Nghiên cứu sinh thái là gì
Đề cương môn sinh thái họcBạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (258.72 KB, 35 trang ) Chương 1: nguyên lý khoa học thực sự đủ năng lực để quản lý tài nguyên, thiên nhiên và cả hành vi của con người đối với thiên nhiên Đây cũng là con đường đưa đến sự ra đời và phát triển của lĩnh vực khoa học mới Khoa học STH và cũng là con đường để STH tự hoàn thiện cả về nội dung và phương pháp luận của mình b- Vai trò và ý nghĩa của STH đối với đời sống và nền văn minh của con người + STH đã và đang đóng góp rất nhiều thành tích cho nền văn minh nhân loại cả về khía cạnh lý luận cũng như thực tiễn sản xuất + STH giúp ta hiểu sâu hơn về bản chất của sự sống, sự tiến hoá và biến dị của sinh vật trong mối tương tác với môi trường + STH giúp chúng ta hiểu và giải thích đc mối cân bằng ST từ đó giúp chúng ta định hướng cho hoạt động của con người trong tự nhiên để phát triển nền văn minh ngày càng cao và bền vững hơn + Trong cuộc sống, STH giúp con người nâng cao năng suất vật nuôi và cây trồng. Thuần hoá chọn tạo giống các loài sinh vật. Hạn chế và tiêu diệt các loài dịch hại, bảo vệ đời sống vật nuôi, cây trồng và con người theo hướng cân bằng sinh thái. Khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên duy trì đa dạng sinh học, bảo vệ và cải tạo môi trường, đưa cuộc sống con người ngày càng tốt và bền vững hơn c- Đối tượng và nội dung nghiên cứu của sinh thái học Đối tượng nghiên cứu của STH : + Là tất cá các mối quan hệ giữa sinh vật với sinh vật và giữa sinh vật với môi trường VD : cây A với cây R đồi trọc : khai thác quá mức xác định mối quan hệ giữa các đối tượng, cạnh tranh, cộng sinh. Nhằm khai thác tối đa các lợi ích + STH côn trùng là môn học về mối quan hệ giữa côn trùng với côn trùng, giữa côn trùng với môi trường xung quanh chúng 2 + STH cá là môn học về mối quan hệ giữa các loài cá với nhau, giữa loài cá với môi trường nước nơi chúng sống + STH ếch nhái là môn học về mối quan hệ giữa các loài ếch nhái với nhau và giữa loài ếch nhái với môi trường nước nơi chúng sống + STH chim là môn học về mối quan hệ giữa các loài chim với nhau, giữa loài chim với môi trường xung quanh chúng + STH thú là môn học về mối quan hệ giữa các loài thú với nhau, giữa loià thú với môi trường nước nơi chúng sống Nội dung của STH : + Nội dung của STH hiện đại đc xây dựng dựa theo nguyên lý : Mức độ tổ chức giống như phổ sinh học + Mức độ từ gen đến quần xã là những mức độ chính của cơ thể sống đc sắp xếp từ bé đến lớnvà có quan hệ tương hỗ với môi trường vật lý nhờ các chức năng xác định + STH là môn khoa học cơ bản của sinh vật học, nó nghiên cứu mối quan hệ của sinh vật với môi trường và sinh vật với sinh vật ở mọi cấp độ tổ chức từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp ( cá thể, quần thể, quần xã và hệ sinh thái, sinh thái quyển) Câu 3- Các phân môn của sinh thái học a- Nêu tên các phân môn STH - Dựa trên cấu trúc của STH ta có thể phân chia STH thành các phân môn sau : + STH cá thể + STH quần thể + STH quần xã + Hề sinh thái + Sinh thái quyển - Phân tích STH theo 3 cấp độ : cá thể, quần thể và quần xã là tạo điều kiện cho việc nghiên cứu tính quy luật của mối quan hệ sinh giới với ngoại cảnh( môi trường). 3 cấp độ trên đều có mối quan hệ mật thiết với nhau - Dựa theo đối tượng nghiên cứu STH có thể đc chia thành : STH TV, STH ĐV, STH VSV - Dựa theo mục đích ứng dụng : STH côn trùng, STH nông nghiệp, STH lâm nghiệp, STH biển, STH môi trường - Sinh quyển bao gồm tất cả các cơ thể sống trên trái đất + Sinh quyển phát triển qua 5 giai đoạn + Sinh thái quyển : hệ sinh thái khổng lồ bao gồm tất cả quần xã trên trái đất chúng tác động qua lại lẫn nhau đồng thời cũng chịu sự tác động tương hỗ của đất, nước, không khí b- Các phương pháp nghiên cứu sinh thái học 3 -STH là bộ môn khoa học tổng hợp. Vì vậy khi nghiên cứu STH buộc chúng ta sử dụng nhiều phương pháp và chọn lọc nhiều công cụ đồng thời 1 lúc để nghiên cứu -Tuỳ thuộc đối tượng nghiên cứu, cấp độ nghiên cứu cũng như ở vị trí địa lý( nơi tiến hành) nghiên cứu mà ta lựa chọn phương pháp nghiên cứu phù hợp để đạt kết quả tốt nhất -Có thể chia thành 3 phương pháp chính : + Nghiên cứu điều tra thực địa( quan sát, đo đạc, thu mẫu, ghi chép) + Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng : tìm hiểu các yếu tố vô sinh or hữu sinh tác động đến các loài sinh vật từ đó đề xuất các phương án đạt năng suất cao + Nghiên cứu mô hình toán học : mô hình hoá bằng toán học các quá trình tự nhiên, tính toán dòng vật chất, dòng năng lượng VD : khi nghiên cứu sự biến động mật độ của 1 loài côn trùng nào đó trên 1 giống cây ta phải chọn phương pháp điều tra thực địa đi kèm là phương pháp đo đếm, thu mẫu, xử lý thống kê, phân tích và phân loại -Các kết quả nghiên cứu trogn phòng or ngoài tự nhiên đc con người dùng toán học để mô phỏng mô hình hoá chung. Câu 4 : môi trường, định nghĩa, các loại môi trường, nhân tố anh hưởng,quy luật môi trường a- Định nghĩa : - Môi trường là tất cả các yếu tố, hiện tượng bên ngoài tác động lên sinh vật. Môi trường bao gồm các điều kiện vật lý và các. vsv sống Đối với môi trường chứa đựng nội dung rộng hơn. ( Môi trường của con người bao gồm các hệ thống tự nhiên và các hệ thống do con người tạo ra). b- Các loại môi trường: -Có 4 loại môi trường phổ biến là: môi trường đất, môi trường nước, môi trường không khí và môi trường vi sinh vật c- Các nhân tố của môi trường: - Những yếu tố khi chúng tác động lên đời sống sinh vật và ảnh hưởng, quyết định lên sinh vật gọi là các nhân tố môi trường - Tất cả các sv sống trong môi trường đều bị tác động cùng 1 lúc bởi các nhân tố môi trường( trực tiếp or gián tiếp) - Mức độ phản ứng của sinh vật phụ thuộc vào bản chất của nhân tố tác động như: cường độ, tần số, thời gian tác động - Dựa vào nguồn gốc và đặc trưng tác động của các nhân tố sinh thái ta chia thành: môi trường vô sinh( đất,nước, không khí, ánh sáng), môi trường hữu sinh( sinh vật, ĐV, con người), môi trường kinh tế- xã hội( nghiên cứu quan hệ con người với môi trường) d- Các qui luật của môi trường: 4 Quy luật giới hạn sinh thái: mỗi loài có 1 giới hạn sinh thái đặc trưng về mỗi nhân tố sinh thái. VD: giơi hạn sinh thái về nhiệt độ của cá rô phi ở việt nam là từ 5,6oC 42oC và điểm cực thuận là 30oC Quy luật tác động tổng hợp: sự tác động của nhiều nhân tố sinh thái lên 1 cơ thể sinh vật không phải là sự cộng gộp đơn giản các tác động của từng nhân tố sinh thái mà là sự tác động tổng hợp của cả phức hệ nhân tố sinh thái đó. VD: mỗi cây lúa sống trong ruộng đều chịu sự tác động của nhiều nhân tố( đất, nước, ánh sg Quy luật tác động đồng thời và quy luật tác động qua lại: các nhân tố sinh thái tác động đồng thời lên sinh vật và không thể thay thế cho nhau. Điều kiện môi trường tác động lên sinh vật làm chúng không ngừng biến đổi, đồng thời các sinh vật cũng có những tac động trở lại làm biến đổi các điều kiện môi trường. Những phản ứng này chính là phản ứng của sinh vật lên tác động của các nhân tố môi tr e- Chức năng của môi trường: Môi trường có các chức năng cơ bản sau: - Môi trường là không gian sống của con người và các loài sinh vật. - Môi trường là nơi cung cấp tài nguyên cần thiết cho cuộc sống và hoạt động sản xuất của con người. - Môi trường là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trong cuộc sống và hoạt động sản xuất của mình. - Môi trường là nơi giảm nhẹ các tác động có hại của thiên nhiên tới con người và sinh vật trên trái đất. - Môi trường là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người. Chương 2: Các phân môn sinh thái học Câu 5- Sinh thái học cá thể: a-Khái niệm và cho các ví dụ để minh họa Khái niệm: STH cá thể là sự nghiên cứu các cá thể sinh vật, giải thích sự tác động các yếu tố môi trường vô sinh và hữu sinh đến chúng cũng như tác động trở lại của sinh vật đó với môi trường VD: cá thể cá sấu xiêm hoang dã (cá sấu nước ngọt) b- Chức năng, nhiệm vụ nghiên cứu: c- Nhiệm vụ nghiên cứu: - Ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên đời sống sv và sự thích nghi của chúng với các nhân tố sinh thái gồm: + Các nhân tố sinh thái + Nhịp điệu sinh học + Tập tính sinh học - Sinh thái học cá thể có quan hệ nhiều với hình thái và sinh lý nhưng nó cũng có những vấn đề riêng biệt như xác định nhiệt độ cực thuận của 1 loài là cơ sở quan 5 trọng để giải thích sự phân bố: địa lý, theo sinh cảnh, số lượng và sự biến động số lượng ở chúng. d- Chức năng: Câu 6- Sinh thái học quần thể a- Định nghĩa và cho các ví dụ để minh họa: -Định nghĩa: Quần thể là nhóm các cá thể sinh vật của cùng 1 loài( hay dưới loại), khác nhau về giới tính, tuổi, kích thước, cùng sống trên 1 không gian nhất định trong cùng 1 thời điểm nhất định. Chúng có thể từ do giao phối và sinh ra các cá thể mới( trừ những loài sinh sản vô tính hay trinh sinh) VD: Tập hợp các cây chò xanh ở vườn Châu Phong 1980 b- Các đặc điểm của quần thể: - Mỗi quần thể có 1 tập hợp gen tạo thành 1 cơ sở di truyền chung. Thể hiện ở từng cá thể của quần thể - Mỗi cá thể có 1 kiểu gen khác nhau và giao phối tự do - Tính di truyền có liên quan đến đặc tính sinh thái của quần thể( khả năng ứng dụng, tính chống chịu) - Nơi sinh sống của quần thể phù hợp với đặc điểm sinh học và khả năng vận chuyển của loài. Đối với các loài chim thú lớn lãnh thổ của chúng rộng, các loài động vật bé có lãnh thổ hẹp - Quá trình hình thành quần thể là 1 quá trình tập hợp các cá thể của quần thể với điều kiện ngoại cảnh. Những cá thể của quần thể nếu không thích ứng sẽ di cư và bị tiêu diệt c- Các đặc trưng cơ bản của quần thể: d- Sự phân bố không gian: - Sự phân bố đc hiểu là sự chiếm cứ không gian của cá thể. Trong quần thể thường có 3 kiểu phân bố chính đó là: Phân bố đều, phân bố ngẫu nhiên và phân bố nhóm - Phân bố đều rất hiếm gặp trong tự nhiên. Phân bố đều thường xảy ra tại nơi có môi trường đồng nhất ( nguồn sống đc phân bố đều trong vùng phân bố). VD: nuôi tằm trong nong , nuôi ngài gạo trong khay nhựa Kiểu phân bố đều phản ánh sự cạnh tranh mãnh liệt giữa các cá thể trong quần thể hoặc tính lãnh thổ của các cá thể rất cao. VD: Cá đuôi cờ đánh nhau dữ dội khi nhốt trong không gian hẹp - Phân bố nhóm hay cụm là phân bố thường gặp nhất trong tự nhiên vì trong thực tế môi trường không đồng nhất do vậy các cá thể tập trung vào 1 chỗ nào đó mà tại nơi này có điều kiện môi trường thích hợp hoặc tụ tập lại để hoàn thành 1 chức năng nào đó. VD: quần thể sơn dương ở Savana có kiểu phân bố này - Phân bố ngẫu nhiên: đây là kiểu phân bố thường hay gặp trong tập hợp quần thể sống trong môi trường đồng nhất, các cá thể có xu hướng tụ tập lại với nhau thành 6 nhóm hay thành những điểm tập trung và giữa chúng cũng không có mối quan hệ đối kháng - Sử dụng PP thống kê giá trị của tỷ số V/m cho ta biết các cá thể phân bố theo dạng nào. + Nếu V/m > 1 thì các cá thể phân bố theo nhóm + Nếu V/m < 1 thì các cá thể phân bố đồng đều + nếu V/m = 1 thì các cá thể phân bố ngẫu nhiên Trong đó: V- là sai số chuẩn với V= m/ (n-1) m- là só cá thể trung bình n- là tổng lượng mẫu - Phân bố quần thể theo nguyên lý Allee: khi nghiên cứu sự phân bố của sinh vật Allee đưa ra quan điểm về Độ hội tụ của cá thể trong quần thể trong đấy có 2 loại quần thể : (A) quần thể có chỉ số sống cao khi mật độ cá thể trong quần thể thấp và (B) quần thể có chỉ số sống cực đại khi mật độ cá thể trong quần thể ở mức không quá thấp và cũng không quá cao 2- Mật độ quần th ể: - Là số lượng( khối lượng) hay năng lượng của quần thể tính trên 1 đơn vị diện tích hay thể tích mà quần thể đó sinh sống - VD: khi điều tra trên đay tại hưng yên 15/5/80cho biết mật độ trung bình của sâu đo xanh đạt 125 ấu trùng/cây - Mật độ cá thể đc coi là 1 đặc trưng quan trọng của quần thể nó biểu thị mối tương quan của quần thể này đối với các quần thể khác trong quần xã. Đặc trưng này còn gọi là kích thước của quần thể - CT tổng quát của kích thước quần thể như sau: Nt =No+ B D+ I E Nt: số lượng cá thể của quần thể ở thời điểm t No: số lượng cá thể của quần thể ban đầu t =0 B: số cá thể do quần thể sinh ra trong khoảng thời gian to t D: số cá thể bị chết của quần thể từ to t I: sốcá thể khi nhập cư vào quần thể to t E: số cá thể di cư từ to t - Có 5 phương pháp xác định mật độ quần thể: + PP kiểm kê tổng số: áp dụng cho sv lớn or sv dễ nhận biết or sv sống thành tập đoàn . VD: điều tra dân số + PP lấy mẫu theo diện tích: thống kê và cân đong các sv trong 1 số khu vực tương ứng or trong các mặt cắt có kích thước thích hợp. PP này cho kết quả tốt đối với quần thể phân bố đều( điều tra theo mật độ sâu theo thời gian trên 1 đơn vị diện tích) 7 + PP băt đánh dấu thả ra- bắt lại: Đây là PP khá phổ biến và có độ tin cậy cao trong trường hợp khi mật độ không biến đổi 1 cách nhanh chóng. Có thể áp dụng cho việc nghiên cứu sự di cư của bướm, châu chấu, chim. Ta dùng CT sau để tính: N= nA/ a N: số lượng cá thể của quần thể n: số cá thể đánh dấu rồi thả A: số cá thể bắt đc ( có dấu và không dấu) khi điều tra sau đánh dấu a : số cá thể đánh dấu bị bắt lại + PP chia ô: áp dụng cho sv sống cố định( ô tiêu chuẩn). PP này có những hạn chế nhất là trong điều kiện sống không đồng nhất. PP này dùng để đếm nật độ phân bố của ấu trùng tằm or mọt hạt thóc trong kho thóc + PP thu mẫu: số lượng mẫu thu đc ghi trên trục ngang. Nếu xác xuất bắt gặp ổn định thì các điểm đều nằm trên trục này từ 0, tương ứng với 100% cá thể thu đc trên 1 diện tích nào đó 3- Thành phần tuổi và tỷ lệ giới tính của quần thể: - Thành phần tuổi liên quan đến chỉ số sinh sản, tử vong và ảnh hưởng đến biến động số lượng cá thể của quần thể - Tuổi thọ là chỉ số đơn vị thời gian đã sống của các cá thể sv từ lúc sinh ra đến khi chết. Tuổi thọ trung bình của quần thể tương ứng với tuổi thọ trung bình của các cá thể riêng biệt - Tỷ lệ sinh sản: hình thái quần thể cũng như sinh học quần thể phụ thuộc nhiều vào mức sinh sản của loài. Tỷ lệ sinh đẻ là khả năng gia tăng của quần thể. Tỷ lệ sinh đẻ đc phân ra thành tỷ lệ sinh đẻ tối đa và tỷ lệ sinh đẻ sinh thái - Tỷ lệ sinh đẻ tối đa : là sự hình thành các thế hệ con cháu với khả năng tối đatheo lý thuyết không bị nhân tố sinh thái giứoi hạn- ( tức là sống trong điều kiện môi trường lý tưởng đầy đủ mọi yếu tố) - Sự sinh sản tối đa chỉ bị giới hạn bởi nhân tố sinh lý. Ký hiệu tỷ lệ sinh tuyệt đối và sinh lý = Ba, ta có CT sau: Ba = Nm/ t - Tỷ lệ sinh đẻ sinh thái tức là sự gia tăng quần thể dưới tác dụng của quần thể trong các điều kiện thực tế hay đặ trưng của môi trường. Đại lượng này biến đổi phụ thuộc vào kích thước, thành phần của quần thể và điều kiện môi trường Ký hiệu tỷ lệ sinh đẻ sinh thái = Br ta có CT: Br = Nn/ Nt Br: là tỷ lệ sinh đẻ thực tế Nn: số lượng cá thể mới đc sinh ra trong quần thể t: là thời gian N: là toàn bộ or 1 phần của quần thể có khả năng sinh sản 8 - Sinh sản giữa 2 đại lượng( tỷ lệ sinh đẻ tối đavà tỷ lệ sinh đẻ sinh thái cho phép xác định và dự đoán tốc độ tăng trưởng của quần thể trong tương lai ) - Tỷ lệ chết: biểu thị = sản lượng cá thể bị chết trong từng thời kỳ nhất định or dưới dạng tỷ lệ chết đặc trưng - Có 2 tỷ lệ chết khác nhau, đó là: + Tỷ lệ chết tối thiểu( chết theo lý thuyết): số cá thể bị chết trong điều kiện lý tưởng( không bị tác động do yếu tố giới hạn bị chết chỉ do sinh lý tác động) + Tỷ lệ chết sinh thái: chết thực do từng yếu tố môi trường cụ thể tác động đến - Cấu trúc tuổi : là thuộc tính quan trọng của quần thể ảnh hưởng đến tỷ lệ sinh sản và tử vong và do đó ảnh hưởng đến biến động số lượng cá thể của quần thể - Tương quan của các nhóm tuổi khác nhau trong quần thể quyết định khả năng sinh sản của chúng tại từng thời điểm trogn tương lai - Quần thể phát triển nhanh là quần thể có nhiều tuổi non - Quần thể ổn định là quần thể trong đó có sự phân bố các nhóm tuổi tương đối đều - Quần thể suy thoái là quần thể có nhiều cá thể già 4- Sự sinh trưởng và biến động số lượng của quần thể: - Có 2 vấn đề chủ yếu đó là: sự sinh trưởng, biến động số lượng và chiến lược dân số( điều chỉnh dân số) - Sự sinh trưởng: số lượng cá thể của quần thể trong thiên nhiên luôn thay đổi vì vậy thành phần của quần thể trong từng thời điểm cúng như chiều hướng biến động của nó cũng biến đổi theo. Khi biết đc tốc độ biến đổi có thể suy đoán đc nhiều đặc điểm quan trọng của quần thể Câu 7- Sinh thái học quần xã: a- Khái niệm (Định nghĩa): Quần xã sv là tập hợp các quần thể thuộc nhiều loài, phân bố trong 1 sinh cảnh xác định, ở đây chúng có quan hệ với nhau và với môi trường để tồn tại và phát triển 1 cách ổn định theo thời gian b- Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu chủ yếu của STH quần xã - Nghiên cứu mối quan hệ sinh thái khác loài( mối quan hệ sinh thái giữa TV,ĐV, quan hệ vật bắt mồi con mồi, mqh ký sinh, vật chủ, quan hệ cạnh tranh, quan hệ hội sinh, quan hệ cộng sinh) và sự hình thanh mối quan hệ sinh thái đó - Nghiên cứu cấu trúc quần xã trên cơ sở những mối quan hệ sinh thái khác nhau - Nội dung của STH quần xã đc nghiên cứu trên 2 phương diện: + Phương diện hình thái: nghiên cứu cấu trúc của quần xã và những đặc điểm của nó( thành phần laoì, đặc trưng của quần xã, độ phong phú, độ thường gặp, vai trò của các thành phần loài trong quần xã) + Phương diện chức năng: mô tả sự diễn thế của quần xã, tìm nguyên nhân của nó. Nghiên cứu sự chuyển hoá vật chất và năng lượng trong quần xã và giữa quần xã với ngoại cảnh 9 Để đạt đc điều đó cần nghiên cứu: chuỗi thức ăn, lưới thức ăn , hình tháp sinh thái c- Các đặc trưng cơ bản của các quần xã: 5- Thành phần loài và số lượng cá thể của từng loài: - Đặc trưng này biểu thị tính đa dạng của quần xã. Để biểu thị tính đa dạng của loài, người ta sử dụng tỷ lệ số lượng loài trên đvị diện tích. - Năm 1949, Shannon đã đưa ra CT tính chỉ số đa dạng của quần xã hay còn gọi là chỉ số Shannon H = P Trong đó: H: chỉ số đa dạng của quần xã P : tỷ số số lượng các thể của loài i trên tổng số số lượng cá thể của tất cả các loài của quần xã - Đặc trưng này còn đc thể hiện trong chỉ số cân bằng( chỉ số bình quân ) của quần xã e = Trong đó: S: tổng số các laoì của quần xã e : chỉ số bình quân của quần xã có giá trị từ 0 1 e = 0 : khi quần xã chỉ có 1 loài e = 1: khi tất cả các loài trong quần xã có số lượng cá thể bằng nhau 6- Sự phân bố không gian của quần xã : có 2 kiểu phân bô - Phân bố ngang và phân bố thẳng đứng - VD: rừng có thể phân chia thành 2 tầng cơ bản là: tầng tự dưỡng và tầng dị dưỡng. Cây rừng cũng có thể phân tầng để sống theo độ cao, thấp của rừng, núi - Trong ao, hồ, biển quần xã sv có thể phân tầng theo chiều nằm ngang và chiều thẳng đứng. VD: TV nổi: rong, rêu, cá. ĐVphú du ăn rong, rêu Những loài ĐV kiếm ăn khoảng không gian giữa bề mặt và đáy ĐV ăn dưới đáy hồ 7- Nhịp điệu sinh học : - Mỗi quần xã đều thể hiện 1 nhịp điệu SH hay nói cách khác là diễn thế thời gian riêng. Nhịp điệu SH có thể là: nhịp điệu ngày đêm, nhịp điệu mùa 8- Cấu trúc dinh dưỡng : - Cách xếp đặt các nhóm sv trong quần xã theo chức năng dinh dưỡng tạo nên cấu trúc dinh dưỡng của quần xã. Cấu trúc này phản ánh hoạt động chức năng của quần xã nhờ nó mà vật chất đc chu chuyển và năng lượng đc biến đổi. Chuỗi TĂ: + Sự vận chuyển năng lượng TĂ từ TV qua 1 loạt các sv khác, sv này làm TĂ cho sv khác gọi là chuỗi TĂ + Các chuỗi TĂ thể hiện bởi loài sau ăn loài trước giống như 1 chuỗi xích có khi lên tới 5 6 mắt xích 10 + Chuỗi TĂ có dạng sau: TV ĐV ăn cỏ ĐV ăn thịt bậc 1 ĐV ăn thịt bậc 2 Lưới TĂ : + Quan hệ TĂ thường phức tạp hơn nhiều bởi vì 1 ĐV lớn thường ăn rất nhiều loài TV. VD: bò, dê, trâu ngựa ăn rất nhiều loài cỏ khác nhau + 1 ĐV ăn thịt có thể ăn rất nhiều loài ĐV ăn cỏ và nhiều loài ĐV ăn thịt khác. Từ đó các chuỗi TĂ liên kết chéo nhau, họp lại thành lưới TĂ. VD: sư tử, hổ, báo, chó sói, có thể ăn trâu, bò, ngựa, dê, đồng thời chúng cũng ăn các loài ĐV khác như: thỏ, cáo Các bậc dinh dưỡng ( lớp sau ăn lớp trước) - Mỗi 1 nhóm sv trogn chuỗi TĂ có thể khác nhau về bậc phân loại nhưng cùng sử dụng 1 dạng TĂ được gọi là bậc dinh dưỡng( tức là mắt xích của chuỗi TĂ) Tháp sinh thái : - Các sv thường tổ chức thành từng nhóm theo các bậc dinh dưỡng và quan hệ tương hỗ giữa các thành phần của hệ sinh thái. - Số nguyên liệu ở mỗi bậc dinh dưỡng có thể đc biểu thị bằng tháp sinh thái - Tháp sinh thái đc cấu tạo bằng cách chồng liên tiếp các bậc dinh dưỡng từ thấp đến cao - Do tổng năng lượng ( or số lượng hay khối lượng) liên tiếp giảm giữa các bậc dinh dưỡng nên tháp có đáy to ở dưới, càng lên trên càng nhỏ dần. - Có 3 loại tháp sinh thái tuỳ thuộcvào cách sử dụng phếp đo lường khác nhau: tháp số lượng, tháp sinh khối, tháp năng lượng + Tháp số lượng: ở đây mỗi 1 bậc dinh dưỡng đc biểu thị = số lượng sv. VD: đồng cỏ và thỏ or đồng cỏ và ngựa. Trogn thực tế, có khi số lượng sv sản xuất ít nhưng đảm bảo đc cho 1 số lượng ĐV tiêu thụ rất lớn. VD: 1 or 2 cây gỗ có thể đáp ứng cho 1 số lượng côn trùng rất lớn. Tháp số lượng có nhược điểm là không thể hiện đc đầy đủ mức độ liên quan chức năng giữa các sv vì không thể hiện đc độ lớn của sv cũng như quy mô tác dụng của chúng. Sự mất cân đối của tháp số lượng thường gặp trong quan hệ vật chủ- ký sinh, trogn đó vật chủ có kích thước lớn còn vật ký sinh có kích thước nhỏ nhưng số lượng nhiều + Tháp sinh khối: trọng lượng các bậc dinh dưỡng trước bao giờ cũng lớn hơn trọng lượng các bậc dinh dưỡng sau. Tháp sinh khối rất thuận lợi cho việc biểu thị sự tích tụ năng lượng ở các bậc dinh dưỡng + Tháp năng lượng: luôn có dạng thpá điển hình nghĩa là tổng nguồn năng lượng của con mồi bất kỳ lúc nào cũng lớn hơn tổng nguồn năng lượng của những kẻ sử dụng chúng Như vậy: chuỗi TĂ, lưới TĂ, tháp sinh thái thể hiện mối quan hệ dinh dưỡng rất phức tạp giữa các loài, thậm chí giữa các cá thể trong quần xã, tạo nên cấutrúc chức năng của hệ thống cũng rất phức tạp không kém đảm bảo tính ổn định của 11 quần xã trong việc sử dụng nguồn sống 1 cách có hiệu quả và thích ứng đc với điều kiện môi trường thường xuyên biến động 9- Diễn thế sinh thái : - Mỗi quần xã có 1 diễn thế riêng tức là sự thay đổi tiếp diễn theo thời gian riêng. Diễn thế sinh thái của quần xã đc coi là 1 đặc trưng cơ bản của quần xã về mặt động học - Diễn thế sinh thái là quá trình biến đổi tuần tự của quần xã qua các giai đoạn khác nhau, từ dạng khởi đầu đc thay thế lần lượt bởi các dạng quần xã tiếp theo và cuối cùng dẫn tới 1 quần xã tương đối ổn định - Dạng khởi đầu của quần xã thường đcgọi là quần xã tiên phong và kết thúc là quần xã đích thực. VD: 1 đầm lầy rất nghèo nàn về quần xã dưới tác dụng của môi trường nắng, gió làm nuwóc bốc hơi, hồ dần dần bị cạn khô, cỏ dại phát triển, côn trùng, chuột, thỏ, xuất hiện kiếm ăn kéo theo các loài ăn thịt khác, cứ thế diễn thế cho đến lúc đầm lầy trước kia qua năm tháng biến thành rừng cây xanh tốt - Quá trình diễn thế : 1 số loài không thích nghi mất đi, 1 số loài xuất hiện( từ nơi khác phát tán đến) tính đa dạng của quần xã ngày càng tăng + Các loài sống ở quần xã đỉnh thực thường có kích thước, tuổi thọ cao, chu kỳ sống phức tạp, tiềm năng sinh hcọ kém + Tổng sinh khối ngày càng lớn + Chuỗivà lưới TĂ , phân bố cá thể, phân hoá tổ sinh thái ngày càng phức tạp + Vòng tuần hoàn vật chất ngày càng nhanh và càng có hiệu quả + Khả năng tự phục hồi cân bằng ngày càng lớn. Tính bền vững ngày càng cao - Diến thế sinh thái có thể đc phân loại thành diễn thế nguyên sinh và diễn thế thứ sinh: + Diễn thế nguyên sinh: diễn thế này đc khởi đầu từ 1 môi trường chưa có sv. Đó là vùng đất mới đc hình thành như: bãi sông, bãi biển mới đc bồi + Diễn thế thứ sinh: diễn thế này xuất hiện ở môi trường đã có quần xã nhất định và 1 hệ sinh thái nhất định. Quần xã và hệ sinh thái này đang ở trạng thái cân bằng và ổn định nhưng do có sự cố môi trường đã làm thay đổi các quần xã sv và dẫn đến sự thành lập quần xã mới và hệ sinh thái mới khác hẳn với hệ sinh thái cũ - Diến thế phân huỷ: diễn thế này liên quan đến loài mới sống trong quá trình phân huỷ các xác chết sv từ phức tạp thành các khoáng chất đơn giản. Đặc trưng của diễn thế phân huỷ là không dẫn tới 1 quần xã sv ổn định và điểm kết thúc của diễn thế là các chất khoáng đơn giản - Nguyên nhân xảy ra diễn thế bao gồm các nguyên nhân bên trong ( cạnh tranh nơi ở, TĂ, sinh sản, sự tiến hoá của loài) và bên ngoài tác động( di cư của loài, ảnh hưởng do các yếu tố vô sinh-thời tiết và con người) 10- Đỉnh cực- Climax 12 - 1 quần xã trong quá trình diễn thế nếu không bị những yếu tố này huỷ hoại tác động vào thì cuối cùng sẽ đạt đc trạng thái ổn định. Ở giai đoạn này những quần thể quan trọng cũng ổn định. Mức sinh từ dòng năng lượng và sinh khối đều nằm trong trạng thái cân bằng - Sự tập trung của các loài đặc trung đối với 1 quần xã đã biết chính là sản phẩm của những điều kiện môi trường địa phương. Môi trường này ổn định lâu dài thì quần xã sống trên đó cũng ổn định lâu dài tạo nên các dạng đỉnh cực Câu 8- Hệ sinh thái: a- Khái niệm: - Hệ sinh thái là tổ hợp 1 quần xã sv với môi trường vô sinh( ánh sáng, nhiệt độ, chất vô cơ) mà quần xã đó tồn tại. Trong quần xã các sv tương tác với nhau và với môi trường để tạo nên chu trình vất chất( chu trình sinh địa hoá) và sự chuyển hoá năng lượng mà quần xã đó tồn tại - Hệ sinh thái là 1 khái niệm rộng, linh hoạt vì thế có thể áp dụng cho tất cả các trường hợp có mối quan hệ tương hỗ sv và môi trường, có sự trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin giữa chúng với nhau. Đó có thể là 1 cánh rùng rộng lớn ( 1 cái ao, hồ, 1 con sông) hay hỏ như bể cá cảnh trong nhà, or 1 phân tử detrit là những hệ sinh thái điển hình b- Các kiểu hệ sinh thái : dựa vào bản chất tự nhiên ta có thể chia hệ sinh thái ra 2 kiểu đó là: hệ sinh thái tự nhiên và hệ sinh thái nhân tạo - Hệ sinh thái tự nhiên: là hệ sinh thái đc hình thành do thiên nhiên tự tạo ra trong quá trình hình thành trái đất or do chính bản thân nó hình thành 1 cách từ từ qua rất nhiều năm. Hệ sinh thái tự nhiên không do con người tạo dựng. VD: sinh quyển là hệ sinh thái tự nhiên khổng lồ và duy nhất trên hành tinh của chúng. Nó đc cáu tạo bởi tổ hợp các hệ sinh thái dưới đất, dưới nước, trên cạn. Chúng có quan hệ gắn bó với nhau 1 cách mật thiết = chu trình vật chất và dòng năng lượng. VD: hệ sinh thái rừng, hệ sinh thái biển, hệ sinh thái đồng cỏ tự nhiên - Hệ sinh thái nhân tạo: do con người tạo ra. Chúng cũng rất đa dạng về kích cỡ. VD: hệ sinh thái nông nghiệp, hệ sinh thái ao hồ, hệ sinh thái bể cá cảnh, hệ sinh thái đô thị c- Cấu trúc của hệ sinh thái : - 1 HST diển hình đc cấu trúc bởi các thành phần sau: + Sinh vật sản xuất ( P) + Sinh vật tiêu thụ ( C) + Sinh vật phân huỷ ( D) + Các chất vô cơ ( CO, O2, CaCO3, H2O) + Các chât hữu cơ ( Pro, lipid, gluxit, VTM, enzym, hôcmôn) + Các yếu tố khí hậu ( nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, lượng mưa) 3 thành phần đầu là quần xã sv còn 3 thành phần sau là môi trường ( E) 13 Như vậy HST gồm 4 thành phần cơ bản ( P+ C+ D+ E) - Sinh vật sản xuất : là những sv tự dưỡng gồm các loài TV có màu và 1 số nấm, VK, có khả năng quang hợp or hoá tổng hợp. Chúng là thành phần không thể thiếu đc trong bất kỳ hệ sv nào. Nhờ hoạt động quang hợp và hoá tổng hợp của chúng mà nguồn TĂ ban đầu đc tạo thành để nuôi sống trước tiên chính những sv sản xuất sau đó nuôi sống cả thế giới sv còn lại trong đó có con người - Sinh vật tiêu thụ: là những sv dị dưỡng Heterotrophy. Đây là các loài ĐV và những vsv không có khả năng quanh hợp va hoá tổng hợp, nói 1 cách khác chúng tồn tại đc là nhờ dựa vào nguồn TĂ ban đầu do các sv tự dưỡng tạo ra + ĐV chỉ ăn TĂ. VD: côn trùng, thỏ, sóc, trâu bò + ĐV ăn tạp. Vừa ăn TV vừa ăn ĐV, gấu chim, cá + Động thực vật ăn thịt, hổ, báo, chó sói, cây bắt sâu bọ, chim, nhái - Sinh vật phân huỷ: tất cá các vsv dị dưỡng sống hoại sinh trong quá trình phân huỷ các chất chúng tiếp nhận nguồn năng lượng hoá học để tồn tại và phát triên đồng thời giải phóng các chât từ các hợp chất đơn giản or các nguyên tố hỗn hợp ban đầu tham gia vào chu trình như: O2, CO2, N2 - Vsv có bản chất là sv dị dưỡng nên tham gia vào thành phần cấu trúc của HST cũng đc xem là sv tiêu thụ còn các loài ĐV trong HST lại đc xem là sv phân huỷ. Khác với vsv, ĐV tham gia vào quá trình phân huỷ ở giai đoạn thô, giai đoạn trung gian còn vsv phân huỷ các chất ở giai đoạn cuối cùng, giai đoạn khoáng hoá. Cho nên trong điều kiện tham gia vào quá trình quang hợp và có mặt vsv hoại sinh thì hệ thống đó là 1 HST - Ngoài cấu trúc theo thành phần, HST còn có kiểu cấu trúc theo chức năng. Theo Odum ED( 1983) HST có kiểu cấu trúc chức năng nó sẽ như sau: + Quá trình chuyển hoá năng lượng của hệ + Mắt xích TĂ trong hệ + Các chu trình sinh địa hoá diễn ra trong hệ +Sự phân hoá diễn ra trong không gian và theo thời gian + Các quá trình phát triển và tiến hoá của hệ + Các quá trình tự điều chỉnh d- Các đặc trưng của hệ sinh thái : - HST có những đặc trưng sau: cân bằng, chọn lọc tự nhiên, tiến hoá và đa dạng sinh học 11- Cân băng sinh thái : là 1 trạng thái mà ở đó số lượng các cá thể của quần thể ở trạng thái ổn định, hướng tới sự thích nghi cao nhất với điều kiện môi trường + HSTsẽ vững bền khi trong trạng thái cân bằng + Yếu tố sinh thái biến động mạnh có thê tạo ra hệ sinh thái mới( diễn thế sinh thái) 14 + Các HST tự nhiên đều có cơ chế tự điều chỉnh để đạt trạng thái cân bằng để thích ứng với điều kiện môi trường mới cân bằng động + Cơ chế tái lập trạng thái cân bằng: số lượng/ kích thước quần thể, tái lập chu trình sinh địa hoá học 12- Chọn lọc tự nhiên: + Các sv sống sót trong điều kiện khó khăn sẽ truyền lại đặc tính mới cho thế hệ sau Dạng thích nghi Dạng chuyên biệt : + Chỉ thích ứng với 1 môi trường sống + 2 quần thể của cùng 1 loài sống cách biệt nhau trong 1 thời gian dài trở thành 2 loài khác nhau Dạng phổ biến : thích ứng với nhiều kiểu môi trường Dạng cạnh tranh :1 vài loài có tính cạnh tranh hơn các loài khác ( về dinh dưỡng ) 13- Tiến hoá : + Dạng sv mới hình thành là do dạng sv cũ hình thành 1 vài cá thể thích ứng tốt với điều kiện tự nhiên biến đổi nên tồn tại và phát triển biến đổi di truyền 14- Đa dạng sinh học : + Đa dạng gen: quá trình chuyên biệt hoá, thích ứng, cạnh tranh, kết hợp đã tạo ra các quần thể thích ứng mới + Đa dạng về loài: quá trình tác động của môi trường, nhiều loài không thích nghi sẽ bị tiêu diệt, nhiều loài mới khác sẽ hình thành + Đa dạng chức năng : trong môi trường sinh thái đa dạng sinh thái Chương 3: Câu 9- Nguyên tắc hoạt động của hệ sinh thái: a- Dòng năng lượng : dòng năng lượng đi qua HST chuyển năng lượng qua các bậc dinh dưỡng dưới dạng sinh khối và hoạt độngtrong khuôn khổ của các định luật vật lý cơ bản- định luật nhiệt động học- định luật bảo tồn năng lượng b- Các qui luật - Quy luật thứ 1: năng lượng không thể tự sinh ra or tự mất đi. Điều này có nghĩa chúng chỉ có thể truyền từ dạng này sang dạng khác . VD: năng lượng ánh sáng chuyển sang năng lượng hoá học trong quá trình quang hợp của TĂ - Quy luật thứ 2: Khi năng lượng đc chuyển từ dạng này sang dạng khác thì không bảo toàn 100% mà thường bị mất đi 1 số năng lượng nhiệt nhất định. VD: khi bò, dê, hưu, nai, thỏ ăn cỏ để sinh trưởng và phát triển chúng sẽ không thể sử dụng 15 hết tất cả năng lượng TĂ từ cỏ mà quá trình đồng hoá TĂ năng lượng sẽ phải hao phí đi. Đến lượt hổ, sư tử, báo.ăn bò, dê.quá trình đồng hoá TĂ 1 phần năng lượng lại mất đi. Các bước sau tiếp tục diễn biến như vậy c- Các dạng năng lượng: - Năng lượng bức xạ: đó là năng lượng ánh sáng và đc sắp xếp thành phổ rộng lớn bởi các bước sóng điện từ phát ra từ mặt trời. Năng lượng này đc TV hấp thụ trong quá trình quang hợp - Năng lượng hoá học: là năng lượng đc tích luỹ trong các hợp chất hoá học. Trong thời gian quang hợp, ánh sáng đc sử dụng để sản xuất hyđrocacbon. Lipit ở TV. Trong quá trình phát triển qua các bậc dinh dưỡng của hệ sinh thái, các nguyên liệu TV đc chuyển thành các hợp chất, xây dựng nên cơ thể ĐV. Sự biến đổi sinh học này phải sử dụng năng lượng. Khi tất cả các hợp chất đc pha vỡ lần nữa, như trong quá trình hô hấp, đồng hoá TĂ thì năng lượng đc giải phống Các hợp chất này có thể xem như những kho dự trữ năng lượng - Năng lượng nhiệt: là kết quả từ sự biến đổi ngẫu nhiên đến sự chuyển động có hướng của các phân tử. Dạng năng lượng này đc giải phóng bất cứ lúc nào và sinh ra công. Tất cả các dạng công sản ra ở đây không chỉ đối với sự co cơ mà cả sự sinh trưởng và phát triển của cơ thể - Động năng là dạng năng lượng từ sự vận động của cơ thể. Thế năng của các cơ chất hoá học đc biến thành động năng bởi sự vận động và đc giải phóng khi làm việc + Sự vận động của TV như dòng nhựa nguyên, nhựa luyện d- Đơn vị đo năng lượng - Tất cả các dạng năng lượng có thể biến đổi thành đương lượng nhiêt. - Kilogam calori ( Kcal) là lượng nhiệt cần thiết để nâng nhiệt độ của 1 lit nước ( 1kg) lên 1 độ ( độ bách phân) - Gam calori (cal) là lượng nhiệt cần thiết đưa ra 1 gam nước lên 1độ e- Mô hình đặc trưng của dòng năng lượng: a- Các nhà sinh thái học đã xếp các nhóm sv vào các bậc dinh dưỡng. Số lượng sinh khối ở mỗi 1 mức độ dinh dưỡng có thể biểu thị bằng số đo như những cái hộp. Dòng năng lượng đi qua HST có thể nói với nhau như những dòng nước trong các ông dẫn. Độ lớn của các ống dẫn tỷ lệ với độ lớn của dòng năng lượng. PP này gọi là PP phân tích thuỷ lực đc nhà sinh thái học người Mỹ Odum E.P đề xướng năm 1956 b- Có thể dùng PP này để biểu thị dòng năng lượng đi qua HST c- Năng lượng ánh sáng mặt trời đi vào HST chỉ 1 phần rất nhỏ của chúng đc TV sử dụng để quang hợp và chuyển thành năng lượng hỗn hợp. Phần còn lại mất đi dưới dạng nhiệt. 1 phần năng lượng trong TĂ TV đc sử dụng trong quá trình hô hấp. Quá trình làm mất nhiệt trong HST 16 d- Năng lượng tích luỹ trong TĂ TV đi qua xíh TĂ và lưới TĂ, qua ĐV ăn cỏ. qua ĐV (1) ăn ĐV ăn cỏ qua ĐV (2) ăn ĐV(3) sinh vật hoại sinh. Qua 1 lần như vậy năng lượng sẽ giảm dần ở các bước tiếp đó. HST là hệ hở cho nên 1 số năng lượng sẽ thoát ra và 1 số năng lượng khác sẽ đc bổ sung Câu 10- Năng xuất sinh học của hệ sinh thái: a- Năng suất sinh học 15- Năng xuất sơ cấp - Là khối lượng chất hữu cơ sản xuất đc của sv sản xuất ( Đvị tính = kg khô or gam cacbon tồn trữ or số năng lượng tương đương theo calo/ 1 đvị diện tích or thể tích trong 1 đvị thời gian nhất định - VD: Năng suất sinh học sơ cấp của HST đồng cỏ cùng ôn đới dao động từ 10 20 tấn/ ha/năm. Năng suất này phụ thuộc giống khí hậu, kỹ thuật canh tác - Năng suất sinh học sơ cấp của HST nước ngọt tuỳ thuộc vào mức độ dinh dưỡng của thuỷ vực và nơi phân bố. Năng suất cao nhất khoảng 15g/m2/ngày 16- Năng suất thứ cấp: - Là khối lượng chất hữu cơ sản xuất đc và tồn trữ ở sv tiêu thụ và sv phân huỷ. Trên thực tế vì khối lượng các vsv phân huỷ qua mức nhỏ bé nên trên thực tế chỉ tính ở sv tiêu thụ - VD: năng suất thứ cấp là trọng lượng của ĐV ăn cỏ hay trọng lượng của nấm trồng ăn - Để sống và phát triển cơ thể sv cần năng lượng để đảm bảo 4 loại hoạt đông: + Năng lượng tiêu hao trong điều kiện hoạt động cơ sở + Năng lượng tiêu hao trong điều kiện vận chuyển + Năng lượng cần cho sinh trưởng nhằm sản sinh ra chất sống mới + Năng lượng cần cho sinh sản ( phôi, trứng, hạt) và các chất dự trữ b- Hiệu suất sinh thái: - Là tỷ lệ chuyển hoá năng lượng (%) giữa 2 bậc dinh dưỡng liền kề - Hiệu suất chuyển đổi năng lượng khác nhau khá lớn tuỳ thuộc bậc dinh dưỡng - VD: 80kg cỏ sản xuất đc 1kg thịt bò nhưng 5kg thịt mới sản xuất đc 1 kg cá hồi c- Tháp sinh thái: 17- Tháp số lượng: - Chỉ ra số lượng các sv ở mỗi bậc dinh dưỡng trong 1 HST 18- Tháp sinh khối: - Biểu thị sinh khối tổng thể ở mỗi bậc dinh duwõng kế tiếp or tổng các cơ thê sống - Đơn vị đo lường của nó có thể là: sinh khối biểu thị tổng khối lượng trọng lượng khô or tươi 19- Tháp năng lượng: - Minh hoạ các mối quan hệ năng lượng của 1 HST = việc chỉ ra lượng năng lượng ( calo) của 1 sinh khối ở 1 bậc dinh dưỡng 17 Câu 11- Chu trình sinh địa hóa a-Khái niệm: Là chu trình tuần hoàn các chất vô cơ trong HST theo các con đường đặc trưng từ môi trường ngoài vào bên trong sv rồi lại ra bên ngoài b- Chuyển hóa H 2 O: - H 2 O tồn tại ở 3 dạng: rắn lỏng- hơi tuỳ thuộc vào nhiệt độ của môi trường - H 2 O ở ( thể hơi) do bốc hơi vào khí quyển từ cây cối, bề mặt các ao, hồ, suối, sông, biển do năng lượng ánh sáng mặt trời. Khi bốc hơi H 2 O bay lên cao gặp lạnh ngưng tụ lại rồi rơi xuống đất - H 2 O chủ yếu ở ( thể lỏng) biển và đại dương ( chiếm 97,6%) - H 2 O ở thể rắn ( Băng Bắc và Nam cực) khoảng 2,7% - H 2 O hoà tan các chất, vận chuyển các chất mang theo nhiều chất dinh dưỡng cho đời sống TV - H 2 O chuyển hoá trên phạm vi toàn cầu tạo nên cân = H 2 O và tham gia điều hoà khí hậu hành tinh c- Chuyển hóa C: - Là thành phần cơ bản của prô ( CxHx) và nhiều phân tử cần thiết khác cho sựu sống - Cacbon tồn tại trogn tự nhiên dưới dạng CO2 ( Dioxit cacbon = Cacbon dioxit), CaCO3 ( Canxicacbonat- đá vôi) - TV hấp thụ CO2 trong không khí và H 2 O, quá trình quang hợp tạo ra đường( đường Gluco- C6H12O6) và khí O2 6CO2 + 6 H 2 O C6H12O6 + 6O2 - Quá trình hoạt động sống của ( ĐV- TV- hô hấp) lại thải CO2 ra ngoài tự nhiên - VD: xe, máy bay, tàu biểnthải CO2 d- Chuyển hoá Nitơ: - Nitơ là 1 nguyên tố quan trognj trong quá trình trao đổi chất của HST - Nitơ là thành phần cấu trúc không thể thiếu đc của axit amin, enzym, hoocmon và axitnucleiclưu giữ thông tin di truyền cho cơ thể - Nitơ tồn tại trong không khí chiếm khoảng 79% dưới dạng N2 ( Oxyt nitơ) - Phân tử này bền vững, TV không hấp thụ đc - Để phá vỡ N2 cho nó kết hợp với nguyên tố khác như O2, H2 cần nhiệt độ và P lớn - Nhờ 1 số hiện tượng tự nhiên như sấm chớp, các oxit nitơ đc tạo thành từ N2 và O2 cùng với H 2 O mưa rơi xuống làm giàu nitơ cho HST - Các loài vsv cũng có khả năng hấp thụ N2 ngoài thiên nhiên( từ khí trời or từ ttrái đất). Vi khuẩn cố định đạm trong rễ cây họ đậu, tảo cộng sinh trong bèo hoadâu, nấm nguyên thuỷ trong rễ cây thuộc chi Alnus - Chu trình có 5 bước: 18 + Cố định nitơ: chuyển khí N NH3 mà sv cần sử dụng đc ( nhờ vsv sống trong đất nước và 1 số vsv trong rễ cây họ đậu cỏ 3 lá) + Nitrat hoá: biến đổi NH2 NO3- ( quá trình này diến ra 2 bước): VK Nitrosomonas biến đổi NO3- Nitorit NO2- và VK Nitrobacter oxy hoá NO2- NO3- + Đồng hoá: rễ TV hấp thụ NO3- or NH4+ đưa các chất này vào cơ quan sv tạo nên pro TV or axit amin ở ĐV + Amon hoá: sv đào thải chất thải chứa ure ( nước tiểu) và axit uris trogn phân + Phân nitrat hoá: là quá trình khử NO3- N2 cũng như nhờ vào vi khuẩn chuyển đổi theo chu trình ngược lại của chu trình 3 e- Chuyển hoá P: - P là nguyên tố cần thiết cho sự sống, là thành phần quan trọng trogn cấu trúc của Axit nucleic, lipit - P và nhiều hợp chất có liên quan với p là 1 trogn những chất dinh dưỡng quan trọng bậc nhất trong các hệ thống sinh học. Tỷ lệ P so với các chất khác trogn cơ thể thường lớn hơn. Do vậy P trở thành yếu tố sinh thái vừa mang tính giới hạn vừa mang tính điều chỉnh - Trong tự nhiên P dự trữ phần lớn trong đá mẹ. Quá trình phong hoá lớp đá mẹ giải phóng P cho HST - P tồn tại trong nước dưới dạng: axit. VD: - P hữu cơ đc rễ cây hấp thụ từ đất do quá trình photpho hoá - ĐV nhận P dưới dạng photpho vô cơ từ nước uống or dưới dạng hợp chất photpho hữu cơ và vô cơ TĂ. Lượng P trong hệ sinh thái nước không đủ chuyển cho TV. Chu trình photpho không đc hoàn toàn cân bằng, 1 số lượng lớn photpho theo dòng chảy đổ vào biển cả f- Chuyển hoá lưu huỳnh: - Chu trình S cũng là 1 chu trình trầm tích. S là nguyên tố giàu xếp thứ 14 trogn vỏ trái đất, có trong đá sunfat như thạch anh - Trong khí quyển S tồn tại ở dạng khí SO2 - Trong đất S ở dạng vô cơ ( CaSO4.Na2S) - S cần thiết cho quá trình tổng hợp prô và VTM. Trong cơ thể ĐV, TV nó chứa trogn thành phần của Acidamin ( Xystein, Metionin) và trong nhiều enzym quan trọng khác - TV hút hợp chất vô cơ trong đất, chủ yếu là( SO4)2- và chuyển sang S của tế bào - ĐV ăn TV biến S (TV) S ( ĐV và người) - ĐV và TV chết để S hữu cơ trong đất 19 - S ( hữu cơ) chuyển hoá thành sinphuhyđro( H2S) . H2S và hợp chất vô cơ khác bị oxy hoá bởi vsv tự dưỡng S và (SO4)2- - Núi lửa thải ra môi trường từ 2 3 triệu tấn SO2/ năm. Quá trình đốt các nguyên liệu hoá thạch tahỉ ra môi trường 75 80 triệu tấn SO2/năm. Quá trình luyện quặng sunfit 6 triệu tấn SO2/năm - Sản xuất axit sufuric thải ra môi trường hàng năm 0,5 triệu tấn/ năm Câu 12- Diễn thế hệ sinh thái a-Khái niệm: là quá trình biến đổi của HST từ trạng thái ban đầu qua các giai doạn chuyển tiếp để đạt đc trạng thái ổn định lâu dài theo thời gian b- Trạng thái cân bằng của HST: - HST tự nhiên có đặc trưng tự lập cân bằng, có nghĩa là mỗi khi bị ảnh hưởng bởi nguyên nhân nào đó thì có thể tự phục hồi để trở về trạng thái ban đầu - Cơ chế của tự lập cân bằng chủa HST bao gồm: + Sự tự lập cân bằng thông qua sinh dân số học là hệ quả trong quá trình kiểm soát số lượng cá thể or sinh khối của quần thể ở các bậc dinh dưỡng khác nhau và đc thực hiện bơi các nhân tố sinh thái phụ thuộc mật độ - VD: nhờ thời tiết thực bì đã phát triển mạnh. Sau đó 1 thời gian, số lượng loài ăn TV lại bị giảm ngay thông qua 1 số nhân tố sinh thái phụ thuộc mật độ( cạnh tranh trong loài, giảm sức sinh sản, tăng tần số tiếp xúc với vật dữ ) - Sự tự tái lập cân bằng thông qua chu trình sinh địa hoá là hệ quả trong quá trình phục hồi hàm lượng các chất dinh dưỡng có ở HST để trở về mức độ ban đầu sau mỗi lần bị suy thoái - Ví dụ thực nghiệm về vấn đề này như sau: là khả năng tự hồi phục lại hàm lượng nguyên tố photpho có trogn 1 hồ nhỏ Schleinsee( Đức). Vì 1 lý do, lượng photpho trong hồ nhỏ bị thiếu hụt dẫn đến mất cân bằng trong hồ. Thông qua nghiên cứu người ta đã biết đc nhiều điều vì vậy họ đã bổ sung photpho vào hồ 2 lần, mỗi lần 47 kg. Kết quả hồ đã về trạng thía cân bằng như cũ - Hai cơ chế trên của sự tự lập cân bằng chỉ khác nhau về thời gian và cường độ phản ứng sau mỗi tác động đến HST. Mỗi HST có 1 khả năng tự lập cân bằng nhất định. Cả 2 cơ chế tự cân bằng của HST chỉ có thể thực hiện trong 1 giới nhất định. Nếu cường độ tác động ở mức độ HST không thể cân bằng thì HST bị huỷ diệt Chương 4 Đa dạng sinh học (Biodiversity) Câu 13- Đa dạng sinh học a- Khái niệm đa dạng sinh học: - Theo công ước đa dạng sinh học 1992: đa dạng sinh học là sự phong phú của mọi cơ thể sống có trong các hệ sinh thái. Đa dạng sinh học bao gồm sự đa dạng trong 20 loài ( đa dạng di truyền hay còn gọi là đa dạng gen), đa dạng giữa các loài( đa dạng loài) và đa dạng các HST b- Mức độ đa dạng sinh học: 20- Đa dạng di truyền: - Là sự phong phú về những biến dị trong cấu trúc di truyền của các cá thể bên trong loài. Những biến dị di truyền bên trong quần thể( khác nhau các kiểu gen bên trong của mỗi loài, khác nhau các gen, giữa các loài cách ly về địa lý, vùng phân bố) 21- Đa dạng loài: - Là sự phong phú về các loài trong các quần xã đc xác định thông qua việc điều tra, kiểm kê - Điều kiện hình thành loài mơi: + Thông qua quá trình tiến hoá từ những loài đang tồn tại do chúng thích nghi với những điều kiện môi trường mới or đơn giản là tách riêng ra từ các loài gốc + Do tác động đột ngột or tác động với cường độ cao xảy ra đột biến và tái tổ hợp gen - Lý thuyết hiện đại cho thấy hầu hết sv hình thành loài mới thông qua cách ly địa lý, sinh sản và quá trình này đc gọi là sự hình thành loài khác vùng phân bố - VD: hạt giống của 1 loài đc phát tán ra đảo nhờ gió, bão, chim ( sự tích dưa hấu Mai An Tiêm- Nga Sơn, Thanh Hoá) - Quần thể loài cấy đó đc hình thành trên đảo qua nhiều năm, nhiều thế hệ có thể sẽ khác với loài trong đất liền - Phát tán thích nghi là sự hình thành loài mới khác từ loài bố, mẹ vì các quần thể ở những điều kiện sống khác nhau cũng có sự thích nghi khác nhau - Tuy nhiên , cũng có những loài mới đc hình thành ngay trong cùng 1 vùng phân bố khi những quần thể cách ly bởi 1 hay nhiều cơ chế sinh học. VD: những quần thể sv có thể phát triển ở những không gian khác nhau nơi mà chúng giao phối và do vậy cách ly về sinh sản. Có quần thể giao phối vào mùa xuân, cũng có quần thể giao phối vào mùa thu 22- Đa dạng hệ sinh thái: - Là sự phong phú về các kiểu hệ sinh thái khác nhau. HST là hệ thống bao gồm sv và môi trường tác động lẫn nhau mà ở đó thực hiện vòng tuần hoàn vật chất và năng lượng trao đổi thông tin - Trong 1 HST số lượng các loài, số lượng các giống càng nhiều lúc là các hệ gen càng nhiều thì tính đa dạng sinh học càng cao - 1 HST nào đó tuy có số lượng cá thể rất đông nhưng nguồn gen rất ít thì đa dang sinh học rất thấp hay nghèo nàn. Ngược lại, 1 môi trường không những đông cá thể sinh vật sống mà còn có rất nhiều TV, ĐV và vsv thì ta nói đa dạng sinh học rất phong phú 21 Câu 14- Tầm quan trọng của đa dạng sinh học a-Khái quát: - Đa dạng sinh học là 1 nguồn tài nguyên quan trọng gồm toàn bộ các dạng sống đc tạo nên từ trái đất cần đc giữ gìn, bảo tồn để duy trì sự cân bằng sinh thái. Có nhiều cách phân chia giá trị của đa dạng sinh học trên thế giới. Theo Mc Neelyetal (1990) giá trị của đa dạng sinh học đc chia thành 2 loại: giá trị trực tiếp và giá trị gián tiếp b- Giá trị trực tiếp: 23- Cung cấp lương thực, thực phẩm: - 1 trong những giá trị của đa dạng sinh vật là cung cấp TĂ cho thế giới - Có 300 loài trên 250000 giống cây đc coi là nguồn TĂ cho người và gia súc. 75% chất dinh dưỡng dành cho người là do 7 loài cây trồng sau đây cung cấp như: lúa, lúa mỳ, ngô, lúa mạch, khoai tây, khoai lang và sắn. Trong số này 3 loài đầu đã chiếm hơn 50%. Hiện nay con người đã thuần hoá đc 200 loài cây dùng làm TĂ, 15- 20 loài là những cây trồng quan trọng - Họ hoà thảo, họ đậu, họ cà, họ rau, thập tự, họ hoa hồng. là nguồn cung cấp lương thực, thực phẩm tinh dầu cho con người - Tảo xoắn, cỏ biển đc sử dụng rộng rãi ở Châu Âu và Bắc Mỹ và hiện nay Trung Hoa, Nhật Bản đánh giá cao các cây TĂ này vì chúng chứa rất nhiều hoạt chất sinh học cũng như các nguyên tố vi lượng cần thiết cho con người 24- Cung cấp gỗ: - Gỗ là 1 trong những hàng hoá quan trọng trên thị trường thế giới, chiếm tỷ trọng lớn trong các mặt hàng xuất khẩu. Gỗ đc sử dụng trogn xây dựng, trong giao thông đường biển, chế biến giấy or may mặc 25- Cung cấp song máy: - Sau gỗ, song máy là nguồn tài nguyên quan trọng thứ 2 để xuất khẩu. Trên thế giới có khoảng 600 loài phân bố rộng rãi ở vùng nhiệt đới Châu Á- Thái Bình Dương và Châu Phi. Các nước có công nghiệp song máy lớn là: Philipin, Trung Quốc, Ấn Độ90% nguyên liệu thô của toàn thế giới lấy từ Inđonesia. Trung tâm đa dạng của song máy là bán đảo Malaysia với 104 loài trong đó 38% số loài là đặc hữu 26- Cung cấp năng lượng: - Gỗ là nguồn chất đốt chủ yếu lấy từ sinh khối TV. Tiềm năng năng lượng từ gỗ là 5600 6000 triệu KW/h mỗi năm, trogn đó 5000 triệu KW/h dưới dạng củi gỗ và 400triệu KW/h dưới dạng than củi 27- Cung cấp thuốc chữa bệnh: 22 - Theo R.E. Schultes ( giám đốc bảo tàng TV học đại học Harvard) cho biết có 3000 loài TV đc người Amazon bản xứ trồng làm thuốc chữa bệnh. Vùng Đông Nam Á có 6500 loài, ở Ấn Độ 2500 loài, Trung Quốc có 5000 loài - Theo thống kê có trên 21000 trên cây đã đc dùng làm thuốc trên phạm vi toàn thế giới. Khoảng 5000 loài TV bậc cao đã đc nghiên cứu toàn diện như là nguồn tiềm năng của thuốc mới. Hầu hết ở vùng nhiệt đới cây thuốc thu hoạch từ hoang dại là chính - 1 số loài cây có giá trị quan trọng trogn buôn bán là Papaver spp( cây họ anh túc), . và Digitalis laurata cho Digitoxin là 2 glucosit, chất kích thích quan trọng gluco có tác dụng chữa suy tim mà nhờ nó hàng triệu nguwòi sống sót. - Quinin là 1 alcaloit từ vỏ cây Cinchona, lần đầu tiên vào năm 1982 đã thành công trong việc chữa sốt rét. Sau chiến tranh thế giới 2 thì việc sản xuất thuốc chống sốt rét tổng hợp ra đời làm giảm nhu cầu về quinine. Tuy nhiên, từ đầu những năm 80 ký sinh trùng sốt rét tăng kháng thuốc tổng hợp và quinine lại đc đánh giá cao về vai trò và hiệu quả của nó. Tuy nhiên, việc trồng lại hàng loạt cây này đã làm mất đi tính đa dạng di truyền của chúng vì thế có thể lại 1 lần nữa phải tìm các hoá chất có chứa lượng quinine cao hơn để phòng trừ sốt rét 28- Cung cấp cây cảnh: - Hiện nay trên thế giới có trên 4000 loài cây đc dùng làm cảnh trong đó chủ yếu là: đa, si, tùng bách, đào, mai - Hoa, cây cảnh là mặt hàng có giá trị kinh tế cao trên thị trường quốc tế. Việc phát triển, thuần hoá và gieo trồng cây cảnh đã có lịch sử lâu dài - VD: hoa Lili đc trồng ở Trung Hoa làm cảnh và làm thuốc từ 2000 năm nay - Nước Anh có tới 3000 loài hoa đc trồng phổ biến. Số lượng các loài hoa rất phong phú hơn 150 loài hoa hồng, trên 120 loài hoa Dã miên, hơn 23000 loài hoa cúc - Ngoài việc bảo vệ nguồn gen quý hiếm, nghành sinh vật cảnh đang trở thành nghành kinh tế có giá trị thu nhập từ hoa cây cảnh đã lên đến gần 100 tỷ đồng mỗi năm. Dự báo đến 2010 giá trị giao dịch sản phẩm này trên thị trường thế giới ước tính đạt 16 tỷ USD tăng 5 tỷ USD so với hiện nay. c- Giá trị gián tiếp: - Đây là giá trị vô cùng to lớn mà đa dạng sv mang lại cho con người, 1 giá trị tuy không thể cầm đc không thể nắm đc nhưng không có nó con người khó mà tồn tại đc - Đa dạng sinh học là nguồn dự trữ to lớn, nguồn gen quý giá để cái tạo loài cây trồng vật nuôi - Đa dạng HST rừng sẽ giúp ngăn lũ lụt xói mòn đất đai giúp cho cuộc sống của chúng ta 23 - Cũng tương tự vùng cửa sông ven biển là nơi xuất hiện những thực vật đầu tiên, là điểm xuất phát cho chuỗi TĂ dẫn đến việc hình thành những kho tàng về tôm, cua, cá phục vụ cho con người 29- Sản phẩm của HST : + Khả năng quang hợp cho phép cây và tảo lấy năng lượng mặt trời để tạo các sản phẩm cho loài người. Đó cũng là điểm xuất phát của 1 chuỗi TĂ không thể tính đc và từ đó dẫn đến những sản phẩm của ĐV, là nguồn TĂ cho con người + Do đó, việc phá thảm TV bằng nhiều cách khác nhau, khai thác quá mức về gỗ, đốt rừng quá nhiều sẽ huỷ diệt khả năng sử dụng ánh sáng mặt trời và cuối cùng làm mất đi khả năng sản xuất sinh khối của TV và mất đi cả xã hội ĐV, kể cả con người 30- Giá trị về môi trường: + Các hệ sinh thái là cơ sở sinh tồn của sự sống trên trái đất trong đó có loài người. Giá trị của sự đa dạng mang quy mô rộng lớn và lợi ích không gì thay thế đc cho sự sống trên trái đất, trong đó giá trị về môi trường là 1 trong những giá trị gián tiếp quan trọng nhất của đa dạng sinh học. Giá trị tài nguyên và môi trường của đa dạng sinh học ddc thể hiện ở vai trò duy trì cân bằto ng sinh thái , cân bằng sinh học và bảo vệ môi trường là chức năng tự nhiên không thể thay thế đc. Các loài sinh vật tự dưỡng( chủ yếu là TV) thông qua quá trình quang hợp đã chuyển hoá các chất vô cơ thành hữu cơ tạo thnàh gnuồn chất hữu cơ duy nhất trên trái đất nuôi sống muôn loià sinh vật trogn đó có con người> Các loài sinh vật tiêu thụ , sv phân huỷ chuyển hoá các chất vô cơ thành hữu cơ làm khép kín chu trình chuyển hoá vật chất trên trái đất . Chuyển hoá vật chất cũng trao đổi năng lượng, trao đổi thông tin là động lực duy trì sự tồn tại và phát triển của sự sống, sự tiến hoá của muôn loài + Các HST đảm bảo sự chu chuyển các chu trình địa hoá, thuỷ hoá: oxy và các nguyên tố cơ bản khác như: cacbon, nito, photpho. Chúng duy trì sự ổn định và màu mỡ của đất làm giảm sự ô nhiễm, thiên tai 31- Giá trị nguồn nước: + HST có vai trò quan trọng trong việc hình thành và bảo vệ nguồn nước cho sự sống trên trái đất. Hệ TV tự nhiên tham gia trực tiếp vào vòng tuần hoàn nước, hệ TV giúp chu chuyển, điều chỉnh và ổn định vòng tuần hoàn. Hệ TV hoạt động như 1 lớp đệm nhằm duy trì chất lượng nước đồng thời ngăn cản làm giảm nhẹ mức độ hạn hán, lũ lụt như: tán lá, thân cây, lá khô làm giảm tốc độ hạt nước rơi xuống đất, ngăn cản dòng chảy. Rễ cây, hệ ĐV làm cho đất tơi xốp, tăng độ thông khí, tăng độ thấm của nước cũng như góp phần làm giảm dòng cháy,phân bố lượng nước từ ngày này qua ngày khác. Việc làm mất đi thảm Tv này sẽ dẫn đến mất giảm số lượng, chất lượng nước và đặc biệt làm suy thoái nơi sống của sv 24 thuỷ sinh. Thảm TV còn giúp điều chỉnh chất lượng nguồn nước ngầm, ngăn cản quá trình nhiễm mặn. 32- Giá trị và bảo vệ đất: + Đa dạng SH tham gia vào quá trình hình thành duy trì kết cấu chế độ dinh dưỡng và độ ẩm trong đất + Đóng góp các chất hữu cơ ban đầu cho quá trình hình thành làm mục cho đến cải tạo làm mới. Cụ thể hệ thống rễ cây làm vỡ đất, đá, làm thông thoáng tạo điều kiện cho nước thêm nhập sâu vào bên trong và tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động của các VSV + Đa dạng sinh học của HST trong việc bảo vệ đất là quan trọng và không thể thay thế được. Thông qua việc tăng độ phì cho đất giúp điều hoà dòng chảy và tuần hoàn nước, oxy và khoáng chất trong trái đất từ quá trình hoạt động của hệ VSV phân huỷ các hợp chất phức tạp hay làm mục nát hệ thống rễ cây trong đất + Suy thoái đa dạng sinh học thông qua việc mất thảm TV đã góp phần làm mặn hoá đất, rửa trôi chất dinh dưỡng và đá hoá các khoáng chất trogn đất và đẩy nhanh quá trình xói mòn lớp đất bề mặt, giảm khả năng sản xuất của đất, đẩy nhanh quá trình lở đất, bảo vệ các khu vực bờ biển sông 33- Điều hoà khí hậu: + Hệ TV đóng vai trò quan trọng trong việc điều hoà khí hậu địa phương, khí hậu vùng và cả khí hậu toàn cầu như : tạo bóng mát, khuếch tán hơi nước, giảm nhiệt độ không khí, thời tiết nóng nực hạn chế sự mất nhiệt khi thời tiết lạnh, điều hoà nguồn khí oxy và cacbonic cho môi trường trên cạn cũng như dưới nước thông qua quá trình quang hợp Câu 15- Sự suy giảm của đa dạng sinh học a-Suy thoái nguồn gen, loài và hệ sinh thái rừng: - Sự đa dạng SH càng cao thì sự phong phú cáng lớn và sự cân bằng sinh thái càng bền vững - Khi nói đến sự suy giảm đa dạng sinh học có nghĩa là nguồn gen biị nghèo, kiệt đi, số lượng các loài TV, ĐV càng ít đi, HST ngày càng suy kiệt - Trong bất kỳ 1 HST nào cũng vậy các loài sv đều có mối quan hệ và tác động ràng buộc lẫn nhau trong lưới TĂ. Sự mất đi bất cứ 1 loài nào đó trogn quần xã đều dẫn đến sự sắp xếp mới. Mắt xích TĂ ở bậc này bị phá, các loài trogn cùng 1 bậc dinh dưỡng cũng bị sáo trộn tiếp đó dẫn đến các loài trogn bậc dinh dưỡng phía trên đó cũng sẽ hẫng hụt theo b- Suy thoái nguồn gen, loài và hệ sinh thái biển: - Cũng giống như rừng biển và đại dương là nơi sinh sống của muôn vàn loài ĐV- TV, từ những loài ĐV lớn như cá voi, cá nhà táng, cá mập, cá heo, cs ngừ đến các loài nhỏ bé như: san hô, cá kim, tép.Các laoì TV làm TĂ cho các loài ĐV và con người như: rong, rêu, tảo 25 |
