HỆ SINH THÁI

Hệ sinh thái cũng như những đơn vị chức năng trong sinh giới, các hoạt động của nó nói riêng hay toàn bộ sinh quyển nói chung làm cho thế giới ngày nay ngày càng phát triển và trở nên ổn định vững chắc. Mọi cá thể, mọi quần thể và quần xã sinh vật, những thành viên sống cấu trúc nên hệ cũng được thừa hưỡng những thành quả đó để phát triển và tiến hoá không ngừng. Con người, đương nhiên cũng là một trong những thành viên của hệ sinh thái.

Định nghĩa

• Hệ sinh thái là tổ hợp của một quần xã sinh vật với môi trường vật lý mà quần xã đó tồn tại, trong đó các sinh vật tương tác với nhau và với môi trường để tạo nên chu trình vật chất (chu trình sinh-địa-hoá) và sự chuyển hóa của năng lượng.

Cấu trúc của hệ sinh thái

• Một hệ sinh thái điển hình đ¬ược cấu trúc bởi các thành phần cơ bản sau đây:

• - Sinh vật sản xuất (Producer - P)

• - Sinh vật tiêu thụ (Consumer - C)

• - Sinh vật phân hủy (Decomposer - D)

• - Các chất vô cơ (CO2, O2 , H2O, CaCO3...) .

• - Các chất hữu cơ (protein, lipid, glucid, vitamin, enzym, hoocmon,...)

• - Các yếu tố khí hậu (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, l¬ượng m¬ưa...).

• Thực chất, 3 thành phần đầu chính là quần xã sinh vật, còn 3 thành phần sau là môi trường vật lý mà quần xã đó tồn tại và phát triển.

• + Sinh vật sản xuất (Producer - P) là những sinh vật tự d¬ưỡng (autotrophy), gồm các loài thực vật có màu xanh và một số nấm, vi khuẩn có khả năng quang hợp hoặc hóa tổng hợp.

• + Sinh vật tiêu thụ (Consumer - C) là những sinh vật dị d¬ưỡng (heterotrophy) bao gồm¬ tất cả các loài động vật và những vi sinh vật không có khả năng quang hợp và hóa tổng hợp, nói một cách khác, chúng tồn tại đư¬ợc là dựa vào nguồn thức ăn ban đầu do các sinh vật tự dưỡng tạo ra.

• Ngoài cấu trúc theo thành phần, hệ sinh thái còn có kiểu cấu trúc theo chức năng. Theo E.D. Odum (1983), cấu trúc của hệ sinh thái gồm các chức năng sau:

• - Quá trình chuyển hóa năng lượng của hệ.

• - Xích thức ăn trong hệ.

• - Các chu trình sinh địa hóa diễn ra trong hệ.

• - Sự phân hóa trong không gian và theo thời gian.

• - Các quá trình phát triển và tiến hoá của hệ.

• - Các quá trình tự điều chỉnh

• . Các ví dụ về hệ sinh thái

•

• Như¬ trên đã đề cập, các hệ sinh thái gồm những hệ tự nhiên và nhân tạo.

• 1. Các hệ sinh thái tự nhiên

• Sinh quyển là một hệ sinh thái khổng lồ và duy nhất của hành tinh. Nó đ¬ược cấu tạo bởi tổ hợp các hệ sinh thái dư¬ới đất, trên mặt đất và dư¬ới nư¬ớc. Chúng có quan hệ và gắn bó với nhau một cách mật thiết bằng chu trình vật chất và dòng năng l¬ượng ở phạm vi toàn cầu. Do vậy, ta có thể tách hệ thống lớn nêu trên thành những hệ độc lập tư¬ơng đối, mặc dù trên một dãy liên tục của tự nhiên, ranh giới của phần lớn các hệ không thật rõ ràng. Dưới đây, chúng ta sẽ quan sát một vài hệ sinh thái điển hình như¬ là những ví dụ.

• 1.1. Rừng quốc gia Cúc Phư¬ơng. Rừng Cúc Phư¬ơng là một bộ phận rất nhỏ của khu sinh học rừng mư¬a nhiệt đới, ở độ cao trung bình 300 - 400m so với mực nư¬ớc biển trong đai khí hậu nhiệt đới gió mùa Đông nam châu Á. Những nét nổi bật của hệ sinh thái rừng quốc gia Cúc Phư¬ơng được biểu hiện nh¬ư sau:

• Thành phần sinh giới rất đa dạng, gồm 1944 loài thuộc 908 chi của 229 họ thực vật; 71 loài và phân loài thú, trên 320 loài và phân loài chim, 33 loài bò sát, 16 loài ếch nhái, hàng ngàn loài chân khớp và những loài động vật không x¬ương sống khác, sống ở các sinh cảnh khác nhau. Trong chúng, nhiều loài còn sót lại từ kỷ thứ Ba như¬ cây Kim giao (Podocarpus fleuryi), những loài có ý nghĩa trong nghiên cứu tiến hóa như¬ dương xỉ thân gỗ (Cyathea podophylla) và C. contaminans); nhiều loài động vật đặc hữu (Endemic) như gấu ngựa (Selenarctos thibetanus), vượn đen (Hylobates concolor), vọc quần đùi trắng (Trachipethecus francoisi delacouri), cá niếc hang (Silurus cucphuongensis) .

• Thảm rừng gồm nhiều tầng, tầng vư¬ợt tán với cây cao 15 - 30 m hay 40 - 50m, điển hình là chò chỉ (Parashorea chinensis), gội nếp (Aglaia gigantea), vù hư¬ơng (Ciannamomum balansae), lát hoa (Chukrasia tabularis), mun (Diospyros mun) v.v. Những hiện t¬ượng sinh thái tiêu biểu của rừng mư¬a nhiệt đới thể hiện rất rõ ở đây như¬ sự đa dạng của cây leo thân gỗ (20 loài), nhiều cây sống phụ sinh, khí sinh (các loài cây thuộc họ Lan (Orchidaceae), nhiều cây "bóp cổ" thuộc chi Đa (Ficus), chi Chân chim (Schefflera) . . . , nhiều cây ký sinh thuộc họ Tầm gửi (Loranthaceae), nhiều cây có rễ bạnh lớn như¬ sấu cổ thụ (Dracontomelum duperreanum)... Do cây sống chen chúc, đan xen nhau nên có nhiều loài động vật sống trên tán cây (khỉ, voọc, sóc bay, cầy bay)...Thân cây, hốc cây còn là nơi sinh sống của các loài côn trùng, ếch nhái, bò sát... Thảm rừng lá mục chứa đựng nhiều đại diện của động vật không xương sống, nấm mốc v.v. .

• 3.1.2. Hồ tự nhiên là một ví dụ điển hình cho các hệ sinh thái ở nước: tất nhiên cũng như các hệ sinh thái trên cạn, hồ nhận nguồn vật chất từ bên ngoài do sự bào mòn từ mặt đất sau các trận mưa... và năng lượng từ bức xạ Mặt Trời.

• Khí dioxyt cacbon (CO2), muối khoáng và nước là nguyên liệu thiết yếu cho các loài thực vật ở nước hấp thụ để tạo nên nguồn thức ăn sơ cấp là tinh bột thông qua quá trình quang hợp. Những loài động vật thủy sinh, chủ yếu là giáp xác thấp (Cladocera, Copepoda)... sử dụng thực vật sống trôi nổi (thực vật phù du: Phytoplankton), cá trắm cỏ ... ăn cỏ nước để tạo nên nguồn thức ăn động vật đầu tiên cho các sinh vật ăn thịt khác và người. Tất cả nhũng chất bài tiết, chất trao đổi và xác sinh vật bị phân hủy bởi vô số các vi sinh vật yếm khí hay kỵ khí đến giai đoạn khoáng hóa cuối cùng.

• Biển, đại dương là những hệ sinh thái khổng lồ. Trong thiên nhiên ta còn gặp những hệ sinh thái cực bé (Microecosystem) như trường hợp các detrit đã đề cập đến ở trên.

• 3.2. Các hệ sinh thái nhân tạo

• Các hệ sinh thái nhân tạo tức là những hệ sinh thái do con người tạo ra. Chúng cũng rất đa dạng về kích cỡ, về cấu trúc . . . , lớn như các hồ chứa, đồng ruộng, nương rẫy canh tác, các thành phố, đô thị... và nhỏ như những hệ sinh thái thực nghiệm (một bể cá cảnh, một hệ sinh thái trong ống nghiệm...). Nhiều hệ có cấu trúc đa dạng chẳng kém các hệ sinh thái tự nhiên (như thành phố, hồ chứa...) song cũng có những hệ có cấu trúc đơn giản, trong đó, quần xã sinh vật với loài ưu thế được con người lựa chọn cho mục đích sử dụng của mình, chẳng hạn như đồng ruộng, nương rẫy . . . Những hệ như thế thường không ổn định.