Chương 3 Quần xã sinh vật doc

Chương Quần xã sinh vật I Khái niệm II Cấu trúc quần xã sinh vật Đa dạng loài, cấu trúc gen Cấu trúc không gian quần xã 2.1 Cấu trúc theo mặt phẳng 2.2 Cấu trúc theo chiều thẳng đứng 2.3 Cấu trúc dinh dưỡng 2.3.1 Xích thức ăn 2.3.2 Lưới thức ăn 2.3.3 Tháp sinh thái Mối quan hệ loài quần xã 4.1.1 Hãm sinh 4.1.2 Sự cạnh tranh chung sống 4.1.3 Mồi quan hệ vật - mồi, ký sinh - vật chủ 4.2 Các mối tương tác dương Chương QUẦN XÃ SINH VẬT I.Một số khái niệm chung: Quần xã sinh vật tập hợp quần thể thuộc nhiều loài, phân bố sinh cảnh xác định, chúng có quan hệ với với môi trường để tồn phát triển cách ổn định theo thời gian • Quần xã sinh vật có tính chất sau: - Các quần xã có chức giống nhau, khác cấu trúc, thành phần - Kích thước quần xã có khác • Các quần xã thường có ranh giới rõ ràng hay ngược lại, chúng chuyển tiếp dần theo gradien tổ hợp yếu tố giới hạn chuyển tiếp rõ • Tên gọi quần xã: gọi theo địa điểm phân bố quần xã sinh vật bãi triều, quần xã sinh vật núi đá vôi hay theo chủng loại phát sinh quần xã thực vật ven hồ, quần xã động vật hoang mạc gọi theo dạng sống quần xã sinh vật (Plankton), quần xã sinh vật tự bơi (Nekton), loài sinh vật ưu thế,… II Cấu trúc quần xã sinh vật Đa dạng lồi, cấu trúc gen • Đa dạng sinh học khái niệm tất loài động, thực vật, vi sinh vật, đơn vị phân loại chúng hệ sinh thái mà sinh vật đơn vị cấu thành • Đa dạng sinh học thể dạng thông tin tồn quần xã mà sinh vật cảm nhận truyền đạt cho qua kênh liên lạc, ta nhận biết lượng hóa thơng tin quần xã • Sự đa dạng quần xã trước tiên thể độ lớn thông tin C.E Shannon (1984) đưa cơng thức tính lượng thông tin (hay Entropi thông tin) sau: s H = −∑ pi log e pi i =1 Trong đó: H = Chỉ số đa dạng sinh học Shannon-Wiener pi = Tỷ lệ loài mẫu (liên quan đến phong phú) loge = log tự nhiên pi s = Số loài quần xã (độ giàu lồi) • Đa dạng lồi thể hai hình thức Đó “sự giàu có” hay độ “phong phú’ lồi tính “bình quân” (san bằng) dựa độ phong phú tương đối số “vai trị” vị trí cấu trúc quần xã • Để tính “giàu có” hay độ “phong phú” loài, số đa dạng loài (d), R Margalef (1958); E.F Menhinick, (1964); H.T Odum nnk; (1960) sử dụng cơng thức: • • d=(S-1)/lgN d=S/100 • S - số lồi, N - số cá thể • Trong quần xã sinh vật, mức đa dạng cao diện tích phân bố quần xã lớn • Mức đa dạng tăng lên di chuyển từ vĩ độ cao xuống vĩ độ thấp • Trong quần xã phát triển quần xã phân bố từ vĩ độ cao xuống vĩ độ thấp hay từ khơi vào bờ số lượng loài tăng lên, số lượng cá thể loài giảm, mối quan hệ chúng căng thẳng • Ở quần xã suy thoái hay phân bố theo chiều hướng đối diện với cách phân bố số lượng lồi giảm, số lượng cá thể lồi tăng, tính ưu cao dần, cịn mức bình quân giảm, quan hệ sinh học lồi bớt căng thẳng • Để đánh giá tính đa dạng quần xã không sử dụng số hình thái sinh thái mà cịn số di truyền (gen) • Sự đa dạng có quan hệ trực tiếp với tính ổn định hay cân động hệ sinh thái Sự đa dạng quần xã yếu tố sau - Yếu tố lịch sử - Yếu tố khí hậu - Sự không đồng không gian Môi trường phức tạp quần xã đa dạng, yếu tố địa hình đóng vai trị quan trọng đa dạng môi trường hình thành lồi (Mayr, 1963) - Ảnh hưởng sinh sản Sinh vật sinh sản cao đa dạng lớn - Ảnh hưởng cạnh tranh phá hoại Cấu trúc không gian quần xã • 2.1 Cấu trúc theo mặt phẳng Sinh vật di cư (Sông biển) Sinh vật biển rộng muối Sinh vật cửa sông Sinh vật nước SV biển Hẹp muối Hẹp muối 300/00 Trong phân bố theo mặt phẳng, nhà sinh thái đưa khái niệm quần hợp Theo R Root (1967), quần hợp nhóm lồi khai thác loại sản phẩm mơi trường theo cách nhau, nhóm lồi khơng có quan hệ mặt phân loại học, chúng có ổ sinh thái gối lên Phân loại theo cách khai thác môi trường, quần hợp so sánh với chi (genus) sơ đồ phát sinh chủng loại (phylogenese) 2.3.1 Xích thức ăn • Xích thức ăn tạo nên mối quan hệ dinh dưỡng loài tồn quần xã, lồi bắt lồi khác làm mồi, cịn phía lại trở thành thức ăn cho số lồi khác • Mỗi nhóm sinh vật xích thức ăn khác bậc phân loại sử dụng dạng thức ăn gọi bậc dinh dưỡng (tức mắt xích xích thức ăn) • Trong quần xã hay hệ sinh thái tự nhiên gặp loại xích thức ăn khác nhau: xích thức ăn chăn ni, xích thức ăn phế liệu xích thức ăn thẩm thấu - Xích thức ăn chăn ni - Xích thức ăn khởi đầu thực vật, tiếp đến loài “ăn cỏ” đến vật ăn thịt cấp (1,2,3 ) Thực vật Động vật ăn có Động vật ăn thịt (bậc 1) Động vật ăn thịt (bậc 2) Động vật ăn thịt (bậc 3) - Xích thức ăn phế liệu (Detritus) • Khác với xích thức ăn chăn ni, xích khởi đầu phế liệu hay mùn bã, cặn vẩn, sau bậc dinh dưỡng nhũng lồi ăn cặn vẩn, đến vật ăn thịt khác: Động vật → Động vật → Động vật →… ăn phế liệu ăn thịt cấp ăn thịt cấp - Xích thức ăn thẩm thấu TVPD A/s, CO2, muối dinh dưỡng ĐVPD ĐV ăn c ỏ Chất hữu hoà tan VK Protozoa ĐV ăn th ịt 2.3.2 Lưới thức ăn • Tổ hợp xích thức ăn hình thành nên lưới thức ăn, lồi tham gia vào bậc dinh dưỡng số xích thức ăn, chúng tạo nên mối quan hệ dinh dưỡng phức tạp quần xã hay hệ sinh thái • Tính chất phức tạp lưới thức ăn tạo tham gia nhiều lồi sinh vật, lồi có phổ thức ăn rộng, tức có khả tham gia vào nhiều bậc dinh dưỡng Con người xem sinh vật tiêu thụ cuối xích thức ăn Tuy vậy, người sử dụng nhiều loại thức ăn, thực vật đến nhóm sinh vật tiêu thụ khác 2.3.3 Tháp sinh thái • Tháp sinh thái tên gọi chung loại tháp với cách sử dụng đơn vị đo lường khác nhau: tháp số lượng (tính theo số lượng cá thể), tháp sinh vật lượng (tính theo đơn vị khối lượng) tháp lượng (tính theo đơn vị lượng) Nhiệt Nhiệt Vật tiêu thụ cấp Sinh vật phân hủy Nhiệt Vật tiêu thụ Vật tiêu thụ cấp cấp Nhiệt Vật tiêu thụ cấp (ĐVPD) Sinh vật sản xuất (TVPD) Nhiệt Mối quan hệ loài quần xã • Mối quan hệ lồi quần xã đa dạng • Khi quần thể tác động lên nhau, dù trường hợp nào, có lợi bất lợi, gây ảnh hưởng đến phát triển số lượng chúng • dN1/dt = r.N1 - r.N12/K ± C.N1.N2 • Trong trường hợp mang dấu (+) hai quần thể có quan hệ tạo thuận lợi cho nhau, mang dấu (-) hai quần thể ức chế lẫn 4.1 Các mối tương tác âm • Các mối tương tác âm kể đến hãm sinh, cạnh tranh, ký sinh -vật chủ, vật mồi 4.1.1 Hãm sinh: • Trong mối quan hệ quần xã dẫn nhiều ví dụ khác • Chẳng hạn đại diện chi tảo Microcystis, Anabaena, Nodularia tiết chất đầu độc gan (Hepatoxin), tảo Lyngbya, Anabaena tiết chất gây độc cho thần kinh (Neurotoxin) loài động vật 4.1.2 Sự cạnh tranh chung sống • Sự cạnh tranh lồi thường xảy khốc liệt so với cạnh tranh loài Đư ơng nhiên, loài cạnh tranh với ổ sinh thái chúng chồng chéo lên • Sự cạnh tranh dẫn đến kết sau: + Biến động số lượng: Những loài có khả sinh sản cao, nhu cầu thức ăn thấp thường loài chiếm ưu + Sự phân bố địa lý: Những lồi có tiềm lực dẫn đến phân bố địa lý nơi chúng 4.1.3 Mồi quan hệ vật - mồi, ký sinh vật chủ • Mối quan hệ vật - mồi tạo nên xích thức ăn thiên nhiên, qua vật chất quay vòng lượng biến đổi Nhờ vậy, quần xã sinh vật hệ sinh thái trì phát triển cách vững bền 4.2 Các mối tương tác dương • Các mối tương tác dương nói chung làm lợi cho lồi, cho lồi sống Chúng bao gồm dạng hội sinh; tiền hợp tác cộng sinh, cách sống lồi nhận lợi ích lồi khác mang lại 4.2.1 Hội sinh (Commensalism) • Hội sinh mối quan hệ lồi, lồi sống hội sinh có lợi cịn lồi sống hội sinh khơng bị ảnh hưởng 4.2.2 Tiền hợp tác (Procooperation) • Tiền hợp tác cách sống hợp tác đơn giản loài, chúng mang đến cho lợi ích nhiều mặt, song cách sống khơng bắt buộc Chẳng hạn, nhiều lồi chim nhỏ ăn trùng thích tìm đến thân thú lớn (ngựa vằn, lạc đà, trâu ) để tìm thức ăn sâu bọ sống ngoại ký sinh thú 4.2.3 Hỗ sinh hay cộng sinh (Mutualism hay Symbiose) • Cộng sinh hay hỗ sinh kiểu hợp tác bắt buộc, rời tồn Chẳng hạn vi sinh vật sống quan tiêu hóa lồi nhai lại Vi sinh vật có khả phân hủy xenlulose thú kiếm được, tạo đường để cung cấp thức ăn cho ... tiếp rõ • Tên gọi quần xã: gọi theo địa điểm phân bố quần xã sinh vật bãi triều, quần xã sinh vật núi đá vôi hay theo chủng loại phát sinh quần xã thực vật ven hồ, quần xã động vật hoang mạc gọi... quần xã sinh vật (Plankton), quần xã sinh vật tự bơi (Nekton), loài sinh vật ưu thế,… II Cấu trúc quần xã sinh vật Đa dạng lồi, cấu trúc gen • Đa dạng sinh học khái niệm tất loài động, thực vật, ... Nhiệt Vật tiêu thụ cấp Sinh vật phân hủy Nhiệt Vật tiêu thụ Vật tiêu thụ cấp cấp Nhiệt Vật tiêu thụ cấp (ĐVPD) Sinh vật sản xuất (TVPD) Nhiệt Mối quan hệ lồi quần xã • Mối quan hệ loài quần xã đa