Mục tiêutrọng tâm của bài tiểu luận đề cập tới là hiểu được khái niệm chung về quần xã,hiểu được các mối quan hệ trong quần xã, và tìm được một số ứng dụng của cácmối quan hệ trong việc
Trang 1LỜI NÓI ĐẦU
Lời đầu tiên cho phép nhóm 7 được gửi lời cảm ơn tới cô Phạm Thị Thu Hà
và cô Đặng Thị Hải Linh đã hướng dẫn chúng em học tập bộ môn sinh thái môitrường trong kỳ học này, cảm ơn các cô đã hướng dẫn tận tình cho chúng em và đãtạo điều kiện cho chúng em rất nhiều để làm các bài tập nhóm và thuyết trình, giúpchúng em tăng khả năng làm việc nhóm và tìm kiếm thông tin Sau khi môn học kếtthúc chúng em đã biết thêm được rất nhiều kiến thức không chỉ riêng về bộ mônsinh thái mà còn về cả các kiến thức bên ngoài xã hội cùng với các kỹ năng mềm,thực sự chúng em rất muốn gửi lời cảm ơn tới hai cô ạ
Bài tiểu luận của nhóm 7 với chủ đề tìm hiểu về các mối quan hệ trongquần xã và ứng dụng của chúng đối với việc xử lý các vấn đề môi trường Mục tiêutrọng tâm của bài tiểu luận đề cập tới là hiểu được khái niệm chung về quần xã,hiểu được các mối quan hệ trong quần xã, và tìm được một số ứng dụng của cácmối quan hệ trong việc xử lý, giảm thải các vấn đề về môi trường Nhóm đã rất cốgắng tìm đa dạng các nguồn tài liệu trên mạng, do khả năng tìm kiếm và chọn lọcthông tin của chúng em còn kém nên có nhiều tài liệu chúng em không chích dẫnđược nguồn chi tiết, bọn em rất xin lỗi ạ Cùng với khả năng dịch tiếng anh còn hạnchế, nên các nguồn tham khảo tiếng anh chúng em dịch ra còn một số chỗ diễn đạtchưa hợp lý em rất mong các cô thông cảm ạ Chúng em sẽ cố gắng nhiều hơn nữa
để cải thiện khả năng làm báo cáo, tiểu luận và tìm kiếm, chọn lọc thông tin để cóthêm nhiều kiến thức phục vụ cho công việc, học tập và nghiên cứu ạ Chúng emxin chân thành cảm ơn ạ!
Trang 2MỤC LỤC
1 Tổng quan về quần xã và các mối quan hệ trong quần xã 2
1.1 Khái niệm về quần xã: 2 1.2 Mối quan hệ trong quần xã là gì? 2 1.3 Các mối quan hệ trong quần xã: 3
2 Các mối quan hệ trong quần xã và ví dụ 3
2.2.4 Mối quan hệ ký sinh: 13
3 Ứng dụng của các mối quan hệ trong quần xã trong xử lý các vấn đề môi trường 15
3.1 Nấm rễ cộng sinh mycorrhizae và nông nghiệp hữu cơ 15
3.1.1 Tóm tắt: 153.1.2 Tương tác của nấm rễ cộng sinh AM: 163.1.3 Nấm rễ cộng sinh mycorrhizae và đóng góp cho nông nghiệp, cải thiệnmôi trường 17
3.2 Quan hệ vật dữ - con mồi giữa ốc sên châu Á và mầm bệnh rỉ sét của lá cây cà phê 18
3.2.1 Bệnh rỉ sắt trên cây cà phê 183.2.2 Biện pháp phòng trừ bệnh rỉ sắt 183.2.3 Điều trị bệnh rỉ sắt trên lá cây cà phê từ ốc sên châu Á 19
TÀI LIỆU THAM KHẢO: 21
Trang 31 Tổng quan về quần xã và các mối quan hệ trong quần xã.
1.1 Khái niệm về quần xã:
Quần xã sinh vật là tập hợp quần thể thuộc nhiều loài, phân bố trong một sinh cảnh xác định với những mối tương tác giữa chúng với nhau và với môi trường để tồn tại để tồn tại và phát triển một cách ổn định theo thời gian [1].
Các nhà động vật học có thể áp dụng thật ngữ quần xã để chỉ một nhóm loàixác định như quần xã chim, quần xã động vật có vú trong một khu rừng hoặc mộtđồng cỏ Các nhà thực vật học sử dụng thật ngữ “hội” (association) cho một quần xãthực vật có thành phần loài xác định Các nhà sinh thái học có thể nhận biết và làmnổi bật nét tương phản của các quần xã dị dưỡng và quần xã tự dưỡng Ví dụ rừng
và đồng cỏ là những quần xã tự dưỡng, chúng chỉ cần năng lượng mặt trời để điềuchỉnh quá trình quang hợp Những nhóm cơ thể sống giới hạn trong các nơi cư trúnhư khúc gỗ mục, vũng nước nhỏ trong hốc cây hoặc hang động là những ví dụ vềquần xã dị dưỡng Nguồn cung cấp năng lượng của các quần xã dị dưỡng phụ thuộc
và quần xã tự dưỡng Mặc dù các nhà sinh thái học có thể định nghĩa và phân loạicác quần xã khác nhau nhưng các quần xã đều có các đặc điểm cụ thể xác định cấutrúc vật lý và cấu trúc sinh học của chúng Các đặc điểm này thay đổi theo thời gian
và không gian [1]
1.2 Mối quan hệ trong quần xã là gì?
Mối quan hệ sinh thái mô tả sự tương tác giữa hai hoặc giữa các sinh vậttrong môi trường của chúng Những tương tác này có thể có tác động tích cực, tiêucực hoặc trung tính đến khả năng sống sót và sinh sản của một loài Bằng cách phânloại các hiệu ứng này, các nhà sinh thái học đã rút ra được năm loại tương tác chínhcủa loài [2]
Các quần thể của tất cả các loài khác nhau sống cùng nhau trong một khuvực tạo nên một cộng đồng sinh thái Các nhà sinh thái học cộng đồng kiểm tra cácloài khác nhau trong một cộng đồng tương tác với nhau như thế nào Tương tác giữahai hoặc nhiều loài được gọi là tương tác giữa các loài Các loại tương tác khácnhau có tác động khác nhau đối với hai người tham gia, có thể là dương (), âm (-)[2]
Trang 41.3 Các mối quan hệ trong quần xã:
Các mốiquan hệ
Tương tác
âm (-)
Tương tácdương (+)
H
Hãm
sinh
CCạnh
tranh
VVậtdữconmồi
KKýsinh
H
T
CTiền
2.1.1 Mối quan hệ hội sinh:
- Quan hệ hội sinh hay còn gọi là Commensalism là mối quan hệ giữa 2 loài trong đó một loài có lợi còn loài được sống cộng sinh không bị ảnh hưởng gì [1]
- Trong tự nhiên dạng quan hệ này rất phổ biến khi vật này sử dụng vật khácnhư một giá thể để bám, làm phương tiện vận động, kiếm ăn hay làm nơi sinh sản v.v [1]
Trang 5- Ví dụ:
Một số thân mềm (hầu, vẹm v.v.), giáp xác sống bám vào các cây sống v.v
Cá chép (Echeneis) bám vào bất kỳ một con vật lớn nào (cá mập, rùa), kể cả tàuthuyền, để được vận chuyển đi xa Ở biển, trong tổ giun Erechis có tới 13 loại độngvật nhỏ như cá bống, cua, giun nhiều tơ…sống hội sinh với Erechis để có nơi ẩnnấp và kiếm thức ăn thừa và phân của chủ để sống
Hoa lan (ví dụ về epiphyte) được tìm thấy trong các khu rừng mưa nhiệt đớimọc trên cành cây để tiếp cận ánh sáng, nhưng sự hiện diện của hoa lan không ảnhhưởng đến cây (Hình 1) Commensalism có thể khó xác định bởi vì cá nhân mà lợiích có thể có tác động gián tiếp đến cá nhân khác mà không dễ nhận thấy hoặc cóthể phát hiện được Nếu cây lan từ ví dụ trước phát triển quá lớn và gãy cành hoặcche bóng cây, thì mối quan hệ sẽ trở thành ký sinh
Hình 1: Các bromeliads biểu sinh mọc trên các chi của cây rừng nhiệt đới lớn.
Các bromeliads được hưởng lợi bằng cách chiếm không gian trên chi nhận được mưa và ánh sáng mặt trời, nhưng không gây hại cho cây.
© 2013 Giáo dục thiên nhiên Lịch sự của M E Benbow.
2.1.2 Mối quan hệ tiền hợp tác:
- Là cách sống hợp tác đơn giản giữa các loài, chúng mang đến những lợi ích cho nhau về nhiều mặt, song cách sống này không bắt buộc [1]
- Thuyết hỗ sinh (Mutualism) được cho là loại tương tác sinh thái phổ biếnnhất và nó thường chiếm ưu thế trong hầu hết các cộng đồng trên toàn thế giới
Trang 6Thuyết hỗ sinh có thể tương phản với cạnh tranh giữa các quan thể, giống loài,trong đó mỗi loài có kinh nghiệm trong việc tiết kiệm sức lực, năng lượng, sức sinhtồn, và cùng khai thác tài nguyên (thức ăn, nước uống, nơi ở, bãi săn), hoặc sốngbám vào, dựa vào đối tác, trong đó một loài được hưởng lợi từ "công sức" của loàikia gọi là sinh vật tầm gửi [2]
- Ví dụ:
Kiến cánh cụt và một số loại nấm có mối quan hệ tương hỗ bắt buộc Ấutrùng kiến chỉ ăn một loại nấm và nấm không thể tồn tại nếu không có sự chăm sócliên tục của kiến Do đó, các hoạt động của các thuộc địa xoay quanh việc nuôitrồng nấm Họ cung cấp cho nó vật liệu lá được tiêu hóa, có thể cảm nhận được nếumột loài lá có hại cho nấm và giữ cho nó không bị sâu bệnh Một ví dụ điển hình vềmối quan hệ tương hỗ tiềm ẩn được tìm thấy giữa nấm mycorrhizal và rễ cây Nó đãđược đề xuất rằng 80% thực vật có mạch hình thành mối quan hệ với nấmmycorrhizal (Deacon 2006) Tuy nhiên, mối quan hệ có thể biến thành ký sinh khimôi trường của nấm rất giàu chất dinh dưỡng, bởi vì cây không còn mang lại lợi ích(Johnson et al 1997) Do đó, bản chất của sự tương tác giữa hai loài thường liênquan đến điều kiện phi sinh học và không phải lúc nào cũng dễ dàng xác định trong
tự nhiên
Kiến cắt lá mang những mảnh lá trở lại thuộc địa, nơi những chiếc lá sẽ được
sử dụng để trồng một loại nấm sau đó được sử dụng làm thực phẩm Những conkiến sẽ tạo ra "những con đường mòn" đến một nguồn lá chấp nhận được để thuhoạch nó nhanh chóng
Nhiều loài chim nhỏ ăn côn trùng thích tìm đến thân các con thú lớn (ngựavằn, lạc đà, trâu, v.v.) để tìm thức ăn là các loài sâu bọ sống ngoại ký sinh ở thú v.v
Có loại chim sống hợp tác với hổ báo bằng cách chui vào miệng hổ báo để tìm thức
ăn thừa còn bám trong kẽ răng của chủ Bằng cách này vật ăn thịt loại bỏ được thức
ăn thừa trong kẽ răng, chim có thức ăn để nuôi sống chính mình
Trang 7Hình 2: Chim bắt ve Buphagus erythrorhynchus và linh dương đang có mối quan hệ hỗ sinh
Nguồn: Bernard DUPONT, Red-billed Oxpeckers (Buphagus
erythrorhynchus) on Impala female
2.1.3 Mối quan hệ cộng sinh:
- Là kiểu hợp tác bắt buộc, rời nhau ra cả hai đều không thể tồn tại được [1]
- Ví dụ: Vi sinh vật sống trong cơ quan tiêu hóa của loài nhai lại Vi sinh vật
có khả năng phân huy Cellulose do thú kiếm được, tạo ra đường để cung cấp thức ăn cho
cả hai Tảo và nấm sống cộng sinh tạo ra địa y, trong đó nấm phân hủy các chất hữu cơ,tảo cung cấp nước và chất khoáng
Nhiều loài mối (của họ Termitidae) gặm được gỗ nhưng không tiêu hóađược; loài động vật nguyên sinh (bộ Hypermastigina) sống trong ruột mối lại phângiải được bột gỗ để tạo nên đường nuôi sống cả hai
Một số loài kiến nhiệt đới còn biết “trồng nấm” trong vườn lá cây của mình.Kiến kiếm là về tổ rồi cấy nấm lên trên đó và chăm sóc một cách cẩn thận để thuhoạch M M Martin (1970) chỉ ra rằng, trong hệ thống kiến – nấm, xích thức ăndetrit được rút ngắn và sự phân hủy lá diễn ra nhanh hơn Kiến “biết” thay đổi cácnhóm vi sinh vật để nâng cao hiệu quả phân hủy lá Nếu lá trong vườn được kiến
“bón phân” từ chất thải của mình thì nấm, tương tự như kiểu đơn canh(Monoculture), sinh sản rất nhanh trên lá tơi, đảm bảo cho kiến nguồn thức ănphong phú Để duy trì lối canh tác đơn canh có năng suất cao, kiến phải mất nguồn
Trang 8năng lượng lớn, nhưng lại nhận được năng lượng mới khá dồi dào từ sự phân hủycellulose do nấm đảm nhận.
Cá hề và hải quỳ biển có mối quan hệ cộng sinh, nghĩa là thường xuyênđem lại lợi ích cho nhau Hải quỳ biển bảo vệ cá hề khỏi kẻ thù, cũng như cung cấpthức ăn qua phần dư thừa bỏ lại từ những bữa ăn của hải quỳ và thỉnh thoảng là cácxúc tu quỳ đã chết Đổi lại, cá hề bảo vệ hải quỳ khỏi những kẻ thù của nó như kýsinh trùng [4] Hải quỳ còn thu nạp chất dinh dưỡng từ phân của cá hề và nhữngchất này có chức năng làm nơi ẩn náu an toàn [5] Lượng Nitơ bài tiết từ cá hề làmtăng số lượng tảo đưa vào mô của vật chủ, giúp hải quỳ phát triển mô và tái sinh.[3] Có giả thuyết đặt ra rằng cá hề sử dụng màu sắc sáng của nó để thu hút các loài
cá nhỏ đến hải quỳ, [6] và hoạt động của cá hề dẫn đến sự lưu thông trong nướcrộng hơn xung quanh hải quỳ Những nghiên cứu về cá hề phát hiện rằng chúng làmthay đổi dòng chảy của nước xung quanh các xúc tu của hải quỳ bằng các tác động
và chuyển động nhất định Sự thông khí của các xúc tu vật chủ hải quỳ đem lại lợiích cho sự trao đổi chất của hai đối tác, chủ yếu bằng việc làm tăng kích thước cơthể và cả hô hấp của hải quỳ và cá hề [7]
Hình 3: Cá hề ocellaris nép mình trong một cây hải quỳ Heteractis
magnifica.
Nguồn: Nhobgood Nick Hobgood, Amphiprion ocellaris (Clown
anemonefish) in Heteractis magnifica (Sea anemone)
2.2 Tương tác âm (-)
Các mối tương tác âm trong quần xã gồm: Hãm sinh, cạnh tranh, vật dữ - con mồi và ký sinh – vật chủ
Trang 92.2.1 Mối quan hệ hãm sinh:
- Một số loài tảo tiết ra chất gây độc cho thần kinh đối với các loài động vật
- Ví dụ: Đại diện của các chi tảo Microcystis, Anabaena, Nodularia tiết rachất đầu độc gan (Hepatoxin), tảo Lyngbya, Anabaena tiết ra chất gây độc cho thần kinh(Neurotoxin) đối với các loài động vật [1]
Hình 4: Độc tố tảo lam ảnh hưởng đến sức khỏe tôm thẻ chân trắng
Nguồn: Tin kiến thức phần mềm và giải pháp cho nông nghiệp m.2lua.vn
2.2.2 Mối quan hệ cạnh tranh:
- Cạnh tranh là mối quan hệ điển hình nhất trong tương tác âm giữa các loài,các thành viên của hai loài khác nhau sử dụng cùng một nguồn lực để duy trì sự sống(nguồn lực này là giới hạn) do đó các loài phải đấu tranh để có được nguồn lực giúpchúng sinh tồn Cạnh tranh ảnh hưởng tiêu cực đến cả hai loài tham gia (tương tác âm),
vì một trong hai loài sẽ có tỷ lệ sống và sinh sản cao hơn nếu loài kia vắng mặt [2]
- Các loài cạnh tranh khi chúng có các hốc chồng chéo, nghĩa là, các vai trò
và yêu cầu sinh thái chồng chéo đối với sự sinh tồn và sinh sản [2]
- Cạnh tranh thường được coi là sự tương tác của các cá nhân tranh giànhmột nguồn tài nguyên chung có nguồn cung hạn chế, nhưng nhìn chung có thể được hiểu
là sự tương tác trực tiếp hoặc gián tiếp của các sinh vật dẫn đến thay đổi thể trạng khi cácloài sinh vật sử dụng chung nguồn tài nguyên Kết quả thường có tác động tiêu cực đếncác đối thủ yếu hơn Có ba hình thức cạnh tranh chính, hai trong số đó là cạnh tranh canthiệp và cạnh tranh khai thác, được phân loại là cạnh tranh thực sự Một hình thức thứ ba
là cạnh tranh rõ ràng thì không được phân loại là cạnh tranh thực sự Cạnh tranh canthiệp xảy ra trực tiếp giữa các cá nhân, trong khi cạnh tranh khai thác và cạnh tranh rõràng xảy ra gián tiếp giữa các cá nhân (Holomuzki và cộng sự 2010) (Hình 5)
9
Trang 10Hình 5: Ba loại tương tác chính cạnh tranh.
Các sơ đồ minh họa ba loại tương tác cạnh tranh chính trong đó các đường đứt nét biểu thị các tương tác gián tiếp và các đường liền mạch tương tác trực tiếp
là một phần của các cộng đồng sinh thái C1 = Đối thủ cạnh tranh số 1, C2 = Đối thủ cạnh tranh số 2, P = Kẻ săn mồi, R = Tài nguyên.
- Khi một cá nhân trực tiếp thay đổi hành vi đạt được tài nguyên của các cánhân khác, sự tương tác được coi là cạnh tranh can thiệp Ví dụ, khi một con khỉ đột đựccấm những con đực khác tiếp cận bạn tình bằng cách sử dụng sự gây hấn hoặc thể hiện
sự gây hấn, con đực thống trị đang trực tiếp thay đổi hành vi giao phối của những conđực khác Đây cũng là một ví dụ về tương tác nội bộ Cạnh tranh khai thác xảy ra khi các
cá nhân tương tác gián tiếp khi họ cạnh tranh các nguồn lực chung, như lãnh thổ, conmồi hoặc thực phẩm Nói một cách đơn giản, việc sử dụng tài nguyên của một cá nhân sẽlàm giảm số lượng có sẵn cho các cá nhân khác Cho dù bằng cách can thiệp hay khaithác, theo thời gian, một đối thủ cạnh tranh vượt trội có thể loại bỏ một người kém hơnkhỏi khu vực, dẫn đến loại trừ cạnh tranh (Hardin 1960) Kết quả của sự cạnh tranh giữahai loài có thể được dự đoán bằng các phương trình, và một trong những mô hình đượcbiết đến nhiều nhất là mô hình Lotka-Volterra (Volterra 1926, Lotka 1932) Mô hình nàyliên quan đến mật độ dân số và khả năng mang của hai loài với nhau và bao gồm ảnhhưởng chung của chúng đối với nhau Bốn kết quả của mô hình này là: 1) loài A cạnhtranh loại trừ loài B; 2) loài B cạnh tranh loại trừ loài A; 3) một trong hai loài chiến thắngdựa trên mật độ dân số; hoặc 4) cùng tồn tại Các loài có thể tồn tại cùng nhau nếu nội bộđặc hiệu mạnh hơn cạnh tranh giữa các loài cụ thể Điều này
Trang 11có nghĩa là mỗi loài sẽ kìm hãm sự tăng trưởng dân số của chúng trước khi chúng
ức chế đối thủ cạnh tranh, dẫn đến sự cùng tồn tại [2]
- Một cơ chế khác để tránh loại trừ cạnh tranh là áp dụng lịch sử thay thế vàchiến lược phân tán, thường được củng cố thông qua chọn lọc tự nhiên Cơ chế này làmgiảm các tương tác cạnh tranh và tăng cơ hội cho việc thực dân hóa và thu nhận chất dinhdưỡng mới Thành công của việc này thường phụ thuộc vào các sự kiện (như thủy triều,
lũ lụt hoặc xáo trộn lửa) tạo ra cơ hội thu nhận chất phân tán và dinh dưỡng Hãy xem xétrằng Loài thực vật A hiệu quả hơn Loài thực vật B khi hấp thụ chất dinh dưỡng, nhưngCây B là chất phân tán tốt hơn Trong ví dụ này, tài nguyên đang cạnh tranh là chất dinhdưỡng, nhưng việc thu nhận chất dinh dưỡng có liên quan đến tính sẵn có Nếu một sựxáo trộn mở ra không gian mới để thực dân hóa, Nhà máy B dự kiến sẽ đến trước và duytrì sự hiện diện của nó trong cộng đồng cho đến khi Nhà máy A đến và bắt đầu cạnhtranh với Nhà máy B Cuối cùng, Nhà máy A sẽ vượt qua Nhà máy B, có lẽ bằng cáchphát triển nhanh hơn vì Nhà máy A là hiệu quả hơn trong việc thu nhận chất dinh dưỡng.Với dân số Nhà máy A ngày càng tăng, dân số Nhà máy B sẽ giảm và có đủ thời gian, cóthể được loại trừ khỏi khu vực đó Việc loại trừ Nhà máy B có thể tránh được nếu một sựxáo trộn cục bộ (ví dụ, đám cháy thảo nguyên) liên tục mở ra những cơ hội mới (khônggian) cho việc thực dân hóa Điều này thường xảy ra trong tự nhiên, và do đó, sự xáotrộn có thể cân bằng các tương tác cạnh tranh và ngăn chặn sự loại trừ cạnh tranh bằngcách tạo ra các bản vá sẽ dễ dàng bị các loài có chiến lược phân tán tốt hơn (Roxburgh et
al 2004) (Hình 6) Tuy nhiên, sự thành công của sự đánh đổi sự phân tán và thu nhậnchất dinh dưỡng phụ thuộc vào tần suất và sự gần gũi về không gian (hoặc mức độ gầnnhau) của các sự kiện xáo trộn so với tỷ lệ phân tán của các cá thể của các loài cạnhtranh Sự cùng tồn tại có thể đạt được khi các nhiễu loạn xảy ra ở tần số hoặc khoảngcách cho phép đối thủ yếu hơn, nhưng thường phân tán tốt hơn, được duy trì trong môitrường sống Nếu sự xáo trộn quá thường xuyên, đối thủ kém hơn (người phân tán tốthơn) sẽ thắng, nhưng nếu sự xáo trộn là hiếm thì đối thủ cạnh tranh vượt trội sẽ từ từ sovới đối thủ kém hơn, dẫn đến loại trừ cạnh tranh Đây được gọi là giả thuyết nhiễu loạntrung gian (Horn 1975, Connell 1978).[2]
11