Giáo án Bài 24. Sinh thái học quần thể

HS nhận biết quần thể là tập hợp cá thể cùng loài và nhận ra cần lượng hóa quy mô quần thể bằng mật độ; từ đó xác định nhiệm vụ học tập của bài.

GV đưa tình huống: Ao A có diện tích $200\ \text{m}^2$ và có 600 con cá chép. Ao B có diện tích $1000\ \text{m}^2$ và cũng có 600 con cá chép. Câu hỏi: (1) Hai ao có cùng số cá thể không? (2) Mật độ cá ở hai ao có giống nhau không? Vì sao? (3) Nếu chỉ biết số cá thể mà không biết diện tích, có đủ để so sánh mức độ đông đúc của quần thể không?

Hai ao có cùng số cá thể (600 con) nhưng mật độ khác nhau: ao A $= 600 : 200 = 3$ con/$\text{m}^2$; ao B $= 600 : 1000 = 0{,}6$ con/$\text{m}^2$. Kết luận: muốn so sánh mức độ đông đúc phải dùng mật độ (số cá thể trên đơn vị diện tích hoặc thể tích), không chỉ dùng số cá thể.

HS nêu đúng khái niệm quần thể, mật độ, các đặc trưng của quần thể và tính được mật độ từ số liệu cụ thể.

HS làm việc theo cặp đôi, đọc mục Bản chất và cơ chế trong bài giảng (sách giáo khoa hoặc trang NeoEdu) và điền Phiếu học tập số 1, phần A và phần B. Câu hỏi GV đặt ra: (1) Hãy nêu khái niệm quần thể và chỉ ra hai dấu hiệu bắt buộc của quần thể. (2) Mật độ được tính như thế nào? Tính mật độ cây trong khu rừng trồng có 300 cây trên diện tích 2 ha. (3) Kể tên các đặc trưng của quần thể. (4) Vì sao hai quần thể có cùng số cá thể vẫn có thể khác nhau về tỉ lệ giới tính hoặc nhóm tuổi?

Quần thể: các cá thể cùng loài, sống trong khu vực và thời gian xác định, có quan hệ sinh sản. Hai dấu hiệu bắt buộc: cùng loài; cùng khu vực và thời gian xác định, có khả năng sinh sản với nhau.
Mật độ: số cá thể trên đơn vị diện tích hoặc thể tích. Mật độ cây = $300 : 2 = 150$ cây/ha.
Các đặc trưng của quần thể: kích thước, mật độ, tỉ lệ giới, nhóm tuổi, kiểu phân bố.
Vì cấu trúc tuổi và tỉ lệ giới khác nhau, hai quần thể có cùng số cá thể vẫn có khả năng sinh sản và tiềm năng phát triển khác nhau.

HS phân biệt tăng trưởng thực, tăng trưởng ròng và số cá thể cuối kì; vận dụng công thức $N_{\text{cuối}} = N_{\text{đầu}} + B + I - D - E$ với số liệu cùng khoảng thời gian và cùng quần thể.

HS làm việc theo nhóm 4. Các nhóm đọc mục Vận dụng và giới hạn kết luận trong bài giảng, điền phần C của Phiếu học tập số 1 và giải ví dụ: quần thể có $N_{\text{đầu}} = 200$ cá thể; trong cùng một tháng, có 30 cá thể sinh ra (B), 20 cá thể chết (D), 10 cá thể nhập cư (I), 5 cá thể xuất cư (E). Tính $N_{\text{cuối}}$ và tăng trưởng ròng. GV đặt câu hỏi: (1) Tăng trưởng ròng là bao nhiêu? Có nhầm với quy mô cuối kì không? (2) Vì sao các số B, D, I, E phải cùng khoảng thời gian và cùng quần thể? (3) Nếu chỉ biết sinh và chết thì có tính được $N_{\text{cuối}}$ không?

$N_{\text{cuối}} = 200 + 30 - 20 + 10 - 5 = 215$ cá thể.
Tăng trưởng ròng = $215 - 200 = 15$ cá thể (hoặc $30 - 20 + 10 - 5 = 15$).
Không nhầm tăng ròng 15 với quy mô cuối kì 215.
Các số liệu phải cùng khoảng thời gian và cùng quần thể; nếu thiếu nhập cư hoặc xuất cư thì kết quả sai.
Tăng trưởng thực = sinh + nhập cư − tử − xuất cư trong khoảng xét.

HS mô tả được tăng trưởng quần thể khi nguồn sống không giới hạn (dạng hình chữ J) và khi có giới hạn sức chứa $K$ (dạng logistic, hình chữ S); nêu được giới hạn của mô hình khi kết luận.

HS làm việc theo nhóm 4 với Phiếu học tập số 2. Nhóm đọc phần tăng theo mũ và logistic trong mục Bản chất và cơ chế trên trang NeoEdu, quan sát phần minh họa, rồi trả lời: (1) Khi nguồn sống không giới hạn, quần thể tăng theo kiểu nào? (2) Khi quần thể có giới hạn sức chứa $K$, vì sao tốc độ tăng giảm dần khi $N$ gần $K$? (3) Vì sao tăng trưởng ròng thường giảm khi mật độ tăng? (4) Mô hình có bảo đảm mọi quần thể thực có đường cong đẹp và $K$ không đổi không?

Khi nguồn sống không giới hạn, quần thể tăng theo hàm mũ, đường cong dạng gần hình chữ J.
Khi có giới hạn sức chứa $K$, quần thể tăng theo dạng logistic, đường cong dạng gần hình chữ S: lúc đầu tăng nhanh, sau chậm lại khi $N$ gần $K$.
Tăng trưởng ròng giảm khi mật độ tăng do nguồn sống trên mỗi cá thể giảm, cạnh tranh nội loài tăng và các yếu tố phụ thuộc mật độ làm sinh giảm hoặc tử tăng.
Mô hình không bảo đảm mọi quần thể thực có đường cong đẹp hoặc $K$ bất biến; $K$ có thể thay đổi theo môi trường.

HS củng cố khái niệm quần thể, mật độ, tăng trưởng thực và công thức cân bằng số cá thể qua các bài tập đã cho; tự kiểm tra kết quả theo đáp án.

HS làm việc theo cặp đôi, hoàn thành 8 bài tập sau: (1) Quần thể được hiểu đúng như thế nào? A. mọi loài có cùng nguồn thức ăn trong khu vực; B. các cá thể cùng loài ở khu vực và thời gian xác định, có quan hệ sinh sản; C. mọi cá thể cùng loài ở khắp Trái Đất. (2) Mật độ được hiểu đúng như thế nào? A. số loài trên đơn vị diện tích; B. tổng số cá thể không xét diện tích hay thể tích; C. số cá thể trên đơn vị diện tích hoặc thể tích. (3) Ghép thuật ngữ với nội dung: Quần thể, Mật độ, Tăng trưởng thực. (4) Nhập cư và xuất cư có thể làm đổi quy mô quần thể: Đúng hay Sai? (5) Quần thể đầu kì 50, cuối kì 55. Tăng ròng là bao nhiêu? A. 5; B. 55; C. 105. (6) $N_{\text{đầu}} = 200$, sinh 30, chết 20, nhập 10, xuất 5 cùng tháng. Tính $N_{\text{cuối}}$. (7) Mô hình có $N$ gần $K$. Vì sao tăng trưởng ròng thường giảm? (8) 300 cây trong 2 ha. Mật độ trung bình bao nhiêu cây/ha?

(1) B. (2) C. (3) Quần thể – các cá thể cùng loài ở khu vực và thời gian xác định, có quan hệ sinh sản; Mật độ – số cá thể trên đơn vị diện tích hoặc thể tích; Tăng trưởng thực – sinh + nhập cư − tử − xuất cư trong khoảng xét. (4) Đúng: cân bằng kích thước gồm sinh, tử, nhập, xuất trong cùng khoảng thời gian. (5) A. 5, vì $55 - 50 = 5$, khác với quy mô cuối kì 55. (6) $200 + 30 - 20 + 10 - 5 = 215$ cá thể; tăng ròng 15. (7) Nguồn sống trên mỗi cá thể giảm, cạnh tranh và các yếu tố phụ thuộc mật độ làm sinh giảm hoặc tử tăng nên tăng trưởng ròng giảm. (8) $300 : 2 = 150$ cây/ha.

HS vận dụng công thức cân bằng số cá thể và khái niệm mật độ để phân tích tình huống thực tế ở địa phương; nêu điều kiện để kết luận đúng.

Tình huống: gia đình bạn Lan nuôi đàn gà trong vườn. Đầu năm có 120 con. Trong năm, đàn có 60 con được sinh ra, 25 con chết, 10 con được đưa thêm vào đàn và 5 con được bán ra. (1) Tính số gà cuối năm và tăng trưởng ròng của đàn. (2) Diện tích chuồng là $40\ \text{m}^2$; tính mật độ gà đầu năm và cuối năm. (3) Nếu chỉ đếm gà ở góc chuồng gần cửa để ước lượng mật độ cho cả chuồng thì kết luận có đáng tin không? Vì sao? Đề xuất cách đếm để có kết luận đáng tin cậy. (4) Giao HS về nhà thu thập số liệu đàn vật nuôi hoặc cây trồng của gia đình (có ghi chú thời gian và khu vực).

(1) $N_{\text{cuối}} = 120 + 60 - 25 + 10 - 5 = 160$ con; tăng ròng $= 160 - 120 = 40$ con.
(2) Mật độ đầu năm $= 120 : 40 = 3$ con/$\text{m}^2$; mật độ cuối năm $= 160 : 40 = 4$ con/$\text{m}^2$.
(3) Không đáng tin: mẫu đếm ở một góc không đại diện cho toàn chuồng; cần đếm ở nhiều vị trí, chia chuồng thành ô, lấy trung bình và ghi thời gian đếm.
(4) Sản phẩm là bảng số liệu ghi số đầu, sinh, chết, nhập, xuất, số cuối và thời gian; HS nêu được một kết luận và một điều kiện để kết luận đúng.