Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
I. Khái niệm và các loại diễn thế sinh thái
1. Khái niệm
Diễn thế sinh thái là quá trình thay đổi dần thành phần loài của quần xã theo thời gian, tương ứng với sự biến đổi của môi trường.
Ba giai đoạn của diễn thế:
| Giai đoạn | Quần xã tương ứng |
|---|---|
| Giai đoạn đầu (mở đầu) | Quần xã tiên phong |
| Giai đoạn giữa | Các dạng quần xã trung gian thay thế tuần tự nhau |
| Giai đoạn cuối | Quần xã đỉnh cực — tương đối ổn định |
Hai đặc điểm cần nhớ: Diễn thế sinh thái có tính quy luật và gắn liền với sự thay đổi của các nhân tố vô sinh (điều kiện chiếu sáng, thổ nhưỡng…).
Ví dụ kinh điển — đảo Krakatau, Indonesia:
| Mốc thời gian | Diễn biến |
|---|---|
| Năm 1883 | Núi lửa phun trào, toàn bộ hòn đảo bị bao phủ bởi lớp tro bụi núi lửa, nham thạch nguội, hoàn toàn không có sự sống |
| Năm tiếp theo | Một số rất ít loài đầu tiên định cư: vi khuẩn, địa y, tảo |
| Năm 1897 | Quần xã gồm nhiều loài thân cỏ ưa sáng chiếm ưu thế; đất đã có nhiều mùn tích tụ |
| Năm 1906 | Xuất hiện cây thân gỗ; cỏ ưa sáng bị thay thế bằng cỏ ưa bóng |
| Năm 1919 | Bắt đầu hình thành quần xã rừng nhiệt đới đặc trưng, tương tự các đảo bên cạnh |
2. Các loại diễn thế sinh thái
Dựa vào điều kiện môi trường khởi đầu, diễn thế sinh thái được chia thành hai loại.
a) Diễn thế nguyên sinh
Khái niệm: là diễn thế bắt đầu từ môi trường trống trơn, nơi không có bất kì loài sinh vật nào sinh sống.
Nơi xảy ra: vùng có đá nham thạch nguội sau khi núi lửa phun trào; trên bề mặt các lớp đá sau khi băng vĩnh cửu tan.
Diễn biến:
- Diễn ra trong một thời gian dài;
- Những loài đầu tiên thích nghi với điều kiện nghèo dinh dưỡng như vi khuẩn, địa y, tảo, rêu → hình thành quần xã tiên phong;
- Các quần xã tuần tự thay thế nhau (giai đoạn giữa);
- Cho đến khi hình thành quần xã đỉnh cực.
Trình tự theo Hình 30.1a: Đá → địa y → cỏ, rêu và địa y → cỏ và cây lâu năm → cỏ, cây bụi và cây ưa sáng → cây ưa bóng, sồi và hồ đào. Toàn bộ quá trình kéo dài hàng trăm năm.
b) Diễn thế thứ sinh
Khái niệm: là diễn thế bắt đầu từ nơi quần xã bị tổn hại, có một số loài bị tiêu diệt.
Nguyên nhân gây tổn hại: thiên tai, hoả hoạn hoặc do các hoạt động của con người.
Đặc điểm quan trọng: Do môi trường trước đó đã có quần xã sinh vật tồn tại nên trong điều kiện môi trường thuận lợi, thời gian hình thành quần xã có cấu trúc ổn định ở diễn thế thứ sinh thường nhanh hơn so với diễn thế nguyên sinh.
Trình tự theo Hình 30.1b (rừng bị cháy): cháy (0 năm) → cỏ và cây hàng năm (1 – 2 năm) → cỏ, cây bụi (3 – 4 năm) → thông, sồi và cây hạt trần (5 – 150 năm) → rừng sồi và hồ đào trưởng thành (trên 150 năm).
Lưu ý: Diễn thế thứ sinh có thể diễn biến theo hai hướng: hình thành quần xã đỉnh cực hoặc suy thoái.
Bảng phân biệt hai loại diễn thế:
| Tiêu chí | Diễn thế nguyên sinh | Diễn thế thứ sinh |
|---|---|---|
| Môi trường khởi đầu | Môi trường trống trơn, chưa có sinh vật nào | Nơi quần xã đã bị tổn hại, một số loài bị tiêu diệt |
| Lớp đất mùn bề mặt | Chưa có | Đã có sẵn |
| Quần xã tiên phong | Vi khuẩn, địa y, tảo, rêu (chịu được điều kiện nghèo dinh dưỡng) | Các loài cỏ, cây hàng năm |
| Thời gian | Rất dài (hàng trăm năm) | Nhanh hơn |
| Kết quả | Kết thúc bằng quần xã đỉnh cực | Có thể hình thành quần xã đỉnh cực hoặc suy thoái |
II. Nguyên nhân và tầm quan trọng của nghiên cứu diễn thế
1. Nguyên nhân của diễn thế
| Nhóm nguyên nhân | Nội dung | Ví dụ |
|---|---|---|
| Bên ngoài | Tác động của các nhân tố vô sinh: núi lửa phun, cháy rừng, hạn hán, lũ lụt…; hoặc hoạt động của con người: khai thác tài nguyên, xả thải… → gây chết hàng loạt cá thể, dẫn đến thay đổi sâu sắc cấu trúc quần xã | Diễn thế thứ sinh sau cháy rừng U Minh Thượng năm 2002; diễn thế nguyên sinh sau núi lửa phun ở đảo Krakatau năm 1883; diễn thế thứ sinh ở những vùng khai thác mỏ than lộ thiên ở Quảng Ninh |
| Bên trong | Mối quan hệ tương hỗ giữa quần xã với sinh cảnh và các mối quan hệ sinh thái giữa các loài trong quần xã, đặc biệt là cạnh tranh khác loài | Trên nền đá nghèo dinh dưỡng, địa y là loài ưu thế; hoạt động sống và xác của địa y tích tụ theo thời gian hình thành lớp đất mùn phù hợp cho rêu định cư; rêu dần thích nghi, phát triển, tăng kích thước quần thể, cạnh tranh và dần loại bỏ địa y |
Cơ chế của nguyên nhân bên trong (phần hay hỏi):
- Trong điều kiện môi trường nhất định, sự phát triển mạnh mẽ của loài ưu thế là một trong các yếu tố gây biến đổi điều kiện sống;
- Chính sự biến đổi đó làm giảm khả năng thích nghi của loài ưu thế;
- Đồng thời tạo môi trường phù hợp cho loài mới định cư, phát triển;
- Loài mới cạnh tranh và thay thế loài ưu thế cũ để trở thành loài ưu thế mới;
- Quá trình này lặp lại cho đến khi hình thành quần xã đỉnh cực.
2. Tầm quan trọng của nghiên cứu diễn thế
Hiểu biết về diễn thế giúp con người giải thích sự biến đổi của các quần xã trong tự nhiên. Từ quần xã hiện tại, con người có thể biết được các quần xã từng tồn tại trước đó và dự đoán sự biến đổi trong tương lai, từ đó:
a) Đánh giá và dự đoán hệ quả tác động của con người lên hệ sinh thái, đưa ra kế hoạch xây dựng, khai thác tài nguyên, cải tiến công nghệ nhằm ngăn chặn diễn thế suy thoái và bảo vệ môi trường sống.
- Ví dụ: Đánh giá tác động môi trường trước và sau khi xây đập thuỷ điện, hồ chứa nước, khu công nghiệp để đưa ra biện pháp ứng phó; cải tiến công nghệ khai khoáng, tuyển quặng, kĩ thuật canh tác, xử lí chất thải để giảm thiểu tác động ô nhiễm; khai thác tài nguyên tái sinh (rừng, thuỷ sản) đúng thời điểm, đúng định mức.
b) Rút ngắn thời gian hình thành quần xã đỉnh cực trong tái sinh rừng, hồi phục quần xã suy thoái, thông qua can thiệp thành phần loài và cải tạo sinh cảnh.
- Ví dụ: Để tăng hiệu quả cải tạo đất ngập mặn ở miền Bắc Việt Nam, các loài trang (Kandelia obovata) hoặc bần (Sonneratia spp.) được chọn làm loài tiên phong do thích nghi với nền đất yếu, sinh trưởng nhanh, tỉ lệ sống cao, giữ phù sa tốt. Sau khi nền đất được nâng cao, các loài đước (Rhizophora apiculata), vẹt (Bruguiera spp.) thích nghi hơn được trồng bổ sung.
III. Một số hiện tượng ảnh hưởng bất lợi đến hệ sinh thái
Loài người hiện tại và tương lai đang phải đối mặt với sự biến đổi bất lợi của môi trường sống: phì dưỡng, sự ấm lên toàn cầu và sa mạc hoá.
| Hiện tượng | Bản chất | Nguyên nhân | Hậu quả |
|---|---|---|---|
| Phì dưỡng (phú dưỡng) | Môi trường nước thừa chất dinh dưỡng (nitrogen, phosphorus) | Dòng nước chứa phân bón dư thừa, nước thải sinh hoạt, nước thải của các ngành chế biến nông – thuỷ sản và chất thải chăn nuôi chưa được xử lí | Vi sinh vật (vi khuẩn lam, tảo) phát triển quá mức, gây độc và suy giảm lượng oxygen trong nước → làm chết hàng loạt động vật thuỷ sinh (cá, tôm) |
| Sự ấm lên toàn cầu | Tăng nhiệt độ trung bình của Trái Đất trong thời gian dài | Hoạt động sống của con người: chặt phá rừng, phát thải quá nhiều khí nhà kính → tăng hiệu ứng nhà kính | Biến đổi khí hậu: thất thường về thời tiết, chu kì mùa; gia tăng thời tiết cực đoan (hạn hán, bão, lũ lụt, nước biển dâng) → mất cân bằng sinh thái trên quy mô toàn cầu |
| Sa mạc hoá | Quá trình thoái hoá đất ở những vùng khô hạn | Biến đổi khí hậu và hoạt động của con người: canh tác nông nghiệp lạc hậu, chăn thả gia súc mật độ cao, khai thác rừng quá mức | Suy giảm diện tích rừng, diện tích đất nông nghiệp → suy giảm đa dạng sinh vật, mất cân bằng sinh thái |
Kết luận chung: Hoạt động của con người là nguyên nhân chính gây ra các hiện tượng trên, làm phá vỡ sự ổn định của vòng tuần hoàn vật chất và dòng năng lượng, suy giảm đa dạng sinh vật, gây mất cân bằng hệ sinh thái và cuối cùng thường dẫn đến diễn thế theo hướng suy thoái, đe doạ sự tồn tại và phát triển của loài người và các quần xã sinh vật trên Trái Đất.
Vai trò của hiểu biết về diễn thế: Dựa vào những hiểu biết về diễn thế sinh thái, con người có thể đề xuất các biện pháp nhằm giảm nhẹ, ngăn chặn những hậu quả do các hiện tượng trên gây ra và đưa ra các biện pháp khắc phục hợp lí.
Cô Nguyễn Ngọc Châu
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú