Du lịch sinh thái

CHƯƠNG 2

SINH THÁI HỌC QUẦN THỂ - QUẦN XÃ – HỆ SINH THÁI MÔI TRƯỜNG

2.1 SINH THÁI MÔI TRƯỜNG HỌC QUẦN THỂ

Mục tiêu:

- Đưa ra nguyên lý tổng quát nhằm giải thích các mô hình động lực trong môi trường sinh thái

- Tìm ra các tương tác giữa các nguyên lý với các mô hình cơ học cùng với sự giải thích các quá trình của sự tiến hóa, sự phát triển của cơ thể sống, các học thuyết sinh học và thái độ của cá thể đối với cộng đồng sống và các hệ sinh thái động.

- Vận dụng các nguyên lý này vào việc quản trị và bảo tồn các quần thể tự nhiên, phục vụ Du lịch sinh thái

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 415 trang tài liệu này.

2.1.1 Quần thể

“Quần thể là tập hợp các cá thể sinh vật cùng loài cùng tồn tại trong một khu vực sống tại một thời điểm nhất định”. Các nhà sinh thái học thường liên hệ quần thể với mật độ cá thể trên một đơn vị diện tích (đối với hệ sinh thái trên cạn) hay là mật độ cá thể trên một đơn vị thể tích (đối với hệ sinh thái nước) hơn là liên hệ với số lượng cá thể hay là khối lượng cá thể.

Một quần thể có thể thay đổi kích thước theo 4 cách: sinh sản, tử vong, nhập cư và di cư.

- Một quần thể “đóng” khi yếu tố sinh sản và tử vong quyết định đến tốc độ biến động của quần thể

- Một quần thể được gọi là “mở” khi có sự di cư và nhập cư là quan trọng.

- Kích thước quần thể phụ thuộc vào không gian sống của chúng.

2.1.2 Một số khái niệm khác

“Kiểu sinh học” là tập hợp các cá thể trong dòng thuần có cùng kiểu gen. Dòng thuần là đời sau của cây tự thụ phấn bao gồm các cá thể có kiểu gen đồng hợp tử. Cũng có thể xem dòng thuần là một kiểu sinh học gồm các cá thể sinh học có kiểu gen đồng hợp tử

“Sự tiến hóa sinh học và chọn lọc tự nhiên là quá trình thay đổi hệ thống di truyền”, đây thực chất là quá trình tiến hóa. Chọn lọc tự nhiên giúp cho sự tồn tại của những cá thể thích ứng nhất.

“Sự hình thành loài mới xảy ra khi có sự phân cách về mặt địa lý của một quần thể do các nguyên nhân như lũ lụt, bão tố, động đất... hay do sự trôi dạt của lục địa”. Nếu các quần thể cùng sống cô lập qua nhiều thế hệ thì sẽ dẫn đến hiện tượng phân ly về mặt di truyền.

“Khu ổ sinh thái là tất cả những yếu tố sinh học mà một loài cần phải có để tồn tại khỏe mạnh và tái sinh sản trong một hệ sinh thái”.

2.1.3 Phân loại quần thể

Dưới loài: Nhóm sinh vật của loài mang tính chất lãnh thổ lớn nhất là dưới loài. Kích thước lãnh thổ của dưới loài phụ thuộc vào độ đa dạng của cảnh quan, khả năng tự khắc phục các chướng ngại địa lý của loài và tính chất của các mối quan hệ trong nội bộ của các cá thể trong loài.

- Mỗi quần thể dưới loài chiếm một vùng phân bố riêng

- Các dưới loài khác nhau về mặt hình thái, đặc điểm sinh lý, sinh thái.

Quần thể địa lý: do những đặc tính về khí hậu và cảnh quan vùng phân bố nên dưới loài có thể phân thành những quần thể địa lý khác nhau nhưng vẫn mang nền hình thái và sinh lý chung. Vì vậy, những quần thể địa lý khác nhau vẫn có thể có sự giao phối.

Các quần thể địa lý của một loài khác nhau về:

- Chế độ dinh dưỡng

- Khả năng chống chịu với nhiệt độ và sự trao đổi nước

- Khả năng chống chịu với những điều kiện không thuận lợi của môi trường

- Khả năng sinh đẻ, sự tử vong

Như vậy, sự khác biệt giữa hai quần thể địa lý càng nhiều bao nhiêu thì sự sai khác về điều kiện sống giữa chúng càng lớn và sự trao đổi cá thể giữa chúng càng ít.

Quần thể sinh thái: quần thể sinh thái là một tập hợp gồm những cá thể cùng loài sống trên một khu vực nhất định, ở đó mọi yếu tố vô sinh đều tương đối đồng nhất.

- Quần thể sinh thái thường kém ổn định so với quần thể địa lý và giữa các quần thể sinh thái thường chỉ khác biệt một cách tương đối

- Mỗi quần thể đều mang những đặc tính sinh lý, sinh thái nhất định

- Quần thể sinh thái khác với quần thể địa lý ở chỗ chúng không chiếm trọn vẹn một vùng địa lý mà chỉ giới hạn trong sinh cảnh đặc trưng của chúng thể hiện qua sự thích ứng với sinh cảnh đó. Giữa những quần thể sinh thái thường có sự trao đổi cá thể đây là yếu tố quan trọng trong việc phục hồi số lượng cá thể để bù đắp cho những cá thể bị tử vong.

Quần thể yếu tố: quần thể yếu tố bao gồm những cá thể cùng loài sống trong một khu vực nhỏ nhất định của sinh cảnh trong trường hợp sinh cảnh ít đồng nhất và có thể phân thành nhiều khu vực khác nhau về đặc điểm thổ nhưỡng, khí hậu hoặc các đặc điểm khác.

2.1.4 Sự gia tăng và điều chỉnh cấu trúc, quy mô trong quần thể

Kích thước và mật độ trong quần thể: số thành viên của cá thể trên mỗi khu vực diện tích được gọi là mật độ dân số. Mật độ dân số ảnh hưởng đến số thành viên của cá thể trong cuộc đấu tranh trong cùng một loài và giữa các loài với nhau.

Sự phân tán và phân bố của quần thể: tùy thuộc vào mỗi điều kiện (nhờ vào sự vận chuyển, sự di cư, nhờ gió và nhờ nước...) mà các yếu tố hữu sinh được phân bố ở những không gian khác nhau.

Có các kiểu phân bố sau:

- Phân bố ngẫu nhiên

- Phân bố đồng nhất

- Phân bố nhóm.

Một số các yếu tố tác động lên sự phân bố quần thể

Các yếu tố môi trường: sự lưu chuyển của dòng nước, không khí và nhiều loại động vật khác đã tạo ra cả hai loại mô hình phân bố là ngẫu nhiên và phi ngẫu nhiên. Nếu là các yếu tố nguy cơ thì sự cộng gộp của chúng lại sẽ gây ảnh hưởng không nhỏ lên khả năng phân bố của các loài.

Bề mặt cơ giới của sự sống: các phản ứng của cá thể trong quần thể đối với các yếu tố môi trường sống có khuynh hướng làm gia tăng sự tập trung nội bộ, dẫn đến mật độ quần thể có xu hướng ràng buộc với môi trường sống. Các phản ứng bên ngoài cá thể có tính chủ động và thụ động như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm hay nguồn thực phẩm sẽ làm cho các cá thể giới hạn lại vùng sinh thái.

Ngoài ra, còn rất nhiều yếu tố có tác động mạnh lên sự phân bố quần thể, bao gồm:

 Sự thay đổi các thông số khí hậu, thời tiết.

 Các mô hình mức độ tái sinh

 Sức mạnh của sự cạnh tranh

 Các yếu tố xã hội

 Mật độ quần cư giới hạn

Các yếu tố tác động đến di truyền quần thể

 Chọn lọc: là một trong những yếu tố làm thay đổi rõ rệt cấu trúc di truyền của quần thể. Những cá thể có sức sống cao, thích ứng mạnh sẽ được giữ lại, những cá thể kém thích ứng sẽ bị đào thải.

 Đột biến: là nguồn gốc của các biến dị. Chính đột biến là nguồn cung cấp nguyên liệu cho quá trình chọn lọc.

 Sự di cư: do sự thất lạc ngẫu nhiên, các gen từ quần thể này có thể chuyển sang quần thể khác làm cho tỷ lệ của các gen trong các quần thể bị thay đổi

 Sự di truyền tự động

2.2 SINH THÁI MÔI TRƯỜNG HỌC QUẦN XÃ

2.2.1 Quần xã

Quần xã là tập hợp nhất định của các quần thể sinh vật (và con người) phân bố trong một lãnh thổ, một thời gian, một không gian nhất định. Giữa các sinh vật (và con người) sống trong đó có mối quan hệ tương tác lẫn nhau về mạng thức ăn, dòng năng lượng tập trung trong một cấu trúc nhất định. Giữa sinh vật (và con người) với các điều kiện môi trường vật lý cũng có sự tương tác hai hay nhiều chiều. Mỗi quần xã cũng có quá trình phát sinh, phát triển và diệt vong.

Thành phần loài trong quần xã hay số lượng và chủng loại hiện diện; là đặc điểm rõ rệt nhất của quần xã. Thành phần loài của một quần xã thường thay đổi tương ứng với mức độ bị tác động. Bất kỳ một thay đổi lớn nào về môi trường cũng có thể dẫn đến sự tuyệt chủng một số loài nhạy cảm và sự phát triển của một số loài có khả năng thích ứng hoặc có khả năng lợi dụng các điều kiện mới để tăng trưởng.

Sự tác động tương hỗ của cạnh tranh trong quần xã: sự cạnh tranh có thể xảy ra khi số lượng cá thể của một loài hoặc số lượng cá thể của các loài khác nhau sử dụng nguồn tài nguyên cần thiết để duy trì sự sống nhiều hơn số lượng thức ăn được cung cấp, hoặc khi thức ăn bị khan hiếm và các sinh vật này sẽ làm thiệt hại các sinh vật khác trong quá trình đi kiếm thức ăn.

Trong một quần xã tồn tại rất nhiều yếu tố:

- Sự tăng trưởng của quần xã

- Không gian sống của quần xã

- Tính ổn định và khả năng phục hồi của quần xã

- Khả năng xâm lấn

- Khả năng thay thế

2.2.2 Đại quần xã sinh vật

Đại quần xã được sử dụng trong phạm vi toàn thế giới để chỉ một quần xã lớn của động vật và thực vật có hình thức sống tương tự hoặc có đặc điểm hình thái học và sự tồn tại ở các điều kiện môi trường tương tự. Một đại quần xã sinh vật của một hệ sinh thái có thể bao gồm nhiều loại hình khác nhau.

Các nhà sinh thái học chia ra thành chín loại đại quần xã, trong đó 8 loại hình chia theo vĩ độ (chia theo môi trường địa lý), còn đại quần xã thứ 9 chia theo độ cao so với mặt biển

1. Đại quần xã hoang mạc (desert)

2. Đại quần xã rừng mưa nhiệt đới (tropical rain forest)

3. Đại quần xã trảng cỏ (savanna)

4. Đại quần xã thảo nguyên ôn đới (temperate forest)

5. Đại quần xã đồng cỏ nhiệt đới

6. Đại quần xã taiga (cây lá kim)

7. Đại quần xã đồng rêu Bắc cực

8. Đại quần xã của rừng cây to và trảng cây bụi Địa Trung Hải

9. Đại quần xã ở núi cao

Ngoài ra, còn thêm vào một đại quần xã là đại quần xã vùng băng tuyết ở cực.

2.3 DIỄN THẾ SINH THÁI

Diễn thế sinh thái là quá trình biến đổi tuần tự của quần xã qua các giai đoạn khác nhau, từ dạng khởi đầu được thay thế lần lượt bởi các dạng quần xã khác nhau tiếp theo và cuối cùng thường dẫn tới một quần xã tương đối ổn định.

Nguyên nhân xảy ra diễn thế sinh thái:

- Do có sự tác động mãnh liệt của những sự thay đổi về điều kiện tự nhiên lên các quần xã trong hệ sinh thái. Những tác động này đủ lớn để làm biến đổi dần các cá thể và quần thể cũng như cấu trúc của quần xã sinh thái.

- Hoạt động sống của quần xã sinh thái và của con người đã tạo nên một diễn thế sinh thái.

Phân loại:

Diễn thế nguyên sinh: khởi đầu từ một môi trường chưa có sinh vật. Diễn thế này phải có một nhóm sinh vật khởi đầu, tạo ra một quần thể khởi đầu, sau đó tạo ra quần xã khởi đầu và cuối cùng là hệ sinh thái tiên phong bao gồm cả chuỗi thức ăn và năng lượng. Dần dần hệ sinh thái này đi vào cân bằng và ổn định sau một thời gian.

Diễn thế nguyên sinh có 2 loại:

 Diễn thế trên cạn

 Diễn thế dưới nước.

Diễn thế thứ sinh: Là diễn thế xuất hiện ở môi trường đã có một quần xã nhất định đang ở trạng thái cân bằng và bền vững. Khi có một sự cố môi trường như thay đổi khí hậu, sụp đất, xói mòn, phát quang rừng... đã làm thay đổi cơ bản quần xã sinh vật. Đây là một trong những nguyên nhân cơ bản làm thay đổi cấu trúc thành phần mạng thức ăn, dòng năng lượng trong quần xã hệ sinh thái, dẫn đến sự hình thành quần xã mới và hệ sinh thái mới khác hẳn hệ sinh thái cũ.

Diễn thế phân hủy: Là một loại diễn thế liên quan đến những loài sinh vật mới phát sinh trong quá trình phân hủy xác chết của các sinh vật. Trọng tâm của quá trình này là sự phân hủy các chất hữu cơ từ những hợp chất phức tạp thành những khoáng chất đơn giản hơn. Điểm kết thúc của quá trình này là các khoáng chất.

Một số nhà sinh thái học lại phân ra thành 3 loại diễn thế:

- Diễn thế tự sinh: là diễn thế của những thay đổi của quá trình quần xã gây ra bởi những điều kiện bên trong và nội lực cũng như giải quyết các mâu thuẫn bên trong quần xã.

- Diễn thế bị động: diễn ra khi một loạt các yếu tố bên ngoài tác động vào

- Diễn thế phân hủy: liên quan đến sự nối tiếp của những loài xuất hiện trong quá trình phân hủy các xác chết của sinh vật.

Những đặc tính của diễn thế sinh thái:

 Nếu điều kiện vật lý không thay đổi quá nhiều thì gần như có thể đoán trước được khả năng thay thế một quần xã này bằng một quần xã khác sau khi có những xáo trộn xảy ra.

 Những tương tác trong tự nhiên giữa các loài đã gây nên sự đảo lộn trong suốt thời kì diễn thế, nó liên quan đến sự ổn định của đỉnh kì. Những tương tác này ở nhiều diễn thế ít được biết đến một phần là do người ta không nắm bắt được ở quần xã đó diễn thế sẽ xảy ra như thế nào.

 Diễn thế thường làm thay đổi đến tận gốc các chi tiết.

2.4 HỆ SINH THÁI MÔI TRƯỜNG – NGUYÊN TẮC VÀ CÁC KHÁI NIỆM

Hệ sinh thái môi trường (Environmental ecosystem) là một hệ thống bao gồm các quần xã sinh vật và con người, có cùng các điều kiện môi trường bao quanh nó với sự tương tác lẫn nhau, liên tục không ngừng mà kết quả của sự tác động đó quyết định đến chiều hướng phát triển của quần xã và sinh cảnh của toàn hệ.

2.4.1. Tổ chức – kết cấu – hoạt động của hệ sinh thái môi trường

 Bất cứ một hệ sinh thái môi trường nào cũng có một không gian bao quanh, hay một phạm vi lãnh thổ nhất định, trong đó bao gồm các thành phần vô sinh (đất, nước, không khí...) và hữu sinh (thực vật, động vật, vi sinh vật, con người...).

 Để tồn tại và hoạt động, hệ sinh thái môi trường phải có đầu vào và đầu ra. Đầu vào là năng lượng và dòng vật chất, còn đầu ra là các sản phẩm của quá trình hoạt động và chất thải. Dòng vật chất trong hệ sinh thái dưới dạng chuổi thức ăn hay mạng lưới thức ăn, qua đó, vật chất vô cơ, hữu cơ được chuyển từ các bậc dinh dưỡng thấp đến cao. Đầu tiên, sinh vật sản xuất là các cây xanh sẽ hấp thu các khoáng trong đất và năng lượng ánh sáng mặt trời để quang hợp, tạo ra chất hữu cơ cho hệ sinh thái. Như vậy, cây xanh biến đổi quang năng thành hóa năng để chứa trong cơ thể của thực vật. Sau đó, các sinh vật tiêu thụ cấp 1 sẽ ăn thực vật và tích luỹ chất hữu cơ và hóa năng này trong cơ thể. Tương tự như vậy, vật chất và năng lượng này trong sinh vật tiêu thụ bậc 1 lại chuyển sang sinh vật tiêu thụ bậc 2,rồi lại bậc 3... Xác chết của các sinh vật này được phân giải bởi các sinh vật phân hủy và sau đó trả lại các chất khoáng cho đất.

 Các sinh vật trong hệ sinh thái trong quá trình hoạt động như kiếm ăn, sinh sản, di cư, nhập cư… thường tổ chức thành các quần thể, quần xã và đều có mối liên hệ tương tác với nhau. Quan hệ này có thể là tương hổ (như cộng sinh, hội sinh…), cũng có thể là cạnh tranh (như kí sinh). Ngoài ra, chúng cũng có quan hệ tương tác với các yếu tố vô sinh của môi trường. Bản thân các hệ sinh thái môi trường luôn luôn có mối liên hệ với các hệ sinh thái môi trường khác ở gần nó trong sự tương tác lẫn nhau giữa các hệ này.

 Hoạt động của bất kỳ một hệ sinh thái môi trường nào cũng mang tính tuyệt đối, còn đứng yên hay bất động chỉ là tương đối. Trong quá trình này, dòng vật chất và năng lượng liên tục hoạt động, biến đổi và chuyển từ dạng này sang dạng khác. Các thành phần khác của hệ sinh thái môi trường có thể là có đủ, nhưng vẫn có một thành phần chủ yếu để đủ tạo nên và giữ cho hệ sinh thái môi trường đó với thế ổn định tương đối của nó.