Đặc trưng và kích thước quần thể sinh vật

Đặc trưng và kích thước quần thể

Quần thể là tập hợp các cá thể cùng loài, cùng sinh sống trong một khoảng không gian xác định, ở một thời điểm nhất định và có khả năng sinh sản tạo ra thế hệ sau. Vì vậy, tập hợp gồm nhiều loài khác nhau trong cùng một khu vực không phải là một quần thể.

Đặc trưng cơ bản của quần thể gồm mật độ, kích thước, tỉ lệ giới tính, cấu trúc tuổi và sự phân bố cá thể. Loài ưu thế, loài đặc trưng và thành phần loài là đặc trưng của quần xã, không dùng để mô tả quần thể.

• Kích thước quần thể — tổng số cá thể của quần thể. Kích thước tối đa là giới hạn lớn nhất mà quần thể có thể đạt được, phù hợp với nguồn sống của môi trường. Kích thước tối thiểu là số cá thể ít nhất để quần thể duy trì và phát triển. Kích thước dao động trong khoảng giữa hai giới hạn này. Khi vượt mức tối đa, quần thể thường suy giảm vì thiếu nguồn sống, nhưng không nhất thiết dẫn tới diệt vong.

• Mật độ cá thể — số cá thể trên một đơn vị diện tích hoặc thể tích. Kích thước quần thể bằng mật độ nhân với diện tích hoặc thể tích khu phân bố: N = D \times S, do đó D = N / S. Ví dụ: quần thể có 300 cá thể sống trên 50 ha thì mật độ là 6 cá thể/ha.

• Tỉ lệ giới tính — tỉ lệ giữa số cá thể đực và số cá thể cái trong quần thể. Đây là đặc trưng cơ bản phản ánh cấu trúc giới tính, khác với kích thước, mật độ hay tăng trưởng.

• Cấu trúc tuổi — tỉ lệ các nhóm tuổi trước sinh sản, sinh sản và sau sinh sản. Trên tháp tuổi, đáy rộng và đỉnh nhọn cho thấy nhóm trước sinh sản chiếm tỉ lệ cao, mức sinh mạnh. Đáy hẹp cho thấy mức sinh thấp.

• Tuổi của quần thể — tuổi bình quân của các cá thể trong quần thể. Cần phân biệt với tuổi sinh thái (thời gian sống thực tế trong điều kiện môi trường cụ thể) và tuổi sinh lí (thời gian sống tối đa mà cá thể có thể đạt được trong điều kiện lí tưởng).

• Tăng trưởng số lượng — số lượng cá thể thay đổi theo mức sinh sản (B), mức tử vong (D), mức nhập cư (I) và mức xuất cư (E): \Delta N = (B + I) - (D + E). Kích thước quần thể tăng khi B + I lớn hơn D + E, và không đổi khi hai vế bằng nhau.

• Ảnh hưởng của mật độ — khi mật độ quá cao mà nguồn sống thiếu, cạnh tranh gay gắt làm giảm mức sinh sản và thường làm tăng tử vong hoặc xuất cư. Mức tử vong thường phụ thuộc vào mật độ. Mật độ quá thấp cũng có thể làm giảm sinh sản, vì khó gặp cá thể khác giới hoặc khó thụ phấn.

• Quan hệ giữa các cá thể cùng loài — cạnh tranh cùng loài xảy ra ở cả động vật lẫn thực vật, khi các cá thể tranh giành nguồn sống có hạn như thức ăn, ánh sáng và nơi ở. Cạnh tranh gay gắt có thể đào thải các cá thể yếu. Ngược lại, quan hệ hỗ trợ như hiệu quả nhóm giúp tăng khả năng sống sót khi mật độ phù hợp.

• Biến động số lượng — biến động theo chu kì (ngày đêm, mùa, năm) thường do khí hậu thay đổi theo mùa. Biến động không theo chu kì do các biến cố bất thường như thiên tai, cháy rừng hay động đất. Khi quần thể cân bằng với sức chứa của môi trường, số lượng dao động quanh mức đó. Chu kì là khoảng thời gian giữa hai lần lặp lại liên tiếp của cùng một mức mật độ.

• Ước lượng kích thước quần thể — lập các ô nghiên cứu, đếm số cá thể trong từng ô, tính mật độ trung bình rồi nhân với diện tích khu phân bố. Nên giữ nguyên giá trị các phép tính trung gian và chỉ làm tròn kết quả cuối cùng.

Nhân tố sinh thái

Nhân tố sinh thái là các thành phần của môi trường tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên sinh vật. Nhân tố vô sinh gồm nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, nước và chất khoáng. Nhân tố hữu sinh là quan hệ giữa các sinh vật với nhau.

Môi trường sống của sinh vật gồm môi trường nước, môi trường trên cạn, môi trường đất và môi trường sinh vật. Ví dụ, cá heo sống hoàn toàn trong môi trường nước biển, còn giun đất sống trong môi trường đất.

• Giới hạn sinh thái — khoảng giá trị xác định của một nhân tố sinh thái mà trong đó sinh vật tồn tại và phát triển ổn định. Giá trị nhỏ nhất là giới hạn dưới, giá trị lớn nhất là giới hạn trên. Ngoài khoảng này, sinh vật không thể sinh trưởng bình thường. Mỗi loài có giới hạn sinh thái riêng về từng nhân tố.

• Khoảng thuận lợi — khoảng giá trị nằm bên trong giới hạn sinh thái, nơi sinh vật thực hiện tốt nhất các chức năng sống. Khoảng này không dùng để xác định giới hạn trên hay giới hạn dưới của giới hạn sinh thái. Ví dụ: một loài có giới hạn nhiệt độ từ 10 đến 35 °C nhưng khoảng nhiệt độ thuận lợi chỉ từ 20 đến 30 °C.

• Nhóm sinh vật theo nhiệt độ — vi sinh vật ưa lạnh sinh trưởng tốt ở nhiệt độ thấp, dưới khoảng 20 °C. Vi sinh vật ưa ấm sinh trưởng tốt khoảng 25 đến 40 °C, ưa nhiệt khoảng 50 đến 60 °C, còn ưa nhiệt cao trên 80 °C. Ví dụ: vi sinh vật sống ở vùng băng giá thường thuộc nhóm ưa lạnh.

• Quy tắc Becman — động vật hằng nhiệt sống ở vùng ôn đới hoặc vùng lạnh thường có kích thước cơ thể lớn hơn loài họ hàng sống ở vùng nhiệt đới. Khi cơ thể to hơn, tỉ lệ diện tích bề mặt trên thể tích giảm, nên hạn chế sự tỏa nhiệt và giúp giữ thân nhiệt. Ngược lại, ở vùng nóng, cơ thể nhỏ hơn giúp tỏa nhiệt dễ hơn.