SINH THÁI HỌC CƠ BẢN (BASIC ECOLOGY) Giáo viên phụ trách: TS. Phạm Đức Toàn Viện NC Công nghệ Sinh học Môi trường Trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh Email: phamductoan@hcmuaf.edu.vn Điện thoại: 0918386966 BÀI 1: ĐỊNH NGHĨA VÀ TỔNG QUAN  VỀ SINH THÁI HỌC  Định nghĩa sinh thái học  Thuật ngữ sinh thái học (Ecology) bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp: Oikos logos, oikos nhà hay nơi logos khoa học hay học thuật  Theo nghĩa hẹp sinh thái học khoa học nghiên cứu “nhà”, “nơi ở” sinh vật  Hoặc rộng hơn, sinh thái học khoa học nghiên cứu mối quan hệ sinh vật nhóm hay nhiều nhóm sinh vật với môi trường xung quanh Sinh thái học môn khoa học nghiên cứu phân bố sinh sống sinh vật sống tác động qua lại sinh vật môi trường sống chúng Các chủ đề mà nhà sinh thái học quan tâm đa dạng sinh học, phân bố, sinh khối, số lượng cá thể, quần thể sinh vật, cạnh tranh chúng bên hệ sinh thái  Môi trường sống sinh vật hàm chứa:  Tổng hòa nhân tố vật lý khí hậu, thời tiết, tốc độ gió, nhiệt độ, ánh sáng, địa lý gọi ổ sinh thái  Các sinh vật khác sinh sống ‘ổ sinh thái’  Các hệ sinh thái thường nghiên cứu nhiều cấp độ khác từ cá thể quần thể hệ sinh thái sinh Sinh thái học môn khoa học đa ngành, nghĩa dựa nhiều ngành khoa học khác Các khái niệm sinh thái học 2.1 Sinh vật môi trường 2.1.1 Sinh vật Sinh vật môi trường có quan hệ khăng khít với thường xuyên tác động qua lại lẫn Sinh vật gồm có:  Các nhóm thực vật: thực vật bậc thấp, bậc cao  Vi khuẩn, nấm, địa y  Động vật: có xương sống, không xương sống, có vú, vú Sự khác động vật thực vật  Thực vật tổng hợp chất hữu từ CO2 H2O lượng mặt trời  Động vật dùng chất hữu có sẵn lấy từ động vật thực vật khác  Ngoài động vật có quan di chuyển, có hệ thần kinh, giác quan mà thực vật 2.1.2 Môi trường  Môi trường bao gồm tất xung quanh sinh vật, tất yếu tố vô sinh hữu sinh có tác dụng trực tiếp gián tiếp lên sinh sống, phát triển sinh sản sinh vật  Môi trường chia thành phần  Thạch – Môi trường đất  Thuỷ – Môi trường nước  Khí – Môi trường không khí  Thạch – Môi trường đất Thành phần tính chất thạch tương đối ổn định ảnh hưởng đến sống sinh vật trái đất  Thuỷ – Môi trường nước Đại dương, sông ngòi, ao hồ, nước ngầm, băng tuyết, nước Thuỷ đóng vai trò trì sống cân khí hậu trái đất Không có nước sống  Khí – Môi trường không khí Đóng vai trò quan trọng việc trì sống sinh vật định tính chất khí hậu thời tiết trái đất Về mặt sinh học tổng hòa thạch quyển, thủy khí gọi môi trường sinh Sinh bao gồm thành phần hữu sinh thành phần vô sinh có quan hệ chặt chẽ tương tác phức tạp với  Nhân tố vô sinh Bao gồm tất nhân tố sống thiên nhiên có ảnh hưởng đến thể sinh vật khí hậu, nhiệt độ, không khí, độ ẩm, ánh sáng, tốc độ gió, hướng gió, nhân tố thổ dưỡng, thuỷ văn, khí tượng, lưu tốc dòng chảy  Nhân tố hữu sinh Bao gồm sinh vật tác động chúng lên thể sinh vật Và yếu tố người bao gồm tác động trực tiếp người lên thể sinh vật Các hệ sinh thái xếp vào nhóm  Nhóm hệ sinh thái cạn - hệ sinh thái rừng, - hệ sinh thái ruộng lúa v.v  Nhóm hệ sinh thái nước - hệ sinh thái ao, hồ, kênh mương, - sông, suối, cửa sông v.v  Nhóm hệ sinh thái nước mặn - hệ sinh thái biển, - hệ sinh thái gần bờ, xa bờ v.v Cấu trúc hệ sinh thái: Mỗi hệ sinh thái có phận cấu thành  thành phần sống hay gọi giới hữu sinh - sinh vật thực vật, - động vật, - vi sinh vật  thành phần vô sinh - yếu tố thời tiết, khí hậu, ánh sáng - đất đai, thổ nhưỡng Thành phần sống hay giới hữu sinh gồm có  Sinh vật sản xuất  Sinh vật tiêu thụ Ví dụ:  Loài ăn cỏ – vật tiêu thụ bậc 1: sinh vật ăn cỏ  Loài ăn thịt – vật tiêu thụ bậc 2, 3, n sinh vật tiêu thụ ăn loài động vật  Loài ăn tạp – vật tiêu thụ bậc bậc 2, 3, …n loài ăn cỏ động vật  Vật phân huỷ vsv phân hủy xác thực vật, động vật Thành phần vô sinh  Các yếu tố hóa học bao gồm hợp chất vô hữu  Các yếu tố vật lý bao gồm nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, gió … tham gia vào vòng tuần hoàn vật chất Đối tượng nghiên cứu sinh thái học Nghiên cứu tất mối quan hệ sinh vật môi trường:  Đơn vị: Nguyên tử - Phân tử - Tế bào - Mô Cơ quan - Cá thể - Quần thể -Quần xã - Hệ sinh thái  Đối tượng: Cá thể, Quần thể, Quần xã, Hệ sinh thái Các nghiên cứu sinh thái học  Nghiên cứu đặc điểm nhân tố môi trường ảnh hưởng đến đời sống sinh vật thích nghi chúng với điều kiện ngoại cảnh khác  Nghiên cứu nhịp điệu sống thể liên quan đến chu kỳ ngày đêm chu kỳ địa lý đất thích ứng sinh vật  N/c điều kiện hình thành quần thể, đặc điểm mối quan hệ nội quần thể (như phân bố, mật độ, sinh trưởng, sinh sản, tử vong…) quần thể với môi trường thể biến động điều chỉnh số lượng cá thể  Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc quần xã, mối quan hệ nội quần thể khác nhau, trình biến đổi quần xã theo không gian thời gian qua loại hình diễn (succession)  Nghiên cứu chuyển hoá vật chất lượng quần xã, quần xã ngoại cảnh, thể chuỗi lưới thức ăn, bậc dinh dưỡng hình thành hình tháp sinh thái số lượng lượng  Nghiên cứu nhân tố vô cần thiết cho sinh vật, tham gia vào chu trình sinh địa hoá thiên nhiên; từ xác định rõ mối tương quan hệ sinh thái để nghiên cứu suất sinh học hệ sinh thái khác  Nghiên cứu cấu trúc sinh gồm vùng địa lý sinh vật lớn trái đất, cung cấp hiểu biết tương đối đầy đủ giới  Ứng dụng kiến thức sinh thái học vào việc tìm hiểu tài nguyên thiên nhiên, phân tích sai lầm người việc sử dụng lãng phí tài nguyên, làm ô nhiễm môi trường hậu tai hại; từ đề biện pháp phục hồi tài nguyên sinh vật, bảo vệ môi trường đáp ứng nhu cầu cần thiết cho sản xuất, sinh hoạt, thẩm mĩ, nghỉ ngơi…và giữ cân sinh thái  Thông qua kiến thức sinh thái học đóng góp tích cực vào công việc giáo dục dân số Mối quan hệ sinh thái học với lĩnh vực khác  Sinh thái học môn khoa học sinh vật học, cung cấp nguyên tắc, khái niệm cho việc nghiên cứu sinh thái học nhóm ngành phân loại riêng lẻ sinh thái học động vật, sinh thái học thực vật  Sinh thái học có liên hệ chặt chẽ với lĩnh vực khác thổ nhưỡng, khí tượng địa lý tự nhiên, sinh thái học sử dụng kiến thức kết nghiên cứu khí hậu, đất đai Phương pháp nghiên cứu sinh thái học Phương pháp nghiên cứu sinh thái học gồm  Nghiên cứu thực địa (hay trời) quan sát, ghi chép, đo đạc, thu mẫu  Nghiên cứu thực nghiệm tiến hành phòng thí nghiệm hay bán tự nhiên  Và phương pháp mô phỏng: Tất kết phương pháp nghiên cứu sở cho phương pháp mô hay mô hình hoá, dựa công cụ toán học thông tin xử lý Ý nghĩa sinh thái học  Cũng khoa học khác, kiến thức sinh thái học đóng góp to lớn cho văn minh nhân loại hai khía cạnh lý luận thực tiễn  Cùng với lĩnh vực khác sinh học, sinh thái học giúp ngày hiểu biết sâu sắc chất sống mối tương tác với yếu tố môi trường, khứ, bao gồm sống tiến hoá người Trong sống, sinh thái học có thành tựu to lớn người ứng dụng vào lĩnh vực như:  Nâng cao suất vật nuôi trồng sở cải tạo điều kiện sống chúng  Hạn chế tiêu diệt dịch hại, bảo vệ đời sống cho vật nuôi, trồng đời sống người  Thuần hoá di giống loài sinh vật  Khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên, trì đa dạng sinh học phát triển tài nguyên cho khai thác bền vững  Bảo vệ cải tạo môi trường sống cho người loài sinh vật sống tốt  Sinh thái học sở khoa học, phương thức cho chiến lược phát triển bền vững xã hội người sống hành tinh [...]... Mối quan hệ giữa sinh thái học với các lĩnh vực khác  Sinh thái học là môn khoa học cơ bản trong sinh vật học, nó cung cấp những nguyên tắc, khái niệm cho việc nghiên cứu sinh thái học các nhóm ngành phân loại riêng lẻ như sinh thái học động vật, sinh thái học thực vật  Sinh thái học có liên hệ chặt chẽ với các lĩnh vực khác như thổ nhưỡng, khí tượng và địa lý tự nhiên, vì sinh thái học sử dụng kiến... sinh vật, nó bao gồm nhiều quần thể sinh vật cùng với khu vực sống của quần xã thường tạo thành một hệ thống tương đối ổn định và hoàn chỉnh được gọi là hệ sinh thái  Hệ sinh thái = Quần xã sinh vật + môi trường Các hệ sinh thái được xếp vào 3 nhóm  Nhóm hệ sinh thái trên cạn - hệ sinh thái rừng, - hệ sinh thái ruộng lúa v.v  Nhóm hệ sinh thái nước ngọt - hệ sinh thái ao, hồ, kênh mương, - sông, suối,... Nhóm hệ sinh thái nước mặn - hệ sinh thái biển, - hệ sinh thái gần bờ, xa bờ v.v Cấu trúc hệ sinh thái: Mỗi một hệ sinh thái bao giờ cũng có 2 bộ phận cấu thành đó là  thành phần sống hay gọi là giới hữu sinh - sinh vật như thực vật, - động vật, - vi sinh vật  và thành phần vô sinh - các yếu tố thời tiết, khí hậu, ánh sáng - đất đai, thổ nhưỡng Thành phần sống hay giới hữu sinh gồm có  Sinh vật... dưỡng và sự hình thành những hình tháp sinh thái về số lượng và năng lượng  Nghiên cứu những nhân tố vô cơ cần thiết cho sinh vật, tham gia vào chu trình sinh địa hoá trong thiên nhiên; từ đó xác định rõ mối tương quan trong hệ sinh thái để nghiên cứu năng suất sinh học của các hệ sinh thái khác nhau  Nghiên cứu cấu trúc của sinh quyển gồm những vùng địa lý sinh vật lớn trên trái đất, cung cấp những... chất 3 Đối tượng nghiên cứu của sinh thái học Nghiên cứu tất cả các mối quan hệ giữa sinh vật và môi trường:  Đơn vị: Nguyên tử - Phân tử - Tế bào - Mô Cơ quan - Cá thể - Quần thể -Quần xã - Hệ sinh thái  Đối tượng: Cá thể, Quần thể, Quần xã, Hệ sinh thái Các nghiên cứu của sinh thái học  Nghiên cứu đặc điểm của các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến đời sống của các sinh vật và sự thích nghi của chúng... trên công cụ là toán học và thông tin được xử lý 6 Ý nghĩa của sinh thái học  Cũng như các khoa học khác, những kiến thức của sinh thái học đã và đang đóng góp to lớn cho nền văn minh của nhân loại trên cả hai khía cạnh lý luận và thực tiễn  Cùng với các lĩnh vực khác trong sinh học, sinh thái học giúp chúng ta ngày càng hiểu biết sâu sắc về bản chất của sự sống trong mối tương tác với các yếu tố của... thức về sinh thái học vào việc tìm hiểu tài nguyên thiên nhiên, phân tích những sai lầm của con người trong việc sử dụng lãng phí tài nguyên, làm ô nhiễm môi trường và những hậu quả tai hại; từ đó đề ra các biện pháp phục hồi tài nguyên sinh vật, bảo vệ môi trường đáp ứng nhu cầu cần thiết cho sản xuất, sinh hoạt, thẩm mĩ, nghỉ ngơi…và giữ cân bằng sinh thái  Thông qua các kiến thức về sinh thái học đóng... xuất  Sinh vật tiêu thụ Ví dụ:  Loài ăn cỏ – vật tiêu thụ bậc 1: là sinh vật chỉ ăn cây cỏ  Loài ăn thịt – vật tiêu thụ bậc 2, 3, n là sinh vật tiêu thụ chỉ ăn các loài động vật  Loài ăn tạp – vật tiêu thụ bậc 1 hoặc bậc 2, 3, …n là loài ăn cả cây cỏ và động vật  Vật phân huỷ các vsv phân hủy xác thực vật, động vật Thành phần vô sinh  Các yếu tố hóa học bao gồm các hợp chất vô cơ và hữu cơ  Các... nghiên cứu sinh thái học Phương pháp nghiên cứu của sinh thái học gồm  Nghiên cứu thực địa (hay ngoài trời) là những quan sát, ghi chép, đo đạc, thu mẫu  Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành trong phòng thí nghiệm hay bán tự nhiên  Và phương pháp mô phỏng: Tất cả những kết quả của 2 phương pháp nghiên cứu trên là cơ sở cho phương pháp mô phỏng hay mô hình hoá, dựa trên công cụ là toán học và thông... xã sinh vật Quần xã sinh vật là tổ hợp quần thể của ít nhất hai loài phân bổ trong một nơi sinh sống nhất định Các đặc trưng của quần xã sinh vật  Cấu trúc thành phần loài và số lượng cá thể của từng loài  Cấu trúc về không gian tức là sự phân bổ theo không gian của các sinh vật trong quần xã  Cấu trúc về dung lượng  Theo thời gian các quần xã đều có sự biến đổi 2.4 Hệ sinh thái  Mỗi quần xã sinh ... gọi hệ sinh thái  Hệ sinh thái = Quần xã sinh vật + môi trường Các hệ sinh thái xếp vào nhóm  Nhóm hệ sinh thái cạn - hệ sinh thái rừng, - hệ sinh thái ruộng lúa v.v  Nhóm hệ sinh thái nước... quan hệ sinh thái học với lĩnh vực khác  Sinh thái học môn khoa học sinh vật học, cung cấp nguyên tắc, khái niệm cho việc nghiên cứu sinh thái học nhóm ngành phân loại riêng lẻ sinh thái học động... khác sinh sống ‘ổ sinh thái  Các hệ sinh thái thường nghiên cứu nhiều cấp độ khác từ cá thể quần thể hệ sinh thái sinh Sinh thái học môn khoa học đa ngành, nghĩa dựa nhiều ngành khoa học khác