Quần xã sinh vật

Trên thực tế, nơi ở của một quần thể thuộc một loài thường bao giờ cũng có nhiều loài sinh vật cùng sinh sống. Như vậy mối quan hệ giữa các loài cùng sinh sống trên một khu vực nhất định sẽ như thế nào? Mối quan hệ giữa các loài đó với nơi ở cụ thể của chúng ra sao? Trong các mối quan hệ đó thì mối quan hệ nào là đặc trưng nhất? Đó là những nội dung mà mình sẽ đề cập ngay sau đây:

• Quần thể sinh vật

1. Khái niệm quần xã sinh vật

- Quần xã là một tập hợp các quần thể sinh vật thuộc nhiều loài khác nhau, cùng sống trong không gian và thời gian nhất định, các sinh vật có mối quan hệ gắn bó với nhau như một thể thống nhất và do vậy quần xã có cấu trúc tương đối ổn định.

- Ví dụ: Quần xã đồng cỏ, quần xã cây bụi, quần xã ao hồ, quần xã sinh vật nổi,…

2. Các đặc trưng của quần xã sinh vật

a. Đặc trưng về thành phần loài

- Độ đa dạng: Số lượng loài, số lượng cá thể của mỗi loài biểu thị mức độ đa dạng của quần xã. Quần xã ổn định thường có số lượng loài lớn và số lượng cá thể trong mỗi loài cao.

- Loài đặc trưng: là loài chỉ có ở một quần xã nào đó, hoặc có số lượng nhiều hơn hẳn và có vai trò quan trọng hơn loài khác. Ví dụ: Cây cọ là loài đặc trưng của quần xã vùng đồi Phú Thọ; Cá cóc – Tam Đảo; Tràm – U Minh,…

- Loài ưu thế: là loài đóng vai trò quan trọng trong quần xã do số lượng cá thể nhiều, sinh khối lớn hoặc hoạt động mạnh của chúng. Ví dụ: Đối với quần xã trên cạn, thực vật có hạt thường là loài ưu thế vì chúng quyết định khí hậu của môi trường.

- Độ phong phú: là tỉ lệ phần trăm số cá thể của loài đó so với tổng số cá thể sinh vật trong quần xã (người ta dùng chỉ số Shannon để đánh giá mức độ đa dạng của một quần xã).

H = -[(pAlnpA + pBlnpB + pClnpC + …]

Trong đó:

- H là độ đa dạng Shannon.

- pA là độ phong phú tương đối của loài A (tính bằng: số cá thể loài A / tổng số cá thể của quần xã)

b. Đặc trưng về không gian phân bố

Trong mỗi quần xã, do có sự khác nhau về điều kiện sinh thái và sự thích nghi của các loài với các điều kiện sinh thái khác nhau nên xảy ra sự phân bố khác nhau => giảm mức độ cạnh tranh giữa các loài và tăng khả năng sử dụng nguồn sống của môi trường.

- Phân bố theo chiều thẳng đứng:

+ Quần xã rừng nhiệt đới thường có 5 tầng (cỏ, cây bụi, 3 tầng gỗ). Quần xã sinh vật thủy sinh thường có 2 tầng (mặt, đáy).

+ Phân tầng thẳng đứng giúp cho sinh vật thích nghi với các điều kiện chiếu sáng khác nhau.

+ Sự phân tầng của thực vật kéo theo sự phân tầng của động vật.

- Phân bố theo chiều ngang:

+ Phân bố sinh vật từ chân núi đến sườn núi và đỉnh núi; Phân bố sinh vật từ vùng đất ven bờ đến vùng ngập ven bờ và vùng khơi.

+ Sinh vật thường tập trung ở nơi có điều kiện sống thuận lợi.

c. Đặc trưng về các mối quan hệ dinh dưỡng

+ Nhóm sinh vật sản xuất

+ Nhóm sinh vật tiêu thụ

+ Nhóm sinh vật phân giải

3. Mối quan hệ giữa các loài

Trong quần xã có các mối quan hệ hỗ trợ (cộng sinh, hội sinh, cộng tác) và quan hệ đối kháng (cạnh tranh, kí sinh, ức chế - cảm nhiễm, sinh vật ăn sinh vật)

* Cộng sinh

- Hai loài cùng có lợi khi chung sống và nhất thiết phải có nhau.

- Cộng sinh giữa nấm và vi khuẩn lam tạo ra địa y, cộng sinh giữa vi khuẩn nốt sần rhizôbium với cây họ đậu, cộng sinh giữa kiến và cây kiến, cộng sinh giữa mối và trùng roi (trong bụng mối).

* Hợp tác

- Hai loài cùng có lợi khi chung sống nhưng không nhất thiết phải có nhau.

- Hợp tác giữa sáo ăn sinh vật ký sinh trên lưng trâu, bò, hợp tác giữa cá nhỏ và cá lớn.

* Hội sinh

- Khi sống chung chỉ một loài có lợi, loài kia không có lợi cũng không có hại gì.

- Chim kênh kênh ăn thịt thừa của thú, Cá ép bám vào cá lớn như cá mập, cá voi,…

* Cạnh tranh

- Các loài tranh nhau về nguồn sống, không gian sống. Cả hai đều bị bất lợi. Tuy nhiên trong tự nhiên phải có loài mạnh hơn lấn át không cho loài khác phát triển.

- Canh tranh giữa rắn, chồn và chim cú mèo cùng chung nguồn thức ăn là chuột

* Kí sinh

- Một loài (loài kí sinh) sống nhờ trên cơ thể của loài khác (sinh vật chủ), lấy các chất nuôi sống cơ thể từ loài đó.

- Giun, sán trong bộ phận tiêu hóa người và động vật (kí sinh hoàn toàn); Cây tầm gửi (bán kí sinh).

* Ức chế - cảm nhiễm

- Một loài sống bình thường, nhưng gây hại cho loài khác (vô tình).

- Tảo hiển vi trong quá trình phát triển đã tiết chất độc giết chết động vật không xương sống.

* Sinh vật ăn sinh vật khác

- Hai loài sống chung với nhau nhưng một loài sử dụng loài khác làm thức ăn. Bao gồm: động vật ăn thực vật, động vật ăn động vật, thực vật ăn côn trùng.

- Hổ, sư tử ăn linh dương, thỏ, dê,…

4. Khống chế sinh học

- Là hiện tượng số lượng cá thể của loài này bị không chế (ở mức độ nhất định, không tăng quá cao hoặc giảm quá thấp) bới số lượng cá thể của quần thể khác hoặc do tác động chủ yếu của các mối quan hệ hỗ trợ hoặc đối kháng giữa các loài trong quần xã.

- Trong sản xuất, người ta sử dụng các loài thiên địch để phòng trừ các sinh vật gây hai cho cây trồng.

5. Diễn thế sinh thái

a. Khái niệm về diễn thế sinh thái

- Là quá trình biến đổi tuần tự của quần xã qua các giai đoạn tương ứng với sự biến đổi của môi trường. Cuối cùng hình thành một quần xã tương đối ổn định (quần xã đỉnh cực).

- Trong quá trình diễn thế, song song với sự biến đổi về thành phần loài của quần xã luôn kéo theo sự biến đổi về điều kiện tự nhiên của môi trường.

b. Nguyên nhân diễn thế sinh thái

- Nguyên nhân bên ngoài: sự thay đổi của điều kiện tự nhiên,…

- Nguyên nhân bên trong: Do sự tương tác giữa các loài trong quần xã (sự đấu tranh gay gắt giữa các loài trong quần xã, quan hệ sinh vật ăn sinh vật,..)

Ngoài ra hoạt động khai thác tài nguyên của con người cũng gây ra diễn thế sinh thái.

c. Các loại diễn thế sinh thái

* Diễn thế nguyên sinh:

- Là diễn thế khởi đầu từ môi trường trống trơn (chưa có sinh vật) và kết quả là hình thành nên quần xã đỉnh cực. 

Ví dụ: Quá trình hình thành quần xã sinh vật sau khi một hòn đảo mới được xuất hiện ngoài biển khơi,…

- Trong diễn thế nguyên sinh, càng về sau thì độ đa dạng của quần xã tăng lên, độ dài của chuỗi thức ăn tăng lên, tình ổn định của quần xã tăng lên.

* Diễn thế thứ sinh:

- Là diễn thế xuất hiện ở môi trường đã có một quần xã sinh vật từng sống. Do thay đổi của tự nhiên hay khai thác quá mức của con người làm cho quần xã bị hủy diệt. Một quần xã mới phục hồi thay thế quần xã bị hủy diệt. Ví dụ: sự phục hồi của rừng sau khi bị khai thác,…

- Tùy theo điều kiện thuận lợi hay không thuận lợi mà diễn thế có thể hình thành nên quần xã đỉnh cực hoặc quần xã bị suy thoái.

- So với diễn thế nguyên sinh thì diễn thế thứ sinh diễn ra phổ biến hơn.

d. Ý nghĩa của nghiên cứu diễn thế sinh thái

Giúp hiểu được quy luật phát triển của sinh vật, dự đoán được các quần xã tồn tại trước đó và quần xã sẽ thay thế trong tương lai. Từ đó cơ thể chủ động:

- Xây dựng kế hoặc trong việc bảo vệ, khai thác và phục hồi nguồn tài nguyên.

- Đề xuất các biện pháp khắc phục những biến đổi bất lợi của môi trường, sinh vật và con người.

6. Bài tập về quần xã sinh vật

Bài 1: Giải sử cho 2 quần xã rừng nhỏ, mỗi quần xã có 1000 cá thể bào gồm các loài thực vật (A, B, C, D) như sau:

- Quần xã 1: 250A, 250B, 250C, 250D.

- Quần xã 2: 700A, 100B, 50C, 50D.

Hãy cho biết độ đa dạng của quần xã nào cao hơn?

(Áp dụng công thức của Shannon)

• Hệ sinh thái