Hệ sinh thái

Từ FOSS Vietnam - Giáo Dục Môi Trường
Phiên bản vào lúc 05:44, ngày 27 tháng 6 năm 2012 của WikiAdmin (Thảo luận | đóng góp)

(khác) ← Phiên bản cũ | xem phiên bản hiện hành (khác) | Phiên bản mới → (khác)
Bước tới: chuyển hướng, tìm kiếm
Một hệ sinh thái rừng

Hệ sinh thái là một hệ thống hoàn chỉnh, tương đối ổn định, bao gồm quần xã sinh vật và khu vực sống của quần xã (sinh cảnh). Sự tác động qua lại giữa quần xã và sinh cảnh tạo nên những mối quan hệ dinh dưỡng xác định, cấu trúc của tập hợp loài trong quần xã, chu trình tuần hoàn vật chất giữa các sinh vật trong quần xã và các nhân tố vô sinh.

Một hệ sinh thái hoàn chỉnh có các thành phần chủ yếu sau đây:

  • Các chất vô cơ (C, N2, CO2, H2O...), chất hữu cơ (prôtêin, lipit, gluxit, các chất mùn,...) và chế độ khí hậu.
  • Sinh vật sản xuất (còn gọi là sinh vật cung cấp)[1]
  • Sinh vật tiêu thụ[2]
  • Sinh vật phân huỷ[3]

5 đặc tính chủ yếu của hệ sinh thái

Đặc tính về cấu trúc

Hệ sinh thái được tạo thành bởi hai nhóm thành phần chủ yếu  (hình 1.3): (1) các quần xã sinh vật (sinh vật cảnh) - thực vật, động vật, vi sinh vật với các mối quan hệ dinh dưỡng và vị trí của chúng; (2) các nhân tố ngoại cảnh (sinh thái cảnh) - khí hậu, đất, nước.

Đặc tính về chức năng

Sự trao đổi vật chất và năng lượng liên tục giữa môi trường vật lý và quần xã sinh vật. Trong tự nhiên có hai loại hệ thống: kín và hở. Ở hện thống kín, vật chất và năng lượng chỉ trao đổi trong nội bộ hệ thống. Ngược lại, trong hệ sinh thái tự nhiên, sự trao đổi năng lượng và vật chất qua lại giữa các thành phần hữu sinh và vô sinh không chỉ xảy ra trong nội bộ hệ thống mà còn đi qua ranh giới của hệ thống. Ví dụ: Vật chất và năng lượng chứa trong phần thân cây gỗ được đưa ra khỏi rừng thông qua khai thác đến các hệ sinh thái nông nghiệp và thành thị...

Đặc tính phức tạp

Đặc tính này là kết quả của mức hợp nhất cao của các thành phần sinh vật. Đây là đặc tính vốn có của hệ sinh thái. Tất cả những điều kiện và sự kiện xảy ra trong hệ sinh thái đều được ấn định bởi rất nhiều sinh vật.

Đặc tính tương tác và phụ thuộc qua lại

Sự liên kết của các thành phần vô sinh và hữu sinh trong một hệ sinh thái là hết sức chặt chẽ. Tính chặt chẽ biểu hiện ở chỗ sự biến đổi của bất kỳ thành phần nào cũng sẽ gây ra sự biến đổi tiếp theo của hầu hết các thành phần khác. Sau đó, các thành phần bị biến đổi này lại tác động ngược trở lại (hay phản hồi trở lại) thành phần gây ra biến đổi ban đầu. Có hai loại tác động ngược: tiêu cực và tích cực. Ví dụ về tác động tiêu cực: Khai thác chọn những cây thành thục chỉ làm rừng bị biến đổi ít. Sau khi ngừng khai thác thì rừng lại phục hồi trở lại. Ví dụ về tác động tích cực: Khai thác trắng trên đất dốc, thành phần đất nhiều cát sẽ làm rừng bị biến đổi lớn, đất bị xói mòn hoặc dịch chuyển. Sau khi ngừng khai thác thì rừng không thể phục hồi trở lại.

Đặc tính biến đổi theo thời gian

Hệ sinh thái chỉ là một hệ ổn định tương đối theo thời gian. Các hệ sinh thái không phải là hệ thống tĩnh, các hệ bất biến. Ngược lại, bởi vì hai quá trình trao đổi vật chất và năng lương liên tục diễn ra trong hệ sinh thái, nên toàn bộ cấu trúc và chức năng của hệ thống chịu sự biến đổi theo thời gian. Thông qua sự biến đổi lâu dài, các hệ sinh thái được phức tạp dần trong quá trình tiến hóa.

Các kiểu hệ sinh thái

Các hệ sinh thái trong sinh quyển thuộc 3 nhóm:

  • Các hệ sinh thái trên cạn gồm có rừng nhiệt đới, truông cây bụi - cỏ nhiệt đới (savan)[4], hoang mạc nhiệt đới và ôn đới, thảo nguyên, rừng lá ôn đới, rừng thông phương Bắc (taiga), đồng rêu đới lạnh,...
  • Các hệ sinh thái nước mặn gồm có hệ sinh thái vùng ven bờ và vùng khơi
  • Các hệ sinh thái nước ngọt gồm có hệ sinh thái nước đứng (ao, đầm, hồ) và hệ sinh thái nước chảy (sông, suối).

Chuỗi thức ăn và lưới thức ăn

Chuỗi thức ăn

Chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái

Chuỗi thức ăn là một dãy nhiều loài sinh vật có quan hệ dinh dưỡng với nhau. Mỗi loài là một mắt xích, vừa là sinh vật tiêu thụ mắt xích phía trước, vừa là sinh vật bị mắt xích ở phía sau tiêu thụ. Có 3 loại sinh vật trong chuỗi thức ăn:

  • Sinh vật sản xuất (sinh vật cung cấp) là những sinh vật tự dưỡng trong quần xã (cây xanh, một số tảo), có khả năng tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ.
  • Sinh vật tiêu thụ là những sinh vật dị dưỡng ăn thực vật và có thể cả những sinh vật dị dưỡng khác. Chúng không tự tổng hợp được chất hữu cơ mà phải sử dụng các chất hữu cơ của nhóm sinh vật sản xuất.

Thường thì một chuỗi thức ăn có một số mắt xích tiêu thụ:

    • Sinh vật tiêu thụ bậc 1 có thể là động vật ăn thực vật, hay kí sinh trên thực vật.
    • Sinh vật tiêu thụ bậc 2 là sinh vật ăn thịt hay kí sinh trên sinh vật tiêu thụ bậc 1. trong 1 chuỗi, có thể có sinh vật tiêu thụ bậc 3, bậc 4...
  • Sinh vật phân huỷ là những vi khuẩn dị dưỡng và nấm, có khả năng phân huỷ chất hữu cơ thành chất vô cơ

Lưới thức ăn

Lưới thức ăn trong hệ sinh thái

Mỗi loài trong quần xã sinh vật thường là mắt xích của nhiều chuỗi thức ăn. Các chuỗi thức ăn có nhiều mắt xích chung tạo thành một lưới thức ăn

Sự trao đổi vật chất và năng lượng trong hệ sinh thái

Qui luật hình tháp sinh thái

Hình tháp sinh thái là hình sắp xếp số loài trong chuỗi thức ăn từ bậc dinh dưỡng thấp đến bậc cao hơn theo số lượng cá thể, sinh vật lượng hoặc năng lượng, có dạng hình tháp. Hình tháp sinh thái được biểu diễn bằng các hình chữ nhật có cùng chiều cao; còn chiều dài phụ thuộc vào số lượng cá thể, sinh vật lượng, năng lượng của từng bậc dinh dưỡng.

  • Có 3 loại hình tháp sinh thái: hình tháp số lượng, hình tháp sinh vật lượng và hình tháp năng lượng.
  • Qui luật: sinh vật mắt lưới nào càng xa vị trí của sinh vật sản xuất thì có sinh khối trung bình càng nhỏ.

Chu trình sinh đia hóa

  • Chu trình sinh địa hoá các chất là sự vận chuyển vật chất từ môi trường vào quần xã sinh vật, từ sinh vật này sang sinh vật khác và cuối cùng lại trở về môi trường.
  • Chu trình sinh địa hoá các chất được thực hiện trên cơ sở tự điều hoà của quần xã.

Tính bền vững của hệ sinh thái

Khái niệm về “tính bền vững” của hệ sinh thái rất khó xác định do nó bao hàm nhiều nghĩa khác nhau. Trước hết, một hệ được xem là bền vững khi hệ duy trì được trạng thái của nó không đổi theo thời gian, hay tính bền vững là “sức ì” của nó trước những huỷ hoại, hay sự mềm dẽo, tức là khả năng quay trở lại trạng thái ban đầu sau khi bị tác động huỷ hoại của ngoại lực, hay cuối cùng là biên độ (độ lệch) biến động của hệ để phản ứng lại những biến đổi của môi trường mà trong giới hạn đó hệ vẫn có thể quay trở lại trạng thái ban đầu.

Dạng đặc trưng của tính bền vững đối với một hệ là sự biến đổi có chu kỳ ổn định khi những yếu tố giới hạn của môi trường cũng xuất hiện một cách tuần hoàn. Những ví dụ sau đây chỉ ra tính bền vững khác nhau của các hệ sinh thái trong tự nhiên trước những biến cố của môi trường. Năm 1970 ở biển Đỏ do mực nước đột nhiên xuống thấp 3 ngày, tại đỉnh các rạn san hô có đến 90% các polyp bị chết. Người ta hy vọng rằng, những rạn này có thể quay về trạng thái ban đầu phải vào cuối thế kỷ. Hệ sinh thái san hô Great Barrier ở Australia bị sao biển hủy diệt 11% vào trước những năm 1973, nhưng đến nay vẫn chưa khôi phục lại hoàn toàn. Vào năm 1972, ở bờ biển Thái Bình Dương thuộc Hoa Kỳ, loài nhím Strongilocentrotus sp. sinh sản như vũ bão đã hủy diệt gần như hoàn toàn một loài tảo thuộc chi Nereocysta, song chỉ 2 năm sau loài tảo này đã trở lại trạng thái ban đầu.

Hiện tại, người  ta  cũng  chưa  thấy  rõ  hết  cái  gì  tạo  ra  “tính  bền vững” của hệ sinh thái. Song, các nhà sinh thái đều chấp nhận giả định của R. Mac Arthur (1969), tính phức tạp trong cấu trúc của quần xã đã làm tăng tính bền vững của chính nó, một quần xã được xem là kém bền vững nếu ưu thế về số lượng của một loài nào đó làm thay đổi mạnh số lượng của một loài khác. Sự phức tạp của các quần xã sinh vật nhiệt đới cùng với tính bền vững của chúng là bằng chứng đúng đắn cho quan điểm nêu trên. Tuy nhiên, không loại trừ rằng, tính bền vững và ổn định như thế còn được tạo ra do môi trường ổn định của vùng nhiệt đới chứ không hẳn là đặc tính của quần xã. Nếu cho rằng, các hệ sinh thái ở vùng nhiệt đới bền vững là do tổ chức phức tạp của chúng thì lại xuất hiện một điều không rõ ràng là, vậy sự ổn định tạo ra tính phức tạp hay vì tính phức tạp mà chúng ổn định.

Nhiều nhà sinh thái học cho rằng, tính đa dạng càng tăng thì sự bền vững của các quần thể riêng biệt cấu trúc nên quần xã càng giảm (do kích thước quần thể nhỏ lại). Song, để nâng cao sự bền vững của hệ thống thì cấu trúc dinh dưỡng phải trở nên phức tạp hơn. Ở nơi nào sinh vật tiêu thụ có phổ thức ăn rộng thì chúng có thể nhanh chóng chuyển sang sử dụng loại thức ăn có độ phong phú cao nhất. Do đó, sinh vật tiêu thụ ít chịu tác động  đối  với  sự  biến  động  số  lượng  của  các  nhóm  thức  ăn  riêng  biệt. Trong các hệ sinh thái đơn giản hơn, sự dinh dưỡng của sinh vật tiêu thụ bị giới hạn bởi một số loại con mồi và như vậy, sự dao động về số lượng của con mồi thường gây ra sự biến đổi mạnh số lượng của sinh vật tiêu thụ.

Một trong những hậu quả quan trọng của sự biến đổi của các hệ sinh thái là sự diệt vong của các loài riêng biệt. Như A.X. Constantinov (1984) đã nêu vào kỷ Phấn trắng tại các vực nước ở vĩ độ 00- 500  N, những loài thuộc trùng lỗ (Foraminifera) sống nổi bị tuyệt diệt nhanh hơn so với các loài sống trong các vực nước ở cao hơn 500  N. Qua 25 triệu năm kể từ sau khi khu hệ đó được hình thành, tại những thuỷ vực trên chúng chỉ còn được giữ lại tương ứng là 14% và 28%; qua 45 triệu năm sau nữa 8% và 18%, qua 70 triệu năm 0% và 10% (Riclefs, 1979). Nói một cách khác, trong các hệ sinh thái thuộc vĩ độ thấp thành phần loài của Foraminifera kém ổn định hơn so với các hệ sinh thái ở vĩ độ cao. Không nghi ngờ gì, sự bền vững và tính đa dạng trong hệ sinh thái có mối tương tác với nhau rất  chặt,  song  còn  chưa  rõ  ở  mức  nào,  mối  quan  hệ  nào  trong  chúng  là “nhân”, còn đâu là “quả”.

Chú thích

  1. Sinh vật sản xuất là sinh vật hấp thụ các chất vô cơ và tự tổng hợp thành các chất hữu cơ. Vật sản xuất là nguồn thức ăn cho vật tiêu thụ trong chuỗi thức ăn. Vật sản xuất chủ yếu là các loại thực vật...
  2. Sinh vật tiêu thụ gồm các loại động vật ở nhiều bậc khác nhau. Bậc 1 là động vật ăn thực vật. Bậc 2 là động vật ăn thịt,...
  3. Sinh vật phân huỷ gồm các vi khuẩn, nấm phân bố ở khắp mọi nơi, có chức năng chính là phân huỷ xác chết sinh vật, chuyển chúng thành các thành phần dinh dưỡng cho thực vật.
  4. Xavan

Xem thêm

Tham khảo