Xin giới thiệu với tất cả các em tài liệu tổng hợp lý thuyết Sinh học đầy đủ nhưng ngắn gọn và xúc tích nhất để các em có thể học nhanh và tiết kiệm được thời gian ôn thi của mình. Tài liệu được trình vắn tắttoàn bộ lý thuyết sinh học THPT phục vụ cho ôn thi tốt nghiệp và đại học, đặc biệt là các em có mong muốn được thi vào các ngành khối B. Hy vọng một tài liệu rất chất lượng này sẽ giúp các em nhiều trong việc học tậpnhé.
Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC GEN VÀ MÃ DI TRUYỀN I Gen Khái niệm gen Gen đoạn phân tử ADN mang thông tin mã hoá cho chuỗi polipeptid hay phân tử ARN Có hai loại gen: gen điều hồ (hình thành nên Pr) gen cấu trúc (hình thành thông tin) Cấu trúc chung gen cấu trúc 3'(mạch mã gốc) Vùng điều hoà Vùng mã Vùng kết thúc hố Khởi động điều hồ q trình Mã hố aa Tín hiệu kết thúc phiên phiên mã mã 5'(mạch bỗ sung) Lưu ý: Tất gen giống vùng điều hoà vùng kết thúc, khác vùng mã hoá Ở sinh vật nhân sơ: tất Nu tham gia mã hố aa gọi gen khơng phân mảnh Ở sinh vật nhân thực: gen phân mảnh nằm xen kẻ đoạn mã hoá (Exon) với đoạn khơng mã hố (intron) II Mã di truyền a Khái niệm mã di truyền Mã di truyền trình tự nucleotit gen quy định trình tự axit amin phân tử Pr Mã di truyền mã ba Trong 64 ba thig có ba khơng mã hố aa(3 ba kết thúc) : UAA, UAG, UGA ba mở đầu: AUG b Đặc điểm mã di truyền Mã di truyền đọc từ điểm xác định theo ba, không gối lên Mã di truyền có tính phổ biến Mã di truyền có tính đặc hiệu Mã di truyền có tính thối hố Q TRÌNH NHÂN ĐƠI ADN ADN vật chất di truyền nằm nhân tế bào tế bào chất (ti thể lục lạp) sinh vật nhân thực vùng nhân tế bào nhân sơ Nhân đôi ADN qn trình tạo hai phân tử ADN có cấu trúc giống hệt phân tử ADN mẹ ban đầu Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC Quá trình nhân đơi diến pha S kì trung gian chu kì tế bào (ADN nhân sinh vật nhân thực) tế bào chất (ADN nhân) để chuẩn bị cho phân chia tế bào Q trình nhân đơi ADN q trình tổng hợp hai phân tử ADN có cấu trúc giống với tế bào mẹ ban đầu q trình nhân đơi diễn theo ngun tắc Nguyên tắc bổ sung Nguyên tắc bán bảo toàn Hệ việc thực trình nhân đơi theo ngun tắc giúp cho thông tin di truyền từ hệ sang hệ khác truyền đạt nguyên vẹn Thực q trình nhân đơi có thành phần sau : Hai mạch đơn phân tử ADN mẹ Các nucleotit tự môi trường (A, T, G, X) để tổng hợp mạch ribônucleotit A, U, G, X để tổng hợp đoạn mồi Hệ thống enzyme tham gia vào trình tái gồm: Q trình nhân đơi ADN diễn theo trình tự gồm bước sau Bước : Phân tử ADN mẹ tháo xoắn Nhờ enzim tháo xoắn, mạch đơn phân tử ADN mẹ tách dần tạo nên chạc chữ Y để lộ mạch khn, mạch có đâu 3’-OH, mạch có đầu 5’-P Bước : Tổng hợp mạch ADN Enzim ADN-pôlimeraza liên kết nuclêôtit tự từ môi trường nội bào với nuclêôtit mạch khn theo ngun tắc bổ sung Vì enzim ADN-pơlimeraza tổng hợp mạch theo chiều 5’ → 3’ Trên mạch khn có đầu 3’ mạch bổ sung tổng hợp liên tục theo chiều 5’→ 3’cùng chiều với chiều tháo xoắn, mạch khn có đầu 5’ mạch bổ sung tổng hợp ngắt quãng tạo nên đoạn ngắn gọi đoạn Okazaki Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC theo chiều 5’→ 3’ ngược chiều với chiều tháo 3xoắn, sau đoạn nối lại với nhờ enzim nối ADN - ligaza Bước : Hai phân tử tạo thành Mạch tổng hợp đến đâu mạch đơn ( mạch tổng hợp mạch cũ phân tử ban đầu) đóng xoắn lại với tạo thành hai phân tử ADN Kết thúc q trình nhân đơi : Hai phân tử ADN tạo thành có cấu trúc giống hệt giống ADN mẹ ban đầu Hình : Q trình nhân đơi chạc chữ Y Ở sinh vật nhân thực, q trình nhân đơi diễn nhiều điểm tái khác (nhiều đơn vị tái bản) Ở sinh vật nhân sơ chỉ xảy điểm( đơn vị tái bản) Hình : Phân biệt nhân đôi sinh vật nhân thực sinh vật nhân sơ Chú ý : Mỗi đơn vị tái gồm có hai chạc chữ Y phát sinh từ điểm khời đầu nhân đôi theo hai hướng Trong đơn vị tái số đoạn mồi cung cấp cho qn trình nhân đơi số đoạn okazaki + Ý nghĩa trình nhân đôi : Nhân đôi ADN pha S kì trung gian để chuần bị cho quán trình nhân đôi nhiễm sắc thể chuẩn bị cho quán trình phân chia tế bào Nhân đơi ADN giải thích xác truyền đạt thơng tin di truyền cách xác qua hệ Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ I Phiên mã gì? Phiên mã trình tổng hợp phân tử ARN từ mạch mạch mã gơc gen Bản chất q trình phiên mã truyền đạt thông tin mạch mã gốc sang phân tử ARN Quá trình diễn nhân, kì trung gian tế bào đề chuẩn bị nguyên liệu cho trình phân bào II Cơ chế phiên mã Các thành phần tham gia vào trình phiên mã Mạch mã gốc gen mang thông tin tổng hợp phân tử ARN Nguyên liệu để tổng hợp mạch ribonucleotit tự môi trường (U, A,G,X) ARN polimeaza nhận biết điểm khởi đầu phiên mã mạch mã gốc, bám vào liên kết với mạch mã gốc, tháo xoắn phân tử ADN => lộ mạch mã gốc , tổng hợp nên mạch ARN Diễn biến Quá trình phiên mã diễn theo bước : Bước Khởi đầu: Enzym ARN pôlimeraza bám vào vùng điều hoà làm gen tháo xoắn để lộ mạch gốc có chiều 3’→ 5’ bắt đầu tổng hợp mARN vị trí đặc hiệu Bước Kéo dài chuỗi ARN: Enzym ARN pôlimeraza trượt dọc theo mạch gốc gen có chiều 3’ → 5’ gắn nuclêôtit môi trường nội bào liên kết với nucluotit mạch gốc theo nguyên tắc bổ sung:Agốc - Umôi trường, Tgốc - Amôi trường, Ggốc – Xmôi trường, Xgốc – G môi trường Vùng gen vừa phiên mã xong mạch đơn gen đóng xoắn lại Bước Kết thúc: Khi enzym di chuyển đến cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc trình phiên mã dừng lại, phân tử ARN giải phóng Do gen sinh vật nhân sơ có vùng mã hóa liên túc nên mARN sau phiên mã dùng trực tiếp làm khuôn tổng hợp prôtêin Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC Ở sinh vật nhân thực, vùng mã 5hóa gen không liên tục nên mARN sau phiên mã phải cắt bỏ đoạn intron, nối đoạn êxôn tạo mARN trưởng thành qua màng nhân tế bào chất làm khuôn tổng Kết : lần phiên mã gen tổng hợp nên phân tử ARN, có trình tự giống với mARN bổ sung thay T U Ý nghĩa : Hình thành loại ARN tham gia trực tiếp vào trình sinh tổng hợp prơtêin quy định tính trạng Q TRÌNH DỊCH MÃ Khái niệm: Dịch mã trình tổng hợp chuỗi polipeptit dựa trình tự nuclotit phân tử mARN Nhờ có q trình dịch mã mà thông tin di truyền phân tử axit nucleotit biểu thành tính trạng biểu bên ngồi kiểu hình.Q trình dịch mã diễn tìm hiểu viết sau Nơi xảy : Quá trình dịch mã trình tổng hợp chuỗi polipeptit diễn tế bào chất Các thành phần tham gia q trình dịch mã Mạch khn mARN mang thơng tin mã hóa aa Ngun liệu gồm 20 loại aa tham gia vào trình trổng hợp chuỗi polipeptit tARN riboxom hoàn chỉnh ( tiểu phần bé , tiểu phấn lớn liên kết với nhau) Các loại enzyme hình thành liên kết gắn aa với aa với tARN Diến biến q trình dịch mã Q trình dịch mã chia làm hai giai đoạn Giai đoạn 1: Hoạt hoá axit amin - Dưới tác động số enzim, a.a tự môi trường nội bào hoạt hoá nhờ gắn với hợp chất ATP : aa + ATP → aa hoạt hoá Nhờ tác dụng enzim đặc hiệu, a.a hoạt hoá liên kết với tARN tương ứng→ phức hợp a.a – tARN aa hoạt hoá + tARN → Phức hợp aa - tARN Giai đoạn 2: Tổng hợp chuỗi pôlipeptit - Quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit diễn theo ba bước: Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC Hình : Sơ đồ mơ tả q trình tổng hợp chuỗi pôlipeptit Bước 1: Mở đầu Tiểu đơn vị bé ribơxơm gắn với mARN vị trí nhận biết đặc hiệu (gần ba mở đầu) di chuyển đến ba mở đầu (AUG).Ở sinh vật nhân thực ba AUG mã hóa cho axit amin Met sinh vật nhân sơ mã AUG mã hóa cho axit amin f-Met aamở đầu - tARN tiến vào ba mở đầu (đối mã – UAX- khớp với mã mở đầu – AUG – mARN theo nguyên tắc bổ sung), sau tiểu phần lớn gắn vào tạo ribơxơm hồn chỉnh Bước Kéo dài chuỗi polipeptit Phức hợp aa1 - tARN vào ribôxôm khớp bổ sung đối mã với côđon tiếp sau mã mở đầu mARN, liên kết peptit hình thành aa mở đầu aa1 Ribôxôm dịch chuyển qua côđon tiếp theo, tARN mở đầu rời khỏi ribôxôm, phức hợp aa2 tARN vào ribôxôm khớp bổ sung đối mã với cơđon đó, liên kết peptit hình thành aa1 aa2 Quá trình tiếp diễn ribôxôm tiếp xúc với mã kết thúc (UGA, UAG hay UAA) Bước Kết thúc Khi ribôxôm chuyển dịch sang ba kết thúc (UAA, UAG, UGA) trình dịch mã ngừng lại, tiểu phần ribôxôm tách Một enzim đặc hiệu loại bỏ axit amin mở đầu giải phóng chuỗi pơlipeptit, q trình dịch mã hồn tất Kết Từ phân tử mARN trưởng thành có riboxom trượt qua tạo thành chuỗi polipeptit cấu trúc bậc hoàn chỉnh Chuỗi polipeptit sau tổng hợp tiếp tục biến đổi để hình thành cấu trúc bậc , ,4 để thực chức sinh học Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC Chú ý: Trong dịch mã, mARN thường không gắn với riboxom riêng rẽ mà đồng thời gắn với nhóm ribơxơm (pôliribôxôm hay pôlixôm) giúp tăng hiệu suất tổng hợp Hình : Các polixom tổng hợp phân tử mARN Ý nghĩa Từ trình tự xếp nucleotit mARN chuyển đổi thành trình tự xếp aa chuỗi polipeptit Từ thông tin di truyềntrong axit nucleotit biểu thành tính trạng biểu bên ngồi kiểu hình ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN I Khái quát điều hòa hoạt động gen Điều hòa hoạt động gen điều hòa lượng sản phẩm gen tạo hay điều hòa q trình nhân đơi ADN , phiên mã tạo ARN trình tổng hợp protein Ý nghĩa: Tế bào tổng hợp protein cần thiết vào thời điểm thích hợp với lượng nghiên cứu cần thiết Đảm bảo hoạt động sống tế bào thích ứng với điều kiện mơi trường phát triển bình thường thể Các mức độ điều hòa hoạt động gen sinh vật :Phiên mã, dịch mã, sau dịch mã Điều hòa hoạt động gen tế bào nhân sơ xảy chủ yếu mức độ phiên mã II Điều hòa hoạt động gen sinh vật nhân sơ Mơ hình cấu trúc operon Lac Operon gen cấu trúc có liên quan chức thường phân bố theo cụm có chung chế điều hòa Operon Lac gen cấu trúc quy định tổng hợp enzim thủy phân Lactozo phân bố thành cụm ADN có chung chế điều hòa Cấu trúc opêron Lac E coli : Nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A) : nằm kề nhau, có liên quan với chức Vùng vận hành (O) : đoạn mang trình tự nu đặc biệt, nơi bám prôtêin ức chế ngăn cản phiên mã nhóm gen cấu trúc Vùng khởi động (P) : nơi bám enzim ARN-pôlimeraza khởi đầu mã Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC Gen điều hòa (R) : khơng thuộc thành phần opêron đóng vai trò quan trọng điều hoà hoạt động gen opêron qua việc sản xuất prôtêin ức chế Sự điều hòa hoạt động operon Lac Khi mơi trường khơng có Lactozo: Protein ức chế gen điều hòa tổng hợp liên kết vào vùng vận hành làm ngăn cản trình phiên mã gen cấu trúc Hình : Cơ chế điều hòa hoạt động operon Lac mơi trường khơng có Lactozo Khi mơi trường có Lactozo: Lactozo liên kết với protein ức chế làm biến đổi cấu hình khơng gian nên protein ức chế bất hoạt không gắn với vùng vận hành Enzim ARN polimeraza liên kết vào vùng khởi động để tiến hành trình phiên mã Các phân tử mARN tiếp tục dịch mã tổng hợp enzim thủy phân Lactozo Hình : Cơ chế điều hòa hoạt động operon Lac mơi trường có Lactozo ĐỘT BIẾN GEN I Khái niệm dạng đột biến gen Khái niệm đột biến gen Đột biến gen biến đổi cấu trúc gen, liên quan tới cặp nuclêôtit (đột biến điểm) số cặp nu, xảy điểm phân tử ADN Các dạng đột biến gen Có dạng đột biến gen (đột biến điểm): mất, thêm, thay cặp nuclêôtit Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC Dạng đột biến Thay cặp nu Khái niệm Hậu Một cặp nu gen Làm thay đổi trình tự protein thay đổi thay cặp nu chức protein khác Thêm cặp Đột biến làm Mã di truyền đọc sai từ vị trí xảy đột nu thêm cặp nu biến gen Nguyên nhân chế phát sinh đột biến gen a Nguyên nhân phát sinh đột biến gen Do sai sót ngẫu nhiên phân tử ADN xảy q trình tự nhân đơi ADN Tác động tác nhân vật lí, hóa học sinh học mơi trường Đột biến phát sinh điều kiện tự nhiên hay người tạo (đột biến nhân tạo) b Cơ chế phát sinh đột biến gen Sự kết cặp không tái ADN Các bazơ nitơ thường tồn dạng cấu trúc: dạng thường dạng Các dạng có vị trí liên kết hidro bị thay đổi làm cho chúng kết cặp không tái làm phát sinh đột biến gen Sai hỏng ngẫu nhiên Ví dụ: Liên kết carbon số đường pentozơ ađenin ngẫu nhiên bị đứt → đột biến adenin Tác động tác nhân gây đột biến Tác nhân vật lí: tia tử ngoại (tạo phân tử timin mạch ADN → đột biến gen) Tác nhân hóa học: chất 5-brom uraxin (5BU) chất đồng đẳng timin gây biến đổi thay A-T G-X Tác nhân sinh học: Virus viêm gan siêu vi B, virus Herpes … → đột biến gen c Hậu ý nghĩa đột biến gen Hậu đột biến gen Xảy cách ngẫu nhiên, vô hướng khơng xác định Làm rối loạn q trình sinh tổng hợp prơtêin, nên nhiều đột biến gen có hại, số có lợi, số khơng lợi không hại cho thể Ý nghĩa đột biến gen Đột biến gen nguồn nguyên liệu sơ cấp trình chọn giống tiến ĐỘT BIẾN CẤU TRÚC NHIỄM SẮC THỂ (NST) I Lý thuyết đột biến cấu trúc NST Nhiễm sắc thể vật thể di truyền tồn nhân tế bào bị ăn màu chất nhuộm kiềm tính, tập trung lại thành sợi ngắn, có số lượng, hình dạng kích tước đặc trung cho lồi Nhiễm sắc thể có khả tự nhân đơi, phân li, tổ hợp ổn định qua hệ Đột biến NST phân chia thành: Đột biến cấu trúc NST đột biến số lượng NST Khái niệm đột biến cấu trúc NST Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC Đột biến cấu trúc NST thay10đổi cấu trúc NST Sự thay đổi (giảm tăng) số lượng gen NST, trình tự xếp gen NST dẫn đến thay đổi hình dạng cấu trúc NST Nguyên nhân gây đột biến cấu trúc NST Do tác động tác nhân gây đột biến ngoại cảnh (vật lí, hóa học): Các tác nhân vật lí: Đột biến phụ thuộc liều phóng xạ Các tác nhân hoá học: Gây rối loạn cấu trúc NST chì benzen, thuỷ ngân, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ Do rối loạn trao đổi chất nội bào, làm cho NST bị đứt gãy Do rối loạn q trình tự nhân đơi NST, hay tiếp hợp trao đổi chéo khơng bình thường crômatit Tác nhân virut: Một số virut gây đột biến NST VD: Virut Sarcoma Herpes gây đứt gãy NST Phân loại đột biến cấu trúc NST Đột biến cấu trúc NST gồm loại: Đột biến đoạn Đột biến lặp đoạn Đột biến đảo đoạn Đột biến chuyển đoạn Đột biến Mất đoạn: Là đột biến đoạn NST Một đoạn NST bị đứt Hậu quả: Giảm số lượng gen NST, cân gen hệ gen => giảm sức sống gây chết cho sinh vật Ví dụ: Ở người: Mất đoạn NST 22 ung thư máu ác tính Mất đoạn NST hội chứng mèo kêu (chậm phát triển trí tụê, bất thường hình thái thể) Đột biến Lặp đoạn: Là đột biến làm cho đoạn NST lặp lại hay nhiều lần Cơ chế: đứt gãy, nối đoạn NST cách ngẫu nhiên Hậu quả: - Tăng số lượng gen NST tăng cường giảm bớt biểu tính trạng - Làm cân gen hệ gen gây nên hậu có hại cho thể Ví dụ: Lặp đoạn 16A NST X ruồi giấm → mắt lồi → mắt dẹt Đột biến đảo đoạn: Là đột biến làm cho đoạn NST đứt ra, đảo ngược 180o nối lại Cơ chế: Sự đứt gãy nối đoạn NST cách ngẫu nhiên Hậu quả: - Làm thay vị trí gen NST => thay đổi mức độ hoạt động gen => gây hại cho thể đột biến - Thể dị hợp đảo đoạn, giảm phân xảy trao đổi chéo vùng đảo đoạn tạo giao tử khơng bình thường hợp tử khơng có khả sống Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC 65 A Tháp tuổi quần thể phát triển B Tháp tuổi quần thể ổn định C Tháp tuổi quần thể suy thoái Sự biến đổi dân số nhân loại Dân số nhân loại phát triển theo giai đoạn : giai đoạn nguyên thuỷ, dân số tăng chậm; giai đoạn văn minh nông nghiệp, dân số bắt đầu tăng, vào thời đại công nghiệp, hậu công nghiệp, dân số bước vào giai đoạn bùng n IV Mật độ cá thể Mật độ cá thể quần thể số lượng sinh vật sống đơn vị diện tích hay thể tích quần thể Ví dụ: mật độ thơng 1.000 cây/ha diện tích đồi, mật độ sâu rau con/m2 ruộng rau, mật độ cá mè giống thả ao con/m3 nước - Ảnh hưởng mật độ cá thể : + Mật độ cá thể quần thể coi đặc tính (là đặc trưng quan trọng) quần thể, mật độ cá thể có ảnh hưởng tới nhiều yếu tố khác mức độ sử dụng nguồn sống môi trường, khả sinh sản tử vong cá thể từ ảnh hưởng tới số lượng cá thể quần thể (kích thước quần thể) Khi mật độ cá thể quần thể tăng cao, cá thể cạnh tranh gay gắt để giành thức ăn, nơi dẫn tới tỉ lệ tử vong tăng cao Khi mật độ giảm, thức ăn dồi ngược lại, cá thể quần thể tăng cường hỗ trợ lẫn + Mật độ cá thể quần thể không cố định mà thay đổi theo mùa, năm tùy theo điều kiện môi trường sống V Kích thước quần thể Kích thước quần thể số lượng cá thể phân bố khoảng không gian sống quần thể hay khối lượng lượng tích luỹ cá thể quần thể Mỗi quần thể sinh vật có kích thước đặc trưng Những lồi có kích thước thể nhỏ thường hình thành quần thể có số lượng cá thể nhiều, ngược lại, lồi có kích thước thể lớn thường sống quần thể có số lượng cá thể Các cực trị kích thước quần thể ý nghĩa : Kích thước quần thể có cực trị : kích thước tối thiểu kích thước tối đa + Kích thước tối thiểu số lượng cá thể mà quần thể cần để trì tồn lồi Nếu kích thước quần thể xuống mức tối thiểu, quần thể dễ rơi vào trạng thái suy giảm dẫn tới diệt vong Nguyên nhân do: • Số lượng cá thể quần thể ít, hỗ trợ cá thể bị giảm, quần thể khơng có khả chống chọi với thay đổi mơi trường • Khả sinh sản suy giảm hội gặp cá thể đực với cá thể Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC • Số lượng cá thể nên giao phối66cận huyết thường xảy ra, đe doạ tồn quần thể + Kích thước tối đa giới hạn cuối số lượng mà quần thể đạt được, phù hợp với khả cung cấp nguồn sống mơi trường Nếu kích thước q lớn, cạnh tranh cá thể ô nhiễm, bệnh tật tăng cao, dẫn tới số cá thể di cư khỏi quần thể - Những nhân tố làm thay đổi kích thước quần thể + Kích thước quần thể thay đổi phụ thuộc vào yếu tố: sức sinh sản, mức độ tử vong, số cá thể nhập cư xuất cư + Sức sinh sản, mức độ tử vong, số cá thể nhập cư xuất cư (phát tán quần thể) quần thể thường bị thay đổi ảnh hưởng điều kiện môi trường sống biến đổi khí hậu, bệnh tật, lượng thức ăn, số lượng kẻ thù mức độ khai thác người Ngoài ra, mức độ tử vong cao hay thấp quần thể phụ thuộc nhiều vào tiềm sinh họccủa loài khả sinh sản, chăm sóc - Các khái niệm • Mức độ sinh sản quần thể Mức độ sinh sản số lượng cá thể quần thể sinh đơn vị thời gian Mức độ sinh sản phụ thuộc vào số lượng trứng (hay non) lứa đẻ, số lứa đẻ cá thể đời, tuổi trưởng thành sinh dục cá thể tỉ lệ đực/cái quần thể Khi thiếu thức ăn, nơi điều kiện khí hậu khơng thuận lợi mức sinh sản quần thể thường bị giảm sút • Mức độ tử vong quần thể Mức độ tử vong số lượng cá thể quần thể bị chết đơn vị thời gian Mức độ tử vong quần thể phụ thuộc trước hết vào tuổi thọ trung bình sinh vật điều kiện sống môi trường, biến đổi bất thường khí hậu, bệnh tật, lượng thức ăn có môi trường, số lượng kẻ thù, mức độ khai thác người • Phát tán quần thể Phát tán xuất cư nhập cư cá thể Xuất cư tượng số cá thể rời bỏ quần thể chuyển sang sống quần thể bên cạnh di chuyển đến nơi Nhập cư tượng số cá thể nằm quần thể chuyển tới sống quần thể Ở quần thể có điều kiện sống thuận lợi, nguồn thức ăn dồi dài tượng xuất cư thường diễn nhập cư không gây ảnh hưởng rõ rệt tới quần thể Xuất cư tăng cao quần thể cạn kiệt nguồn sống, nơi chật chội, cạnh tranh cá thể quần thể trở nên gay gắt Quan hệ nhân tố Một quần thể có kích thước ổn định nhân tố mức độ sinh sản (b), mức độ tử vong (d), mức độ xuất cư (e) mức độ nhập cư (i) có quan hệ với : số cá thể sinh cộng với số cá thể nhập cư với số cá thể tử vong cộng với số cá thể xuất cư b + i = d + e (r = 0) (r hệ số hay tốc độ tăng trưởng riêng quần thể : r = b - d) Mức độ sinh sản, mức độ tử vong, mức độ xuất cư mức độ nhập cư quần sinh vật thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố : nguồn sống có moi trường (thức ăn, nơi ở, ), cấu trúc tuổi (quần thể có nhiều cá thể tuối sinh sản), mùa sinh sản, mùa di cư (cá thể từ nơi khác tới sóng quần thể từ quần thể tách sống nơi khác) VI Tăng trưởng theo tiềm sinh học khác tăng trưởng thực tế Tăng trưởng quần thể theo tiềm sinh học (đường cong lí thuyết, tăng trưởng theo hàm số mũ) : đứng phương diện lí thuyết, nguồn sống quần thể diện tích cư trú Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC quần thể không giới hạn sức sinh sản 67 cá thể quần thể lớn - có nghĩa điều kiện ngoại cảnh kể nội quần thể hoàn toàn thuận lợi cho tăng trưởng quần thể quần thể tăng trưởng theo tiềm sinh học Khi đường cong tăng trưởng quần thể theo tiềm sinh học có dạng chữ J Tăng trưởng thực tế -tăng trưởng điều kiện hạn chế (đường cong tăng trưởng hình chữ S - logistic) : thực tế, đa số lồi khơng thể tăng trưởng theo tiềm sinh học lẽ : + Sức sinh sản lúc lớn, sức sinhh sản quần thể thay đổi phụ thuộc vào điều kiện hạn chế môi trường + Điều kiện ngoại cảnh lúc thuận lợi cho quần thể (thức ăn, nơi ở, dịch bệnh, ) Đường cong biểu thị tăng trưởng quần thể : đầu tăng nhanh dần, sau tốc độ tăng trưởng quần thể giảm đi, đường cong chuyển sang ngang Đặc trưng lồi có kiểu tăng trưởng điều kiện môi trường không bị giới hạn bị giới hạn Trong môi trường không giới hạn Trong mơi trường bị giới hạn Kích thước thể nhỏ Kích thước thể lớn Tuổi thọ thấp, tuổi sinh sản lần đầu đến sớm Tuổi thọ cao, tuổi sinh sản lần đầu đến muộn Sinh sản nhanh, sức sinh sản cao Sinh sản chậm, sức sinh sản thấp Khơng biết chăm sóc non chăm sóc non kém, Biết bảo vệ chăm sóc non tốt BIẾN ĐỘNG SỐ LƯỢNG CÁ THỂ CỦA QUẦN THỂ I.Biến động số lượng cá thể quần thể Khái niệm Biến động số lượng quần thể tăng, giảm số lượng cá thể quần thể quanh giá trị cân tương ứng với sức chứa môi trường (sinh sản cân với tử vong) Các kiểu biến động số lượng Có kiểu biến động số lượng: biến động khơng theo chu kỳ biến động theo chu kỳ - Biến động không theo chu kỳ xảy yếu tố ngẫu nhiên, khơng kiểm sốt thiên tai, dịch bệnh - Biến động theo chu kỳ xảy yếu tố biến đổi có chu kỳ chu kỳ ngày đêm, chu kỳ tuần trăng hoạt động thủy triều, chu kì mùa, chu kỳ nhiều năm + Chu kì ngày đêm, phổ biến sinh vật phù du, lồi tảo có số lượng cá thể tăng vào ban ngày giảm vào ban đêm, ban ngày tầng nước chiếu sáng nên chúng quang hợp sinh sản nhanh + Chu kì tuần trăng hoạt động thủy triều, rươi sống nước lợ vùng ven biển Bắc Bộ đẻ rộ vào ngày thuộc pha trăng khuyết + Chu kì mùa, mùa xuân mùa hè thời gian thuận lợi cho sinh sản phát triển hầu hất loài động vật thực vật Như ruồi, muỗi sinh sản phát triển nhiều vào tháng xuân hè, giảm vào tháng mùa đơng + Chu kì nhiều năm, lồi chuột thảo ngun có chu kì biến động số lượng theo chu kì từ - năm Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC II.Nguyên nhân gây biến đổi số lượng cá thể68trong quần thể Nhân tố sinh thái phụ thuộc mật độ, nhân tố không phụ thuộc mật độ - Hai nhóm nhân tố sinh thái gây nên biến động số lượng cá thể quần thể nhân tố vô sinh nhân tố hữu sinh + Các nhân tố vô sinh tác động trực tiếp chiều lên sinh vật mà không phụ thuộc vào mật độ cá thể quần thể nên gọi nhân tố sinh thái không phụ thuộc mật độ cá thể quần thể Các nhân tố sinh thái vô sinh ảnh hưởng tới trạng thái sinh lí cá thể Sống điều kiện tự nhiên không thuận lợi, mức sinh sản cá thể giảm, khả thụ tinh kém, sức sống non thấp, + Các nhân tố hữu sinh canh tranh cá thể đàn, số lượng kẻ thù ăn thịt, mức sinh sản mức độ tử vong, phát tán cá thể quần thể yếu tố bị chi phối mật độ cá thể quần thể nên gọi nhân tố phụ thuộc mật độ cá thể quần thể Các nhân tố hữu sinh ảnh hưởng lớn đến khả tìm kiếm thức ăn, nơi ở, nơi đẻ trứng, khả sinh sản nở trứng, khả sống sót non , đớ ảnh hưởng tới số lượng cá thể quần thể Ví dụ: sâu bọ ăn thực vật nhân tố khí hậu có vai trò định, chim nhân tố định lại thường thức ăn vào mùa đông cạnh tranh nơi làm tổ vào mùa hè Ý nghĩa nghiên cứu biến động số lượng cá thể Những nghiên cứu biến động số lượng cá thể giúp nhà nông nghiệp xác định lịch thời vụ, để vật nuôi, trồng sinh trưởng điều kiện thích hợp năm, nhằm đạt suất cao Đồng thời giúp nhà bảo vệ môi trường chủ động việc hạn chế phát triển mức loài sinh vật gây hại, gây cân sinh thái III Quần thể điều chỉnh số lượng cá thể Cơ chế điều chỉnh số lượng cá thể quần thể - Khi số lượng cá thể giảm xuống thấp tăng lên q cao, nhân tố mơi trường tác động làm giảm số cá thể quần thể tác động làm tăng số cá thể quần thể : + Trong điều kiện môi trường thuận lợi (mơi trường cí nguồnn sơng dồi dào, sinh vật ăn thịt ) quần thể tăng mức sinh sản, giảm mức độ tử vong, nhiều cá thể từ nơi khác nhập cư tới sống quần thể, làm cho số lượng cá thể quần thể tăng lên nhanh chóng, đơi vượt hẳn mức độ bình thường + Khi số lượng cá thể quần thể tăng cao, sau thời gian, nguồn sống trở nên thiếu hụt, nơi sống chật chội, cạnh tranh gay gắt lại diễn làm hạn chế gia tăng số cá thể quần thể - Trạng thái cân quần thể đạt quần thể có số lượng cá thể ổn định cân với khả cung cấp nguồn sống môi trường Xu hướng điều chỉnh số lượng cá thể quần thể mức cân Trong tự nhiên, quần thể có xu hướng điều chỉnh mật độ cá thể quần thể mức cân : mật độ cá thể quần thể có ảnh hưởng tới mức độ sử dụng nguồn sống môi trường, tới mức độ sinh sản tử vong cá thể Khi số lượng cá thể thấp mà điều kiện sống môi tường thuận lợi (như nguồn sống dồi dào, khí hậu phù hợp, ) số cá thể sinh tăng lên Ngược lại, số lượng cá thể tăng cao dẫn tới điều kiện sống môi trường không thuận lợi, số cá thể bị chết tăng lên + Hiện tượng “tự tỉa thưa” kết cạnh tranh cá thể quần thể Ví dụ điều kiện mơi trường thích hợp, non mọc dày, nhiều không nhận Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC ánh sáng muối khống nên chết dần, số còn69lại đủ trì mật độ vừa phải, cân với điều kiện môi trường chúng sống + Vật ăn thịt ăn thịt mồi nhân tố quan trọng khống chế kích thước quần thể mồi, ngược lại, mồi nhân tố quan trọng điều chỉnh số lượng cá thể quần thể vật ăn thịt Mối quan hệ chiều tạo nên trạng thái cân sinh học thiên nhiên Quần xã đặc trưng quần xã Khái niệm * Phân biệt quần xã sinh vật với quần thể sinh vật Quần xã sinh vật Quần thể sinh vật Quần xã sinh vật tập hợp quần thể Quần thể sinh vật tập hợp cá thể sinh vật thuộc nhiều loài khác sống loài, sinh sống trong không gian định (gọi sinh khoảng không gian xác định, vào cảnh) Các sinh vật quần xã có mối quan thời điểm định Các cá thể quần hệ gắn bó với thể thống thể có khả giao phối tự với quần xã có cấu trúc tương đối ổn định để sinh sản tạo thành hệ Ví dụ: quần xã núi đá vơi, quần xã vùng Ví dụ: quần thể thông, quần thể ngập triều, quần xã hồ, quần xã rừng liêm, quần chó sói, quần thể trâu rừng xã đồng cỏ, quần xã bụi Các đặc trưng quần xã Các đặc trưng quần xã gồm có: a) Đặc trưng thành phần lồi quần xã Thành phần loài quần xã biểu thị qua số lượng loài quần xã số lượng cá thể loài Đặc trưng biểu thị mức độ đa dạng quần xã, quần xã có thành phần lồi lớn độ đa dạng cao Do nhiệt độ, lượng mưa cao ổn định nên quần xã sinh vật vùng nhiệt đới thường có nhiều lồi so với quần xã phân bố vùng ôn đới Tuy nhiên, sinh cảnh xác định số loài tăng lên, chúng phải chia xẻ nguồn sống, số lượng cá thể loài phải giảm Các đặc điểm chủ yếu thành phần loài bao gồm: - Lồi ưu thế: lồi đóng vai trò quan trọng quần xã có số lượng cá thể nhiều, sinh khối lớn, hoạt động mạnh chúng Trong quần xã cạn, lồi thực vật có hạt chủ yếu thường lồi ưu thế, chúng ảnh hưởng lớn tới khí hậu mơi trường Quần xã rừng thơng với thơng lồi chiếm ưu thế, loài khác mọc lẻ tẻ tán chịu ảnh hưởng thông - Lồi thứ yếu: đóng vai trò thay cho nhóm lồi ưu nhóm suy vong ngun nhân - Lồi ngẫu nhiên : có tần suất xuất độ phong phú thấp, có mặt chúng lại làm tăng mức đa dạng cho quần xã - Loài chủ chốt : một vài lồi (thường vật ăn thịt đầu bảng) có vai trò kiểm sốt khống chế phát triển lồi khác, trì ổn định quần xã Nếu loai fnày bị khỏi quần xã quần xã rơi vào trạngthái bị xáo trộn dễ rơi vào tình trạng cân - Lồi đặc trưng : lồi có quần xã Cây cọ loài đặc trưng quần xã vùng đồi Vĩnh Phú, tràm loài đặc trưng quần xã rừng U Minh Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC * Để đánh giá vai trò số lượng loài 70 quần xã, nhà Sinh thái học đưa số khái niệm sau đây: + Tần suất xuất (hay độ thường gặp): tỉ số (%) loài gặp điểm khảo sát so với tổng số điểm khảo sát so với tổng số điểm khảo sát Ví dụ, 80 điểm khảo sát, cỏ lồng vực có mặt 60 điểm Vậy tần suất xuất 60/80 hay 75% + Độ phong phú loài (hay mức giàu có): tỉ số (%) số cá thể lồi so với tổng số cá thể tất lồi có quần xã: Trong đó, D- độ phong phú lồi quần xã (%), ni - số cá thể loài i quần xã, N - số lượng cá thể tất loài quần xã Độ phong phú loài biểu thị số định tính: (+), hay gặp (+ +), gặp nhiều (+++), gặp nhiều (++++) Lồi có độ phong phú cao lồi có tỉ lệ % số cá thể cao hẳn so với loài khác quần xã Trong quần xã rừng thơng, thơng lồi ưu đồng thời lồi có độ phong phú cao b) Sự phân bố lồi khơng gian Sự phân bố lồi khơng gian làm giảm bớt mức độ cạnh tranh loài nâng cao hiệu sử dụng nguồn sống môi trường Có kiểu phân bố: Phân bố theo chiều thẳng đứng Phân bố theo chiều ngang - Ở quần xã rừng mưa nhiệt đới phân thành nhiều tầng cây, tầng thích nghi với mức độ chiếu sáng khác quần xã Từ cao xuống thấp có tầng vượt tán, tầng táng rừng, tầng tán, tầng thảm xanh Sự phân tầng thực vật kéo theo phân tầng loài động vật sống rừng, nhiều lồi chim, trùng sống tán cao; khỉ, vượn, sóc sống leo trèo cành cây; có nhiều lồi động vật sống mặt đất tầng đất - Ở quần xã biển, sinh vật phân bố theo độ sâu nước tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng ánh sáng lồi Ở lớp nước mặt có tảo lục, tảo lam; xuống sâu có tảo nâu; lớp nước có ánh sáng yếu có tảo đỏ - Trên đất liền sinh vật phân bố thành vùng khác mặt đất, vùng có số lượng sinh vật phong phú khác nhau, chịu ảnh hưởng điều kiện tự nhiên - Ở quần xã biển, vùng gần bờ thành phần sinh vật phong phú, khơi xa số lượng lồi dần c) Quan hệ dinh dưỡng Quần xã sinh vật gồm nhiều nhóm có quan hệ dinh dưỡng khác nhau: + Nhóm sinh vật sản xuất bao gồm xanh có khả quang hợp số vi sinh vật tự dưỡng + Nhóm sinh vật tiêu thụ bao gồm sinh vật ăn thịt sinh vật khác động vật ăn thực vật, động vật ăn động vật + Nhóm sinh vật phân giải sinh vật dị dưỡng, phân giải chất hữu có sẵn thiên nhiên Thuộc nhóm có nấm, vi khuẩn, số động vật đất Quần xã vùng nhiệt đới so với vùng ôn đới Do nhiệt độ, lượng mưa cao ổn định, sinh cảnh đa dạng nên quần xã sinh vật vùng nhiệt đới thường có nhiều lồi so với quần xã phân bố vùng ôn đới Mối quan hệ loài quần xã Mối quan hệ loài quần xã Có nhóm lớn : Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC - Quan hệ hỗ trợ : cộng sinh, hội sinh, hợp 71 tác - Qua hệ đối kháng : cạnh tranh, mồi - vật ăn thịt, vật chủ - kí sinh, ức chế - cảm nhiễm Nêu khác quan hệ hỗ trợ quan hệ đối kháng - Quan hệ hỗ trợ đem lại lợi ích khơng có hại cho lồi quần xã - Quan hệ đối kháng có lồi có lợi bên lồi bị hại Đặc điểm ví dụ mối quan hệ loài quần xã Mối quan hệ Đặc điểm Ví dụ Hỗ trợ Cộng sinh Hợp tác chặt chẽ hay nhiều loài tất lồi tham gia cộng sinh có lợi Nấm, vi khuẩn tảo đơn bào cộng sinh địa y ; vi khuẩn lam cộng sinh nốt sần rễ họ Đậu ; trùng roi sống ruột mối ; vi khuẩn lam với san hô Hội sinh Hợp tác hay nhiều loài, lồi có lợi, lồi khơng có lợi chẳng có hại Hội sinh phong lan sống bám thân gỗ; cá ép sống bám cá lớn Hợp tác Hợp tác hay nhiều loài Hợp tác chim sáo trâu tất loài tham gia hợp rừng ; chim mỏ đỏ linh dương ; tác có lợi Khác với cộng lươn biển cá nhỏ sinh, quan hệ hợp tác quan hệ chặt chẽ thiết phải có loài Đối Cạnh tranh Các loài tranh giành nguồn kháng sống thức ăn, chỗ mối quan hệ này, loài bị ảnh hưởng bất lợi, nhiên có lồi thắng loài khác bị hại bị hại Cạnh tranh giành ánh sáng, nước muối khoáng thực vật ; cạnh tranh cú chồn rừng, chúng hoạt động vào ban đêm bắt chuột làm thức ăn Một loài sử dụng loài khác làm Hươu, nai ăn cỏ ; hổ, báo ăn thịt Sinh vật ăn sinh thức ăn, bao gồm : quan hệ hươu, nai; sói ăn thịt thỏ; nắp động vật ăn thực vật, động vật ấm bắt ruồi vật khác ăn thịt (vật - mồi) thực vật bắt sâu bọ Kí sinh Một loài sống nhờ thể loài khác, lấy chất ni sống thể từ lồi Sinh vật “kí sinh hồn tồn” khơng có khả tự dưỡng, sinh vật “nửa kí sinh” vừa lấy chất ni sống từ sinh vật chủ, vừa có khả tự dưỡng Cây tầm gửi (sinh vật nửa kí sinh) kí sinh thân gỗ (sinh vật chủ) ; giun kí sinh thể người Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC 72 trình Tảo giáp nở hoa gây độc cho cá, Một loài sinh vật Ức chế cảm nhiễm sống vơ tình gây hại cho tôm chim ăn cá, tôm bị độc lồi sinh vật khác đó, ; tỏi tiết chất gây ức chế hoạt động vi sinh vật xung quanh Hiện tượng khống chế sinh học ứng dụng - Khống chế sinh học tượng số lượng cá thể loài bị khống chế mức định, không tăng cao giảm thấp tác động mối quan hệ hỗ trọ đối kháng lồi quần xã - Trong nơng nghiệp, ứng dụng khống chế sinh học sử dụng thiên địch để phòng trừ sinh vật gây hại hay dịch bệnh thay cho việc sử dụng thuốc trừ sâu Ví dụ sử dụng ong kí sinh diệt lồi bọ dừa, sử dụng rệp xám để hạn chế số lượng xương rồng bà Cạnh tranh động lực chủ yếu q trình tiến hóa - Để chiến thắng tránh khỏi thua cuộc, cạnh tranh, lồi phải có biến đổi hình thái, đặc tính sinh lí, sinh thái.thích hợp Ví dụ loài sẻ ăn hạt sống đảo có cấu tạo kích thước mỏ khác để ăn loại hạt kích thước phù hợp, tránh cạnh tranh - Cạnh tranh xảy thường xun lịch sử tiến hóa lồi, lồi có ưu đặc điểm hình thái, sinh lí tồn phát triển hưng thịnh Mối quan hệ vật ăn thịt - mồi Trong mối quan hệ vật ăn thịt - mồi, mồi có kích thước nhỏ, số lượng đơng, vật ăn thịt thường có kích thước lớn hơn, số lượng Vật ăn thịt công tiêu thụ mồi, song chúng thường bắt mồi yếu, mang bệnh Hiện tượng có tác dụng chọn lọc, loại bớt vật yếu khỏi quần thể Đồng thời vật ăn thịt phải có biến đổi hình thái, đặc tính sinh lí, sinh thái.thích hợp để bắt mồi DIỄN THẾ SINH THÁI Khái niệm diễn sinh thái Diễn sinh thái trình biến đổi quần xã qua giai đoạn, song song có biến đổi mơi trường, để đến cuối có quần xã tương đối ổn định Những nguyên nhân dẫn đến diễn quần xã sinh vật Diễn sinh thái xảy nhiều nguyên nhân : - Ngun nhân bên ngồi: tác động mạnh mẽ ngoại cảnh lên quần xã Sự thay đổi mơi trường vật lí, thay đổi khí hậu, thường gây nên biến đổi sâu sắc cấu trúc quần xã Mưa bão, lũ lụt, hạn hán, núi lửa nhân tố sinh thái ngoại cảnh, gây nên chết hàng loạt loài sinh vật, Trên vùng bị hủy diệt tự nhiên, quần xã sinh vật hình thành phát triển - Nguyên nhân bên : bên cạnh tác động ngoại cảnh, cạnh tranh gay gắt loài quần xã nhân tố sinh thái quan trọng làm biến đổi quần xã sinh vật Trong số lồi sinh vật, nhóm lồi ưu đóng vai trò quan trọng diễn Tuy nhiên, hoạt động mạnh mẽ nhóm lồi ưu làm thay đổi điều kiện sống, từ tạo hội Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC cho nhóm lồi khác có khả cạnh tranh cao 73 trở thành ưu Nói cách khác, diễn thế, nhóm lồi chiếm ưu "Tự đào huyệt chơn mình" Hoạt động khai thác tài ngun người chặt cây, đốt rừng, san lấp hồ nước, xây đập ngăn dòng sơng, đắp đầm nuôi tôm cá vùng ven biển, nguyên nhân bên đóng vai trò quan trọng làm biến đổi nhiều dẫn tới suy thoái quần xã sinh vật Hoạt động khai thác tài nguyên không hợp lí người coi hành động “tự đào huyệt chơn mình” diễn sinh thái Vì việc làm gây loạt hậu : - Làm biến đổi dẫn tới mơi trường sống nhiều lồi sinh vật giảm đa dạng sinh học - Thảm thực vật bị dần dẫn tới xói mòn đất, biến đổi khí hậu, nguyên nhân nhiều thiên tai lụt lội, hạn hán, đất nhiễm mặn, - Môi trường cân sinh thái, ổn định gây nhiều bệnh tật cho người sinh vật., Những hậu làm cho sống người bị ảnh hưởng naawngj nề, kông ổn định Tuy nhiên, người khác với sinh vật khác tự điều chỉnh hành động để khai thác tài ngun hợp lí, bảo vệ môi trường sống người sinh vật khác Trái Đất Con người với khả khoa học ngày cải tạo tự nhiên làm cho quần xã sinh vậtt phong phú Vì vậy, tin tưởng hoạt động khai thác tài nguyên người hợp lí môi trường sống Trái Đất bảo vệ Các loại diễn sinh thái Giai đoạn khởi Giai đoạn đầu Giai đoạn cuối Nguyên nhân diễn Diễn nguyên sinh Khởi đầu từ môi trường trống trơn Các quần xã sinh vật biến đổi tuần tự, thay lẫn ngày phát triển đa dạng Hình thành quần xã tương đối ổn định - Tác động mạnh mẽ ngoại cảnh lên quần xã - Cạnh tranh gay gắt loài quần xã Diễn thứ sinh Khởi đầu mơi trường có quần xã sinh vật phát triển bị hủy diệt tự nhiên hay khai thác mức người Một quần xã phục hồi thay quần xã bị hủy diệt, quần xã biến đôi thay lẫn Có thể hình thành nên quần xã tương đối ổn định, nhiên nhiều quần xã bị suy thoái - Tác động mạnh mẽ ngoại cảnh lên quần xã - Cạnh tranh gay gắt loài quần xã - Hoạt động khai thác tài nguyên người Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC 74 Những xu hướng biến đổi trình diễn sinh thái Trong trình diễn thế, yếu tố cấu trúc, mối quan hệ loài quần xã quần xã với môi trường biến đổi Sự biến đổi xảy sở xuất mối liên hệ ngược, trước hết mối quan hệ mồi - vật sử dụng cạnh tranh loài Nhờ quần xã hướng đến trạng thái cân bằng, tồn phát triển cách ổn định theo thời gian Những hướng biến đổi quan trọng là: - Sinh khối tổng sản lượng tăng lên, sản lượng sơ cấp tinh giảm - Hô hấp quần xã tăng, tỉ lệ p trình tổng hợp phân hủy vật chất quần xã tiến dần đến Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC - Tính đa dạng lồi tăng, số cá thể 75 loài lại giảm quan hệ sinh học loài trở nên căng thẳng - Lưới thức ăn trở nên phức tạp, chuỗi thức ăn mùn bã ngày quan trọng - Kích thước tuổi thọ loài tăng lên - Khả tích lũy chất dinh dưỡng quần xã ngày tăng quần xã sử dụng lượng ngày hoàn hảo HỆ SINH THÁI Khái niệm hệ sinh thái Hệ sinh thái bao gồm quần xã sinh vật sinh cảnh quần xã (môi trường vô sinh quần xã) Trong hệ sinh thái, sinh vật quần xã luôn tác động lẫn tác động qua lại với thành phần vô sinh sinh cảnh Nhờ tác động qua lại mà hệ sinh thái hệ thống sinh học hoàn chỉnh tương đối ổn định Hệ sinh thái biểu chức tổ chức sống Hệ sinh thái biểu chức tổ chức sống, qua trao đổi vật chất lượng sinh vật nội quần xã quần xã với sinh cảnh chúng Trong đó, q trình "đồng hóa" - tổng hợp chất hữu cơ, sử dụng lượng mặt trời sinh vật tự dưỡng hệ sinh thái thực q trình "dị hóa" sinh vật phân giải chất hữu thực Các thành phần cấu trúc hệ sinh thái Một hệ sinh thái bao gồm thành phần cấu trúc : thành phần vơ sinh mơi trường vật lí (sinh cảnh) thành phần hữu sinh quần xã sinh vật - Thành phần vô sinh : Các chất vô cơ: nước, điôxit cacbon, ôxi, nitơ, phốtpho Các yếu tố khí hậu: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, khí áp - Thành phần hữu sinh : Sinh vật sản xuất: lồi sinh vật có khả quang hợp hóa tổng hợp, tạo nên nguồn thức ăn cho để ni loài sinh vật dị dưỡng Sinh vật tiêu thụ: gồm loài động vật ăn thực vật, sau loài động vật ăn thịt Sinh vật phân hủy: nhóm gồm vi sinh vật sống dựa vào phân hủy chất hữu có sẵn Chúng tham gia vào việc phân giải vật chất để trả lại cho môi trường chất ban đầu 4.Các kiểu hệ sinh thái 4.1- Các hệ sinh thái tự nhiên a Các hệ sinh thái cạn: Các hệ sinh thái cạn chủ yếu gồm hệ sinh thái rừng nhiệt đới, sa mạc hoang mạc, sa van đồng cỏ, thảo nguyên, rừng rộng ôn đới, rừng thông phương Bắc, đồng rêu hàn đới b Các hệ sinh thái nước: - Các hệ sinh thái nước mặn (bao gồm vùng nước lợ), điển hình vùng ven biển vùng ngập mặn, cỏ biển, rạn san hô hệ sinh thái vùng biển khơi Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC - Các hệ sinh thái nước chia thành 76 hệ sinh thái nước đứng (ao, hồ ) hệ sinh thái nước chảy (sông, suối) 4.3 Những điểm giống khác hệ sinh thái tự nhiên hệ sinh thái nhân tạo - Giống : Đều có đặc điểm chung thành phần cấu trúc, bao gồm thành phần vật chất vô sinh thành phần hữu sinh Thành phần vật chất vô sinh mơi trường vật lí (sinh cảnh) thành phần hứu sinh quần xã sinh vật Các sinh vật quần xã luôn tác động lẫn tác động qua lại với thành phần vô sinh sinh cảnh - Khác : Hệ sinh thái nhân tạo có thành phần lồi ít, tính ổn định hệ sinh thái thấp, dễ bị dịch bệnh Hệ sinh tháo nhân tạo nhờ áp dụng biện pháp canh tác kĩ thuật đại nên sinh trưởng cá thể nhanh, suất sinh học cao, TRAO ĐỔI VẬT CHẤT TRONG HỆ SINH THÁI I Chuỗi thức ăn Là dãy gồm nhiều lồi sinh vật có quan hệ dinh dưỡng với lồi mắc xích chuỗi Trong chuỗi, mắt xích vừa có nguồn thức ăn mắt xích phía trước vừa nguồn thức ăn mắt xích phía sau Có loại chuỗi thức ăn: Chuỗi thức ăn mở đầu xanh → động vật ăn thực vật → động vật ăn động vật Ví dụ: ngơ → sâu ăn ngô → nhái → rắn hổ mang → diều hâu Chuỗi thức ăn mở đầu chất hữu bị phân giải → sinh vật phân giải mùn, bã hữu → động vật ăn sinh vật phân giải → động vật ăn động vật khác Ví dụ: lá, cành khô → mối → nhện → thằn lằn Lưới thức ăn Lưới thức ăn quần xã gồm nhiều chuỗi thức ăn có nhiều mắt xích chung Quần xã sinh vật đa dạng thành phần lồi lưới thức ăn quần xã phức tạp Ví dụ: Lưới thức ăn hệ sinh thái rừng Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC 77 Bậc dinh dưỡng Trong lưới thức ăn, tập hợp lồi sinh vật có mức dinh dưỡng hợp thành bậc dinh dưỡng Trong quần xã có nhiều bậc dinh dưỡng: Bậc dinh dưỡng cấp (sinh vật sản xuất): sinh vật tự dưỡng Bậc dinh dưỡng cấp (sinh vật tiêu thụ bậc 1): động vật ăn sinh vật sản xuất Bậc dinh dưỡng câp (sinh vật tiêu thụ bậc 2): động vật ăn sinh vật tiêu thụ bậc Bậc dinh dưỡng cấp 4, cấp (sinh vật tiêu thụ bậc 3, bậc 4) Bậc dinh dưỡng cấp cao nhất: bậc cuối chuỗi thức ăn Ví dụ: Bậc dinh dưỡng quần xã sinh vật Tháp sinh thái Là độ lớn bậc dinh dưỡng xác định số lượng cá thể, sinh khối hay lượng bậc dinh dưỡng Có loại tháp sinh thái: Tháp số lượng: xây dựng số lượng cá thể sinh vật bậc dinh dưỡng Tháp sinh khối: xây dựng dựa khối lượng tổng số tất sinh vật đơn vị diện tích hay thể tích bậc dinh dưỡng Tháp lượng: hoàn thiện nhất, xây dựng số lượng tích luỹ đơn vị diện tích hay thể tích trong1 đơn vị thời gian bậc dinh dưỡng Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC 78 DÒNG NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI Các hệ sinh thái nuôi sống nguồn lượng vô tận mặt trời Bức xạ chung trải bề mặt hành tinh phần lớn biến đổi thành nhiệt Ánh sáng xanh sử dụng cho quang hợp nằm phổ nhìn thấy với dải sóng tư 3600 đến 76000A Ánh sáng cho quang hợp (hay xạ quang hợp tích cực) chiếm khoảng 50% tổng lượng xạ Nói chung, lượng vào hệ sinh thái, thực vật đồng hóa lượng nhỏ, trung bình từ 0,2 đến 0,5% để tạo nên sản lượng sơ cấp thơ (PG), phần lớn bị phản xạ trở lại, biến đổi thành nhiệt để hâm nóng mơi trường xung quanh, để thực vật thoát nước Để trì tồn phát triển mình, thực vật sử dụng phần lượng tổng hợp Mức độ tiêu hao phụ thuộc vào đặc tính quần xã thực vật, vào tuổi nơi phân bố chúng (trên cạn, nước, theo vĩ độ, độ cao,…) Chẳng hạn, loài động vật đồng cỏ non tiêu hao 30% tổng sản lượng sơ cấp, đồng cỏ già lên đến 70% Rừng ôn đới sử dụng 50 – 60%, rừng nhiệt đới 70 – 75% Nhiều nghiên cứu rằng, hô hấp sinh vật tự dưỡng dao động từ 30 đến 40% tổng sản lượng sơ cấp, khoảng 60 – 70% lại (thường hơn) tích lũy để làm thức ăn cho sinh vật tự dưỡng phần gọi sản lượng tính hay sản lượng thực (PN) Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC 79 Sơ đồ dòng lượng qua bậc dinh dưỡng h ệ sinh thái Các đánh giá rằng, tổng sản lượng sơ cấp tinh tích tụ sinh 6.1020 cal/ năm, 70% thu ộc hệ sinh thái cạn 30% thuộc hệ sinh thái nước Sản lượng sơ cấp tinh nguồn sống cho sinh vật dị dưỡng (động vật đa số lồi vi sinh vật) Qua q trình sử dụng đồng hóa thức ăn, sinh vật tích lũy vật chất mơ để hình thành nên sản lượng sinh vật thứ cấp Từ sản lượng sơ cấp, lượng tiếp tục vận chuyển biến đổi qua xích thức ăn lại bị hao phí lớn hệ sinh thái, chuyển từ bậc sinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao kề liền, trung bình lượng 90%, nghĩa bậc cao tích tụ q0% lượng bậc thấp kề với Ngun nhân hao phí lượng chủ yếu do: Năng lượng không sinh vật tiêu thụ sử dụng (NU) Năng lượng sinh vật tiêu thụ, khơng đồng hóa được, bị thải dạng chất trao đổi chất tiết (NA) - Năng lượng hao phí sinh vật tiêu thụ sử dụng cho sống thải dạng nhiệt hơ hấp (R) Do lượng mát lớn nên xích thức ăn hệ sinh thái kéo dài, thường – bậc hệ sinh thái cạn – bậc hệ sinh thái nước, tháp lượng có hình tháp chuẩn, nghĩa lượng mồi thỏa mãn nhu cầu dinh dưỡng vật ăn thịt đến mức dư thừa điều thấy sơ đồ đây: Xích thức ăn: PN →→ C1 →→ C2 →→ C3 →→ C4 Đầu vào (%): 100 10 1,0 0,1 0,01 Tỉ số (tính %) lượng bậc dinh dưỡng so với bậc dinh dưỡng so với nguồn vào xạ mặt trời cho ta khái niệm hiệu suất sinh thái, ví dụ, C4/C3, C3/PN,… Như hệ sinh thái lượng truyền từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao Càng lên bậc dinh dưỡng cao lượng giảm phần lượng bị thất thoát ... gen sinh vật nhân sơ có vùng mã hóa liên túc nên mARN sau phiên mã dùng trực tiếp làm khuôn tổng hợp prôtêin Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC Ở sinh. .. pôlipeptit - Quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit diễn theo ba bước: Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC Hình : Sơ đồ mơ tả q trình tổng hợp chuỗi pôlipeptit... Chuỗi polipeptit sau tổng hợp tiếp tục biến đổi để hình thành cấu trúc bậc , ,4 để thực chức sinh học Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia môn Sinh học 12 TỔNG HỢP LÝ THUYẾT SINH HỌC Chú ý: Trong dịch