Cạnh tranh sinh học giữa các sinh vật diễn ra theo nguyên lý nào?

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa cứ có cạnh tranh là một loài chắc chắn biến mất. Nếu các loài sử dụng những nguồn lực khác nhau, khai thác ở những khu vực khác nhau hoặc hoạt động vào những thời điểm khác nhau, mức độ cạnh tranh trực tiếp có thể giảm và chúng vẫn có thể cùng tồn tại.

Nguyên lý loại trừ cạnh tranh giải thích sự cạnh tranh như thế nào?

Nguyên lý loại trừ cạnh tranh, thường gắn với Gause, tập trung vào mối quan hệ giữa nguồn lực, ổ sinh thái và khả năng cùng tồn tại.

Một loài không chỉ cần một nơi để sống mà còn có tập hợp các điều kiện và nguồn lực đặc trưng để duy trì sự sống và sinh sản. Khi hai loài phụ thuộc mạnh vào cùng những nguồn lực giới hạn, ổ sinh thái của chúng bị chồng lấn. Khi đó, mỗi loài đều ảnh hưởng đến khả năng tiếp cận nguồn lực của loài kia.

Logic của nguyên lý có thể hình dung như sau:

Nguồn lực giới hạn → các loài cùng khai thác nguồn lực → cạnh tranh tăng → khả năng sinh trưởng và sinh sản bị ảnh hưởng → loài khai thác nguồn lực hiệu quả hơn có lợi thế

Nếu sự chồng lấn về cách sử dụng nguồn lực quá lớn và không có cơ chế làm giảm cạnh tranh, hai loài khó duy trì trạng thái cùng tồn tại ổn định trong thời gian dài. Đây chính là nội dung quan trọng nhất của nguyên lý loại trừ cạnh tranh.

Vì sao nguồn lực giới hạn làm cạnh tranh sinh học trở nên rõ rệt?

Cạnh tranh không nhất thiết mạnh khi nguồn lực còn dồi dào. Khi số lượng sinh vật tăng hoặc nguồn lực giảm, phần tài nguyên mà mỗi cá thể có thể tiếp cận trở nên hạn chế hơn.

Nguồn lực cạnh tranh có thể gồm:

·         Thức ăn

·         Nước

·         Ánh sáng

·         Chất dinh dưỡng khoáng

·         Không gian sống

·         Nơi trú ẩn

·         Nơi làm tổ

·         Bạn tình

Ví dụ, nhiều cây cùng phát triển trong một khu vực có thể cạnh tranh về ánh sáng, nước và chất dinh dưỡng. Ở động vật, thức ăn, nước, nơi trú ẩn hoặc nơi sinh sản có thể trở thành nguồn lực giới hạn. Khi mật độ quần thể tăng, cạnh tranh nội loài thường cũng tăng; giữa các loài, sự cạnh tranh xuất hiện khi chúng khai thác chung nguồn lực.

Điểm quan trọng là sự khan hiếm tương đối của nguồn lực, chứ không phải bản thân nguồn lực đó có tồn tại hay không. Nếu thức ăn có nhiều đến mức mọi cá thể đều dễ dàng đáp ứng nhu cầu, việc cùng sử dụng thức ăn chưa chắc tạo ra cạnh tranh đáng kể.

Điều gì quyết định loài nào có lợi thế trong cạnh tranh?

Kết quả cạnh tranh phụ thuộc vào khả năng mỗi loài khai thác nguồn lực trong điều kiện môi trường cụ thể. Loài có lợi thế không nhất thiết là loài “mạnh hơn” theo nghĩa chung; nó có thể chỉ hiệu quả hơn trong việc sử dụng nguồn lực đang trở thành yếu tố giới hạn.

Cơ chế có thể diễn ra qua nhiều bước:

1.    Hai loài cùng cần một nguồn lực hữu hạn

2.    Mức độ tiếp cận nguồn lực của mỗi loài bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của loài kia

3.    Một loài khai thác nguồn lực hiệu quả hơn hoặc chịu được tình trạng khan hiếm tốt hơn

4.    Tốc độ sinh trưởng hoặc sinh sản của loài còn lại giảm

5.    Nếu chênh lệch kéo dài và không có cơ chế giảm cạnh tranh, quần thể bất lợi có thể tiếp tục suy giảm

Vì vậy, nguyên lý loại trừ cạnh tranh không đơn giản nói rằng “loài mạnh thắng loài yếu”. Cách diễn giải chính xác hơn là loài có lợi thế trong việc khai thác nguồn lực giới hạn có thể làm giảm khả năng duy trì quần thể của đối thủ khi hai loài có ổ sinh thái chồng lấn quá lớn.

Thí nghiệm với Paramecium cho thấy nguyên lý này ra sao?

Một ví dụ kinh điển là thí nghiệm nuôi hai loài trùng cỏ Paramecium aurelia và Paramecium caudatum.

Khi được nuôi riêng, cả hai loài đều có thể sinh trưởng. Nhưng khi được nuôi cùng nhau trong điều kiện chúng phải khai thác những nguồn thức ăn tương tự, P. aurelia có lợi thế cạnh tranh và quần thể P. caudatum suy giảm dần. Đây là một minh họa thực nghiệm quan trọng cho nguyên lý loại trừ cạnh tranh.

Điều đáng chú ý ở ví dụ này không phải chỉ là kết quả “một loài thắng”. Giá trị của thí nghiệm nằm ở mối quan hệ nhân quả:

Cùng môi trường → chồng lấn nhu cầu nguồn lực → cạnh tranh → khác biệt về khả năng khai thác nguồn lực → thay đổi quy mô quần thể.

Do đó, khi gặp một ví dụ về cạnh tranh sinh học, cần tìm nguồn lực nào đang giới hạn và hai sinh vật sử dụng nguồn lực đó giống nhau đến mức nào.

Vì sao cạnh tranh không phải lúc nào cũng dẫn đến loại trừ?

Nguyên lý loại trừ cạnh tranh cần được hiểu trong điều kiện của nó. Hai loài có thể giảm cạnh tranh bằng cách phân chia nguồn lực.

Chẳng hạn, các loài có thể:

·         Sử dụng những loại thức ăn khác nhau

·         Khai thác các khu vực khác nhau trong cùng môi trường

·         Hoạt động vào những thời điểm khác nhau

·         Sử dụng các tầng không gian khác nhau

Khi cách sử dụng nguồn lực được phân hóa, mức độ chồng lấn ổ sinh thái giảm. Các loài khi đó có thể cùng tồn tại vì chúng không còn cạnh tranh trực tiếp với nhau ở mức tối đa. Hiện tượng này được gọi là phân chia nguồn lực và có thể tạo ra các ổ sinh thái hẹp hơn, hay microniche.

Vì vậy, cần phân biệt hai trường hợp:

·         Chồng lấn nguồn lực rất lớn: cạnh tranh trực tiếp mạnh, nguy cơ loại trừ cạnh tranh cao hơn

·         Sử dụng nguồn lực được phân hóa: cạnh tranh trực tiếp giảm, khả năng cùng tồn tại tăng

Đây cũng là lý do không nên suy luận rằng “có cạnh tranh = một loài chắc chắn tuyệt chủng”. Kết quả phụ thuộc vào mức độ chồng lấn, điều kiện môi trường và khả năng các loài khai thác những phần khác nhau của nguồn lực.

Tóm lại, cạnh tranh sinh học được giải thích trực tiếp bằng nguyên lý loại trừ cạnh tranh trong trường hợp các loài có nhu cầu nguồn lực trùng lặp cao và nguồn lực đó bị giới hạn. Cốt lõi của nguyên lý là mối quan hệ giữa ổ sinh thái, nguồn lực giới hạn và khả năng cùng tồn tại. Khi hai loài sử dụng gần như cùng một nguồn lực trong cùng điều kiện, loài có lợi thế khai thác có thể làm loài kia suy giảm; ngược lại, phân chia nguồn lực có thể làm giảm cạnh tranh và cho phép chúng cùng tồn tại.