Thảo luận Sinh thái học

Chương VIII SINH THÁI HỌC 1. KHÁI NIỆM Sinh thái học là khoa họcc về quan hệ của sinh vật hoặc một nhóm sinh vật với môi trường xung quanh, hay là khoa học về quan hệ qua lại giữa sinh vật và môi sinh của chúng (Odum, 1971) Sinh thái học được phân chia thành 2 lĩnh vực: STH cá thể: nghiên cứu từng cá thể hay từng loài trong một môi trường sống nhất định STH quần thể: nghiên cứu tổng thể các mối quan hệ giữa các loài khác nhau trong môt môi trường sống. Sinh thái học được ứng dụng: - Nâng cao năng suất vật nuôi và cây trồng trên cả sự cải tạo các điều kiện sống của chúng. - Hạn chế và tiêu diệt các bệnh hại, bảo vệ sự sống cho vật nuôi cây trồng và sự sống của cả con người - Thuần hoá và di giống các loài sinh vật - Khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên, duy trì đa dạng sinh học và phát triển tài nguyên cho sự khai thác bền vững - Bảo vệ và cải tạo môi trường sống cho con người và các loài sống tốt hơn. CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI Các nhân tố vô sinh * Các nhân tố khí hậu + Ánh sáng + Nhiệt độ + Mưa và độ ẩm không khí * Các nhân tố thủy sinh * Các nhân tố thổ nhưỡng Các nhân tố hữu sinh (kí sinh, ăn mồi, cộng sinh...). * Quy luật tác động cộng gộp Các nhân tố sinh thái không bao giờ tác động riêng lẻ mà luôn tác động kết hợp với nhau. Đối với một sinh vật, chịu sự tác động của các nhân tố sinh thái là sự tác động cộng gộp. Các quy luật sinh thái: * Quy luật chống chịu Tất cả nhân tố sinh thái có một khoảng giá trị mà trong đó các quá trình sinh thái học diễn ra bình thường. Chỉ trong khoảng giá trị đó thì sự sống của một sinh vật hoặc sự xuất hiện cuả một quần xã mới diễn ra được. Có một giới hạn trên và một giới hạn dưới mà vượt khỏi đó thì sinh vật không thể tồn tại được. Trong khoảng chống chịu đó có một trị số tối ưu ứng với sự hoạt động tối đa cuả loài hoặc quần xã sinh vật. Khoảng chịu đựng đối với mỗi nhân tố thay đổi tùy loài. Nó xác định biên độ sinh thái học cuả loài. Biên độ dao động này càng rộng khi khoảng chịu đựng các nhân tố sinh thái cuả loài càng lớn. 2. SINH THÁI HỌC QUẦN THỂ Ðịnh nghĩa Quần thể sinh vật là một nhóm cá thể cuả cùng một loài sinh vật sống trong một khoảng không gian xác định. Thí dụ quần thể tràm ở rừng U Minh; quần thể Dơi Quạ ở Sóc Trăng. Quần thể chim cánh cụt Bắc cực Mật độ của quần thể: Là số lượng của các cá thể trên một đơn vị không gian (diện tích hoặc thể tích). Nó có khả năng thay đổi theo thời gian mà hình thành quần thể. VD: mật độ các loài thú có guốc trong một savane Châu Phi bằng sáu cá thể/km2; Phân loại mật độ : - Mật độ thä : là tỉ lệ giữa số lượng của tất cả cá thể (hay sinh khôi) với tổng diện tích - Mật độ sinh học : là tỉ lệ giữa số cá thể với diện tích thật sự sử dung âæåüc VD: Việt Nam có mật đọ thä 1992 là 212 người/km2 và mật độ sinh thái là 1000 người/km2. Xác định số lượng cá thể của quần thể - Âãúm træûc tiãúp : aïp duûng âäúi våïi caïc âäüng váût låïn nhæ sæ tæí, linh dæång, haíi cáøu, coüp, beo,... - Phæång phaïp láúy máùu våïi caïc duûng cuû thêch håüp cho tæìng âäúi tæåüng sinh váût. - Phæång phaïp âaïnh dáúu vaì bàõt laûi âãø xaïc âënh säú læåüng N caï thãø cuía mäüt quáön thãø, ngæåìi ta bàõt vaì âaïnh dáúu T caï thãø räöi thaí chuïng. Mäüt thåìi gian sau, ngæåìi ta thæûc hiãûn mäüt âåüt bàõt næîa, âæåüc n caï thãø, trong âoï coï t caï thãø coï âaïnh dáúu (tæïc bë bàõt laûi láön hai). Do âoï æåïc læåüng cuía N seî laì : N = nT / t Thaình pháön tuäøi của quần thể Thãø hiãûn âàûc tênh chung cuía biãún âäüng säú læåüng quáön thãø vç noï aính hæåíng âãún khaí nàng sinh saín hay sæû tæí vong cuía quáön thãø. Thaình pháön tuäøi thæåìng âæåüc biãøu diãùn bàòng thaïp tuäøi. Thaïp tuäøi âæåüc thaình láûp båíi sæû xãúp chäöng lãn nhau cuía caïc hçnh chæî nháût coï chiãöu daìi tè lãû våïi säú læåüng caï thãø trong mäùi læïa tuäøi. Caïc caï thãø âæûûc vaì caï thãø caïi âæåüc xãúp thaình 2 nhoïm riãng åí 2 bãn âæåìng phán giaïc cuía hçnh thaïp Hình tháp tuổi người Caïc daûng hình tháp tuổi : a. Quáön thãø âang phaït triãøn nhanh coï nhiãöu caï thãø non b. Quáön thãø äøn âënh coï säú caï thãø non åí mæïc trung bçnh c. Quáön thãø âang suy giaím coï êt caï thãø non. Thaình pháön giåïi tênh = tè lãû âæûc caïi Thaình pháön giåïi tênh mang âàûc tênh thêch æïng cuía chuíng quáön âäúi våïi âiãöu kiãûn mäi træåìng âãø âaím baío khaí nàng sinh saín vaì hiãûu quía sinh saín cuía chuíng quáön. Thaình pháön giåïi tênh laì tè lãû giæîa säú caï thãø âæûc vaì caïi cuía mäüt quáön thãø sinh váût. Đa säú quáön thãø âäüng váût, tè lãû âæûc caïi thæåìng laì 1 : 1. Sự phân bố cá thể trong quần thể  Caïc caï thãø trong quáön thãø coï nhiãöu caïch phán bäú khaïc nhau : - Phán bäú âäöng âãöu : tæång âäúi hiãúm, tháúy åí ong vaì cáy träöng, váût nuäi. - Phán bäú ngẫu nhiãn : tháúy åí thæûc váût, mäüt säú nhãûn. - Phán bäú theo nhoïm : tháúy åí âa säú âäüng váût, cáy âaûi mäüc. Sự phân bố cá thể trong quần thể Phân bố đều Phân bố ngẫu nhiên Phân bố theo nhóm Sinh suáút hay tè lãû sinh âeí Laì nhán täú chênh laìm gia tàng säú læåüng cuía quáön thãø. Âoï laì säú læåüng caï thãø âæåüc sinh ra trong mäüt khoaíng thåìi gian so våïi täøng säú caï thãø åí âáöu cuía khoaíng thåìi gian âoï. - Tè lãû sinh âeí täúi âa laì khaí nàng taûo ra säú læåüng caï thãø con âæåüc hçnh thaình trong mäüt khoaíng thåìi gian xaïc âënh khi khäng coï taïc nhán haûn chãú, tæïc trong âiãöu kiãûn lyï tæåíng. - Tè lãû sinh âeí thæûc tãú laì säú læåüng caï thãø âæåüc sinh ra trong mäüt âån vë thåìi gian trong âiãöu kiãûn thæûc tãú cuía mäi træåìng, noï phuû thuäüc vaìo kêch thæåïc cuía quáön thãø vaì caïc âiãöu kiãûn váût lyï cuía mäi træåìng. Tè lãû tæí vong Laì säú caï thãø chãút âi trong mäüt khoaíng thåìi gian trãn täøng säú caï thãø åí âáöu khoaíng thåìi gian âoï. Tè lãû säúng soït Tè lãû säúng soït cuía quáön thãø laì kãút quía cuía tè lãû sinh âeí vaì tè lãû chãút. Tè lãû säúng soït thay âäøi ráút nhiãöu giæîa caïc loaìi, vaì trong mäùi loaìi thç coï sæû sai khaïc giæîa caï thãø âæûc vaì caï thãø caïi. 2. SINH THÁI HỌC QUẦN XÃ Định nghĩa Quáön xaî sinh váût laì mäüt táûp håüp caïc quáön thãø sinh váût phán bäú trong mäüt vuìng hoàûc mäüt sinh caính xaïc âënh. VD: quáön xaî caïc loaìi boì saït åí savane Cháu Phi Säú læåüng loìai Säú læåüng chung cuía loìai laì täøng säú loaìi cuía quáön xaî trong mäüt hãû sinh thaïi. Thæûc tãú êt khi âãúm âæåüc täøng säú loaìi cuía mäüt quáön xaî. Sæû phong phuï cuía caïc loaìi Âoï laì säú læåüng caï thãø cuía mäùi loaìi trong quáön xaî. Sæû æu thãú Trong caïc quáön xaî, mäüt säú loaìi ráút phong phuï, taûo thaình mäüüt táön säú cao trong khi caïc loaìi khaïc coï säú læåüng ráút êt, cho nãn chè coï mäüt táön säú tháúp trong quáön xaî. SÆÛ PHÁN TÁÖNG TRONG QUÁÖN XAÎ. 1. Táöng tæû dæåîng vaì táöng di dæåîng. Táöng tæû dæåîng laì nåi xaíy ra hoaût âäüng quang täøng håüp maûnh cuía caïc sinh váût saín xuáút, tæïc laì åí táöng trãn nåi taïn laï. Coìn trao âäøi dë dæåîng xaíy ra åí dæåïi, trong âáút vaì trong cháút tráöm têch, nåi têch luîy nhiãöu cháút hæîu cå. 2. Sæû phán táöng trãn màût âáút cuía thæûc váût vaì âäüng váût. Thaím thæûc váût coï thãø phán thaình táöng coí, táöng cáy buûi, táöng tiãøu mäüc vaì táöng âaûi mäüc. Ræìng daìy nhiãût âåïi coï sæû phán táöng phæïc taûp nháút. Âäüng váût, nháút laì chim vaì caïc thuï nhoí säúng trãn cáy (soïc, chäön...) cuîng coï sæû phán táöng theo sæû phán táöng cuía thæûc váût. 3. Sæû phán táöng dæåïi màût âáút cuía rãù cáy. Sæû phán táöng naìy khäng âæåüc roî raìng làõm. Rãù cuía caïc loaìi cáy càõm vaìo âáút våïi caïc âäü sáu khaïc nhau. 4. Sæû phán táöng trong næåïc. Sæû phán táöng cuía caïc thuíy sinh váût tháúy roî trong caïc häú sáu vaì nháút laì trong biãøn. QUAN HÃÛ DINH DÆÅÎNG Ba nhoïm sinh váût trong quáön xaî. Caïc nhoïm sinh váût tæû dæåîng, gäöm chuí yãúu laì cáy xanh. Chuïng âæåüc goüi laì sinh váût saín xuáút, cung cáúp thæïc àn cho nhoïm sinh váût dë dæåîng. Sinh váût dë dæåîng khäng tæû taûo âæåüc cháút hæîu cå maì phaíi nhåì vaìo nhoïm træåïc. Nhoïm coìn laûi coï nhiãûm vuû phán huíy cháút hæîu cå tæì xaïc baí thæûc vaì âäüng váût vaì caïc cháút thaíi thaình cháút vä cå traí laûi cho mäi træåìng. Chuäùi thæïc àn Chuäùi thæïc àn laìm cho nàng læåüng âæåüc váûn chuyãøn trong hãû sinh thaïi tæì thæûc váût âãún caïc nhoïm sinh váût khaïc. Sinh váût saín xuáút  Sinh váût tiãu thuû  Sinh váût phán huíy. Læåïi thæïc àn Caïc chuäùi thæïc àn trong mäüt hãû sinh thaïi thæåìng âan xen, liãn kãút våïi nhau mäüt caïch chàût cheî, taûo thaình maûng læåïi thæïc àn. Hiãûu suáút sinh thaïi hoüc Laì tyí lãû cuía caïc trë säú cuía doìng nàng læåüng trong caïc báûc dinh dæåîng khaïc nhau cuía chuäùi thæïc àn trong hãû sinh thaïi. Cæï qua mäùi báûc thç âa säú nàng læåüng máút âi, chè mäüt pháön nhoí âæåüc sæí duûng âãø laìm thaình sinh khäúi cuía caïc caï thãø. Sự tiêu hao năng lượng qua các bậc dinh dưỡng Caïc quan hãû trong quần xã * Quan hãû âoïi khaïng: 1. Sæû caûnh tranh Laì sæû tranh daình nguäön taìi nguyãn giæîa 2 sinh váût cuìng mäüt loaìi hoàûc thuäüc 2 loaìi khaïc nhau. Caûnh tranh cuìng loaìi khi caïc caï thãø cuía mäüt quáön thãø cuìng tranh nhau nguäön thæïc àn, næåïc, âäúi tæåüng sinh duûc... Caûnh tranh khaïc loaìi xaíy ra khi dcaïc caï thãø cuía 2 loaìi cuìng tranh nhau mäüt nguäön taìi nguyãn. 2. Sæû àn mồi. Laì hiãûn tæåüng mäüt sinh váût bàõt vaì àn mäüt sinh váût khaïc laìm thæïc àn. VD: thoí àn coí, thoí laì váût àn mäöi, coìn coí laì mäöi. Khi soïi àn thoí thç thoí laì con mäöi, coìn soïi laì váût àn mäöi. 3. Sæû kyï sinh. Laì hiãûn tæåüng mäüt sinh váût (säúng) låüi duûng mäüt sinh váût khaïc. Trong sæû kyï sinh, vật kyï sinh thæåìng nhoí hån váût chuí vaì khäng nháút thiãút phaíi giãút chãút váût chuí nhæ váût àn mäöi phaíi giãút con mäöi. 4. Sæû tiãút cháút caím nhiãùm åí thæûc váût. Ngæåìi ta phán biãût sæû tiãút cháút khaïng sinh åí thæûc váût báûc tháúp nhæ náúm. VD: náúm Penicilium tiãút: cháút penicilin. ÅÍ thæûc váût báûûc cao coï hiãûn tæåüng tiãút cháút âäüc aính hæåíng xa nguäön. VD: cáy Artemisia californica (Ngải cứu) tiãút mäüt cháút terpene bay håi coï taïc duûng ngàn caín sæû naíy máöm caïc hoìa baín vaì cáy nháút niãn khaïc. * Quan hãû häù tråü 1. Sæû häüi sinh. Âáy laì mäúi quan hãû âån giaín vaì bæåïc âáöu cuía sæû phaït triãøn caïc quan hãû 2 bãn cuìng coï lợi. Thê duû : Âëa y trãn thán cáy xoaìi, máûn...Dæång xè, lan trãn cáy ræìng. 2. Sæû håüp taïc. Âoï laì mäúi quan hãû 2 bãn cuìng coï låüi nhæng khäng bàõt buäüc giæîa 2 loaìi. Thê duû: Haíi quç vaì täm kyï cæ. 3. Sæû cäüng sinh. Âáy laì sæû quan hãû bàõt buäüc vaì cuìng coï låüi giæîa 2 loaìi. Thê duû: Rong vaì náúm trong âëa y: vç khuáøn Rhizobium vaì cáy âáûu: mäúi vaì nguyãn sinh âäüng váût... IV. HÃÛ SINH THAÏI Khái niệm Hãû sinh thaïi laì âäúi tæåüng nghiãn cæïu cuía sinh thaïi hoüc. Táút caí moüi sinh váût cuía 1 khu væûc âãöu coï taïc âäüng qua laûi våïi mäi træåìng váût lyï bàòng caïc doìng nàng læåüng taûo nãn cáúu truïc dinh dæåîng, sæû âa daûng vãö loaìi vaì chu trçnh tuáön hoaìn váût cháút. Trong mäùi HST âãöu coï caïc thaình pháön sau: 1. Caïc cháút vä cå : C, N, H2O, CO2... tham gia vaìo chu trçnh váût cháút 2. Caïc cháút hæîu cå : proted, glucid, lipid, cháút muìn ... liãn kãút caïc pháön tæí hæîu sinh vaì vä sinh. 3. Chãú âäü khê háûu : aïnh saïng, nhiãût âäü, âäü áøm... 4. Sinh váût saín xuáút : laì caïc sinh váût tæû dæåîng, chuí yãúu laì cáy xanh 5. Sinh váût tiãu thuû, dë dæåîng, chuí yãúu laì âäüng váût. 6. Sinh váût phán huíy, hoaûi sinh, dë dæåîng: chuí yãúu laì vi khuáøn vaì náúm Thaình pháön cå baín trong 1 HST ao nhæ sau: - Cháút vä sinh bao gäöm caïc cháút vä cå vaì hæîu cå: næåïc, CO2,, O2, Ca, muäúi, N2, amino acd, acid humic,... - Sinh váût saín xuáút: Thæûc váût låïn thuíy sinh vaì phiãu sinh thæûc váût phán bäú nåi táöng màût nåi coï nhiãöu aïnh saïng. - Sinh váût tiãu thuû: gäöm caïc âäüng váût àn træûc tiãúp thæûc váût hoàûc xaïc baí thæûc váût vaì àn thët láùn nhau, âæåüc chia laìm 3 nhoïm: phiãu sinh âäüng váût, båi bäüi vaì tráöm sinh. Sinh váût tiãu thuû báûc I nhæ PSÂV, báûc II nhæ cän truìng àn thët, caï àn thët: báûc III nhæ caï låïn àn caïc loaìi tiãu thuû báûc II. - Sinh váût phán huíy: nhæ vi khuáøn næåïc, truìn chè, náúm... phán bäú âãöu trong ao, nhæng âàûc biãût nhiãöu åí âáöy ao, nåi têch luîy xaïc âäüng váût vaì thæûc váût . SÆÛ TRAO ÂÄØI NÀNG LÆÅÜNG. Sæû hoaût âäüng cuía táút caí sinh váût âoìi hoíi sæí duûng nàng læåüng tæì ngoaìi vaìo. Nàng læåüng naìy laì aïnh saïng åí sinh váût tæû dæåîng dæåîng, hoàûc laì cháút sinh hoïa (nhæ glucid) cho caïc sinh váût dë dæåîng. Trong moüi træåìng håüp thç nàng læåüng màût tråìi laì nguäön nàng læåüng duy nháút âæåüc træûc tiãúp hay giaïn tiãúp sæí duûng båíi caïc sinh váût. Hçnh thaïp sinh thaïi Maûng læåïi dinh dæåîng trong HST tiãu biãøu cho quáön xaî cáúu truïc âæåüc âàûc træng båíi tênh cháút vaì säú læåüng sinh váût åí mäùi báûc dinh dæåîng. Caïc hçnh thaïp sinh thaïi diãùn taí bàòng daûng hçnh hoüc cáúu truïc dinh dæåîng trong HST. - Chiãöu cao cuía thaïp tè lãû våïi chiãöu daìi của chuäùi thæïc àn, tæïc laì säú læåüng cuía báûc dinh dæåîng cuía chuäùi: - Daûng hçnh thaïp seî räüng/heûp laì tuìy vaìo hiãûu quaí cuía sæû chuyãøn hoïa nàng læåüng báûc naìy lãn báûc khaïc. Các dạng hình tháp sinh thái Hình tháp số lượng Hình tháp sinh khối: Hình tháp năng lượng: tiãu biãøu cho táön suáút trao âäøi nàng læåüng vaì nàng suáút trong chuäùi thæïc àn. Noï âæåüc thiãút láûp bàòng caïch tênh toaïn læåüng Kcal têch luîy trãn âån vë diãûn têch vaì thåìi gian vaì læåüng kcal sæí duûng båíi sinh váût cuía mäùi báûc dinh dæåîng. Hình tháp số lượng Hình tháp sinh khối CHU TRÇNH VÁÛT CHÁÚT Caïc cháút hoïa hoüc vaì dinh dæåîng luän luän âæåüc trao âäøi giæîa sinh váût vaì mäi træåìng. Trong mäùi HST hiãûn diãûn caïc nhoïm sinh váût coï sæû biãún dæåîng vaì nhu cáöu dinh dæåîng bäø tuïc láùn nhau, taûo ra sæû quay voìng thæåìng xuyãn caïc nguyãn täú cáön yãúu cho tãú baìo säúng. Do âoï coï sæû chuyãøn âäüng tuáön hoaìn váût cháút gæîa sinh váût tæû dæåîng vaì sinh váût dë dæåîng HST. Chu trình nước Chu trình CO2 Chu trình N2 Chu trình nitơ Vi sinh vật: Rhizobiu (Rhizobium, Bradyrhizobium) Azotobacter, Bejerinckia  Clostridium  Cyanobacteria (Anabaena azollae) Quá trình cố định nitơ phân tử + Phaûn öùng Quá trình cố định nitơ phân tử Quá trình amôn hóa + Amôn hóa Urê: Ure bacterium  (Cocoacal , Bacilaccae, vd: Proteus, Yersina,.. ) + Amôn hóa protein: * Hieáu khí : Bac.mycoides, Bac.mesentericus, Bac.subtilis, Ps. fluorescens * Tuøy tieän : Proteus vulgaris, Escherichia coli * Yeám khí : Clostridium putrifiicium, Clostridium sporogenes * Naám : Penicillin, Aspergillus, Mucor Quá trình amôn hóa Các chất vô cơ CO2, H2O, H2S, NH3 Acid hữu cơ Acid bay hơi Acid acetic Acid butyric Acid formic Bazơ hữu cơ Cadaverin Histamin Metylamin Dimetylamin Chất hữu cơ khác Crezol Phenol Indol Scartol Acid amin Protein Polypeptid Dipeptid và tripeptid Sơ đồ sự phân giải protein bởi vi sinh vật Quá trình nitrat hóa + Giai đọan 1: + Giai đọan 2: Quá trình phản nitrat hóa trực tiếp + Khöû acid nitric thaønh acid nitrô + Khöû Nitrat thaønh NH3 + Khöû HNO3 thaønh N2 Vi sinh vật: Chromobacterium denitrificans, Achromobacter stutzeri,  Pseudomonas fluorescens Một số hệ sinh thái Hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới Hệ sinh thái rừng taiga Hệ sinh thái đồng cỏ savan Hệ sinh thái vùng khô hạn Hệ sinh thái đất ngập nước ven biển Hệ sinh thái nước ngọt Hệ sinh thái nước mặn DIÃÙN THÃÚ SINH THAÏI Một sæû xaïo träün, âäüt ngäüt hay tæì tæì, nhæ sæû biãún âäøi khê háûu hay hoaût âäüng cuía con ngæåìi, coï thãø phaï vỡ sæû cán bàòng âäüng vaì sæû äøn âënh cuía HST làm xảy ra một hiãûn tæåüng goüi laì diãùn thãú sinh thaïi. Caïc loaìi sinh váût tiãn phong seî xuáút hiãn trong sinh caính bë biãún âäøi naìy đó là cây nhất niên, địa y, sau âãún caïc cáy thán mäüc. Diãùn thãú naìy coï thãø keïo daìi hàòng nhiãöu tháûp niãn cho âãún khi âaût âæåüc giai đoaûn phaït triãøn sau cuìng, goüi laì cao âènh. Giai âoaûn cao âènh thãø hiãûn1 sæû táûp håüp äøn âënh caïc loaìi, tæåüng træng vãö màût cháút læåüng vaì säú læåüng, giai âoaûn sau cuìng cuía sæû phaït triãøn cuía quáön laûc sinh váût trong 1 diãùn thãú. Các kiểu diễn thế chính 1. Diãùn thãú så cáúp Diãùn thãú så cáúp âàûc træng båíi sæû thiãút láûp 1 quáön xaî cao âènh trãn 1 sinh caính måïi âæåüc taûo láûp. Sæû phuï dæåîng hoïa 1 caïi häö coï nguäön gäúc bàng haì chàóng haûn, hay sæû chiãúm cæï 1 cồn caït di âäüng hoàûc trãn dung nham måïi, laì nhæîng thê duû cho loaûi diãùn thãú naìy. 2. Diãùn thãú thæï cáúp Diãùn thãú thæï cáúp coï liãn quan âãún caïc hiãûn tæåüng taïi láûp laûi 1 cao âènh trãn 1 sinh caính bë taìn phaï chuí yãúu do con ngæåìi, nhæ sæû taïi láûp 1 khu ræìng sau hoía hoaûn.