Chương Sinh thái học quần thể



tải về 291.83 Kb.
trang1/5
Chuyển đổi dữ liệu02.09.2016
Kích291.83 Kb.
  1   2   3   4   5

Chương 9. Sinh thái học quần thể

Chương 9
SINH THÁI HỌC QUẦN THỂ

9.1. MỞ ĐẦU


Một quần thụ Dầu rái, hoặc một đàn Thỏ rừng bao gồm nhiều cá thể cùng chung sống trên một không gian nhất định. Ở một số quần thể thực vật và động vật, một vài cá thể có thể sống cách xa quần thể nhiều trăm mét, thậm chí nhiều kilômét. Tuy vậy, các thành viên của một nhóm cá thể cùng loài ít khi tồn tại độc lập. Chúng có thể tạo ra một quần thể mới, trở về quần thể mà từ đó chúng ra đi, hoặc kết hợp với một nhóm cá thể khác, hoặc có thể chết. Cũng giống như một yếu tố môi trường nào đó, những cá thể khác trong một quần thể có thể là môi trường cho sự tồn tại của một cá thể. Do đó, sinh thái quần thể loài là một bộ phận quan trọng của khoa học sinh thái. Việc tìm hiểu sinh thái học quần thể (thực vật, động vật, vi sinh vật) đem lại lợi ích to lớn cho kinh doanh rừng, bảo tồn và quản lý tài nguyên rừng.

Chương 9 trình bày những vấn đề về sau đây: (1) sự hình thành quần thể, (2) những lợi thế và bất lợi của cá thể trong quần thể, (3) sinh trưởng của quần thể theo thời gian, (4) những nhân tố sinh thái ấn định sự tăng trưởng quần thể, (5) ý nghĩa của sinh thái quần thể trong kinh doanh rừng.



Vì đối tượng chủ yếu của kinh doanh rừng là quần thể cây gỗ, do đó trong chương này chúng ta cũng chỉ tập trung nghiên cứu chi tiết sinh thái quần thể cây gỗ.
9.2. QUẦN THỂ VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA NÓ
Quần thể là một nhóm cá thể của một loài (hoặc đơn vị phân loại trong loài) định cư trong một không gian hay lãnh thổ nhất định. Mỗi quần thể có nhiều đặc trưng, nhưng xét về tính chất và số lượng, chúng ta có thể chia ra hai loại sau đây: (1) những đặc trưng có liên quan đến tương quan số lượng và cấu trúc; (2) những đặc trưng biểu thị thuộc tính di truyền của quần thể như: mật độ, sinh sản và tử vong, thành phần tuổi, sự phân bố trong không gian và kiểu sinh trưởng, sự dao động số lượng cá thể... Sau đây chúng ta xem xét một số đặc trưng cơ bản nhất của quần thể.

9.2.1. Mật độ quần thể
Mật độ quần thể chỉ số lượng cá thể (hoặc thể tích, trọng lượng, sinh khối...) của loài trên đơn vị diện tích hoặc thể tích nhất định (m2, m3, ha...). Ví dụ: (1) Quần thể cây Keo lá tràm (Acacia auriculiformis) trong một khoảnh rừng trồng có mật độ 2500 cây/ha, (2) mật độ quần thể Dầu rái (Dipterocarpus alatus) tronng một khoảnh rừng tự nhiên hỗn loài là 105 cây/ha, (3) mật độ cá Mè hoa là 1500 con/ha… Mật độ quần thể là một chỉ tiêu quan trọng được nhà lâm học sử dụng để đánh giá: (1) sự phù hợp của môi trường sống đối với quần thể, (2) vai trò của loài trong quần xã, (3) mức độ ảnh hưởng của loài đến môi trường... Tuy vậy, vai trò của loài có thể thay đổi tùy theo mật độ được tính theo số cá thể hay sinh khối...Thật vậy, một hécta rừng có 15 cây Dầu rái với D = 60 cm và H = 30 m, 20 con Vẹt xanh, 100 cây bụi, hàng triệu cây cỏ...Khi tính vai trò của loài theo số cá thể, thì cỏ có vai trò lớn nhất, sau đó đến cây bụi, chim Vẹt xanh và cuối cùng là Dầu rái. Nhưng bởi vì một cây Dầu rái có sinh khối (hoặc thể tích) lớn hơn hàng trăm ngàn cây bụi và cây cỏ, nên nếu dùng sinh khối để đánh giá thì Dầu rái là loài có vai trò lớn hơn rất nhiều so với cây bụi và cây cỏ. Mật độ quần thể thường không ổn định theo thời gian, ngược lại, nó luôn thay đổi theo giai đoạn sống và những tác động từ bên ngoài. Ví dụ: Một hécta rừng Tràm (Melaleuca cajuputi) có mật độ trồng ban đầu là 20.000 cây/ha, nhưng đến tuổi 5 chỉ còn lại 6-7 ngàn cây/ha. Nguyên nhân giảm mật độ quần thể theo tuổi là do ảnh hưởng của môi trường (khí hậu, đất) không thuận lợi và quy luật đào thải tự nhiên...
9.2.2. Thành phần giới tính­
Thành phần giới tính biểu thị tỷ lệ (%)cá thể đực và cái trong quần thể. Đây là một đặc tính vốn có của bất kỳ quần thể động vật nào. Giới tính ở các quần thể động vật thay đổi tùy theo lứa tuổi, tác động của các nhân tố môi trường (khí hậu) và phản ứng của quần thể nhằm điều chỉnh mật độ qúa đông. Theo quy luật, tỷ lệ giới tính là 1:1, nhưng do những biến động về tuổi và môi trường sống nên tỷ lệ giới tính ở các quần thể có thay đổi khác nhau. Ví dụ: Tỷ lệ đực/cái của cá Diếc ở Hồ Tây là 37,3%, ở hồ Ba Bể là 20% (Lê Vũ Khôi, 1980).
9.2.3. Tỷ lệ sinh đẻ
Tỷ lệ sinh đẻ biểu thị tỷ lệ gia tăng số lượng cá thể mới của quần thể trong một đơn vị thời gian nhất định. Trong thực tế, người ta biểu thị tỷ lệ sinh đẻ của quần thể theo hai cách khác nhau. Một là, tỷ lệ sinh đẻ tuyệt đối (hoặc đơn giản là tỷ lệ sinh đẻ) được tính bằng cách chia số lượng cá thể mới phát sinh (N) cho một đơn vị thời gian (t), nghĩa là N/t. Hai là, tỷ lệ sinh đẻ đặc trưng được xác định bằng cách chia số lượng cá thể mới phát sinh (N) trong một đơn vị thời gian (t) và trên đơn vị số lượng quần thể (N), nghĩa là N/Nt. Cần nhận thấy rằng, tùy theo mục tiêu nghiên cứu, trị số N có thể là mật độ của toàn bộ quần thể, hoặc chỉ là một bộ phận của quần thể có khả năng sinh sản; ví dụ: tổng số cá thể cái ở tuổi sinh sản nào đó....
9.2.4. Tỷ lệ tử vong
Tỷ lệ tử vong biểu thị số cá thể của quần thể bị chết trong một đơn vị thời gian nào đó, và có thể được tính theo ba cách khác nhau. Một là, tỷ lệ chết tuyệt đối - đó là số lượng cá thể bị chết (N ) trong đơn vị thời gian nhất định (t), nghĩa là N/t. Hai là, tỷ lệ chết đặc trưng - đó là số lượng cá thể bị chết (N) trong một thời gian nhất định (t) so với số lượng của toàn bộ quần thể (N) hoặc một bộ phận của quần thể, nghĩa là N/Nt. Ba là, tỷ lệ chết sinh thái - đó là số cá thể bị chết (N ) trong một điều kiện cụ thể của môi trường. Chỉ tiêu tỷ lệ chết sinh thái thường không ổn định mà thay đổi tùy theo điều kiện của nơi ở và trạng thái của quần thể loài. Nếu quần thể sống trong điều kiện môi trường lý tưởng thì tỷ lệ chết ít nhất, khả năng tăng trưởng và sinh sản lớn nhất. Nói chung, khả năng sống sót của các cá thể phụ thuộc vào những nhân tố sinh thái ở mức giới hạn.
9.2.5. Cấu trúc tuổi của quần thể
Cấu trúc tuổi của quần thể biểu thị sự phân bố số lượng cá thể theo các lứa tuổi từ nhỏ đến cao. Đây là một đặc trưng quan trọng của quần thể, vì nó thuyết minh cho vai trò, sự tồn tại và sự hưng thịnh của các quần thể loài khác nhau. Những quần thể loài khác nhau có thành phần tuổi khác nhau, còn trong một loài thì thành phần tuổi phụ thuộc vào môi trường sống, tuổi thọ và thời kỳ trưởng thành của các cá thể.

Cấu trúc tuổi của các quần thể sinh vật có thể tồn tại ở ba dạng chủ yếu là dạng phát triển, dạng ổn định và dạng giảm sút (hình 9.1). Dạng phát triển được đặc trưng bằng số lượng cá thể của các nhóm tuổi nhỏ luôn cao hơn số lượng cá thể của nhóm tuổi lớn, nghĩa là quần thể luôn có sự gia tăng thế hệ mới qua sinh sản. Dạng ổn định đặc trưng cho những quần thể mà các nhóm tuổi có số lượng gần bằng nhau và ổn định. Dạng giảm đặc trưng cho những quần thể mà số lượng cá thể của các nhóm tuổi nhỏ ít hơn số lượng cá thể của nhóm tuổi lớn, nghĩa là quần thể có khuynh hướng giảm số lượng thế hệ mới. Trong môi trường tối ưu cho quần thể, cấu trúc của các nhóm tuổi thường gần bằng nhau và ổn định. Ngược lại, khi quần thể tăng trưởng chậm, hoặc gặp nhân tố giới hạn (ví dụ, môi trường bị ô nhiễm), thì nhóm tuổi trưởng thành chiếm ưu thế. Hiện tượng này xảy ra là vì các cá thể trưởng thành có khả năng thích ứng với môi trường cao hơn so với các cá thể non trẻ.


9.2.6. Phân bố các cá thể trong không gian nơi ở của chúng và các quan hệ của những cá thể cùng loài
Sự phân bố của các cá thể trong không gian nơi ở của chúng có thể theo 3 kiểu: điều hòa, ngẫu nhiên và cụm hay đám (hình 9.2).

1. Phân bố điều hòa biểu hiện trong trường hợp (hình 9.2a): (1) loài có biến động rất nhỏ về số lượng cá thể trên diện tích có kích thước nhất định, (2) các cá thể của loài sống cách nhau trên một khoảng cách bằng nhau. Kiểu phân bố này không gặp trong điều kiện tự nhiên, trái lại, có thể gặp ở các quần thể sinh vật được con người kiểm soát chặt chẽ: rừng trồng, đồng ruộng, vườn cây nhân tạo…

2. Phân bố ngẫu nhiên biểu hiện ở chỗ các cá thể phân bố không theo quy luật nhất định (hình 9.2b). Điều thiết yếu cho kiểu phân bố ngẫu nhiên là tính đồng nhất của môi trường quần thể sinh vật. Trên quan điểm thống kê, tính đồng nhất xuất hiện trong trường hợp: (1) mỗi cá thể của loài có xác suất bắt gặp như nhau ở bất kỳ một vị trí nào của quần thể, (2) các xác suất này không thay đổi do sự có mặt của các cá thể khác ở gần đó. Kiểu phân bố ngẫu nhiên cũng không thường gặp trong tự nhiên.

3. Phân bố cụm, hay phân bố theo đám (hình 9.2c). Đó là sự sắp xếp các cá thể theo từng đám ở một số diện tích nào đó trong quần thể và hầu như không bắt gặp ở những diện tích khác. Đây là kiểu phân bố rất phổ biến trong thiên nhiên. Sự hình thành kiểu phân bố cụm có thể là do những nguyên nhân sau đây: (1) đặc tính sinh học – sinh thái của loài (ví dụ: phát tán quả và hạt xung quanh cây mẹ, sinh sản theo kiểu chồi, sự quần tụ theo bầy đàn...); (2) sự không thuần nhất của môi trường (ví dụ: địa hình không bằng phẳng, nguồn thức ăn tập trung theo từng đám...); (3) tác động chọn lọc theo đám của con người (khai thác cây rừng theo từng đám...); (4) sự hấp dẫn của bầy đàn...

Khi nghiên cứu sự phân bố của các cá thể trong quần thể, Allee phát hiện ra quy luật: Đa số các quần thể sớm hay muộn đều quần tụ thành những nhóm cá thể. Sự quần tụ của các cá thể cùng loài có thể đem lại nhiều lợi ích cho quần thể: (1) tăng cường ưu thế trong sự canh tranh không gian và nguồn thức ăn; (2) bảo vệ và hỗ trợ nhau trong qúa trình chống lại kẻ thù; (3) làm tăng khả năng sinh sản và tỷ lệ sống sót; (4) tạo ra vi môi trường có lợi cho quần thể; (5) phân chia lao động và hợp tác...Song sự quần tụ của các cá thể cùng loài thành từng đám với số lượng lớn cá thể cũng có thể dẫn đến một số bất lợi: (1) sự cạnh tranh trong loài để giành không gian và thức ăn, kết quả lại làm giảm sự cạnh tranh giữa các loài, giảm khả năng sống sót của các thế hệ mới; (2) làm tăng sự căng thẳng (stress) trong quần thể, chẳng hạn làm tăng sự lây lan bệnh tật nguy hiểm, làm giảm sự đa dạng về hình thái, làm tăng tác động của một số nhân tố bất lợi...); (3) làm thay đổi hình thái và sức sống của các cá thể và cả quần thể; ví dụ: một quần thể cây rừng đông đúc có thể gây ra hiện tượng tán lá chồng lấp lên nhau, kết quả là tán phát triển lệch dạng cờ, thân cây mảnh, vòng năm phát triển lệch, tiả cành sớm, hoặc sự thiếu hụt ánh sáng dưới tán rừng dẫn đến sự ức chế sinh trưởng và phát triển của thế hệ mới.
9.2.7. Tăng trưởng của quần thể và các đặc trưng dân số của quần thể
Các quần thể có hai kiểu tăng trưởng cơ bản: tăng trưởng theo kiểu chữ J và tăng trưởng theo kiểu chữ S (hình 9.3). Tăng trưởng theo kiểu chữ J hay tăng trưởng theo hàm số mũ biểu thị tiềm năng tăng trưởng của quần thể trong điều kiện không có giới hạn về không gian nơi ở và nguồn thức ăn. Ở những quần thể có những thế hệ riêng biệt, nghĩa là thế hệ này và thế hệ khác không có sự chồng lấp lên nhau (ví dụ: ở các loài côn trùng có một thế hệ một trong mùa sinh sản, ở thực vật có chu kỳ sống 1 năm) thì đường cong tăng trưởng dạng chữ J được mô tả bằng phương trình:
Nt+1 = Ro.Nt, (9.1)
trong đó: Nt là mật độ quần thể ở thế hệ t, Nt+1 là mật độ quần thể ở thế hệ t+1, Ro là tốc độ sinh sản thuần (hoặc số con sinh ra/số cá thể mẹ của một thế hệ). Khi Ro > 1 thì kích thước quần thể tăng lên theo thời gian. Khi Ro < 1 thì kích thước quần thể giảm.

Ở những quần thể có sự sinh sản liên tục, nghĩa là chúng tạo ra các thế hệ chồng lấp lên nhau (ví dụ: ở người và thực vật nhiều thế hệ...), tăng trưởng theo kiểu chữ J có thể biểu thị theo phương trình:

= r.N (9.2)

trong đó: r - hệ số sinh trưởng trung bình hay chỉ số gia tăng tự nhiên (tiềm năng sinh học); dN/dt - tốc độ gia tăng số lượng cá thể của quần thể theo thời gian; dN/Ndt = r là chỉ số gia tăng theo cá thể hay hệ số sinh trưởng; N - số lượng cá thể của quần thể ở thời điểm t.

Ví dụ: Ở quần thể Trùng cỏ có số lượng cá thể ở thời điểm đầu là Nt = 200 cá thể, số lượng cá thể sau 1 giờ là Nt+1 = 300 cá thể. Vậy, N = 300 - 200 = 100 cá thể, T = 1 giờ, N/T = 100/1 là tốc độ tăng trung bình của quần thể, N/T.N = 100/1*200 = 0,5 (tốc độ biến đổi trung bình theo thời gian trên 1 cá thể ban đầu).

Từ phương trình 9.2, lấy tích phân ta có:


Nt = No.er t, (9.3)
trong đó: No - số lượng cá thể ban đầu (ở thời điểm bắt đầu nghiên cứu); Nt - số lượng cá thể ở thời điểm t ( t - tuổi hay độ dài thời gian nghiên cứu); r - hệ số sinh trưởng, r = (LnNt – LnNo)/t; e = 2,7182 - cơ số lôgarít tự nhiên.

Trong thực tế, kích thước của bất kỳ quần thể nào cũng không thể tăng lên vô hạn theo dạng hàm số mũ. Ngược lại, sự gia tăng số lượng quần thể theo dạng hàm số mũ chỉ kéo dài một thời gian nhất định. Sau đó, do những giới hạn về không gian nơi ở, nguồn thức ăn, các quan hệ cạnh tranh, dịch bệnh và tiềm năng sinh học của loài, nên kích thước quần thể sẽ gia tăng chậm dần và đạt đến một giới hạn nhất định (hình 9.3). Dạng đường cong tăng trưởng này được Verhuslt (1854) mô tả bằng đường cong Sigmoid (hay đường cong tăng trưởng theo kiểu chữ S).


Tăng trưởng theo kiểu chữ S có đặc trưng là ở giai đoạn đầu, quần thể tăng trưởng chậm (pha gia tốc dương), sau đó diễn ra rất nhanh (tương tự tăng trưởng theo hàm số mũ), và tiếp theo thì chậm dần (pha gia tốc âm), cuối cùng duy trì ở trạng thái cân bằng bền vững (khi tỷ lệ chết bằng tỷ lệ sinh sản).

Tăng trưởng theo kiểu chữ S có thể biểu thị theo phương trình:

= r.N((K-N)/K), (9.4)

trong đó: dN/dt - chỉ số gia tăng số lượng cá thể của quần thể theo thời gian; N - số lượng cá thể của quần thể ở thời điểm t; K - số lượng cá thể cực đại của quần thể trong một môi trường nhất định hay mật độ giới hạn trên của tăng trưởng kiểu chữ S; (K-N)/K - hệ số điều chỉnh biểu thị mức độ đối kháng của môi trường.

Từ phương trình 9.4, lấy tích phân ta có:
Nt = No.er (K-N/K)t (9.5)
Sự gia tăng mật độ quần thể theo phương trình 9.5 còn được biểu diễn bằng phương trình logic có dạng:
Nt = (9.6)
Cần chú ý rằng giá trị K và r luôn biến đổi tùy thuộc vào quần thể khác nhau, trong một quần thể thì phụ thuộc vào môi trường sống. Ví dụ: Tri số r ở chuột Microtus agrestis là 4,5; ở người là 0,0055; còn ở mọt gạo (Sitophilus oryzae) r = 39,6 khi nhiệt độ môi trường là 290C, r = 22,4 khi khi nhiệt độ môi trường là 230C.

9.2.8. Tính biến động của quần thể sinh vật

Quần thể sinh vật là một hệ thống động, nghĩa là có sự biến đổi không ngừng theo ngày đêm, theo mùa trong năm và theo năm, thậm chí có cả những biến đổi khi chuyển từ thế hệ tuổi này sang thế hệ tuổi khác. Người ta phân biệt hai kiểu biến động của quần thể: biến động theo chu kỳ và biến động không theo chu kỳ. Biến động của quần thể có thể theo chu kỳ đều hoặc theo chu kỳ không đều. Ví dụ: Ở loài thỏ rừng sau 9 -11 năm lại có dân số cực đại; ở loài Dầu rái sau 4-5 năm lại có một năm sai quả. Những dao động của các quần thể sinh vật theo chu kỳ không chỉ được ấn định bởi những biến đổi theo chu kỳ của khí hậu, mà còn được ấn định bởi sự tương tác giữa các loài trong quần xã và hoạt động của con người. Ví dụ: Sự dao động theo chu kỳ ra hoa quả hay tăng trưởng ở cây rừng có liên hệ với hoạt động của mặt trời theo chu kỳ, còn ở thú ăn thịt có liên hệ với sự dao động theo chu kỳ của vật mồi. Sự biến động của quần thể không theo chu kỳ thường có liên hệ với những biến đổi bất thường của môi trường (ví dụ: cháy rừng và đồng cỏ do bất cẩn của con người, hay việc xây dựng hồ nước...). Các loại dao động này sẽ được trình bày ở chương 10 và 11.



9.2.9. Lý thuyết về sự điều chỉnh kích thước quần thể

Kích thước của quần thể phụ thuộc vào nhiều nhân tố khác nhau. Ở những hệ sinh thái có thành phần loài đơn giản, số lượng của quần thể thường phụ thuộc vào các yếu tố vật lý: khí hậu (ánh sáng, mưa, nhiệt độ), nguồn dinh dưỡng khoáng. Ngược lại, ở những hệ sinh thái phức tạp về thành phần loài hoặc không bị kiểm soát bởi các yếu tố vật lý thì số lượng của quần thể thường được ấn định bởi các yếu tố sinh học.

Lý thuyết về sự điều chỉnh kích thước quần thể cho rằng: “Những yếu tố sinh thái không phụ thuộc vào mật độ là những yếu tố mà ảnh hưởng của chúng đến quần thể là độc lập với mật độ quần thể (ví dụ: các yếu tố vật lý như khí hậu, đất đai). Ngược lại, những yếu tố sinh thái bị kiểm soát bởi mật độ quần thể được gọi là yếu tố phụ thuộc vào mật độ (ví dụ: các yếu tố sinh học)”.

Theo mức độ gia tăng mật độ, ảnh hưởng của những yếu tố phụ thuộc vào mật độ quần thể có thể gia tăng dần (mối liên hệ ngược dương, nghĩa là mật độ quần thể càng cao thì những yếu tố phụ thuộc vào mật độ quần thể càng gia tăng), nhưng cũng có thể giảm dần (mối liên hệ ngược âm, nghĩa là mật độ quần thể càng cao thì những yếu tố phụ thuộc vào mật độ quần thể càng giảm). Những yếu tố phụ thuộc vào mật độ quần thể là một trong những cơ chế chủ yếu để ngăn ngừa sự dư thừa dân số và xác lập trạng thái cân bằng bền vững cho quần thể. Các quần thể sinh vật tiến hóa theo hướng tạo ra mật độ của chúng ở mức thấp hơn sức chứa của môi trường (khả năng cung cấp của lập địa). Cần nhận thấy rằng, ở quần thể cây gỗ, sự cạnh tranh giữa các cá thể là một trong những nhân tố ấn định kích thước cây gỗ và số lượng cây trong quần thụ. Một đám đông cá thể trong quần thụ cạnh tranh với nhau sẽ dẫn đến nhiều cá thể bị chết; kết quả làm giảm mật độ quần thụ, nhưng lại làm tăng kích thước cá thể sống sót. Vì thế, theo thời gian, giữa số lượng cây và kích thước cây trung bình tồn tại một mối quan hệ chặt chẽ. Mối quan hệ này phản ánh như là quy luật tiả thưa tự nhiên của quần thụ.

Khi nghiên cứu quy luật tiả thưa quần thụ, nhiều tác giả (Harper và McNaughton, 1962; Yoda et al, 1963) đã đưa ra quy tắc tự tiả thưa sau đây: Ở những quần thụ khép tán hoàn toàn, nếu lấy logarit tổng khối lượng của cây bình quân và logarit số cây trên đơn vị diện tích (mật độ quần thụ) thì ta sẽ nhận được một đường thẳng với độ dốc bằng - 3/2 (hình 12.4).

Cơ sở khoa học của quy tắc này là ở chỗ, bất kỳ một lập địa nào cũng có khả năng mang một sinh khối cây lớn nhất. Khi khối lượng của quần thể thực vật tiếp cận đến giới hạn sinh khối lớn nhất thì tăng trưởng của cây cá lẻ chỉ tiếp tục xảy ra nếu số cây giảm.

Chúng ta dễ dàng nhận thấy, nếu các cá thể của quần thể giống như là những đối tượng vô tri vô giác với kích thước như nhau được gắn kết thành một khối nhất định thì các đối tượng đơn lẻ có thể có kích thước lớn hơn chỉ khi chúng có số lượng ít. Trên tỷ lệ Log – Log có một mối liên hệ nghịch giữa số lượng đối tượng và kích thước của chúng (khi thể tích được gắn kết thành khối), và đồ thị của mối liên hệ này có độ dốc bằng (–1). Những quần thụ sinh trưởng từ mật độ ban đầu thấp đến khi lấp đầy lập địa thì mối liên hệ này biểu hiện rõ ở thời điểm mà tại đó chúng đạt đến sức chứa của lập địa. Tuy vậy, ở những quần thụ dày, khi quá trình tiả thưa tự nhiên đang xảy ra thì mối liên hệ tuyến tính nghịch giữa logarit mật độ cây và logarit kích thước cây bình quân có độ dốc = - 3/2. Điều này cho thấy rõ là trong quần thụ có phân bố kích thước thân cây theo tuổi.

Quy luật độ dốc bằng – 3/2 thu hút sự chú ý của các nhà sinh thái học ứng dụng. Quy luật này là cơ sở cho các chỉ dẫn về mật độ trồng rừng và chế độ tiả thưa quần thụ (hoặc cây nông nghiệp) nhằm đạt tới kích thước cây cho sản lượng nhất định trước khi có sự cạnh tranh xảy ra làm ảnh hưởng đến tăng trưởng của cây cá thể. Tuy vậy, nhiều nhà sinh thái học cho rằng, quy luật tiả thưa là một trong những nguyên lý chung của sinh thái học quần thể thực vật (White, 1980). Một số ý kiến khác cho rằng, có thể áp dụng quy tắc này trong mọi trường hợp (Westobey, 1984; Weller, 1987; Zeide, 1987; Lonsdale, 1990). Kết luận ấy dựa trên nhận định là có rất nhiều biến động về độ dốc của đường tự tiả thưa để đảm bảo có một mối liên hệ giữa kích thước cây bình quân và mật độ quần thụ đúng cho mọi loài cây trên tất cả các lập địa. Mặc dù vậy, quy tắc tự tiả thưa vẫn có ý nghĩa giúp cho nhà lâm học điều chỉnh mật độ quần thụ. Nhưng cần lưu ý rằng, lý thuyết điều chỉnh mật độ quần thể dựa trên cơ sở của những khái niệm về các kiểu tăng trưởng quần thể và về sự dao động của quần thể dưới ảnh hưởng của các yếu tố vật lý và sinh học (xem chương 10).

9.3. SINH THÁI QUẦN THỂ THỰC VẬT



9.3.1. Sinh trưởng và phát triển của quần thể thực vật

Từ khi phát sinh đến lúc già cỗi và chết, quần thể thực vật rừng không ngừng biến đổi. Đó là quy luật chung trong đời sống của các sinh vật. Mặt khác, một quần thể thực vật rừng (dưới đây gọi chung là quần thụ, rừng hoặc lâm phần) thường có đời sống hàng chục, hàng trăm năm. Nhưng trong suốt qúa trình đời sống của mình, quần thể luôn tồn tại hai qúa trình trái ngược nhau là sự phát sinh thế hệ mới và sự loại bỏ thế hệ già. Hai qúa trình này biểu hiện rất rõ trong rừng tự nhiên, nhất là rừng tự nhiên khác tuổi với nhiều loài cây. Dựa trên những đặc điểm biến đổi của rừng theo thời gian, nhà lâm học sẽ xây dựng các phương thức lâm sinh như nuôi dưỡng rừng, khai thác - tái sinh rừng...Vì thế, phân biệt rõ các giai đoạn phát triển của rừng là một nhiệm vụ cần thiết. Trong lâm học, hiện có hai cách phân loại lâm phần dựa theo giai đoạn phát triển của nó - đó là phân loại rừng về mặt sinh học và phân loại rừng phục vụ kinh doanh. Về mặt sinh học, đời sống rừng được chia ra 5 giai đoạn, không kể thời kỳ hạt giống.



1. Giai đoạn (pha) cây mầm. Giai đoạn cây mầm được tính từ khi hạt nảy mầm đến khi cây con đạt 1 năm tuổi. Trong thời kỳ này, rừng biểu hiện rõ những đặc điểm sau đây: sinh trưởng chậm, sức sống kém, dễ bị biến đổi khi gặp điều kiện môi trường bất lợi như thiếu ánh sáng và nước...

2. Giai đoạn rừng non. Giai đoạn rừng non được chia nhỏ thành ba pha. Pha thứ nhất kể từ sau lúc rừng đạt một tuổi đến khi nó bắt đầu giao tán nhau. Pha thứ hai tiếp theo pha thứ nhất đến lúc rừng khép tán kín. Pha thứ ba được kể từ lúc rừng khép tán kín đến khi rừng bắt đầu sinh sản. Giai đoạn rừng non có những đặc điểm cơ bản sau đây: (1) sinh khối (sản lượng) gia tăng nhanh chóng cả ở các cơ quan trên và dưới mặt đất, (2) sự cạnh tranh khốc liệt về ánh sáng, nước và chất khoáng, (3) sự phân hóa và đào thải tự nhiên diễn ra mạnh, (4) đòi hỏi nhiều ánh sáng, nước và dinh dưỡng khoáng.

3. Giai đoạn trưởng thành. Giai đoạn trưởng thành được tính từ lúc rừng bắt đầu sinh sản đến khi sinh sản mạnh. Ở giai đoạn này rừng có những đặc điểm cơ bản sau đây: (1) giảm sinh trưởng chiều cao và tán lá, nhưng tăng nhanh sinh trưởng đường kính và thể tích thân cây, (2) sự cạnh tranh, sự phân hóa và tiả thưa tự nhiên đều giảm, (3) rừng bắt đầu xuất hiện thế hệ mới dưới tán cây mẹ, (4) tính ổn định với môi trường (khí hậu, đất...) rất cao. Đây là giai đoạn thành thục tái sinh của rừng, nghĩa là giai đoạn rừng cho tái sinh tốt nhất.

4. Giai đoạn thành thục. Giai đoạn thành thục được tính từ sau thời kỳ rừng sinh sản mạnh đến khi nó ngừng sinh sản. Ở giai đoạn này rừng có những đặc điểm cơ bản sau đây: (1) giảm nhanh sinh trưởng đường kính và chiều cao, (2) ra hoa quả kém, (3) tán lá thưa. Nếu kinh doanh rừng nhằm mục đích lấy gỗ thì đây là thời kỳ cần phải khai thác lợi dụng rừng, đồng thời tái tạo lại rừng mới.

5. Giai đoạn qúa thành thục và chết hàng loạt. Giai đoạn này được kể từ lúc lượng tăng trưởng của rừng mang giá trị âm. Ở thời kỳ này, rừng biểu hiện những đặc điểm sau đây: (1) không còn khả năng sinh sản và sinh trưởng, (2) tính ổn định sinh học và sinh thái rất kém, (3) dể bị đổ gãy, (4) chất lượng gỗ giảm. Do đó, trong kinh doanh rừng nhà lâm học không được để rừng lâm vào thời kỳ này.

Cần lưu ý rằng, trong thực tế chúng ta rất khó nhận ra ranh giới giữa các giai đoạn phát triển của rừng, và do đó việc phân loại các giai đoạn phát triển của rừng như trên chỉ mang tính chất quy ước. Tùy theo các loài cây và môi trường sống của chúng, mỗi thời kỳ có độ dài khác nhau và tương ứng mang những đặc điểm khác nhau. Nhưng dù sao cách phân loại này cũng đem lại nhiều điều bổ ích cho kinh doanh rừng.

Trong phân loại rừng phục vụ kinh doanh, người ta cũng chia đời sống rừng thành 5 giai đoạn, mỗi giai đoạn là một cấp tuổi: (1) rừng non (cấp tuổi I), (2) rừng trung niên (cấp tuổi II), (3) rừng gần thành thục (cấp tuổi III), (4) rừng thành thục (cấp tuổi IV), (5) rừng qúa thành thục (cấp tuổi V). Cấp tuổi được quy định tùy theo loài cây; ví dụ: từ 3-5 năm đối với cây gỗ mọc nhanh, 10 hoặc 20 năm đối với cây gỗ mọc chậm. Dựa trên đặc điểm của mỗi cấp tuổi, nhà lâm học nghiên cứu và đề ra hệ thống các biện pháp để điều khiển rừng. Ví dụ: Rừng ở cấp tuổi I cần được đưa vào nuôi dưỡng như chặt ánh sáng và chặt trừ; rừng thuộc cấp tuổi II và III - tiả thưa, còn cấp tuổi IV - thu hoạch.




  1   2   3   4   5


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương