Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
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 và thời gian nhất định, gắn bó với nhau như một thể thống nhất qua mối quan hệ dinh dưỡng và nơi ở.
Bốn dấu hiệu nhận biết quần xã (thiếu một dấu hiệu thì không phải quần xã):
- Gồm nhiều quần thể khác loài;
- Cùng không gian sống nhất định;
- Cùng thời gian nhất định;
- Gắn bó thành thể thống nhất qua quan hệ dinh dưỡng và nơi ở.
Ranh giới và kích thước: Các quần xã trong tự nhiên có nhiều khác biệt — có quần xã rất lớn như rừng mưa nhiệt đới, đồng cỏ; cũng có quần xã rất nhỏ như một khu vườn hay trên một cơ thể sinh vật.
Cách đặt tên quần xã: thường đặt theo đặc điểm vật lí của môi trường hoặc theo tên của loài chiếm ưu thế. Ví dụ: quần xã sinh vật ở cồn cát, vùng đất ngập nước, sườn núi, rừng thông, ruộng lúa, ao cá.
Quần xã là một cấp độ tổ chức sống: 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 theo thời gian.
II. Các đặc trưng cơ bản của quần xã
Mỗi quần xã có các đặc trưng về thành phần loài, độ đa dạng, cấu trúc không gian và cấu trúc dinh dưỡng.
1. Thành phần loài
Thành phần loài được thể hiện qua số lượng loài trong quần xã.
Nguyên tắc quan trọng: 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, nhưng có ba nhóm loài ảnh hưởng nhiều hơn tới sự ổn định hay suy thoái của quần xã:
| Nhóm loài | Đặc điểm | Vai trò | Ví dụ |
|---|---|---|---|
| Loài ưu thế | Có số lượng lớn nhất hoặc sinh khối cao nhất trong quần xã | Cung cấp thức ăn, nơi ở hoặc làm thay đổi các nhân tố sinh thái qua hoạt động sống → ảnh hưởng lớn đến cấu trúc quần xã | Các loài cây gỗ trong rừng mưa nhiệt đới; các loài cỏ trên đồng cỏ |
| Loài đặc trưng | Chỉ phân bố hoặc tập trung nhiều ở một số sinh cảnh nhất định | Có vai trò quan trọng trong quần xã; nhiều trường hợp trùng với loài ưu thế | Đước, sú, vẹt ở vùng đất ngập nước ven biển (đồng thời cũng là loài ưu thế) |
| Loài chủ chốt | Có vai trò kiểm soát, khống chế sự phát triển của loài khác | Quyết định sự ổn định của quần xã; kiểm soát cấu trúc không phải bằng số lượng cá thể lớn mà bằng vai trò dinh dưỡng hoặc ổ sinh thái | Sư tử trên đồng cỏ, kiểm soát kích thước quần thể ngựa vằn và các động vật ăn thực vật khác |
Ví dụ về vai trò của loài chủ chốt: Nếu không có những loài ăn thịt như sư tử, động vật ăn cỏ có thể phát triển quá mức → thảm cỏ không sinh trưởng được → thay đổi cấu trúc quần xã và suy giảm đa dạng sinh học.
Biến động thành phần loài: Khi thành phần loài thay đổi (thêm loài mới di cư đến, 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 hai yếu tố:
- Số lượng loài trong quần xã;
- Tỉ lệ số cá thể của mỗi loài so với tổng số cá thể trong quần xã — tỉ lệ này được gọi là độ phong phú của quần xã.
Nguyên tắc: Quần xã có số lượng loài càng lớn và độ phong phú của các loài càng đồng đều thì độ đa dạng càng cao.
Ví dụ: Hai quần xã giả định A và B có số lượng loài giống nhau nhưng độ phong phú khác nhau nên độ đa dạng của hai quần xã sẽ khác nhau.
Quy luật biến đổi độ đa dạng: Độ đa dạng của quần xã giảm dần khi:
- Di chuyển từ vĩ độ thấp đến vĩ độ cao;
- Từ chân núi lên đỉnh núi;
- Từ bờ đến khơi xa;
- Từ tầng mặt xuống các lớp nước sâu.
Ý nghĩa của độ đa dạng: Độ đa dạng thể hiện sự biến động, ổn định hay suy thoái của quần xã.
| Trạng thái | Diễn biến |
|---|---|
| Độ đa dạng cao | Tính ổn định càng lớn, bởi những loài cùng bậc dinh dưỡng hoặc có quan hệ gần gũi có thể thay thế nhau trong lưới thức ăn |
| Độ đa dạng giảm | Số lượng cá thể của một loài giảm mạnh → giảm số lượng loài ăn nó và gia tăng số lượng loài là thức ăn của nó → tác động dây chuyền tới các loài khác → quần xã mất ổn định |
3. Cấu trúc không gian
Khái niệm: là sự phân bố cá thể của tất cả các loài trong quần xã. Phân bố của các cá thể tuỳ thuộc vào nhu cầu sinh thái của mỗi loài.
Ý nghĩa: Sự phân bố của các loài có xu hướng giảm mức độ cạnh tranh và tăng khả năng sử dụng hiệu quả nguồn sống, đảm bảo sự ổn định trong quần xã.
Lưu ý: Khi cấu trúc không gian bị phá vỡ hoặc cản trở → gia tăng cạnh tranh giữa các loài, giảm hiệu quả sử dụng nguồn sống → mất ổn định trong quần xã.
Có hai kiểu phân bố chính:
a) Phân bố theo chiều thẳng đứng
Thể hiện rõ ở các quần xã dưới nước, trong đất và rừng. Sinh vật phân tầng theo nhu cầu ánh sáng, dinh dưỡng.
- 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. Sự phân tầng của thực vật kéo theo sự phân tầng của động vật: chim, côn trùng sống trên tán lá; linh trưởng, sóc leo trèo trên cành cây; một số loài bò sát, giun tròn sống trên mặt đất hoặc trong các tầng đất khác nhau.
b) Phân bố theo chiều ngang
Các loài sinh vật 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
Khái niệm: 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 thành ba nhóm:
| Nhóm | Đặc điểm | Đại diện |
|---|---|---|
| Sinh vật sản xuất | Sinh vật tự dưỡng, 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, qua quang hợp hoặc hoá tự dưỡng | Thực vật và một số vi sinh vật tự dưỡng |
| Sinh vật tiêu thụ | Sử dụng năng lượng có sẵn trong chất hữu cơ từ những sinh vật khác cho các hoạt động sống | Chủ yếu là động vật |
| Sinh vật phân giải | Chuyển hoá chất hữu cơ thành chất vô cơ, khép kín vòng tuần hoàn vật chất | Chủ yếu là vi khuẩn, nấm |
III. Mối quan hệ trong quần xã và sự phân li ổ sinh thái
1. Các mối quan hệ trong quần xã
Trong quá trình tìm kiếm thức ăn, nơi ở, các loài đã hình thành những mối quan hệ tương tác, duy trì tính cân bằng và ổn định của quần xã. Có hai nhóm quan hệ: hỗ trợ và đối kháng.
| Nhóm | Quan hệ | Đặc điểm | Ví dụ |
|---|---|---|---|
| Hỗ trợ | Cộng sinh | Sống chung, gắn bó mật thiết không thể tách rời giữa hai hay nhiều loài, trong đó tất cả các loài đều có lợi | Nấm và vi khuẩn lam/tảo lục đơn bào cộng sinh trong địa y; vi khuẩn phân giải cellulose sống trong đường tiêu hoá của động vật ăn cỏ |
| Hợp tác | Hai hay nhiều loài, tất cả đều có lợi, tuy nhiên không nhất thiết cần cho sự tồn tại của mỗi loài | Chim sáo và bò; chim hút mật và thực vật; cá mập và cá xỉa răng | |
| Hội sinh | Hai loài, trong đó một loài được lợi, loài còn lại không bị hại cũng không được lợi | Cây dương xỉ tổ chim và cây gỗ lớn; cá ép sống bám trên cá lớn | |
| Đối kháng | Cạnh tranh | Tranh giành nguồn sống (thức ăn, nơi ở) giữa hai hay nhiều loài, trong đó cả hai loài đều bị hại, có thể dẫn đến loại trừ lẫn nhau | Cạnh tranh thức ăn giữa thỏ và cừu; cạnh tranh con mồi giữa linh cẩu và sư tử |
| Kí sinh | Một loài sống bám (vật kí sinh) và thu nhận chất dinh dưỡng từ cơ thể loài khác (vật chủ) nhưng không giết chết ngay vật chủ | Giun sán kí sinh trong ruột người và thú; cây tầm gửi, tơ hồng kí sinh trên cây thân gỗ | |
| Sinh vật ăn sinh vật | Loài này sử dụng loài khác làm thức ăn | Trâu ăn cỏ; hổ ăn thịt hươu nai; cây nắp ấm bắt ruồi | |
| Ức chế | Một loài tiết ra chất ức chế hoặc gây độc cho các loài khác | Tảo giáp nở hoa tiết ra chất gây độc cho động vật thuỷ sinh; cây tỏi tiết chất ức chế vi sinh vật sống xung quanh |
Mẹo phân biệt hay nhầm: Cộng sinh thì hai loài không thể tách rời (tách ra là chết hoặc không tồn tại bình thường được); hợp tác thì cả hai cùng có lợi nhưng tách ra vẫn sống được.
2. Ổ sinh thái
Định nghĩa theo từng nhân tố: 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.
Định nghĩa chung: 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 (Menochilus sexmaculatus) gồm rất nhiều thành phần: 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 và sự phân li ổ sinh thái:
- 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 thì 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.
Ý nghĩa: Sự phân li ổ sinh thái cho phép các loài có giới hạn của nhiều nhân tố sinh thái giống nhau cùng tồn tại trong một quần xã.
IV. Một số yếu tố tác động và biện pháp bảo vệ quần xã
Hoạt động của con người có thể tác động tiêu cực hoặc tích cực tới quần xã sinh vật. Thành lập vườn quốc gia, trồng và bảo vệ rừng là những hoạt động tích cực; nhiều hoạt động khác lại làm thay đổi môi trường sống và suy giảm đa dạng của quần xã.
1. Loài ngoại lai
Khái niệm: Loài ngoại lai là loài xuất hiện ở khu vực vốn không phải môi trường sống tự nhiên của chúng. Như vậy, loài ngoại lai không phải là loài bản địa, mà là loài được di nhập từ một vùng hay quốc gia này đến một vùng hay quốc gia khác.
Di nhập có chủ đích (có giá trị kinh tế): cây ca cao, mắc ca, cao lương; vật nuôi như vịt bầu cánh trắng.
Cơ chế gây hại của loài ngoại lai:
- 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 tăng nhanh số lượng cá thể, gia tăng ảnh hưởng đến các nhân tố sinh thái vô sinh và các loài bản địa;
- → Trở thành loài mới của quần xã, cạnh tranh với loài bản địa về thức ăn, nơi ở, thậm chí phát triển thành loài ưu thế;
- → Làm thay đổi cấu trúc của quần xã, hình thành trạng thái cân bằng mới.
| Loài ngoại lai | Nguồn gốc / mục đích di nhập | Tác hại |
|---|---|---|
| Ốc bươu vàng (Pomacea canaliculata) | Di nhập về Việt Nam làm thức ăn cho chăn nuôi | Sinh trưởng nhanh, đẻ nhiều, ăn được nhiều loài thực vật → cạnh tranh với loài bản địa, gây hại cho nông nghiệp, đặc biệt là sản xuất lúa |
| Trinh nữ móc (Mimosa diplotricha) | Có nguồn gốc từ châu Mỹ | Sinh trưởng mạnh ở các hệ sinh thái trên cạn nhiều ánh sáng, trở thành loài ưu thế, cạnh tranh loại trừ nhiều loài bản địa |
2. Tác động của con người
Dân số thế giới tăng nhanh kéo theo nhu cầu sử dụng tài nguyên ngày càng lớn, gây ra những tác động tiêu cực đến quần xã, làm suy giảm đa dạng sinh vật:
| Hoạt động | Hậu quả |
|---|---|
| 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 hệ sinh thái tự nhiên bằng hệ sinh thái nhân tạo (hệ sinh thái đô thị, khu công nghiệp) | Mất nơi sống, thay đổi sâu sắc môi trường sống → tuyệt chủng những loài nhạy cảm, loài có ổ sinh thái hẹp, loài có kích thước quần thể nhỏ, chu kì sống dài |
| Khai thác quá mức tài nguyên sinh vật | Vượt quá khả năng tự phục hồi → kích thước quần thể giảm mạnh xuống dưới mức tối thiểu → tuyệt chủng hoặc đe doạ tuyệt chủng |
| Sử dụng thiếu kiểm soát phân bón hoá học, thuốc trừ sâu, kháng sinh, chất kích thích sinh trưởng | Suy giảm đa dạng sinh vật của quần xã |
Số liệu cần nhớ (xói mòn đất ở Việt Nam):
| Trạng thái | Lượng đất bị xói mòn |
|---|---|
| Khi có rừng che phủ | Trung bình $3 – 12$ tấn/ha/năm |
| Khi rừng bị chặt phá, chỉ còn cỏ mọc tự nhiên | Lên tới $150 – 235$ tấn/ha/năm |
Ví dụ về khai thác quá mức ở nước ta: Quần thể của nhiều loài thực vật, động vật như lan kim tuyến, voọc Cát Bà bị khai thác, săn bắt quá mức khiến kích thước quần thể suy giảm mạnh, đe doạ sự tồn vong của loài.
3. Một số biện pháp bảo vệ quần xã
Cơ sở khoa học: Quần xã có khả năng tự phục hồi nếu tác động không quá sâu sắc. Mối quan hệ giữa các loài là điều kiện quan trọng thiết lập trạng thái cân bằng tương đối của quần xã.
Dựa trên cơ sở sinh thái học quần thể, quần xã và hệ sinh thái, một số biện pháp bảo vệ quần xã gồm:
- Xây dựng các khu bảo tồn thiên nhiên, vườn quốc gia, trung tâm cứu hộ động vật hoang dã.
- Ví dụ: Trung tâm Cứu hộ Linh trưởng nguy cấp ở Vườn quốc gia Cúc Phương đã cứu hộ thành công khoảng 15 loài linh trưởng, trong đó có 6 loài không nơi nào trên thế giới chăm nuôi được (voọc Cát Bà, voọc mông trắng).
- Xây dựng kế hoạch bảo vệ, khai thác và sử dụng hợp lí tài nguyên đất, nước mặt, rừng.
- Bảo vệ, phục hồi những quần thể có kích thước nhỏ hoặc suy thoái như lan kim tuyến, lan hài châu Á, voi Tây Nguyên → gia tăng đa dạng sinh vật.
- Phát triển nông nghiệp hữu cơ, nông nghiệp sinh thái: áp dụng quy trình sản xuất thân thiện với môi trường, bảo vệ cảnh quan; sử dụng phân hữu cơ, phân vi sinh và biện pháp kiểm soát sinh học thay cho phân bón và thuốc bảo vệ thực vật hoá học; sử dụng hợp lí, tiết kiệm nước tưới.
- 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.
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