Bài giảng Sinh học - Sinh thái học quần xã

1NHOM1_ĐHSSINH08AChương V :SINH THÁI HỌC QUẦN XÃ5.3 Những tính chất cơ bản của quần xã5.3.1 Những tính chất về thành phần loài của quần xã a/ Độ nhiều Độ nhiều chính là mật độ từng lòai trong quần xã.Độ nhiều của lòai biến động theo thời gian, theo hoặc không theo chu kì hoặc cá thể đột biến về số lượng.2NHOM1_ĐHSSINH08Ab/Độ thường gặp Đặc trưng này chỉ rõ đặc điểm phân bố của từng lòai trong quần xã.Độ thừon g gặp là tỉ lệ % số điểm lấy mẫu, có lòai được xét trên tổng số các điểm lấy mẫu trong 1 sinh cảnh.3NHOM1_ĐHSSINH08AC(Độ thường gặp) =Trong đó: p số lần lấy mẫu của lòai được xét P tổng số các điểm lấy mẫu trong sinh cảnhĐộ thường gặp đuợc xác định bằng công thức sau:4NHOM1_ĐHSSINH08A Nếu C > 50% loài đó là loài thường gặp; nếu 25%<C<50% loài ít gặp, nếu C<25% loài ngẫu nhiên.Một loài sinh vật có độ thường gặp C cao, nếu chúng có mặt ở nhiều địa điểm trongt quần xã, song nếu ở mỗi địa điểm chỉ có một số ít cá thể thì loại đó có tầng số thấp.5NHOM1_ĐHSSINH08Ad/ Loài ưu thế Một lòai được gọi là ưu thế khi chúng có vai trò quan trọng, ảnh hưởng đến môi trường sống hoặc trực tiếp ảnh hưởng đến các loài trong quần xã.Trong các quần xã trên cạn nhiều loài thực vật có hạt thường là loài ưu thế do có số lượng đông, là nơi ở và là nguồn thức ăn cho động vật ăn cỏ và có ảnh hưởng lớn đối với khí hậu của sinh cảnh.6NHOM1_ĐHSSINH08AVí dụ: Ở rừng mưa nhiệt đới Trung Mĩ sung là loài ưu thế ví sản lượng sung cao, quả là thức ăn chính của nhiều loài động vật. Đặc biệt vào lúc những cây khác bị mất mùa thì sung càng quan trọng ảnh hưởng đến nhiều lòai chim thú ăn sung.Mặt khác chíng những loài chim thú ăn sung này lại là mồi của chin thú ăn thịt. Cho nên cây sung có tầm quan trọng rất lớn trong quần xã.7NHOM1_ĐHSSINH08A Một ví dụ khác, bò bisông là loài ưu thếv trong các quần xã đồng cỏ lớn ở Bắc Mĩ. Vào thế kỉ XIX do tập tính ăn thực vật, chúng biến nhiều khu rừng ở Bắc Mĩ thành đồng cỏ, tạo điều kiện cho những loài chim, thú, sâu bọ ưa sống ở đồng cỏ phát triển nên đã làm thay đổi hẳn bộ mặt của quần xã. Khi bò bisông bị tiêu diệt, cây thân gỗ mọc thay thế đồng cỏ. Như vậy lại một lần nữa cả một động vật giới khác thích hợi được hìng thành thay thế cho động vật giới cũ.8NHOM1_ĐHSSINH08ANhìn chung, trong mối quan hệ sinh thái giữa động vật và thực vật thấy nổi bậc ở những nơi nào thực vật có số lượng và khối lượng nhỏ thì thường ở những nơi đó động vật có ảnh hưởng lớn và có nhiều loài ưu thế.9NHOM1_ĐHSSINH08Ae/ Độ ưu thích Lòai đặc trưng (eucene): Là những loài có gắn bó cao nhất với quần xã vì chúngg chỉ có mặt ở một loại quần xã nhất định, hoặc là loài thường gặp, có số lượng cá thể cao ở quần xã đó. Lòai này có giới hạn sinh thái hẹp. Lòai ưa thích (preferante hay tychocene): Là loài có mặt ở nhiều quần xã, song có số lượng cá thể tương đối nhiều ở một số trong những quần xã mà nó có mặt.10NHOM1_ĐHSSINH08ALòai lạc lõng (xenocenes): Loài ngẫu nhiên có mặt ở một quần xã. Lòai phổ biến (ubiquistes): Lòai có mặt ở nhiều quần xã, lòai phổ biến có giới hạn sinh thái rộng ngược lại với loài đặc trưng.11NHOM1_ĐHSSINH08Af/ Độ đa dạng Chỉ mức độ phong phú về số lượng lòai và được biểu thị bằng chỉ số đa dạng theo Sorenson: d =SHoặc d=S - 1logN Trong đó: S là số lượng các loài trong quần xã N tổng số lượng cá thể trong quần xãVí dụ: một quần xã có 10 loài với tổng số cá thể là 100 thì chỉ số đ dạng bằng 1.12NHOM1_ĐHSSINH08A Ở gần địa cực khí hậu lạnh khắc nghiệt nên chỉ tồn tại được một số lòai có những thích nghi đặc trưng với khí hậu lạnh (bộ lông rậm, lớp mỡ duới da rất dày).Chỉ số đa dạng ở vùng gần cực thấp cũng như ở miền hoang mạc đới nóng, có khí hậu khắc nghiệt, rất nóng và rất khô.Các vực nước rất hiếm gặp, thưc vật chỉ gồm những cây nhỏ xơ xác. Ở rừng nhiệt đới nóng ẩm nhiệt độ trung bìng cao và ổn định quanh năm, lượng mưa cao 1800-2000mm, nên nguồn sống phong phú, ổn địng và đa dạng, độ Đa dạng về thành phần loài cao.13NHOM1_ĐHSSINH08AĐể đảm bảo cuộc sống chung cho nhiều loài cùng tồn tại đồng thời trong quần xã dẫn đến sự hìng thành các tổ sinh thái hẹp góp phần làm giảm cạnh tranh giữa các loài với nhau. Song vì nguồng sống của môi trường phải chia đủ cùng một lúc chi nhiều loài nên mỗi lòai chỉ có thể tồn tại một số lượng cá thể hạn chế. Ví thế chỉ số đa dạng về loài lại càng cao.14NHOM1_ĐHSSINH08A5.3.2 Những tính chất về sự phân bố quần xã a/ Sự phân bố quần xã theo chiều thẳng đứng Các quần xã thường thể hiện nhiều hoặc ít sự phân tầng theo đường thẳng đứng thể hiện rõ nhất ở những quần xã trong đất, ở rừng, ở nước.Ở rừng kín thường xan có 4-5 tầng. Tầng cao nhất là tầng vượt tán nhiều cây gỗ lớn 40-50m, tiếp là tầng ưu thế sinh thái cây cao 30m tầng này được coi lá mái rừng.15NHOM1_ĐHSSINH08ATầng dưới tán gồm những cây có độ cao 8-15m, mọc thưa thớt dưới tán rừng. Hai tầng dưới cùng là tầng cây bụi thấp gồm những cây lùn mọc tương đối thưa, cao từ 2-8m và cuối cùng là tầng cỏ quyết gồm những loài thân cỏ và dương xỉ có độ cao thấp hơn 2m.Ví dụ trong rừng nhiệt đới ẩm chim và dơi sóng ở tầng cao nhất, tầng thấp hơn có khỉ, cách đất 2m có đười ươi, khỉ Gôrida sống chủ yếu trên nền rừng, sống trong tầng thảm mục rừng có những loài côn trùng như kiến cắt lá, động vật ở mặt đất như giun, nhiều chân.16NHOM1_ĐHSSINH08Ab/ Sự phân bố quần xã theo chiều ngang Sự phân bố theo chiều ngang của nhiều quần xã môi trường nước được thể hiện bởi sự phân bố các loài sinh vật theo những vành đai đồng tâm ứng với sự thay đổi theo môi trường theo một thang bậc nhất định. 17NHOM1_ĐHSSINH08ATheo chiều ngang, hải dương phân thành 2 vùng lớn vùng ven bờ và vùng khơi. Vùng ven bờ ứng với thềm lục địa. Ở vùng ven biển nhịêt đới có rừng ngập mặn chiếm ưu thế, ở đây có sự biến đổi độ mặn lớn, sinh vật vùng ven bờ có chu kì họat động ngày đêm thích ứng với họat động của nước triều và có khả năng chịu đựng được điều kiện thiếu nước khi nước triều rút. 18NHOM1_ĐHSSINH08AChúng thường có đời sống cố định hoặc bơi giỏi để khắc phục sống nước. Độ đa dạng của vùng xã ven bờ cao hơn ngòai khơi. Vùng khơi bắt đầu từ sườn dốc lục địa xuống đến nền đại dương. Hệ thực vật gồm các thực vật nổi có số lượng ít hơn vùng ven bờ.Động vật nổi vùng khơi sử dụng thực vật nổi làm thức ăn nên có số lượng không nhiều. Ở các hồ nội địa sinh vật đáy ở hồ có nhiều ở vùng vern bờ hơn so với vùng khơi, vì ở đáy co nguồn thức ăn phong phú: sâu bọ nước, các loài ếch nhái sống gần cây thủy sinh.19NHOM1_ĐHSSINH08A5.4 Sự biến động (diễn thế) quần xã5.4.1. Khái niệmSự biến đổi liên tục của quần xã từ giai đoạn này sang giai đoạn khác trong quá trình phát triển của nó tương ứng với sự biến đổi của môi trường được gọi là diễn thế sinh thái.20NHOM1_ĐHSSINH08A5.4.2 Các kiểu diễn thế: Diễn thế nguyên sinh, thứ sinh, phân hủy5.4.2.1 Diễn thế nguyên sinhKhái niệm Diễn thế nguyên sinh khởi đầu từ một môi trường có thể coi là “chỗ trống” sau đó có cỏ mọc lên biến thành một trảng cỏ - trảng cây bụi nhỏ - trảng cây bụi cao – rừng cây gỗ nhỏ - rừng cây bụi lớn (trạng thái đỉnh cực). 21NHOM1_ĐHSSINH08ASự diễn thế loại này bắt đầu từ một quần xã, quần xã khởi đầu hay tiền phong. Tiếp theo là một dãy quần xã. Cuối cùng là quần xã đỉnh cực (climax). Quần xã đỉnh cực là quần xã ổn định, bền vững trong một thời gian khá dài ứng với nhiều thế hệ con người vì có sự cân bằng sinh thái giữa quần xã và điều kiện ngoại cảnh.22NHOM1_ĐHSSINH08AVề phương diện thực vật: ở quần xã đỉnh cực thực vật có độ đa dạng cao nhất và sinh khối đạt mức lớn nhất ở trạng thái ổn định. Trong thực tế, mặc dù ở trạng thái ổn định song bên trong nó vẫn có những thay đổi liên tục.23NHOM1_ĐHSSINH08AVề phương diên động vật: đỉnh cực cũng ở trạng thái ổn định trải qua một dãy những biến đổi tương ứng với những dãy quần xã kế tiếp nhau trong trong quá trình diễn thế.Sự biến động và phát triển giới thực vật gắn bó và phù hợp với sự phát triển của giới động vật.24NHOM1_ĐHSSINH08ASự phát triển của thảm thực vật đẩy mạnh sự phát triển của động vật ăn thực vật, làm gia tăng số lượng của động vật ăn thịt, có con mồi là những loài động vật nên ngăn cản, hạn chế bớt sự phá hoại thảm thực vật do động vật ăn thực vật gây ra.Khi động vật ăn thực vật suy giảm về mặt số lượng, làm giảm số lượng số lượng động vật ăn thịt do thiếu mồi, song lại tạo điều kiện cho thảm thực vật phát triển.25NHOM1_ĐHSSINH08ANhư vậy, đảm bảo sự cân bằng số lượng giữa các loài động vật ăn thịt với nhau gắn liền với số lượng động vật ăn thực vật và sự phát triển của thảm thực vật, đảm bảo sự ổn định của quần xã ở trạng thái đỉnh cực.26NHOM1_ĐHSSINH08ANhững ví dụ về diễn thế nguyên sinh1. Diễn thế nguyên sinh ở đảo Karkatau (Inđônêsia) Khởi đầu từ môi trường đá trơ trội trên đảo Karkatau. Sau đợt phun lửa liên tiếp đảo chìm xuống và trở thành môi trường đá trơ. Quá trình diễn thế quần xã trải qua các giai đoạn:27NHOM1_ĐHSSINH08A Quần xã tiên phong: vi khuẩn, tảo lam, địa y, quyết (1886) Quần xã thực vật thân cỏ ưa sáng chiếm ưu thế (1897) Quần xã Saccharum chiếm ưu thế (1906) Quần xã hỗn tạp lá nến (1919)28NHOM1_ĐHSSINH08ASong song với diễn thế của thảm thực vật, môi trường đã có những biến đổi ban đầu về thổ nhưỡng và khí hậu. Từ môi trường đá trơ trội không có đất, thiếu sự che phủ dưới tác động của địa y, vi khuẩn và tảo những lớp đất mỏng đầu tiên được hình thành tạo điều kiện cho sự phát triển ban đầu của thực vật. Sự che phủ của thực vật ảnh hưởng tốt đến khí hậu nâng cao độ ẩm nhiệt độ ổn định hơn.29NHOM1_ĐHSSINH08A2. Diễn thế nguyên sinh ở quần xã ven bờ hồ Michigân Trong quá trình diễn thế hồ thu nhỏ lại, hình thành nhiều cồn cát có tuổi khác nhau. Quần xã tiên phong gồm những sinh vật đầu tiên như những loài cây như họ Lúa: cầy liễu, cây anh đào  và những động vật cánh cứng: nhiện đất, cánh thẳng 30NHOM1_ĐHSSINH08ATiếp theo là những quần xã rừng như quần xã rừng thông, quần xã rừng khô cây sồi, quần xã rừng ẩm cây sồi – cây bồ đào, quần xã đỉnh cực rừng cao cây sồi – cây thích. Mỗi quần xã có một khu hệ động vật đặc trưng cho mình.31NHOM1_ĐHSSINH08ASong song với quá trình diễn thế ở sinh vật là quá trình biến đổi khí hậu và thổ nhưỡng. Sự giảm dần cường độ của các nhân tố khí hậu là tăng độ ẩm của đất, độ ẩm tương đối của không khí, sự tăng lượng mùn, lượng động vật ở đất.32NHOM1_ĐHSSINH08A3. Diễn thế nguyên sinh ở môi trường nước Sự diễn thế của thảm thực vật gắn liền với quá trình bồi đắp đất ở nền đáy. Ví dụ: diễn thế sinh thái ở hồ sâu đáy trần, nghèo chất dinh dưỡng. Giai đoạn khởi đầu gồm các sinh vật sống trôi nổi tự do, chất hữu cơ lắng động xuống tạo tầng mùn, tiếp theo chuyển sang giai đoạn thực vật thủy sinh mọc nhô lên khỏi mặt nước. Tiếp theo là giai đoạn cây bụi và rừng cây thấp. Cuối cùng là giai đoạn đỉnh cực với rừng cây gỗ.33NHOM1_ĐHSSINH08A5.4.3 Nguyên nhân của diễn thếSự biến động của bất kì quần xã nào cũng điều chịu ảnh hưởng của sự biến động của ngoại cảnh của nó – sinh cảnh. Ngược lại, quần xã lại ảnh hưởng tương hỗ đến sinh cảnh làm sinh cảnh biến đổi. Nguyên nhân của diễn thế là sự tương tác của quần xã với ngoại cảnh của nó.Ứng với sự diễn thế của thảm thực vật là sự diễn thế của thảm động vật thoạt đầu là động vật thủy sinh, động vật sống nửa nước nửa cạn, sau cùng là động vật sống ở cạn và sống trên cây.34NHOM1_ĐHSSINH08A4. Diễn thế ở biển Diễn thế ở rừng nước mặn tại vịnh Tiên Yên. Có thể chia quá trình ra 4 giai đoạn:Giai đoạn tiên phong mắm biển (Avicennia marina)Giai đoạn hỗn hợpGiai đoạn vẹt dù ( Bruguiera gymnorhiza)Giai đoạn đỉnh cực35NHOM1_ĐHSSINH08A5.4.2.2 Diễn thế thứ sinhDiễn thế thứ sinh là quá trình diễn thế ở một môi trường đã có một quần xã nhất định, nhưng sau đó quần xã bị hủy hoại hoặc bởi sự thay đổi của khí hậu, hỏa hoạn, hoặc do hoạt động của con người.36NHOM1_ĐHSSINH08ADiễn thế thứ sinh cũng được thực hiện qua một dãy quần xã nối tiếp, dẫn đến một quần xã ổn định nhưng không ở trạng thái đỉnh cực (climax) mà ở trạng thái mất đỉnh cực (disclimax).Khi chưa bị hủy hoại là hoàn toàn phụ thuộc vào các điều kiện của quá trình diễn thế thứ sinh như: địa lí, điạ hình, khí hậu thủy văn, thổ nhưỡng, con người37NHOM1_ĐHSSINH08A5.4.3.1 Tác động của ngoại cảnh lên quần xã Thể hiện ở nhiều mặt như: khí hậu, thổ nhưỡng, địa chất,kết quả là có sự đào thải những loài kém thích nghi với điều kiện sống mới.5.4.3.2 Tác động của quần xã lên ngoại cảnh của nó Tác động của quần xã lên ngoại cảnh của nó có thể phá hủy biến đổi hoặc hình thành một sinh cảnh mới38NHOM1_ĐHSSINH08A5.4.3.3 Sự tương tác giữa những thành phần trong quần xã Sự tương tác giữa các loài trong quần xã có thể hoặc tạo điều kiện cho sự phát triển của nhau hoặc đào thải lẫn nhau bằng con đường cạnh tranh, thậm chí làm chậm lại sự diễn thế của quần xã theo một chiều hướng nhất định 39NHOM1_ĐHSSINH08A5.4.4. Một số nhận xét về sự diễn thế quần xãQuá trình diễn thế bao gồm những đặc điểm:1. Là một dãy quần xã liên tiếp, biến đổi từng tự từ quần xã khởi đầu được khai thế lần lược bởi những quần xã tiếp theo. Trong mỗi quần xã ở từng giai đoạn, nhưng loài thường được thay thế bằng những loài khác trong những giai đoạn diễn thế tiếp theo40NHOM1_ĐHSSINH08A2. Trong quá trình diễn thế độ đa dạng loài, sự đa dạng của môi trường, sinh thế của quần xã ngày càng giá tăng và đạt tới mức cực như đại quần xã đỉnh cực.3. Những loài sinh vật ở quần xã tiên phong thường gồm những loài có chu kỳ sống ngắn. Ở thực vật thường là những loài thụ phấn nhờ gió.41NHOM1_ĐHSSINH08A4. Những loài sinh vật ở quần xã đỉnh cực hoặc gần với quần xã đỉnh cực thường gồm những loài có chu kỳ sống dài. Ở thực vật thường là những loài thụ phấn nhờ động vật. Trong quá trình diễn thế, tỉ lệ % những loài thụ phấn nhờ gió giảm, những loài thụ phấn nhờ động vật tăng.42NHOM1_ĐHSSINH08A5. Quần xã đỉnh cực là quần xã cuối cùng của quá trình diễn thế giữa các thành phần của quần xã có mối quan hệ sinh thái chặt chẽ tạo cho quần xã một thế ổn định vững chắc, chống các tác động môi trường.6. Trong quá trình diễn thế cơ chế điều hòa số lượng cá thể của quần thể theo hướng của nhân tố không phụ thuộc mật độ và tăng các nhân tố phụ thuộc mật độ.43NHOM1_ĐHSSINH08A