Sinh thái học quần xã SVIP

I. Khái niệm quần xã sinh vật

- Quần xã sinh vật là một tập hợp các quần thể sinh vật khác loài, cùng sống trong một không gian nhất định, giữa chúng có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và với môi trường, tạo thành một cấu trúc tương đối ổn định, có khả năng tự điều chỉnh.

Ví dụ: Quần xã sinh vật ở cồn cát, vùng đất ngập nước, sườn núi, rừng thông, ruộng lúa, ao cá,...

- Quần xã sinh vật và môi trường có sự trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng. Các loài trong quần xã có tác động qua lại với nhau cũng như tác động qua lại với môi trường.

II. Các đặc trưng cơ bản của quần xã

1. Đặc trưng về thành phần loài

- Đặc trưng về thành phần loài được biểu thị qua số lượng của các loài sinh vật trong quần xã.

- Quần xã sinh vật thường đặc trưng bởi ba nhóm:

• Loài ưu thế
  • Đóng vai trò quan trọng trong quần xã do có số lượng cá thể nhiều, sinh khối lớn và mức độ hoạt động mạnh, chi phối các loài sinh vật khác và môi trường.
  • Ví dụ: Các loài cây gỗ trong quần xã rừng mưa nhiệt đới, các loài cỏ trên đồng cỏ,...

• Loài đặc trưng
  • Là loài chỉ có ở một quần xã nào đó hoặc ở đó chúng có số lượng nhiều tạo nên sự khác biệt so với các loài khác.
  • Ví dụ: Ở vùng đất ngập nước ven biển, các loài được, sú, vẹt là loài đặc trưng của quần xã sinh vật này đồng thời cũng là loài ưu thế.

• Loài chủ chốt
  • Là loài có số lượng (sinh khối) ít nhưng hoạt động mạnh; có khả năng kiểm soát, khống chế sự phát triển của loài khác và quyết định sự ổn định của quần xã. 
  • Ví dụ: Sư tử là loài chủ chốt trên đồng cỏ, chúng kiểm soát kích thước các quần thể động vật ăn thực vật như ngựa vằn, hạn chế sự sinh trưởng quá mức của những quần thể này.

- Ngoài ba nhóm loài kể trên, trong quần xã sinh vật còn có những loài khác như loài thứ yếu, loài ngẫu nhiên và loài ngoại lai. 

2. Đặc trưng về độ đa dạng và phong phú của quần xã sinh vật

- Độ đa dạng và phong phú của quần xã sinh vật được đánh giá dựa trên số lượng các loài khác nhau và tỉ lệ số cá thể mỗi loài trên tổng số cá thể trong quần xã.

- Độ đa dạng và phong phú của quần xã thể hiện sự biến động, ổn định hay suy thoái của quần xã. Một quần xã ổn định thường có số lượng loài nhiều và độ phong phú tương đối của mỗi loài cao. Ngược lại, quần xã đang suy thoái thường có số lượng loài ít và độ phong phú tương đối của mỗi loài thấp.

- Mức độ đa dạng và phong phú của quần xã sinh vật phụ thuộc vào các nhân tố hữu sinh như sự cạnh tranh giữa các loài về thức ăn, nơi ở và mức độ thay đổi của các nhân tố vô sinh của môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa,...

- Độ đa dạng và phong phú của quần xã sinh vật thường thay đổi theo xu hướng giảm dần từ vĩ độ thấp đến vĩ độ cao, từ chân núi lên đỉnh núi, từ bờ đến khơi xa, từ tầng nước mặt đến tầng đáy sâu. Sự khác biệt này là do sự thay đổi có tính quy luật của các nhân tố sinh thái.

3. Đặc trưng về cấu trúc không gian

- Theo chiều ngang, các quần xã sinh vật phân bố theo những vành đai tương ứng với những thay đổi của môi trường.

Ví dụ như sự phân bố của các loài thực vật trong quần xã sinh vật rừng ngập mặn.

- Theo chiều thẳng đứng, các loài sinh vật phân bố theo các tầng tương ứng với điều kiện sinh thái và nơi có nguồn sống phù hợp.

Ví dụ: Rừng mưa nhiệt đới thường phân thành nhiều tầng, trong đó các cây ưa sáng tạo thành ba tầng cây gỗ (tầng vượt tán, tầng tán rừng và tầng dưới tán), các cây ưa bóng tạo thành tầng cây bụi và cỏ. Sự phân tầng của thực vật kéo theo sự phân tầng của động vật. Nhiều loài chim, côn trùng sống trên tán các cây cao; khỉ, vượn, sóc sống leo trèo trên cành cây; một số loài ăn cỏ như hươu, nai sống trên mặt đất.

4. Đặc trưng về cấu trúc chức năng dinh dưỡng

- Theo cấu trúc chức năng dinh dưỡng, các sinh vật trong quần xã được phân thành ba nhóm:

• Sinh vật sản xuất là những sinh vật tự dưỡng có khả năng chuyển năng lượng mặt trời hoặc năng lượng trong các phản ứng hoá học thành năng lượng hoá học trong các hợp chất hữu cơ do chúng tổng hợp được, qua quá trình quang hợp hoặc hoá tự dưỡng. Sinh vật sản xuất gồm thực vật và một số vi sinh vật tự dưỡng.

• Sinh vật tiêu thụ sử dụng năng lượng có sẵn trong các chất hữu cơ từ những sinh vật khác cho các hoạt động sống. Sinh vật tiêu thụ chủ yếu là động vật.

• Sinh vật phân giải chuyển hoá các chất hữu cơ thành chất vô cơ, khép kín vòng tuần hoàn vật chất. Sinh vật phân giải chủ yếu là các vi khuẩn, nấm,...

III. Quan hệ sinh thái giữa các loài trong quần xã

1. Các mối quan hệ trong quần xã

- Ổ sinh thái là không gian sinh thái mà ở đó tất cả các nhân tố sinh thái nằm trong giới hạn cho phép sự tồn tại, phát triển lâu dài của loài.

Ví dụ: Ổ sinh thái của loài bọ rùa sáu vằn (Menochilus sexmaculatus) gồm rất nhiều thành phần như giới hạn nhiệt độ loài có thể chịu đựng; đặc điểm của lá, cành cây nơi loài sinh sống, kích thước và loại rệp là thức ăn của loài,...

- Cạnh tranh là nguyên nhân quan trọng dẫn đến phân li ổ sinh thái. Những loài có nhu cầu sinh thái giống nhau trong quần xã có thể xảy ra hiện tượng loại trừ lẫn nhau. 

IV. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quần xã sinh vật và biện pháp bảo vệ

1. Ảnh hưởng của loài ngoại lai

- Loài ngoại lai là loài xuất hiện và phát triển ở khu vực vốn không phải là môi trường sống tự nhiên của chúng.

Ví dụ: Một số loài vật nuôi, cây trồng có giá trị kinh tế đã được di nhập chủ động vào Việt Nam như cây ca cao, mắc ca, cao lương,...; vật nuôi như vịt bầu cánh trắng.

- Khi di nhập vào môi trường mới, nếu các nhân tố sinh thái phù hợp và không còn chịu kiểm soát của các loài sinh vật tiêu thụ, loài cạnh tranh hay tác nhân gây bệnh,... loài ngoại lai có thể tăng nhanh số lượng cá thể, gia tăng mức ảnh hưởng đến các nhân tố sinh thái vô sinh và các loài bản địa. Chúng trở thành loài mới của quần xã, cạnh tranh với các loài bản địa về thức ăn, nơi ở,... thậm chí có thể phát triển thành loài ưu thế, làm thay đổi cấu trúc của quần xã hình thành trạng thái cân bằng mới.

Ví dụ: Ốc bươu vàng được di nhập về Việt Nam với mục đích làm thức ăn cho chăn nuôi đã gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến các loài bản địa. 

2. Ảnh hưởng của con người

- Do sự bùng phát dân số và áp lực trong việc phát triển kinh tế, con người đã thực hiện một số hoạt động ảnh hưởng lớn đến các quần xã sinh vật như:

• Chuyển đất rừng thành đất nông nghiệp hoặc đất rừng và đất nông nghiệp thành các khu đô thị, địa điểm du lịch, khu công nghiệp. 
• Tàn phá rừng, thực hiện các hoạt động săn bắt, khai thác quá mức nguồn tài nguyên rừng và biển.

• Sử dụng bừa bãi phân bón, thuốc trừ sâu hoá học, thuốc kháng sinh và các hoá chất khác trong sản xuất.

• Xả thải bừa bãi và xả chất thải chưa qua xử lí gây ô nhiễm môi trường.

3. Biện pháp bảo vệ quần xã

- Con người đang thực hiện nhiều biện pháp bảo vệ quần xã sinh vật như:

• Xây dựng các khu bảo tồn thiên nhiên, vườn quốc gia.

• Bảo vệ rừng và cấm săn bắt động vật hoang dã.
• Bảo vệ và phục hồi các loài động vật, thực vật quý hiếm.
• Xây dựng kế hoạch để khai thác và sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên đất, rừng, biển.
• Tích cực phòng chống cháy rừng.
• Sử dụng phân bón vi sinh, phân bón hữu cơ thay thế cho phân bón hoá học.
• Sử dụng biện pháp kiểm soát sinh học để thay thế thuốc hoá học.
• Thực hiện các nghiên cứu khảo nghiệm trước khi nhập nội giống cây trồng, vật nuôi.
• Bảo vệ các loài sinh vật bản địa trước sự xâm lấn của loài ngoại lai.

V. Thực hành: Tìm hiểu đặc trưng cơ bản của quần xã trong tự nhiên

Cơ sở khoa học

- Các quần xã sinh vật, ví dụ như vườn trường, vườn cây ăn quả,... là những quần xã sinh vật ổn định. Do đó, có thể tìm hiểu, đánh giá được đặc trưng cơ bản của quần xã như cấu trúc chức năng dinh dưỡng của các loài sinh vật.

Các bước tiến hành

Chuẩn bị

- Vật liệu, thiết bị: Giấy, bút, kính lúp, thiết bị ghi hình.

Tiến hành

- Bước 1: Xác định khu vực tiến hành nghiên cứu.

- Bước 2: Quan sát, chụp ảnh các loài sinh vật trong khu vực nghiên cứu và hoàn thành bảng dưới đây.

Báo cáo

- Tổng hợp kết quả thực nghiệm.

- Báo cáo kết quả thực nghiệm theo mẫu dưới đây.

1. Quần xã sinh vật là một tập hợp các quần thể sinh vật khác loài, cùng sống trong một không gian nhất định, giữa chúng có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và với môi trường, tạo thành một cấu trúc tương đối ổn định, có khả năng tự điều chỉnh.

2. Những đặc trưng cơ bản của quần xã sinh vật bao gồm: Thành phần loài, độ đa dạng và phong phú, cấu trúc không gian và cấu trúc chức năng dinh dưỡng.

3. Trong quá trình tìm kiếm nguồn dinh dưỡng và nơi ở, các loài trong quần xã gắn bó mật thiết với nhau thông qua hai mối quan hệ phổ biến: Hỗ trợ hoặc đối kháng.

4. Trong quan hệ hỗ trợ, các loài sinh vật đều có lợi hoặc ít nhất một loài có lợi còn loài kia không bị hại. Quan hệ hỗ trợ bao gồm các mối quan hệ: Cộng sinh, hợp tác và hội sinh.

5. Trong quan hệ đối kháng, ít nhất một loài bị hại hoặc cả hai loài đều bị hại. Quan hệ đối kháng bao gồm các mối quan hệ: Cạnh tranh, sinh vật này ăn sinh vật khác, kí sinh, ức chế - cảm nhiễm.

6. Ổ sinh thái của một loài là không gian sống mà ở đó tất cả các nhân tố sinh thái nằm trong giới hạn sinh thái cho phép loài đó tồn tại và phát triển lâu dài.

7. Loài ngoại lai là loài sinh vật xuất hiện và phát triển ở khu vực vốn không phải là môi trường sống tự nhiên của chúng.

8. Sự xuất hiện của loài ngoại lai sẽ làm thay đổi cấu trúc dinh dưỡng, ảnh hưởng đến sự phân bố và độ đa dạng của quần xã sinh vật.

9. Các hoạt động phát triển khu đô thị, kinh tế, du lịch,... của con người đã ảnh hưởng đến sự phân bố và độ đa dạng của quần xã sinh vật.

10. Con người đang thực hiện nhiều biện pháp bảo vệ quần xã sinh vật như bảo vệ rừng; khai thác và sử dụng hợp lí các nguồn tài nguyên đất, nước, sinh vật; áp dụng biện pháp kiểm soát sinh học trong nông nghiệp, khảo nghiệm trước khi di nhập loài ngoại lai,...