Bài 26. Quần xã sinh vật

I. Khái niệm quần xã sinh vật

- Quần xã sinh vật bao gồm các quần thể của nhiều loài khác nhau cùng sống trong một không gian, thời gian nhất định, gắn bó với nhau như một thể thống nhất qua mối quan hệ dinh dưỡng và nơi ở.

- Có những quần xã lớn như rừng mưa nhiệt đới nhưng cũng có những quần xã rất nhỏ như một khu vườn hay trên một cơ thể sinh vật. Tên của quần xã thường đặt theo đặc điểm vật lí của môi trường hoặc tên của loài chiếm ưu thế.

- Quần xã là một hệ mở có khả năng tự điều chỉnh. Giữa các loài trong quần xã, giữa quần xã với môi trường vô sinh thường xuyên có sự trao đổi vật chất và chuyển hoá năng lượng, đảm bảo cho quần xã tồn tại, sinh trưởng, phát triển dần tiến tới trạng thái cân bằng và tương đối ổn định.

II. Các đặc trưng cơ bản của quần xã

1. Thành phần loài

- Thành phần loài được thể hiện qua số lượng loài trong quần xã. Số lượng loài càng lớn thì tính ổn định của quần xã càng cao do một số loài có thể thay thế vị trí của nhau khi loài nào đó bị suy giảm hay tuyệt chủng.

- Trong quần xã, mỗi loài đều có vai trò nhất định, tuy nhiên một số loài có ảnh hưởng nhiều hơn tới sự ổn định hay suy thoái của quần xã, tiêu biểu là loài ưu thế, loài đặc trưng và loài chủ chốt.

• Loài ưu thế là loài có số lượng lớn nhất hoặc sinh khối cao nhất trong quần xã.
• Loài đặc trưng chỉ phân bố hoặc tập trung nhiều ở một số sinh cảnh nhất định nhưng có vai trò quan trọng trong quần xã.
• Loài chủ chốt là loài có vai trò kiểm soát, khống chế sự phát triển của loài khác và quyết định sự ổn định của quần xã.

- Khi thành phần loài trong quần xã có sự thay đổi như thêm loài mới di cư từ nơi khác đến hay thay thế loài ưu thế này bằng loài ưu thế khác,... có thể dẫn đến biến động về cấu trúc, mối quan hệ giữa các loài và môi trường sống.

2. Đa dạng của quần xã

- Độ đa dạng của quần xã được thể hiện qua số lượng loài trong quần xã và tỉ lệ số cá thể của mỗi loài so với tổng số cá thể trong quần xã.

- Tỉ lệ số cá thể của mỗi loài so với tổng số cá thể trong quần xã được goij  là độ phong phú của quần xã.

- Quần xã có số lượng loài càng lớn và độ phong phú của các loài càng đồng đều thì độ đa dạng càng cao. Độ đa dạng quần xã sinh vật thay đổi theo xu hướng giảm dần khi di chuyển từ vĩ độ thấp đến vĩ độ cao, từ chân núi lên đỉnh núi, từ bờ đến khơi xa và từ tầng mặt xuống các lớp nước sâu.

- Độ đa dạng thể hiện sự biến động, ổn định hay suy thoái của quần xã sinh vật. Độ đa dạng của quần xã càng cao, tính ổn định càng lớn bởi những loài cùng bậc dinh dưỡng hoặc có mối quan hệ gần gũi có thể thay thế nhau trong lưới thức ăn.

3. Cấu trúc không gian

- Cấu trúc không gian là sự phân bố cá thể của tất cả các loài trong quần xã. Phân bố của các cá thể trong quần xã tuỳ thuộc vào nhu cầu sinh thái của mỗi loài.

a) Phân bố theo chiều thẳng đứng

- Kiểu phân bố này thể hiện rõ ở các quần xã dưới nước, trong đất và rừng. Sinh vật phân tầng theo nhu cầu ánh sáng, dinh dưỡng, có vai trò giảm áp lực cạnh tranh, khai thác tốt nguồn sống từ môi trường.

Ví dụ: Ở rừng mưa nhiệt đới, thực vật phân tầng theo nhu cầu ánh sáng của mỗi nhóm loài.

b) Phân bố theo chiều ngang

- Trong kiểu phân bố này, các loài sinh vật trong quần xã phân bố theo vành đai, tương ứng với những thay đổi của môi trường.

Ví dụ: phân bố từ ven bờ tới khơi xa, từ đồng bằng đến vùng núi, từ chân núi đến đỉnh núi,...

4. Cấu trúc dinh dưỡng

- Cấu trúc dinh dưỡng là đặc điểm về mối quan hệ thức ăn giữa các loài sinh vật trong quần xã.

- Dựa vào mối quan hệ dinh dưỡng, các loài trong quần xã được chia thanhf 3 nhóm chính: sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân giải.

• 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. Ví dụ: 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. Ví dụ: động vật.
• Sinh vật phân giải chuyển hoá các chất hữu cơ thành chất vô cơ, khép kín vòng tuần hoàn vật chất. VD: các vi khuẩn, nấm,...

III. Các mối quan hệ trong quần xã và sự phân li ổ sinh thái

1. Các mối quan hệ trong quần xã

2. Ổ sinh thái

- Khoảng giới hạn của một nhân tố sinh thái mà ở đó sinh vật có thể tồn tại và phát triển gọi là ổ sinh thái của loài với nhân tố đó. 

- 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 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. Khi xảy ra cạnh tranh giữa các loài có ổ sinh thái giống nhau mà không loài nào bị tuyệt chủng chứng tỏ đã có ít nhất một loài thay đổi ổ sinh thái của mình. Tiến hoá dẫn đến phân li ổ sinh thái có vai trò làm giảm sự cạnh tranh giữa các loài.

IV. Một số yếu tố tác động và biện pháp bảo vệ quần xã

1. Loài ngoại lai

- Loài ngoại lai là loài xuất hiện ở khu vực vốn không phải môi trường sống tự nhiên của chúng. Loài ngoại lai không phải là loài bản địa mà được di nhập từ một vùng hay quốc gia này đến một vùng hay quốc gia khác.

- 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.

2. Tác động của con người

- Phá rừng, chuyển đất rừng thành đất nông nghiệp gây xói mòn đất, lũ lụt, làm thay đổi khả năng điều hoà vòng tuần hoàn nước và khí hậu.

- Thay thế các hệ sinh thái tự nhiên bằng các hệ sinh thái nhân tạo có độ đa dạng rất thấp như hệ sinh thái đô thị, khu công nghiệp,...

- Khai thác quá mức tài nguyên sinh vật, vượt quá khả năng tự phục hồi của quần thể sinh vật khiến kích thước quần thể giảm mạnh xuống dưới mức tối thiểu dẫn đến sự tuyệt chủng hoặc đe doạ tuyệt chủng của nhiều loài.

- Sử dụng thiếu kiểm soát phân bón hoá học, thuốc trừ sâu trong trồng trọt, kháng sinh, chất kích thích sinh trưởng trong chăn nuôi cũng là nguyên nhân dẫn đến sự duy giảm đa dạng sinh vật của quần xã.

3. Một số biện pháp bảo vệ quần xã

- Xây dựng các khu bảo tồn thiên nhiên, vườn quốc gia, trung tâm cứu hộ động vật hoang dã.

- Xây dựng kế hoạch bảo vệ, khai thác và sử dụng hợp lí tài nguyên đất, nước, rừng.

- Bảo vệ, phục hồi những quần thể sinh vật có kích thước nhỏ hoặc suy thoái.

- Phát triển nông nghiệp hữu cơ, nông nghiệp sinh thái, áp dụng các quy trình sản xuất thân thiện với môi trường, bảo vệ cảnh quan, tích cực sử dụng phân hữu cơ, phân vi sinh và các biện pháp kiểm soát sinh học.

- Kiểm soát chặt chẽ các loài sinh vật ngoại lai, thực hiện nghiên cứu, đánh giá tác động môi trường trước khi nhập nội sinh vật.