1. Khái niệm và nguyên nhân
Diễn thế sinh thái là quá trình thay đổi tuần tự, có định hướng của quần xã sinh vật trong một sinh cảnh, qua các giai đoạn phát triển kế tiếp nhau, từ quần xã ban đầu đến quần xã ổn định tương đối với môi trường.
Quần xã xuất hiện đầu tiên gọi là quần xã tiên phong. Quần xã cuối cùng, ổn định tương đối với môi trường gọi là quần xã đỉnh cực.
Nguyên nhân gây diễn thế gồm nguyên nhân bên trong (tác động của chính quần xã làm biến đổi môi trường, cạnh tranh giữa các loài) và nguyên nhân bên ngoài (thiên tai, biến đổi khí hậu, hoạt động của con người). Cụ thể:
- Tác động của quần xã: sinh vật thay đổi thành phần dinh dưỡng, độ ẩm, nhiệt độ, cấu trúc đất hoặc nước.
- Cạnh tranh: loài có khả năng cạnh tranh mạnh hơn dần chiếm ưu thế trong quần xã.
- Tác động bên ngoài: thiên tai, biến đổi khí hậu, hoạt động khai thác của con người có thể khởi động hoặc thay đổi chiều hướng diễn thế.
2. Quá trình diễn thế sinh thái
- 1.Xâm nhập: quần xã tiên phong xuất hiện trên môi trường trống (hoặc môi trường vừa bị phá huỷ).
- 2.Thay đổi môi trường: các loài tiên phong cải tạo môi trường (tích tụ đất, làm giàu chất hữu cơ), tạo điều kiện cho loài khác xâm nhập.
- 3.Cạnh tranh và thay thế: giữa các loài diễn ra cạnh tranh giành nguồn sống; loài thích nghi hơn chiếm ưu thế, đẩy loài yếu hơn ra khỏi quần xã.
- 4.Hình thành quần xã đỉnh cực: quá trình lặp lại cho đến khi quần xã đạt trạng thái cân bằng tương đối với môi trường – quần xã đỉnh cực.
3. Các kiểu diễn thế chính
| Đặc điểm | Diễn thế nguyên sinh | Diễn thế thứ sinh |
|---|---|---|
| Nơi xảy ra | Môi trường chưa từng có sự sống (đá trần, cát trắng, dung nham mới). | Nơi đã có sự sống nhưng bị phá huỷ (đất hoang, rừng bị cháy, đất khai hoang). |
| Điều kiện ban đầu | Chưa có đất, chưa có sinh vật hoặc hạt giống. | Còn lại đất và thường còn hạt giống, rễ, sinh vật sống. |
| Thời gian | Diễn ra rất lâu. | Diễn ra nhanh hơn. |
| Ví dụ điển hình | địa y, rêu, vi sinh vật bám trên đá; sau đó cỏ, cây bụi, rồi cây gỗ. | Ruộng bỏ hoang: cỏ dại, cây bụi, cây gỗ mọc nhanh, dần trở lại sinh cảnh rừng. |
| Kết quả | Thường hình thành quần xã đỉnh cực tương đối ổn định. | Có thể hình thành quần xã tương đối ổn định hoặc quần xã bị suy thoái (nếu tác động tiếp diễn). |
4. Xu hướng biến đổi của quần xã trong diễn thế
Trong quá trình diễn thế, quần xã biến đổi theo hướng ngày càng phức tạp:
- Số lượng loài và đa dạng sinh học tăng.
- Cấu trúc quần xã từ đơn giản trở nên phức tạp (có nhiều tầng, nhiều nhóm sinh vật hơn).
- Sinh khối của quần xã tăng.
- Chuỗi thức ăn từ ngắn, đơn giản trở nên dài hơn; lưới thức ăn phức tạp hơn.
- Khả năng tự điều chỉnh và ổn định của quần xã tăng.
5. Ý nghĩa và ứng dụng
- Giúp dự đoán hướng thay đổi của quần xã trong tương lai.
- Là cơ sở để phục hồi môi trường bị suy thoái, ví dụ trồng cây trên đất trống để tạo lập quần xã.
- Hỗ trợ quản lí tài nguyên rừng, đất đai và hạn chế ô nhiễm.
- Góp phần bảo vệ, phục hồi các quần xã ổn định, đặc biệt là các sinh cảnh tự nhiên còn nguyên vẹn.
6. Câu hỏi vận dụng
Tại sao diễn thế trên đất hoang (ruộng bỏ hoang) lại diễn ra nhanh hơn nhiều so với diễn thế nguyên sinh trên đá trần?
Gợi ý trả lời
Diễn thế trên đất hoang là diễn thế thứ sinh: nơi đó vẫn còn đất, hạt giống, rễ cây và một số sinh vật sót lại, môi trường đã sẵn có nên các loài dễ xâm nhập, phát triển và thay thế nhau nhanh chóng. Trong khi đó, diễn thế nguyên sinh trên đá trần phải bắt đầu từ môi trường chưa có đất, thời gian phong hoá đá và tích tụ chất dinh dưỡng rất lâu nên diễn ra chậm.
Phân biệt quần xã tiên phong và quần xã đỉnh cực qua hai mặt: cấu trúc loài và mối quan hệ với môi trường.
Gợi ý trả lời
Quần xã tiên phong có ít loài, cấu trúc đơn giản, dễ bị thay thế; quần xã đỉnh cực có nhiều loài, cấu trúc phức tạp, ổn định tương đối, cân bằng với môi trường.