PGS.TS Dương Tiến SỹKhoa Sinh Trường Đại học sư phạm Hà Nội

Chương 1 - LÝ THUYẾT HỆ THỐNG1.1. Một số khái niệm cơ bản của lý thuyết hệ thống1.1.1. Khái niệm hệ thống1.1.2. Phần tử 1.1.3. Cơ cấu của hệ thống1.1.4. Môi trường của hệ thống 1.1.5. Chức năng của hệ thống1.1.6. Ngôn ngữ của hệ thống1.2. Những nguyên lý của lý thuyết hệ thống1.3. Phân loại hệ thống

Chương 2 - TIẾP CẬN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG2.1. Khái niệm tiếp cận hệ thống2.2. Tiếp cận nghiên cứu hệ thống 2.2.1. Phương pháp phân tích cấu trúc 2.2.2. Phương pháp tổng hợp hệ thống 2.2.3. Mối quan hệ giữa phương pháp phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống2.3. Qui trình nghiên cứu hệ thống

Chương 3 - VẬN DỤNG TIẾP CẬN HỆ THỐNG TRONG DẠY HỌC SINH HỌC Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG3.1. Vận dụng tiếp cận hệ thống trong nghiên cứu sinh học các cấp độ tổ chức sống3.1.1. Tính hệ thống của sinh giới3.1.2. Lý thuyết về các cấp độ tổ chức sống3.1.3. Sự phân chia các cấp độ tổ chức sống3.2. Vận dụng tiếp cận hệ thống trong xây dựng CT & SGK sinh học phổ thông.3.2.1. Vận dụng tiếp cận hệ thống trong xây dựng chương trình và SGK sinh học phổ thông ở một số nước có nền giáo dục tiên tiến:3.2.1.1. Chương trình và SGK môn sinh học phổ thông của Liên bang Nga.3.2.1.2. Chương trình và SGK môn sinh học phổ thông của Mỹ.3.2.1.3. Chương trình và SGK môn “Các khoa học về sự sống và về trái đất” của Pháp. 3.2.1.4. Chương trình và SGK môn sinh học phổ thông của Australia.

3.1. Vận dụng tiếp cận hệ thống trong nghiên cứu sinh học các cấp độ tổ chức sống3.1.1. Tính hệ thống của sinh giới3.1.2. Lý thuyết về các cấp độ tổ chức sống3.1.3. Sự phân chia các cấp độ tổ chức sống3.2. Vận dụng tiếp cận hệ thống trong xây dựng chương trình và SGK sinh học phổ thông.3.2.1. Vận dụng tiếp cận hệ thống trong xây dựng chương trình và SGK sinh học phổ thông ở một số nước có nền giáo dục tiên tiến:3.2.1.1. Chương trình và SGK môn sinh học phổ thông của Liên bang Nga.3.2.1.2. Chương trình và SGK môn sinh học phổ thông của Mỹ.3.2.1.3. Chương trình và SGK môn “Các khoa học về sự sống và về trái đất” của Pháp. 3.2.1.4. Chương trình và SGK môn sinh học phổ thông của Australia.

Khái niệm hệ thống: Khái niệm “hệ thống” đã được Von Bertalanffy xác định như sau: “Hệ thống là một tổng thể các phần tử có quan hệ, có tương tác với nhau” .

Khái niệm tiếp cận hệ thốngTiếp cận hệ thống là xem xét một đối tượng nghiên cứu như là một hệ thống lớn bao gồm những hệ con. Hệ con gồm những hệ nhỏ hơn, giữa các bộ phận trong một hệ con và giữa các hệ con với nhau cũng như giữa hệ lớn với MT cũng có mối tương tác xác định. Nhờ mối tương tác này mà hệ thống có những thuộc tính mới, những chất lượng mới vốn không có ở các bộ phận riêng lẻ, chưa từng có trước đó và không phải là số cộng các tính chất của các bộ phận (nguyên lý tính trồi - Emergence). Đó là những chất lượng mới mang tính toàn vẹn hay tính tích hợp của hệ thống. Toàn hệ thống là một chỉnh thể có khả năng tự điều chỉnh tự thân vận động và phát triển không ngừng.Sự thống nhất giữa hai PP phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống đã sản sinh ra PP tiếp cận hệ thống, trong đó hiểu tiếp cận là cách tiến đến đối tượng, nghiên cứu đối tượng theo cách như thế nào. Qui trình nghiên cứu hệ thống

Lịch sử phát triển của khoa học Sinh học gắn liền với lịch sử phát triển của các quan điểm tư tưởng triết học trong nghiên cứu SH.

Trước những năm 1960, nền khoa học SH dựa trên quan điểm tư tưởng giáo điều của Lưxencô, mà hậu quả tai hại của nó là đã loại trừ ra ngoài những nội dung quan trọng của SH hiện đại như học thuyết tế bào và di truyền học,… và đã thay thế nội dung khoa học của học thuyết tiến hoá Đác Uyn bằng luận điểm cơ giới của La Mác.

Cho đến những năm 1962 - 1965 những quan điểm đó đã bị phê phán và công khai bác bỏ. Từ đó, có một sự thay đổi lớn về đường lối triết học trong SH, đó là tư tưởng tiếp cận hệ thống và tiến hoá sinh giới trong nghiên cứu SH. Tiếp cận hệ thống và lý thuyết các CĐTCS đã nhìn nhận giới hữu cơ như một hệ thống lớn trong đó có những hệ thống con luôn vận động, phát triển và tiến hoá từ cấp độ Phân tử đến Sinh thái quyển.

Những nghiên cứu Lí thuyết hệ thống trong triết học và “Sinh học hệ thống” các CĐTCS trong SH đã khẳng định: Tiếp cận “Sinh học hệ thống” và quan điểm Sinh thái, Tiến hoá sinh giới đã trở thành những phương pháp luận chủ yếu trong nghiên cứu các lĩnh vực của khoa học sinh học và xây dựng chương trình, hiện đại hoá nội dung SGK SH ở trường phổ thông, cho phép thể hiện được vấn đề trung tâm của SH hiện đại. Chỉ khi nào vận dụng đồng thời tiếp cận “Sinh học hệ thống” và quan điểm Sinh thái, Tiến hoá sinh giới mới có thể giúp HS hiểu được những hiện tượng, qui luật và các nguyên lí tổ chức vật chất sống trong mối quan hệ sinh thái phức tạp và khăng khít của sinh quyển gắn liền với quá trình phát sinh, phát triển và tiến hoá của sinh giới một cách tự nhiên và hiệu quả.

Môi trường

Môi trường

QT B QT C

QT A

1. Vũ trụ bao gồm các dạng vật chất khác nhau, đều tồn tại trong những hệ thống xác định luôn vận động và biến đổi không ngừng theo thời gian và không gian. Trong đó có hệ thống sinh giới (hệ sống).

2. Các dạng vật chất có thể phân chia thành 2 nhóm cơ bản là: Vật chất vô sinh và vật chất hữu sinh. Nhóm vật chất hữu sinh còn gọi là hệ thống sống.

3. Hệ thống sống tồn tại ở các cấp độ tổ chức từ nhỏ đến lớn, từ cấp độ phân tử đến cấp độ sinh thái quyển. Trong đó, bất kỳ một hệ thống sống nào cũng bao gồm nhiều hệ thống bé hơn và là thành phần cấu trúc của một hệ thống lớn hơn.

4. Mỗi hệ thống sống đều có cấu trúc và chức năng xác định, trong đó các thành phần cấu trúc của một hệ thống luôn luôn có mối quan hệ tương tác lẫn nhau và với MT của nó thông qua quá trình trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin.

Theo tiếp cận hệ thống và dựa vào kết quả nghiên cứu của nhiều lĩnh vực trong khoa học Sinh học. Sinh học hệ thống có thể xác định tính hệ thống của sinh giới tồn tại một cách khách quan với các nội dung cơ bản như sau:

5. Trong quá trình trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin với MT của nó, các hệ thống sống luôn luôn ở trạng thái cân bằng và có đặc điểm là một hệ thống mở. Tách khỏi môi trường đó, các hệ sống không tồn tại được.

6. Thông qua mối quan hệ tương hỗ giữa các yếu tố cấu trúc của hệ thống với nhau và với MT; các hệ thống sống biểu hiện những đặc điểm riêng biệt của mình về cấu trúc, phương thức trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin làm xuất hiện các đặc trưng nổi bật của hệ thống được gọi là tính trồi (Emergence) của hệ thống.

7. Các đặc trưng về tính trồi của một hệ thống sống luôn luôn được duy trì nhờ quá trình tự điều chỉnh về thành phần cấu trúc, về tốc độ trao đổi chất và năng lượng của hệ thống với MT vì môi trường của các hệ sống thường xuyên biến đổi, nhờ vậy hệ thống tương đối ổn định trong một thời gian nhất định và được gọi là trạng thái cân bằng sinh thái của hệ thống.

8. Trạng thái cân bằng sinh thái của hệ thống là trạng thái cân bằng động.

Sinh thái học là khoa học nghiên cứu về quan hệ tương hỗ giữa sinh vật với sinh vật và giữa sinh vật với môi trường.

Như vậy, đối tượng nghiên cứu của Sinh thái học là mối quan hệ tương hỗ giữa sinh vật với sinh vật và giữa sinh vật với môi trường.

Thuật ngữ Sinh thái học - Ecology (bắt nguồn từ chữ Hi Lạp Oikos là nhà, nơi ở và logos mang nghĩa "môn khoa học") được Ernst Heckel người Đức đề xướng vào năm 1866.

Sinh học hệ thống do Ludwig von Bertalanffy người Áo đề xướng vào năm 1940 với “Lý thuyết các hệ thống chung” (general systems theory). Tiếp đó, nhiều nhà triết học và Sinh học Xô Viết (cũ) đã nghiên cứu về “Thuyết hệ thống đại cương” và vận dụng quan điểm hệ thống vào nghiên cứu sự sống, từ đó đưa ra khái niệm “Hệ thống sống” (Biological systems) là hệ mở có tổ chức cao.

Sinh học hệ thống (Systems biology) là khoa học nghiên cứu mối tương tác phức tạp giữa các thành phần cấu trúc của các hệ thống sống (Biological systems) và những tương tác này sẽ đưa đến những chức năng của hệ thống sống đó.

Sinh học hệ thống là một lĩnh vực nghiên cứu sinh học khá mới mẻ. Năm 2000, Viện Sinh học hệ thống (Institutes of Systems Biology) được thành lập ở 2 thành phố Seattle (Mỹ) và Tokyo (Nhật). Ngày nay, đang rất phát triển ở nhiều nước khác.

Như vậy, đối tượng nghiên cứu của Sinh học hệ thống là các hệ thống sống. Mục tiêu cuối cùng của Sinh học hệ thống là mô hình hóa cách thức hoạt động của các hệ thống sống ở các CĐTCS khác nhau từ cấp độ Phân tử đến Sinh thái quyển. Do đó, cần phân biệt hai khái niệm: “Sinh học hệ thống” và “Hệ thống sống”.

Như vậy, đối tượng nghiên cứu của Sinh học hệ thống rộng hơn đối tượng nghiên cứu của Sinh thái học vì: Sinh học hệ thống nghiên cứu các hệ thống sống ở các CĐTCS khác nhau từ cấp độ Phân tử đến Sinh thái quyển. Sinh học hệ thống là một khoa học liên quan đến nhiều ngành hơn là một lĩnh vực đơn lẻ.

Sinh thái học (Ecology) là khoa học nghiên cứu về quan hệ tương hỗ giữa sinh vật với sinh vật và giữa sinh vật với môi trường. Sinh học hệ thống (Systems biology) là khoa học nghiên cứu mối tương tác phức tạp giữa các thành phần cấu trúc của các hệ thống sống (Biological systems) và những tương tác này sẽ đưa đến những chức năng của hệ thống sống đó.

Quan điểm tiếp cận hệ thống trong SH dẫn tới Lý thuyết về các CĐTCS. Theo lý thuyết này, vật chất sống được tổ chức thành nhiều cấp, mỗi cấp là một hệ thống sống phức tạp, có những mối quan hệ tương tác trong nội bộ hệ thống và tương tác giữa các hệ thống khác ở cấp cao hơn và thấp hơn nó.

Sinh giới tồn tại với nhiều cơ cấu hệ thống khác nhau, đan xen với nhau trong các mối quan hệ chằng chịt và có hiện tượng chồng chất cơ cấu. Ví dụ: có nhiều cơ cấu hệ thống như hệ thống thực vật, hệ thống động vật, hệ thống vi sinh vật v.v... và có hiện tượng chồng chất cơ cấu, ví dụ như xét một cá thể sinh vật thì bản thân nó là một hệ thống của các cơ quan và hệ cơ quan, nhưng nó lại là bộ phận của một loài (hệ thống phân loại), hoặc là bộ phận của một quần thể. Việc phân chia các hệ thống khác nhau như vậy là do các cách tiếp cận khác nhau tùy theo mục đích nghiên cứu.

SH ở thế kỷ XVII mới chỉ nghiên cứu sinh vật ở cấp độ cơ thể. Sau này cùng với sự phát triển của các ngành khoa học, SH được nghiên cứu ở cấp độ vi mô (dưới cơ thể) và ở cấp độ vĩ mô (trên cơ thể).

Hiện nay, trong lịch sử triết học cũng như trong SH còn đang có nhiều tranh luận về tiêu chuẩn phân loại và số lượng các CĐTCS.

1.K.M.Zavatxki (1961), chia các Hệ thống sống thành 5 cấp: cơ thể -> quần thể -> quần xã -> khu hệ -> sinh quyển.

2.H.N.Lavorenco (1961), đề nghị ghép cấp thứ 4 và cấp thứ 5: khu hệ và sinh quyển thành đệm sinh vật.

Đã có nhiều nghiên cứu của các tác giả trên thế giới tìm cách phân chia và xác định số lượng các CĐTCS như sau:

3.E.P.Ođum (1975) phân chia các Hệ thống sống thành 6 cấp:

E.P.Ođum xem QX như là một thành phần của HST, cho nên các thuật ngữ: Quần xã (biome) và Hệ sinh thái (ecosystem) tương đương với các thuật ngữ “quần lạc” (biocenose) và “sinh địa quần lạc” (biogeocenose) như quan niệm của các tác giả ở châu Âu và Liên Xô (cũ).

4.Các tác giả A.V.Iablocov và A.G.Iusufov (1989) chia các Hệ thống sống thành 4 cấp độ: phân tử – di truyền -> phát sinh cá thể -> quần thể -> sinh địa quần lạc.

Các tác giả này cho rằng: Việc phân chia thành các CĐTCS chỉ là để thuận lợi cho việc nghiên cứu, mà vấn đề cơ bản là mỗi CĐTCS có cấu trúc cơ sở và hoạt động đặc trưng của nó.

5.Campbell, trong cuốn Sinh học (xuất bản lần thứ 8 năm 2008 trang 4 - 5), phân chia các Hệ thống sống thành 10 cấp độ:

Sinh quyển -> Hệ sinh thái -> Quần xã -> Quần thể -> Cá thể sinh vật -> cơ quan và hệ cơ quan -> Mô -> Tế bào -> Bào quan -> Phân tử.

I. Pavlôp đã thành công trong nghiên cứu sinh lý người khi xem con người như một hệ thống toàn vẹn, tự điều chỉnh.

N. I Vavilôv đã thành công trong nghiên cứu loài khi xem xét loài như là một hệ thống mở phức tạp.

V. N Xucatsov, I.I Smangauzen, V.I. Vernadxki, v.v... đều là những nhà Sinh học nghiên cứu các đối tượng sống bằng tiếp cận Sinh học hệ thống.

Thập kỉ 60: Cải cách bộ môn Sinh học trong trường sư phạm (Ph. L’ Héritier và G. Rizet. Pa- ri. Báo cáo Ocde - các nước trong khối cộng đồng phát triển kinh tế, 1963, tr.77).

Những tư tưởng xây dựng bộ môn Sinh học trong trường trung học (P. Duvignau. Pa - ri. Ocde, 1963).

Vấn đề liên quan giữa sự tổ chức và tiến hoá của các hệ thống sống (K. M. Khai-lôp. Tạp chí: Những

vấn đề triết học, Số 4-1966).

Quan điểm hệ thống - cấu trúc vận dụng vào giảng dạy Sinh học. (W. Voigt. Béclin. Sinh học trong nhà

trường. Số 3- 1969).

Thập kỉ 70: Thuyết cấu trúc và vị trí của nó trong phương pháp luận hệ thống (A.A. Ma-li-rôp-xki. Trong cuốn: Những vấn đề nghiên cứu hệ thống. NXB Khoa học, Mat-xcơ-va, 1970).

Phương pháp luận hệ thống và ý nghĩa của nó trong sinh học (P. I. Gupalô. Sinh học trong nhà trường. Số 2-1971, Mat-xcơ-va).

Mối tương quan giữa hai phương pháp luận lịch sử và cấu trúc - hệ thống nhằm nghiên cứu bản chất và các mức độ tổ chức của sự sống (V.A. Alếc-xây-ép. Trong cuốn: Phát triển những khái niệm mức độ cấu trúc, NXB Khoa học, Mat-xcơ-va, 1972).

2. Những CĐTCS phải là hệ thống mở, tự điều chỉnh và tiến hoá.

1. Những CĐTCS phải là hệ thống cấu trúc và chức phận tương đối độc lập.

3. Những CĐTCS phải thể hiện các đặc trưng cơ bản của sự sống trong quá trình tồn tại phát triển và tiến hóa.

1. HÌNH THÁI: Là những dấu hiệu bên ngoài có thể quan sát được (đặc điểm về hình dạng, kích thước,…) giúp phân biệt hệ thống sống này với hệ thống sống khác.

2. CẤU TRÚC: Là tổ hợp các yếu tố cấu thành của hệ thống và các mối quan hệ bền vững giữa các yếu tố đó quy định đặc điểm của các hệ thống sống như một chỉnh thể tòan vẹn.

3. CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT & NĂNG LƯỢNG: Là quá trình thu nhận, tổng hợp, phân giải và thải các chất gắn liền với sự tiêu hao năng lượng thông qua quá trình đông hóa và dị hóa của hệ thống sống.

4. SINH TRƯỞNG & PHÁT TRIỂN: Là quá trình tăng lên về các chỉ tiêu hình thái và cấu trúc của hệ thống (chủ yếu là kích thước, thể tích, khối lượng) dẫn đến sự phân hóa về cấu trúc và hòan thiện về chức năng của hệ thống sống.

5. SINH SẢN: Là quá trình tăng lên về số lượng các hệ thống sống mới có cấu trúc cơ bản giống như cấu trúc của hệ thống sống sinh ra nó.

6. TỰ ĐIỀU CHỈNH: Là quá trình tự duy trì trạng thái cân bằng của hệ thống, đảm bảo sự cân bằng động đặc trưng của mỗi hệ thống sống.

7. TIẾN HÓA THÍCH NGHI: Là phản ứng của hệ thống trước những tác động của môi trương, đảm bảo cho sự tôn tại, phát triển và tiến hóa của hệ thống sống.

Khi xem xét tiêu chí: Những CĐTCS phải là Hệ thống cấu trúc và chức phận tương đối độc lập. Ta dễ dàng nhận thấy:

1. Ở cấp độ Phân tử – Hệ thống phân tử: đơn vị cấu trúc cơ sở là gen, hoạt động chức năng cơ sở đặc trưng là sự sao chép đúng mẫu của phân tử ADN và quá trình đột biến trong ADN.

2. Ở cấp độ Tế bào/Cơ thể đơn bào – Hệ thống tế bào: đơn vị cấu trúc cơ sở là tế bào, hoạt động chức năng cơ sở đặc trưng là sự truyền đạt các thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào. Ở cấp độ này tập trung nghiên cứu về SH Vi sinh vật, vì các tế bào trong cơ thể đa bào khi tách ra khỏi cơ thể, chúng sẽ không tồn tại độc lập được.

3. Ở cấp độ Cơ thể đa bào – Hệ thống cơ thể: đơn vị cấu trúc cơ sở của cơ thể là tế bào, hoạt động chức năng cơ sở đặc trưng là sự triển khai các thông tin di truyền từ tế bào khởi đầu, là sự phân hoá các mô và cơ quan, là sự truyền đạt thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào và qua các thế hệ khác nhau của cơ thể.

4. Ở cấp độ Quần thể/Loài – Hệ thống Quần thể: đơn vị cấu trúc cơ sở là quần thể, hoạt động chức năng cơ sở đặc trưng là sự biến đổi thành phần kiểu gen của quần thể dưới tác động của các nhân tố gây đột biến, trong đó hoạt động chủ yếu là quá trình đột biến, quá trình chọn lọc tự nhiên, các cơ chế cách li, kết quả là hình thành loài mới. Mối quan hệ đặc trưng của các phần tử trong Hệ thống đó là quan hệ sinh sản.

5. Ở cấp độ Quần xã/Hệ sinh thái – Hệ thống Sinh thái: đơn vị cấu trúc cơ sở là quần xã sinh vật, hoạt động chức năng cơ sở là sự điều chỉnh các mối quan hệ dinh dưỡng trong chuỗi thức ăn và lưới thức ăn.

6. Ở cấp độ Sinh thái quyển – Hệ thống Sinh quyển: đơn vị cấu trúc cơ sở là các hệ sinh thái, hoạt động chức năng cơ sở là các chu trình chuyển hoá vật chất và năng lượng trong tự nhiên.

Khi xem xét tiêu chí: Những CĐTCS phải là Hệ thống mở, tự điều chỉnh và tiến hoá. Theo lát cắt ngang, sau khi xác định được đặc trưng hình thái, ta phải tìm ra các yếu tố cấu trúc của hệ thống sống đó và phân tích mối quan hệ qua lại giữa chúng, từ đó làm nổi bật các đặc trưng về chức năng sống (tính trồi - Emergence), đó là: chuyển hóa vật chất & năng lượng, sinh trưởng & phát triển, sinh sản, tự điều chỉnh, tiến hóa thích nghi.

1. HÌNH THÁI: Là những dấu hiệu bên ngoài có thể quan sát được. Nội dung cơ bản của nó là sự phân bố các cá thể trong quần thể (phân bố theo nhóm, phân bố đồng đều hoặc ngẫu nhiên) và kích thước của nó, mỗi quần thể có kích thước tối đa và kích thước tối thiểu phụ thuộc vào loài và sức chứa của môi trường.

2. CẤU TRÚC: Là tập hợp các cá thể cùng loài có các yếu tố cấu trúc đặc trưng. Nội dung cơ bản của nó là: Mật độ; tỉ lệ nhóm tuổi; tỉ lệ đực cái; tỉ lệ sinh sản, tử vong; kiểu tăng trưởng; kiểu phân bố; khả năng thích ứng. Các yếu tố cấu trúc này luôn có mối quan hệ qua lại mật thiết với nhau và với môi trường thể hiện trong sự biến động và điều chỉnh số lượng cá thể. Sự tương tác qua lại giữa các yếu tố cấu trúc tạo nên những đặc trưng sống của cấp độ tổ chức sống Quần thể (tính trồi - Emergence).

3. CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT & NĂNG LƯỢNG: Là quá trình tăng trưởng của quần thể. Nội dung cơ bản của nó là sự tăng mật độ cá thể hoặc sinh khối trung bình trên một đơn vị diện tích hay thể tích, thông qua quá trình thu nhận, tổng hợp, phân giải và thải các chất gắn liền với sự tích lũy và giải phóng hao năng lượng của mỗi cá thể.

Ví dụ, ở CĐTCS Quần thể - Loài ta dễ dàng nhận thấy nội dung của các đặc trưng sống như sau:

4. SINH TRƯỞNG & PHÁT TRIỂN: Là quá trình tăng kích thước quần thể. Nội dung cơ bản của nó là sự tăng số lượng cá thể gắn liền với sự mở rộng khu phân bố của quần thể, dẫn đến sự phân hóa về cấu trúc và hòan thiện về chức năng sinh học của quần thể.

5. SINH SẢN: Là quá trình tăng lên về số lượng quần thể tạo nên quần thể mới từ quần thể ban đầu. Nội dung cơ bản của nó là sự tăng lên về số lượng cá thể của quần thể khi vượt quá giới hạn chịu đựng của môi trường, hoặc do các biến cố địa chất, khí hậu,... dẫn tới hiện tượng tách đàn; dưới tác động của chọn lọc tự nhiên, các nhân tố tiến hóa và các cơ chế cách li dẫn tới hình thành quần thể mới.

6. TỰ ĐIỀU CHỈNH: Là khả năng duy trì trạng thái cân bằng của quần thể. Nội dung cơ bản của nó là cơ chế tự điều chỉnh mật độ thông qua sự điều chỉnh mối tương quan giữa tỉ lệ sinh sản/tử vong bằng phương thức điều hòa mềm dẻo hoặc khắc nghiệt tùy thuộc vào sức chứa của môi trường.

7. TIẾN HÓA THÍCH NGHI: Là phản ứng của quần thể trước những thay đổi của môi trường. Nội dung cơ bản của nó là nghiên cứu đặc điểm của các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến đời sống của các sinh vật và sự thích nghi (về hình thái, tập tính liên quan đến các chu kỳ ngày đêm và các chu kỳ địa lý của quả đất và di truyền) của chúng với các điều kiện ngoại cảnh khác nhau đảm bảo cho sự tồn tại, phát triển và tiến hóa của những quần thể thích nghi nhất.

Khi nghiên cứu một đặc trưng sống cụ thể nào đó (theo lát cắt dọc) xuyên suốt các CĐTCS từ thấp lên cao, ví dụ đặc trưng về chuyển hóa vật chất & năng lượng, thì:

1. Ở cấp độ phân tử: Là quá trình trao đổi các nuclêôtit trong môi trường nội bào như: quá trình tự nhân đôi ADN và quá trình tự sao, sao mã. Trong quá trình tự sao và sao mã của phân tử ADN có sự phá vỡ các liên kết hidro kèm theo giải phóng năng lượng; đồng thời có sự hình thành các mạch ADN và ARN mới gắn liền với sự tiêu hao năng lượng dưới dạng ATP.

2. Ở cấp độ tế bào/ cơ thể đơn bào: Là chuỗi phản ứng sinh hóa xảy ra trong tế bào có sự điều hòa của các enzim (hoạt hóa hay ức chế) thông qua 2 quá trình đồng hóa (tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng) và dị hóa (phân giải các chất và giải phóng năng lượng cho mọi hoạt động sống của tế bào).

3. Ở cấp độ Cơ thể đa bào: Là các cơ chế thu nhận, biến đổi, vận chuyển, tổng hợp, phân giải và thải các chất của cơ thể thông qua 2 quá trình đồng hóa (tổng hợp các chất và tích lũy Q) và dị hóa (phân giải các chất và giải phóng Q cho mọi hoạt động sống của cơ thể).

4. Ở cấp độ Quần thể/Loài: Là quá trình tăng trưởng của quần thể. Nội dung cơ bản của nó là sự tăng mật độ cá thể hoặc sinh khối trung bình trên một đơn vị diện tích hay thể tích thông qua quá trình thu nhận, tổng hợp, phân giải và thải các chất gắn liền với sự tích lũy và giải phóng năng lượng của mỗi cá thể.

5. Ở cấp độ Quần xã/Hệ sinh thái: Là mối quan hệ tương hỗ giữa các quần thể khác loài. Nội dung cơ bản của nó là mối quan hệ vật ăn thịt - con mồi và cạnh tranh khác loài thông qua chuỗi thức ăn và lưới thức ăn; các bậc dinh dưỡng và sự hình thành những hình tháp sinh thái về số lượng và năng lượng.

6. Ở cấp độ Sinh thái quyển: Là các chu trình chuyển hoá vật chất và năng lượng trong tự nhiên thông qua các chu trình Sinh – Địa – Hóa các chất.

* * *

Nước

ĐấtKhí hậu

Loài khác

* * *

Nước

ĐấtKhí hậu

Loài khác

MẬTĐỘ

Kiểu phân bố cá thể

Khả năng tăng

trưởng

Tỉ lệ nhóm tuổi

Tỉ lệ sinh sản tử vong

Khả năng thích ứng

Tỉ lệ đực / cái

Qua thơi gian Nhơ CLTN hình thành các yếu tố

cấu trúc liên quan mật thiết với nhau

Môi trường

Cấu trúc Quần thể sinh vật

Số lượng cá thể của Quần thể ở mức chuẩn

Số lượng cá thể của Quần thể trở về mức chuẩn

1

2

8

76

5

9

4

3

Môi trường

Sinh cảnh

B C

A

QX Z MT Z'

MT C'QX C

MT B'QX B

MT A' QX A

Sinh cảnh

B C

A

VK, nấm

Hợp chất C

ở ĐV ăn ĐV

C và O2 trongkhông khí

Hợp chất Ctrong cơ thể ĐV

Các hydrat C của cây xanh;Các hợp chất C khác…

Lên men thối rữa Hô hấp

Hô hấp Hô hấp Quang hợp

Hợp chất C của ĐV, TV chết(Các chất lắng đọng)

Các cấp độTổ chức sống

Môi trường Các nhân tố sinh thái

VS

HS CN

CáThể

QT - loài

QX - HST

Sinh thái quyển