Quần thể sinh vật là gì?
Quần thể sinh vật là tập hợp những cá thế cùng loài, sinh sống trong một khoảng không gian nhất định, ở một thời điếm nhất định. Những cá thể trong quần thể có khả năng sinh sản tạo thành những thế hệ mới.
Ví dụ:
- 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 nhiều vào lượng thức ăn trên cánh đồng.
- Rừng cây thông nhựa phân bố tại vùng núi Đông Bắc Việt Nam.
Hình ảnh quần thể ngựa vằn
Quá trình hình thành quần thể sinh vật
Một số cá thể phát tán đến môi trường mới, dưới tác động của chọn lọc tự nhiên những cá thể mang biến dị thích nghi với môi trường thì chúng sống sót. Qua quá trình sinh sản, quần thể ổn định thích nghi với sinh cảnh.
Quá trình hình thành quần thể sinh vật có thể diễn ra theo hai cách chính:
- Tự phát: Đây là quá trình hình thành quần thể sinh vật do sự di cư, phân tán của các cá thể cùng loài. Khi các cá thể cùng loài di cư, phân tán đến một khu vực mới và gặp điều kiện sống thuận lợi, chúng sẽ bắt đầu sinh sản và tạo thành quần thể.
- Tự nhiên: Đây là quá trình hình thành quần thể sinh vật do sự phân chia một quần thể lớn thành nhiều quần thể nhỏ hơn. Khi một quần thể sinh vật quá đông đúc, các cá thể trong quần thể sẽ bị phân tán sang những khu vực khác, tạo thành các quần thể mới.
Quá trình hình thành quần thể sinh vật cần có các điều kiện sau:
- Có các cá thể cùng loài sống trong một không gian xác định.
- Các cá thể có khả năng sinh sản với nhau.
- Các cá thể có thể thích nghi với điều kiện sống của khu vực đó.
Quá trình hình thành quần thể sinh vật có vai trò quan trọng đối với sự phát triển của quần thể sinh vật. Quần thể sinh vật được hình thành sẽ có khả năng sinh sản, phát triển và tồn tại lâu dài hơn so với các cá thể sống riêng lẻ.
Ví dụ về quá trình hình thành quần thể sinh vật:
- Quá trình hình thành quần thể chim sẻ ở một khu vườn. Các con chim sẻ di cư từ nơi khác đến khu vườn này và bắt đầu sinh sản, tạo thành một quần thể mới.
- Quá trình hình thành quần thể cây xanh ở một khu rừng. Khi một khu rừng bị khai thác, các cây con từ những hạt rơi xuống sẽ bắt đầu sinh trưởng và phát triển, tạo thành một quần thể mới.
- Quá trình hình thành quần thể vi khuẩn trong một bể nước. Các vi khuẩn từ nguồn nước khác xâm nhập vào bể nước và bắt đầu sinh sản, tạo thành một quần thể mới.
Những đặc trưng cơ bản của quần thể sinh vật
Quần thể sinh vật bao gồm bốn đặc trưng cơ bản sau đây:
1. Tỉ lệ giới tính
- Tỉ lệ giới tính là tỉ lệ giữa số lượng cá thể đực/cá thể cái. Tỉ lệ này có quan hệ mật thiết đến sức sinh sản của quần thể.
- Đa số động vật, tỉ lệ đực/cái ở giai đoạn trứng hoặc con non là 1 : 1
- Tỷ lệ giới tính thay đổi phụ thuộc vào: đặc điểm di truyền, điều kiện môi trường…
+ Vào mùa sinh sản, thằn lằn và rắn có số lượng cá thể cái cao hơn số lượng cá thể đực, sau mùa sinh sản số lượng lại bằng nhau.
+ Ở một số loài rùa trứng được ủ ở nhiệt độ < 280C sẽ nở thành con đực, nếu ủ ở nhiệt độ > 320C sẽ nở thành con cái..
2. Thành phần nhóm tuổi
- Quần thể có 3 nhóm tuổi chính: nhóm tuổi trước sinh sản, nhóm tuổi sinh sản và nhóm tuổi sau sinh sản. Mỗi nhóm tuổi có ý nghĩa sinh thái khác nhau.
- Thành phần các nhóm tuổi của các cá thể trong quần thể được thể hiện bằng các tháp tuổi.
+ Tháp tuổi bao gồm nhiều hình thang (hình chữ nhật) xếp chồng lên nhau.
+ Có 3 dạng tháp tuổi:
- Tháp phát triển: Nhóm tuổi trước sinh sản > nhóm tuổi sau sinh sản → chủ yếu làm tăng nhanh khối lượng và kích thước của quần thể.
- Tháp ổn định: Nhóm tuổi trước sinh sản = nhóm tuổi sinh sản → quần thể ở mức cân bằng ổn định.
- Tháp giảm sút: nhóm tuổi trước sinh sản < nhóm tuổi sau sinh sản → quần thể có thể đi tới suy giảm hoặc diệt vong.
- Mục đích: có kế hoạch phát triển quần thể hợp lí và các biện pháp bảo tồn.
3. Mật độ cá thể của quần thể
- Mật độ của quần thể là số lượng hay khối lượng sinh vật có trong một đơn vị diện tích hay thể tích.
Ví dụ:
- Mật độ cá thể của quần thể không cố định mà thay đổi theo mùa, theo năm và phụ thuộc vào: chu kì sống của sinh vật, nguồn thức ăn của quần thể, biến động bất thường của điều kiện sống: lụt lội, cháy rừng, dịch bệnh, hạn hán…
- Trong nông nghiệp cần có biện pháp kĩ thuật giữ mật độ quần thể thích hợp là: trồng số lượng hợp lí, loại bỏ cá thể yếu trong đàn, cung cấp đầy đủ thức ăn…
- Mật độ là đặc trưng quan trọng nhất vì: mật độ quyết định các đặc trưng khác và ảnh hưởng tới mức sử dụng nguồn sống, tần số gặp nhau giữa con đực và con cái, sức sinh sản và tử vong, trạng thái cân bằng của quần thể, các mối quan hệ sinh thái khác để quần thể tồn tại và phát triển.
4. Sự sinh sản và sự tử vong
- Sức sinh sản là khả năng gia tăng về mặt số lượng của quần thể. Nó phụ thuộc vào sức sinh sản của cá thể. Cụ thể:
+ Số lượng trứng hay con trong một lần sinh, khả năng chăm sóc trứng hay con của cá thể loài đó
+ Số lứa đẻ trong một năm (đời), tuổi trưởng thành sinh dục
+ Mật độ
- Sự tử vong là mức giảm số lượng cá thể của quần thể. Nó phụ thuộc vào:
+ Giới tính: sức sống của cá thể cái so với đực
+ Nhóm tuổi (cá hay tử vong ở giai đoạn trứng, thủy tức sự tử vong đồng đều ở các lứa tuổi)
+ Điều kiện sống.
Mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể
Giữa các cá thể trong quần thể tồn tại các mối quan hệ lần nhau, cụ thể như sau:
1. Quan hệ hỗ trợ
- Quan hệ hỗ trợ trong quần thể sinh vật là mối quan hệ giữa các cá thể cùng loài hỗ trợ lẫn nhau trong hoạt động sống như sinh sản, phòng chống kẻ thù, tìm kiếm thức ăn... để đảm bảo cho quần thể thích nghi với môi trường sống.
- Quan hệ hỗ trợ của các cá thể trong quần thể đảm bảo cho quần thể phát triển ổn định, tăng khả năng sống sót và sinh sản thế hệ sau của các cá thể. Các cá thể hỗ trợ lẫn nhau giúp tối ưu nguồn sống của môi trường và giúp quần thể phát triển mạnh mẽ hơn.
- Hiện tượng hiệu suất nhóm: Trong quần thể, các cá thể có nhiều đặc tính sinh lý và sinh thái có lợi cho bầy đàn như giảm tiêu hao oxy, tăng dinh dưỡng, chống lại những bất lợi trong đời sống...
Ví dụ:
- Cây cối sống theo nhóm sẽ chịu đựng gió bão tốt hơn những cây cối sống riêng rẽ.
- Các loài động vật săn mồi theo đàn hỗ trợ nhau
2. Quan hệ cạnh tranh
- Quan hệ cạnh tranh xảy ra khi mật độ quần thể vượt quá mức chịu của môi trường. Lúc này, các cá thể trong quần thể xảy ra tình trạng tranh giành thức ăn, ánh sáng hay các tài nguyên sống khác, con đực tranh giành con cái nếu có sự chênh lệch về giới tính.
Ví dụ: như ở loài cá mập thụ tinh trong, các phôi nở trước sẽ ăn trứng chưa nở hoặc các phôi nở sau. Vì vậy khi con non ra đời sẽ rất khỏe mạnh.
Ảnh hưởng của môi trường tới quần thể sinh vật
Môi trường là nơi sinh sống của sinh vật, bao gồm các nhân tố sinh thái vô sinh và hữu sinh ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến đời sống sinh vật. Các nhân tố sinh thái vô sinh bao gồm khí hậu, thổ nhưỡng, nguồn nước, ánh sáng,... Các nhân tố sinh thái hữu sinh bao gồm các loài sinh vật khác cùng sống trong khu vực đó.
Các nhân tố sinh thái có ảnh hưởng to lớn đến sự tồn tại, sinh trưởng, phát triển và biến động của quần thể sinh vật. Cụ thể, các nhân tố sinh thái có thể ảnh hưởng đến quần thể sinh vật theo các cách sau:
- Ảnh hưởng đến số lượng cá thể: Khi các nhân tố sinh thái thuận lợi, số lượng cá thể trong quần thể sẽ tăng lên. Ngược lại, khi các nhân tố sinh thái bất lợi, số lượng cá thể trong quần thể sẽ giảm xuống.
- Ảnh hưởng đến cấu trúc và thành phần loài: Các nhân tố sinh thái có thể làm thay đổi cấu trúc và thành phần loài trong quần thể. Ví dụ, khi nguồn thức ăn dồi dào, các loài ăn thịt sẽ tăng số lượng, các loài ăn cỏ sẽ giảm số lượng.
- Ảnh hưởng đến sự phân bố của quần thể: Các nhân tố sinh thái có thể làm thay đổi sự phân bố của quần thể. Ví dụ, các loài sống ở vùng ôn đới thường có mùa đông lạnh, do đó chúng thường phân bố ở những nơi có khí hậu ấm áp.
Ví dụ:
- Ảnh hưởng của khí hậu tới quần thể sinh vật: Khí hậu ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển và sinh sản của sinh vật. Ví dụ, nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của sinh vật. Độ ẩm ảnh hưởng đến khả năng thoát hơi nước của thực vật.
- Ảnh hưởng của ánh sáng tới quần thể sinh vật: Ánh sáng ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của thực vật. Ví dụ, các loài cây lá kim thường sống ở vùng có khí hậu lạnh, nơi mà ánh sáng mặt trời không quá mạnh.
- Ảnh hưởng của các loài sinh vật khác tới quần thể sinh vật: Các loài sinh vật khác có thể cạnh tranh, hợp tác hoặc là thiên địch của nhau. Ví dụ, các loài ăn cỏ thường cạnh tranh với nhau về nguồn thức ăn. Các loài cây thường hợp tác với nhau để tạo thành rừng. Các loài chim thường là thiên địch của sâu bọ.
⇒ Như vậy, môi trường có vai trò quan trọng đối với sự tồn tại, sinh trưởng, phát triển và biến động của quần thể sinh vật. Sự biến đổi của môi trường có thể dẫn đến những thay đổi lớn về số lượng, cấu trúc, thành phần loài và sự phân bố của quần thể sinh vật.
Vai trò của quần thể sinh vật
Quần thể sinh vật là đơn vị nhỏ nhất của quần xã sinh vật. Sự biến động của quần thể sinh vật có ảnh hưởng trực tiếp đến sự biến động của quần xã sinh vật.
Quần thể sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng sinh thái. Các quần thể sinh vật khác nhau trong quần xã sinh vật có mối quan hệ tương tác chặt chẽ với nhau, tạo nên một hệ thống cân bằng.
Quần thể sinh vật có khả năng cải tạo môi trường sống của chúng. Ví dụ, các loài cây rừng có khả năng hấp thụ khí CO2 và thải ra khí O2, góp phần làm sạch bầu khí quyển.
Quần thể sinh vật là nguồn cung cấp thực phẩm, nguyên liệu, thuốc men,... cho con người.
Việc hiểu rõ vai trò của quần thể sinh vật là cần thiết để bảo vệ quần thể sinh vật, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.