Đa dạng sinh học và các hệ sinh thái

Đa dạng sinh học và các hệ sinh thái Các hệ sinh thái là sự tập hợp của các sinh vật có ảnh hưởng lẫn nhau và môi trường vật lý trong đó chúng sinh sống. Các yếu tố và sự tương tác Các gen, các loài và các thành phần khác của đa dạng sinh học trên thế giới không thể bị tách rời khỏi các quá trình của sự sống mà các thành phần này tạo ra giữa chúng, chẳng hạn sự sinh sản, sự tiêu thụ, sự tiến hoá. Cùng với đa dạng sinh học (các yếu tố của sự sống), các quá trình sinh thái học (những tương tác giữa các loài cũng như giữa loài với môi trường của chúng) tạo nên lớp vỏ sự sống của trái đất - sinh quyển. Đối với các cá thể và quần thể sinh vật, những tương tác này bao gồm các cơ chế như: vật dữ - con mồi, cạnh tranh, ký sinh và hỗ sinh (trong khi các quần xã thay đổi trong quá trình tiến hoá). Một dạng tương tác khác, loài tác động lên môi trường vật lý của chúng - thông qua, hoặc là quá trình tạo ra sản phẩm sơ cấp (sự chuyển hoá năng lượng mặt trời thành sinh khối nhờ quá trình quang hợp), hoặc là quá trình phân huỷ (phá vỡ các hợp chất hữu cơ nhờ các sinh vật trong môi trường), hoặc là sự tham gia vào chu trình sinh địa hoá (sự vận chuyển chất dinh dưỡng, nước và các yếu tố hoá học thông qua các sinh vật và môi trường vật lý). Các quá trình sinh thái học Không có một mối quan hệ đơn giản nào tồn tại giữa tính đa dạng của một hệ sinh thái với các quá trình sinh thái học, chẳng hạn như năng suất sinh học, tính ổn định của hệ sinh thái, cũng như những quá trình khác. Ví dụ, đa dạng loài không có tương quan rõ ràng với năng suất sinh học. Các rừng mưa nhiệt đới phong phú về loài có năng suất sinh học rất cao, nhưng các vùng đất ngập nước ven biển, nơi có đa dạng loài tương đối thấp vẫn có năng suất sinh học cao . Đa dạng loài cũng không có tương quan gần gũi với tính ổn định của hệ sinh thái, tức là khả năng chống chịu đối với những xáo động và tốc độ hồi phục của hệ sinh thái . Ví dụ, các bãi lầy ngập mặn ven biển và vùng lãnh nguyên bắc cực chỉ có rất ít loài thống trị, và trong một số trường hợp khác, chẳng hạn các bãi lầy ngập mặn Spartina, một loài cung cấp hầu như tất cả năng suất sơ cấp của hệ sinh thái, không có chứng cứ rằng những hệ sinh thái này sẽ đặc biệt bị đe doạ do sự tuyệt diệt của loài hoặc do những biến động mở rộng quần thể trước những xáo trộn. Trong một hệ sinh thái xác định, cũng không có mối quan hệ đơn giản nào giữa một biến đổi về đa dạng sinh học và biến đổi về các quá trình sinh thái học mà nó gây ra . Thực ra, những biến đổi này tuỳ thuộc vào các loài và các hệ sinh thái khác. Ví dụ, việc biến mất của một loài sinh vật tại một vùng xác định (được biết như sự tuyệt diệt hoặc tuyệt chủng cục bộ) có thể có một chút hoặc không có ảnh hưởng đến năng suất sơ cấp tinh nếu có đối tượng cạnh tranh thay thế chúng trong quần xã. Chẳng hạn ở miền đông nước Mỹ, cây độc cần miền đông(Tsuga canadensis) nhanh chóng thay thế cho cây hạt dẻ Mỹ (Castanea dentata) bị chết như một trong hai loài ưu thế của rừng. Tuy nhiên, trong các trường hợp khác, sự biến mất khỏi một hệ sinh thái của một loài xác định có thể làm giảm căn bản năng suất sơ cấp. Nếu nấm khuẩn căn mất hẳn, tốc độ sinh trưởng của các loài thực vật mà chúng giúp hấp thụ nước và chất dinh dưỡng sẽ giảm đột ngột. Cũng tương tự, nếu chẳng hạn một loài động vật ăn cỏ như ngựa vằn (Equus burchelli) và wildebeest (Connochaetes taurinus) bị đưa đi khỏi thảo nguyên châu Phi, năng suất sơ cấp tinh của hệ sinh thái sẽ giảm. Trong một số trường hợp, sự biến mất của một loài có thể lại làm năng suất của hệ sinh thái tăng lên, nếu đó là loài ăn thực vật phàm ăn trên thảm thực vật của hệ sinh thái . Ví dụ, nhím biển, sao biển, và một số loài vùng triều khác bị diệt trừ, năng suất của tảo trong vùng triều và vùng dưới triều đôi khi sẽ tăng đáng kể. Thay đổi đa dạng loài của một hệ sinh thái có ảnh hưởngtuỳ từng trường hợp cụ thể đối với các quá trình của hệ sinh thái như chu trình nước và chu trình dinh dưỡng. Ví dụ, khi một hệ sinh thái rừng bị phá huỷ, một khối lượng lớn nước sẽ bị mất đi trong các trận lũ. Các động lực sinh thái học Mặc dù mối quan hệ giữa đa dạng loài và các quá trình sinh thái học không tuân theo các quy luật thông thường, các nhà sinh thái học vẫn có thể xác định được một số các mối quan hệ cho phép đánh giá được những thay đổi của môi trường sẽ ảnh hưởng thế nào đến đa dạng loài và ngược lại những thay đổi trong đa dạng loài sẽ ảnh hưởng đến các quá trình sinh thái học như thế nào . Một số tiến bộ gần đây của sinh thái học đã làm rõ các mối quan hệ này, cung cấp cho các nhà hoạch định chính sách một bước tranh vô giá về cách thức và nhịp độ thay đổi trong hệ sinh thái và quan trọng hơn nữa là cung cấp cho các nhà quản lý các thông tin cần thiết cho việc quản lý hiệu quả đa dạng sinh học  Thứ nhất, cho dù các loài cân bằng như thế nào, tập hợp các loài tạo nên quần xã và hệ sinh thái vẫn thay đổi liên tục.  Thứ hai, đa dạng loài tăng khi tính không đồng nhất của môi trường - hoặc tính không đồng nhất của nơi cư trú - tăng, nhưng dù độ phong phú loài có thể tăng do việc tăng tính đa dạng nơi cư trú trong một hệ sinh thái thì sự can thiệp này có thể là con dao 2 lưỡi .  Thứ ba, tính không đồng nhất của nơi cư trú không chỉ ảnh hưởng đến thành phần loài của một hệ sinh thái, mà còn có ảnh hưởng tới mối quan hệ qua lại giữa các loài .  Thứ tư, sự xáo trộn theo chu kỳ có vai trò quan trong trong việc tăng tính không đồng nhất của môi trường và duy trì độ phong phú loài cao .  Thứ năm, cả kích cỡ và mức độ cô lập của các phần của nơi cư trú cũng có thể ảnh hưởng đến độ phong phú loài, và độ rộng của các vùng chuyển tiếp giữa các vùng cư trú cũng có tác động tương tự.  Thứ sáu, các loài khác nhau có ảnh hưởng khác nhau đối với các đặc tính của một hệ sinh thái . Cùng với những kiến thức ngày càng nhiều về các vai trò đặc thù của loài trong các quần xã và ảnh hưởng quan trọng của sự xáo trộn cũng như tính không đồng nhất của môi trường đối với độ phong phú loài, ngày càng có thể sử dụng và quản lý đất mà vẫn duy trì các loài trong vùng đó và cung cấp các dịch vụ sinh thái có giá trị cho con người . Việc nhận thức được các mối quan hệ vốn có trong các giai đoạn khác nhau của tính đa dạng đặc thù của một hệ sinh thái - kiểu phân bố và phong phú của các quần thể, loài và nơi cư trú - là cần thiết để đạt được sự phát triển bền vững trên toàn thế giới . Tính đa dạng đặc thù có thể tăng do việc bổ sung các loài ngoại lai hoặc tạo ra những xáo trộn vừa phải . Ngược lại, tính đa dạng này có thể giảm thông qua các thay đổi như sự suy giảm loài hoặc ngăn cản các mô hình tự nhiên của sự xáo trộn và sự xâm lấn. Tính đa dạng đặc thù của một hệ sinh thái có thể bị biến đổi để thay đổi các mục đích sử dụng mà hệ sinh thái cung cấp. Tuy vậy khi muốn tăng cường một mục đích sử dụng, các mục đích sinh thái quan trọng khác thường cũng bị thay đổi theo . Việc xây dựng các khu đất trồng cây lấy gỗ có thể tăng sản lượng gỗ, nhưng giảm đa dạng loài, đồng thời có thể tăng tần suất lũ và xói mòn đất hoặc giảm dòng nước trong mùa khô, và rõ ràng không có lợi đối với những loài bị loại bỏ (do đó giảm bớt đa dạng gen của hệ sinh thái) Khi thay đổi hệ sinh thái để nâng cao năng suất trước mắt sẽ gây ra những biến đổi phức tạp trong các quá trình sinh thái khác, và sau cùng những biến đổi này có thể làm giảm năng suất về lâu dài, trọng tâm của các chính sách quản lý không thể bị giới hạn với chỉ một số lượng nhỏ những ảnh hưởng này .