Các đặc trưng cơ bản của quần xã

SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG



60



Cá cóc ở rừng Tam Đảo



Xương rồng ở quần xã sa mạc



Hình 2.16. Loài đặc trưng



Loài đặc trưng: là loài chỉ có ở một quần xã nào đó hoặc là có

số lượng nhiều hơn hẳn các loài khác và có vai trò quan trọng trong

quần xã đối với loài khác. Cá cóc Tam Đảo là loài đặc trưng chỉ có

ở vùng rừng nhiệt đới Tam Đảo, cây cọ có rất nhiều ở vùng đồi Phú

Thọ. (Hình 2.16).

Mức độ đa dạng của quần xã: được thể hiện qua sự phong phú

về số lượng loài và số lượng cá thể của mỗi loài, nó biểu thị sự

biến động, ổn định hay suy thoái của quần xã. Nhìn chung, những

vùng có khí hậu khắc nghiệt độ đa dạng của quần xã thường thấp

hơn vùng nhiệt đới có khí hậu ổn định, nguồn sống phong phú.

(Hình 2.17).



Hình 2.17. Mức độ đa dạng của quần xã rạn san hô



Chương II. Cơ sở sinh thái học



61



Theo hoạt động chức năng của các nhóm loài, quần xã được chia

thành 2 loại: quần xã sinh vật tự dưỡng và quần xã sinh vật dị dưỡng.

Sinh vật tự dưỡng: cây xanh và một số sinh vật màu có khả

năng tiếp nhận năng lượng mặt trời, tổng hợp năng lượng từ các

chất vô cơ đơn giản thông qua quá trình quang hợp để tạo ra nguồn

thức ăn sơ cấp.

Sinh vật dị dưỡng: là những sinh vật không có khả năng tự

tổng hợp chất hữu cơ từ những chất vô cơ đơn giản, phải sống nhờ

nguồn thức ăn sơ cấp như động vật và phần lớn các vi sinh vật.

b. Phân bố cá thể trong không gian của quần xã



Tầng vượt tán



Tầng tán rừng



Tầng dưới tán



Tầng thảm tươi



Hình 2.18. Quần xã phân bố theo chiều thẳng đứng



62



SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG



Sự phân bố của các sinh vật trong không gian và quan hệ

tương hỗ của chúng với môi trường quyết định đến kiểu cấu trúc

của quần xã. Sự phân bố của các sinh vật trong không gian quần xã

làm giảm bớt mức độ cạnh tranh giữa các loài, khai thác được tối

ưu nguồn sống của môi trường.

Ứng dụng vào thực tiễn sản xuất: Trồng xen canh các loài trên

cùng một diện tích đất canh tác: ngô, đậu; canh tác theo đường

đồng mức...

Mỗi quần xã đều có đặc trưng phân bố của các cá thể trong

quần xã. Rừng có thể phân chia thành hai tầng cơ bản là tầng tự

dưỡng và tầng dị dưỡng đặc trưng. Quần xã rừng mưa nhiệt đới có

sự phân bố theo tầng bao gồm: tầng cỏ và quyết, tầng cây bụi, tầng

dưới tán, tầng tán rừng và tầng vượt tán.

Quần xã phân bố theo chiều thẳng đứng: sự hình thành nhiều

tầng cây thích nghi với các điều kiện chiếu sáng khác nhau trong

rừng mưa nhiệt đới. Sự phân tầng có ý nghĩa làm tăng sinh khối

trên một đơn vị diện tích hay thể tích. Hình 2.18.

Quần xã phân bố theo chiều ngang: trên mặt đất là sự phân bố

của sinh vật từ đỉnh núi, sườn núi tới chân núi; hoặc trên biển: sinh

vật phân bố từ vùng ven bờ, vùng ngập nước ven bờ tới vùng

khơi... (Hình 2.19).



Hình 2.19. Quần xã phân bố theo chiều ngang



Chương II. Cơ sở sinh thái học



63



c. Cấu trúc về dinh dưỡng

* Chuỗi thức ăn:

Chuỗi thức ăn thể hiện mối quan hệ dinh dưỡng của các loài

trong quần xã, trong đó loài này sử dụng một loài khác hay sản

phẩm của nó làm thức ăn, về phía mình nó lại làm thức ăn cho các

loài kế tiếp. Trong một quần xã, người ta có thể quan sát thấy các

chuỗi thức ăn thể hiện bởi loài sau ăn loài trước giống như một

chuỗi xích, có khi lên tới 5 đến 6 mắt xích. (Hình 2.20).



Hình 2.20. Chuỗi thức ăn đồng cỏ



Trong hệ sinh thái biển, chuỗi thức ăn có thể là:

Thực vật trôi nổi → động vật trôi nổi → cá voi → vi khuẩn.

Trong hệ sinh thái đồng cỏ, chuỗi thức ăn có thể là:

Cỏ → châu chấu → ếch → rắn → chim ăn rắn (đại bàng) → vi khuẩn.



SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG



64



Các chuỗi thức ăn có thể nói chia thành hai loại cơ bản: Chuỗi

thức ăn chăn nuôi và chuỗi thức ăn phế liệu.

Chuỗi thức ăn chăn nuôi: Chuỗi này được khởi đầu bằng thực

vật, tiếp đến là những loài "ăn cỏ" rồi đến vật ăn thịt các cấp (1, 2,

3...). Chuỗi thức ăn có dạng sau:

Thực vật

động vật ăn cỏ

vật ăn thịt bậc 2 vi khuẩn.



động vật ăn thịt bậc 1



động



Chuỗi thức ăn phế liệu: được khởi đầu bằng phế liệu hay mùn

bã, cặn vẩn, phân và xác sinh vật, sau đó là bậc dinh dưỡng của

những loài ăn cặn vẩn, rồi đến các vật ăn thịt khác. Trong chuỗi

thức ăn phế liệu gồm 2 loại sinh vật tiêu thụ:

- Sinh vật lớn tiêu thụ: côn trùng ăn phân, xác... như bọ hung,

bén hèn, bọ ăn xác...

- Sinh vật bé tiêu thụ: vi khuẩn và nấm phân huỷ các chất hữu

cơ trong phế liệu, tạo thành các chất dinh dưỡng là nguồn thức ăn

cho thực vật.

Chuỗi thức ăn này có dạng sau:

Phế liệu

động vật ăn phế liệu

động vật ăn thịt bậc 2



động vật ăn thịt bậc 1



Trong chuỗi thức ăn phế liệu, năng lượng thức ăn chuyển từ

thành phần này sang thành phần khác của hệ sinh thái chậm hơn so

với chuỗi thức ăn chăn nuôi.

Chuỗi thức ăn phế liệu bình thường phức tạp hơn chuỗi thức ăn

chăn nuôi.

Hai kiểu chuỗi thức ăn này có thể tồn tại riêng biệt, cũng có thể

kết hợp với nhau và có tầm quan trọng khác nhau trong các kiểu hệ

sinh thái khác nhau.

Ý nghĩa của việc nghiên cứu chuỗi thức ăn với việc bảo vệ

môi trường:

- Nghiên cứu sự lây lan chất ô nhiễm:

Chú ý việc "tích tụ sinh học” là hiện tượng các độc chất ở các

bậc dinh dưỡng bị giữ lại, nó sẽ được tích tụ dần và gia tăng hàm



Chương II. Cơ sở sinh thái học



65



lượng chất độc hại ở các nhóm dinh dưỡng phía sau và có thể đạt tới

mức độ gây hại cho sự phát triển của cơ thể sinh vật và con người.

Ở vùng đầm lầy Long Island, tiến hành phun thuốc diệt muỗi

có chứa DDT nhưng không ảnh hưởng trực tiếp tới cá trong đầm

lầy, tuy nhiên họ đã không tính đến việc tích tụ sinh học (thuốc

DDT có độ bền vững sinh học cao), các chuyên gia đã phân tích

các sinh vật ở đây và thấy rằng hàm lượng DDT tích tụ trong nước

và các sinh vật như sau:

Nước: 0,0005ppm



Hải âu trắng: 6,0 ppm



Phù du: 0,04ppm



Chim ưng: 13,8 ppm



Cypris: 0,094 ppm



Vịt trời (ăn cá): 22,8



Cá kìm (cá ăn thịt): 2,07 ppm Bồ nông (ăn cá lớn): 26,4

Chim diệc: 3,57 ppm

- Cân bằng sinh thái và bảo vệ hệ sinh thái thông qua chuỗi

thức ăn và năng lượng.

+ Ở hệ sinh thái trẻ: chuỗi thức ăn đơn giản hơn và thường có

sự tham gia của một số ít loài so với hệ sinh thái già.

Hệ sinh thái trẻ có tính ổn định kém, hoặc phát triển thịnh

vượng hoặc suy tàn nhanh thể hiện sự tác động của hệ sinh thái.

+ Ở hệ sinh thái ổn định: tính bền vững cao hơn, chuỗi thức ăn

phức tạp hơn và có quan hệ với nhiều quần thể khác.

Qua cơ chế thức ăn có thể kiểm soát tốt hơn cân bằng sinh thái

và giữ cân bằng cho hệ sinh thái.

Những đơn vị cấu trúc nên chuỗi thức ăn là các bậc dinh dưỡng.

* Các bậc dinh dưỡng:

Mỗi một nhóm sinh vật trong chuỗi thức ăn có thể khác nhau

về bậc phân loại nhưng cùng sử dụng một dạng thức ăn được gọi là

bậc dinh dưỡng (tức là mắt xích của chuỗi thức ăn). Các bậc dinh

dưỡng của một hệ sinh thái hồ gồm:



SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG



66

Bậc I



Bậc II



Cây cỏ nến



Bậc III



Động vật vỏ cứng thuỷ sinh

(tôm, giáp xác)



Cá



Cây hoa súng

Tảo



Côn trùng (cào cào, châu chấu)



Sinh vật sản xuất



Động vật ăn thực vật



Động vật ăn thịt



Hình 2.21. Các bậc dinh dưỡng hệ sinh thái hồ



Trong hệ sinh thái thường có bốn bậc dinh dưỡng, trong đó có

ba mức độ ăn thịt là: Thực vật, động vật ăn cỏ, động vật ăn thịt (bậc

1, bậc 2, bậc 3) và sinh vật hoại sinh.

Các sinh vật dinh dưỡng ở nhiều bậc khác nhau trong chuỗi

thức ăn:

- Bậc dinh dưỡng cấp 1 (sinh vật sản xuất) gồm cây xanh là

bậc dinh dưỡng đầu tiên - bậc sơ cấp như: cỏ, tảo, rong...

- Bậc dinh dưỡng cấp 2 (sinh vật tiêu thụ bậc 1) gồm động vật

ăn sinh vật sản xuất (bậc dinh dưỡng thứ cấp) như: tôm, giáp xác,

cào cào, sâu...

- Bậc dinh dưỡng cấp 3 (sinh vật tiêu thụ bậc 2) gồm động vật

ăn thịt ăn các động vật ăn các động vật tiêu thụ bậc 1 như: cá nhỏ,

chim nhỏ, rắn, gặm nhấm...

- Bậc dinh dưỡng cấp 4, 5... (sinh vật tiêu thụ bậc 3, 4...) gồm

các động vật ăn thịt động vật, chúng ăn các sinh vật tiêu thụ bậc 2,

3... như: đại bàng, cáo...

- Bậc cuối cùng gọi là bậc dinh dưỡng cấp cao nhất. Các sinh

vật tiêu thụ cũng có thể gọi là sinh vật tiêu thụ bậc 1, bậc 2, bậc 3

và phụ thuộc vào bậc dinh dưỡng.

* Lưới thức ăn

Khái niệm: Lưới thức ăn là tổ hợp các chuỗi thức ăn có trong

quần xã, trong đó có một số loài sử dụng nhiều dạng thức ăn hoặc

cung cấp thức ăn cho nhiều loài, trở thành điểm nối các chuỗi thức

ăn với nhau. (Hình 2.22).



Chương II. Cơ sở sinh thái học



67



Lưới thức ăn và hệ sinh thái càng nhiều kênh chuyển đổi dòng

năng lượng thì độ ổn định của chúng càng cao.

Sinh vật ăn cỏ thường tạo ra lưới thức ăn ăn cỏ nhưng lại

không cần sinh vật phân huỷ.

Sinh vật phân huỷ lại tạo ra lưới thức ăn mảnh vụn vì chúng

thường sống trên xác chết các sinh vật có trong hệ sinh thái mà

không phân biệt thứ bậc dinh dưỡng.

Sinh vật kí sinh ăn bám tạo ra lưới thức ăn ăn bám vì những

sinh vật này sống ở tất cả các cấp bậc dinh dưỡng nhưng năng

lượng mà chúng thu nhận được lại không được chuyển đến bậc

dinh dưỡng tiếp theo mà được sử dụng luôn.



Hình 2.22. Lưới thức ăn của hệ sinh thái rừng



SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG



68



Hình 2.22 thể hiện lưới thức ăn của hệ sinh thái rừng (Nguồn:

Sách giáo khoa Sinh học 9).

Một lưới thức ăn của hệ sinh thái rừng là:

Đại bàng

Cầy

Cây gỗ

Hổ

Sâu ăn lá



Bọ ngựa



Vi sinh vật

Rắn



Cây cỏ



Chuột



* Tháp sinh thái (tháp dinh dưỡng)

Số nguyên liệu ở mỗi bậc dinh dưỡng có thể được biểu thị

bằng tháp sinh thái.

Tháp sinh thái được cấu tạo bằng cách chồng liên tiếp các bậc

dinh dưỡng từ thấp đến cao. Do tổng năng lượng (hoặc số lượng

hay khối lượng) liên tiếp giảm giữa các bậc dinh dưỡng nên tháp có

đáy to ở dưới, càng lên cao tháp càng nhỏ dần. Hình 2.23.



Đại bàng



Rắn



Ếch



Châu chấu

Cỏ



Hình 2.23. Tháp sinh thái đơn giản giới thiệu chuỗi thức ăn đơn giản



Chương II. Cơ sở sinh thái học



69



Tuỳ thuộc vào cách sử dụng phép đo lường khác nhau chia

thành 3 loại tháp sinh thái: Tháp số lượng, tháp sinh khối và tháp

năng lượng.

Tháp số lượng: loại tháp này có đáy là thực vật và sinh vật tiêu

thụ cuối cùng ở trên đỉnh tháp. Loại tháp này không áp dụng cho

mọi hệ sinh thái. Ở đây, mỗi bậc dinh dưỡng được biểu thị bằng số

lượng sinh vật. Trên thực tế, có khi số lượng sinh vật sản xuất ít

nhưng đảm bảo được cho một số lượng động vật tiêu thụ rất lớn.

(Hình 2.24).

Động vật ăn thịt

thứ cấp (cáo)

Động vật ăn thịt

sơ cấp (nhện, chim)

Động vật ăn cỏ

(chuột, sâu)

200.000

Sinh vật sản xuất

(thực vật)

1.500.000



Hình 2.24. Tháp số lượng



Tháp sinh khối: sinh khối là thước đo lượng vật chất hữu cơ có

trong hệ sinh thái, thay cho việc tính số cá thể trên mỗi mét vuông

thì khối lượng sinh khối (đo bằng gam chất khô) trên mỗi mét

vuông được sử dụng. Tháp này thường có dạng hình tháp, nhưng

đôi khi thay đổi do sinh khối đo tại một điểm cụ thể khác với số

lượng sinh vật trong một khoảng thời gian dài như ở tháp số lượng.

Do đó, tháp này thường biểu thị bằng trọng lượng sinh vật (không

quan tâm đến số lượng sinh vật). Trọng lượng các bậc dinh dưỡng

trước bao giờ cũng lớn hơn trọng lượng các bậc dinh dưỡng sau.



SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG



70



Tháp sinh khối rất thuận lợi cho việc biểu thị sự tích tụ năng lượng

ở các bậc dinh dưỡng. (Hình 2.25).



Động vật ăn thịt cao nhất



Động vật ăn thịt sơ cấp



Động vật ăn cỏ



Sinh vật sản xuất



Hình 2.25. Tháp sinh khối



Tháp năng lượng: Tháp năng lượng được dùng cho mọi lưới

thức ăn ăn cỏ, ta dùng đơn vị kJ/m2/năm, tức là tính năng suất

lượng vật chất hữu cơ mới được tạo ra tính bằng gam chất khô trên

mỗi m2 hằng năm. Bên cạnh đó, tháp cũng biểu thị cấu trúc bằng

năng lượng, luôn có dạng tháp điển hình, nghĩa là tổng nguồn năng

lượng của con mồi bất kì lúc nào cũng lớn hơn tổng nguồn năng

lượng của những kẻ sử dụng chúng. (Hình 2.26).

Như vậy, chuỗi thức ăn, lưới thức ăn, tháp sinh thái thể hiện

mối quan hệ dinh dưỡng rất phức tạp giữa các loài, thậm chí giữa

các cá thể trong quần xã, tạo nên cấu trúc chức năng của hệ thống

cũng phức tạp không kém, đảm bảo tính ổn định của quần xã trong

việc sử dụng nguồn sống một cách có hiệu quả và thích ứng được

với điều kiện môi trường thường xuyên biến động.