Chiến lược r và K là gì: đẻ thật nhiều hay nuôi con thật kỹ

Chiến lược r và chiến lược K là hai cách "đầu tư" sinh sản đối lập của sinh vật. Loài theo chiến lược r đẻ rất nhiều con, mỗi con nhỏ, hầu như không chăm sóc, tuổi thọ ngắn — hợp với môi trường biến động, nơi cần sinh sôi thật nhanh (chuột, ruồi, cỏ dại). Loài theo chiến lược K đẻ ít con, con to, chăm sóc kỹ, sống lâu — hợp với môi trường ổn định, đông đúc, nơi cạnh tranh gay gắt (voi, cá voi, đại bàng, con người). Đây là cách phân loại để dễ hình dung; ngày nay các nhà sinh thái coi nó là hai đầu của một dải liên tục chứ không phải hai ngăn tách biệt.

Chữ r và chữ K đến từ đâu

Hai chữ cái lấy từ phương trình tăng trưởng logistic của quần thể: r là tốc độ tăng trưởng nội tại (quần thể có thể tăng nhanh tới đâu khi không bị cản), K là sức chứa môi trường (mức trần mà môi trường nuôi được). Năm 1967, Robert MacArthur và E. O. Wilson trong cuốn The Theory of Island Biogeography dùng hai chữ này để mô tả hai kiểu chọn lọc: ở một hòn đảo mới, loài nào sinh sôi nhanh (r cao) chiếm chỗ trước; khi đảo đã đông, loài nào cạnh tranh giỏi ở mật độ cao (thích nghi gần K) mới trụ lại.

Năm 1970, nhà sinh thái Eric Pianka liệt kê thành bảng các đặc điểm đi kèm hai kiểu chiến lược, và bảng này đi vào hầu hết sách giáo khoa.

So sánh hai chiến lược

Những ví dụ ở hai đầu

Đầu r: đẻ thật nhiều, phó mặc số phận

• Cá tuyết Đại Tây Dương: một con cái lớn có thể đẻ hàng triệu trứng mỗi mùa, trứng trôi nổi theo dòng nước. Chỉ một phần cực nhỏ sống tới trưởng thành.
• Ruồi nhà: vòng đời vài tuần, mỗi con cái đẻ hàng trăm trứng trong đời.
• Chuột đồng: vài tháng tuổi đã đẻ được, mỗi năm nhiều lứa — lý do chúng bùng thành dịch rất nhanh khi gặp mùa lúa thuận.
• Cỏ dại, cây tiên phong: ra hạt sớm, hạt nhỏ, nhẹ, bay xa, mọc nhanh trên đất mới cày hay bãi đất trống.

Đầu K: đẻ ít, nuôi kỹ

• Voi châu Phi: mang thai khoảng 22 tháng, lâu nhất trong các loài thú trên cạn; mỗi lần thường một con, khoảng cách giữa hai lứa vài năm; voi con được cả đàn che chở.
• Hải âu lớn (albatross): nhiều loài mỗi lần chỉ đẻ một trứng, có loài một hai năm mới đẻ một lần; bố mẹ thay nhau bay hàng nghìn kilômét kiếm ăn về nuôi con.
• Đười ươi: con non theo mẹ nhiều năm, khoảng cách giữa hai lứa thuộc loại dài nhất trong các loài thú.
• Con người: một con mỗi lần, trẻ cần nhiều năm chăm sóc, tuổi thọ dài.

Đường cong sống sót: nhìn chiến lược bằng đồ thị

Các nhà sinh thái hay vẽ đường cong sống sót: theo dõi một nghìn cá thể sinh cùng lúc, xem bao nhiêu con còn sống ở mỗi độ tuổi. Có ba dạng chính:

• Dạng I: phần lớn sống tới già rồi mới chết — người, voi, nhiều thú lớn. Gắn với chiến lược K.
• Dạng II: tỉ lệ chết đều đặn ở mọi tuổi — nhiều loài chim nhỏ, một số bò sát.
• Dạng III: chết hàng loạt khi còn non, ai qua được giai đoạn đầu thì sống khá lâu — cá đẻ trứng trôi nổi, nhiều loài cây, hàu, sò. Gắn với chiến lược r.

Vì sao không loài nào "vừa đẻ nhiều vừa nuôi kỹ"

Năng lượng và thời gian của một sinh vật là có hạn. Mỗi gam thức ăn dồn cho trứng thì không dồn cho thân lớn; mỗi giờ chăm con thì không đi kiếm thêm bạn đời. Nhà sinh thái gọi đây là sự đánh đổi: đẻ nhiều thì mỗi con nhận ít; chăm kỹ thì không đẻ được nhiều. Chọn lọc tự nhiên tìm ra điểm đánh đổi có lợi nhất trong từng môi trường.

• Nơi tai hoạ đến bất ngờ (lũ, cháy, mùa khô thất thường), chăm kỹ một con cũng vô ích nếu nó chết trong trận lũ sau. Tốt hơn là rải thật nhiều con ra khắp nơi, hy vọng vài con trúng chỗ tốt.
• Nơi ổn định nhưng đông đúc, con non phải giành giật thức ăn, chỗ ở với đồng loại đã trưởng thành. Một con to khoẻ, được dạy kỹ, có lợi thế hơn mười con bé yếu.

Những phê bình: r/K không đơn giản như bảng

Từ thập niên 1980, nhiều nhà sinh thái chỉ ra rằng mô hình r/K quá gọn so với thực tế:

• Nhiều loài trộn đặc điểm của hai bên. Cá hồi Thái Bình Dương đẻ hàng nghìn trứng (kiểu r) nhưng trứng khá to, được chôn kỹ trong sỏi, và chỉ sinh sản một lần rồi chết sau nhiều năm sống ở biển. Rùa biển sống rất lâu (kiểu K) nhưng đẻ nhiều trứng và không chăm con (kiểu r).
• Tỉ lệ chết của con non và của con trưởng thành mới là yếu tố quyết định quan trọng, chứ không chỉ môi trường "ổn định" hay "biến động". Các nghiên cứu trên cá bảy màu ở suối Trinidad của David Reznick cho thấy: ở suối có nhiều cá săn mồi lớn, cá bảy màu trưởng thành sớm hơn và đẻ nhiều con nhỏ hơn — tiến hoá được trong vài chục thế hệ.
• Thực vật được mô tả tốt hơn bằng mô hình ba hướng của Philip Grime (1977): cây chịu xáo trộn, cây cạnh tranh và cây chịu đựng điều kiện khắc nghiệt.

Ngày nay ngành sinh thái học dùng khung rộng hơn gọi là lý thuyết lịch sử sống, xem xét mọi đánh đổi giữa sinh trưởng, sinh sản và sống sót. Nhưng r/K vẫn là bậc thang đầu tiên rất tốt để hiểu ý tưởng.

Ý nghĩa với bảo tồn và đời sống

• Loài thiên về K dễ bị đe doạ hơn: sinh sản chậm nên mất vài cá thể trưởng thành là quần thể khó bù. Voi, tê giác, cá mập, rùa biển, đại bàng đều thuộc nhóm này. Đánh bắt cá mập dù ít cũng có thể làm quần thể suy giảm kéo dài nhiều năm.
• Loài thiên về r hồi phục nhanh, nhưng cũng bùng phát nhanh: nhiều loài dịch hại nông nghiệp, loài ngoại lai, sinh vật gây bệnh mang đặc điểm r. Dập dịch chuột, dịch sâu phải làm sớm và đồng loạt, vì để chậm vài tuần là số lượng đã tăng nhiều lần.
• Nghề cá: cá cơm, cá nục (sinh sản nhanh) chịu đánh bắt tốt hơn cá mú, cá mập (lớn chậm, sinh sản muộn) — dù cả hai đều có thể cạn kiệt nếu khai thác quá mức.

Góc nhìn hôm nay: đọc chiến lược của sinh vật quanh nhà

Thử xếp những sinh vật quen thuộc lên một dải từ r tới K: muỗi, gián, chuột, chim sẻ, gà, mèo, chó, trâu, người. Hỏi cho mỗi loài: một lứa mấy con, bao lâu thì trưởng thành, bố mẹ chăm bao lâu, sống được bao nhiêu năm. Đây là bài tập hay cho học sinh ôn phần quần thể, cũng giúp hiểu vì sao muỗi diệt mãi không hết mà voi thì mất đi rất nhanh.

Đọc thêm: phần Đặc trưng cơ bản của quần thể trong Sinh học 12; bài báo "On r- and K-Selection" của Eric Pianka (American Naturalist, 1970); chương Life History trong Ecology của Begon, Townsend và Harper.