I. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
1. Khái niệm về diễn thế.
Diễn thế là quá trình biến đổi tuần tự của các quần xã sinh vật, từ dạng khởi đầu qua các giai đoạn trung gian để đạt đến quần xã cuối cùng tương đối ổn định. Quần xã này được gọi là quần xã đỉnh cực. Diễn thế thường là 1 quá trình định hướng, có thể dự báo được.
2. Nguyên nhân của diễn thế.
Có 2 loại nguyên nhân chính gây ra diễn thế của quần xã.
– Nguyên nhân từ bên ngoài liên quan đến các hiện tượng bất thường: bão, lụt, cháy, ô nhiễm… Những nguyên nhân từ bên ngoài làm cho quần xã trẻ lại hoặc bị hủy hoại hoàn toàn, buộc quần xã phải khôi phục lại từ đầu. Ví dụ, rừng tràm U Minh sau 4 – 5 năm bị cháy trụi đã tự phục hồi gần như nguyên trạng dưới dạng rừng thứ sinh.
– Nguyên nhân bên trong (nội tại) là sự cạnh tranh giữa các loài trong quần xã. Trong điều kiện môi trường tương đối ổn định, loài ưu thế thường làm cho điều kiện môi trường biến đổi mạnh đến mức bất lợi cho chính cuộc sống của mình, nhưng lại thuận lợi cho loài ưu thế khác có sức cạnh tranh cao hơn thay thế. Như vậy, những biến đổi của môi trường chỉ là nhân tố khởi động, còn quần xã sinh vật là động lực chính cho quá trình diễn thế.
Các hoạt động của con người cũng là nguyên nhân gây ra diễn thế của quần xã.
3. Các dạng diễn thế.
Có hai dạng diễn thế chủ yếu là diễn thế nguyên sinh và diễn thế thứ sinh.
a. Diễn thế nguyên sinh.
Diến thế nguyên sinh (sơ cấp) xảy ra ở môi trường mà trước đó chưa hề có 1 quần xã nào. Ví dụ, trên tro tàn núi lửa xuất hiện những quần xã tiên phong, trước hết là rêu. Rêu phát triển làm tăng độ ẩm và làm giàu thêm nguồn dinh dưỡng hữu cơ, tạo thuận lợi cho cỏ thay thế. Thời gian sau, sau cỏ là trảng cây thân thảo, thân gỗ và cuối cùng là rừng nguyên sinh.
b. Diễn thế thứ sinh
– Diễn thế thứ sinh (thứ cấp) xảy ra ở môi trường mà trước đây từng tồn tại 1 quần xã, nhưng nay đã bị hủy diệt hoàn toàn. Ví dụ, sự phát triển của các thảm thực vật kế tiếp trên nương rẫy bị bỏ hoang để trở thành rừng thứ sinh sau này.
– Ví dụ diễn thế của 1 hồ nông, do quá trình lắng động vật chất ở đáy. Khi hồ cạn kiệt, quần xã thủy sinh vật bị biến mất. Lần lượt thế vào đó là trảng cỏ, trảng cây thân thảo, thân gỗ và cuối cùng là rừng cây gỗ trên cạn phát triển ổn định thay thế cho hồ.
– Diễn thế của bất kì dạng nào cũng trải qua một khoảng thời gian, tạo nên dãy diễn thế. Những quần xã xuất hiện càng muộn trong dãy diễn thế thì thời gian tồn tại và phát triển càng dài. Quần xã đỉnh cực là quần xã ở dạng trưởng thành, phát triển khá ổn định theo thời gian.
4. Những xu hướng biến đổi chính trong quá trình diễn thế để thiết lập trạng thái cân bằng.
Trong quá trình diễn thế, các yếu tố cấu trúc, những mối quan hệ giữa các loài trong quần xã và giữa quần xã với môi trường đều thay đổi, trước hết là sự thay đổi của các mối quan hệ con mồi – vật ăn thịt và mối quan hệ cạnh tranh, chung sống giữa các loài. Nhờ đó, quần xã thiết lập trạng thái cân bằng, tồn tại và phát triển 1 cách ổn định theo thời gian. Những hướng biến đổi quan trọng là:
– Sinh khối (hay khối lượng tức thời) và tổng sản lượng tăng lên, sản lượng sơ cấp tinh (PN – sản lượng được tích lũy trong mô thực vật làm thức ăn cho sinh vật dị dưỡng) giảm.
– Hô hấp của quần xã tăng, tỉ lệ giữa sản xuất và phân giải vật chất trong quần xã tiến dần đến 1.
– Tính đa dạng về loài tăng, nhưng số lượng cá thể của mỗi loài lại giảm và quan hệ sinh học giữa các loài trở nên căng thẳng.
– Lưới thức ăn trở nên phức tạp, chuỗi thức ăn mùn bã hữu cơ ngày càng trở nên quan trọng.
– Kích thước và tuổi thọ của các loài đều tăng lên.
– Khả năng tích lũy các chất dinh dưỡng trong quần xã ngày 1 tăng và quần xã sử dụng năng lượng ngày 1 hoàn hảo.
II. CÁC DẠNG BÀI TẬP
Bài 1: Trình bày về diễn thế nguyên sinh và diễn thế thứ sinh. Mỗi trường hợp nêu một ví dụ cụ thể.
Hướng dẫn giải
1) Diễn thế nguyên sinh:
Diễn thế nguyên sinh là diễn thế khởi đầu từ môi trường trống trơn. Nhóm sinh vật đầu tiên được phát tán đến hình thành quần xã tiên phong. Tiếp đó là một dãy quần xã tuần tự thay thế nhau. Khi có cân bằng sinh thái giữa quần xã và ngoại cảnh thì quần xã được ổn định trong thời gian tương đối lâu dài. Có 2 loại diễn thế nguyên sinh là diễn thế trên cạn và diễn thể dưới nước.
Ví dụ: Sự hình thành quần xã sinh vật sau thời gian có một hòn đảo mới xuất hiện ngoài biển.
2) Diễn thế thứ sinh:
Là diễn thế xảy ra ở môi trường đã có sẵn quần xã sinh vật. Quần xã sinh vật này tương đối ổn định nhưng do thay đổi lớn về khí hậu, bị xói mòn, bị bão phá hại hay do con người chặt cây, đốt rừng làm nương rẫy, trồng cây nhập nội đã làm thay đổi hẳn cấu trúc quần xã sinh vật này.
Ví dụ: Sự tái sinh rừng sau cơn bão lớn.
Bài 2: Trình bày về nguyên nhân của diễn thế sinh thái và cho biết việc nghiên cứu diễn thế sinh thái có tầm quan trọng như thế nào?
Hướng dẫn giải
1) Nguyên nhân của diễn thế sinh thái:
– Tác động mạnh mẽ của ngoại cảnh lên quần xã.
– Chính tác động của quần xã lên ngoại cảnh làm biến đổi mạnh mẽ ngoại cảnh đến mức gây ra diễn thế.
– Tác động vô ý thức như đốt, chặt, phá rừng… hay có ý thức của con người như cải tạo thiên nhiên, khai thác rừng, trồng rừng, đào kênh mương, ao hồ, sông ngòi…
+ Song song với quá trình diễn thế là quá trình biến đổi về khí hậu, thổ nhưỡng và địa chất.
+ Trong diễn thế, hệ thực vật có vai trò rất quan trọng trong việc hình thành quần xã mới.
2) Tầm quan trọng của việc nghiên cứu diễn thế sinh thái:
+ Biết được các qui luật phát triển của quần xã sinh vật, dự đoán được các quần xã tồn tại trước đó và quần xã sẽ thay thế trong tương lai.
+ Xây dựng kế hoạch để khai thác và bảo vệ hợp lí tài nguyên thiên nhiên.
+ Bảo vệ môi trường và khắc phục kịp thời các biến đổi theo hướng bất lợi của môi trường.
Bài 3: So sánh những điểm khác nhau cơ bản giữa diễn thế nguyên sinh và diễn thế thứ sinh.
Hướng dẫn giải
| Dấu hiệu so sánh | Diễn thế nguyên sinh | Diễn thế thứ sinh |
| Cơ sở ban đầu | Môi tường trống trơn, chưa có sinh vật. | Dựa trên quần xã có sẵn, đã bị suy thoái. |
| Thời gian trải qua | Lâu dài. | Ngắn hơn. |
| Yếu tố chi phí | Do biến đổi môi trường sống. | Do môi trường hoặc do con người. |
| Kết quả | Hình thành quần xã ổn định lâu dài. | Có thể phục hồi hoặc ngày càng suy thoái |