Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Diễn thế sinh thái
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em phân biệt được diễn thế nguyên sinh với diễn thế thứ sinh, sắp xếp đúng thứ tự các giai đoạn của mỗi kiểu diễn thế, và giải thích được vì sao diễn thế thứ sinh thường diễn ra nhanh hơn diễn thế nguyên sinh.
Kiến thức nền cần nhớ
Bài trước vừa cho em các đặc trưng của một quần xã tại một thời điểm — độ đa dạng, loài ưu thế, cấu trúc phân tầng, các kiểu quan hệ giữa loài (same-grade bridge). Bài này đặt câu hỏi tiếp theo: những đặc trưng đó có đứng yên mãi không, hay quần xã cũng thay đổi theo thời gian, giống như một cơ thể sống trải qua các giai đoạn phát triển?
Khởi động
Một ngọn núi lửa phun trào tạo ra một vùng đất đá trơ trụi, không một dấu hiệu sự sống nào. Nhiều năm sau, một khu rừng lại mọc lên đúng ở chỗ đó. Quá trình biến đổi từ đá trơ trụi thành rừng cây diễn ra như thế nào, và mất bao lâu?
Kiến thức trọng tâm
Diễn thế sinh thái là quá trình biến đổi tuần tự của quần xã qua các giai đoạn, song song với sự biến đổi của môi trường sống, đi từ một dạng khởi đầu, qua các quần xã trung gian, tới một quần xã tương đối ổn định gọi là quần xã đỉnh cực. Có hai kiểu diễn thế, phân biệt nhau ở điểm khởi đầu.
Diễn thế nguyên sinh khởi đầu từ một môi trường hoàn toàn trống trơn, chưa từng có sinh vật nào sinh sống — đất đá mới hình thành sau núi lửa phun trào, cồn cát mới bồi ở cửa sông, hay đáy một hồ vừa cạn nước. Quần xã tiên phong xuất hiện đầu tiên thường là địa y, vi khuẩn, rêu — những sinh vật chịu được điều kiện khắc nghiệt và bắt đầu phân giải đá thành lớp đất mỏng đầu tiên. Khi lớp đất đủ dày để giữ nước và chất dinh dưỡng, cỏ và cây bụi nhỏ xuất hiện; tiếp đó là cây gỗ nhỏ ưa sáng; cuối cùng hình thành rừng cây gỗ lớn — quần xã tương đối ổn định, thành phần loài ít biến đổi theo thời gian nếu không có tác động lớn nào can thiệp.
Diễn thế nguyên sinh luôn bắt đầu từ môi trường chưa từng có sinh vật, nên giai đoạn đầu — hình thành đất — mất rất nhiều thời gian.
Diễn thế thứ sinh khởi đầu từ một môi trường đã từng có quần xã sinh sống nhưng bị huỷ diệt do thiên tai hoặc do con người — cháy rừng, khai thác gỗ, hay đất canh tác bị bỏ hoang. Điểm khác biệt cốt lõi so với diễn thế nguyên sinh là đất ở đây vẫn còn giữ được thành phần dinh dưỡng, cấu trúc, và quan trọng nhất là một phần sinh vật vẫn còn sót lại — hạt giống nằm trong đất, rễ cây cũ chưa chết hẳn, vi sinh vật vẫn còn hoạt động. Vì vậy quần xã có thể phục hồi trực tiếp từ nguồn giống sẵn có: cỏ dại và cây bụi mọc nhanh từ hạt và rễ còn sót, rồi cây gỗ nhỏ ưa sáng dần chiếm ưu thế, che bóng cho lớp cỏ dại bên dưới, cuối cùng hình thành một rừng thứ sinh tương đối ổn định — dù có thể không hoàn toàn giống quần xã ban đầu về thành phần loài.
Diễn thế thứ sinh bỏ qua giai đoạn hình thành đất từ đầu, nên số giai đoạn ít hơn và diễn ra nhanh hơn diễn thế nguyên sinh.
Tốc độ và hướng của một diễn thế không cố định — nó chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố. Nhân tố ngoại cảnh như khí hậu, lượng mưa, độ dốc địa hình quyết định loài nào có thể phát tán tới và tồn tại được ở từng giai đoạn; một vùng khô hạn diễn thế chậm hơn nhiều so với vùng nhiệt đới ẩm vì cây con khó bén rễ hơn. Nhân tố nội tại chính là hoạt động sống của các loài trong quần xã — cây tiên phong làm thay đổi đất, tạo điều kiện cho loài tiếp theo, rồi chính loài tiếp theo lại cạnh tranh và dần thay thế loài đi trước. Hoạt động của con người cũng là một nhân tố mạnh: khai thác gỗ liên tục, chăn thả gia súc quá mức, hay đốt nương làm rẫy lặp lại có thể giữ một quần xã mãi ở một giai đoạn trung gian, không bao giờ tiến được tới quần xã đỉnh cực.
Ví dụ
Sắp xếp giai đoạn diễn thế nguyên sinh trên đá núi lửa mới
1
Sau một đợt phun trào, một vùng đất đá hoàn toàn trơ trụi hình thành. Hãy sắp xếp đúng thứ tự các giai đoạn diễn thế xảy ra trên vùng đất đó, cho tới khi hình thành một quần xã tương đối ổn định.
2
Ta có vùng đất này chưa từng có sinh vật nào sinh sống, cũng chưa có lớp đất — đây là điều kiện đặc trưng của diễn thế nguyên sinh, khác hẳn một vùng đất từng có rừng bị chặt phá.
3
Vì chưa có đất, chỉ những sinh vật chịu được điều kiện khắc nghiệt nhất và có khả năng phân giải đá mới tồn tại được đầu tiên — đó là địa y, vi khuẩn, rêu, tạo thành quần xã tiên phong.
4
Khi quần xã tiên phong tạo được lớp đất mỏng giữ nước, cỏ và cây bụi nhỏ mới có điều kiện bén rễ; đất tiếp tục dày và giàu dinh dưỡng hơn cho phép cây gỗ nhỏ ưa sáng xuất hiện; cuối cùng rừng cây gỗ lớn hình thành, tương đối ổn định.
5
Vậy thứ tự đúng là: đất đá trơ trụi → quần xã tiên phong (địa y, vi khuẩn, rêu) → cỏ và cây bụi nhỏ → cây gỗ nhỏ ưa sáng → rừng cây gỗ lớn (quần xã đỉnh cực).
Ví dụ
So sánh tốc độ phục hồi sau khai thác gỗ với diễn thế nguyên sinh (dạng đề thi)
1
Một khu rừng bị khai thác gỗ trắng, để lại đất trống nhưng đất vẫn còn hạt giống và rễ cây cũ. So sánh với một vùng đất đá mới hình thành sau núi lửa (không có gì sót lại), khu rừng bị khai thác sẽ phục hồi thành rừng nhanh hơn hay chậm hơn? Giải thích.
2
Ta có khu rừng bị khai thác gỗ là diễn thế thứ sinh, vì đất đã từng có quần xã sinh sống; vùng đất đá sau núi lửa là diễn thế nguyên sinh, vì chưa từng có sinh vật nào.
3
Khu rừng bị khai thác vẫn còn hạt giống, rễ cây, vi sinh vật trong đất — có thể mọc lại ngay mà không cần chờ hình thành đất từ đầu. Vùng đất đá sau núi lửa phải chờ quần xã tiên phong (địa y, vi khuẩn) phân giải đá thành đất trước, một quá trình rất chậm.
4
Do đó khu rừng bị khai thác gỗ có nguồn giống và nền đất sẵn có, bỏ qua được giai đoạn hình thành đất tốn nhiều thời gian nhất, nên phục hồi thành rừng nhanh hơn nhiều so với vùng đất đá mới hình thành.
5
Vậy khu rừng bị khai thác gỗ (diễn thế thứ sinh) phục hồi nhanh hơn vùng đất đá sau núi lửa (diễn thế nguyên sinh), vì đất còn giữ dinh dưỡng và nguồn giống sẵn có, không phải bắt đầu lại từ số 0.
Sai lầm thường gặp
Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ diễn thế nguyên sinh và thứ sinh khác nhau ở mức độ tàn phá (nặng hay nhẹ). Thực ra điểm phân biệt chính là đất còn hay mất: nguyên sinh bắt đầu khi CHƯA TỪNG có đất và sinh vật; thứ sinh bắt đầu khi quần xã cũ bị huỷ diệt nhưng ĐẤT VẪN CÒN cùng một phần sinh vật sót lại. Một nhầm lẫn khác là cho rằng quần xã đỉnh cực là điểm dừng tuyệt đối, không bao giờ thay đổi nữa — thực ra quần xã đỉnh cực chỉ tương đối ổn định trong điều kiện môi trường không đổi; nếu môi trường biến đổi lớn (cháy rừng, khai thác), diễn thế mới có thể bắt đầu lại.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Diễn thế nguyên sinh: bắt đầu từ môi trường trống hoàn toàn, qua quần xã tiên phong (địa y, vi khuẩn, rêu) rồi mới tới cỏ, cây bụi, cây gỗ, rừng. Diễn thế thứ sinh: bắt đầu từ nơi quần xã cũ bị huỷ diệt nhưng đất và một phần sinh vật còn sót lại, nên phục hồi nhanh hơn. Cả hai đều tiến tới một quần xã tương đối ổn định — quần xã đỉnh cực.
Đến đây em đã có đủ ba mảnh ghép: cá thể trong giới hạn sinh thái của nó, quần thể với các đặc trưng và kiểu tăng trưởng riêng, và quần xã với các mối quan hệ giữa loài cùng quá trình diễn thế theo thời gian. Bài ôn tập tiếp theo sẽ ghép cả ba mảnh đó lại trong những tình huống tổng hợp, đúng như cách một đề kiểm tra hay đề thi thường hỏi.
Diễn thế nguyên sinh khởi đầu từ một môi trường hoàn toàn trống trơn, chưa từng có sinh vật nào sinh sống — đất đá mới hình thành sau núi lửa phun trào, cồn cát mới bồi ở cửa sông, hay đáy một hồ vừa cạn nước. Quần xã tiên phong xuất hiện đầu tiên thường là địa y, vi khuẩn, rêu — những sinh vật chịu được điều kiện khắc nghiệt và bắt đầu phân giải đá thành lớp đất mỏng đầu tiên. Khi lớp đất đủ dày để giữ nước và chất dinh dưỡng, cỏ và cây bụi nhỏ xuất hiện; tiếp đó là cây gỗ nhỏ ưa sáng; cuối cùng hình thành rừng cây gỗ lớn — quần xã tương đối ổn định, thành phần loài ít biến đổi theo thời gian nếu không có tác động lớn nào can thiệp.
Diễn thế thứ sinh khởi đầu từ một môi trường đã từng có quần xã sinh sống nhưng bị huỷ diệt do thiên tai hoặc do con người — cháy rừng, khai thác gỗ, hay đất canh tác bị bỏ hoang. Điểm khác biệt cốt lõi so với diễn thế nguyên sinh là đất ở đây vẫn còn giữ được thành phần dinh dưỡng, cấu trúc, và quan trọng nhất là một phần sinh vật vẫn còn sót lại — hạt giống nằm trong đất, rễ cây cũ chưa chết hẳn, vi sinh vật vẫn còn hoạt động. Vì vậy quần xã có thể phục hồi trực tiếp từ nguồn giống sẵn có: cỏ dại và cây bụi mọc nhanh từ hạt và rễ còn sót, rồi cây gỗ nhỏ ưa sáng dần chiếm ưu thế, che bóng cho lớp cỏ dại bên dưới, cuối cùng hình thành một rừng thứ sinh tương đối ổn định — dù có thể không hoàn toàn giống quần xã ban đầu về thành phần loài.
Tốc độ và hướng của một diễn thế không cố định — nó chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố. Nhân tố ngoại cảnh như khí hậu, lượng mưa, độ dốc địa hình quyết định loài nào có thể phát tán tới và tồn tại được ở từng giai đoạn; một vùng khô hạn diễn thế chậm hơn nhiều so với vùng nhiệt đới ẩm vì cây con khó bén rễ hơn. Nhân tố nội tại chính là hoạt động sống của các loài trong quần xã — cây tiên phong làm thay đổi đất, tạo điều kiện cho loài tiếp theo, rồi chính loài tiếp theo lại cạnh tranh và dần thay thế loài đi trước. Hoạt động của con người cũng là một nhân tố mạnh: khai thác gỗ liên tục, chăn thả gia súc quá mức, hay đốt nương làm rẫy lặp lại có thể giữ một quần xã mãi ở một giai đoạn trung gian, không bao giờ tiến được tới quần xã đỉnh cực.
Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ diễn thế nguyên sinh và thứ sinh khác nhau ở mức độ tàn phá (nặng hay nhẹ). Thực ra điểm phân biệt chính là đất còn hay mất: nguyên sinh bắt đầu khi CHƯA TỪNG có đất và sinh vật; thứ sinh bắt đầu khi quần xã cũ bị huỷ diệt nhưng ĐẤT VẪN CÒN cùng một phần sinh vật sót lại. Một nhầm lẫn khác là cho rằng quần xã đỉnh cực là điểm dừng tuyệt đối, không bao giờ thay đổi nữa — thực ra quần xã đỉnh cực chỉ tương đối ổn định trong điều kiện môi trường không đổi; nếu môi trường biến đổi lớn (cháy rừng, khai thác), diễn thế mới có thể bắt đầu lại.
Diễn thế nguyên sinh: bắt đầu từ môi trường trống hoàn toàn, qua quần xã tiên phong (địa y, vi khuẩn, rêu) rồi mới tới cỏ, cây bụi, cây gỗ, rừng. Diễn thế thứ sinh: bắt đầu từ nơi quần xã cũ bị huỷ diệt nhưng đất và một phần sinh vật còn sót lại, nên phục hồi nhanh hơn. Cả hai đều tiến tới một quần xã tương đối ổn định — quần xã đỉnh cực.