III. Bài tập về sự tăng tr ởng của quần thể sinh vật. 1. Bài tập và cách giải [ Trong bộ Đề thi tuyển sinh và Hớng dẫn giải tuyển sinh môn Sinh học - 1995].1 - 1. Bài tập 1 [ Đề số 100, câu 4]:Để phục hồi quần thể Sóc ở một vờn Quốc gia, ngời ta thả vào vờn 50 con [ 25 con đực và 25 con cái]. Cho biết tuổi đẻ của sóc là một và một con cái đẻ một năm đợc 2 con [ 1 con đực và 1 con cái], quần thể Sóc không bị tử vong.a] Số lợng cá thể của quần thể Sóc sau các năm thả 1, 2, 3, và 5 là bao nhiêu?b] Năm thứ mấy thì đạt đến số lợng là 6400 con?Hớng dẫn giải [ Theo sách Hớng dẫn giải đề thi tuyển sinh - T.II, tr 291].a] Số lợng cá thể của quần thể Sóc sau các năm thả 1, 2, 3, và 5:ở năm đầu ta có : N0 = 50 con, có 25 con cái và 25 con đực.Sau năm thứ 1, ta có: N1 = N0 +[ 25 ì 2] = 50 + 50 = 100.Gồm 50 con cái và 50 con đực.Sau năm thứ 2, ta có: N2 = N1 +[ 25 + 25] ì 2 = 100 + 100 = 200.Sau năm thứ 3, ta có: N3 = N2 +[ 100 ì 2] = 200 + 200 = 400.Sau năm thứ 4, ta có: N4 = N3 +[ 200 ì 2] = 400 + 400 = 800.Nh vậy lần lợt:Sau năm thứ 5, ta có: N5 = N4 +[ 400 ì 2] = 800 + 800 = 1600.Sau năm thứ 6, ta có: N6 = N5 +[ 800 ì 2] = 1600 + 1600 = 3200.b] Vậy sau năm thứ 7 ta có:N7 = N6 + [ 1600 ì 2] = 3200 + 3200 = 6400.Kết luận : Sau năm thứ 7, quần thể Sóc sẽ đạt đựoc 6400 con.1 - 2. Bài tập 2 [ Đề số 67, câu 4]:Cho một quần thể cỏ sống một năm có chỉ số sinh sản năm là 25[ Một cây cỏ mẹ sẽ cho 25 cây cỏ con trong một năm].a] Mật độ cỏ trồng trên 1m2 lúc đầu là 2 cây. Hãy tính: mật độ cỏ sẽ nh thế nào sau 1 năm, 2 năm, 3 năm và 10 năm?b] Mật độ cỏ liệu có thể gia tăng mãi nh vậy đợc không? Nếu không thì tại sao?Hớng dẫn giải [ Theo Hớng dẫn giải đề thi tuyển sinh 1995, T.II, tr 99 -100]a] Mật độ cỏ sau 1 năm, 2 năm, 3 năm và 10 năm:Mật độ cỏ trên 1m2:Sau năm thứ nhất là: 2 . 25 = 2 . 251.Sau năm thứ hai là: 2 . 25 . 25 = 2. 252.Sau năm thứ ba là: 2 . 25 . 25 . 25 = 2 . 253.. . . . . . . . Sau năm thứ 10 là: 2 . 2510.b] Mật độ cỏ không thể gia tăng nh vậy mãi đợc, vì sẽ đến một lúc không còn chất dinh dỡng cho cỏ sinh sống hoặc thiếu không gian cho cỏ chiếm cứ.Cơ chế điều hoà mật độ của quần thể sẽ tạo ra trạng thái cân bằng số lơng cá thể của quần thể và diện tích mà quần thể chiếm cứ.2. Phơng pháp giải bài tập về sự tăng trởng của quần thể sinh vật.2 - 1. Công thức:a] Nhận xét:- Sự tăng trởng số lợng cá thể của quần thể sinh vật, nh ở quần thể Sóc và quần thể cỏ, là mô hình tăng trởng quần thể với tốc độ tiềm năng ở môi trờng không giới hạn với các điều kiện vật lý đặc trng theo lý thuyết; nghĩa là sự tăng trởng quần thể trong điều kiện khi môi trờng không có ảnh hởng giới hạn [không gian, thức ăn, các sinh vật khác không phải là các yéu tố giới hạn] và không tính đến tác động của các yếu tố trạng thái của chính quần thể [tỷ lệ chết, cấu trúc tuổi ]; trong trờng hợp này khả năng gia tăng về mặt số lợng cá thể của quần thể phụ thuộc vào sức sinh sản cá thể trong quần thể [chỉ số sinh sản, tỷ lệ sinh đẻ].- Phân tích cho thấy rằng, số lợng cá thể của quần thể vào năm sau [năm thứ t + 1] bằng số lợng cá thể quần thể vào năm ngay trớc nó [năm thứ t] nhân với một số không đổi khác O và khác 1, tức là: Nt+ 1 = Nt. R [ R: Constan, R O và R 1]Trong trờng hợp này, rõ ràng sự tăng trởng của quần thể chính là một cấp số nhân, vì kiến thức này học sinh đã đợc học ở4, chơng 4 - Đại số và giải tích lớp 11, cho nên có thể áp dụng ngay công thức tính cấp số nhân, hoặc có thể chứng minh một cách đơn giản từ định nghĩa cấp số nhân.b] Công thức:Trong môi trờng không giới hạn, sự tăng trởng của quần thể sinh vật có tính quy luật và đợc tính bằng công thức:Nt = N0 . Rt.ở đây, Nt: Số lợng cá thể của quần thể vào thời điểm t.N0: Số lợng cá thể của quần thể vào thời điểm khởi đầu.R: Chỉ số sinh sản, tỷ lệ sinh đẻ.t: Thời gian, [Năm, tháng, ngày, giờ, ], t = 1, 2, 3, n.Điều kiện nghiệm đúng: Khi sử dụng công thức trên để tính toán sự tăng trởng của quần thể sinh vật, cần chú ý các điều kiện sau đây:1. Sự tăng trởng của quần thể ở môi trờng không giới hạn.2. Các giả thiết về sinh vật phải phù hợp với đặc tính sinh học.- Cần lu ý rằng, khi môi trờng có ảnh hởng của một hay nhiều yếu tố sinh thái hoặc có sự tác động của các yếu tố trong nội bộ quần thể, thì công thức trên không sử dụng đợc; khi đó sẽ có những mô hình khác với công thức khác phù hợp, mà những mô hình này vợt quá khuôn khổ sinh thái học phổ thông và có thể chúng tôi sẽ đề cập trong một bài viết khác.2 - 2. Các dạng bài tập và cách giải:- Từ mô hình về sự tăng trởng của quần thể sinh vật ở môi trờng không giới hạn và công thức tính: Nt = N0 . Rt, ta thấy trong công thức có 4 tham số, cho nên khi biết đợc[ trực tiếp hoặc gián tiếp] ba dự kiện thì sẽ tìm đợc tham số thứ t cha biết. Vì vậy, về sự tăng trởng của quần thể có thể có các loại bài tập: Tìm Nt, tìm t, tìm N0, tìm R.- Một trong những yếu tố cơ bản nhất trong sự tăng trởng của quần thể là chỉ số sinh sản[ R], mỗi nhóm sinh vật có phơng thức sinh sản khác nhau: phân chia, nảy mầm, đẻ ra, Vì vậy mỗi loại bài tập có các bài tập khác nhau phù hợp với các nhóm sinh vật.- Bài tập ví dụ:Giả định rằng, quần thể của một loại động vật đơn bào [trùng cỏ chẳng hạn] có 100 cá thể sống trong một vực nớc nhỏ, đã tăng số lợng bằng cách phân chia, cho rằng tất cả các cá thể đều sống sót và sinh sản.a] Nếu nh sau 1 giờ mỗi cá thể phân đôi một lần, hỏi số lợng quần thể sau 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ?b] Khi nào [đến giờ thứ mấy] thì quần thể đạt số lợng là 6.553.600 cá thể?c] Gỉa sử khi nuôi động vật này, lúc đầu thả 10 cá thể và sau 6 giờ quần thể đạt số lợng là 640 cá thể. Hỏi chỉ số sinh sản của loài này trong 1 giờ?e] Cần lấy bao nhiêu cá thể cho vào môi trờng nuôi, để sau 3 giờ nữa có số lợng quần thể động vật này là 1600 cá thể?Hớng dẫn giảiNhận xét: Bài tập này thuộc dạng bài tập về sự tăng trởng của quần thể sinh vật trong môi tr-ờng không giới hạn. Vì vậy công thức tính là: Nt = N0 . Rta] Số lợng cá thể của quần thể sau 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ: [ N0 = 100, R = 2, t = 1, 2, 3; Tìm Nt? ] N1 = 100 ì 21 = 200. N2 = 100 ì 22 = 400. N3 = 100 ì 23 = 800b] Thời gian để quần thể đạt số lợng 6.553.600 cá thể:[ N0 = 100, R = 2, Nt = 6.553.600; Tìm t? ] Rt = NNto 2t = 6 553 60010065536216. .lglg = =t 2t = 6 553 60010065 536 216. ..= =.Vậy, sau giờ thứ 16 số lợng quần thể đạt 6.553.600 cá thể.c] Chỉ số sinh sản của loài này trong một giờ là:[ N0 = 10, Nt = 640, t = 6; Tìm R? ]Rt = NNt0`R6 = 6401064= =R646= 643 = 2Vậy, chỉ số sinh sản của động vật này là 2 cá thể trong một giờ.e] Số lợng cá thể cần cho vào môi trờng để sau 3 giờ có đợc 1600 cá thể:[ Nt = 1600, R = 2, t = 3; Tìm N0? ]Nt1600N0 = = = 200 Rt 23Vật N0 = 200.2 - 3. Phơng pháp giải các bài tập trong bộ Đề thi tuyển sinh môn Sinh học [ 1995].ở phần trớc đã trình bày hai bài tập sinh thái về tăng trởng quần thể sóc và cỏ trong bộ đề thi tuyển sinh và hớng dẫn giải đề thi tuyển sinh môn sinh học[1995]. Đó là một cách giải tuần tự.Sự tăng trởng số lợng cá thể của quần thể sóc, quần thể cỏ thuộc mô hình tăng truởng quần thể sinh vật ở môi trờng không giới hạn. Vì vậy áp dụng công thức trên cho ta một cách giải khác.Hớng dẫn giảiBài tập 1 [ Đề số 100, câu 4 ]1. Số lợng cá thể của quần thể sóc sau các năm thả 1, 2, 3 và 5.[ N0 = 50; R = 2; t = 1, 2, 3, 5.Tìm Nt? ]Nt = N0 . RtN1 = 50 . 21 = 100N2 = 50 . 22 = 200N3 = 50 . 23 = 400N5 = 50 . 25 = 16002. Năm thứ mấy thì đạt đến số lợng là 6400 con?[ N0 = 50, Nt = 6400, R = 2; tìm t? ]Rt = NN1064002t = = 128 = 27 50Vậy sau năm thứ 7, quần thể sóc sẽ đạt số lợng 6400 cá thể.Bài tập 2 [ Đề số 67, câu 4 ]:1. Mật độ cỏ [trên 1m2] sau 1 năm, 2 năm, 3 năm và 10 năm:[ N0 = 2, R = 25; t = 1, 2, 3, 10; tìm Nt? ]Nt = 2 . 25tQua trên cho thấy bài tập về sự tăng trởng của quần thể ở môi trờng không giới hạn có ít nhất 2 cách giải, trong đó cách giải sử dụng công thức cấp số nhân có nhiều u điểm, một trong những u điểm là đỡ tốn thời gian và công sức, chẳng hạn: ở bài tập 1 [Đề số 100, câu 4], nếu nh ở câu 2, hỏi đến năm thứ mấy thì quần thể sóc đạt số lợng là 3.276.800 cá thể? Giải theo phơng pháp tính tuần tự, ta phải tính toán 16 lần [N1N16], trong khi đó giải theo công thức trên ta có:N13.276.800Rt = 2t= = 65.536 = 216N0 50Vậy, đến sau năm thứ 16 thì số lợng quần thể sóc đạt 3.276.800 cá thể.
I. TỈ LỆ GIỚI TÍNH
1. Khái niệm
- Tỉ lệ giới tính là tỉ lệ giữa số lượng cá thể đực và số lượng cá thể cái trong quần thể.
- Tỉ lệ giới tính thường xấp xỉ 1/1. Tuy nhiên tỉ lệ này có thể thay đổi tùy từng loài, từng thời gian, điều kiện sống...
- Tỉ lệ giới tính là đặc trưng quan trọng đảm bảo hiệu quả sinh sản của quần thể trong điều kiện môi trường thay đổi.
2. Các nhân tố ảnh hưởng đến tỉ lệ giới tính
- Tỉ lệ giới tính chịu ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố, ví dụ như:
+ Tỉ lệ tử vong không đều giữa cá thể đực và cá.
+ Do điều kiện môi trường sống.
+ Do đặc điểm sinh sản của loài.
+ Do đặc điểm sinh lí và tập tính của loài.
+ Do điều kiện dinh dưỡng của các cá thể…
3. Ứng dụng
- Người ta có thể tính toán một tỉ lệ các con đực và cái phù hợp để đem lại hiệu quả kinh tế.
II. NHÓM TUỔI
1. Khái niệm
- Tuổi sinh lí là thời gian sống có thể đạt tới của một cá thể trong quần thể.
- Tuổi sinh thái là thời gian sống thực tế của cá thể.
- Tuổi quần thể là tuổi bình quần của các cá thể trong quần thể.
2. Các nhân tố ảnh hưởng đến cấu trúc tuổi
- Quần thể có cấu trúc tuổi đặc trưng, cấu trúc luôn thay đổi phụ thuộc vào điều kiện môi trường sống.
+ Khi môi trường sống bất lợi: cá thể non và già chết nhiều hơn các cá thể có nhóm tuổi trung bình.
+ Khi môi trường sống thuận lợi: các con non lớn nhanh chóng, tỉ lệ tử vong giảm.
3. Ứng dụng
- Giúp cho chúng ta bảo vệ và khai thác tài nguyên sinh vật có hiệu quả hơn.
III. SỰ PHÂN BỐ CÁ THỂ CỦA QUẦN THỂ
Gồm 3 kiểu phân bố:
1. Phân bố theo nhóm
- Là kiểu phân bố phổ biến nhất, các quần thể tập trung theo nhóm ở những nơi có điều kiện sống tốt nhất. Kiểu phân bố này có ở những động vật sống bầy đàn, các cá thể này hỗ trợ lẫn nhau chống lại điều kiện bất lợi của môi trường [di cư, trú đông, chống kẻ thù…].
2. Phân bố đồng đều
- Thường gặp khi điều kiện sống phân bố đồng đều và có sự cạnh tranh gay gắt giữa các cá thể trong quần thể. Kiểu phân bố này làm giảm sự cạnh tranh gay gắt.
3. Phân bố ngẫu nhiên
- Là dạng trung gian của 2 dạng trên. Kiểu phân bố này giúp sinh vật tận dụng được nguồn sống tiềm tàng của môi trường.
IV. MẬT ĐỘ CÁ THỂ CỦA QUẦN THỂ
- Mật độ: Số lượng cá thể của quần thể trên một đơn vị diện tích hay thể tích.
- Mật độ cá thể của quần thể là một trong những đặc trưng cơ bản quan trọng của quần thể vì ảnh hưởng lớn tới mức độ sử dụng nguồn sống, khả năng sinh sản và tử vong của cá thể.
+ Khi mật độ cá thể của quần thể tăng quá cao, các cá thể cạnh tranh nhau gay gắt giành thức ăn, nơi ở... dẫn tới tỉ lệ tử vong tăng cao.
+ Khi mật độ cá thể của quần thể giảm, các cá thể trong quần thể tăng cường hỗ trợ lẫn nhau.
V. KÍCH THƯỚC CỦA QUẦN THỂ SINH VẬT
- Kích thước của quần thể sinh vật là số lượng cá thể đặc trưng [hoặc khối lượng hay năng lượng tích lũy trong các cá thể] phân bố trong khoảng không gian của quần thể.
- Mỗi quần thể có kích thước đặc trưng. Ví dụ: quần thể voi khoảng 25 con, quần thể gà rừng khoảng 200 con…
1. Kích thước tối thiểu và kích thước tối đa
- 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 xuống dưới mức tối thiểu, quần thể dễ rơi vào tình trạng suy giảm dẫn tới diệt vong.
- Kích thước tối đa là giới hạn cuối cùng về số lượng mà quần thể có thể đạt được, phù hợp với khả năng cung cấp nguồn sống của môi trường. Nếu kích thước quá lớn, cạnh tranh giữa các cá thể cũng như ô nhiễm, bệnh tật… tăng cao, dẫn tới một số cá thể di cư khỏi quần thể và mức tử vong cao.
2. Những nhân tố ảnh hưởng tới kích thước của quần thể sinh vật
a] Mức độ sinh sản của quần thể sinh vật
- Là số lượng cá thể của quần thể được sinh ra trong một đơn vị thời gian.
- Mức độ sinh sản phụ thuộc vào số lượng trứng của một lứa đẻ, số lứa đẻ của một cá thể trong đời, tuổi trưởng thành sinh dục cá thể, nguồn thức ăn, điều kiện khí hậu…
b] Mức độ tử vong của quần thể sinh vật
- Là số lượng cá thể của quần thể bị chết trong một đơn vị thời gian.
- Mức độ tử vong của quần thể phụ thuộc vào trạng thái của quần thể và các điều kiện sống của môi trường như sự biến đổi bất thường của khí hậu, bệnh tật, lượng thức ăn, kẻ thù…
c] Phát tán cá thể của quần thể sinh vật
- Là sự xuất cư và nhập cư của các cá thể.
+ Xuất cư là hiện tượng một số cá thể rời bỏ quần thể của mình di chuyển đến nơi ở khác.
+ Nhập cư là hiện tượng một số cá thể nằm ngoài quần thể chuyển tới sống trong quần thể.
- Mức độ xuất cư tăng cao khi quần thể đã cạn kiệt nguồn sống, nơi ở chật chội, sự cạnh tranh giữa các cá thể trong quần thể gay gắt.
VI. TĂNG TRƯỞNG CỦA QUẦN THỂ SINH VẬT
- Điều kiện môi trường thuận lợi: Tăng trưởng theo tiềm năng sinh học [đường cong tăng trưởng hình chữ J].
- Điều kiện môi trường không hoàn toàn thuận lợi: Tăng trưởng quần thể giảm [đường cong tăng trưởng hình chữ S].
VII. TĂNG TRƯỞNG CỦA QUẦN THỂ NGƯỜI
- Dân số thế giới tăng trưởng liên tục trong suốt quá trình phát triển lịch sử.
- Nguyên nhân: Do những thành tựu to lớn về phát triển kinh tế - xã hội, chất lượng cuộc sống con người ngày càng được cải thiện, mức độ tử vong giảm và tuổi thọ ngày càng được nâng cao.
- Hậu quả: Dân số tăng nhanh là nguyên nhân chủ yếu làm cho chất lượng môi trường giảm sút, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của con người.
Page 2
SureLRN