“Dấu chân sinh thái” của con người ngày càng mở rộng. Đây là nguy cơ tác động dần dần và trực tiếp tới hệ sinh thái toàn cầu. Vậy hệ sinh thái là gì? Tại sao vai trò của hệ sinh thái lại quan trọng trong cuộc sống của chúng ta? Mời bạn đọc tìm hiểu thêm qua bài viết dưới đây.
Hệ sinh thái là gì?
Hệ sinh thái là một cộng đồng các yếu tố sinh học và phi sinh vật của một khu vực địa lý nhất định, tương tác và trao đổi vật chất với nhau. Chúng ta có thể hiểu hệ sinh thái là một hệ thống các quần xã sinh vật trên một khu vực nhất định. Tại đây, các sinh vật tương tác, trao đổi đồng thời với các yếu tố vô sinh trong môi trường sống để tồn tại và phát triển.
Các thành phần tạo nên hệ sinh thái tự nhiên
Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ sinh thái trong tự nhiên là gì ? Tổng quan có thể được tóm tắt trong hai yếu tố chính sau:
Thành phần phi sinh học
Đó là những điều kiện cho phép sinh vật sống phát triển ngoài môi trường nhưng không có sự sống riêng, cụ thể:
- Các yếu tố vật lý như ánh sáng, nhiệt độ, nước, gió, địa hình, khí quyển, đất…
- Thành phần hóa học (các hợp chất hữu cơ như đường, muối, protein, lipid… và các nguyên tố hóa học trong quá trình trao đổi vật chất).
Các đồng vị sinh học trên không phụ thuộc vào sự tồn tại của sinh vật mà trái lại, chúng tác động mạnh mẽ đến tầng phân hóa sinh học của các quần xã hệ sinh thái.
Thành phần hữu cơ
Là thành phần chính bao gồm nhiều nhóm sinh vật tự dưỡng, dị dưỡng và sinh vật trung gian tạo thành một hệ thống đa dạng có liên quan chặt chẽ với nhau.
Nhóm sinh vật tự dưỡng sử dụng các nguồn phi sinh học để tự sản xuất chất dinh dưỡng giúp cơ thể phát triển. Đại diện thường gặp bao gồm các nhóm thực vật, một số nhóm vi khuẩn (vi khuẩn lam, vi khuẩn lưu huỳnh), tảo đơn bào…
Quá trình quang hợp chiếm phần lớn sự phát triển của nhóm sinh vật sản xuất này.
Nhóm thứ hai là dị dưỡng, còn được gọi là người tiêu dùng. Theo bản năng, chúng sử dụng hoạt động kiếm ăn tích cực (săn bắn, hái lượm, v.v.) để cung cấp năng lượng cho cơ thể. Động vật là điển hình của nhóm dị dưỡng, ngoài ra còn có các vi sinh vật và nấm có khả năng tương tự. Vai trò của nhóm này cực kỳ quan trọng đối với chu trình sinh thái của khu vực.
Cuối cùng, nhóm sinh vật phân hủy trung gian có nhiệm vụ phân hủy và tái tạo chất dinh dưỡng, giúp cân bằng các hoạt động sống trong hệ sinh thái. Chúng hoạt động âm thầm và không có thiên địch như 2 nhóm trên. Vậy những nhóm sinh vật này hình thành các quy luật trao đổi trong hệ sinh thái như thế nào và bằng cách nào? Phần tiếp theo sẽ nói nhiều hơn về các quá trình này.
Các quá trình cơ bản trong hệ sinh thái
Mạng lưới trao đổi vật chất và năng lượng trong tự nhiên bao gồm ba chu trình cơ bản:
Chu trình trao đổi dòng năng lượng
Cấu trúc của hệ thống quần xã sinh học không thể thiếu được chu trình tự nhiên này. Tất cả sự sống đều đến từ ánh sáng mặt trời. Các hoạt động trao đổi bắt đầu diễn ra và tuân theo một chu trình khép kín. Nguồn năng lượng cũng thay đổi tùy theo từng giai đoạn.
Thông qua quá trình quang hợp, thực vật với sự trợ giúp của năng lượng mặt trời sẽ chuyển hóa các chất vô cơ thành chất hữu cơ và năng lượng. Động vật không có khả năng tự sản xuất thức ăn.
Vì vậy, chúng sử dụng sinh vật tự dưỡng hoặc sinh vật dị dưỡng khác làm thức ăn. Khi tiêu thụ, động vật sử dụng năng lượng của các chất hữu cơ để duy trì các hoạt động sinh lý và sản sinh ra năng lượng mới.
Đồng thời quá trình trao đổi hô hấp giữa các cấp độ sinh học cũng diễn ra. Quá trình hô hấp phân hủy các chất hữu cơ để cung cấp năng lượng cho vật thể mới. Các sinh vật tiêu thụ oxy và các chất hữu cơ để tạo ra năng lượng cần thiết cho sự sống. Đồng thời, chúng còn thải ra môi trường các sản phẩm phụ như CO2, H2O.
Nhóm phân hủy là nhóm cuối cùng mà dòng năng lượng đi qua. Chúng phân hủy các chất cặn hữu cơ (phân, xác động vật, v.v.) trong môi trường. Các chất dinh dưỡng được tái tạo là cần thiết cho các sinh vật khác trong hệ sinh thái. Đảm bảo vòng tiếp theo của chu trình trao đổi chất ổn định.
Chu kì dinh dưỡng
Chu trình dinh dưỡng (còn được gọi là chu trình dinh dưỡng sinh địa hóa) là quá trình các chất dinh dưỡng được lưu thông trong cơ thể sống. Nó giúp tái tạo và tái sử dụng các chất dinh dưỡng quan trọng cho sự phát triển và tồn tại của sinh vật.
Một chu trình dinh dưỡng tối ưu phụ thuộc vào sự đa dạng của thực vật trong hệ sinh thái này. Các chất dinh dưỡng có trong đất, nước hoặc khí quyển phần lớn được hấp thụ bởi các sinh vật quang dưỡng (thực vật và vi sinh vật). Nhóm sinh vật này tiếp tục trở thành nguồn thức ăn bổ dưỡng cho các nhóm động vật tiêu thụ. Cuối cùng, nguồn dinh dưỡng được tìm thấy trong nhóm sinh vật phân hủy.
Chu trình dinh dưỡng bao gồm nhiều chu trình nhỏ khác như chu trình cacbon, chu trình nitơ, chu trình nước… Các quá trình này tham gia vào quá trình tổng hợp, phân hủy ở sinh vật và lắng đọng trong “môi trường”. Các chuỗi đan xen và bổ sung này đảm bảo duy trì vật chất trong sinh quyển và ổn định khí hậu toàn cầu.
Chu kỳ thay đổi trong cộng đồng
Chu kỳ này đề cập đến những thay đổi về thành phần loài và đa dạng sinh học trong quần xã theo thời gian. Sự ảnh hưởng có thể đến từ nhiều nguyên nhân khác nhau, từ hệ sinh thái bên trong đến bên ngoài như biến đổi khí hậu, thiên tai,…
Tiến hóa sinh thái là quá trình biến đổi đặc trưng của chu trình này. Cấu trúc của quần xã sinh học rất đa dạng từ cấu trúc, thành phần loài đến các mối quan hệ sinh học trong hệ thống. Sự chuyển đổi cưỡng bức xảy ra với môi trường tương ứng. Thông qua đó, đời sống sinh học mới trải qua những thích nghi và phát triển cụ thể ở từng giai đoạn.
Hai thực thể chính tồn tại trong hệ sinh thái: thực thể chính và phụ. Sự xuất hiện có nguồn gốc từ nền tảng của môi trường nguyên thủy. Cộng đồng tiên phong ở khu vực này thường bao gồm các vi sinh vật và nấm. Chúng giúp tạo nền tảng cho sự phát triển của các cộng đồng sinh học tiên tiến.
Biểu thức phụ phức tạp hơn biểu thức chính. Quá trình này phát sinh từ những biến động môi trường xảy ra trong hệ sinh thái trước đó. Góp phần tái tạo không gian tự nhiên bằng việc phát triển các yếu tố mới thích nghi với môi trường ngoài trời. Hoạt động kinh tế của con người cũng là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự tồn tại của thực thể này.
Ngoài ra, cũng có những giai đoạn phân rã nhưng không có cộng đồng nào đạt đến đỉnh cao nhất định như hai giai đoạn trên. Nhưng vai trò của diễn viên này khá quan trọng. Quá trình này có thể nói là chất xúc tác cần thiết để chuỗi sự sống tiếp tục. Quá trình nghiên cứu còn nhằm mục đích giảm thiểu rủi ro ảnh hưởng đến quy luật sinh thái.
Phân loại hệ sinh thái
Trong môi trường sống ngày nay có 4 thành phần cơ bản của hệ sinh thái:
Hệ sinh thái trên cạn
Đây là hệ sinh thái trên cạn với sự đa dạng sinh học về loài và điều kiện môi trường. Trong hệ sinh thái này, hệ thống sinh học được tổ chức thành các lớp vô cùng phức tạp. Chúng còn chịu tác động của nhiều yếu tố phi sinh học mà không hệ sinh thái nào có được. Thảm thực vật hình thành đặc trưng cho nhiều vùng khí hậu với thành phần loài đặc trưng cho vị trí đó.
Thảm thực vật phong phú nhất có thể kể đến là hệ sinh thái rừng. Đó là nơi cung cấp môi trường sống thuận lợi cho tất cả các sinh vật trên cạn. Mỗi nơi trên Trái đất đều có những kiểu rừng khác nhau trải dài từ xích đạo đến hai cực. Từ rừng mưa nhiệt đới đến rừng rụng lá ôn đới, rừng lá kim và lãnh nguyên.
Các hệ sinh thái trên cạn còn bao gồm nhiều hệ sinh thái khác nhau, phân bố ở các sinh cảnh đặc thù như thảo nguyên, sa mạc, thảo nguyên, sa mạc, đồng cỏ…
Hệ sinh thái biển
Đây là hệ sinh thái dưới nước lớn nhất trên hành tinh. Với đặc điểm về độ mặn và hệ thống tuần hoàn trên toàn thế giới, các môi trường sinh thái biển đặc biệt bao gồm:
- Hệ sinh thái ven biển: rừng ngập mặn, bãi bồi, vùng ven biển, bãi bồi, v.v.
- Hệ sinh thái ngoài khơi (khu vực đại dương): Rạn san hô, vùng nước sâu, đáy biển,…
Các sinh vật sống trong hệ sinh thái biển cũng rất đa dạng. Sự đa dạng này là quá trình thích nghi với điều kiện môi trường khắc nghiệt của biển. Các sinh vật đã điều chỉnh cấu trúc và chức năng cơ thể hoặc hình thành các tập tính để thích ứng với những thay đổi liên tục của môi trường này.
Hệ sinh thái nước ngọt
Điều kiện ở môi trường nước ngọt khác với môi trường biển. Ở đây hàm lượng muối thấp hơn và có các hợp chất phân hủy từ sinh vật và vi sinh vật, các hợp chất vô cơ… Môi trường nước trở thành nơi lý tưởng cho sự phát triển của nhiều loài sinh vật. Một số hệ sinh thái điển hình như hồ, sông, suối…
Hệ sinh thái nước ngọt có nhiều mối quan hệ phức tạp giữa các loài. Tuy nhiên, sự đa dạng của các nhóm sinh vật trong hệ sinh thái này đang đứng trước nguy cơ suy giảm đột ngột. Tác động của ô nhiễm nước và biến đổi khí hậu ảnh hưởng tiêu cực đến số lượng và thành phần loài.
Hệ sinh thái nhân tạo
Hệ sinh thái này chịu sự tác động của yếu tố con người và được hình thành nhằm phục vụ những mục đích nhất định. Cấu trúc sinh thái vẫn chứa đựng các yếu tố tự nhiên và các thành phần loài tồn tại và ảnh hưởng lẫn nhau. Từ đó, chúng được duy trì và phát triển dưới sự quản lý, kiểm soát của con người.
Chức năng của hệ sinh thái
Môi trường sinh thái ổn định và phong phú góp phần duy trì sự sống cho mọi sinh vật. Các quá trình và chức năng của hệ sinh thái mô tả các mối quan hệ và tương tác sinh lý ảnh hưởng đến những điều sau:
- Điều hòa môi trường: Hệ sinh thái có chức năng điều hòa bằng cách duy trì sự cân bằng và tương tác giữa các thành phần của môi trường sống. Các chu trình trao đổi vật chất và quá trình sinh tồn của sinh vật sống đóng vai trò tất yếu trong cơ sở của sự phát triển chung.
- Hàm sản xuất: Mối quan hệ sản xuất giữa các thành phần sinh học và chu trình trao đổi chất làm cơ sở cho vai trò tăng sinh khối trong hệ sinh thái. Có hai thành phần cơ bản của năng suất: năng suất sơ cấp được tạo ra bởi nhóm tự dưỡng. Và năng suất thứ cấp được đảm bảo bởi nhóm dị dưỡng.
- Tạo môi trường sống: Hệ sinh thái là ngôi nhà chung của mọi sinh vật. Có vai trò cung cấp nguồn thức ăn, nước sạch, điều kiện sống và không gian phát triển riêng cho từng loài. Việc bảo vệ và duy trì các hệ sinh thái là rất quan trọng để đảm bảo sự tồn tại của các loài thực vật và động vật. Đặc biệt, giảm thiểu nguy cơ biến đổi khí hậu và những tác động tiêu cực của con người đến môi trường sống.
- Chức năng thông tin: có vai trò khá cụ thể, được thực hiện tùy thuộc vào phản ứng trạng thái của các nhóm sinh học và các thành phần phi sinh học khác. Một số loài có thể dựa vào những thông tin nguy hiểm từ môi trường bên ngoài để hình thành cơ chế tự bảo vệ. Động vật sử dụng các tín hiệu như khứu giác, âm thanh và thị giác trong môi trường để tồn tại…
Như vậy, quá trình trao đổi thông tin đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các hoạt động sinh thái giữa các loài khác nhau. Hệ sinh thái được duy trì và thể hiện sự cân bằng tự nhiên bền vững.
Không phải ai cũng có thể hiểu được lợi ích quan trọng của hệ sinh thái là gì. Sự thờ ơ, chủ quan đã khiến con người ngày nay phải chịu nhiều ảnh hưởng tiêu cực từ môi trường.
