9/2/2009 I Các thành phần mơi trườ tr ường ng trái đấ đấtt: HỆ SINH THÁI ECOSYSTEM Thạch – Lithosphere: Lithosphere: ƒ vỏ cứng trái đất (crust) có cấu trúc dày mỏng khác gồm vỏ lục địa vỏ đại dương ƒ vỏ đại dương có thành phần đá giàu SiO2, FeO FeO, MgO (đá basalt), dày trung bình 8km ƒ vỏ lục địa gồm đá basalt dày – 2km nằm đá khác (granit, sienit, … giàu SiO2, Al2O3 bên trên) thường dày, trung bình 35km ƒ có chứa 92 ngun tố hóa học (8 ngun tố phổ biến: O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K) Thủy – Hydrosphere: Hydrosphere: ƒ lớp vỏ lỏng khơng liên tục bao gồm nước ngọt, nước mặn trạng thái cứng, lỏng, ƒ khối lượng thủy khoảng 1,4.1018 (=7% trọng lượng thạch quyển), đại dương chiếm 97,4% thủy ƒ chiếm hiế diện diệ tích tí h 361 triệu t iệ km k (70,8%) (70 8%) bề mặt ặt trái t đất, độ sâu trung bình 3800m, chủ yếu đại dương ƒ tỷ trọng nước biển từ 1,0275 – 1,022, nhiệt độ trung bình năm bề mặt đại dương 17,5oC ƒ mực nước biển tương đối ổn định, thay đổi mạnh theo thời kỳ địa chất Thủy (tt tt)): ƒ chứa hầu hết ngun tố hóa học vỏ trái đất, muối kiềm kiềm thổ có nồng độ lớn nhất, trung bình 35g muối/1lít (chủ yếu NaCl) ƒ biển khơng phẳng lặng ln bị biến động sóng, thủy triều dòng chảy ƒ hệ thống thố dò dòng chảy biển biể có ó tác tá dụng d quan trọng t đến thời tiết, khí hậu, cung cấp dinh dưỡng cho sinh vật biển giao thơng (hiện tượng El Nino La Nina) ƒ nước lục địa 33,5.1015 (=2,3%) có vai trò quan trọng đời sống mặt đất Các thành phần cấu trúc trái đấ đấtt (khơng (khơng có tỷ lệ lệ)) 9/2/2009 Thạch ể vỏ trái đất Thủy Mantle Mantle Nhân ngồi Nhân Khí – Atmosphere: Atmosphere: ƒ lớp vỏ ngồi trái đất, ranh giới bề mặt thủy quyển, thạch quyển, ranh giới khoảng khơng hành tinh ƒ hình thành nước khí từ thủy thạch ƒ có cấu trúc phân lớp đặc trưng gồm tầng (từ lên): đối lưu, bình lưu, trung gian, tầng nhiệt, tầng điện ly ƒ tầng đối lưu dày trung bình 15km chứa nhiều nước, bụi tượng thời tiết ƒ tầng bình lưu từ 15km đến 50km có chứa lớp khơng khí giàu ozon (O3) Tầng điện ly Các thành phần khí độ dày tầng Tầng nhiệt (70 – 420Km) Tầng trung gian (40 – 70Km) Thiên thạch bị đốt cháy Tầng bình lưu (10 – 40Km) có khí ozon Tầng đối lưu (0 – 10Km) có tượng thời tiết xãy Thượng tầng khí (bên tầng bình lưu) Khí (tt tt)): ƒ thành phần khí ổn định, phần lớn khối lượng khí chứa tầng đối lưu, bình lưu (5.1015 tấn) gồm: N2, O2, H2O, CO2, H2, O3, NH4, khí trơ ƒ độ cao 25km tầng bình lưu có lớp ozon (O3) có khả ngăn chặn tia tử ngoại (0,28μm) ƒ hoạt động cơng nghiệp người tạo khí CFC, CH4, NO, NO2 phá hủy ozon (biến O3 thành O2) ƒ khí tiếp nhận 60 – 70% lượng từ mặt trời, dùng cho xanh quang hợp, phần khác ngun nhân tạo tuần hồn nước Các xạ mặt trời chiếu xuống bề mặt trái đất 9/2/2009 Hiệu ứng nhà kính – Greenhouse effect: ƒ xạ nhiệt (0,5μm) phát từ mặt trời xun qua khí làm trái đất có nhiệt độ ổn định cân suốt thời gian dài ƒ hoạt động cơng nghiệp người tạo khí CO2, CFC, CH4, NO2, SO2 có khả hấp thụ mạnh bước sóng từ 3,8μ 8μ - 18μm dẫn đến gia tăng nhiệt độ khí Ư hiệu ứng nhà kính ƒ CO2 tăng gấp đơi nhiệt độ trái đất tăng 3oC, năm 2050 nhiệt độ tăng từ 1,5 – 4,5oC, dẫn đến nhiều hậu thay đổi khí hậu, mùa, thời tiết đời sống sinh vật Hiệu ứng nhà kính Hoạt động nhà máy Mexico, phun khói SO2 Sinh – Biosphere: Biosphere: ƒ tồn giới sinh vật với yếu tố mơi trường bao chung quanh chúng ƒ xuất vào đại thái cổ khoảng tỷ năm, số lồi sinh vật ngày tăng, để lại nhiều loại khống sản, đất đá: dầu mỏ, than đá, đá trầm tích … ƒ sinh i h khối ước ướ tính tí h n.10 1014 – 2.10 1016 tấ ƒ bao gồm hệ thống tương tác sinh vật mơi trường vơ sinh gọi hệ sinh thái (a) Nồng độ CH4 khí suốt kỷ 20 – (b) Đánh giá nóng lên tồn cầu từ năm 1850 – 1990 gây CO2 khí khác (theo Khalil, 1999) ƒ hệ sinh thái bao gồm hai thành phần: vơ sinh (abiotic) sinh vật (biotic) ƒ t/p sinh vật gồm: sản xuất, tiêu thụ, phân hủy 9/2/2009 Sơ đồ cấu trúc Sinh – Biosphere Biosphere Ecosystems Communities Populations Từ cá thể đến đến sinh Organisms II.Sinh II Sinh sinh đớ đớii: Sinh quyển:: ƒ đặc biệt trái đất có tồn sống, đan xen vào thạch quyển, thủy khí phần chủ yyếu ngun g y tố: C,, H,, O ƒ thành p ƒ chia thành vùng đặc thù khí hậu, hệ động thực vật, kiểu đất gọi sinh đới (biome) Sinh quyển, màu lục chlorophyll a đại dương, xanh đất liền có mật độ sinh khối lớn Sinh đớ đớii: ƒ có khoảng 12 sinh đới, sinh đới có hệ sinh thái ổn định tương tác với ƒ sinh đới bao gồm: c Sinh đới tundra (đồng rêu) phân bố vùng cực, nhiệt độ lạnh quanh năm trừ mùa hè (3 tháng), hệ thực thự vật ật gồm rêu, ê địa đị y, â bụi b i nhỏ hỏ …hệ hệ động vật nghèo nàn gồm sinh vật chịu lạnh Sinh đới tundra thực vật d Sinh đới taiga (rừng ơn đới) phân bố vùng khí hậu ơn đới, hệ thực vật gồm thân gỗ, kim, sồi, giẻ, thơng, bạch dương; hệ động vật phong phú: thú ăn cỏ, ăn thịt, chim loại Sinh đới taiga thực vật 9/2/2009 Sinh đới thảo ngun grassland bang Kansas ƒ sinh đới (tt): e Sinh đới thảo ngun (grassland) phân bố vùng có mùa khơ dài, lượng mưa nhỏ, hệ thực vật gồm thân cỏ, hệ động vật bao gồm lồi ăn cỏ lồi ăn thịt f Sinh đới sa mạc (desert) phân bố vùng khí hậu khơ hạn, hạn hệ thực vật nghèo rễ phát triển; hệ động vật nghèo gồm thú vãng lai g Sinh đới rừng nhiệt đới (tropical forest) phân bố vùng Nam Mỹ, Trung Phi, Nam Á, ĐNÁ, hệ thực vật, động vật phong phú Tổng sinh khối rừng nhiệt đới lớn Sa mạc nóng bang Nevada Sa mạc lạnh bang Nevada 1 – Rừng nhiệt đới Rừng ngập nước Bản đồ sinh đớ đớii gi giớ ới ƒ sinh đới (tt): h Sinh đới savan phân bố vùng nhiệt đới, lượng mưa nhỏ, hệ thực vật gồm thân cỏ, hệ động vật phong phú bao gồm lồi ăn cỏ lồi ăn thịt i Sinh đới vùng nước, sinh đới thủy gồm sinh đới thủy vực nước ngọt, thềm lục địa, địa đáy biển biển Phân bố theo độ sâu, to, độ mặn … Sinh đới savane Sinh đới thủy - hệ sinh thái biển 9/2/2009 III Hệ sinh thái quan hệ nhân tố sinh thái thái:: Hệ sinh thái thái:: ƒ hệ thống bao gồm quần thể sinh vật thành phần mơi trường bao quanh tương tác với ƒ có hai loại nhân tố: Các dạng biome phân bố theo độ cao, nhiệt độ khơ cằn Các thành phần hệ sinh thái Những chất vô (C, P, N, CO2, H2O, v.v ): tham gia vào chu tuần hoàn vật chất Nhân tố vô Những chất hữu (protein, gluxit, lipit, chất sinh (Abiotic mùn, v.v ) liên kết thành phần hữu sinh factors) vô sinh môi trường Chế độ khí hậu (nhiệt độ yếu tố vật lý kh ù ) khac) Nhân tố hữu sinh (Biotic factors) sinh vật Sinh vật sản xuất (SV tự dưỡng): chủ yếu thực vật tổng hợp chất hữu từ chất vô Sinh vật tiêu thụ (SV dò dưỡng): Sử dụng chất hữu trực tiếp hay gián tiếp từ SV sản xuất (SV sơ cấp: ăn thực vật, SV thứ cấp: ăn động, thực vật) Sinh vật hoại sinh (vi khuẩn, nấm): phân hủy chất hữu thành vô ¾ Quan hệ trung lập: lồi sinh vật sống cạnh nhau, lồi khơng làm lợi gây hại cho phát triển số lượng lồi Ví dụ: chim động vật ăn cỏ ¾ Quan hệ lợi phía: hai lồi sinh vật sống cạnh nhau, lồi thứ lợi dụng điều kiện lồi thứ hai g khơng g g gâyy hại cho lồi thứ Ví đem lại dụ: vi khuẩn cố định đạm rễ họ đậu, vi khuẩn đường ruột động vật ¾ Quan hệ ký sinh: lồi (ký sinh) sống dựa vào lồi khác (ký chủ), gây hại giết chết ký chủ Ví dụ: giun, sán Quan hệ nhân tố sinh thái thái:: ƒ Các thành phần vơ sinh (yếu tố mơi trường sống): • mơi trường vật lý (ẩm độ, nhiệt độ, dòng chảy…) • mơi trường hóa học (oxy, khống chất, pH…) • địa hình, cảnh quan ƒ Các thành phần hữu sinh (các sinh vật): tương tác quần thể sinh vật, bao gồm quan hệ: ¾ Quan hệ thú mồi: lồi ăn thịt lồi mồi ¾ Quan hệ cộng sinh: hai lồi sinh vật sống dựa vào nhau, lồi thứ đem lại lợi ích cho lồi ngược lại Ví dụ: tảo địa y; chim rỉa thịt cá sấu ¾ Quan hệ cạnh tranh: hai hay nhiều lồi sinh vật cạnh tranh nguồn thức ăn khơng gian sống Quan hệ dẫn đến tiêu diệt lồi Ví dụ quan hệ lồi ăn cỏ, ong nhập nội ong địa phương ¾ Quan hệ hạn chế: lồi thứ đem lại lợi ích cho lồi kia, lồi thứ hai phát triển lại hạn chế phát triển lồi thứ Ví dụ: dây leo thân gỗ 9/2/2009 IV Sự chuyển hóa vật chất hệ sinh thái thái:: Chuỗi, Chuỗi, lướ ướii thức ăn bậc dinh dưỡ ưỡng ng:: ƒ Các thành phần sinh vật hệ sinh thái có trao đổi vật chất, lượng thơng tin ƒ Quan hệ dinh dưỡng thành phần sinh vật thực chuỗi lưới thức ăn ƒ Chuỗi thức ăn (food chain) dòng chuyển động vật chất lượng hệ sinh thái bắt đầu thực vật, kết thúc sinh vật tiêu thụ bậc cao sinh vật phân hủy Chuỗi Chuỗi,, lướ ướii thức ăn bậc dinh dưỡ ưỡng ng (tt tt)): ƒ Lưới thức ăn (food web) tập hợp chuỗi thức ăn tồn hệ sinh thái ƒ Trong mạng lưới thức ăn, lồi sinh vật giữ vị trí dinh dưỡng khác chuỗi thức ăn khác ƒ Bậ Bậc dinh di h dưỡng dưỡ (trophic (t hi level) l l) bao b gồm mắt xích thức ăn thuộc thành phần chuỗi thức ăn như: sinh vật cung cấp, sinh vật tiêu thụ cấp 1, 2, sinh vật phân hủy ƒ Có hai loại chuỗi thức ăn: thực vật phân hủy Các thí dụ chuỗi thứ thức ăn Lưới thức ăn điển hình cạn Lưới thức ăn sinh đới taiga Lưới thức ăn điển hình biển 9/2/2009 Tháp sinh thái học học:: Ví dụ: dụ: ƒ Phân tích số lượng cá thể, sinh khối lượng theo bậc dinh dưỡng từ thấp lên cao xếp theo dạng hình tháp ƒ Tháp sinh thái ao, hồ Việt Nam tác giả Vũ Trung Tạng ƒ Tháp sinh thái học biểu diễn hình chữ nhật chồng lên có chiều cao, chiều dài phụ thuộc vào số lượng hay lượng bậc dinh dưỡng ƒ Có loại tháp sinh thái học: số lượng, sinh khối lượng ƒ Tháp sinh thái dạng lượng đánh giá nhất, bậc dinh dưỡng trình bày dạng số lượng tích lũy Khả tự cân hệ sinh thái thái:: ƒ Hệ sinh thái có khả tự trì tự điều chỉnh để giữ tính ổn định, bao gồm: trì số lượng lồi sinh vật trì số lượng cá thể quần thể trì cân yếu tố vơ sinh hữu ữ sinh ƒ Khả tự trì tự điều chỉnh tính ổn định nhờ chế: 9tốc độ dòng lượng (↑↓ quang hợp, hơ hấp) 9tốc độ chuyển hóa vật chất (phân hủy, SĐHóa) Cá lớn Cá nhỏ Động vật trơi nỗi Thực vật trơi nỗi Kcal/m2/năm 40 Kcal/m2/năm 400 Kcal/m2/năm 4000 Kcal/m2/năm Tháp sinh thái ao hồ Việt Nam V Dòng lượ ượng ng suất sinh học hệ sinh thái thái:: Dòng lượ ượng ng:: ƒ Chủ yếu lượng mặt trời, phần khác lượng lượng từ lòng đất (hóa thạch, ph xạ) ƒ Năng lượng mặt trời xanh quang hợp hấp thụ, chuyển thành chất hữu cơ, tiếp tục theo chuỗi thức ăn đến thành phần khác hệ ƒ Năng suất sinh học hệ sinh thái khả chuyển hóa lượng mặt trời lượng chứa thức ăn ban đầu thành sinh khối 9tính đa dạng sinh học hệ (lồi thay thế) ƒ Năng suất sinh học sơ cấp thơ (GPP) lượng mặt trời thực vật quang hợp chuyển hóa thành chất hữu chứa thể lượng để trì sống ƒ Năng lượng sơ cấp tinh (NPP) lượng mặt trời thực vật tổng hợp chứa chất hữu ƒ GPP = NPP + R (năng lượng dùng cho hơ hấp) Sơ đồ phân bố lượng mặt trời trái đất ƒ GPP tính theo đơn vị kg/ha/năm (vật chất khơ) kj/m2/năm (năng lượng) ƒ Tổng suất sinh học sơ cấp trái đất 1018kj/năm, người tiêu thụ 4,2x109kj/năm Ư số lượng người đủ lượng: 25 tỷ người 9/2/2009 VI Sự phát triển tiến hóa hệ sinh thái thái:: Sự phát triển hệ sinh thái thái:: ƒ Các q trình phát triển tự nhiên thường tn theo ngun lý nhiệt động học: trình tự diễn biến q trình tăng entropi (ds≥0), hay gia tăng trạng thái hỗn ỗ loạn vơ trật ậ tự ƒ Sự phát triển hệ sinh thái tự nhiên (HSTTN) khác biệt với q trình tự nhiên khác, tăng dần độ trật tự hay giảm entropi (ds0 (hình j) r1 P/B>0 khơng tự cân ổn định, để trì chúng phải bổ sung thêm lượng: sức lao động, xăng dầu, phân bón (đồng cỏ, đồng lúa, vườn rau, quả) ƒ Con người sử dụng lượng hóa thạch tạo thêm nhiều khí CO2, SO2 …làm thay đổi cân sinh thái tự nhiên trái đất ƒ Thay đổi chu kỳ tuần hồn nước: xây hồ, đắp ập đập ƒ Chuyển đất rừng thành đất nơng nghiệp ƒ Cải tạo đầm lầy thành đất canh tác ƒ Chuyển đất rừng, đất nơng nghiệp thành khu cơng nghiệp, thị ƒ Gây nhiễm mơi trường nhiều dạng 10 9/2/2009 Tác độ động ng vào cân sinh thái thái:: ƒ Săn bắn, đánh bắt, khai thác q mức ƒ Chặt phá rừng tự nhiên ƒ Lai tạo lồi sinh vật khơng phù hợp với sinh thái tự nhiên ƒ Để thải ngồi mơi trường hợp chất nhân tạo khơng khả ả phân â hủy ủ Các biện pháp hạn chế tác độ động ng tiêu cực ng ngườ ườii: ƒ Nghiên cứu, đánh giá đặc điểm hệ sinh thái để xây dựng biện pháp quản lý bảo vệ ƒ Điều tra, đánh giá điều kiện tự nhiên, trạng xu hướng phát triển xã hội để xây dựng phương p g án sử dụng ụ g hợp ợp lýý tài ngun g y p phát triển bền vững kinh tế xã hội ƒ Xây dựng mơ hình phát triển hợp lý loại hệ sinh thái: HST bảo vệ, HST sản xuất, HST thị, khu cơng nghiệp, HST hổ trợ ƒ Xây dựng sách quản lý, bảo vệ mơi trường quốc tế, quốc gia, khu vực vùng lãnh thổ HẾT BÀI HỆ Ệ SINH THÁI ECOSYSTEM 11 [...]... động ng vào sự cân bằng sinh thái thái:: ƒ Săn bắn, đánh bắt, khai thác quá mức ƒ Chặt phá rừng tự nhiên ƒ Lai tạo các loài sinh vật mới không phù hợp với sinh thái tự nhiên ƒ Để thải ra ngoài môi trường các hợp chất nhân tạo không ô khả ả năng phân â hủy ủ 4 Các biện pháp hạn chế tác độ động ng tiêu cực của con ng ngườ ườii: ƒ Nghiên cứu, đánh giá các đặc điểm của hệ sinh thái để xây dựng biện pháp... lýý tài nguyên g y và p phát triển bền vững kinh tế xã hội ƒ Xây dựng mô hình phát triển hợp lý 4 loại hệ sinh thái: HST bảo vệ, HST sản xuất, HST đô thị, khu công nghiệp, HST hổ trợ ƒ Xây dựng chính sách quản lý, bảo vệ môi trường quốc tế, quốc gia, khu vực và vùng lãnh thổ HẾT BÀI HỆ Ệ SINH THÁI ECOSYSTEM 11 ... sâu, to, độ mặn … Sinh đới savane Sinh đới thủy - hệ sinh thái biển 9/2/2009 III Hệ sinh thái quan hệ nhân tố sinh thái thái:: Hệ sinh thái thái:: ƒ hệ thống bao gồm quần thể sinh vật thành phần... ườii đế đến n hệ sinh thái thái:: Tác độ động ng vào cân chu trình sinh đị địa a hóa tự nhiên nhiên:: Tác độ động ng vào chế tự ổn đị định nh,, tự cân hệ sinh thái thái:: ƒ Hệ sinh thái ổn định... chất hệ sinh thái thái:: Chuỗi, Chuỗi, lướ ướii thức ăn bậc dinh dưỡ ưỡng ng:: ƒ Các thành phần sinh vật hệ sinh thái có trao đổi vật chất, lượng thơng tin ƒ Quan hệ dinh dưỡng thành phần sinh