giáo trình đa dạng sinh học chương 1

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Định nghĩa
Theo Công ước Đa dạng sinh học, khái niệm "Đa dạng sinh học"
(biodiversity, biological diversity) có nghĩa là sự khác nhau giữa các sinh
vật sống ở tất cả mọi nơi, bao gồm: các hệ sinh thái trên cạn, trong đại
dương và các hệ sinh thái thuỷ vực khác, cũng như các phức hệ sinh thái
mà các sinh vật là một thành phần, ; thuật ngữ này bao hàm sự khác
nhau trong một loài, giữa các loài và giữa các hệ sinh thái.
Có thể coi, thuật ngữ "đa dạng sinh học" lần đầu tiên được Norse
và McManus (1980) định nghĩa, bao hàm hai khái niệm có liên quan với
nhau là: đa dạng di truyền (tính đa dạng về mặt di truyền trong một loài)
và đa dạng sinh thái (số lượng các loài trong một quần xã sinh vật). Có
nhiều định nghĩa về đa dạng sinh học được đưa ra, định nghĩa được đưa ở
trên là định nghĩa được dùng trong Công ước Đa dạng sinh học. Các định
nghĩa khác về Đa dạng sinh học:
- toàn bộ gen, các loài và các hệ sinh thái trong một vùng hoặc trên
toàn thế giới .
- tính đa dạng của sự sống dưới mọi hình thức, mức độ và mọi tổ
hợp, bao gồm đa dạng gen, đa dạng loài và đa dạng hệ sinh thái .
[FAO]
- tính đa dạng, trạng thái khác nhau về đặc tính hoặc chất lượng
(R.Patrick,1983)
- sự đa dạng và tính khác nhau của các sinh vật sống và các phức
hệ sinh thái mà chúng tồn tại trong đó. Tính đa dạng có thể định nghĩa là
một số lượng xác định các đối tượng khác nhau và tần số xuất hiện tương
đối của chúng. Đối với đa dạng sinh học, những đối tượng này được tổ
chức ở nhiều cấp độ, từ các hệ sinh thái phức tạp đến các cấu trúc hoá học
là cơ sở phân tử của vật chất di truyền. Do đó, thuật ngữ này bao hàm các
hệ sinh thái, các loài, các gen khác nhau và sự phong phú tương đối của
chúng. (OTA, 1987).

- tính đa dạng của sự sống và các quá trình hoạt động của nó (U .S.
Forest Service, 1990).
- bao gồm tất cả các loài thực vật, động vật, vi sinh vật, các hệ sinh
thái và quá trình sinh thái học mà chúng tham gia . Đây là khái niệm bao
trùm cho mức độ phong phú của tự nhiên, bao gồm cả số lượng và tần số
xuất hiện của các hệ sinh thái, các loài và các gen di truyền trong một tổ
hợp xác định. (McNeely et al., 1990).
1
- tính đa dạng của sự sống ở mọi cấp độ tổ chức, biểu hiện bởi số
lượng và tần số xuất hiện tương đối của các đối tượng (gen, sinh vật, hệ
sinh thái) (EPA, 1990).
- toàn bộ sự đa dạng và khác nhau giữa các sinh vật sống và trong
chính sinh vật đó, cũng như đối với các hệ sinh thái mà các sinh vật tồn tại
trong đó; bao hàm cả đa dạng hệ sinh thái hoặc đa dạng quần xã, đa dạng
loài và đa dạng di truyền (Pending legislation, U .S. Congress 1991).
- tính đa dạng của sinh vật ở mọi cấp độ, từ những biến dị di truyền
trong cùng một loài đến sự đa dạng của các loài, giống/chi, họ và thậm chí
cả các mức phân loại cao hơn; bao gồm cả đa dạng hệ sinh thái, gồm cả
các quần xã sinh vật trong các sinh cảnh cụ thể và các điều kiện vật lý mà
chúng sinh sống trong đó (Wilson, 1992).
- là phức hệ vượt quá sự hiểu biết và có giá trị không thể đo đếm
được, đa dạng sinh học là toàn bộ tính đa dạng của sự sống trên trái đất
(Ryan, 1992).
- tính đa dạng về cấu trúc và chức năng của các dạng sống ở các
mức di truyền, quần thể, loài, quần xã và hệ sinh thái (Sandlund et al.,
1993).
1.2. Đối tượng môn học
Đa dạng sinh học là một phân môn của sinh học, đa dạng sinh học
lấy đối tượng là toàn bộ sinh vật sống trên trái đất làm đối tượng nghiên
cứu của mình. Sự đa dạng của đời sống được làm rõ bằng nhiều cách khác

nhau. Một số hướng của sự đa dạng này có thể bắt đầu được tạo nên nhờ
vào phân biệt giữa các yếu tố khác nhau. Có 3 nhóm đa dạng cơ bản được
tạo nên là: đa dạng di truyền; đa dạng loài và đa dạng hệ sinh thái.
Đa dạng di truyền bao gồm các thành phần của các mã di truyền
cấu trúc cơ thể (nucleotides, genes, chromosomes) và sự biến đổi trong
cấu trúc giữa các cơ thể của cùng một quần thể và giữa các quần thể khác
nhau.
Đa dạng loài bao gồm các bậc phân loại và các thành phần của nó,
từ các cá thể đến các loài, chi và cao hơn.
Đa dạng hệ sinh thái bao gồm các mức độ sinh thái khác nhau của
quần thể, thông qua nơi ở và ổ sinh thái, đến sinh cảnh.
Như vậy, đa dạng sinh học sẽ tập trung nghiên cứu sự đa dạng
trong sinh vật từ di truyền cho đến các hệ sinh thái. Tuy nhiên, đối với mỗi
cấp độ đa dạng sẽ có những mặt thuận lợi và khó khăn riêng khi tiến hành
nghiên cứu. Đối với đa dạng di truyền, các quần thể được thiết lập từ các
cá thể, mỗi một cá thể có một thành phần nhiễm sắc thể, các nhiễm sắc thể
được cấu thành từ các gen và gen được cấu thành từ nucleotide. Ngược lại,
trong đa dạng loài, giới, ngành, họ, chi, loài, dưới loài, quần thể và cá thể
2
hình thành nên một chuổi tổ hợp, trong đó tất cả các nhân tố ở mức thấp
hơn nằm trong mỗi mức cao hơn. Cùng với quá trình tiến hoá, sự tổ chức
phân loại này của đa dạng sinh học phản ánh một khái niệm tổ chức trung
tâm của sinh học hiện đại.

1.3. Sơ lược lịch sử về đa dạng sinh học
Những bằng chứng minh họa được cung cấp từ các hóa thạch và
phân tử, một vài sự kiện lớn về sự sống trên trái đất, cùng với niên đại của
chúng được tái hiện trong bảng sau:
Kỷ nguyên Thời kỳ Thời gian
(triệu năm)

Các sự kiện lớn
Tiền
cambrian
Precambrian 4500 Khởi thủy sự sống, các tổ chức đa bào
đầu tiên
Paleozoic Cambrian 550 Tất cả các ngành lớn xuất hiện được
ghi nhận từ hóa thạch, bao gồm động
vật có xương sống đầu tiên
Ordovician 500 Cá có hàm đầu tiên
Silurian 440 Sự xâm chiếm đất liền bởi thực vật và
chân khớp
Devonian 410 Sự đa dạng hóa của cá xương (teleost),
xuất hiện lưỡng thê và côn trùng
Carboniferous 360 Rừng được bao phủ bởi thực vật có
mạch, xuất hiện bò sát và sự ưu thế
của lưỡng thê
Permian 290 Sự tuyệt chủng của nhiều loài không
xương sống ở biển, xuất hiện bò sát
giống thú và côn trùng ngày nay.
Mesoic Triassic 250 Nguồn gốc và sự đa dạng chủ yếu là
bò sát, xuất hiện thú, cây hạt trần
chiếm ưu thế
Jurassic 210 Bò sát thống trị và cây hạt trần chiếm
ưu thế, xuất hiện chim
Cretaceous 140 Xuất hiện thực vật hạt kín, sự thống trị
của bò sát và nhiều nhóm động vật
không xương sống bị tuyệt chủng và
kết thúc một giai đoạn
Cenozoic Tertiary 65 Đa dạng hóa của thú, chim, côn trùng
hút phấn và hạt kín. Tertiary muộn/tiền

Quaternary- thời kỳ đỉnh cao của đa
dạng sinh học
Quaternary 1.8 Xuất hiện loài người
(Nguồn:www.IUCN.org)
Qua bảng trên cho thấy rằng có vẻ như tất cả các sinh vật đều có
chung một nguồn gốc. Tất nhiên, đa dạng sinh học đã được tăng lên từ giai
3
đoạn giữa, ước tính khoảng 3.5-4.0 tỷ năm trước (trái đất có tuổi khoảng
4,5-5,0 tỷ năm, vì vậy sự sống đã xuất hiện khắp nơi hầu hết chúng đều
tồn tại), đầu tiên sự gia tăng này diễn ra rất chậm.
Một trong những sự thay đổi quan trọng đó là đã mở ra một sự
phát triển lớn về đa dạng sinh học, đã tạo ra sinh vật đa bào. Các sinh vật
đa bào có lẽ đã không đa dạng hóa cho đến 1,4 tỷ năm trước, lúc đó gần
60% sự sống trước đó đã hoàn toàn mất đi. Đặc biệt các động vật đa bào
đã không bắt đầu đánh dấu sự đa dạng cho đến khoảng 600 triệu năm
trước, vào lúc đó khoảng 80% sự sống trước đó đã bị biến mất. Các sinh
vật vào thời kỳ này chỉ dài khoảng vài milimét. Đến Kỷ Palaeozoic (cổ
sinh) và trên đá của thời kỳ Cambrian (550 triệu năm trước), các nhà khoa
học đã tìm thấy sự xuất hiện ngẫu nhiên của các động vật đa bào
(metazoan) có kích thước khá lớn. Các nhà khoa học đã ước tính rằng nếu
sự bùng nổ đa dạng sinh học vào thời kỳ Cambrian được tiếp tục bằng một
tỷ lệ hằng số cho đến nay thì đại dương có thể xuất hiện 10
60
họ
metazoan, thay vì 10
3
như hiện nay (Sepkoski, 1997). Trên thực tế, tất cả
các nhóm động vật lớn ngày nay đều được ghi nhận ở hóa thạch trong thời
kỳ Cambrian (Kevin J Gaston, 2004).
Gould, 1989 đã đưa ra giả thuyết rằng sự đa dạng của các tổ chức

đạt cao nhất vào thời gian bùng nổ đa dạng sinh học của giai đoạn
Cambrian. Sự chiếm cứ đất liền của động vật, thực vật (440 triệu năm
trước), tiếp theo là sự đa dạng hóa của chúng, ngay sau các sinh vật đa bào
trong biển. Vì vậy, sự sống của động vật đến từ chổ một ít loài hoàn thiện
thành nhiều cấu trúc cơ thể khác nhau trong thời kỳ Cambrian, đến ngày
nay chúng ta nhìn thấy nhiều loài nhưng ít cấu trúc cơ thể hơn.
Khoảng 100 triệu năm trước đã có sự tăng lên và phát triển ổn định
của đa dạng sinh học, chúng đã đạt đến cực điểm vào cuối thời kỳ Tertiary
(đệ tam) và đầu Quaternary (đệ tứ), vào thời kỳ này có nhiều loài và số
bậc phân loại động vật thực vật cao hơn (cả dưới biển và trên cạn) so với
trước đó (Signor, 1990).
4