Sinh 12 Chuyên đề SINH THÁI HỌC CÁ THỂ VÀ QUẦN THỂ

I Môi trường sống và các nhân tố sinh thái: 1. Môi trường a. Khái niệm: Môi trường sống bao gồm tất cả các nhân tố xung quanh sinh vật, có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp tới sinh vật; làm ảnh hưởng đến sự tồn tại, sinh trưởng, phát triển và những hoạt động khác của sinh vật.

MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI

I- Môi trường sống và các nhân tố sinh thái:

1 Môi trường

a Khái niệm: Môi trường sống bao gồm tất cả các nhân tố xung quanh sinh vật, có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp tới sinh vật; làm ảnh hưởng đến sự tồn tại, sinh trưởng, phát triển và những hoạt động khác của sinh vật

b Phân loại:

2 Nhân tố sinh thái:

a Khái niệm: Nhân tố sinh thái là tất cả những nhân tố môi trường có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới đời sống của sinh vật Tất cả các nhân tố sinh thái gắn bó chặt chẽ với nhau thành tổ hợp sinh thái tác động lên sinh vật

b Phân loại:

– Nhóm nhân tố vô sinh: là các nhân tố vật lí và hóa học của môi trường xung quanh sinh vật

– Nhóm nhân tố hữu sinh: là thế giới hữu cơ của môi trường, là những mối quan hệ giữa sinh vật này và sinh vật khác sống xung quanh

II- Các qui luật sinh thái cơ bản:

1 Quy luật giới hạn sinh thái:

a, Giới hạn sinh thái

– Khái niệm: Giới hạn sinh thái là khoảng giá trị xác định của một nhân tố sinh thái mà trong đó sinh vật có thể tồn tại và phát triển ổn định theo thời gian

– Trong giới hạn sinh thái có: khoảng thuận lợi, khoảng chống chịu

Mặt đất

Môi trường trên

quyển

Vùng nước ngọt Môi trường nước

Môi trường

vô sinh

Vùng nước mặn

Con người Động vật

Thực vật

Môi trường sinh vật

Môi trường đất

Vùng nước lợ

Môi

trường

sống của

sinh vật

– Ví dụ: Cá rô phi nuôi sống ở Việt nam:

+ Giới hạn sinh thái: từ 5,60 oC đến 420 oC

+ Giới hạn dưới: 5,60 oC

+ Giới hạn trên: 420 oC

+ Khoảng thuận lợi: 200 oC đến 350 oC

+ Khoảng chống chịu: từ 5,60C đến 200 oC và từ 350 oC đến 420 oC

ở:

– Ví dụ:

rừng có loài cây vươn lên cao thu nhận nhiều ánh sáng, có loài cây sống dưới tán của loài cây khác tạo nên các ổ sinh thái khác nhau

+ Ổ sinh thái về dinh dưỡng: các loài chim có cùng nơi ở nhưng có kích thước thức ăn, loại thức ăn, hình thức bắt mồi khác nhau thì có các ổ sinh thái khác nhau

– Nơi ở là địa điểm cư trú của các loài (còn ổ sinh thái biểu hiện cách sinh sống của loài đó)

c, Nội dung quy luật giới hạn sinh thái: Mỗi loài sinh vật đều có 1 giới hạn đặc trưng về nhân tố sinh thái

d, Ứng dụng của quy luật sinh thái:

_ Tạo điều kiện tối ưu cho thực vật, động vật phát triển

_ Ứng dụng khi nhập các giống vật nuôi cây trồng

_ Phân bố sinh vật

2 Qui luật tác động tổng hợp của các nhân tố sinh thái

_ Nội dung: Tác động của nhiều nhân tố sinh thái lên cơ thể của sinh vật là sự tác động tổng hợp của cả 1 phức hệ

_ Ứng dụng: Kết hợp, đồng bộ các biện pháp kĩ thuật để tạo ra năng suất cao của vật nuôi và cây trồng

3 Qui luật tác động không đồng đều của các nhân tố sinh thái

_ Nội dung:

+ Các NTST tác động không đồng đều lên các chức năng của cơ thể

+ Mỗi NTST tác động không giống nhau lên cùng 1 chức năng sống và ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau

_ Ứng dụng: Tạo điều kiện sinh thái thích hợp với các giai đoạn sinh trưởng, phát triển

4 Qui luật tác động qua lại giữa sinh vật và môi trường

_ Nội dung: Môi trường tác động thường xuyên lên cơ thể sinh vật, làm chúng không ngừng biến đổi Ngược lại, sinh vật cũng tác động trở lại làm cải biến môi trường

_ Ứng dụng: Bảo vệ môi trường, làm cho môi trường phát triển bền vững

ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI TỚI SINH VẬT

I- Sự thích nghi của sinh vật với ánh sáng

1 Ảnh hưởng của ánh sáng tới đời sống của thực vật

_ Thực vật được chia làm 2 nhóm: Cây ưu sáng

Cây ưu bóng

Nơi phân bố Mọc nơi quang đãng hoặc ở tầng trên của tán rừng Mọc dưới bóng của cây khác hoặc trong hang, nơi

bị che bớt ánh sáng

Thân cây Thân cây có vỏ dày, màu nhạt

Cây mọc nơi quang đãng có cành phát triển đều qua các hướng

Thân cây có vỏ mỏng, màu thẫm Thân cây thấp phụ thuộc vào chiều cao của tầng cây và vật che chắn bên trên

Cây thuộc tầng trên tán rừng có thân cao, cành tập trung ở phần ngọn

Lá cây Lá có màu xanh nhạt hạt lục lạp có kích thước nhỏ

Phiến lá dày, có nhiều lớp tế bào mô giậu

Lá có màu xanh thẫm hạt lục lạp có kích thước lớn Phiến lá mỏng, ít hoặc khôngcó lớp tế bào mô giậu

Quang hợp Đạt mức độ cao nhất khi cường độ chiếu sáng cao Đạt mức độ cao nhất khi cường độ chiếu sáng thấp

Thoát hơi

nước

Điều tiết linh hoạt: thoát hơi nước tăng khi có ánh sáng mạnh, thoát hơi nước giảm khi cây thiếu nước

Điều tiết kém: thoát hơi nước tăng cao trong điều kiện ánh sáng mạnh, khi thiếu nước cây dễ bị héo

2 Ảnh hưởng của ánh sáng tới đời sống của động vật

_ Ánh sáng ảnh hưởng tới đời sống động vật:

+ Tạo điều kiện cho động vật nhận biết các vật và định hướng di chuyển trong không gian

+ Giúp động vật điều hoà thân nhiệt

+ Ảnh hưởng tới hoạt động, khả năng sinh sản và sinh trưởng của động vật

_ Người ta chia động vật thành 2 nhóm thích nghi với các điều kiện chiếu sáng khác nhau:

+ Nhóm động vật ưa sáng: gồm động vật hoạt động ban ngày

+ Nhóm động vật ưa tối: gồm động vật hoạt động ban đêm, sống trong hang, đất hay đáy biển

II- Sự thích nghi của sinh vật với nhiệt độ

_ Đa số các sinh vật sống trong phạm vi nhiệt độ 0 - 50°c Tuy nhiên, cũng có một sô sinh vật sống được ở nhiệt độ rất cao (như vi khuẩn ở suối nước nóng chịu được nhiệt độ 70 - 90°C) hoặc nơi cỏ nhiệt độ rất thấp (ấu trùng sâu ngô chịu được nhiệt độ -27°C)

_ Người ta chia sinh vật thành hai nhóm :

+ Sinh vật biến nhiệt có nhiệt độ cơ thể phụ thuộc vào nhiệt độ cùa môi trường Thuộc nhóm này có các vi sinh vật, nấm, thực vật, động vật không xương sống, cá, ếch nhái, bò sát

+ Sinh vật hằng nhiệt có nhiệt độ cơ thể không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường Thuộc nhóm này bao gồm các động vật có tổ chức cơ thể cao như chim, thủ và con người

1 Qui tắc về kích thước cơ thể (qui tắc Becman):

_ Động vật hằng nhiệt sống vùng càng lạnh thì kích thước cơ thể lớn hơn động vật cùng loài hoặc loài tương cận, sống ở vùng nhiệt đới ấm áp Đồng thời da và mỡ dày hơn

Ví dụ: Gấu ở vùng ôn đới (gấu trắng) có kích thước lớn hơn gấu vùng nhiệt đới (gấu ngựa)

2 Qui tắc về kích thước các bộ phận tai, đuôi, chi của cơ thể (qui tắc Anlen)

_ Động vật hằng nhiệt sống vùng ôn đới (lạnh) có tai, đuôi, chi thường bé hơn tai, đuôi, chi của loài tương tự sống vùng nhiệt đới (nóng)

Ví dụ: Thỏ vùng ôn đới có tai, đuôi nhỏ hơn thỏ ở vùng nhiệt đới

Tổng nhiệt hữu hiệu là hằng số nhiệt cần cho 1 chu kỳ (hay một giai đoạn) phát triển của một động vật biến

nhiệt Tổng nhiệt hữu hiệu được tính bằng công thức:

S: Tổng nhiệu hữu hiệu (ko đổi)

S = (T-C).D T: nhiệt độ môi trường

D: thời gian phát triển

C: nhiệt độ ngưỡng phát triển

QUẦN THỂ SINH VẬT VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC CÁ THỂ TRONG

QUẦN THỂ

I Quần thể sinh vật và quá trình hình thành quần thể

1 Khái niệm: Quần thể sinh vật là tập hợp các cá thể cùng loài, cùng sống trong một khoảng không gian xác định,ở một thời điểm nhất định Giữa chúng có mối quan hệ sinh thái mật thiết,có khả năng sinh sản tạo ra thế hệ mới

2 Quá trình hình thành

- Một số cá thể cùng loài phát tán tới môi trường sống mới

- Cá thể không thích nghi được bị tiêu diệt hoặc di cư đi nơi khác.Những cá thể còn lại thích nghi dần với điều kiện sống

- Qua thời gian,những cá thể còn lại gắn bó chặt chẽ với nhau qua mối quan hệ sinh thái.Cuối cùng hình thành một quần thể ổn định,thích nghi với điều kiện sống

- Nơi sinh sống của quần thể là nơi quần thể phân bố trong một phạm vi nhất định

VD: Hải cẩu sống ở vùng eo biển,dơi sống trong các hang động

II- Mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể

1 Quan hệ hỗ trợ

a, Khái niệm: là mối quan hệ giữa các cá thể cùng loài hỗ trợ lẫn nhau trong các hoạt động sốngnhư: tìm thức ăn, chống kẻ thù, sinh sản … Quan hệ hỗ trợ giữa các cá thể cùng loài thể hiện qua hiệu quả nhóm

b, Ý nghĩa:

_ Đảm bảo cho quần thể tồn tại ổn định

_ Khai thác tối đa nguồn sống của môi trường

_ Tăng khả năng sống sót và sinh sản của cá thể

c, Một số ví dụ:

_ Ở thực vật :

+ Các cây sống thành nhóm gần nhau có thể chịu đựng được gió bão và hạn chế sự thoát hơi nước ( cây bạch đàn ) + Các cây sống gần nhau có hiện tượng liền rễ để chia sẽ chất dinh dưỡng với nhau làm tăng khả năng chống chịu với điều kiện tự nhiên ( cây thông nhựa )

_ Ở động vật :

+ Chó rừng hỗ trợ nhau trong đàn nhờ đó ăn thịt được trâu rừng có kích thước lớn hơn

+ Bồ nông xếp thành hàng bắt được nhiều cá hơn bồ nông đi kiếm ăn riêng

+ Loài cá voi không răng, những con khỏe thường chăm sóc những con ốm , yếu bằng cách hợp tác nâng con yếu khi bơi, nếu con có bị chết chúng còn đưa xác vào bờ tránh sự ăn thịt của các loài khác

2 Quan hệ cạnh tranh

a, Điều kiện xuất hiện:

_ Mật độ cá thể của quần thể tăng cao

_ Nguồn sống không đủ

b, Biểu hiện:

_ Tranh giành nhau thức ăn, nơi ở, ánh sáng và các nguồn sống khác

_ Tranh giành con cái trong mùa sinh sản

c, Ý nghĩa: 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 phát triển của quần thể

d, Một số ví dụ:

_ Ở thực vật :

+ Hiệntượng tự tỉa cành trong tự nhiên: Khi cây bị thiếu ánh sáng các cành bị che khiất chết đivà tự rơi rụng

_ Ở động vật : ( Đánh nhau / Ăn thịt đồng loại)

+ Cá mập con khi mới nở ra sử dụng ngay các trứng chưa nở làm thức ăn

+ Cá vược khi điều kiện dinh dưỡng xấu, cá mẹ bắt con làm mồi bởi vì cá vược trưởng thành là cá dữ, không có khả năng khai thác nguồn thức ăn khác là các sinhvật phù du như các con của mình

CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUẦN THỂ SINH VẬT

I- Tỉ lệ giới tình

1.Khái niệm: là tỉ lệ giữa số lượng cá thể đực/cái, đặc trưng cho mỗi quần thể

2.Đặc điểm:

_ Đa số thường là tỉ lệ 1:1

_ Chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố:

+ Do tỉ lệ tử vong không đều giữa đực và cái

+ Do điều kiện môi trường sống

+ Do đặc điểm sinh sản của loài

+ Do đặc điểm sinh lí, tập tính của loài

+ Do điều kiện dinh dưỡng của cá thể

3.Ý nghĩa: đảm bảo hiệu quả sinh sản của quần thể trong điều kiện môi trường thay đổi

4.Ứng dụng: chủ động điều chỉnh tỉ lệ giới tính phù hợp để đạt hiệu quả kinh tế cao

II- Cấu trúc thành phần nhóm tuổi

1 Nhóm tuổi:

a, Khái niệm: là cấu trúc đặc trưng cơ bản của quần thể, đảm bảo mối tương quan về số lượng cá thể giữa các nhóm tuổi với nhau trong quần thể, đảm bảo cho quần thể thích ứng được với những điều kiện thay đổi của môi trường

b, Phân loại:

+ Nhóm tuổi trước sinh sản: là những cá thể chưa có khả năng sinh sản

+ Nhóm tuổi đang sinh sản: là lực lượng tái sản xuất của quần thể

+ Nhóm tuổi sau sinh sản: là những cá thể không còn khả năng sinh sản nữa

_ Ngoài ra còn có thể phân chia theo:

+ Tuổi sinh lí: là thời gian sống có thể đạt tới của 1 cá thể trong quần thể

+ Tuổi sinh thái: là thời gian sống thực tế của cá thể

+ Tuổi quần thể: là tuổi bình quân của các cá thể trong quần thể

2.Tháp tuổi: biểu thị tương quan về số lượng cá thể của từng nhóm tuổi trong 1 quần thể Gồm:

Tiêu chí Tháp phát triển

(A)

Tháp ổn định (B)

Tháp giảm sút (C)

Xu hướng Số lượng cá thể trong quần

thể tăng, quần thể tồn tại ổn

định và phát triển

Số lượng cá thể trong quần thể không tăng, số lượng câ thể sinh ra bằng số lượng cá thể chết đi

Số lượng cá thể trong quần thể giảm, quần thể có thể

đi tới chỗ bị diệt vong

Tỉ lệ

sinh/tử

Mức sinh sản và tử vong

đều cao nhưng sinh sản vẫn

lớn hơn tử vong

Mức sinh sản và tử vong bằng nhau và đều không cao

Mức sinh sản thấp, tử vong cao, mức tử vong lớn hơn mức sinh sản

Điều kiện _ Mật độ cá thể thấp

_ Nguồn thức ăn dồi dào

Điều kiện sống ổn định _ Mật độ cá thể đông

_ Thức ăn khan hiếm

3 Ý nghĩa: giúp bảo vệ khai thác tài nguyên sinh vật có hiệu quả

III- Sự phân bố cá thể trong quần thể

Ví dụ

Mật độ cá thể đồng đều khi: _ Điều kiện sống không đồng đều trong

môi trường khi:

_ Điều kiện sống không đồng đều

điểm

+ Điều kiện sống đồng đều

trong môi trường

+ Có sự cạnh tranh gay gắt

+ Cá thể có tính sống bầy đàn + Tập trung ở nơi có điều kiện sống tốt

trong môi trường khi:

+ Không có sự cạnh tranh gay gắt

Ý nghĩa Giảm mức cạnh tranh giữa

các cá thể

Các cá thể hỗ trợ nhau chống lại môi trường bất lợi

Sinh vật tận dụng được nguồn sống tiềm tàng trong môi trường

IV- Mật độ cá thể của quần thể

1 Khái niêm: Là số lượng cá thể trên 1 đơn vị diện tích hay thể tích

2 Đặc điểm: Không cố định mà thay đổi theo mùa, theo năm hoặc tùy theo điều kiện của môi trường sống

3 Ý nghĩa:

_ Ảnh hưởng đến khả năng sử dụng nguồn sống của môi trường

_ Ảnh hưởng đến mức độ lan truyền của dịch bệnh

_ Ảnh hưởng tới khả năng sinh sản và tử vong của quần thể

Là đặc trưng quan trọng nhất, chi phối các đặc trưng khác của quần thể

V- Kích thước của quần thể sinh vật

1 Kích thước tối thiểu và kích thước tối đa

– 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

Ví dụ: quần thể voi có 25 con, quần thể gà rừng có 200 con, …

– Kích thước tối thiểu là số lượng cá thể ít nhất mà quần thể cần có để duy trì và phát triển

– 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 quần thể xuống dưới mức tối thiểu, quần thể dễ rơi vào trạng thái suy giảm dẫn tới diệt vong là do: + sự hỗ trợ giữa các cá thể bị suy giảm, quần thể không có khả năng chống chọi với những thay đổi của môi trường + khả năng sinh sản suy giảm do cơ hội gặp nhau của các cá thể đực với các cá thể cái ít

+ sự giao phối gần thường xảy ra, đe dọa sự tồn tại của quần thể

– Nếu kích thước quần thể vượt mức tối đa thì:

+ có sự cạnh tranh gay gắt giữa các cá thể

+ ô nhiễm, bệnh tật, … tăng cao, mức tử vong cao

+ một số cá thể di cư khỏi quần thể

2 Những nhân tố ảnh hưởng tới kích thước của quần thể sinh vật

a Mức độ sinh sản của quần thể sinh vật

– Mức sinh sản của quần thể là số lượng cá thể của quần thể được sinh ra trong 1 đơn vị thời gian

– Mức sinh sản phụ thuộc vào:

+ sô lượng trứng (hay con non)/lứa đẻ; số lứa đẻ của một cá thể trong đời

+ tuổi trưởng thành sinh dực của cá thể, …

+ tỉ lệ đực/cái của quần thể

– Mức sinh sản của quần thể thường bị giảm sút khi thiếu thức ăn, nơi ở hoặc điều kiện khí hậu không thuận lợi

b Mức tử vong của quần thể sinh vật

– Mức độ tử vong là số lượng cá thể của quần thể bị chết trong 1 đơn vị thời gian

– Mức độ tử vong phụ thuộc vào:

+ trạng thái của quần thể

+ các điều kiện sống của môi trường: biến đổi bất thường của khí hậu, bệnh tật, lượng thức ăn, kẻ thù, … + mức độ khai thác của con người

c Phát tán cá thể của quần thể sinh vật

– Phát tán là sự xuất cư và nhập cư của các cá thể

– Nhập cư là hiện tượng 1 số cá thể nằm ngoài quần thể chuyển tới sống trong quần thể

– Xuất cư là hiện tượng 1 số cá thể rời bỏ quần thể mình sang nơi sống mới

– Mức độ xuất cư tăng cao khi quần thể đã cạn kiệt nguồn sống, nơi ở chật chội, cạnh tranh gay gắt trong quần thể

VI- Tăng trưởng của quần thể sinh vật

Quần thể tăng trưởng theo tiềm năng sinh học Quần thể tăng trưởng thực tế

– Điều kiện môi trường không bị giới hạn, hoàn toàn thuận

lợi

– Đường cong tăng trưởng hình chữ J

– Điều kiện môi trường bị giới hạn, không hoàn toàn thuận lợi

– Đường cong tăng trưởng hình chữ S

VII- Tăng trưởng của quần thể người

1 Trên thế giới: