01/06/2014

Khái quát về quần xã sinh vật và hệ sinh thái

quan-xa-sinh-vat
Quần xã sinh vật ở rạn san hô
Một quần xã sinh vật được xác định bởi các loài sinh vật phân bố trong một sinh cảnh xác định, có những mối tương tác lẫn nhau giữa những loài đó. Một quần xã sinh vật cùng với môi trường vật lý bao quanh hợp thành một HST. Như vậy, một cách khái quát nhất, hệ sinh thái được định nghĩa là một đơn vị gồm tất cả các sinh vật và các yếu tố vô sinh của một khu vực nhất định có sự tác động qua lại, trao đổi chất với nhau. 

Trong một hệ sinh thái, nước bốc hơi từ các quần xã sinh vật và từ bề mặt trái đất rồi rơi xuống trở lại dưới dạng mưa hay tuyết và bổ sung cho các môi trường trên cạn và dưới nước. Đất được tạo thành từ những lớp đá phong hóa và những vật chất hữu cơ thối rữa. Thực vật hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời trong quá trình quang hợp và sử dụng các chất hữu cơ, vô cơ cho sự phát triển. Năng lượng tích luỹ trong thực vật được động vật sử dụng dưới dạng thức ăn hay được giải phóng ra dưới dạng nhiệt theo quy luật của chu trình tuần hoàn vật chất của một cơ thể sống, hoặc sau khi chúng chết và bị phân huỷ. Cây cối hấp thụ khí cacbonic và giải phóng oxy trong quá trình quang hợp, trong khi động vật và các loại nấm hấp thụ khí oxy và thải ra khí cacbonic trong quá trình hô hấp của mình. Các chất khoáng như nitơ, phôtpho được trao đổi theo chu trình tuần hoàn giữa các thành phần sống và không sống của HST.
Môi trường vật lý, đặc biệt là vòng tuần hoàn năm của nhiệt độ và lượng mưa, ảnh hưởng đến cấu trúc và đặc điểm của quần xã sinh vật, quyết định địa điểm đó sẽ là rừng, đồng cỏ, sa mạc hay ĐNN. Quần xã sinh vật cũng có thể biến đổi tính chất vật lý của một HST. Ví dụ, trong một HST trên cạn, tốc độ gió, độ ẩm, nhiệt độ và tính chất đất tại một địa điểm nào đó có thể bị ảnh hưởng do cây cối và các động vật sống tại đó. Trong các HST thuỷ vực, các tính chất vật lý như lưu lượng dòng chảy của nước, độ trong, tính chất hoá học và độ sâu của nước ảnh hưởng đến tập tính của các loài sinh vật có liên quan, và ngược lại những quần xã như các loài tảo và các dải san hô có thể làm thay đổi các tính chất của môi trường vật lý.
Trong một quần xã sinh vật, mỗi loài sử dụng một nhóm những tài nguyên nhất định, tạo thành ổ sinh thái của loài đó. Ổ sinh thái cho một loài thực vật có thể bao gồm loại đất mà loài đó sinh sống, lượng ánh sáng mặt trời và độ ẩm mà loài đó cần thiết, kiểu hệ thống thụ phấn của loài và cơ chế phát tán của hạt cây. Ổ sinh thái của một loài động vật có thể bao gồm kiểu của nơi sinh sống của loài, biên độ nhiệt độ mà loài đó có thể sống được, các loại thực phẩm và lượng nước mà chúng cần. Bất cứ thành phần nào của ổ sinh thái đều là nguồn tài nguyên có giới hạn và do đó có ảnh hưởng đến giới hạn kích thước của quần thể. Ví dụ, những quần thể của các loài dơi được đặc trưng bởi nhu cầu có nơi để ngủ, chúng chỉ ngủ trong những hang đá vôi. Như vậy, quần thể của dơi bị giới hạn bởi tổng số hang đá vôi có điều kiện phù hợp, để chúng có thể trú ngụ.
Ổ sinh thái thường bao gồm các giai đoạn của diễn thế mà loài đó tồn tại. Diễn thế là một quá trình tuần tự về thay đổi thành phần loài, cấu trúc quần xã và những đặc tính vật lý xuất hiện khi có những sự xáo trộn do thiên nhiên hay do nhân tác đối với quần xã sinh học. Một loài nhất định nào đó thường gắn liền với một giai đoạn của diễn thế. Ví dụ, những con bướm ưa nắng và những cây hàng năm thường tìm thấy rất nhiều trong những giai đoạn đầu của quá trình diễn thế khi xuất hiện những khoảng trống trong những cánh rừng cổ thụ. Các loài khác, kể cả những loài hoa có thể phát triển trong bóng râm, những loài chim làm tổ trong hốc thân cây đã chết thường tìm thấy trong những giai đoạn muộn hơn của quá trình diễn thế. Các quy hoạch và quản lý của con người thường làm trái với kiểu diễn thế của thiên nhiên, những đồi trọc bị chặt đốn hết cây bụi và những cánh ràng bị chặt chọn hết những cây gỗ to sẽ không bao giờ có được những loài quý hiếm mà theo quy luật thường có trong giai đoạn diễn thế muộn.
Sự cạnh tranh và săn đuổi thường làm ảnh hưởng đến thành phần của các quần xã. Các loài thú săn mồi thường làm suy giảm trầm trọng số lượng các loài vật mồi của chúng và thậm chí chúng còn tiêu diệt hẳn một số loài trong một số khu cư trú nhất định. Các vật săn mồi có thể gián tiếp làm tăng sự ĐDSH trong quần xã bằng cách giữ mật độ của một số loài vật mồi ở mức thấp đến mức không thể xuất hiện sự cạnh tranh về nguồn tài nguyên. Số lượng cá thể của từng loài nhất định có sự phụ thuộc vào nguồn tài nguyên thiên nhiên mà thường được gọi là sức tải, hoặc khả năng chịu đựng. Tổng số lượng của các quần thể thường thấp hơn khả năng chịu đựng của môi trường nếu như trong quần xã đó có yếu tố kiềm chế do thú săn mồi. Nếu như không còn thú săn mồi nữa, số lượng quần thể sẽ tăng hoặc vượt điểm ngưỡng sức tải của môi trường và tiếp diễn cho đến tận khi những nguồn tài nguyên trở nên cạn kiệt và lúc đó quần thể cũng sẽ bị suy vong.
Thành phần của quần xã cũng bị ảnh hưởng bởi những mối tương hỗ, trong đó loài nọ phụ thuộc vào loài kia. Những loài có quan hệ tương hỗ thường có mật độ quần thể cao hơn khi cùng tồn tại. Một ví dụ rất phổ biến về quan hệ tương hỗ giữa chim ăn quả phát tán hạt của những cây có quả mọng; những côn trùng thụ phấn và những loài thực vật thụ phấn nhờ côn trùng; nấm và tảo cùng tạo ra địa y; kiến làm tổ trên cây và bảo vệ cây không bị sâu phá hoại; những loài san hô và những loài tảo sống trong san hô. Đỉnh cao của mối quan hệ tương tác này là hai loài luôn luôn xuất hiện cùng nhau và không thể sống thiếu nhau. Ví dụ, nếu như một số loài tảo sống trong san hô bị chết thì tiếp ngay sau đó các loài san hô này cũng yếu dần rồi cũng chết theo.
Các bậc dinh dưỡng. Các loài trong một quần xã sinh học có thể được xếp loại theo cách chúng thu nhận năng lượng từ môi trường. Những thứ hạng đó được gọi là bậc dinh dưỡng, chúng bao gồm các loài quang hợp (được gọi là vật sản xuất sơ cấp), trực tiếp nhận năng lượng từ Mặt trời để tổng hợp nên những phân tử hữu cơ cần thiết cho sự sống và sự phát triển. Trong môi trường của HST trên cạn, những thực vật bậc cao, thực vật hạn trần và dương xỉ là những cây đảm nhận chức năng quang hợp, trong khi đó trong môi trường nước, các loài cỏ biển, các loài tảo đơn bào là những vật sản xuất sơ cấp. Các loài động vật ăn cỏ (còn gọi là những sinh vật tiêu thụ sơ cấp) ăn những loài thực vật có khả năng quang hợp. Các động vật ăn thịt (còn gọi là những vật tiêu thụ thứ cấp hay vật săn mồi) ăn những loài động vật khác. Những động vật ăn thịt sơ cấp (như các loài cáo, mèo) ăn thịt những loài động vật cỡ nhỏ ăn cỏ (như chuột, thỏ), trong khi đó những loài động vật ăn thịt thứ cấp (như một số loài rắn) ăn thịt một số loài động vật ăn thịt khác (như chuột, ếch, nhái). Những loài động văn ăn thịt thường là những vật săn mồi, và một số loài khác thì thuộc loại động vật ăn tạp, chúng ăn cả thực vật. Nhìn chung động vật săn mồi thường có kích thước lớn hơn và mạnh hơn những loài vật mồi của chúng, nhưng mật độ thường ít hơn rất nhiều so với mật độ vật mồi.
Các động vật sống ký sinh tạo thành một nhóm nhỏ quan trọng của động vật săn mồi. Các động vật ký sinh như muỗi, ve bét, giun sán ký sinh đường ruột và các loài vi sinh vật gây bệnh như vi khuẩn thường nhỏ hơn vật chủ của chúng, và chúng không thể giết chết con mồi của chúng ngay lập tức. Tác hại của các vật sống ký sinh là chúng làm các vật chủ yếu đi và rồi chất dần chết mòn theo thời gian. Các vật ký sinh đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát mật độ vật chủ của chúng. Khi quần thể vật chủ đạt mức cao, các vật ký sinh cóe thể dễ dàng lây lan từ vật chủ này đến vật chủ khác làm cho tỷ lệ vật chủ bị nhiễm bệnh cao hơn và cuối cùng là dẫn đến việc suy giảm mật độ quần thể vật chủ.
Vật phân huỷ là những loài sống trên những xác cây đã chết, xác động vật chết cũng như các chất thải, chúng phá vỡ những mô tế bào phức tạp và các phân tử hữu cơ. Vật phân huỷ giải phóng các chất khoáng như nitơ và phôtpho, những chất này được thực vật và tảo sử dụng trở lại. Vật phân huỷ đóng vai trò quan trọng nhất là nấm và vi khuẩn, nhiều loài khác cũng tham gia vào việc phân huỷ các chất hữu cơ. Ví dụ, những con chim quạ ăn thịt các động vật đã chết, có một số loài bọ ăn phân động vật, giun đất phân huỷ các lá rụng và các chất hữu cơ trong đất. Nếu như không có các vật phân huỷ chất hữu cơ và tái chế thành các chất khoáng hoàn trả cho đất thì sự phát triển của thực vật sẽ bị suy giảm nghiêm trọng.
Như một quy luật chung, sinh khối lớn nhất (trọng lượng tươi sống) trong một HST thuộc về vật sản xuất sơ cấp. Trong bất kỳ một quần xã nào, những động vật ăn cỏ thường có sinh khối lớn hơn là động vật ăn thịt, hoặc những động vật ăn thịt sơ cấp có sinh khối lớn hơn so với động vật ăn thịt thứ cấp. Nhu cầu thực sự của các loài trong chuỗi thức ăn hay những địa điểm có thể nuôi sống được chúng trong các bậc dinh dưỡng thường bị giới hạn rất nghiêm ngặt. Một số loài côn trùng nhỏ chỉ ăn trên một loại thực vật nhất định, và một số loài thiên địch chỉ ký sinh ở một số loài sâu xác định hoặc một số loài côn trùng bắt mồi chỉ ăn một số loài sâu bọ nhất định. Những mối quan hệ tương hỗ trong các cấp bậc dinh dưỡng như vậy tạo thành chuỗi thức ăn. Nhu cầu sinh thái đặc thù của mỗi loài là yếu tố quan trọng khống chế sự bùng phát số lượng của từng loài trong quần xã. Hiện trạng rất phổ biến trong nhiều các quần xã sinh học là một loài có thể sử dụng nhiều loài thức ăn thuộc thành viên của các bậc dinh dưỡng thấp hơn trong chuỗi thức ăn, và đồng thời chúng là vật mồi của những động vật bắt mồi thuộc bậc dinh dưỡng cao hơn so với chúng. Do vậy mà một sự mô tả chính xác về cơ cấu tổ chức của các quần xã sinh học là mạng lưới thức ăn, trong đó các loài liên hệ với nhau trong mối quan hệ dinh dưỡng phức tạp trong chuỗi. Các loài trong cùng bậc dinh dưỡng hầu như cùng sử dụng những nguồn tài nguyên giống nhau trong môi trường, nên chúng thường có sự cạnh tranh thức ăn (cạnh tranh khác loài).
mang-luoi-thuc-an
Hình 1.6. Sơ đồ mạng lưới thức ăn trong một thủy vực ở vùng nhiệt đới

0 nhận xét:

Post a Comment

Cảm ơn bạn đã để lại ý kiến, giúp chúng tôi cung cấp thông tin đầy đủ hơn nữa!