CHƯƠNG 3 : CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA SINH THÁI HỌC
2.2. Quan hệ sinh thái giữa các loài trong quần xã:
Các loài trong quần xã trong quá trình sống của mình đã gắn bó mật thiết với nhau theo các mối quan hệ: quan hệ hỗ trợ và quan hệ đối kháng. Trong các mối quan hệ hỗ trợ, ắt nhất có một lồi hưởng lợi; cịn trong các mối quan hệ đối kháng, ắt nhất có một lồi bị hại, lồi được lợi sẽ phát triển, loại bị hại sẽ bị suy thoái. Trong quần xã cũng có trường hợp các lồi không gây ảnh hưởng cho nhau, khơng có lợi mà cũng khơng có hại, chúng sống bàng quan.
Xét về góc độ có lợi hay hại cho nhau, quần xã có 2 loại quan hệ là: quan hệ hỗ trợ và quan hệ đối kháng; xét về bản chất thì quan hệ giữa các loài thể hiện ở 2 mặt chủ yếu là dinh dưỡng và nơi ở.
2.2.1. Các mối quan hệ hỗ trợ:
Bao gồm quan hệ cộng sinh, hợp tác, hội sinh. Trong quan hệ hỗ trợ, các lồi đều có lợi hoặc ắt nhất khơng bị hại.
a. Quan hệ cộng sinh là quan hệ hợp tác giữa hai bên cùng có lợi và phải dựa vào nhau mới tồn tại và phát triển được, nó có lợi cho hai bên cả về dinh dưỡng và nơi ở (khác với quan hệ hợp tác). Quan hệ cộng sinh có ở nhiều lồi sinh vật, gồm có ba loại quan hệ:
+ Quan hệ cộng sinh giữa thực vật và nấm hoặc thực vật với vi khuẩn, phổ biến nhất là sự cộng sinh thường xuyên giữa tảo xanh với nấm làm thành địa y (gồm tảo và nấm). Nấm sử dụng gluxit, vitamin do tảo quang hợp tạo ra, còn tảo thì sử dụng hợp chất hữu cơ và nước của nấm. Quan hệ cộng sinh giữa vi khuẩn cố định đạm trong nốt sần rễ cây họ đậu. Quan hệ cộng sinh giữa tảo lam Anabaena azollae trong bèo dâu. Quan hệ cộng sinh giữa rễ thực vật bậc cao với nấm tạo thành nấm rễ.
59
+ Quan hệ cộng sinh giữa thực vật và động vật, sự cộng sinh giữa san hô (Polip) với tảo đơn bào Zooxanthella và tảo sợi; sự cộng sinh giữa vi khuẩn, nấm men và động vật đơn bào sống trong ống tiêu hóa của sâu bọ. Chúng góp phần tăng cường tiêu hóa, nhất là tiêu hố chất xenluloz.
+ Quan hệ cộng sinh giữa động vật và động vật như: quan hệ cộng sinh giữa hải quỳ (Adamsia) với cua Eupagurus; quan hệ cộng sinh giữa trùng roi và mối, trùng roi Trichomonas sống trong ruột mối giúp mối tiêu hóa và phân giải chất xenluloz mà mối khơng tự mình tiêu hóa được, nhờ đó mà mối hấp thu được chất này.
b. Quan hệ hội sinh là quan hệ hợp tác giữa hai loài sinh vật, một bên có lợi, cịn một bên thì khơng lợi và cũng khơng có hại gì. Có hai hiện tượng hội sinh phổ biến là hiện tượng ở gửi và hiện tượng phát tán nhờ:
Hiện tượng ở gửi có ở nhiều lồi động vật không xương sống, nhất là sâu bọ sống nhờ trong tổ kiến và tổ mối, ở đây sâu bọ (bên có lợi) được bảo vệ tốt hơn và tránh ựược khắ hậu bất lợi, cịn kiến hay mối thì cũng khơng lợi và khơng bị thiệt hại gì. Có loại hội sinh ngẫu nhiên, có loại thường xuyên, hoặc sống suốt đời trong hang tổ của động vật khác.
Hiện tượng phát tán nhờ thường gặp ở các động vật nhỏ phát tán đến nơi mới nhờ các động vật cỡ lớn hơn hoặc di chuyển nhanh, như ve, bét, sâu bọ nhờ động vật có vú mang đi.
c: Quan hệ hợp tác là quan hệ giữa hai loài sinh vật và mang lại lợi ắch cho mỗi bên, nhưng sự hợp tác này không nhất thiết bắt buộc phải có đối với mỗi lồi; cịn khi tách rời ra, chúng vẫn tồn tại được. Vắ dụ, sự làm tổ tập đoàn giữa nhạn bể và cò đã giúp cho mỗi bên chống lại kẻ thù có hiệu quả.
2.2.2. Các mối quan hệ đối kháng:
Các mối quan hệ đối kháng bao gồm quan hệ cạnh tranh, ức chế cảm nhiễm, vật ăn thịt- con mồi, ký sinh- vật chủ .
a. Quan hệ cạnh tranh giữa các loài và sự phân li ổ sinh thái.
Các lồi tuy khác nhau, nhưng lại cùng có chung nhu cầu về thức ăn, nơi ở và những điều kiện sống khác. Điều ựó sẽ dẫn đến sự cạnh tranh và ngày càng gay gắt, nhất là khi các nhu cầu đó khơng được ựáp ứng đầy đủ cho tất cả các loài trong quần xã. Các loài càng gần nhau về quan hệ sinh thái, như cùng một loại thức ăn và nơi ở thì cạnh tranh lại càng khốc liệt.
Trong rừng các cây ưa sáng cạnh tranh nhau về ánh sáng. Các loài cỏ dại cạnh tranh với lúa về nguồn muối dinh dưỡng.
Quan hệ cạnh tranh là nhân tố chủ yếu quyết định cấu trúc và sự phát triển của quần xã. Quan hệ cạnh tranh của quần xã ảnh hưởng ựến 4 mặt sau: đến sự biến động số lượng, ựến sự phân bố địa lý và phân bố theo nơi ở, ựến sự phân hóa các ổ sinh thái, đến sự phân hóa về mặt hình thái.
60
+ Ảnh hưởng đến sự biến động số lượng loài của quần xã: Ở động vật, sự cạnh tranh biểu hiện rõ rệt và sớm thấy kết quả, thậm chắ có lồi bị tiêu diệt, như quan hệ vật ăn thịt-con mồi. Ở thực vật cũng có biến động, nhưng khơng bộc lộ rõ như động vật, nó diễn ra từ từ, chậm chạp; loài thực vật ưu thế sẽ loại dần hoặc làm cho loài thực vật khác bị suy yếu đi và giảm dần sự sống, như việc tự tỉa thưa ở thực vật.
+ Ảnh hưởng đến sự phân bố ựịa lý và phân bố theo nơi ở, thể hiện rõ ở trường hợp khi có xuất hiện sự nhập cư của những lồi mới đến một cách bất ngờ và ngẫu nhiên, nếu phù hợp thì chúng sẽ sớm thắch nghi và phát triển mạnh, đẩy lùi và loại dần những lồi cũ vốn là chủ nhân ở đó và theo hai hướng:
Buộc chủ cũ phải bị tiêu diệt; hoặc chủ cũ phải mở rộng khu vực phân bố hoặc di chuyển đi nơi khác để tìm nơi ở hoặc khu địa lý mới.
Vắ dụ, thú có túi sống phổ biến khắp nước Úc, nhưng từ khi thỏ và cừu được nhập vào nước Úc, do chúng thắch ứng với môi trường sống mới nên phát triển rất mạnh và đã giành lấy nơi ở tốt, làm cho nơi ở của thú có túi bị co hẹp lại; thỏ và cừu đã cạnh tranh về nơi ở, làm ảnh hưởng tới sự phân bố và số lượng cá thể của thú có túi.
Quan hệ cạnh tranh về chất dinh dưỡng và nơi ở cũng thường diễn ra mạnh mẽ giữa cây trồng và cỏ dại.
+ Ảnh hưởng đến sự phân li (phân hóa) các ổ sinh thái: Nhiều loài sinh vật cùng sống chung ở một nơi, nhưng lại khơng có sự cạnh tranh, do tự chúng đã có sự phân hóa về thức ăn hoặc nơi kiếm ăn và nơi sinh sản, nghĩa là đã có sự phân hóa về ổ sinh thái. Đó là do kết quả của qúa trình lịch sử lâu dài.
Chắnh nhờ có sự cạnh tranh đã dẫn đến sự phân hóa, để sẽ khơng cịn phải cạnh tranh nữa. Đây là một sự thoả hiệp nhượng bộ và phân công một cách tự nhiên, do quá trình lịch sử ựấu tranh để lại. Vắ dụ, ba loài rắn cạp nong, cạp nia, hổ mang cùng ở một nơi trên cánh đồng, một thửa ruộng (nơi ở), đôi khi cùng một gò đất thậm chắ ở cùng một hang, thì rắn cạp nong chuyên ăn những lồi bị sát, rắn cặp nia chuyên ăn cá trạch trong mơi trường nước, rắn hổ mang thì ăn nhiều lồi, nhưng chủ yếu là chuột, như vậy, đã có sự phân hóa về thức ăn (phân li ổ sinh thái).
Đặc điểm về ổ sinh thái với nơi ở: Từ việc phân tắch trên ta rút ra khái niệm về ổ sinh thái và nơi ở: Nơi ở là nơi lồi đó cư trú; cịn ổ sinh thái là cách sinh sống của lồi đó, ổ sinh thái mang ý nghĩa rộng hơn nơi ở.
Sự cách ly về mặt sinh thái còn thấy rõ trong việc nuôi ghép nhiều loài cá khác nhau trong một cái ao: mè trắng, mè hoa, trắm cỏ, trắm đen, cá trơi, cá chép. Vì mỗi lồi có một ổ sinh thái riêng nên không cạnh tranh với nhau; cá trắm cỏ ăn cỏ ở tầng mặt, cá mè trắng chủ yếu ăn thực vật nổi, cá mè hoa ăn động vật nổi là chắnh, các trắm đen ăn thân mềm ở đáy, cá trôi ăn chất hữu cơ vụn nát, cá chép ăn tạp.
61
Loài trùng cỏ Paramecium caudatum và loài Paramecium bursaria tuy cùng ăn vi sinh vật vẫn có thể chung sống trong một bể ni, vì chúng đã phân li nơi sống (phân li ổ sinh thái): loài thứ nhất chỉ sống ở tầng mặt, giàu ơxy; lồi thư hai nhờ cộng sinh với tảo nên có thể sống được ở đáy bể, ắt ôxy hơn.
Do biết được nguồn thức ăn và tầng nước sinh sống của chúng, nên con người đã biết ni ghép nhiều lồi cá ựể lợi dụng triệt để các nguồn thức ăn sẵn có trong thiên nhiên và tiết kiệm khơng gian vùng nước để đạt năng suất cao.
+ Ảnh hưởng đến sự phân hóa về mặt hình thái, gặp ở những lồi động vật có vị trắ phân loại gần nhau và cùng sống ở một nơi, do đó chúng sẽ có các đặc điểm hình thái và tập tắnh khác nhau, sao cho cùng chung sống với nhau, nhưng bằng những cách khác nhau hay những ổ sinh thái khác nhau.
Vắ dụ: Có hai lồi chim sẻ đất khi sống riêng rẽ ở hai nơi khác nhau đều có mỏ dài khoảng 10 mm. Nhưng khi chúng di chuyển đến và cùng sống (nơi ở) ở hai hòn đảo Charles và Chatham thì lại khơng hề có sự cạnh tranh với nhau. Vì chúng chuyên hoá thức ăn theo hai hướng khác nhau, nhờ ở hai lồi đã có sự biến đổi và phân hóa về mỏ dài, ngắn (hình thái) khác nhau: lồi G. Fortis (mỏ dài hơn 10 mm) chuyên ăn loại hạt lớn và loài G. fuliginosa (mỏ ngắn, dưới 8 mm) chuyên ăn loại hạt bé.
Hình 3.8: Sự phân hóa kắch thước mỏ của các lồi chim sẻ đất khi sống chung
Như vậy, chắnh trong suốt quá trình cạnh trạnh lâu dài đã dẫn đến sự phân hóa về mặt hình thái (mỏ), để khơng còn cạnh tranh nữa. Cạnh tranh giữa các loài trong quần xã được xem là một trong những động lực của q trình tiến hóa.
62 b. Quan hệ ức chế cảm nhiễm:
Quan hệ ức chế cảm nhiễm là mối quan hệ trong đó, một lồi này sống bình thường nhưng gây hại cho nhiều lồi khác.
Đó là sự tiết ra những chất độc vào mơi trường, để lồi này làm ức chế sinh trưởng và phát triển của loài kia và ngược lại; nhờ đó mà duy trì, phát triển, chiếm lĩnh và mở rộng khu phân bố. Vắ dụ, khuẩn lam thường tiết ra chất độc, gây hại cho các loài động vật sống xung quanh; nhiều loài thực vật tiết ra chất phytonxit để kìm hãm sự phát triển của các vi sinh vật xung quanh.
Một số loài tảo biển (như Tảo giáp,...) khi nở hoa gây ra Ộthủy triều đỏỢ, cả một vùng đỏ nước, làm cho hàng loạt động vật không xương sống, cá, chim... chết vì nhiễm độc trực tiếp hay gián tiếp (thông qua chuỗi thức ăn); có khi cả người cũng bị ngộ độc vì ăn cá, hàu, sị... trong vùng thủy triều đỏ ấy. Tảo tiểu cầu (chlorella) tiết ra chất độc để kìm hãm sự phân chia và quá trình thẩm thấu của rận nước (giáp xác Daphnia), dẫn đến làm chậm quá trình phát triển của rận nước.
Hình 3.9: Hiện tượng Ộnước nở hoaỢ làm chết cá
c. Quan hệ vật ăn thịt và con mồi:
Quan hệ vật ăn thịt và con mồi là quan hệ trong đó, vật ăn thịt là động vật sử dụng những loài động vật khác để làm thức ăn và con mồi sẽ bị tiêu diệt ngay, sau khi bị vật ăn thịt tấn công.
Trong mối quan hệ này, con mồi có kắch thước nhỏ, nhưng số lượng đơng, cịn vật ăn thịt thường có kắch thước lớn, nhưng số lượng ắt. Con mồi thắch nghi theo
63
kiểu lẩn tránh và bằng nhiều cách để chống lại sự săn mồi, còn vật ăn thịt có răng khỏe, chạy nhanh và có nhiều Ộmánh khóeỢ để bắt mồi hiệu quả. Vật ăn thịt có ảnh hưởng rõ rệt đối với số lượng con mồi.
Các nhận xét về quan hệ vật ăn thịt và con mồi. Mối quan hệ về sự phát triển số lượng giữa một quần thể vật ăn thịt và một quần thể con mồi:
+ Nhờ có vật ăn thịt đã giúp cho quần thể con mồi loại trừ được những cá thể yếu, bệnh.., vì chỉ có những con khoẻ mạnh mới tồn tại và sống sót; đồng thời cũng giúp cho chọn lọc tự nhiên của quần thể con mồi xảy ra tốt hơn. Đó là động lực của tiến hóa, giúp cho 2 lồi ngày càng tự hồn thiện hơn.
Hình 3.10: Quan hệ vật ăn thịt và con mồi
+ Đối với đa số động vật ăn động vật thì lồi rộng thực dễ thắch nghi, dễ tồn tại và phát triển hơn so với lòai hẹp thực, khi chúng (vật ăn thịt) cùng ở trong một điều kiện sống khó khăn về nguồn thức ăn khan hiếm (con mồi). Vì lồi rộng thực có thể ăn nhiều loại thức ăn khác nhau, thay thế cho loại thức ăn mà chúng ưa thắch đã bị khan hiếm.
+ Mật độ vật ăn thịt phụ thuộc chặt chẽ vào mật độ con mồi và ở các dạng sau: Mật độ con mồi giảm sẽ dẫn đến mật độ vật ăn thịt giảm.
Mật độ con mồi tăng sẽ dẫn đến mật độ vật ăn thịt tăng. Mật độ vật ăn thịt tăng sẽ dẫn đến mật độ con mồi giảm. Mật độ vật ăn thịt giảm sẽ dẫn đến mật độ con mồi tăng.
+ Nếu vật ăn thịt và con mồi có cùng một tiềm năng sinh học (sức sinh sản) thì tác động của vật ăn thịt lên con mồi là rõ rệt và ảnh hưởng nhiều đến biến động số lượng của con mồi. Ngược lại, nếu sức sinh sản của vật ăn thịt thấp hơn con mồi, thì vật ăn thịt sẽ không làm hạn chế và sẽ không gây biến động tới số lượng quần thể con mồi; lúc này hiệu lực bắt mồi của vật ăn thịt là ổn định, thì ta nói số lượng con mồi đã Ộbão hoàỢ đối với vật ăn thịt.
+ Quan hệ vật ăn thịt và con mồi đã làm hạn chế, kìm hãm số lượng giữa những quần thể trong quần xã. Kết quả là đã tạo cân bằng sinh học trong tự nhiên (cân bằng số lượng giữa các loài trong quần xã). Do tác động của điều kiện sống đã dẫn
64
đến số lượng cá thể của mỗi quần thể có thể bị biến đổi nhiều hay ắt, và làm cho quần xã ắt nhiều cũng bị mất thế cân bằng; nhưng sau đó ắt lâu thì thế cân bằng lại được tái lập lại dưới một dạng mới, khác hẳn với dạng cũ. Đặc điểm này được ứng dụng để tiêu diệt những động vật có hại nhờ vật ăn thịt hay ký sinh và được gọi là biện pháp khống chế sinh học
+ Sự trao đổi cá thể ở các sinh cảnh. Do sự săn đuổi giữa vật ăn thịt và con mồi đã diễn ra ở nhiều sinh cảnh của nhiều quần xã khác nhau, dẫn đến giữa chúng với các cá thể khác cùng loài ở nhiều quần xã có sư giao phối, từ đó đã tạo nhiều thế hệ mới có sức sống cao hơn nhờ sự sinh sản đã tạo ra ưu thế lai.
+ Quan hệ vật ăn thịt và con mồi đã tạo ra sự thắch nghi tới mức cao nhất cho mỗi bên, sao cho có lợi nhất để tồn tại và phát triển, như vật ăn thịt sẽ có những thắch nghi nhất định để bắt mồi có hiệu quả; mặt khác, con mồi cũng sẽ có những thắch nghi tương ứng ựể tự vệ, phòng tránh kẻ thù của chúng, để tiếp tục tồn tại và phát triển. Mối quan hệ vật ăn thịt là mối quan hệ rất bao trùm.
Quan hệ ký sinh vật chủ là sự biến thể, một trường hợp đặc biệt của mối quan hệ vật ăn thịt. Trong mối quan hệ này, vật ăn thịt khai thác con mồi làm thức ăn.
Mối quan hệ ký sinh vật chủ là một trong những động lực quan trọng cho sự tiến hóa khơng ngừng. Thơng qua chọn lọc tự nhiên, vật ăn thịt càng Ộtinh khônỢ hơn