Buzz
Kích thước quần thể là tổng số các cá thể cùng loài hiện diện trong một quần thể. Ví dụ:
- Số lượng báo hoa mai ở rừng Cúc Phương là 25 cá thể. Trong ví dụ này, kích thước quần thể là số lượng cá thể động vật được thống kê trong một khu vực xác định (gọi là quần thể địa phương) vào một thời điểm nhất định.
- Đến khoảng giữa năm 2019, kích thước quần thể của con người là 7,713,468,974. Trong ví dụ này, kích thước quần thể người được tính toán trên quy mô toàn cầu (quần thể toàn cầu) và thường được gọi là tổng dân số.
Trong tiếng Anh, khái niệm này được gọi là kích thước dân số.
Nội dung 1: Sinh thái học nội bộ
- Trong lĩnh vực sinh thái học, tuỳ vào từng trường hợp nghiên cứu, kích thước quần thể có thể được xác định theo ba tiêu chí khác nhau:
- (1) Tổng số cá thể trong quần thể. Ví dụ: một bầy voi rừng gồm 25 con (cá thể).
- (2) Tổng khối lượng sinh học của quần thể. Ví dụ: một vườn rau cải cung cấp 350 kg.
- (3) Tổng năng lượng mà quần thể đã tích lũy được. Ví dụ: một ruộng lúa chứa 2,1 triệu Kcal năng lượng mặt trời đã hấp thụ.
- Do đó, trong lĩnh vực sinh thái học, khái niệm 'kích thước quần thể' thường bao gồm cả ba yếu tố trên. Tuy nhiên, thường chỉ sử dụng để chỉ số lượng cá thể trong quần thể (yếu tố 1). Mỗi loài thường có kích thước quần thể đặc trưng. Ví dụ: Gà rừng thường có khoảng 200 con/quần thể, còn hoa Đỗ quyên ở Tam Đảo thường có khoảng 150 cây mỗi quần thể. Nói chung, loài có kích thước cơ thể nhỏ thường có quần thể lớn và ngược lại (như kiến với quần thể lớn và voi với một vài chục cá thể).
Trong tự nhiên, kích thước quần thể chịu ảnh hưởng nhiều từ các yếu tố sinh thái, gây ra các biến đổi không chỉ về số lượng cá thể mà còn về di truyền học.
Đặc điểm của kích thước quần thể
- Trong nghiên cứu về quần thể, kích thước quần thể thường được tính là tổng số cá thể trong quần thể, được biểu thị bằng ký hiệu N. Giá trị của N đặc trưng cho từng loài và không phải là một hằng số, mà thay đổi theo điều kiện sống, di truyền và đặc biệt là hiện tượng thắt cổ chai quần thể làm giảm đa dạng di truyền. Trong trường hợp quần thể động vật không chịu ảnh hưởng lớn từ yếu tố sinh thái, kích thước quần thể được tính theo công thức sau:
N = (B + I) - (D + E).
- Ở phương trình trên: N (number) = số cá thể; B (births) = số cá thể sinh ra; I (immigrants) = số cá thể nhập cư vào quần thể; D (deaths) = số cá thể chết; E (emigrants) = số cá thể di cư khỏi quần thể đang xét. Khi số lượng cá thể ban đầu (N0) gần bằng số lượng cá thể vào thời điểm t (Nt), thì quần thể đang ở trạng thái cân bằng về số lượng cá thể.
- Từ phương trình trên, ta có thể suy ra: Nếu không có nhập cư và di cư hoặc chúng không ảnh hưởng đáng kể, thì N = B - D.
- Khi B = D (số sinh bằng số chết), N0 / Nt = 1, quần thể đạt trạng thái cân bằng, kích thước không thay đổi.
- Nếu N = 0 thì quần thể bị tuyệt chủng.
- Nếu N = 1 thì quần thể sinh vật chỉ còn một cá thể duy nhất, sinh sản không có đối tượng.
- Nếu B > D (số sinh nhiều hơn số chết), kích thước quần thể tăng lên.
- Nếu B < D (số sinh ít hơn số chết), kích thước quần thể đang giảm.
Biến đổi di truyền ngẫu nhiên
Trong điều kiện thích hợp của phương trình Hạcđi-Venbơc, điều kiện 'kích thước quần thể' luôn bị vi phạm trong tự nhiên, dẫn đến sự mất cân bằng về tần số alen và tần số kiểu gen, và từ đó dẫn đến mất cân bằng về kích thước quần thể. Nguyên nhân chính là do yếu tố ngẫu nhiên, phân bố không đồng đều của di cư và nhập cư.
Hiệu ứng thắt cổ chai quần thể
Quần thể trải qua các thảm họa tự nhiên (như núi lửa, động đất,...) hoặc do con người gây ra (như đốt rừng, tràn dầu,...) thường bị biến động về số lượng, kèm theo hiệu ứng thắt cổ chai quần thể. Khi gặp thảm họa, chỉ một số cá thể may mắn sống sót, như cách một quần thể bị bắt trong chai rồi bị đổ ngược ra đột ngột, chỉ có một số cá thể ngẫu nhiên sống sót. Hiệu ứng này thường dẫn đến giảm đa dạng di truyền của quần thể (hình minh họa).
| Năm | Số cá thể |
|---|---|
| Trước 1492 | 60,000,000 |
| 1890 | 750 |
| 2000 | 360,000 |
Bò bizôn châu Âu (Bison bonasus) từng có đến 60 triệu cá thể vào thế kỷ XV, nhưng sau đó bị săn bắt nặng nề dẫn đến nguy cơ tuyệt chủng vào đầu thế kỷ 20. Ở Mỹ, các con bò bizon ngày nay (trừ những con ở Nam Dakota) đều là hậu duệ của chỉ 12 cá thể sống sót, dẫn đến số lượng phục hồi khoảng 360.000 con (năm 2000), mặc dù đã được bảo tồn, nhưng mức độ đa dạng di truyền rất thấp (xem bảng bên).
Hiệu ứng người sáng lập
Một số cá thể di cư khỏi quần thể ban đầu và định cư tại nơi mới có thể tạo thành quần thể mới. Các cá thể này được gọi là những người sáng lập, và các gen trong quần thể mới thường ít đa dạng hơn so với quần thể gốc, tạo ra hiệu ứng người sáng lập (founder effect). Theo Ernst Mayr, trong trường hợp này, loài đã mở rộng phạm vi phân bố nhưng lại làm giảm sự đa dạng di truyền ban đầu (hình minh họa).
- Quần thể sinh vật.
- Hệ sinh thái.
- Tuyệt chủng Holocen.
- Tăng trưởng quần thể.
