Mục lục bài họcĐang ở d02-b3
Island Biogeography, the Species-Area Effect and Fragmentation
The species-area relationship
Across islands, forest patches and reserves, the number of species rises with area following a power law:
$$S = cA^{z}, \qquad z \approx 0{,}25$$The exponent matters more than the constant. Because $z$ is well below $1$, species number does not fall in proportion to area lost — but it does fall predictably. With $z = 0{,}25$, cutting a reserve to $\frac{1}{16}$ of its area halves its species number, and cutting it to $\frac{1}{10\,000}$ leaves only a tenth of the original richness.
Island biogeography: two axes
MacArthur and Wilson explained island richness as a dynamic equilibrium between immigration and extinction. Two variables set that equilibrium:
- Size — larger islands support larger populations, so extinction rate is lower.
- Distance from the mainland — nearer islands receive more colonists, so immigration rate is higher.
Therefore a large, near island holds the most species and a small, far island the fewest. A habitat fragment surrounded by farmland or highway behaves exactly like an island.
Edge effects and the loss of core
Fragmentation does its damage even when no area at all is lost. Conditions near an edge differ from the interior: more light, more wind, drier soil, higher temperature, more nest predators and more invasive plants. Species that require interior conditions survive only in the core. Splitting one patch into four multiplies edge and can destroy nearly half the core while the map still shows the same total hectares.
Quan hệ loài — diện tích đúng với đảo thật, với mảnh rừng và với khu bảo tồn, theo một hàm luỹ thừa:
$$S = cA^{z}, \qquad z \approx 0{,}25$$Số mũ quan trọng hơn hằng số. Vì $z$ nhỏ hơn $1$ nhiều, số loài không giảm tỉ lệ thuận với diện tích mất đi — nhưng giảm theo một quy luật đoán trước được. Với $z = 0{,}25$, thu khu bảo tồn còn $\frac{1}{16}$ diện tích thì số loài còn một nửa; thu còn $\frac{1}{10\,000}$ thì số loài còn một phần mười.
Lý thuyết đảo sinh học của MacArthur và Wilson giải thích số loài trên đảo là một cân bằng động giữa nhập cư và tuyệt chủng. Hai biến quyết định cân bằng đó:
- Diện tích — đảo lớn nuôi được quần thể lớn nên tỉ lệ tuyệt chủng thấp hơn.
- Khoảng cách tới đất liền — đảo gần nhận được nhiều cá thể di cư tới nên tỉ lệ nhập cư cao hơn.
Suy ra: đảo to và gần giữ nhiều loài nhất, đảo nhỏ và xa ít loài nhất. Một mảnh sinh cảnh bị ruộng lúa hay đường cao tốc vây quanh hành xử y hệt một hòn đảo.
Hiệu ứng viền và cái lõi bị mất. Phân mảnh gây hại ngay cả khi không mất một mét vuông nào. Vùng sát viền có điều kiện khác hẳn bên trong: nhiều sáng hơn, nhiều gió hơn, đất khô hơn, nóng hơn, nhiều kẻ ăn trứng chim và nhiều cây ngoại lai hơn. Loài đòi điều kiện nội vùng chỉ sống được ở phần lõi. Chẻ một mảnh thành bốn làm chiều dài viền tăng vọt và có thể xoá gần một nửa phần lõi, trong khi bản đồ vẫn ghi đúng bấy nhiêu hecta.
Một vườn quốc gia $10\,000$ ha có $80$ loài chim rừng. Kế hoạch phát triển sẽ để lại một mảnh rừng $625$ ha. Lấy $z = 0{,}25$, hãy dự đoán số loài còn lại và số loài mất đi.
Bước 1 — lập tỉ số để triệt tiêu hằng số $c$:
$$\frac{S_{2}}{S_{1}} = \left(\frac{A_{2}}{A_{1}}\right)^{z} = \left(\frac{625}{10\,000}\right)^{0{,}25} = \left(\frac{1}{16}\right)^{0{,}25}$$Bước 2 — tính luỹ thừa: $16^{0{,}25} = \sqrt{\sqrt{16}} = \sqrt{4} = 2$, nên tỉ số bằng $\frac{1}{2}$.
Bước 3 — số loài còn lại:
$$S_{2} = 80 \times \tfrac{1}{2} = \mathbf{40 \text{ loài}}$$Bước 4 — số loài mất: $80 - 40 = \mathbf{40}$ loài, tức mất $50\%$ số loài.
Đọc kết quả cho đúng: dự án lấy đi $93{,}75\%$ diện tích mà chỉ mất $50\%$ số loài. Nghe như một trao đổi có lợi, nhưng con số này là cân bằng dài hạn, không phải hậu quả tức thì — số loài sẽ trôi dần xuống $40$ qua nhiều thập kỷ, hiện tượng gọi là món nợ tuyệt chủng. Và $40$ loài mất đi sẽ là những loài vùng phân bố hẹp nhất, tức những loài đặc hữu.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 2 — The Living World: Biodiversity gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.