Tổng ôn các kiến thức về Sinh thái học quần xã Sinh học 12

SINH THÁI HỌC QUẦN XÃ

I. Khái niệm quần xã

- K/n: QX là tập hợp các QTSV thuộc các loài khác nhau, cùng sống trong một không gian và tồn tại

trong một thời gian nhất định, có mối quan hệ gắn bó chặt chẽ với nhau và với MT như một thể thống

nhất để tồn tại và phát triển ổn định theo thời gian.

Ví dụ:

- Cách gọi tên:

+ theo địa điểm phân bố: QXSV núi đá vôi, vùng ngập triều, ven hồ, ao..

+ theo tên thực vật chiếm ưu thế: QXSV rừng thông, đồng cỏ, cây bụi, cọ...

+ theo dạng sống: QXSV nổi, đáy, tự bơi...

* Như vậy từ khái niệm QX ta thấy:

- Qt các loài liên hệ với nhau bởi mối quan hệ sinh thái, trong mối quan hệ với MT

- QX được hình thanh từ mqh TĐC và NL giữa Qt với ngoại cảnhà sự ổn định tương đối của QX

- Giữa Qx với ngoại cảnh tương tác với nhau: dẫn đến sự ổn định hay biến động

II. Các đặc trương cơ bản của Qx

1. Đặc trưng về đa dạng loài

- Mỗi quần xã thường có số lượng loài xác định và khác nhau: nghèo nàn hay đa dạng

- mức độ đặc trưng về đa dạng loài của Qx phụ thuộc vào mqh sinh thái và mức độ biến đổi của các

NTMT vô sinh

Ví dụ: Qx rừng mưa nhiệt đới, do có lượng mưa phong phú, nhiệt độ tương đối cao và ổn định nên

thành phần loài phong phú. Ngược lại quần xã ở ùng ôn đới nghèo nàn hơn

2. Đặc trưng về thành phần loài. Trong Qx mỗi nhóm loài có một vai trò nhất định.

* Phân chia theo nhóm: Có 3 nhóm loài:

- Nhóm loài(hoặc loài) ưu thế: fbắt gặp và độ phong phú cao. Sinh khối lớn, có vai trò quyết định đến

chiều hướng biến đổi của Qx

- Nhóm loài( hay loài) thứ yếu: đóng vai trò thay thế nhóm loài(hoặc loài ưu thế) khi nhóm này suy

vong vì một nguyên nhân nào đó.

- Nhóm loài(hoặc loài) ngẫu nhiên: fbắt gặp và độ phong phú thấp. nhưng sự có mặt của chúng đóng vai

trò tăng cường sự đa dạng về thành phần loài của Qx.

* Phân chia theo vai trò và tính chất

- Loài chủ chốt: là loài có vai trò kiểm soát và khống chế sự phát triển của các loài khác à duy trì sự

ổn định của Qx

- Loài đặc trưng: là loài chỉ có ở QX này không có ở Qx khác

Ví dụ:

3. Đặc trưng về chức năng của các nhóm loài nhóm loài: gồm sinh vật tự dưỡng(SVTD) và sinh vật

dị dưỡng (SVDD)

- SVTD: cây xanh và vi khuẩn có khả năng quang hợpà tạo ra nguồn dinh dưỡng sơ cấp cho Qx, gọi

là SV sản xuất

- SVDD: ĐV và phần lớn VSV là SVDD.

+ động vật: được gọi là Sinh vật tiêu thụ gồm: ĐV ăn thực vật, ĐV ăn thịt và ĐV ăn tạp

+ Vi sinh vật: sinh vật phân hủy

4. Đặc trưng về phân bố trong không gian

Cách phân bố của loài trong Qx phụ thuộc vào nhu cầu sống, các loài có sự phân bố theo xu hướng

giảm cạnh tranh và nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn sống trong MT.

a. Phân bố cá thể trong Qx theo chiều thẳng đứng:

- Sự phân tầng trong thảm thực vật trong rừng nhiệt đới: thích nghi theo điều kiện chiếu sáng khác

nhau.

- Sự phân tầng trong Qx vùng nước sâu.

b. Phân bố cá thể trong Qx theo chiều ngang.

- vùng núi: đỉnh núi, sườn núi, chân núi

- vùng biển: vùng ven biển, vùng gần bờ, vùng khơi

* Nhìn chung: sinh vật phân bố theo chiều ngang, thường có xu hướng tập trung ở vùng có điều kiện

thuận lợi, do vậy các loài phải chia sẻ nguồn sống với nhau nhưng có những lợi ích khác: chống lại tác

động cơ học bất lợi của MT.

Ví dụ: các cây ngập mặn có xu hướng quần tụ lại với nhau thành QX rừng ngập mặn, nhờ vậy khai

thác tốt hơn nguồn sống và cải tạo MT tích cực hơn, đồng thời chống được sóng to gió lớn..

*** Như vậy: Sự phân bố các loài trong tự nhiên của Qx chịu ảnh hưởng của sự phân bố không đồng

đều của các NTST của MT.

--MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC LOÀI TRONG QUẦN XÃ--

Gồm quan hệ hỗ trợ(có ít nhất một loài có lợi) và quan hệ đối khác(ít nhất một loài bị hại)

I. Các mối quan hệ hỗ trợ

Đặc điểm: có ít nhất một loài có lợi, không có loài nào có hại. gồm ba mối quan hệ phổ biến: cộng

sinh, hội sinh, hợp tác

1. Quan hệ cộng sinh

- k/n: Quan hệ giữa các loài, trong đó các loài đều có lợi, song chúng chỉ có thể sống phát triển và

sinh sản dựa vào sự hợp tác của bên kia. Trong nhiều trường hợp tách rời nhau thì chúng không tồn tại.

(Như vậy: đây là quan hệ bắt buộc)

Ví dụ:

- cộng sinh giữa thực vật, nấm hoặc vi khuẩn

+ Cộng sinh giữa nấm và vi khuẩn lam: gọi là địa y

+ Vi khuẩn cố định đạm sống cộng sinh trong nốt sần rễ cây họ đậu.

- Cộng sinh giữa thực vật với động vật

+ cộng sinh giữa tảo vàng với san hôà rạn san hô có sinh khối rất lớn ở biển khơi

+ cộng sinh giữa kiến và cây kiến

- Cộng sinh giữa ĐV với động vật

+ mối đục gỗ cộng sinh với trùng roi(phân hủy xenlulozo)

+ một số loài cua mang trên mình con hải quỳ

2. Quan hệ hợp tác(Hợp sinh)

- k/n: Quan hệ giữa các loài, trong đó các loài đều có lợi nhưng không bắt buộc.

Ví dụ: các mối quan hệ giữa:

+ Chim mỏ đỏ và linh dương

+ cá nhỏ và cá lớn

+ cá và hải quỳ

+ trâu, bò và sáo

- Quan hệ này đôi khi rất lỏng lẻo, xảy ra khi chúng cùng chung hoàn cảnh sống.

3. Quan hệ hội sinh.

- k/n: là quan hệ giữa hai loài trong đó một loài có lợi còn một loài không có lợi cũng không có hại

Ví dụ:

+ dương xỉ sống bám trên cây gỗ

+ phong lan sống bám trên cây gỗ lớn

+ loài cá ép, sống bám vào các laoì cá lớn

+ các loài ĐV nhỏ sống hội sinh với giun biển

II. Các mối quan hệ đối kháng.

1. Quan hệ cạnh tranh và sự phân ly ổ sinh thái

- Xảy ra khi các loài có chung khu phân bố và nguồn sốngà các loài đều ảnh hưởng, trong đó có loài

thắng thế có loài bị hại

Ví dụ:

* Đối với Thực vật: Cạnh tranh giành các khoảng không gian có nhiều ánh sáng. Hoặc rễ cạnh tranh

nhau giành nguồn sống từ đất

* Đối với động vật:

+ hai loài trùng cỏ dành nhau về thức ăn là vi sinh vật.

+ Thú có túi bị các loài thú nhập cư cạnh tranh giành thức ăn và nơi sống.

+ cạnh tranh giữa cú và chồn vào ban đêm vì chúng cùng bắt chuột.

+ các loài cá sóng chung trong một cái ao.

+ cạnh tranh dẫn tới sự khác nhau về kích thước mỏ của 3 loài chim ăn hạt thông.

* Như vậy: Nguyên nhân cạnh tranh gay gắt giữa các loài là tranh giành nhau về nguồn sống. Ảnh

hưởng đến đặc điểm của sinh vật:

+ Ảnh hưởng đến hình thái:

+ Ảnh hưởng đến số lượng

+ Ảnh hưởng đến sự phân bố

+ Ảnh hưởng đến thời gian kiếm ăn

- Cạnh tranh khác loài là: nguyên nhân chủ yếu gây ra sự phân ly ổ sinh thái. ảnh hưởng tới phân bố

địa lý và nơi ở của các loài. Phân hóa về hình thái của sinh vật

- Sự phân hóa ổ sinh thái là kết quả của cạnh tranh đông thời nó có tác dụng làm giảm bớt mức độ

cạnh tranh.

- Nhiều loài có chung nguồn thức ăn vẫn sống chung trong một sinh cảnh khi ổ sinh thái chúng có sự

khác nhau

* Như vậy cạnh tranh là nguồn gốc của quá trình tiến hóa

2. Quan hệ con mồi – vật ăn thịt

- ĐV ăn thực vật: ĐV ăn thực vật đồng thời góp phần giúp thực vật thụ phấn và phát tán

- ĐV ăn động vật: Con vật tấn công và tiêu diệt con mồi, song chúng thường bắt và ăn thịt những con

ốm yếu bệnh tật.. ,hiện tượng này mang tính chọn lọc, giúp loại bỏ những cá thể yếu

- thực vật ăn sâu bọ

* Con mồi có kích thước nhỏ còn vật ăn thịt có kích thước lớnCđây là mối quan hệ rất khắc nghiệt trong tự nhiên. Nó là động lực của quá trình tiến hóa của các loàiCsinh vật, hình thành khả năng săn mồi và khả năng lẫn tránh kẻ thù. Hiện tượng này làm cho số lượng cá thể của Qt thuộc hai nhóm này luôn dao động quanh mức cân bằng.

3. Quan hệ giữa vật ký sinh và vật chủ

- Loài này ký sinh trên cơ thể laoì kia

- là một hình thức khác của mối quan hệ con mồi – vật ăn thịt. Chỉ khác vật ký sinh nhỏ số lượng

đông, ăn dịch hoặc tranh giành chất dinh dưỡng với vật chủ .

- có hai nhóm: ký sinh hoàn toàn ( cây tơ hồng, giun sán..) không có khả năng tự dưỡng. Ký sinh

không hoàn toàn (cây tầm gửi sống ký sinh) có khả năng tự dưỡng.

Ví dụ: + tò vò đẻ trứng vào bụng con mồi, ấu trùng sẽ ăn con mồi

+ một số loài ong ký sinh trên cơ thể ấu trùng sâu bọ, côn trùng

à Trong nông nghiệp người ta lợi dụng quan hệ này để tiêu diệt sâu bọ, côn trùng.. gọi là hiện tượng

khống chế sinh học. biện pháp này có đặc điểm gì?

Nuôi ong mắt đỏ diệt sâu đục thân lúa.

- Vật ký sinh và vật chủ cũng tiến hóa theo hướng thích nghi ngày càng tốt với MTà tăng khả năng

tồn tại của chúng.

4. Quan hệ ức chế - cảm nhiễm.

- là quan hệ, trong đó loài sinh vật này trong quá trình sống đã kìm hãm sự sinh trưởng và phát triển

của sinh vật khác hay gây hại đên loài xung quanh.

Ví dụ:

+ Rễ của nhiều loài cây tiết ra một số chất ức chế một số loài sống quanh nó, cây tỏi tiết ra chất gây

ức chế hoạt động của VSV xung quanh

+ Tảo giáp và tảo hiển vi phát triển mạnh vào mùa sinh sản, gây ra hiện tượng “nước nở hoa” hay

“thủy triều đỏ”. Chất độc do tảo tiết ra đã gây chết nhiều loài ĐV không xương sống. Chim và các ĐV

khác ăn những con mồi này sẽ chết.

* mối quan hệ giữa các loài, đặc biệt là quan hệ đối kháng đóng vai trò kiểm soát và khống chế số

lượng của các loài

--MỐI QUAN HỆ DINH DƯỠNG--

I. Quan hệ dinh dưỡng của các loài trong QX

1. Chuỗi thức ăn.

- K/n: chuỗi thức ăn là một dãy các loài sinh vật, mỗi loài là một mắt xích của chuỗi thức ăn. Mỗi

mắt xích vừa tiêu thụ mắt xích phía trước đồng thời là thức ăn của mắt xích phía sau.

* có hai chuỗi thức ăn cơ bản:

+ chuỗi thức ăn thực vật: khởi đầu bằng thực vật à ĐV ăn thực vậtà ĐV ăn thịt các cấp”

Ví dụ: Cây lúaà sâu ăn lúaà chim ăn sâuà diều hâu

+ chuỗi thức ăn mùn bã hay phế liệu: “Mùn bã hữu cơà ĐV ăn mùn bãàĐV ăn thịt các cấp”

Ví dụ: Mùn bã trong đấtà giun, chân khớp à Ếch nhái, thằn lằn à chuộtà mèo.

* Chú ý: chuỗi thức ăn thứ 2 là hệ quả của chuỗi 1. Tùy nơi tùy lúc mà một trong hai chuỗi sẽ phát

triển ưu thế.

* Ngoài ra: còn có chuỗi thứ ăn ký sinh: “ĐV có vú, chimà rận à ĐV nguyên sinh à virut”.

2. lưới thức ăn.

- K/n: lưới thức ăn là tập hợp nhiều chuỗi thức ăn trong quần xã có nhiều mắt xích chung với nhau.

Như vậy: trong quần xã một loài có thể tham gia nhiều chuỗi thức ăn với nhau.

- Lưới thức ăn càng có nhiều mắt xích chung với nhau thì số lượng loài càng đa dạng, càng có nhiều

loài rộng thực và tính ổn định của QX càng lớn..

* Khi xảy ra sự thay thế mắt xích này bằng mắt xích khác, thì:

+ nếu hai loài mắt xích này có quan hệ họ hàng gần gũi, thì đặc điểm sinh học của Qx không thay

đổi, chỉ thay đổi thành phần loài

+ một biến đổi khác đều ảnh hưởng lớn đến số lượng, thành phần loàià ảnh hưởng tới toàn Qx.

* Chú ý:+ các chuỗi thức ăn đều không bền vững: phụ thuộc rất lớn vào điều kiện của Sinh cảnh

+ chuỗi thức ăn bình thường có khoảng 3à4 mắt xích, ít khi có 5à 6 mắt xích, vì: chuỗi thức ăn

càng dài thì sự tiêu hao vật chất và năng lượng càng lớn.

* Cấu trúc lưới thức ăn càng phức tạp khi:

- đi từ vĩ độ cao tới vĩ độ thấp

- đi từ vùng khơi vào vùng gần bờ

- Qx càng trưởng thành càng phức tạp hơn Qx trẻ

- Qx nhiệt đới phức tạp hơn Qx ôn đới

à càng phức tạp thì chuỗi thức ăn càng dài

3. bậc dinh dưỡng

Các loài cùng chung mức dinh dưỡng thì hợp thành một bậc, gồm:

- Sinh vật sản xuất: Sinh vật có khả năng tự tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ của MTà bậc dinh

dưỡng cấp I.

- Sinh vật tiêu thụ bậc I: ĐV ăn thực vật à bậc dinh dưỡng cấp II

- Sinh vật tiêu thụ bậc II: ĐV ăn ĐV tiêu thụ bậc I à bậc dinh dưỡng cấp III....

- Sinh vật tiêu thụ cuối cùng có bậc cao nhất.

II. Tháp sinh thái

1. Trong lưới thức ăn, độ lớn của các bậc dinh dưỡng là khác nhau: số lượng cá thể, sinh khối hay

năng lượng. Vì sao?

Tháp sinh thái là các hình chữ nhật xếp chồng lên nhau. Gồm

- Tháp số lượng: xây dựng trên số lượng cá thể của mỗi bậc dinh dưỡng, số lượng của bậc dinh

dưỡng trước lớn hơn số lượng của bậc dinh dưỡng sau. (trừ chuỗi thức ăn ký sinh thì ngược lại: nên

đáy tháp thì nhỏ còn đỉnh tháp thì lớn)

- Tháp sinh khối: xây dựng trên sinh khối (khối lượng) của mỗi bậc dinh dưỡng trên một đơn vị thể

tích hay diện tích. ( trừ Qx sinh vật nổi. sinh khối của vi khuẩn và tảo phù du rất thấp còn sinh khối của

sinh vật tiêu thụ lại cao hơn rất nhiều....)

- Tháp năng lượng là hoàn thiện nhất: xây dựng trên số năng lượng tích lũy của mỗi bậc dinh dưỡng

trên một đơn vị thể tích hay diện tích trong một đơn vị thời gian. Năng lượng của bậc dinh dưỡng

trước bao giờ cũng cao hơn bậc dinh dưỡng sau nên tháp có dạng chuẩn: đáy lớn đỉnh nhỏ.

2. Giá trị nghiên cứu của các tháp sinh thái.

- Tháp khối lượng xác định dễ nhưng giá trị thấp vì: các bậc dinh dưỡng khác nhau về kích thước cá

thể và chất sống tạo nênà không đồng nhất, khó so sánh

- Tháp sinh khối: có giá trị cao hơn vì được biểu thị bằng số lượng chất sống. tuy nhiên hạn chế

+ thành phần hóa học, giá trị năng lượng của chất sống khác nhau

+ không chú ý tới yếu tố thời gian

- tháp năng lượng: hoàn chỉnh nhất. nhưng xây dựng rất khá phức tạp tốn nhiều công sức

3. Một số chú ý

- Hệ sinh thái trên cạn, vực nước nông nơi mà sinh vật cung cấp phong phú, có thời gian phát triển

lâu dài thì hình tháp có hình đáy rộng

- Hệ sinh thái có sinh khối của sinh vật cung cấp nhỏ chù kỳ sống ngắn thì tháp có dạng ngược

- Đối với hệ sinh thái non trẻ, có đáy rộng đỉnh hẹp

- Hệ sinh thái đỉnh cực ổn định trong thời gian dài, có sinh khối của sinh vật tiêu thụ lớn

--DIỄN THẾ SINH THÁI--

I. Khái niệm

K/n: là quá trình biến đổi tuần tự của QX qua từng giai đoạn tương ứng với sự biến đổi của MT

- song song với quá trình biến đổi của quần xã là quá trình biến đổi các điều kiện tự nhiên của MT

- diễn thế là quá trình định hướng, có thể dự báo được

II. Các loại diễn thế sinh thái

 

1. Diễn thế nguyên sinh(sơ cấp)

- bắt đầu từ MT trống trơn: đầm lầy bị hạn hán, đảo đại dương khi mới hình thành, vùng đất vừa bị

núi lửa

- giai đoạn tiên phong: sinh vật đầu tiên xuất hiện: sinh vật tiên phong tạo nên quần xã tiên phong

thường là rêu và địa y. Yếu tố khí hậu kém ổn định

- giai đoạn giữa: giai đoạn hỗn hợp, các qx tuần tự thay thế nhau

- giai đoạn đỉnh cực: Giai đoạn cuối cùng và hình thành Qx tương đối ổn địnhà Qx đỉnh cực. Yếu tố

khí hậu ổn định, khối lượng Qx đạt tới mức cực đại, số lượng loài phong phú nhất và độ đa dạng cao

nhất.

Các ổ sinh thái chuyên hóa hẹp, giữa các thành phần có mqh ràng buộc tạo nên thế ổn định vững chắc.

2. Diễn thế thứ sinh(thứ cấp)

- bắt đầu: trong MT đã có Qx sinh sống(có thể là Qx đỉnh cực). Do MT thay đổi hoặc hoạt động khia

thác của con người tới mức hủy diệt.

- một Qx mới sẽ thay thế Qx này, sau đó tiếp tục thay thế các Qx khác nhau

- cuối cùng: không dẫn đến một Qx đỉnh cực mà tạo thành một trạng thái mất đỉnh cực.

* Chú ý: trong thực tế, khi không chịu tác động xấu của con người một số Qx diễn thế thứ sinh có thể

dẫn đến một Qx đỉnh cực.

**Như vậy: diễn thế là quá trình tiến hóa của Qx. Qx sinh ra sau cùng tương đối ổn định, phù hợp với

sinh cảnh mà chúng tồn tại.

Qx càng xuất hiện muộn thì có thời gian tồn tại và ổn định lâu dài

3. diễn thế phân hủy.

Loại diễn thế diễn ra trên một xác sinh vật chết, và không dẫn đến sự hình thành một Qx nào.

III. Nguyên nhân của DTST

- Nguyên nhân bên ngoài: bảo lũ, hạn hán, tác động vô ý thức của con người.... Làm cho Qx trẻ lại

hoặc hủy hoại hoàn toàn, do đó Qx khôi phục lại từ đầu

- Nguyên nhân bên trong:

+ cạnh tranh gay gắt giữa các loài

+ hoạt động khai thác của con người

IV. Những xu hướng biến đổi chính trong quá trình diễn thế để thiết lập trạng thái cân bằng

-Trong quá trình diễn thế mqh giữa các loài trong Qx và giữa Qx với MT luôn thay đổi. Nhờ đó Qx

thiết lập được trạng thái cân bằng, tồn tại và phát triển một cách ổn định theo thời gian. Các hướng

biến đổi

- Sinh khối và tổng sản lượng tăng lên, sản luọng sơ cấp tinh giảm

- Hô hấp trong Qx tăng, tỷ lệ sản phẩm của của quá trình tổng hợp và phân hủy vật chất tiến đến 1.

- Tính đa dạng về loài tăng, số lượng cá thể của mỗi loài giảm, quan hệ sinh học giữa các loài trở nên

căng thẳng

- lưới thức ăn trở nên phức tạp, sinh vật sản xuất và phân giải ngày càng quan trọng

- kích thước và tuổi thọ các loài tăng

- khả năng tích lũy chất dinh dưỡng trong Qx ngày càng tăng, khả năng sử dụng năng lượng ngày

càng hoàn hảo

V. Tầm Quan trọng của việc nghiên cứu diễn thế sinh thái:

Nắm được quy luật phát triển của QXSV, dự đoán được QX tồn tại trước và Qx sẽ thay thế. Từ đó

- chủ động xây dựng kế hoạch bảo vệ và khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên

- Kịp thời đề xuất các biện pháp khắc phục sự biến đổi bất lợi của MT

* “khai thác không hợp lý TNTN là con người tự đào huyệt chôn mình”, vì:

- làm biến đổi và dẫn tới mất MTS của nhiều loài Sv và giảm đa dạng sinh học

- thảm thực vật bị mất, dẫn đến xói mòn, biến đổi khí hậu...

- MT mất cân bằng sinh thái, kém ổn định dễ gây ra nhiều bệnh dịch nguy hiểm cho con người và

sinh vật