định mật độ cá thể phù hợp giúp tiết kiệm chi phí và tăng hiệu quả sản xuất. Ví dụ: Ở các tỉnh phía Bắc, khi trồng với mật độ 40 khóm/m², giống lúa HD11 cho năng suất cao nhất.

2. Kích thước quần thể

- Khái niệm: Kích thước quần thể là số lượng cá thể (hoặc sinh khối hoặc năng lượng) có trong khu vực phân bố của quần thể.

- Ví dụ: Kích thước của quần thể voi Châu á trong Vườn quốc gia Yok Don, tỉnh Đắk Lắk là 32 – 36 con (năm 2020); kích thước của quần thể vượn đen má trắng (Nomascus leucogenys) tại Khu bảo tồn thiên nhiên Xuân Liên, tỉnh Thanh Hóa khoảng 62 con (năm 2019);…

- Quần thể thường phát triển ổn định trong khoảng giữa kích thước tối đa và kích thước tối thiểu.

Kích thước tối đa và tối thiểu của quần thể

+ Kích thước tối đa của quần thể là số lượng cá thể lớn nhất mà quần thể đạt được phù hợp với sức chứa của môi trường. Khi kích thước quần thể lớn hơn sức chứa của môi trường, cạnh tranh gay gắt xảy ra dẫn đến giảm kích thước quần thể.

+ Kích thước tối thiểu của quần thể là số lượng cá thể ít nhất để quần thể đó tồn tại và phát triển. Nếu kích thước quần thể nhỏ hơn kích thước tối thiểu thì quần thể có nguy cơ bị suy vong do giảm hiệu quả sinh sản, tăng giao phối cận huyết và giảm hỗ trợ giữa các cá thể.

- Kích thước của quần thể có thể thay đổi; phụ thuộc vào mức sinh sản, mức tử vong, mức xuất cư, mức nhập cư.

- Vai trò: Kích thước quần thể thể hiện mức độ ổn định và tiềm năng phát triển của quần thể. Sự ổn định về kích thước quần thể giúp đảm bảo số lượng cá thể trong quần thể phù hợp với khả năng cung cấp nguồn sống của môi trường, có tỉ lệ giới tính phù hợp cho quá trình sinh sản, tăng sự hỗ trợ và giảm sự cạnh tranh giữa các cá thể trong quần thể, đồng thời, tận dụng được tối đa nguồn sống của môi trường.

- Dựa vào kích thước quần thể, con người có thể đưa ra phương án bảo tồn, phát triển và khai thác tài nguyên sinh vật một cách hợp lí:

+ Trong trồng trọt và chăn nuôi, việc xác định kích thước của quần thể sẽ giúp kiểm soát số lượng cá thể phù hợp với điều kiện môi trường, từ đó giảm sự cạnh tranh trong quần thể, đảm bảo thu được năng suất cao.

Xác định kích thước quần thể phù hợp với diện tích ao nuôi

+ Đối với công tác bảo tồn, xác định kích thước tối thiểu của quần thể sinh vật quý hiếm giúp đề ra các biện pháp bảo tồn kịp thời, tránh hiện tượng tuyệt chủng như Tê giác một sừng của Việt Nam.

3. Kiểu phân bố

- Khái niệm: Kiểu phân bố là kiểu bố trí các cá thể (vị trí tương đối giữa các cá thể) trong khoảng không gian sống của quần thể.

- Kiểu phân bố biểu thị đặc điểm phân bố nguồn sống của môi trường, mức độ khai thác nguồn sống và sự tương tác giữa các cá thể trong quần thể.

- Phân loại: Trong tự nhiên có ba kiểu phân bố cá thể trong quần thể chính là phân bố theo nhóm, phân bố đều và phân bố ngẫu nhiên.

Các kiểu phân bố cá thể trong quần thể:

Phân bố đồng đều (a); Phân bố ngẫu nhiên (b); Phân bố theo nhóm (c)

+ Phân bố ngẫu nhiên là kiểu phân bố mà mỗi cá thể có thể sống ở vị trí bất kì trong khu vực phân bố của quần thể. Phân bố ngẫu nhiên xảy ra khi điều kiện sống của môi trường phân bố đồng đều và không có sự tương tác rõ rệt giữa các cá thể trong quần thể. Ví dụ: Xương rồng (Carnegiea gigantea) mọc ngẫu nhiên ở sườn dốc.

+ Phân bố đều là kiểu phân bố mà các cá thể bố trí cách đều nhau trong toàn bộ khu vực phân bố của quần thể. Kiểu phân bố này thường gặp ở môi trường có nguồn sống phân bố tương đối đồng đều, mật độ cá thể cao, các cá thể cạnh tranh gay gắt. Phân bố đều làm giảm sự cạnh tranh giữa các cá thể. Ví dụ: Đàn chim hải âu lông mày đen (Thalassarche melanophris) ở quần đảo Falkland làm tổ cách đều nhau trong mùa sinh sản.

+ Phân bố theo nhóm là kiểu phân bố mà các cá thể tập trung thành từng nhóm ở những khu vực có điều kiện sống thuận lợi nhất. Phân bố theo nhóm thường gặp ở môi trường có điều kiện sống không đồng đều, các cá thể trong nhóm hỗ trợ nhau cùng khai thác nguồn sống và chống lại các điều kiện bất lợi từ môi trường. Ví dụ: Đàn ngựa vằn (Equus quagga) thường phân bố ở nơi có nhiều thức ăn.

→ Kiểu phân bố theo nhóm phổ biến nhất trong tự nhiên.

- Ứng dụng: Trong trồng trọt, con người thường sắp xếp cây trồng theo kiểu phân bố đều nhằm tận dụng nguồn sống và giảm cạnh tranh. Ví dụ: sự phân bố của các khóm lúa trong ruộng lúa.

Phân bố đều trong trồng lúa

4. Tỉ lệ giới tính

- Khái niệm: Tỉ lệ giới tính là tỉ lệ đực : cái của quần thể.

Tỉ lệ giới tính

- Đặc điểm: Trong tự nhiên, tỉ lệ giới tính thường xấp xỉ 1 : 1, tuy nhiên, tỉ lệ giới tính có thể thay đổi phụ thuộc vào đặc điểm của từng loài, môi trường (nhiệt độ, dinh dưỡng,...) và giai đoạn phát triển. Ví dụ: Ngỗng và vịt trưởng thành thường có tỉ lệ đực : cái là 40:60; Nai sừng tấm Á – Âu (Alces alces) có tỉ lệ đực : cái sơ sinh khoảng 53:47 và khi trưởng thành là 23:77; Nhiệt độ ấp trứng ảnh hưởng tới tỉ lệ giới tính của rùa biển xanh (Chelonia mydas), trên 30,3 ^oC trứng nở ra chủ yếu là con cái và dưới 28,5 ^oC trứng nở ra chủ yếu là con đực.

- Vai trò: Đối với loài sinh sản hữu tính, tỉ lệ giới tính biểu thị tiềm năng sinh sản của quần thể.

- Ứng dụng: Việc ứng dụng hiểu biết về tỉ lệ giới tính giúp tăng hiệu quả kinh tế trong chăn nuôi. Ví dụ: Tạo ra nhiều bê đực để nuôi lấy thịt; tạo ra nhiều bê cái để nuôi lấy sữa; tạo ra nhiều tằm đực để lấy tơ; tạo ra nhiều gà mái để tăng sản lượng trứng;…

Ứng dụng tỉ lệ giới tính trong nuôi gà lấy trứng

5. Nhóm tuổi

- Tuổi là đơn vị đo thời gian sống của cá thể sinh vật. Tuổi có thể được tính theo giờ, ngày, tháng, năm,…

- Đặc trưng nhóm tuổi của quần thể được thể hiện qua số lượng cá thể hoặc tỉ lệ số cá thể của mỗi nhóm tuổi. Đặc trưng nhóm tuổi được áp dụng cho các loài có thời gian sống nhiều năm.

- Nếu lấy tiêu chí tuổi liên quan đến quá trình sinh sản thì quần thể được chia thành ba nhóm tuổi: tuổi trước sinh sản, tuổi sinh sản và tuổi sau sinh sản. Khi sắp xếp số lượng cá thể trong mỗi nhóm tuổi (từ thấp đến cao) theo thứ tự, người ta xây dựng được tháp tuổi. Có 3 dạng tháp tuổi:

Các dạng tháp tuổi của quần thể sinh vật:

dạng phát triển (a), dạng ổn định (b), dạng giảm sút (c)

+ Dạng tháp phát triển: Tháp có dạng đáy lớn, đỉnh hẹp, hai cạnh tháp nằm xiên thể hiện tỉ lệ nhóm tuổi trước sinh sản cao; điều này cho thấy quần thể này sẽ tăng trưởng mạnh mẽ trong tương lai do tỉ lệ sinh sản cao hơn nhiều so với tỉ lệ tử vong.

+ Dạng tháp ổn định: Tháp có hình dạng cân đối với đáy rộng vừa, cạnh tháp gần như thẳng đứng thể hiện mức sinh sản tương đương mức tử vong; điều này cho thấy quần thể này sẽ có xu hướng ổn định kích thước trong tương lai.

+ Dạng tháp suy thoái: Tháp có đáy hẹp, tỉ lệ nhóm tuổi trước sinh sản chiếm tỉ lệ thấp; điều này cho thấy sự suy giảm kích thước của quần thể trong tương lai.

- Dựa vào tương quan của ba nhóm tuổi này có thể dự đoán được xu hướng tăng trưởng của quần thể trong tương lai. dựa vào đó chúng ta có kế hoạch bảo vệ và khai thác tài nguyên sinh vật hiệu quả. Ví dụ: Trong mùa đánh cá, nếu thấy số lượng cá thuộc nhóm sinh sản và sau sinh sản (cá lớn) chiếm ưu thế so với nhóm tuổi trước sinh sản (cá bé) thì cần tăng cường khai thác. Ngược lại, nếu thấy số lượng cá bé nhiều hơn cá lớn nghĩa là đang khai thác quá mức, quần thể cá sẽ bị suy kiệt nếu tiếp tục khai thác.

Cấu trúc tuổi của quần thể cá ở 3 mức độ đánh bắt khác nhau

III. TĂNG TRƯỞNG CỦA QUẦN THỂ SINH VẬT

- Sự tăng trưởng của quần thể được đánh giá dựa trên sự thay đổi kích thước của quần thể.

1. Các kiểu tăng trưởng của quần thể sinh vật

- Khái niệm: Tăng trưởng của quần thể là sự gia tăng về kích thước của quần thể qua các thế hệ.

- Phân loại:

+ Tăng trưởng theo tiềm năng sinh học: Trong điều kiện lí tưởng (lí thuyết), nguồn sống vô hạn và các nhân tố vô sinh luôn đạt cực thuận thì tăng trưởng của quần thể đạt cực đại, kích thước quần thể qua mỗi thế hệ tăng không ngừng theo cấp số mũ. Kiểu tăng trưởng này gọi là tăng trưởng theo tiềm năng sinh học và đường cong tăng trưởng có hình chữ J.

+ Tăng trưởng trong điều kiện môi trường có giới hạn: Trong tự nhiên, khi kích thước quần thể nhỏ, điều kiện sống thuận lợi, quần thể có thể tăng trưởng gần với cấp số mũ. Do trong môi trường thực tế có nguồn sống giới hạn, nhân tố vô sinh có thể biến đổi bất lợi nên kiểu tăng trưởng gần giống cấp số mũ chỉ diễn ra trong một khoảng thời gian đầu. Khi kích thước quần thể tăng đến một mức nhất định (điểm uốn) thì tăng trưởng dẫn chậm lại, kích thước quần thể lớn thì tăng trưởng càng chậm. Kích thước quần thể thực tế chỉ tăng đến một giới hạn nhất định và dao động quanh ngưỡng sức chứa của môi trường. Kiểu tăng trưởng này gọi là tăng trưởng trong điều kiện môi trường có giới hạn và đường cong tăng trưởng có hình chữ S.

Các loại đường cong tăng trưởng của quần thể

* Phân biệt tăng trưởng theo tiềm năng sinh học và tăng trưởng trong môi trường có nguồn sống giới hạn:

Điểm phân biệt	Tăng trưởng theo tiềm năng sinh học	Tăng trưởng trong môi trường có nguồn sống giới hạn
Đặc điểm môi trường sống	Nguồn sống vô hạn và các nhân tố vô sinh luôn đạt cực thuận.	Nguồn sống giới hạn, nhân tố vô sinh có thể biến đổi bất lợi.
Mức tăng số lượng cá thể qua mỗi thế hệ	Tăng không ngừng theo cấp số mũ → Đường cong tăng trưởng có hình chữ J.	Tăng trưởng gần giống cấp số mũ chỉ diễn ra trong khoảng thời gian đầu; khi kích thước quần thể tăng đến một mức nhất định (điểm uốn) thì tăng trưởng dần chậm lại, kích thước quần thể càng lớn thì tăng trưởng càng chậm → Đường cong tăng trưởng có hình chữ S.
Giới hạn kích thước quần thể	Không có giới hạn kích thước quần thể.	Kích thước quần thể thực tế chỉ tăng đến một giới hạn nhất định và dao động quanh ngưỡng sức chứa của môi trường.

2. Các yếu tố ảnh hưởng tới tăng trưởng quần thể

- Sự tăng trưởng của quần thể phụ thuộc vào mức sinh sản, mức tử vong, mức nhập cư và mức xuất cư.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tăng trưởng của quần thể

+ Mức sinh sản là số lượng cá thể được sinh ra trên một đơn vị thời gian.

+ Mức tử vong là số cá thể bị chết (vì già hoặc vì nguyên nhân sinh thái) trên một đơn vị thời gian.

* Hiệu số giữa mức sinh sản và mức tử vong có tác động rõ rệt đến mức tăng trưởng của quần thể.

+ Mức xuất cư là số lượng cá thể rời khỏi quần thể trên một đơn vị thời gian.

+ Mức nhập cư là số lượng cá thể tăng lên trên một đơn vị thời gian do sự di chuyển của cá thể từ quần thể khác tới.

→ Sự tăng trưởng của quần thể nhanh hay chậm phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa mức sinh sản và mức nhập cư với mức tử vong và mức di cư: Trong điều kiện môi trường thuận lợi, nguồn sống dồi dào, các cá thể trong quần thể sinh trưởng, phát triển, tăng mức sinh sản, giảm mức tử vong, giảm mức xuất cư và có khả năng chứa thêm các cá thể nhập cư, kết quả làm tăng kích thước quần thể. Ngược lại, nếu điều kiện môi trường bất lợi, mật độ cá thể quá cao so với khả năng cung cấp nguồn sống thì cạnh tranh gay gắt dẫn đến giảm mức sinh sản, tăng mức tử vong, tăng mức xuất cư, kết quả làm giảm kích thước quần thể.

3. Tăng trưởng của quần thể người

- Quần thể người tăng trưởng liên tục qua các giai đoạn phát triển:

+ Từ khi hình thành đến nửa đầu thế kỉ XVII, loài người (Homo sapiens) có quy mô dân số nhỏ và tốc độ tăng dân số chậm.

+ Từ thế kỉ XVIII trở đi, với sự phát triển vượt bậc về y học, khoa học và công nghệ, con người khai thác được nhiều nguồn tài nguyên và thích nghi tốt hơn với môi trường dẫn đến tăng nhanh kích thước quần thể. Dân số loài người tăng gấp đôi từ 1 tỉ lên 2 tỉ trong khoảng 123 năm và từ 2 tỉ tăng gấp 4 lần thành 8 tỉ trong khoảng 95 năm. Tỉ lệ tăng dân số loài người liên tục tăng trong một khoảng thời gian, đạt đỉnh khoảng 2,2% thập niên 1960, sau đó giảm dần.

+ Dự báo đến năm 2050, tỉ lệ tăng dân số khoảng 0,5%, khi đó dân số toàn cầu ước đạt 9,8 tỉ người.

- Sự gia tăng dân số nhanh chóng trong khoảng 1 000 năm trở lại đây dẫn đến quy mô dân số ngày càng lớn và mật độ ngày càng cao. Dân số tăng cao kéo theo nhu cầu về thức ăn, nơi ở, nguyên liệu, nhiên liệu, đất canh tác nông nghiệp,... ngày càng lớn, dẫn đến hệ quả là việc khai thác quá mức các nguồn tài nguyên như rừng, khoáng sản, đất đai, nguồn nước,... và gia tăng ô nhiễm môi trường. Mật độ dân số quá cao cũng là nguyên nhân gây suy giảm chất lượng môi trường sống, tạo điều kiện lây lan nhiều loại dịch bệnh.

Dân số gia tăng quá nhanh gây nhiều tác động tiêu cực

- Kiểm soát mức gia tăng dân số là nội dung quan trọng trong chiến lược phát triển bền vững của tất cả các quốc gia trên toàn thế giới: Kiểm soát sự gia tăng dân số có thể làm chậm tỉ lệ tăng trưởng của quần thể người, từ đó có thể giải quyết được một số vấn đề như giảm áp lực cho ngành y tế, giáo dục; giải quyết được vấn đề nơi ở và giảm tỉ lệ thất nghiệp; tăng thu nhập bình quân đầu người; giảm thiểu nguồn chất thải ra ngoài môi trường;... Nhờ đó, chất lượng đời sống của con người được nâng cao.

Kiểm soát dân số giúp nâng cao chất lượng cuộc sống

IV. CÁC KIỂU BIẾN ĐỘNG SỐ LƯỢNG CÁ THỂ CỦA QUẦN THỂ

- Khái niệm: Biến động số lượng cá thể là sự thay đổi số lượng cá thể của quần thể dưới tác động của môi trường.

- Phân loại: Có hai kiểu biến động là biến động theo chu kì và biến động không theo chu kì.

1. Biến động theo chu kì

- Khái niệm: Biến động theo chu kì là sự thay đổi số lượng cá thể theo chu kì, tương ứng với những biến đổi có tính chu kì của môi trường.

- Ví dụ:

+ Biến động theo chu kì ngày đêm: Một số loài sinh vật như tảo, vi khuẩn lam, trùng roi xanh,... có số lượng tăng vào ban ngày và giảm vào ban đêm. Ngược lại, số lượng động vật nổi (một số loài giáp xác như Centropyxis aculeata, Mesocyclops leuckarti,..) giảm vào ban ngày và tăng vào ban đêm.

+ Một số động vật thuỷ sinh (tôm, cua, cá) có chu kì sinh sản trùng khớp với chu kì hoạt động của thuỷ triều.

+ Biến động theo chu kì nhiều năm: Ở rừng nguyên sinh Bắc Mỹ, số lượng mèo rừng (Lynx canadensis) và con mồi của chúng là thỏ rừng Canada (Lepus americanus) cùng biến động theo chu kì 9 – 10 năm.

Sự biến động của quần thể thỏ rừng Canada và quần thể mèo rừng theo chu kì nhiều năm

+ Biến động theo chu kì tuần trăng: Kích thước quần thể rươi ở vùng nước lợ tại một số tỉnh đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ tăng mạnh sau rằm tháng 9 và đầu tháng 10 âm lịch.

+ Biến động theo chu kì mùa: Ở Việt Nam, một số loài động vật biến nhiệt như muỗi, ếch, nhái,... phát triển mạnh vào mùa mưa và suy giảm số lượng vào mùa khô.

2. Biến động không theo chu kì

- Khái niệm: Biến động không theo chu kì là sự thay đổi đột ngột số lượng cá thể trong quần thể do các yếu tố ngẫu nhiên của môi trường như cháy rừng, bão, dịch bệnh,... hoặc do tác động của con người (khai thác khoáng sản, xả thải, xây dựng,...).

- Ví dụ:

+ Cháy rừng ở Tây Nam Bộ và cháy rừng ở Vườn Quốc gia U Minh Thượng, Kiên Giang năm 2002 đã thiêu rụi hàng nghìn ha rừng, gây suy giảm số lượng cá thể của nhiều quần thể động, thực vật.

Cháy rừng là nguyên nhân gây biến động không theo chu kì của nhiều loài

+ Tê giác Sumatra (tê giác hai sừng) gần như tuyệt chủng do bị săn bắn để lấy sừng.

+ Chim gõ kiến mỏ ngà tuyệt chủng do tình trạng khai thác rừng già tại miền Nam nước Mỹ đã phá hủy môi trường sống của chúng.

+ Cá heo sông Trung Quốc (cá heo sông Dương Tử), cá tầm thìa tuyệt chủng vì sự công nghiệp hóa, đánh bắt quá mức, thủy điện, giao thông thủy ở khu vực sông Dương Tử (Trung Quốc).

V. ỨNG DỤNG CÁC HIỂU BIẾT VỀ QUẦN THỂ TRONG THỰC TIỄN

1. Trong nông nghiệp

- Trong trồng trọt, canh tác với mật độ hợp lí giúp cây trồng có đủ điều kiện để sinh trưởng tốt nhất; hạn chế cạnh tranh; thuận tiện cho chăm sóc, thu hoạch và phòng trừ sâu bệnh giúp nâng cao năng suất, phẩm chất nông sản. Ví dụ: Mật độ cấy tối ưu của giống lúa thuần VNR20 ở Bắc Trung Bộ trong vụ Xuân (tháng 1) là 45 –50 khóm/m² với 2 – 3 cây/khóm; mật độ trồng thanh long khoảng 900 – 1 100 trụ/ha với cây cách cây 3 – 3,5 m, hàng cách hàng 3 – 3,5 m.

Trồng lúa với mật độ phù hợp

- Trong chăn nuôi và thuỷ sản, tuỳ từng giai đoạn phát triển để xác định mật độ cá thể, thiết kế chuồng trại và chuẩn bị ao nuôi phù hợp. Mật độ cá thể quá cao là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, tăng stress cho vật nuôi dẫn đến giảm hiệu quả chuyển hoá thức ăn, tăng nguy cơ mắc bệnh. Ví dụ: Ao nuôi cá tra cần có diện tích từ 500 m² trở lên, độ sâu nước 1,5–2 m, mật độ cá giống 15–20 con/m²; Tôm thẻ chân trắng khi nuôi với mật độ quá cao làm tăng nguy cơ mắc bệnh đốm đen, bệnh đốm trắng.

Đảm bảo mật độ phù hợp trong ao nuôi cá tra

- Ngoài ra, con người có thể điều chỉnh tỉ lệ giới tính hoặc quy mô đàn để tăng hiệu quả chăn nuôi. Ví dụ: Bố trí số lượng lợn nuôi trong một chuồng phù hợp với từng giai đoạn phát triển như lợn nái đẻ là 1 con/chuồng, lợn nái chờ phối là 4–6 con/chuồng, lợn thịt nhỏ là 10–15 con/chuồng; Đàn ong mật có kích thước lớn sẽ có xu hướng chia đàn làm giảm hiệu suất tạo mật, người nuôi ong can thiệp vào các điều kiện sống của đàn ong để ngăn chia đàn tự nhiên hoặc để chủ động chia đàn vào thời điểm phù hợp; Trong nhân giống gà ri, gà tàu vàng, tỉ lệ trống: mái hiệu quả là khoảng 1 trống ghép với 10 – 13 mái,...

Điều chỉnh tỉ lệ giới tính phù hợp trong nhân giống gà

2. Trong bảo tồn và khai thác tài nguyên sinh vật

- Đối với từng loài, dựa vào số lượng quần thể, khu vực phân bố, kích thước các quần thể, tỉ lệ giới tính, nhóm tuổi,... để đánh giá thực trạng và tiềm năng phát triển hoặc nguy cơ suy thoái của loài trong tự nhiên, từ đó xác định được các loài cần được bảo vệ, các loài có thể khai thác và định mức khai thác.

- Ở Việt Nam, có nhiều loài động vật như sao la (Pseudoryx nghetinhensis), voọc mông trắng (Trachypithecus delacouri), vượn cáo (Pygathrix cinerea),... có kích thước quần thể rất nhỏ và đang suy giảm, được Sách đỏ Việt Nam xếp vào nhóm loài rất nguy cấp, có nguy cơ bị tuyệt chủng và cần được bảo vệ.

- Nhiều nước trên thế giới có những quy định rất chặt chẽ về khai thác tài nguyên sinh vật như dụng cụ đánh bắt, số lượng, khối lượng, kích thước, độ tuổi, giới tính của các cá thể, khu vực và khoảng thời gian khai thác. Ở Việt Nam, có các quy định chi tiết về bảo vệ nguồn lợi hải sản như các loại ngư cụ bị cấm, tiêu chuẩn của từng loại dụng cụ đánh bắt,...

3. Trong các chính sách xã hội

- Dựa vào các nghiên cứu dân số như tỉ lệ giới tính, nhóm tuổi, tỉ lệ sinh sản, tỉ lệ tử vong, phân bố dân cư,... các nhà hoạch định chính sách nắm được đặc điểm và tiềm năng của dân số, từ đó đưa ra những chính sách về dân số, phát triển kinh tế, giáo dục, an sinh xã hội, y tế, bảo vệ môi trường,... phù hợp.

Kiểm soát dân số giúp nâng cao chất lượng cuộc sống

TRẮC NGHIỆM ONLINE

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Sinh học lớp 12 Kết nối tri thức hay khác:

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 23: Môi trường và các nhân tố sinh thái

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 25: Thực hành: Xác định một số đặc trưng của quần thể

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 26: Quần xã sinh vật

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 27: Thực hành: Tìm hiểu cấu trúc dinh dưỡng của quần xã trong tự nhiên

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 28: Hệ sinh thái

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 29: Trao đổi vật chất và chuyển hoá năng lượng trong hệ sinh thái

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 12 hay khác:

• Giải sgk Sinh học 12 Kết nối tri thức
• Giải Chuyên đề Sinh 12 Kết nối tri thức
• Giải SBT Sinh học 12 Kết nối tri thức
• Giải lớp 12 Kết nối tri thức (các môn học)
• Giải lớp 12 Chân trời sáng tạo (các môn học)
• Giải lớp 12 Cánh diều (các môn học)

---