Sinh thái học côn trùng

Các thuộc tính sinh thái học của loài.... Ố sinh thái của cổn trùng.... Quần tụ, đàn, bẩy, côn trùng xã hội và sự sổng đơn lẻ của côn trùng.... Chức năng cùa da dạng sinh học trong các h

PG$ T$ PHẠM BÌNH QUYỂN

(S á ch d ù n g ch o sin h vỉén n g à n h K h o a h ọ c tự nh ién )

NHÀ XUẤT BẢ N GIÁ O DỤC

Mực L Ụ C

Trang

Lời nói đ ẩ u 3

Mục lụ c 4

Danh mục các bảng 6

Danh mục các hình 1

CHUƠNG I - NHŨNG K H Á Ỉ N IỆ M CHƯNG 1.1 Đối tượng và nội dung của sinh Ihái h ọ c 9

1.2 Đa dạng sinh học và sinh thái học cón trùng 12

1.3 Các yếu tố sinh th ái 27

1.4 Các thuộc tính sinh thái học của loài 28

CHUDNG II - Ổ SIN H THÁI VÀ CÁC D Ạ N G SỐ N G CỦA CỖN TRỪNG 2.1 Ố sinh thái của cổn trùng 31

2.2 Các dạng sống của côn trùng 33

2.3 Kiểu hình sinh th á i 36

2.4 Hiện tượng nguỵ trang giả dạng (bát chước) 37

CHUƠNG 111 - SỰ PHẢN BỐ V À D I C Ư C Ủ A CÔN TRÙNG 3.1 Quần tụ, đàn, bẩy, côn trùng xã hội và sự sổng đơn lẻ của côn trùng 39

3.2 Sự phân bố, sự di cu, phát tán và nòi §inh học của côn t r ù n g 42

CHUDNG IV CÁC YẾU T ố v ô SINH 4.1 Khí hậu 49

4.2 Thời tiết và sự ảnh hưởng 60

CHUDNG V - C Á C YẾU T ố T H U Ỷ VẢN VÀ M Ố I T R ư ^ N G NUỚC 5.1 Nước là môi truờng sống đặc thù cùa côn trù n g 64

5.2 Chì thị sinh học môi truờng nước 65

C H U 3N G V I C Á C YẾU T ố THỔ NHUÕNG V À M ỎI TRƯỜNG ĐẤT 6.1 Đất là môi trường sống đặc biệt cùa động vật 71

6.2 Sinh vật đắt và chức nãng của chúng 72

CHUƠNG V II ■ CÁC Y ỂU T ố SIN H HỌC 7.1 Sự chuyên hoá thức ăn - chuyên hoá dinh dư ỡng 84

7.2 Vật ký sinh và vậi c h ủ 86

7.3 Sự cạnh ưanh ưong lo ài 96

7.4 Bản chất ảnh hường ciia các yếu tố sinh ih á i 99

7.5 Sự cạnh tranh khác lo ii 101

7.6 C á c yếu tố do con n g ư ờ i 106

CHUDNG VIII - BIẾN Đ Ộ N G s ố LUỢNG CỦA C Ô N TR Ù N G 8 ỉ Yếu lố điều chỉnh và yếu tỏ' biến đ ổ i 107

8.2 Các cơ chế dìéu chỉnh số lượng côn trù n g 108

8.3 Phản ứng chức năng và phản ứng số lượng 109

8.4 Cơ chế cạnh tranh trong loài 113

8.5 Cơ chế thay đổi (luân phiên) ưu th ế 114

8.6 Quán thể có các thế hệ gối nhau và mô hình ma trận leslye 116

CHUƠNG IX - PH U3N G PHÁP MÔ TẢ S ự B lẾ N ĐỘNG s ố LUỢNG CỦA QUẦN THỂ CÔN TRỪNG 9.1 Đ ồ thị và tổ chức d ồ 118

9.2 Mô tà tỳ lệ chết và tỷ lệ sống s ó t 120

9.3 Bảng sống của côn trùng 121

CHƯDNG X - Q UẢN LÝ SÂ U HẠI THEO NG U Y ÊN TẮC D ự A VÀO HỆ SINH THÁI V À B Ả O TỒ N Đ A D Ạ N G SIN H HỌC 10.1 Chức năng cùa da dạng sinh học trong các hệ sinh thái nông nghiệp 128

10.2 Đa dạng sinh học của các loài sinh vật chân đốt irong các hệ sinh thái nông nghiệp 131

10.3 Đa dạng giống cây trống và sự ổn định về số lượng của cắc loài sâu hại 133

10.4 Các kiểu cấu Irúc cảnh quan và da dạng sinh học cỏn trùng 136

10.5 Điéu khiển hoại động cùa hệ sinh thái nông nghiệp 139

CHUONG XI - HUỚNG DẪN KHÀO NGHIỆM PHÒNG T R Ừ SÂ U BỆNH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THUỐC BÀO VỆ THỤC VẬT (BVTV) A- D ù n g thuốc bảo vệ thực v ậ t hiệu quả và an t o à n 145

1 Dùng đúng loại th u ố c 145

2 Dùng íhuốc đúng liể u 145

3 Dùng thuốc dúng lú c 145

4 Dùng thuốc dúng phương pháp 145

5 Sử dụng thuốc phải đảm bảo an to à n 146

B X ử lý thuốc bảo vệ thực v ậ t trên đồng ru ộ n g 147

1 BỐ trí thí nghiệm 147

2 Đ ánh giá hiệu quả sử dụng thuốc BVTV bằng toán Ihống k ề 151

3 G iải thích kết quả và đảnh giá sự thành công của thí nghiệm 156

4 Cách trình bày báo c áo 156

5 V í dụ minh họa 157

Tài liêu tham khảo 163

Bảng 1.1 S 6 luợng các loài sinh vật đã được mô tả và ước tính về số lượng thực tế

cũa một số bậc phân loại ( Đ V : nghin loài) 14

Bảng 1.2 S ố lượng các loài được mò tả thuộc 4 bộ lớn của lcỊ) côn trùng 15

Bảng 4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ ổn định và độ ẩm tường đối của không khí đến sự sống sót, dinh dường và sinh sản của ruồi Xexe {theo Buxton Lewis, 1943) 58

Bảng 5.1 xếp hạng chất lượng tfieo chỉ số đa dạng 69

Bảng 5.2 xếp loại mức độ ô nhiễm các thuỷ vực ưieo hệ thống (íểm B M W P 70

Bảng 6.1 Kích ttiuớc và mức độ phong phú của các sinh vật cưtnj trong đất 73

Bẵng 7.1 Ảnh huửìg cạnh ừanh của hai loài mọt bột Tríbolium trong các điều kiện "khí hậu" khác nhau (Theo Park, 1954) 104

Bảng 9.1 Phương pháp mô tả bièn động sô lượng quấn thể của một loài cỏn trùng giả thiết và phương phểp biểu ửỉị tỷ lệ chết của các pha trong quá trinh phảt Iriển 121

Bảng 9.2 Bảng sống của sâu Chorístoneurafum iferana\iong vòng 10 năm (theo Morris, 1957) 122

Bảng 9.3 Đàng sống của sâu đục thản lúa năm vạch (C hih suppressallis) {Nam Hà (cũ) - 1973, theo kết quả nuôi bán tự nhiên) 123

Bảng 9.4 Bảng sống của ruồi nốt sấn (Uroplìora jaceanna) hại cây đào ỏ khu vục châu Âu (theo Vatley, Gradwell, Hassell, 1975) 124

Bảng 11.1 Nâng suất lúa tnjng bình cho các công thức và lần lạp lại công thức (khối) 157

Bảng 11.2- R ìâ n tích phưWỉg s a i 158

H ỉn h 2.1 Các ổ sin h th ái giả đ ịn h 1, 2 và 3 chiều (theo Begon v à M ortm er, 1988) 31

H ỉn h 2.2 Ruồi Cerioides sartorum S m irn (bên trái) và ong Qdynerus sp (bên p h ả i) 37

H ìn h 2.3 Ruồi v àn g E ristalys tenax L (bên trái) và ong m ật (bên p h ả i) 38

H ỉn h 2.4 Buớm độc O phtalm us ò trê n và buớm “giả dạng” của nó ở dưới (theo Wellex) 38

H ìn h 4.1 V ùng sông của côn trù n g p h ụ thuộc vào n h iệt độ và hiện tưỢng quá lạnh

(theo B akhm entiev) 53

H ụ ih 4.2 Ả nh hưởng của n h iệ t độ đến thời gian p h á t triển của côn trù n g

(theo Ludw ig v à C ab le): 54

H in h 4.3 Ả nh hưởng của n h iệt độ đến sự p h á t triể n của trứ n g ruổi quả Drosophyla

m elanogaster ( theo Davidson 1944) N- n h iệt độ ngưỡng p h á t triể n 56

H ìn h 4.4 Ả nh hưởng của độ ẩ m tương đốì và n h iệ t dộ đến thời gian sông của ruồi Xexe (G rossia tachjTioides) trưởng th à n h ở tro n g điều kiện th í nghiệm và điều kiện bình

thường, p h ổ biến ở Tây P h i vào th á n g IV và th á n g VII (theo Buxton, Lewis, 1934) 59

H ìn h 4.5 Sơ đồ n h ữ n g ả n h hưởng cơ bản củ a thời tiế t và k h í h ậ u đến q u ần th ể

H ìn h 7.2 Sơ đồ h à n h trìn h của v ậ t ký sin h tìm kiếm v ậ t ch ủ (theo C lark L.R 1964) 90

H ìn h 7.3 Mồ h ìn h quần th ể lý th u y ế t theo Nicholson (phương trìn h 6 và 7)

(T heoO dum , 1971) 92

H ìn h 7.4 P h ả n ứ n g chức n ă n g của cá th ể cái ong ký sinh D ahlbom ỉnus fuscipennis

k h i tìm k é n củ a ong ă n lá N eodiprion sertifer tro n g lồng nuôi với diện tích m ặ t đáy

b ằ n g 5 0 cm 94

H ìn h 7.5 Sự p h ụ thuộc giũa log của diện tích tìm kiếm và log của q u ần th ể v ậ t ký sinh

(H assell, 1971) * 95

H ìn h 7.6 Sô' lượng mọt R hyzoperiha dom inỉca nuôi b ắ t đ ầ u vối m ột đôi trong lOg

h ạ t lú a m ỳ (theo Crombie, 1954), và cứ sa u mồi tu ầ n lại sàn g để loại bỏ bột, rồi

b ổ su n g cho đ ủ lOg 97

H ìn h 7.1 Đưòng cong theo các phương trìn h h àm sò' m ủ và mô hình loịỉístịc của sụ Lăng

trưởng quần th ế (theo Crombie, 19Õ4) '98

H in h 7.8 T ỷ lệ chết trong hai loại cạnh Ira n h 101

H ìn h 8 ĩ Sơ đồ biến động q u ần th ế của cỏn trù n g (theo V iktorov) 108

H ìn h 8.2 Mò hình tác động các cơ chế điểu chỉnh sô' lượng của côn trù n g (theo Viktorov,

H ìn h lO l Ẩ nh hưởng của th â m canh lên đa dạng sinh học và chức n ân g trong các

hệ sin h th á i nông nghiệp liên q u an tói vai trò da dạng sinh học của nhóm chân khớp

cỡ tru n g b ìn h 127

H ìn h 10.2 T h àn h phần, chức n ăn g và các chiến lược tă n g cường đa dạng sinh học

trong các hệ sinh th á i nông n g h iệp 129

H in h ĨỒ.3 Mốì q u an hệ giữa đ a dạng sinh học chủ yếu (dựa trê n các cách quản lý

các h ệ sinh th ái nông nghiệp) và đa dạng sinh học ph ụ trợ duy trì chức năng

hệ s in h t h á i 130

H ìn h 10.4 À nh hưỏng của các phương thức q u ản lý h ệ sin h th á i nông nghiệp và các

kiểu canh tá c làm tăn g tín h đa dạng sinh học các loài th iên địch và giảm mức độ

phong ph ú của sâ u h ạ i 131

H ìn h 10.5 Q uan hệ giữa thực vật, đa d ạn g loài chân đốt và các quá trìn h hệ sinh th ái

nông n g h iệp 132

H ìn h 10.6 Xu hưóng giả th u y ế t của quy lu ậ t hay sự giảm th iệ t hại do sâu hại

khi sô” loài cây chủ tă n g lên tro n g hệ sinh th á i nông n g h iệ p 135

H in h 10.7 Các tác động của sự p h â n cắt cảnh q u an lên k h ả n ăn g tồn tại củ a các

q u ần xả th iên địch trong n h ữ n g hệ sinh th ái nông nghiệp ở các quy mô và mức độ

th â m canh k hác n h a u 136

H in h 10.8 Tác động của các cách đa dạng hóa (bò củ a cánh đồng, h àn g cây chắn

gió, v.v ) ỗ mức cảnh q u an tro n g chức n ă n g hệ sinh th á i nông nghiệp, đặc biệt n h ấn

m ạ n h động th á i cùa động v ậ t ch â n k h ổ p 138

Chương I NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG

1.1 Đ Ố I T Ư Ợ N G VÀ N Ộ I D U N G C i l A S I N H T H Á I H Ọ C

S in h th á i học được coi n h ư k h o a học v ề q u a n hệ c ủ a sin h v ậ t hoặc m ột nhóm

s in h v ậ t với môi trư ờ n g x u n g q u a n h , hoặc n h ư là k h o a học về m ối q u a n hệ tư ơ n g hỗ giữ a s in h v ậ t với m ôi trư ờ n g v à hệ q u ả của ch úng T h u ậ t ngử " sin h th á i học" được

h ìn h t h à n h từ chữ Hy L ạ p "oikos" h a y "ekos” - có n g h ĩa là " n h à ở" h oặc nơi sin h sống T u y môi r a đòi vào giữ a t h ế kỷ XIX v à trỏ th à n h m ôn k h o a học độc lập vào

n h ữ n g n ă m 1990, n h ư n g sin h th á i học đ ã n h a n h chóng ch iếm đưỢc vị t r í q u a n trọ n g đôì với sự n g h iệp du y t r ì v à n â n g cao n ề n v ă n m in h c ủ a loài người, đ ặc b iệ t là đô’i vói công cuộc p h á t triể n k in h t ế - x ã hội và bảo vệ môi trư ờ n g N gày n a y s in h th á i học đ ã th â m n h ậ p vào các m ôn sin h học cơ sở cũ n g n h ư s in h học ứ n g d ụ n g m à tro n g

đó bao gồm cả côn trù n g học đ ại cương, côn trù n g học nông, lâm n g h iệp , côn tr ù n g y học, c h ă n nuôi ong, ch ă n n u ô i tằ m , nuôi t h ả c á n h k iế n đỏ v v Đ ặc b iệ t tro n g lĩn h việc sử d ụ n g hỢp lý tà i n g u y ê n th iê n n h iê n v à bảo vệ môi trư ờ n g , các n g u y ê n tắ c và

q u y l u ậ t s in h t h á i đ ã trở t h à n h k h o a học n ò n g cô't S in h th á i học ch ủ y ếu n g h iê n cứu

s in h học c ủ a từ n g cá th ể h o ặc c ủ a n h ó m cá th ể vối q u á tr ìn h chức n ă n g củ a c h ú n g ở tro n g m ôi sin h V ì vậy, có th ể nói, s in h th á i học n g h iê n cứu về c ấ u trú c và chức

n ă n g c ủ a th iê n n h iên

V ề nội d u n g c ủ a sin h th á i học có th ể xác đ ịn h th e o n g u y ê n tắ c m ức độ tổ chức giống n h ư “p h ổ s in h học” : q u ầ n x ã, q u ầ n th ế , cơ th ể , cơ q u a n , t ế bào, g e n là

n h ữ n g m ức độ c h ủ yếu c ủ a cơ th ể sông N hò từ n g hệ th ố n g chức n ă n g xác đ ịn h , m à

q u a n h ệ tư đ n g hỗ với môi trư ò n g v ậ t lý (n à n g lượng v à v ậ t c h ấ t) tro n g mỗi m ức độ đưỢc đ ả m báo

Thành phẩn Gen -T ế b à o -C ơ q u a n -C ơ th ể -Q u ầ n th ể -Q u ầ n xã

hũru sinh

Thành phần

vô sinh

H ệ s in h h ọ c H ệgen -H ệtếbào -Hệcơquan -H ệ c ơ th ể -Hệquầnthể -H ệ q u ầ n xã

P k ổ m ứ c độ t ổ chức H ệ s in h học - S in h th á i học n g h iên cứu n h ừ n g m ứ c độ t ừ cơ

S in h th á i học n g h iên cứ u chủ y ế u n h ũ n g h ệ n ằ m về p h ía b ên p h ả i c ủ a p h ổ kể

t r ê n , gồm n h ữ n g hệ s in h học có m ức độ tổ chức cao hơn, N g h iê n cứ u s in h th á i học

c ủ a từ n g loài h oặc củ a từ n g n hóm lo ài c ũ n g có tầ m q u a n trọ n g to lốn v ề cả lý lu ậ n

k h o a hoc và cả v ề th ư c tiễ n s ả n x u ất

T ro n g th iê n n h iê n , lo ài Lồn tạ i dưới d ạ n g q u ầ n th ể (populus) - tố hợp tự n h iê n

c ủ a nhóm các cá th ể tro n g cù n g m ột lo ài sin h v ật, N g h iên cứu s in h th á i học củ a

từ n g lo ài th ư ò n g đưỢc tiế n h à n h ở h a i m ức dộ : sin h th á i học củ a từ n g cá th ế tro n g

cù n g loài - s in h th á i học cá th ế v à sa u đó là của q u ầ n th ể - s in h th á i học q u ầ n thể.

S i n h th á i h o c c á th ê nghiên cứu từ ng cá th ể sin h v ật trong cùng một loài với sự lưu

ý đặc biệt đến chu kỳ sống, tập tín h và k h ả n ãn g th ích nghi với điểu kiện môi trưòng

S i n h t h á i h ọ c q u ầ n t h ể n g h iên cứu các nhóm cá thế’ hợp th à n h th ể th ố n g

n h ấ t, có q u a n h ệ m ậ t th iế t với n h a u ở tro n g m ột k h u vực nào đó C h ẳn g h ạ n , k h i

n g h iê n cứu q u a n h ệ giữ a sâ u róm th ô n g với môi trư ò n g , th e o tín h c h ấ t, đó là s in h

th á i học cá th ể Còn k h i n g h iê n cứu rừ n g th ô n g bị sâ u ró m th ô n g p h á h ạ i th ì p h ả i tiế n h à n h ỏ mức s in h th á i học q u ầ n thể

Q u ầ n x ă ( s i n h v ậ t q u ầ n lạ c - B io s e n o s e ) bao gồm tổ hợp các q u ầ n th ể c ủ a tã't

c ả các lo àí tro n g từ n g k h u vực h o ặc v ù n g lã n h th ố xác đ ịn h , có q u a n h ệ vôi n h a u và với nơi sin h sống T ro n g q u á trìn h lịch sử p h á t triể n , tiế n h óa q u ầ n xã s in h v ậ t và

m ôi trư ồ n g v ậ t lý h o ạ t độ n g n h ư m ộ t th ể th ô n g n h ấ t, c h ịu sự tá c động q u a lạ i b ằ n g

dò n g n ă n g lượng tạo n ê n cấu trú c d in h dưdng xác đ ịn h cù n g vôi sự đ a d ạ n g v ề gen

đ a d ạ n g v ề loài, d a d ạ n g vể các d ạ n g sông v à ch u tr ì n h tu ầ n h o à n v ậ t c h ấ t được gọi

là h ệ s in h th á i (E co sy stem ) hoậc s in h đ ịa q u ầ n lạc (Biogeosenose)

H ê s ì n h t h á i là đơn vỊ chức n ả n g cơ b ả n củ a s in h th á i học, bao gồm s in h v ậ t

(các q u ầ n xà sin h v ật) và môi trư ờ n g v ậ t lý (môi trư ò n g vó sinh) T rong đó m ỗi m ột

p h ầ n n à y lạ i ả n h hư ởng đ ến p h ầ n k h á c v à cả h a i đ ểu cần th iế t để du y t r ì sự sông dưới d ạ n g n h ư đ ã và đ a n g tồn tạ i trê n tr á i đ ấ t Ý n g h ĩa q u a n trọ n g củ a h ệ s in h th á i đối với s in h th á i học là k h ẳ n g đ ịn h q u a n h ệ tư ơ ng hỗ q u a n hệ p h ụ thuộc q u a lại,

h a y nói cách k h ác , k h ẳ n g đ ịn h q u a n hệ tổ ầỢp c ủ a các yếu tố th e o chức n ă n g th ố n g

n h ấ t, ỏ tro n g m ộ t k h u vực n h ấ t đ ịn h , từ n g đơn vị b ấ t kỳ nào đù là q u ầ n th ê hay

q u ầ n x ã c ũ n g dều có q u a n hệ tương hỗ với môi trư ồ n g v ậ t lý b ằ n g dòng n ă n g lượng,

tạ o n ê n c ấu trú c d in h d ư ỏng xác đ ịn h , tạ o n ê n sự đ a d ạ n g sin h học và c h u trin h

t u ầ n h o à n v ậ t ch â't ■ sự tra o đổi c h ấ t giữ a th à n h p h ầ n h ữ u s in h và vô sin h

- S ự tiế n h ó a lâ u d à i c ủ a h ệ s in h th á i được h ìn h th à n h dưói ả n h h ư ỏ n g c ủ a yếu tô’ dị p h á t (yếu tố b ên n g o à i ), n h ư sự b iến đổi đ ịa lý, b iến đổi k h í h ậ u và ả n h h ư ỏng

c ủ a các q u á tr ìn h tự p h á t (yếu tố b ên tro n g ) được h ìn h th à n h do h o ạ t độ n g c ủ a các

t h à n h v iê n s in h v ậ t c ấ u t h à n h h ệ sin h th á i Sự p h á t triể n , tiế n hóa c ủ a hệ s in h th á i

th ư ò n g được gọi là d iễn t h ế s in h th á i - r ấ t giông với cá th ể p h á t sin h và có th ể xác

đ ịn h th e o b a chỉ tiê u s a u đ ây :

+ Q u á tr ìn h p h á t tr iể n tiế p d iễn th e o t r ậ t tự th ứ b ậc c ủ a q u ầ n xã có liê n q u a n với n h ữ n g b iến đổi vể c ấ u trú c loài, về đ a d ạn g s in h học và về các tiế n t r ì n h theo thờ i g ia n ở tro n g q u ầ n xã

+ D iễn t h ế tiế p d iễn do q u ầ n xã tá c động làm th a y đổi môi trư ờ n g v ậ t lý, Tuy vậy, đ ặ c đ iểm d iễ n th ế tôc độ b iến đổi v à cả giới h ạ n m à sự p h á t triể n có th e đ ạ t tỏi đều do môi trư ồ n g v ậ t lý q u y ế t định

+ H ệ sin h th á i ổn đ ịn h là cao d ỉn h - clym ax c ủ a sự p h á t tr iế n (hệ tối ưu) mả Ir^ng đó, trê n m ột đơn vị n ă n g lượng sẽ đ ạ t được sin h k h ố i iôn n h ấ t, còn giữa các cá thể có m ối Hên h ệ cộng s in h d ạ t sô’ lượng cực đại-

T ín h c h ấ t k ế tiế p c ủ a các q u ầ n x ã có sự th a y t h ế lẫ n n h a u tro n g từ n g k h u vực dưỢc gọi là d iễ n th ế, T ro n g q u á tr ìn h đó, các q u ầ n x à q u á độ k h á c n h a u được gọi là

g iii đ o ạ n khởi đ ầ u giai đ o ạn k ế tiế p , giai đ o ạn p h á t tr iể n v à hệ th ô n g ổ n đ ịn h cuối oủng được gọi là cao đ ỉn h (clym ax) T ro n g d iễ n th ế , sự th a y t h ế các loài d iễn r a do quần t h ể q u a h o ạ t động sông đ ă làm b iế n đổi môi trư ò n g x u n g q u a n h , tạ o đ iề u k iệ n

th u ậ n lợi cho các q u ần th ể k h á c p h á t triể n N h ữ n g b iến đổi tiế n h ó a được th ự c h iệ n chủ y ế u b ằ n g con đường chọn lọc tự n h iê n tá c động lê n loài h oặc lê n bậc th ấ p hơn Tuy n h iê n , sự chọn lọc tự n h iê n ở b ậc cao cũ n g có th ể có v ai trò q u a n trọ n g n h ư sự tiến h ó a đồ n g thòi, tức là sự chọn lọc tư ơ ng hỗ, p h ụ th u ộ c iẫ n n h a u giữ a s in h v ậ t tự dưỡng v à dị dưỡng, hoặc sự chọn lọc nhóm , chọn lọc ở b ậc q u ầ n xã d ẫ n đ ến việc duy tri các đặc điểm có lợi cho cả nhóm nói chung

S ự b iê n đổi sô" lượng cá th ể c ủ a loài, c ủ a m ột n hóm s in h v ậ t, c ủ a k h u hệ, c ủ a cả

hệ s in h th á i tiế p d iễn th e o th ò i g ia n v à k h ô n g g ia n là k é t q u ả do sự tá c độ n g b iến đói c ủ a các y ếu tô" sin h th á i Sự x u ấ t h iệ n h à n g lo ạ t (bột p h á t • p h á t dịch) c ủ a m ột loài côn tr ù n g có h ạ i n h ữ n g n ă m n à y h ay n ă m k h ác, n h ư s â u gai, s â u đục th â n lú a, sâu c ắ n gié, rầ y n â u , s â u ró m th ô n g , bọ x ít d à i h ạ i lú a, m uỗi sô t x u ấ t h u y ế t, sô"t ré t,

bc c h é t c h u ộ t v.v là n h ữ n g ví d ụ về b iến độ n g số’ lượng cá th ể th e o th ò i g ian Còn

sự th a y đổi p h ạ m vi v ù n g p h â n bô* c ủ a m ộ t loài côn tr ù n g có lợi - n h ậ p nội, h oặc côn trù n g di cư là n h ữ n g ví d ụ về b iến độ n g số lượng cá th ể th e o k h ô n g gian

T ro n g th iê n n h iê n , sự b iế n đổi 8Ô' lượng cá th ể c ủ a từ n g lo ài bị ch i phô'i bỏi h a i

co c h ế s in h th á i : ả n h h ư ở n g c ủ a các y ếu tố m ôi trư ò n g đ ến sức sin h s ả n c ủ a các cá

th ể tro n g loài và ả n h h ư â n g c ủ a các y ếu t ố g ây c h ế t Dưới tá c độ n g c ủ a h a i cơ c h ế sin h th á i n à y , sô' lượng c ủ a loài tă n g h o ặc g iảm th e o th ò i g ia n v à k h ô n g g ian H iện tuợng đó được gọi là biến độn g q u ầ n th ể c ủ a loài

C ác yếu t ố s in h th á i lu ô n lu ô n b iế n đổi do tá c động tư ơ n g hỗ với s in h v ậ t v à giữa chúng với n h a u , đ ặc M ệt rõ và n h a n h là do h o ạ t động c ủ a con ngưòi, n h ư p h á t triể n công n g h iệp , p h á t tr iể n nô n g n g h iệp , c ả i tạ o môi trư ồ n g về p h ía có lợi cho m ìn h , gây

ô n h iễm môi trư ờ n g ; sử d ụ n g k h ô n g hỢp lý tà i n g u y ê n th iê n n h iê n đã là m biến đoi k h u h ệ độn g v ậ t và h ệ sin h th á i M ặ t k h á c, c h ín h h o ạ t độ n g c ủ a s in h v ậ t cũ n g

đã ả n h h ư ở n g s â u sắc đ ến m ôi trư ò n g sống ; nước, đ ấ t, k h ô n g k h í, rừ n g , v à t ừ đó

ả n h h ư ỏ n g đ ế n b ả n sắc v ă n hoá, đ ế n sự p h á t tr iể n k in h tế , xã hội

- T ừ n h ậ n th ứ c trê n , có th ể xác đ ịn h n h iệm v ụ c h ín h c ủ a s in h th á i học th e o b a hướng c h ín h s a u đ â y :

+ N g h iê n cứ u mức độ đ a d ạ n g s in h học, m ức độ số’ lư ợ n g cá th ể tro n g q u ầ n th ể

T ro n g côn tr ù n g học ctì sỏ v à côn trù n g học ứ n g dụng, n h iệm v ụ c h ín h của sin h

th á i học là n g h iê n cứ u ả n h hướng cúa các y ếu tố s in h th á i đên q u ầ n th ể, đ ên loài,

đ ến q u ầ n x ã côn tr ù n g n h ằ m tim h iểu qu y lu ậ t b iế n động th à n h p h ầ n loài, c ũ n g n h ư

b iế n độn g s ố lư ợ n g từ n g loài- T rê n cơ sở c ủ a n h ữ n g k ế t q u ả đó, n g h iê n cứu x ây đựng các b iệ n p h á p là m th a y đổi m ột cách tíc h cực các y ếu tố s in h th á i n g h iê n g v ề p h ía có lợi cho các loài có ích v à k h ô n g th u ậ n lợi cho các loài có hại đ ả m bảo sự ổn đ ịn h

tư ơ ng đỐì về c â n b ằ n g s in h học Đ ồng th ò i xây d ự n g các phư ơng p h á p , các q u y trìn h

d ự tín h , dự b áo b iế n độn g th à n h p h ầ n loài cũ n g n h ư sô' lượng củ a các loài có ích và

có h ạ i, á p d ụ n g các quy tr ìn h q u ả n lý s â u h ạ i d ự a vào h ệ sin h th á i, áp d ụ n g biện

p h á p phò n g tr ừ hợp lý đối vổi côn tr ù n g có h ạ i n h ư b iện p h á p p h ò n g tr ừ tổ n g hợp

b iệ n p h á p sin h học

1.2 Đ A D Ạ N G S I N H H Ọ C ( Đ D S H ) VÀ S I N H T H Á I H O C C Ổ N T R Ù N G

T h u ậ t ngữ Đ D SH (biological d iv ersity /b io d iv e rsity ) x u ấ t h iệ n từ n h ừ n g nảm

1980 v à h iệ n n a y đ a n g được sử d ụ n g m ộ t cách rộ n g rã i tro n g n h iề u lĩn h vực khoa học, v à n h ó a v à đòi sông Đ D SH có n g h ĩa râ”t rộng, trư óc h ế t, là sự đ a d ạ n g và

p h o n g p h ú c ủ a sự sông tr ê n tr á i đ ấ t, C ác lo ài cây, h o a trá i, các loài côn trù n g , vi

k h u ẩ n , rừ n g v à các r ạ n s a n hô v.v đ ều n ằ m tro n g k h á i niệm Đ D SH T iếp theo,

Đ D SH lạ i là m ột lĩn h vực n g h iên cứu bao gồm cả sự mô tả , đ á n h g iá và g iả i th ích

n g u ồ n gôc, cũ n g n h ư sự h ìn h th à n h , su y th o á i Đ D SH ; sự tu y ệ t c h ủ n g củ a các loài,

sự m ấ t đi c ủ a các hệ sin h th á i (HST)

T heo Công ưâc Đ D SH th ì “Đ D SH được đ ịn h n g h ĩa là sự p h o n g p h ú c ủ a t ấ t cả các lo ài s in h v ậ t từ các H S T Irê n cạn ở b iể n v à các H S T dưói nước k h ác, v à raọi tổ hợp s in h th á i m à ch ú n g tạ o n ên ; Đ D SH b ao gồm sự đ a d ạ n g tro n g lo ài (đ a d ạ n g di tru y ề n h a y còn gọi là đ a đ ọ n p gen) giữa cán loài (đa d ạ n g loài), và các H S T (đa

d ạ n g H S T )”

- Đ a d ạ n g di tru y ể n dược h iểu là sự đ a d ạ n g củ a các gen và bộ gen tro n g mỗi

q u ầ n th ể v à giữa các q u ầ n th ế với

nhau Đ a d ạ n g loài là sự p h o n g p h ú vê trạ n g th á i v à các d ạ n g sông c ủ a các loài

- Đ a d ạ n g H S T là sự p h o n g p h ú vể k iể u d ạ n g v à tr ạ n g th á i c ủ a các HST

T ừ b a góc độ n ày, có th ể tiế p cận vối Đ D SH ở cả b a mức độ : mức độ p h â n tử (gen), cơ th ể v à H S T (lU C N , 1994)

H iệ n n a y n g ư à i ta còn cho rằ n g Đ D SH còn bao gồm cả đa d ạ n g v ã n h oá, th ể

h iệ n sự ứ n g xử c ủ a xă hội loài ngưòi đối với tà i n g u y ê n th iê n n h iê n , Do v ậy có th ê coi Đ D S H là s ả n p h ẩ m c ủ a sự tư d n g tác giữ a h a i h ệ th ô n g tự n h iê n và h ệ th ố n g

x â hội

1 2 1 Đ a d ạ n g d i t r u y ề n

- Đ a d ạ n g di tru y ề n (ĐDDT) được h iể u là n h ừ n g b iến dị tro n g c ấ u trú c di tru y ề n

c ủ a các c á th ể b ê n tro n g h o ặc giữa các loài ; n h ữ n g b iến dị di tru v ể n b ên tro n g hoặc giữ a các q u ầ n th ể Đ D D T do các gen tạ o n ên

- S ự đ a d ạ n g v ể di tru y ề n tro n g loài th ư ờ n g bị ả n h h ư ở n g bởi n h ữ n g tậ p tín h

s in h s ả n c ủ a các c á th ể tro n g q u ầ n th ể M ột q u ầ n th ê là m ột n hóm cá th ể giao phôi vói n h a u để s ả n s in h r a các th ế h ệ con cái h ữ u th ụ ; lo ài có th ế bao gồm m ột h a y

n h iề u q u ầ n thế- M ộ t q u ầ n th ể có th ể chỉ có t ừ v à i cá th ể đ ến h à n g tr iệ u cá thể

+ C ác cá th ể tro n g m ột q u ầ n th ể th ư ờ n g có bộ gen k h á c n h a u Sự đa d ạ n g vê' bộ gcn có đưỢc là do các cá th ế có các gen k h á c n h a u , d ù ch ỉ là r ấ t ít N h ữ n g h ìn h th á i

k h á c n h a u của gen được th ể h iệ n b ằ n g n h ũ n g alen, v à n h ữ n g sự k h ác b iệ t do sự đột

b iê n (m u ta tio n ) - ỉà n h ữ n g sự th a y đôi tro n g ADN, th à n h p h ầ n cấu trú c n h iễm sắc th ế

ỏ mỗi c á th ể N h ữ n g alien k h á c n h a u củ a m ột gen có th ể ả n h hư ởng đến sự p h á t triể n

v à dặc đ iể m s in h iý của mỗi cá th ể th eo m ột cách k h ác n h a u N h ũ n g cây trồ n g được

la i g h ép h ay n h ữ n g động v ặ t được lai tạo p h á t h u y n h ữ n g gen c ủ a m ình đế h ìn h

th à n h n h ữ n g giông cây, con cho n ă n g s u ấ t cao, có k h ả n ă n g tố t chống ch ịu sâ u bệnh.+ N h ữ n g sự k h á c biệt v ể gen tro n g di tru y ề n học được tă n g d ần k h i con cái th u

n h ậ n đưỢc đầy đ ủ tổ hợp gen và n h iễm sắc th ể của b ố mẹ th ô n g q u a sự tá i tổ hỢp (reco m b in atio n ) c ủ a các gen tro n g q u á tr ìn h sin h sản N h ữ n g gen được tra o đồi giữa các n h iễ m sắc t h ể tro n g q u á tr ìn h g iảm p h â n (m eiosis) v à m ột tố' hỢp mới được th iế t lập k h i n h iễ m sắc th ể của h a i bcí mẹ k ế t hợp th à n h m ột tổ hợp th ô n g n h ấ t mối cho con cái C ác đ ậc tín h v ậ t lý, sin h lý học, v à h ó a s in h học c ủ a m ột cá th ể - k iể u h ìn h (phenotype) được q u y ế t đ ịn h bởi k iể u gen (genotype) v à bởi các đ iể u k iện môi trường

- Điện di p ro te in : ĐưỢc sử dụng rộng rã i từ nh ữ ng n àm 60, k ỹ th u ậ t này p h â n tích

các protein k h ác n h a u - sự biểu h iện tương ứ ng của các alen k hác n h a u trong m ột cá thể

• B ản đồ giới h ạ n : M ột tiế n bộ g ần đây d ự a trê n h o ạ t động cụ a n h ũ n g enzym r ấ t đặc h iệ u của vi k h u ẩ n , các enzym n à y giúp n g ă n c h ặn các sa i hỏng củ a ADN gây r a bỏi

v iru t b ằ n g cách c ắ t bỏ các sa i hỏn g ở n h ữ n g điếm đặc hiệu Việc p h â n tích các điếm c ắ t

n à y (các diểm giói h ạ n ) cho phép p h â n tích m ột cách ch ín h xác trìn h tự các gen

• G iải tr ì n h t ự ADN v à A R N : M ột h ư ớ n g n g h iê n cứ u k h á c cho p h é p p h â n tíc h

t ấ t c ả các A D N C ác a x it rib o n u c le ic (ARN) - th à n h p h ầ n c ủ a các riboxom th ư ờ n g đưỢc sử d ụ n g R iboxom là các b ào q u a n có chứ c n ă n g tổ n g hđ p p ro te in A R N r 16S là

c ấ u t r ú c được q u a n tâ m đ ặc biệt,

b) C ác tiêu c h í

• Đ á n h giá các lo cu t đ a h ìn h th eo tỷ lệ p h ầ n trà m a le n (P) : M ột ìocut là vị t r í của

m ộ t g en tro n g h ệ g en M ột gen m à có tầ n số’b iể u h iệ n c ủ a a le n ph ổ b iến n h ấ t n h ỏ hơn 95% tô n g tề n sô" b iể u h iệ n củ a t ấ t cả các alen th ì được coi là m ột g en đ a h ìn h

■ Sô” lượng các a le n (N) : Chi' số n ày k h ô n g chi tín h đ ến tín h đ a h in h của từ n g

g en m à còn tín h đ ế n s ố lượng oác alon củ a mỗi gen

- T ín h dị hỢp t ử (H) : T ần sô’ của các a ỉe n cụ th ế là có bao n h iê u alen và tầ n sô

c ủ a mồi a le n V í d ụ n h ư có 3 ale n m ột alen x u ấ t h iệ n với tầ n sô' 85% ale n ih ứ h ai 10% và a le n th ứ b a 5%

- SỐ lượng các điểm giới h ạn ( S ) ; Các vi trí điểm c ắ t b an g các enzym giói h ạn có thê’

th a y đổi tro n g m ột gen ? Tiêu chí này có th ể dù n g để bổ sung cho 3 tiê u chí trên

- C ây alen : Đ ể p h ụ c vụ cho việc xây d ự ng các mối q u a n h ệ v ề tiế n hoá, từ đó cho

ta th ô n g tin vể sự liè n q u a n và tín h riê n g b iệt C ũng giông n h ư việc p h á t h iệ n m ột

lo à i hiếm từ tro n g sô" các họ h à n g g ần gũi vôn r ấ t p h ổ b iến c ủ a nó, cáy alen giúp

p h á t h iệ n n h ũ n g sự b ấ t th ư ờ n g vể m ặ t di tru y ề n

1.2 1.3 Đ a d a n g s i n h h o c lo à i

Sự đ a d ạ n g về loài bao gồm tả^t cả 'SCÍ loài s in h v ậ t có trê n T r á i Đâ”t Các đ iều tr a

v ề tín h đ a d ạ n g c ủ a các loài sin h v ậ t trê n T rá i Đâ't n g ày n ay có th ể đưỢc th ự c h iệ n

th ô n g q u a việc k iể m k ê số’ loài sin h v ậ t đ ã được p h á t h iệ n v à việc ưốc tín h tổ n g số

lo à i (bao gồm cả sô' lượng cao n h ấ t v à sồ' Iượng th ấ p n h ấ t)

Sô' lư ợ n g c ủ a các loài động v ậ t k h ô n g xư ơng sống v à các loài vi s in h v ặ t h iệ n v ẫn

cò n là m ộ t ẩ n sô* lớn V iệc ước tín h th ô n g q u a tý lệ các loài mới p h á t h iệ n có th ể giúp

h iể u b iế t th ê m đưỢc p h ầ n nào vể các nhóm s in h v ậ t n ày ư ớ c tín h về các loài s in h

v ậ t đ ã được p h á t h iện , th a y dổi q u a th ò i g ia n được tr in h b ày tro n g B ảng 1.1 và

B ả n g 1,2,

Tổng sô* các lo à i đã đưỢc raô tả tro n g m ột số bậc p h â n loại n h ư động v ậ t đ a bào

v à th ự c v ậ t bậc cao cho p h ép đưa r a m ột ước lượng tối th iể u tư ơ n g dối c h ín h xác tu y

n h iê n đối vâi m ộ t s ố nhóm còn có n h ữ n g ý k iế n k h á c n h au

BÀNG ỉ ỉ Sô' lượng các ioài sinh vật đã được m õ tá và ước tính vé số lượng thực lẽ

của một só bậc phân loại (Đ V : nghin luài)

đư ợc m ô tả

ư ớ c tính số lưỡng loài (cao)

ư ớ c trnh s ố lượng loài (thấp)

S ố liệu chấp nhận

BÁNG 1.2 Só lượng các loài đưực mó tá thuộc 4 bộ lớn củu lớp cỏn trùng

Đ D S H là trư ớ c h ế t b iể u th ị là sô’ lượng các loài và sô" lượng cá th ể c ủ a từ n g loài

h iệ n đ a n g s in h só n g cũ n g n h ư là số lượng các họ, các bộ, các n g à n h (các taxon) N h ư vậy c ũ n g có n g h ĩa là việc đ á n h g iá Đ D S H lo ài sẽ th ể h iệ n q u a m ột b ả n g d a n h sách các lo ài th u ộ c các đ ơ n vị p h â n loại k h á c n h a u v à s ố lư ợ n g cá th ế c ủ a từ n g lo ài (q u ần

th ể ) K h ô n g dễ d à n g gì m à ta th u được tro n g m ộ t thờ i g ia n n h ấ t đ ịn h t ấ t cả các loài

có m ặ t v à với sô' lư ợ n g cá th ể c ủ a từ n g loài P h ư ơ n g p h á p tiế p c ậ n hỢp lý là chọn

d iện tíc h k h ả o s á t đo đếm , th ò i g ia n bao lâ u v à n hóm s in h v ậ t n ào đ ạ i diện, tầ n suâ^t q u a n s á t v à t h u m ẫ u , tổ chức c á n bộ k h o a học th a m g ia th ự c hiện

V iệc x ác đ ịn h các loài h iệ n đ a n g s in h sống đ ã kh ó th ì việc xác đ ịn h số’ lượng cá

th ể c ủ a q u ầ n th ể còn k h ó k h ă n hơn Đ á n h g iá Đ D SH loài k h ô n g ch ỉ là đ á n h g iá các loài đ a n g s in h số n g m à còn p h ả i đ á n h g iá các lo ài qu ý h iệ n đ ã s in h sông ở đ ây n ay còn h a y đ ã bị tiê u d iệ t Việc xác đ ịn h m ộ t lo ài th u ộ c lo ại r ấ t h iế m là r ấ t kh ó k h ă n

1 2 1 5 C á c p h ư ơ n g p h á p đ á n h g i á đ a d ạ n g s i n h h ọ c lo à i

V iệc đ ầ u tiê n c ầ n là m là q u y ế t đ ịn h chọn đ iểm lấ y m ẫ u v à cách \ấ y m ầu Lấy

m ẫ u ở đ â y có th ể là th u m ẫ u v ậ t t h ậ t hoặc ch ỉ có th ể là q u a n s á t ở th ự c địa T iếp

đ ến là c h ọ n đ iểm lâ y m ẫ u và xác đ ịn h cư òng độ v à tầ n s u ấ t lấy m ẫu Đốĩ với mỗi

n h ó m lo à i s in h v ậ t, việc lự a chọn n à y là k h á c n h a u Lý do là mỗi lo ài s in h v ậ t, mỗi

cá th ể đ ề u có ndi ở v à ổ s in h th á i k h á c n h a u Đ á n h giá Đ D S H lo ài tạ i các nơi m à có

n h iề u s in h c ả n h k h á c n h a u , n h ữ n g nơi k h ó k h ă n tiế p c ậ n n h ư n ú i cao, b iể n khơi,

đ áy s â u râ^t k h ó k h ă n D ụ n g cụ q u a n s á t v à lây m ẫ u Đ D S H lo ài cũ n g r ấ t k h á c

n h a u từ th ô sơ đ ế n p h ứ c tạ p , h iệ n đại B ả n đồ sử d ụ n g tro n g đ á n h giá, các m áy đ ịn h

vị, q u a n s á t tự đ ộ n g , b ẫy ả n h c ũ n g c ầ n có tư ơ n g ứ n g th e o y êu cầu Đ á n h giá

Đ D SH lo à i k h ô n g n h ấ t t h i ế t p h ả i th u được m ầ u c ụ th ể b ằ n g k h ả o s á t, q u a n s á t, ghi chép m à c ũ n g có t h ể ch ỉ là p h ỏ n g v ấ n n g ư ồ i đ ịa phư ơng, ngư òi n h ậ n d iệ n được loài

s in h v ậ t đó V ậy v iệ c dự tín h tạ i nđi c ầ n đ á n h g iá sẽ có b ao n h iê u lo ài v à m ỗi lo à i sẽ

có b a o n h iê u c á t h ể t h ì t r ì n h độ, k in h n g h iệ m c ủ a ngư òi đ i đ á n h giá, đ iề u t r a k h ả o

s á t là vô c ù n g q u a n trọ n g

a ) L ậ p các b ả n g d a n h sá c h các loài

K ế t th ú c công tá c đ á n h g iá Đ D S H lo ài t ạ i m ộ t đ ịa đ iể m n ào đ ấy là đ ư a r a các

b ả n g d a n h sá c h các loài s in h v ậ t có m ặ t vối các th ô n g t i n về sô'lư ợng, m ậ t độ C ũng