N –Tổng số cá thể.
d (chỉ số về mức giầu có của loài) còn được E.H.
Simpson (1949) mô tả theo công thức:
d = 1 – i = S i = 1
ni
N 2 hay d = 1
i = S
i = 1
ni N 2
hay d = 1
i = S i = 1
pi2
Trong đó: ni là số lượng cá thể của một loài i nào đó; pi là xác suất xuất hiện loài ni.
Chỉ số về mức bình quân hay sự san bằng (e)
(đồng đều) hay chỉ số Pilou do E.C. Pilou đề xuất năm 1966 theo biểu thức:
E = H
logS hay e =
1 Si = S
i = 1 pi2
e biến thiên từ 0 đến 1, với 0 là mức bình quân tối đa; 1 là mức ưu thế tối đa.
3
Người ta cũng xác định giá trị đa dạng D theo công thức (Chen Qingchao, 1994):
D = H e = H H
logS
+Chỉ số về mức ưu thế của loài C được E.H.
Simpson (1949) mô tả:
C = i = S i = 1
ni
N 2 hay C = ni
ni(ni-1) N(N-1)
3
Ngoài mối quan hệ về cạnh tranh hay “vật dữ với con mồi” trong quần xã còn có nhiều mối quan hệ hữu cơ khác nữa, tạo nên sự đa dạng sinh cảnh, sinh thái.
Giữa nấm và tảo cộng sinh đã hình thành nhóm địa y.
Kiến đen làm tổ trên cây, nhất là cây khế ngọt vừa có nhựa cây để làm nguồn dinh dưỡng vừa bảo vệ cây không bị sâu đục thân phá hoại.
Đỉnh cao của mối quan hệ tương tác là hai loài luôn luôn xuất hiện cùng nhau và không thể thiếu được nhau tạo nên mối quan hệ cộng sinh, hội sinh, kí sinh,...
VD: Nhiều san hô sống chung với một loài tảo hiển vi (gọi là Zooxanthellae). Mối quan hệ này gọi là cộng sinh
Khi môi trường thay đổi (VD như ô nhiễm nước, tăng nhiệt độ nước biển, thay đổi lớn về độ muối, độ trong) tảo bị thải ra ngoài và san hô sẽ đổi màu, có thể trở nên hoàn toàn trắng. Nếu tác động kéo dài san hô có thể chết.
Hiện tượng này gọi là sự tẩy trắng san hô (bleaching) và đã từng gây ảnh hưởng ở nhiều vùng rạn san hô rộng lớn trên Thế giới.
Khi một số loài tảo sống trong san hô bị chết, thì tiếp ngay sau đó các loài san hô này yếu dần rồi cũng chết theo.
Sự tẩy trắng san hô
Các vùng bị tẩy trắng trong 15 năm qua
Quy luật chung, sinh khối (Biomass) lớn nhất trong một HST thuộc về sinh vật sản xuất sơ cấp (năng suất sinh học sơ cấp).
Trong bất kỳ một quần xã nào, động vật ăn thực vật thường có sinh khối lớn hơn động vật ăn thịt hoặc động vật ăn thịt sơ cấp có sinh khối lớn hơn so với động vật ăn thịt thứ cấp. Đó là sinh khối của các bậc dinh dưỡng trong các chuỗi thức ăn của HST ở cạn.
Còn các HST ở nước, nhất là vùng biển và Đại dương thì năng suất sinh học của từng nhóm sinh vật trong chuỗi thức ăn quyết định. Sinh vật kích thước càng nhỏ (plankton) có năng suất sinh học càng cao để tham gia vào chuỗi và lưới thức ăn
Các nhà khoa học ước tính sinh khối của thực vật đáy (Phytobenthos) ở biển khoảng 0,2 tỷ tấn, còn của thực vật nổi (Phytoplankton) là 1,2 tỷ tấn mà chúng nuôi sống được 50 tỷ tấn động vật nổi (Zooplankton), tất cả các sinh khối này lại nuôi sống khoảng hơn 500 tỷ tấn các động vật đáy (Zoobenthos), động vật tự bơi (Neckton) và các động vật khai thác khác.
Bí quyết là ở chỗ, cỏ biển và tảo sinh sản rất nhanh, mỗi năm có thể tăng thêm 600 lần lớn hơn sinh khối ban đầu của chúng trong khi thực vật ở trên cạn chỉ tăng được gấp 15 - 20 lần sinh khối ban đầu trong một năm.
Lưới thức ăn càng phức tạp càng liên đới với nhau thì HST càng được cân bằng.
Nhờ các đặc trưng cơ bản của HST, như dòng tuần hoàn vật chất là vòng kín, vật chất không mất đi mà chuyển t ừ sinh vật này đến sinh vật khác rồi sau đó được phân huỷ trả lại vật chất cho môi trường và được thực vật (sinh vật t ự dưỡng) tái hấp thụ.
Còn vòng tuần hoàn năng lượng là một vòng hở, năng lượng được ẩn chứa trong vật ch ấ t rồi cùng với vật chất lưu chuyển từ sinh vật này sang sinh vật khác thông qua con đư ờ ng thức ăn và sau cùng khi các sản phẩm dị hóa của sinh vật đư ợ c đào th ải hoặc khi sinh vật chết, bị phân huỷ thì năng lư ợ ng trong vật chất sẽ phát tán thành nhiệt.
Tuy nhiên, chúng ta thường gặp phải những khó khăn khi đánh giá sự đa dạng HST và phân cấp các HST trong phạm vi toàn cầu.
Cấu trúc của một HST chủ yếu gồm 4 thành phần:
- Môi trường là những yếu tố sinh thái phi sinh học (vô cơ);
- Sinh vật sản xuất là những sinh vật tự dưỡng, chủ yếu gồm các thực vật có diệp lục để quang hợp và một số nhóm vi sinh vật hoá tổng hợp, tạo ra các sản phẩm hữu cơ đầu tiên;
- Sinh vật tiêu thụ là sinh vật dị dưỡng gồm những loài động vật sử dụng các chất hữu cơ có trong môi trường theo các bậc dinh dưỡng khác nhau;
- Sinh vật phân huỷ bao gồm các loài vi sinh vật, vi khuẩn và nấm phân giải hoặc hoại sinh các sản phẩm hữu cơ được đào thải từ các sinh vật sản xuất và sinh vật tiêu thụ.
• Các hệ sinh thái trong sinh quyển tồn tại ở 2 môi trường có sự khác biệt về các đặc tính lý hóa và sinh học. Đó là môi trường trên cạn và dưới nước.
• Các hệ sinh thái trên cạn được đặc trưng bởi các quần thể thực vật, chiếm sinh khối lớn và gắn liền với khí hậu địa phương, do đó tên của quần xã cảnh quan vùng địa lý gọi là khu sinh học(Biome), thường là tên của quần thể thực vật ở đó.
• Khu sinh học là một hệ sinh thái lớn, đặc trung bởi kiểu khí hậu đặc thù, bao gồm các loài động vật sống trong quần thể thực vật, thích nghi tốt với môi trường tự nhiên.
• Nhìn chung trên lục địa đã hình thành các biome chính như sau:
• Rừng mưa nhiệt đới.
Xuất hiện ở vùng gần xích đạo.
Khí hậu luôn ấm, lượng mưa dồi dào. Rừng mưa là một biom có độ giàu có nhất, cả về độ đa dạng và tổng sinh khối. Rừng mưa nhiệt đới có cấu trúc phức tạp, với nhiều cấp độ của đời sống. Hơn một nửa các dạng sống trên cạn xuất hiện trong biom này.
Trong khi nhiều động vật sống trên mặt đất, hầu hết các động vật rừng là có đời sống trên các cây gỗ. Các loại côn trùng ở các rừng mưa nhiệt đới rất phong phú và phần lớn trong số chúng là chưa được xác định.
Khoảng 17 triệu ha của rừng nhiệt đới bị phá hủy mỗi năm. Ước tính rừng nhiệt đới sẽ bị phá hủy trong vòng 100 năm.
Đài nguyên hay đồng rêu (Tundra)
Tundra
Từ tundra bắt nguồn từ tiếng Phần lan chỉ một vùng đất khô cằn, không có cây cối. Tundra chỉ hạn chế trong các vùng vĩ độ cao của Bắc bán cầu trong vòng đai Bắc Băng Dương.
Tundra là biome đơn giản nhất về mặt thành phần loài sinh vật và chuổi thức ăn.
Khu hệ thực vật: bao gồm địa y, rêu, lau lách và các loại cây bụi. Mùa sinh trưởng ngắn, chỉ kéo dài từ 6 đến 10 tuần.
Mùa đông lạnh kéo dài, lượng mưa thấp.
Động vật bao gồm một số lượng nhỏ các loài chim và thú (thỏ, cáo,..). Ngoài ra còn có một số loài di cư như các loài chim nước, tuần lộc.
Rừng ôn đới (temperate forests)
Phân bố ở miền đông của Bắc Mỹ, Đông á, và nhiều nước Châu Âu.
Lượng mưa nhiều (750-1500 mm).
Các loài thực vật ưu thế bao gồm sồi (beech), thích (maple), sồi (oak); và những cây gỗ lớn lá rụng khác. Cây gỗ của rừng lá rụng có tán lá rộng, trong đó chúng rụng đi vào mùa thu và mọc trở lại vào mùa xuân.
Mật độ tán lá cho phép sự phát triển tốt cho các tầng cây bụi ở bên dưới, một tầng cây thảo, và sau đó thường được bao phủ bởi rêu và dương xỉ. Sự sắp xếp bên dưới này đã cung cấp nhiều nơi ở cho nhiều loại côn trùng và chim.
Các rừng lá rụng ngoài ra còn chứa nhiều thành phần của họ gậm nhấm, là thức ăn cho linh miêu (bobcats), chó sói (wolves), và cáo (foxes).
Ngoài ra vùng này là nơi ở của nai và gấu đen. Mùa đông ở đây không lạnh như ở cực, vì vậy mà nhiều loài bò sát và lưỡng thê có khả năng sống sót.
Rừng ôn đới
Đồng cỏ (Grasslands)
Các đồng cỏ xuất hiện trong vùng nhiệt đới và ôn đới với l ợng m a thấp hay mùa khô kéo dài. Các đồng cỏ hầu hết hoàn toàn không có cây gỗ, và có thể cung cấp l ợng cỏ lớn cho các loài động vật an cỏ. Các đồng cỏ tự nhiên bao phủ hơn 40% bề mặt trái đất.
Các đồng cỏ đ ợc tận dụng cho phát triển mùa màng, đặc biệt lúa mỳ và ngô. Các loài cỏ là thực vật chiếm u thế, trong khi đó
động vật ăn cỏ và các loài đào hang (cầy, thỏ) là động vật chiếm u thÕ.
Các đồng cỏ ôn đới bao gồm các thảo nguyên ở Nga (Russian steppes), Các đồng hoang (pampas) ở Nam Mỹ, và các
đồng cỏ (prairies) ở Bắc Mỹ. Khu hệ động vật bao gồm chuột, chó
đồng, thỏ, và các động vật khác sử dụng nhóm này làm thức ăn (diều hâu:hawks và rắn). Các đồng cỏ chứa một l ợng cỏ lớn cho trâu bò và loài linh d ơng sừng dài, nh ng do những hoạt động của con ng ời vì vậy một l ợng lớn cỏ đ bị suy thoái. ã bị suy thoái.
Đồng cỏ
Sa mạc (Deserts)
Các sa mạc được đặc trưng bởi điều kiện khô và biên độ nhiệt lớn. Không khí khô dẫn đến nhiệt độ hàng ngày dao động từ lạnh vào ban đêm đến hơn 50 0C vào ban ngày.
Các loài cây trong sinh cảnh này đã phát sinh một loạt các thích nghi để chống chịu với điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt.
Động vật sống bao gồm chân khớp (đặc biệt là côn trùng và nhện), bò sát (rắn và thằn lằn), các loài chim chạy, các loài gậm nhấm (chuột túi và chuột đàn), và một vài loài chim thú lớn (chim cắt- hawks, chim cú-owls và chó sói châu Mỹ -coyotes).
Sa mạc
Rừng lá kim phân bố rộng ở hầu hết các vùng phía Bắc của Bắc Âu và Bắc Mỹ.
Rừng lá kim đặc tr ng bởi các loài cây thẳng nh vân sam, lãnh sam, thiết sam và thông. Các loài cây gỗ này có lá và vỏ bảo vệ dày, nh lá có dạng kim có thể chịu đựng trọng l ợng của tuyết tích tụ lại. Các khu rừng lá kim hạn chế với các loài cây tầng thấp, và bề mặt đất đ ợc bao phủ bởi một lớp rêu và
địa y. Cây lá rụng, cây D ơng đỏ, cây Phong và cây Phi lao là nh ng loài cây phổ biến;
Chó sói, gấu Bắc Mỹ và tuần lộc là các loài động vật phổ biến. Tính u thế của một số loài đ ợc thể hiện rõ ràng, nh ng tính đa dạng thấp khi so với các khu sinh quyển ôn đới và nhiệt đới.
Rừng lá kim
Rừng lá kim (Taiga, Boreal Forest)
Các biome ở nước
* Suối, sông, hồ
* Đất ngập nước
* Cửa sông
* Đại dương
* Vùng bờ
Hồ
Đất ngập nước là một trong những biome giàu có về đa dạng sinh học
Cửa sông
– Độ muối ở vùng cửa sông dao động từ 1 đến 300/00
– Là vùng nuôi
dưỡng cho các loài giáp xác, thân
mềm và cá
– Thường tiếp giáp với vùng đất ngập nước ven bờ rộng lớn
Đại dương
Vùng triều
Vùng thềm lục địa
Vùng đáy đại dương
Vùng sáng
Vùng tối
Vùng khơi