Giáo trình Sinh thái học - Biện Văn Tranh

ularis), mun (Diospyros 
mun) v.v. Những hiện tượng sinh thái tiêu biểu của rừng mưa nhiệt ñới thể hiện rất 
 Giáo trình sinh thái học 
Biện Văn Tranh 66 
rõ ở ñây như sự ña 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 
ða (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)... 
Rừng Cúc Phương ñang tồn tại ở trạng thái cân bằng ổn ñịnh, do ñó, cấu 
trúc về thành phần loài, sự phân hóa trong không gian, cũng như cấu trúc về các 
mối quan hệ sinh học và những hoạt ñộng chức năng rất ña dạng và phức tạp. . 
2. Hồ tự nhiên là một ví dụ ñiển 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 ñất 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 ñể tạo nên nguồn thức ăn sơ cấp là tinh bột 
thông qua quá trình quang hợp. Những loài ñộng 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 ñể tạo nên nguồn thức ăn ñộng vật ñầu 
tiên cho các sinh vật ăn thịt khác và người. Tất cả nhũng chất bài tiết, chất trao ñổi 
và xác sinh vật bị phân hủy bởi vô số các vi sinh vật yếm khí hay kỵ khí ñến giai 
ñoạn khoáng hóa cuối cùng. Ở chúng, một phần có thể lắng xuống ñáy, còn phần 
lớn lại tham gia vào quá trình tổng hợp các chất bởi các loài sinh vật trong hồ. 
Biển, ñại 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 ñã ñề 
cập ñến ở trên. 
3. 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 ña dạng về kích cỡ , về 
cấu trúc . . . , lớn như các hồ chứa, 
ñồng ruộng, nương rẫy canh tác, các 
thành phố, ñô 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 ña 
dạng chẳng kém các hệ sinh thái tự 
nhiên (như thành phố, hồ chứa...) song 
cũng có những hệ có cấu trúc ñơn giản, trong ñó, quần xã sinh vật với loài ưu thế 
ñược con người lựa chọn cho mục ñích sử dụng của mình, chẳng hạn như ñồng 
ruộng, nương rẫy . . . Những hệ như thế thường không ổn ñịnh. Sự tồn tại và phát 
triển của chúng hoàn toàn dựa vào sự chăm sóc của con người. Nếu không có sự 
chăm sóc, hệ sẽ suy thoái và nhanh chóng ñược thay thế bằng một hệ tự nhiên 
khác ổn ñịnh hơn 
4. Mối quan hệ giữa quần xã sinh vật và môi trường. 
 Giáo trình sinh thái học 
Biện Văn Tranh 67 
Giữa môi trường và quần xã sinh vật có mối liên quan chặt chẽ trên cơ sở 
tương tác lẫn nhau thông qua các “mối liên hệ ngược”. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, 
một trong những ñặc tính quan trọng của mối tương tác ñó là tỷ lệ giữa sinh khối 
và “giá thể” hay sinh cảnh của quần xã. Tỷ lệ này càng nhỏ, trong ñiều kiện cân 
bằng ổn ñịnh thì tác ñộng của quần xã lên sinh cảnh càng yếu và tính ổn ñịnh của 
môi trường hướng ñến việc làm tăng ñộ bền vững của toàn hệ thống càng kém 
hiệu quả. 
Theo quy luật, thành phần không sống (hay giá thể) trong thủy quyển lớn 
hơn nhiều lần so với các hệ sinh thái trên cạn. Sinh vật lượng trung bình của sinh 
vật trên cạn ñạt ñến 12 - 13 kg/m2, còn ở dưới nước chỉ khoảng 10g/m2 (tính theo 
khối lượng khô), nghĩa là nhỏ hơn 1000 lần. ðiều khác biệt ở chỗ, trên cạn sinh 
vật phân bố theo chiều thẳng ñứng chỉ vào khoảng mấy chục mét, còn ở dưới nước 
chúng lặn xuống sâu ñến hàng trăm thậm chí hàng ngàn mét từ mặt xuống ñáy. 
Mặc dù theo khối lượng, thành phần sống trong hệ rất nhỏ so với thành 
phần chung sống, song vai trò hoạt ñộng và tính chủ ñạo của nó lại rất lớn trong 
các chu trình sinh ñịa hóa. Chẳng hạn thành phần hoá học của biển cũng như trầm 
tích ñáy của nó chủ yếu ñược quyết ñịnh bởi hoạt ñộng sống của sinh vật (Odum, 
1983). 
Sự hình thành ñất canh tác cũng là minh chứng rõ rệt cho vai trò cải tạo ñất 
của các nấm, vi khuẩn, những loài ñộng vật nhỏ bé (giun ñất) và thực vật. 
Khi thích nghi với môi trường, quần xã sinh vật không ngừng phát triển do 
sự tiến hoá liên tục của các loài. Sinh cảnh rõ ràng có ảnh hưởng lên sự phát triển 
tiến hoá của sinh vật, nhưng không hoàn toàn là nguyên nhân trực tiếp của quá 
trình ñó. Ngược lại, sự thay ñổi của sinh cảnh dưới ảnh hưởng của quần xã khó 
quan sát ñược trong thời gian ngắn, nhưng trong quá trình lịch sử ñịa chất lại rất 
lớn lao, ví dụ sự tạo thành các ñảo san hô ở Nam Thái Bình Dương, sự biến ñổi 
của hồ thành rừng... 
Qua ñó thấy rằng các thành viên cấu tạo nên quần xã càng ở bậc tiến hoá 
cao, càng ñứng cuối xích thức ăn, càng có ñóng góp nhiều cho quần xã trong việc 
làm biến ñổi môi trường. 
5. Tính bền vững của hệ sinh thái. 
Một hệ sinh thái ñược xem là bền vững khi hệ duy trì ñược trạng thái của 
nó không ñổi theo thời gian, hay tính bền vững là “sức ì” của nó trước những huỷ 
hoại, hay sự mềm dẽo, tức là khả năng quay trở lại trạng thái ban ñầu sau khi bị 
tác ñộng huỷ hoại của ngoại lực, hay cuối cùng là biên ñộ (ñộ lệch) biến ñộng của 
hệ ñể phản ứng lại những biến ñổi của môi trường mà trong giới hạn ñó hệ vẫn có 
thể quay trở lại trạng thái ban ñầu. 
Dạng ñặc trưng của tính bền vững ñối với một hệ là sự biến ñổi có chu kỳ 
ổn ñịnh khi những yếu tố giới hạn của môi trường cũng xuất hiện một cách tuần 
hoàn. 
Những ví dụ sau ñây chỉ ra tính bền vững khác nhau của các hệ sinh thái 
trong tự nhiên trước những biến cố của môi trường. Năm 1970 ở biển ðỏ do mực 
nước ñột nhiên xuống thấp 3 ngày, tại ñỉnh các rạn san hô có ñến 90% các polyp 
 Giáo trình sinh thái học 
Biện Văn Tranh 68 
bị chết. Người ta hy vọng rằng, những rạn này có thể quay về trạng thái ban ñầu 
phải vào cuối thế kỷ. Hệ sinh thái san hô Great Barrier ở Australia bị sao biển hủy 
diệt 11% vào trước những năm 1973, nhưng ñến nay vẫn chưa khôi phục lại hoàn 
toàn. Vào năm 1972, ở bờ biển Thái Bình Dương thuộc Hoa Kỳ, loài nhím 
Strongilocentrotus sp. sinh sản như vũ bão ñã hủy diệt gần như hoàn toàn một loài 
tảo thuộc chi Nereocysta, song chỉ 2 năm sau loài tảo này ñã trở lại trạng thái ban 
ñầu. 
Nhiều nhà sinh thái học cho rằng, tính ña dạng càng tăng thì sự bền vững 
của các quần thể riêng biệt cấu trúc nên quần xã càng giảm (do kích thước quần 
thể nhỏ lại). Song, ñể nâng cao sự bền vững của hệ thống thì cấu trúc dinh dưỡng 
phải trở nên phức tạp hơn. Ở nơi nào sinh vật tiêu thụ có phổ thức ăn rộng thì 
chúng có thể nhanh chóng chuyển sang sử dụng loại thức ăn có ñộ phong phú cao 
nhất. Do ñó, sinh vật tiêu thụ ít chịu tác ñộng ñối với sự biến ñộng số lượng của 
các nhóm thức ăn riêng biệt. Trong các hệ sinh thái ñơn giản hơn, sự dinh dưỡng 
của sinh vật tiêu thụ bị giới hạn bởi một số loại con mồi và như vậy, sự dao ñộng 
về số lượng của con mồi thường gây ra sự biến ñổi mạnh số lượng của sinh vật 
tiêu thụ. 
Một trong những hậu quả quan trọng của sự biến ñổi của các hệ sinh thái là 
sự diệt vong của các loài riêng biệt. Như A.X. Constantinov (1984) ñã nêu vào kỷ 
Phấn trắng tại các vực nước ở vĩ ñộ 00- 500 N, những loài thuộc trùng lỗ 
(Foraminifera) sống nổi bị tuyệt diệt nhanh hơn so với các loài sống trong các vực 
nước ở cao hơn 500 N. Qua 25 triệu năm kể từ sau khi khu hệ ñó ñược hình thành, 
tại những thuỷ vực trên chúng chỉ còn ñược giữ lại tương ứng là 14% và 28%; qua 
45 triệu năm sau nữa 8% và 18%, qua 70 triệu năm 0% và 10% (Riclefs, 1979). 
Nói một cách khác, trong các hệ sinh thái thuộc vĩ ñộ thấp thành phần loài của 
Foraminifera kém ổn ñịnh hơn so với các hệ sinh thái ở vĩ ñộ cao. 
6. Các chu trình vật chất và dòng năng lượng trong hệ sinh thái 
6.1. Các chu trình vật chất 
6.1.1 Quá trình tổng hợp và phân huỷ các chất 
Như một cơ thể hoàn chỉnh, hệ sinh thái cũng thực hiện chức năng sống cơ 
bản của mình là “ñồng hóa” và “dị hóa” hay nói một cách khác là tổng hợp các 
chất và phân hủy chúng hoặc quá trình sản xuất và tiêu thụ. Hai quá trình này giúp 
cho hệ tồn tại phát triển ñể ñạt ñến trạng thái trưởng thành, cân bằng ổn ñịnh trong 
môi trường. 
Trên phạm vi toàn cầu, từ khi xuất hiện sự quang hợp và sự phân huỷ, hai 
quá trình này ñã thúc ñẩy quá trình phân hóa và tiến hóa của thế giới sinh vật, 
ñồng thời làm giàu cho sinh quyển bằng “của ăn của ñể”, khi mà sức sản xuất ñã 
vượt lên mức tiêu thụ toàn cầu. 
6.1.1.1 Quá trình tổng hợp các chất 
Quá trình tổng hợp các chất ñược tiến hành bằng 2 phương thức: Quang 
hợp và hoá tổng hợp. 
Những cây xanh sống trên Trái ðất có khả năng quang hợp, mỗi năm sản 
xuất ra khoảng 100 tỷ tấn chất hữu cơ ñể nuôi sống những nhóm sinh vật khác. 
 Giáo trình sinh thái học 
Biện Văn Tranh 69 
Trong quang hợp, diệp lục (chlorophyl) ñóng vai trò rất quan trọng, như một chất 
xúc tác, giúp cho cây sử dụng ñược năng lượng Mặt Trời ñể biến ñổi cacbon 
ñioxyt (CO2) và nước thành cacbon hyñrat, ñồng thời thải ra khí oxy (O2) phân tử 
theo công thức : 
CO2 + 2H2O Năng lượng Mặt trời (CH2O) + H2O + O2 
Như vậy, bất kỳ ở nơi nào có mặt cây xanh, có ánh sáng Mặt Trời, nước, 
khí cacbonic (CO2) và muối khoáng thì nơi ñó xuất hiện quá trình quang hợp, nơi 
ñó nguồn thức ăn sơ cấp ñược tạo thành. Ở nơi nào thành phần cây xanh ña dạng, 
ánh sáng càng nhiều, muối khoáng giàu có, nơi ñó sức sản xuất sơ cấp càng lớn. 
Rừng ẩm nhiệt ñới, các rạn san hô, các cửa sông... là những bằng chứng hùng hồn 
cho nhũng nhận ñịnh ở trên. 
+ Quang hợp của vi khuẩn 
Những vi khuẩn có màu ñều có khả năng tiếp nhận năng lượng từ ánh sáng 
Mặt Trời ñể thực hiện quá trình quang hợp. Phần lớn chúng ñóng vai trò không 
ñáng kể trong sản xuất nguồn thức ăn sơ cấp, song chúng lại có khả năng hoạt 
ñộng ở những ñiều kiện hoàn toàn