Diễn thế sinh thái là quá trình biến đổi tuần tự của quần xã sinh vật, diễn ra qua các giai đoạn, tương ứng với sự thay đổi của môi trường. Quá trình này không chỉ là sự thay đổi của quần xã mà còn kéo theo những biến đổi về điều kiện tự nhiên của môi trường sống.
Ảnh minh họa khái niệm diễn thế sinh thái, nơi quần xã sinh vật biến đổi dần theo thời gian và môi trường.
Nguyên Nhân Diễn Thế Sinh Thái
Diễn thế sinh thái chịu tác động từ hai nhóm nguyên nhân chính:
- Nguyên nhân bên ngoài: Liên quan đến các yếu tố môi trường bất thường như bão, lũ lụt, cháy rừng, ô nhiễm môi trường… Các yếu tố này có thể gây hủy hoại quần xã, buộc chúng phải phục hồi lại từ đầu. Ví dụ, rừng tràm U Minh sau khi bị cháy có khả năng tự phục hồi thành rừng thứ sinh sau khoảng 4-5 năm. Hoạt động khai thác tài nguyên của con người cũng là một nguyên nhân quan trọng gây ra diễn thế.
- Nguyên nhân bên trong: Xuất phát từ sự cạnh tranh giữa các loài trong quần xã. Khi môi trường ổn định, loài ưu thế có thể làm thay đổi điều kiện môi trường đến mức bất lợi cho chính mình, tạo cơ hội cho các loài khác có sức cạnh tranh cao hơn thay thế.
Các Kiểu Diễn Thế Sinh Thái: Nguyên Sinh và Thứ Sinh
Có hai kiểu diễn thế sinh thái chính:
Diễn Thế Nguyên Sinh
Diễn thế nguyên sinh là quá trình khởi đầu từ một môi trường hoàn toàn trống rỗng, chưa có sự sống. Quá trình này diễn ra theo các giai đoạn:
- Giai đoạn tiên phong: Hình thành quần xã tiên phong.
- Giai đoạn giữa: Gồm các quần xã biến đổi tuần tự, thay thế lẫn nhau.
- Giai đoạn cuối: Hình thành quần xã ổn định (quần xã đỉnh cực).
Ví Dụ Diễn Thế Nguyên Sinh kinh điển: Nghiên cứu của nhà sinh thái học A.G. Tansley (1935) về sự phát triển của hệ thực vật trên các đảo đá.
Trên các tảng đá trần bị phong hóa, lớp bụi mịn và độ ẩm tạo điều kiện cho nấm mốc phát triển. Nấm mốc phân hủy chất khoáng và khi chết đi tạo thành mùn. Môi trường này thích hợp cho bào tử rêu nảy mầm. Rêu tàn lụi, tiếp tục tạo đất cho quần xã cỏ, cây bụi, và cuối cùng là rừng cây gỗ.
Hình ảnh mô tả diễn thế nguyên sinh: từ đá trần cằn cỗi đến quần xã sinh vật đa dạng và ổn định.
Diễn Thế Thứ Sinh
Diễn thế thứ sinh xảy ra ở môi trường đã từng có quần xã sinh vật sinh sống, nhưng bị hủy diệt do tác động của tự nhiên hoặc con người. Sau đó, các quần xã biến đổi tuần tự và thay thế lẫn nhau. Nếu điều kiện thuận lợi, quá trình này có thể dẫn đến hình thành quần xã tương đối ổn định.
Ví dụ: Một hồ nông bị bồi lắng, quần xã thủy sinh vật biến mất. Thay vào đó là trảng cỏ, trảng cây thân thảo, thân gỗ, và cuối cùng là rừng cây gỗ trên cạn.
Phân biệt diễn thế nguyên sinh và thứ sinh:
| Đặc điểm | Diễn thế nguyên sinh | Diễn thế thứ sinh |
|---|---|---|
| Giai đoạn đầu | Môi trường trống trơn | Môi trường đã có quần xã, nhưng bị hủy diệt |
| Giai đoạn tiên phong | Hình thành quần xã tiên phong | Quần xã mới phục hồi thay thế quần xã bị hủy diệt |
| Giai đoạn giữa | Quần xã biến đổi tuần tự, đa dạng | Quần xã biến đổi tuần tự |
| Giai đoạn cuối | Quần xã tương đối ổn định | Có thể ổn định hoặc suy thoái |
| Nguyên nhân | Ngoại cảnh, cạnh tranh | Ngoại cảnh, cạnh tranh, khai thác của con người |
Kết Quả Của Diễn Thế Sinh Thái
Diễn thế sinh thái dẫn đến sự thiết lập cân bằng mới thông qua việc thay thế các quần xã, cuối cùng hình thành một quần xã ổn định. Trong diễn thế nguyên sinh, kết quả thường là một quần xã tương đối ổn định. Ngược lại, diễn thế thứ sinh có thể dẫn đến quần xã ổn định, nhưng cũng có thể gây suy thoái quần xã.
Những xu hướng biến đổi chính trong quá trình diễn thế bao gồm:
- Sinh khối và tổng sản lượng tăng.
- Hô hấp của quần xã tăng, tỉ lệ sản xuất/phân giải vật chất tiến đến 1.
- Đa dạng sinh học tăng, nhưng số lượng cá thể mỗi loài giảm.
- Lưới thức ăn trở nên phức tạp hơn.
- Kích thước và tuổi thọ của các loài tăng.
- Khả năng tích lũy dinh dưỡng và sử dụng năng lượng tăng.
Tầm Quan Trọng Của Việc Nghiên Cứu Diễn Thế Sinh Thái
Nghiên cứu diễn thế sinh thái giúp chúng ta hiểu rõ quy luật phát triển của quần xã sinh vật, dự đoán được các quần xã trong tương lai. Từ đó:
- Xây dựng chiến lược phát triển kinh tế nông – lâm – ngư nghiệp có cơ sở khoa học.
- Chủ động điều khiển diễn thế theo hướng có lợi cho việc khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường bền vững.
Bài Tập Về Diễn Thế Sinh Thái
Câu 1: Hoạt động khai thác tài nguyên không hợp lý có thể coi là hành động “tự đào huyệt chôn mình” trong diễn thế sinh thái không? Tại sao?
Trả lời: Có thể, vì khai thác không hợp lý dẫn đến thay đổi điều kiện sống, suy thoái quần xã, mất đa dạng sinh học, xói mòn đất, biến đổi khí hậu và gây ra nhiều thiên tai.
Câu 2: Trong một khu rừng nhiệt đới, một cây lớn bị đổ, tạo khoảng trống lớn. Hãy dự đoán quá trình diễn thế xảy ra trong khoảng trống đó.
Trả lời:
- Giai đoạn tiên phong: Cây cỏ ưa sáng xâm nhập.
- Giai đoạn giữa: Cây bụi nhỏ, cây gỗ nhỏ ưa sáng phát triển, cạnh tranh ánh sáng.
- Giai đoạn đỉnh cực: Nhiều tầng cây lấp kín khoảng trống, gồm cây gỗ lớn ưa sáng, cây gỗ nhỏ và cây bụi chịu bóng.
