SỨC ĐỀ KHÁNG MÔI TRƯỜNG: CÁC YẾU TỐ VÀ VÍ DỤ - MÔI TRƯỜNG - 2025

Sức cản của môi trường là những yếu tố cùng hạn chế sự tăng trưởng của dân số tự nhiên. Chúng có thể phụ thuộc vào mật độ dân số, chẳng hạn như cạnh tranh, ăn thịt, ký sinh trùng hoặc chất lượng môi trường. Chúng cũng có thể không phụ thuộc vào mật độ chẳng hạn như thảm họa hoặc thời tiết theo mùa.

Trong trường hợp không có các yếu tố điều tiết của môi trường, bất kỳ quần thể tự nhiên nào cũng sẽ phát triển theo tiềm năng sinh vật của nó, theo cấp số nhân. Tuy nhiên, tác động của lực cản môi trường đã hạn chế sự gia tăng dân số, đạt đến mức cân bằng.

Sự ăn thịt Hệ số kháng môi trường phụ thuộc dày đặc. Tác giả: www.flirck.com

Sự tương tác khác nhau giữa các yếu tố tác động đến sức đề kháng của môi trường trong gia tăng dân số tạo ra các động lực dân số rất thay đổi.

Các quần thể thường đạt tới trạng thái cân bằng động được biểu diễn bằng đồ thị dưới dạng các đường cong dao động xung quanh một giá trị cân bằng.

Sức cản của môi trường là gì?

Mô hình đơn giản nhất về động thái của quần thể giả định rằng, trong điều kiện môi trường tối ưu, số lượng cá thể tăng lên theo tiềm năng sinh vật của quần thể.

Nói cách khác, tốc độ tăng trưởng bình quân đầu người (r) luôn bằng nhau, bất kể quy mô dân số. Theo những tiền đề này, sự gia tăng dân số sẽ theo cấp số nhân.

Trong tự nhiên, các quần thể có thể phát triển theo cấp số nhân trong giai đoạn đầu, nhưng chúng không thể duy trì động lực này một cách vô hạn. Có những yếu tố hạn chế hoặc điều chỉnh sự tăng trưởng của quần thể này. Tổng các yếu tố này được gọi là sức đề kháng của môi trường.

Các yếu tố tác động đến sức đề kháng của môi trường có tác dụng làm giảm tốc độ tăng trưởng bình quân đầu người khi dân số đạt đến kích thước tối ưu, hay còn gọi là khả năng mang vác.

Động lực này tạo ra tăng trưởng logistic nhìn chung đạt đến trạng thái cân bằng động, với các dao động tuần hoàn ổn định xung quanh khả năng chịu tải (K).

Các yếu tố kháng môi trường

-Không phụ thuộc

Khi các yếu tố tạo ra sức đề kháng của môi trường độc lập với mật độ cá thể, chúng được cho là độc lập về mật độ.

Một số yếu tố không phụ thuộc vào mật độ có thể xảy ra định kỳ theo mùa, chẳng hạn như cháy, hạn hán, lũ lụt hoặc sương giá. Những điều này can thiệp vào việc điều chỉnh quy mô dân số.

Bằng cách cấu tạo định kỳ năm này qua năm khác, chúng tạo ra một áp lực chọn lọc liên tục, đôi khi đã tạo ra sự thích nghi cụ thể ở các cá nhân, cho phép họ tăng cường thể lực và tồn tại qua năm này qua năm khác, bất chấp tác động của quy định.

Các tác động ngẫu nhiên khác không phụ thuộc vào mật độ, chẳng hạn như những thay đổi khắc nghiệt của khí hậu, núi lửa phun trào và các thảm họa tự nhiên khác, có thể tạo ra những thay đổi thất thường trong quần thể. Họ không thể giữ kích thước quần thể ở mức không đổi hoặc ở điểm cân bằng.

-Không phụ thuộc

Nếu các yếu tố quy định sự gia tăng của quần thể phụ thuộc vào mật độ cá thể thì chúng được gọi là phụ thuộc vào mật độ. Những yếu tố này có thể là phi sinh học hoặc sinh học.

Yếu tố phi sinh học

Các yếu tố kháng môi trường phụ thuộc vào mật độ phi sinh học là những yếu tố xảy ra khi sự gia tăng kích thước quần thể làm thay đổi các điều kiện hóa lý của môi trường sống.

Ví dụ, mật độ dân số cao có thể tạo ra sự tích tụ các chất thải có hại làm giảm tỷ lệ sống sót hoặc tỷ lệ sinh sản của các cá thể.

Các yếu tố sinh học

Yếu tố sinh học là những yếu tố sinh ra từ sự tương tác giữa các cá thể của một loài hoặc các loài khác nhau. Ví dụ, cạnh tranh, săn mồi và ký sinh trùng.

Cuộc thi

Cạnh tranh xảy ra khi các nguồn tài nguyên quan trọng được sử dụng bởi các cá thể cùng loài hoặc khác loài bị hạn chế. Một số nguồn tài nguyên hạn chế có thể là chất dinh dưỡng, nước, lãnh thổ, nơi trú ẩn của động vật ăn thịt, cá thể khác giới, ánh sáng, v.v.

Khi dân số tăng lên, mức độ sẵn có của các nguồn lực trên đầu người giảm, do đó làm giảm tốc độ sinh sản của các cá thể và tốc độ tăng trưởng của quần thể. Cơ chế này tạo ra động lực phát triển logistic.

Sự ăn thịt

Ăn thịt là một kiểu tương tác giữa các loài, theo đó một cá thể của một loài (động vật ăn thịt) săn một cá thể của loài khác (con mồi) để tiêu thụ nó làm thức ăn. Trong kiểu tương tác này, mật độ của mỗi quần thể tác động lên quy định của quần thể kia.

Khi con mồi tăng kích thước quần thể của nó, quần thể động vật ăn thịt tăng lên do sự sẵn có của thức ăn. Nhưng, khi mật độ kẻ thù ăn thịt tăng lên, thì quần thể con mồi giảm do áp lực săn mồi tăng lên.

Loại tương tác này tạo ra các đường cong tăng trưởng dân số mà trạng thái cân bằng là động. Kích thước quần thể tĩnh không đạt được trong khả năng mang, nhưng các quần thể liên tục dao động xung quanh giá trị này.

Ký sinh trùng

Ký sinh trùng là sự tương tác mà qua đó một cá thể của một loài (ký sinh trùng) được hưởng lợi từ các cá thể của loài khác (vật chủ), làm giảm khả năng sống sót hoặc sinh sản của chúng. Theo nghĩa này, nó cũng được coi như một cơ chế điều hòa dân số.

Sự tương tác giữa vật ký sinh và vật chủ có thể tạo ra động lực tương tự như động lực của kẻ thù và con mồi. Tuy nhiên, sự đa dạng của các loại tương tác ký sinh - vật chủ trong tự nhiên là vô hạn, do đó, các động lực phức tạp hơn cũng có thể được tạo ra.

-Các hợp tác

Trong tự nhiên, các tác động phụ thuộc và độc lập của mật độ tương tác với nhau trong quá trình điều hòa quần thể, tạo ra sự đa dạng về kiểu hình.

Một quần thể có thể được giữ gần với khả năng mang theo bởi các yếu tố phụ thuộc vào mật độ, và cuối cùng bị suy giảm mạnh do một thảm họa thiên nhiên không phụ thuộc vào mật độ.

Ví dụ

Sự phát triển của vi khuẩn

Khi một chủng vi khuẩn được gieo vào môi trường nuôi cấy, có thể quan sát thấy một đường cong tăng trưởng với bốn pha. Trong đường cong này, có thể đánh giá rõ ràng mức tăng trưởng theo cấp số nhân ban đầu và tác động của điều tiết môi trường.

Pha tĩnh ban đầu là hiển nhiên và cuối cùng là tác động suy giảm về quy mô dân số.

Trong giai đoạn thích nghi đầu tiên, vi khuẩn không sinh sản, mà thay vào đó tổng hợp RNA, enzyme và các phân tử khác. Trong giai đoạn này, không có sự gia tăng dân số nào được quan sát thấy.

Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn. Tác giả: M • Komorniczak -talk-Minh họa bởi: Michał Komorniczak Tệp này đã được phát hành vào Creative Commons 3.0. Attribution-ShareAlike (CC BY-SA 3.0) Nếu bạn sử dụng trên trang web của mình hoặc trong ấn phẩm của bạn, hình ảnh của tôi (nguyên bản hoặc đã được sửa đổi), bạn được yêu cầu cung cấp cho tôi thông tin chi tiết: Michał Komorniczak (Ba Lan) hoặc Michal Komorniczak (Ba Lan). thêm thông tin, hãy viết thư tới địa chỉ e-mail của tôi :, qua Wikimedia Commons

Trong giai đoạn tiếp theo, sự phân chia tế bào xảy ra. Vi khuẩn sinh sản bằng cách phân đôi, một tế bào phân chia thành hai tế bào con.

Cơ chế này tạo ra sự tăng trưởng theo cấp số nhân, trong đó quy mô dân số tăng gấp đôi trong mỗi khoảng thời gian liên tiếp. Tuy nhiên, giai đoạn này không thể tiếp tục vô hạn vì các chất dinh dưỡng trong môi trường bắt đầu bị hạn chế.

Pha thứ ba của đường cong là tĩnh. Sự giảm chất dinh dưỡng và tích tụ chất độc dẫn đến giảm tốc độ phát triển quần thể cho đến khi đạt giá trị không đổi về số lượng vi khuẩn. Tại thời điểm này, tốc độ sản sinh vi khuẩn mới cân bằng với tốc độ vi khuẩn chết.

Trong giai đoạn cuối của đường cong, số lượng vi khuẩn giảm đột ngột. Điều này xảy ra khi tất cả các chất dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy đã bị cạn kiệt và vi khuẩn chết.

Linh miêu và thỏ rừng

Ví dụ điển hình về sự điều hòa dân số giữa quần thể vật ăn thịt và con mồi là linh miêu và thỏ rừng. Kích thước quần thể của thỏ rừng giảm làm giảm số lượng linh miêu.

Số lượng linh miêu ít hơn sẽ làm giảm áp lực săn mồi của thỏ rừng và do đó làm tăng số lượng linh miêu.

Điều quan trọng là phải xem xét rằng động thái dân số của thỏ rừng cũng được trung gian bởi sự sẵn có của thức ăn cho chúng.

Động thái quần thể được tạo ra bởi sự điều hòa môi trường giữa linh miêu (thú ăn thịt) và thỏ rừng (con mồi). Tác giả: CNX OpenStax, qua Wikimedia Commons

Lemmings

Một trường hợp nghiên cứu thú vị xảy ra với Lemmings ở Greenland. Quần thể của những loài động vật có vú này được quy định bởi bốn loài săn mồi: một con cú, một con cáo, một loài chim và chim săn mồi (Mustela erminea).

Ba con đầu tiên là những kẻ săn mồi cơ hội chỉ ăn mồi khi chúng có nhiều. Trong khi ermine ăn hoàn toàn bằng lemmings.

Sự tương tác này giữa các yếu tố điều tiết khác nhau tạo ra các dao động tuần hoàn trong sự gia tăng dân số, tạo ra chu kỳ bốn năm trong lemmings. Động lực này có thể được giải thích theo cách sau.

Khi loài lemmings có kích thước quần thể thấp, chúng chỉ săn mồi bằng lò nướng. Vì nó có áp lực săn mồi tương đối thấp, nó tăng nhanh quy mô dân số.

Khi dân số loài vượn cáo tăng lên, những kẻ săn mồi cơ hội bắt đầu săn chúng thường xuyên hơn. Mặt khác, lò nướng cũng làm tăng quy mô dân số của chúng, vì có nhiều thức ăn hơn. Tình huống này tạo ra một giới hạn phụ thuộc vào mật độ trên quần thể lemmings.

Sự gia tăng số lượng các loài săn mồi và kích thước quần thể của chúng tạo ra áp lực săn mồi rất mạnh đối với loài lemmings, khiến kích thước quần thể giảm đột ngột.

Sự giảm sút con mồi này thể hiện ở việc giảm kích thước quần thể của lò vào năm sau, do lượng thức ăn giảm, bắt đầu một chu kỳ mới.

Sự khác biệt với tiềm năng sinh vật

Tiềm năng sinh học là khả năng sinh trưởng tối đa của quần thể tự nhiên trong điều kiện môi trường tối ưu.

Ví dụ, khi thức ăn dồi dào, các điều kiện môi trường về độ ẩm, pH và nhiệt độ thuận lợi, các cá thể của chúng không bị động vật ăn thịt hoặc bệnh tật xâm nhập.

Mối quan hệ lý thuyết giữa tiềm năng sinh vật, khả năng chống chịu của môi trường và khả năng mang theo. Được sửa đổi từ: flickr.com/photos/internetarchivebookimages

Đặc tính của quần thể này được xác định bởi khả năng sinh sản của các cá thể (nói chung là cá cái), tức là nó có khả năng sinh ra bao nhiêu con trong suốt cuộc đời của nó, điều này phụ thuộc vào tuổi sinh sản lần đầu, số lượng con cái trong mỗi sự kiện sinh sản và tần suất và số lượng của những sự kiện này.

Tiềm năng sinh học của quần thể bị giới hạn bởi sức đề kháng của môi trường. Sự tương tác giữa cả hai khái niệm tạo ra khả năng chịu tải.

Người giới thiệu

1. Những người đóng góp Wikipedia. Sự phát triển của vi khuẩn. Wikipedia, Bách khoa toàn thư miễn phí, 2018. Có sẵn tại es.wikipedia.org.
2. Hasting, A. 1997. Sinh học quần thể: Khái niệm và mô hình. Springer. 244 tr.
3. Turchin, P. 1995. Chương 2: Điều hòa dân số: Lập luận cũ và tổng hợp mới. Trong: Cappuccino, N. & Price Động lực dân số PW: Cách tiếp cận và tổng hợp mới. Báo chí Học thuật. London, Vương quốc Anh.
4. Tyler Miller, Jr. và Scott E. Spoolman. 2009. Những điều cần thiết của Hệ sinh thái. 5 ^để chỉnh sửa. G. Tyler Miller, Jr. và Scott E. Spoolman. 560 tr.
5. Những người đóng góp Wikipedia. (2018, ngày 11 tháng 12). Tiềm năng sinh học. Trong Wikipedia, Bách khoa toàn thư miễn phí. Lấy 16:17, ngày 22 tháng 12 năm 2018, từ en.wikipedia.org.