Sự phát triển của hệ sinh thái còn được
gọi là "diễn thế sinh thái" (Ecological succession). Diễn thế sinh
thái là quá trình biến đổi của hệ sinh thái hay quần xã sinh vật
từ trạng thái khởi đầu (hay tiên phong) qua các giai đoạn chuyển tiếp
để đạt được trạng thái ổn định, tồn tại lâu dài theo thời gian. Đó là
trạng thái đỉnh cực (Climax).




Trong quá trình diễn thế xảy ra
những thay đổi lớn về cấu trúc thành phần loài, các mối quan hệ
sinh học trong quần xã . . . tức là quá trình giải quyết các mâu thuẫn
phát sinh trong nội bộ quần xã và giữa quần xã với môi trường, đảm bảo
về sự thống nhất toàn vẹn giữa quần xã và môi trường một cách biện
chứng. Sự diễn thế xảy ra do những biến đổi của môi trường vật lý, song
dưới sự kiểm soát chặt chẽ của quần xã sinh vật, và do những biến đổi
của các mối tương tác cạnh tranh - chung sống ở mức quần thể. Như vậy,
trong quá trình này, quần xã giữ vai trò chủ đạo, còn môi trường vật
lý xác định đặc tính và tốc độ của những biến đổi, đồng thời
giới hạn phạm vi của sự phát triển đó.

Nếu không có những tác động ngẫu nhiên
thì diễn thế sinh thái là một quá trình định hướng, có thể dự báo được.
Một cánh đồng hoang để lâu ngày sẽ trở thành trãng cây bụi rồi biến
thành rừng, một ao hồ nông theo thời gian sẽ bị lấp đầy thành đồng cỏ
rồi phát triển thành rừng.

Dựa trên những tiêu chuẩn xác định (như động lực, giá thể, ...) diễn thế sinh thái được xếp thành các dạng sau đây:

Nếu dựa vào động lực của quá trình
thì diễn thế chia thành 2 dạng: nội diễn thế (autogenic
succession) và ngoại diễn thế (allogenic succession).

Ngoại diễn thế xảy ra do tác
động hay sự kiểm soát của lực hay yếu tố bên ngoài. Chẳng hạn, một cơn
bão đổ bộ vào bờ, hủy hoại một hệ sinh thái nào đó, buộc nó phải khôi
phục lại trạng thái của mình sau một khoảng thời gian. Sự cháy rừng
hay cháy đồng cỏ cũng kiểm soát luôn quá trình diễn thế của rừng và đồng
cỏ,... . .

Nội diễn thế được gây ra bởi
động lực bên trong của hệ sinh thái. Trong quá trình diễn thế này, loài
ưu thế của quần xã đóng vai trò chìa khóa và thường làm cho điều kiện
môi trường vật lý biến đổi đến mức bất lợi cho mình, nhưng lại
thuận lợi cho sự phát triển của một loài ưu thế khác, có sức
cạnh tranh cao hơn thay thế. Nói một cách khác trong quá trình nội diễn
thế, loài ưu thế là loài “ tự đào huyệt chôn mình". Sự thay thế liên
tiếp các loài ưu thế trong quần xã cũng chính là sự thay thế liên tiếp
các quần xã này bằng các quần xã khác cho đến quần xã cuối cùng, cân
bằng với điều kiện vật lý - khí hậu toàn vùng. Hiểu theo quan điểm này
thì quần xã đỉnh cực không phải hoàn toàn ổn định theo thời gian, mà vẫn
có những biến đổi, tuy những biến đổi đó diễn ra rất chậm mà đời người
không đủ dài để có thể chứng kiến được những "nhảy vọt" có thể xảy ra
trong tương lai xa xôi của sinh quyển.

Nếu dựa vào "giá thể" thì diễn
thế gồm 2 dạng: diễn thế sơ cấp (hay nguyên sinh) và diễn thế
thứ cấp (hay thứ sinh).

- Diễn thế thứ cấp (Diễn thế
thứ sinh) xảy ra trên một nền (giá thể) mà trước đó từng tồn tại một
quần xã nhưng đã bị tiêu diệt. Chẳng hạn, nương rẫy bỏ hoang lâu ngày,
cỏ rồi trảng cây bụi phát triển và lâu hơn nữa, rừng cây gỗ xuất hiện
thay thế.

- Diễn thế sơ cấp (Diễn thế
nguyên sinh), ngược với trường hợp trên, xảy ra trên một nền (giá thể)
mà trước đó chưa hề tồn tại một quần xã sinh vật nào hoặc là chưa có bất
kỳ một “mầm móng” của sinh vật xuất hiện trước đây (mầm mống của sinh
vật là những dạng tồn tại của sinh vật và có thể phát triển thành 1
cá thể như các bào tử, phấn hoa, thân chồi ngầm, trứng....).
Chẳng hạn, sau khi nham thạch núi lửa đông đặc và nguội đi, do quá trình
phong hóa, vùng đất "mới" ra đời, làm nền cho sự quần tụ và phát triển
kế tiếp của các quần xã sinh vật. Diễn thế sơ cấp được nhà sinh thái học
người Anh A.G. Tansley (1935) mô tả, trở thành ví dụ kinh điển trong
sinh thái học. Khi nghiên cứu các đảo và hệ thực vật của đảo, ông ghi
nhận rằng, trên những tảng đá trần, do bị phong hóa, được phủ bởi lớp
cám bụi của nó. Bụi và độ ẩm tạo nên môi trường thuận lợi cho sự phát
triển của nấm. Nấm mốc trong hoạt động sống lại sản sinh ra những sản
phẩm sinh học mới làm biến đổi giá thể khoáng ở đó và khi chúng chết đi
góp nên sự hình thành mùn, môi trường thích hợp đối vôi sự nảy mầm và
phát triển của bào tử rêu. Rêu tàn lụi, đất được thành tạo và trên đó là
sự phát triển kế tiếp của các quần xã cỏ, cây bụi, rồi cây gỗ khép tán
thành rừng.

Ngoài ra, người ta còn phân biệt thêm 1
kiểu diễn thế khác, đó là diễn thế phân huỷ. Là kiểu diễn thế xãy ra
trên một giá thể mà giá thể đó dần dần biến đổi theo hướng bị phân huỷ
qua mỗi quần xã trong quá trình diễn thế. Diễn thế này không dẫn đến
quần xã đỉnh cực. Đó là trường hợp diễn thế của quần xã sinh vật trên
một thân cây đỗ hay trên một xác động vật, ngườI ta còn gọi kiểu diễn
thế này là diễn thế tạm thời.

Khuynh hướng diễn thế được xác định bởi
phức hợp quần thể các loài trong phạm vi môi trường vật lý cho phép. Ví
dụ như, trong vùng quá lạnh hay quá khô hạn, giai đoạn rừng chẳng bao
giờ đạt tới. Các quần xã bậc cao có chăng chỉ gồm những cây bụi hoặc
những loài của hệ thực vật nguyên sơ.

Sự diễn thế của cây rừng ngập mặn
(mangroves) ở vùng cửa sông nhiệt đới Nam Bộ cũng là một ví dụ sinh động
cho loại diễn thế này. Ở cửa sông các bãi bùn còn lùng nhùng, yếm
khí... không thích hợp cho đời sống nhiều loài thực vật, duy có các loài
bần trắng (Sonneratia alba), mắm trắng (Avicennia alba)...là
những loài cây tiên phong đến bám trụ ở đây. Sự có mặt và phát triển
của chúng làm cho nền đất được củng cố và tôn cao, đặc biệt ở giai đoạn
trưởng thành, quần xã này đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự xuất hiện
của các loài mắm lưỡi đòng (Avicennia officinalis), tiếp sau là đước (Rhizophora mucronata), dà quánh (Ceriops decandra), xu vối (Xylocarpus granatum), vẹt khang (Burguiera sexangula), dây mủ (Gymnanthera nitida),...
phát triển, hình thành nên một quần xã hỗn hợp rất ưu thế. Trong điều
kiện đó, các cây tiên phong không cạnh tranh nổi phải tàn lụi và lại di
chuyển ra ngoài. Đất ngày một cao và chặt lại, độ muối tăng dần... khi
tiến ra biển. Điều đó làm cho quần xã rừng hỗn hợp trên cũng suy tàn
ngay trên mảnh đất xâm lược sau một thời kỳ ổn định để rồi lại theo gót
cây tiên phong chinh phục vùng đất mới. ở phía sau, điều kiện môi trường
lại thích hợp cho sự cư trú và phát triển hưng thịnh của các nhóm thực
vật khác như chà là (Phoenix paludosa), giá (Excoecaria agallocha), thiên lý biển (Finlaysonia maritima). .. Xa hơn nữa về phía lục địa là những thảm thực vật nước ngọt, đặc trưng cho vùng đất chua phèn

Nếu dựa vào mối quan hệ giữa sự tổng hợp
(P) và phân hủy (R) của quần xã sinh vật, diễn thế lại chia
thành 2 dạng khác: diễn thế tự dưỡng và diễn thế dị dưỡng.

Diễn thế tự dưỡng là sự phát triển được
bắt đầu từ trạng thái với sức sản xuất hay sự tổng hợp các chất
vượt lên quá trình phân hủy các chất, nghĩa là P/R > 1, còn
diễn thế dị dưỡng ngược lại, được bắt đầu ở trạng thái P/R<1. Cần nhớ
rằng, trong diễn thế tự dưỡng với P lớn hơn R thì hệ sinh thái đang
tích lũy chất hữu cơ và sinh khối (B), do đó, tỷ số B/P, B/R hoặc B/E (ở
đây E = P + R, trong đó E là tổng năng suất sơ cấp) sẽ tăng, tương ứng
là sự giảm của tỷ số P/B. Những ví dụ về diễn thế tự dưỡng và dị dưỡng
có nhiều, chẳng hạn, sự diễn thế của rừng ngập mặn nêu trên và một hồ
nước thải tương ứng. Giai đoạn đầu tiến hóa của sinh quyển cũng là kiểu
diễn thế dị dưỡng.

Những dạng diễn thế được phân chia ở
trên xảy ra tùy thuộc vào những hoàn cảnh cụ thể, vào đặc tính
riêng biệt của từng hệ sinh thái, trong một số không ít trường
hợp, chúng có quan hệ với nhau, tác động lẫn nhau. Chẳng hạn, trong nội
diễn thế, quần xã đang phát triển hướng đến trạng thái cân bằng, lại
xuất hiện một lực từ ngoài (bão, cháy, lụt...) gây hủy hoại tiến trình,
buộc quần xã gần như phải làm lại từ những khâu bị hủy hoại, thậm chí
từ đầu. Nói đúng hơn, ngoại diễn thế kìm hãm quá trình phát
triển của nội diễn thế, làm quần xã được "hồi xuân". Những lực hình
thành trong nội diễn thế được mô tả như một quá trình bên trong hay mối
liên hệ ngược, về mặt lý thuyết, nó thúc đẩy hệ thống vận động về trạng
thái cân bằng, còn lực ngoại diễn thế như một kích thích từ
bên ngoài lên quá trình, đưa hệ thống quay ngược trở lại, tức là làm
thay đổi hướng phát triển chiến lược cửa cả hệ thống ngược
với nội diễn thế (Odum, 1983). Nếu lực tác động từ bên ngoài mang
tính chu kỳ hoặc do đặc tính của chính quần xã mà sự hủy hoại xảy ra ít
nhiều đều đặn qua các thời kỳ chuyển tiếp thì sự diễn thế trong hoàn
cảnh đó mang tính chu kỳ hay được gọi là “diễn thế có chu kỳ". Chẳng
hạn, sự diễn thế của thảm thực vật lá cứng (Chaparan) trong vùng
khí hậu khô hạn gây ra do nạn cháy xảy ra có chu kỳ.

Thảo Dương