cấu trúc quần xã thuộc hệ sinh thái đô thị

Chúng tôi xin tiếp tục trình bày một số kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học, trong vấn đề cấu trúc quần xã thuộc hệ sinh thái đô thị.

Quần xã là một tập hợp các loài có tương tác với nhau trong hệ sinh thái. Quần xã bị chi phối bởi các loài thực vật ưu thế khác nhau là các loại thảm thực vật (hoặc các loại hệ sinh thái), được xác định chủ yếu bởi khí hậu và thứ yếu bởi điều kiện đất đai (thổ nhưỡng). Lập bản đồ các biến thể vi khí hậu và các loại đất trong một không gian xanh đô thị là một bước quan trọng trong quy hoạch và thiết kế môi trường sống không đồng nhất hoặc sự đa dạng của các loại thảm thực vật trong khu vực đô thị. Sự thay đổi điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng, tình trạng ô nhiễm, hoạt động của con người diễn biến theo gradient đô thị - nông thôn. Ví dụ: hiệu ứng đảo nhiệt đô thị gia tăng khi đi sâu vào vùng lõi đô thị, tính thấm nước giảm dần từ nông thôn tới đô thị. Điều đó quy định sự thay đổi về phộ phong phú của loài trong quần xã. Loài bản địa giảm dần từ nông thôn đến vùng lõi đô thị, hoặc loài phi bản đại gia tăng trong một cấu trúc thảm thực vật không đổi (>3cm diameter at breast height, dbh).

Ví dụ như vấn đề mà các loài thực vật gặp phải trong không gian đô thị đã được Waynne C. Zipperer và Glenn R. Guntenspergen minh họa trong 2 đồ thị sau.

Các khu vực đô thị là vô cùng phong phú trong các loại thảm thực vật hoặc ổ sinh thái (Gilbert 1991, Sukopp và cộng sự 1995, Godde và cộng sự 1995, Wheater 1999, Boada và Capdevila 2000). Các loại thảm thực vật trong đô thị có thể chia một cách đơn giản thành 3 nhóm: (1) phần còn lại của quần xã tự nhiên, bị chi phối bởi thực vật bản địa; (2) nhóm cây trồng chịu ảnh hưởng bởi kĩ thuật làm vườn trong điều kiện đô thị; (3) quần xã thực vật thích nghi với điều kiện đô thị, không chịu tác động của con người.

-                      Cấu trúc chiều dọc.

Cấu trúc quần xã theo chiều dọc thường đề cập đến phân phối hoặc phân tầng của lớp thảm thực vật, chủ yếu được xác định bằng ánh sáng cường độ. Một khu rừng với tán, cây bụi, và thảo mộc lớp. Mỗi lớp có thể nhận được khoảng 10% ánh sáng mặt trời nhận được từng lớp ở trên nó. Sự phân bố thực vật theo tầng phụ thuộc vào tính ưa sáng hay ưa bóng của các loài khác nhau. Năng lượng mặt trời giảm nhanh qua các tầng tán lá. Động vật trong rừng có thực phẩm khác nhau và yêu cầu bao gồm và tương đối khác nhau trong mỗi lớp theo chiều dọc. Ngoài ra, gỗ chết đứng thân và chi nhánh là một môi trường sống quan trọng cho nhiều nhóm động vật. Trong duy trì đa dạng sinh học động vật, ví dụ như, trong một khu vực công viên bán tự nhiên, số lượng của lớp thảm thực vật thường được xem là sơ cấp và sự đa dạng của thực vật là thứ cấp. Sự mất mát tương đối của các cấu trúc quần xã theo chiều dọc là một cách hữu ích để đo đạc suy thoái môi trường sống.

-                      Cấu trúc chiều ngang.

Cấu trúc quần xã theo chiều ngang có thể được mô tả như thảm thực vật theo một gradient hay trong các patch. Như vậy, cấu trúc quần xã sinh vật ở đô thị có thể được phân tích theo gradient đô thị - nông thôn tổng quát (McDonell, 1997). Tuy nhiên, các thành phần như đá, đất và điều kiện nguồn nước tồn tại loang lổ, không đồng nhất với ranh giới thay đổi khá đột ngột. Điều kiện đó quy định các thảm thực vật có trạng thái chắp vá với nhau với đường ranh giới phân biệt. Trạng thái của các đường ranh giới giữa các thảm thực vật trong đô thị chịu ảnh hưởng bởi của con người. Thông thường các hoạt động của con người nhấn mạnh độ sắc nét của chúng.

-                      Cấu trúc loài – Loài bản địa và loài phi bản địa (native species & non-native species).

Các nhóm phân loại có số lượng lớn trong hệ sinh thái đô thị bao gồm thực vật, động vật không xương sống và chim. Theo Chi cục bảo vệ môi trường thành phố Hồ Chí Minh (2010), đa dạng sinh học ở thành phố Hồ Chí Minh được thống kê gồm có:

Thực vật bậc thấp - tảo : 555 loài

Thực vật thủy sinh và ven bờ  : 448oài

Thực vật bậc cao có mạch mọc hoang : 572 loài

Động vật không xương sống  : 654 loài

Lớp cá  : 171 loài

            Lớp lưỡng cư   : 14 loài

Lớp bò sát   :   60 loài

Lớp chim  : 140 loài

Lớp thú  :   41 loài

Loài phi bản địa là loài có nguồn gốc từ nơi khác, di chuyển đến và cư trú trong các ổ sinh thái ở đô thị theo quá trình động học metapopulation. Các loài phi bản địa có thể được coi là kẻ xâm chiếm. Ví dụ cho loài phi bản địa xâm chiếm thành công nhất vào các ổ sinh thái đô thị là côn trùng. Các loài phi bản địa còn có thể do con người mang đến trong quá trình du nhập các sinh vật thuần hóa. Những loài phi bản địa cạnh tranh và làm suy yếu các quần thể loài bản địa. Theo Reichard và White (2001), đa phần sự giới thiệu loài mới không ảnh hưởng lên hệ sinh thái, như 5% trong số các loài đó trở thành loài xâm chiếm, ảnh hưởng đến cấu trúc và chức năng của hệ sinh thái.

Quy hoạch, thiết kế, và quản lý không gian xanh không chỉ quan tâm về độ phong phú của loài, mà còn đặc biệt quan tâm đến thành phần loài (Zipperer và Foresman 1997). Đa dạng hoá cây xanh đường phố làm tăng sự đa dạng chim, với sự phong phú của gia cầm và thành phần loài phụ thuộc vào loài cây được sử dụng. Thay thế cây bản địa với cây phi bản địa có thể được dự kiến ​​sẽ giảm sự đa dạng chim.

-                      Mối quan hệ giữa các loài.

Các loài trong quần xã có mối quan hệ hỗ trợ và kìm hãm lẫn nhau trong quá trình sinh trưởng và phát triển. Một mối quan hệ nổi bật trong hệ sinh thái đô thị là mối quan hệ của sinh vật vector truyền bệnh với các loài khác. Vấn đề sức khỏe cộng đồng phụ thuộc vào tốc độ phát triển và phát tán của các vật trung gian truyền bệnh. Một số loài nổi bật trong lịch sử phát triển nhân loại là: chuột với bệnh dịch hạnh, muỗi với bệnh sốt xuất huyết…

Mối liên hệ giữa các loài tạo nên sự kiểm soát số lượng quần thể, kiểm soát sự phát triển của mỗi loài từ nhiều hướng khác nhau.

-                      Đa dạng loài kiểu alpha & beta. Sự đa dạng về loài trong hệ sinh thái đô thị bao gồm sự đa dạng cao trong ổ sinh thái đơn (alpha – diversity) và sự biến đổi giữa các quần xã trong các patch (beta – diversity). Sự đa dạng về loài trong hệ sinh thái đô thị là kết quả của sự phân mảnh môi trường đô thị, tạo ra sự đa dạng trong môi trường sống đô thị và là kết quả của sự xâm lấn bởi các loài ngoại lai vào đô thị. (Jari Niemela¨, D. Johan Kotze và Vesa Yli-Pelkonen)