Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SINH THÁI HỌC 1.1. Sinh vật và môi trường 1.1.1. Sinh vật: Sinh vật và thế giới vô sinh xung quanh (môi trường) có quan hệ khăng khít với nhau và thường xuyên tác động qua lại lẫn nhau. Sinh vật gồm có: - Các nhóm thực vật chính - Vi khuẩn, nấm, địa y - Động vật, thực vật a) Các nhóm thực vật chính: - Thực vật bậc thấp: Có tảo nước mặn và tảo nước ngọt - Thực vật bậc cao: rêu, quyết, hạt trần, hạt kín b) Vi khuẩn, nấm và địa y: - Vi khuẩn: Là những sinh vật hết sức đơn giản - Nấm: Nấm khác với tảo ở chỗ không có chất diệp lục nên đời sống chúng là hoại sinh hoặc kí sinh giống như vi khuẩn. - Địa y: (Là những mảng vảy màu xanh xám bám vào vỏ cây) c) Động vật: - Sự giống nhau giữa động vật và thực vật: Cơ thể động vật có cấu tạo tế bào, có các hoạt động sống như dinh dưỡng, hô hấp, sinh trưởng thường xuyên được diễn ra trong cơ thể như ở thực vật. - Sự khác nhau giữa động vật và thực vật: Thực vật tổng hợp được chất hữu cơ từ CO2 và H2O bằng năng lượng mặt trời còn động vật chỉ có thể dùng chất hữu cơ có sẵn lấy từ động vật và thực vật khác. Ngoài ra động vật còn có cơ quan di chuyển, có hệ thần kinh, các giác quan mà ở thực vật không có. 1.1.2. Môi trường: Môi trường bao gồm tất cả những gì xung quanh sinh vật, tất cả các yếu tố vô sinh và hữu sinh có tác dụng trực tiếp hoặc gián tiếp lên sự sinh sống, phát triển và sinh sản của sinh vật - Về mặt vật lý trái đất được chia thành các quyển sau: Thạch quyển – Môi trường đất Thuỷ quyển – Môi trường nước Khí quyển – Môi trường không khí Thạch quyển – Môi trường đất : Bao gồm vỏ trái đất có độ dày 60 – 70 km và 2- 8 km dưới đáy đại dương . Thành phần và tính chất của thạch quyển tương đối ổn định và ảnh hưởng đến sự sống trên trái đất Thuỷ quyển – Môi trường nước : Đại dương, sông ngòi, ao hồ, nước ngầm, băng tuyết, hơi nước. Thuỷ quyển đóng vai trò duy trì sự sống và cân bằng khí hậu toàn cầu. Khí quyển – Môi trường không khí : Từ mặt đất đến độ cao 100 km là lớp không khí tầng đối lưu bao quanh trái đất. Nó đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc duy trì sự sống và quyết định tính chất khí hậu và thời tiết toàn cầu - Về mặt sinh học – Môi trường sinh quyển : Bao gồm sâu 100 m trong Thạch quyển và cao 20 km trong khí quyển, sâu 8 km trong thuỷ quyển. Sinh quyển bao gồm các thành phần hữu sinh và thành phần vô sinh có quan hệ chặt chẽ và tương tác phức tạp với nhau. - Tuỳ theo mục đích và nội dung nghiên cứu khái niệm chung về “ môi trường của con người” được phân thành: Môi trường thiên nhiên Môi trường xã hội Môi trường nhân tạo. Ba loại môi trường này tồn tại cùng nhau, xen lẫn nhau và tương tác chặt chẽ lẫn nhau. Môi trường gồm các nhân tố sinh thái vô sinh và hữu sinh Nhân tố vô sinh Nhân tố hữu sinh Nhân tố vô sinh : Bao gồm tất cả các nhân tố không sống của thiên nhiên có ảnh hưởng đến cơ thể sinh vật như khí hậu, nhiệt độ, không khí, độ ẩm, ánh sáng, tốc độ gió, hướng gió, các nhân tố về thổ dưỡng, thuỷ văn, khí tượng, lưu tốc dòng chảy. Nhân tố vô sinh : Bao gồm tất cả các nhân tố không sống của thiên nhiên có ảnh hưởng đến cơ thể sinh vật như khí hậu, nhiệt độ, không khí, độ ẩm, ánh sáng, tốc độ gió, hướng gió, các nhân tố về thổ dưỡng, thuỷ văn, khí tượng, lưu tốc dòng chảy. Nhân tố hữu sinh: Bao gồm các sinh vật và mọi tác động của chúng lên cơ thể sinh vật. Nhân tố con người bao gồm mọi tác động trực tiếp của con người lên cơ thể sinh vật. Ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái hữu sinh lên đời sống sinh vật Hai cá thể sống ở tự nhiên ( cùng một nơi) có thể có 8 kiểu quan hệ với nhau tuỳ theo mức độ lợi hại khác nhau mà ta goi là: - Bàng quan - Cạnh tranh - Cộng sinh - Hợp sinh - Hội sinh - Hãm sinh - Ký sinh. - Vật ăn thịt và con mồi 1.2. Quần thể, quần xã sinh vật: 1.2.1. Quần thể sinh vật: Khái niệm : Tập hợp tất cả các cá thể của cùng một loài và cùng sống chung trong một nơi gọi là quần thể sinh vật (sinh cảnh) Quần thể là một nhóm cá thể của một loài, khác nhau về kích thước, lứa tuổi, giới tính…phân bổ trong vùng phân bổ của loài, chúng tự giao phối với nhau để tạo nên cá thể mới. * Đặc trưng của quần thể: - Mỗi quần thể có sự phân bổ theo không gian những cá thể của nó - Mỗi quần thể đều có cấu trúc về thành phần tuổi, về tỷ lệ giới tính riêng. - Mỗi quần thể có đặc trưng riêng về tốc độ tăng trưởng, về kích thước (số lượng) và sự biến động về số lượng cá thể theo thời gian. - Một đặc trưng nữa của quần thể là sự biến động số lượng cá thể theo mùa và theo thời gian nhiều năm. - Tồn tại và phát triển trong các điều kiện môi trường nhất định 1.2.2. Quần xã sinh vật: Quần xã sinh vật là tổ hợp của quần thể của ít nhất hai loài phân bổ trong một nơi nhất định (mà ta gọi là sinh cảnh). Ví dụ trong ao có quần thể cá, tôm, cua, hến, beo, * Quần xã có các đặc trưng sau: - 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. 1.3. Hệ sinh thái: 1.3.1. Định nghĩa: Mỗi quần xã sinh vật (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 vô sinh Các hệ sinh thái được xếp vào 3 nhóm: - Nhóm hệ sinh thái trên cạn - Nhóm hệ sinh thái nước mặn - Nhóm hệ sinh thái nước ngọt 1.3.2. Cấu trúc hệ sinh thái: Mỗi một hệ sinh thái bao giờ cũng có 2 bộ phận cấu thành đó là: Thành phần sống (giới hữu sinh) và thành phần vô sinh a. Thành phần sống: Bao gồm các - Sinh vật sản xuất - Sinh vật tiêu thụ: Loài ăn cỏ – vật tiêu thụ bậc 1: là sinh vật chỉ ăn cây cỏ Loài ăn thịt – vật tiêu thị 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 b. Thành phần vô sinh: gồm các chất hoá học được chia làm 2 nhóm như sau: - Nhóm hợp chất vô cơ: C, H, CO2, O2… - Nhóm hợp chất hữu cơ đựơc sản xuất từ các cơ thể sống: Hidro cácbon, chất béo, protein… Ngoài ra còn các yếu tố vật lý: nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, gió…tham gia vào vòng tuần hoàn vật chất. 1.3.3. Đặc trưng cơ bản của hệ sinh thái: 1.3.3.1. Sơ đồ hệ sinh thái: Hệ sinh thái là đơn vị chức năng cơ bản của sinh thái học ánh sáng MT 6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2 Clorphyll Dòng dịch chuyển năng lượng Bất kỳ Hệ sinh thái nào cũng có 1 dòng dịch chuyển năng lượng từ ánh sáng mặt trời (dạng quang năng) vào cơ thể sinh vật, qua quá trình quang hợp + muối khoáng dưới lòng đất, chúng tạo thành năng lượng hoá năng dự trữ trong cây và nuôi dưỡng chúng. Khi sinh vật tiêu thụ ăn sinh vật sản xuất thì năng lượng trong sinh vật sản xuất được chuyển sang cho sinh vật tiêu thụ hấp thụ. Khi các sinh vật tiêu thụ chết đi, sinh vật phân huỷ thực hiện chức năng của mình là phân huỷ tạo thành một phần năng lượng nuôi dưỡng sinh vật sản xuất, phần còn lại phân tán vào môi trường. Dòng dịch chuyển vật chất Tất cả các sinh vật đều cần những chất nhất định để tồn tại. CO2 và H2O là những chất vô cơ quan trọng cho sự quang hợp ở thực vật từ đó cung cấp năng lượng thực phẩm đến sinh vật. Dưới tác dụng của ánh sáng và diệp lục, các chất vô cơ đó tạo thành đường Glucozơ (C6H12O6) nuôi dưỡng chúng. Các SVTT ăn SVSX, các chất dinh dưỡng trong SVSX được chuyển sang cho SVTT. Khi SVTT chết đi, các vi sinh vật phân giải thực hiện chức năng phân giải các chất hữu cơ thành các chất vô cơ, trong quá trình phân huỷ chúng thải ra các chất thải của mình, các chất thải này 1 phần được tái tạo phục vụ cho sự tồn tại các sinh vật trên trái đất, 1 phần phát tán trở lại môi trường. (diệp lục) Dưới tác dụng của ánh sáng, cây xanh hấp thụ khí CO2 trong khí quyển biến nó thành cacbonhydrat để cây phát triển. Động vật sống bằng thức ăn từ thực vật. Bị vùi lấp dưới dất và trong điều kiện thiếu không khí động thực vật bị phân huỷ thành than. Than gỗ khi bị đốt cháy nhả lại khí CO2 cho khí quyển. Chu trình C bao gồm nhiều chu trình phụ sau: - Sự trao đổi các bon giữa cơ thể và khí quyển - Sự trao đổi chất CO2 giữa khí quyển và đại dương - Sự hình thành đá vôi, dolomit và đá phiến sét có chứa than - Nitơ là một thành phần của protein, chất nitơ rất cần thiết đối với tất cả các dạng của sự sống. - Các quá trình chuyển hoá nitơ tự do thành hợp chất: Dưới tác dụng của tia chớp (điện năng của sét) nitơ và oxi trong khí quyển kết hợp với nhau tạo thành các oxit rồi chuyển thành axit nitric, axit nitric theo nước mưa vào trong đất thành nitrat, dạng này được cây cối hấp thụ Kết luận : Nói đến HST là nói đến những tác động qua lại giữa các cơ thể sống tạo nên HST đó Nói đến năng lượng, nguồn vật chất ta phải thấy được mỗi một chu trình có ảnh hưởng và tác động đối với các chu trình khác xung quanh nó. Khi ta xác định sự ổn định của môi trường thì ta phải nghiên cứu sự cân bằng của hệ sinh thái c/ Chuỗi thức ăn và mạng lưới thức ăn: - Chuỗi thức ăn: Là một dãy nhiều loài sinhvật có quan hệ dinh dưỡng với nhau. Mỗi loài là một mắt xích, vừa là sinh vật tiêu thụ mắt xích phía trước vừa là sinh vật bị mắt xích phía sau tiêu thụ. Trong chuỗi thức ăn thường có: sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân huỷ Ví dụ: Cỏ châu chấu rắn đại bàng vsv phân huỷ Mạng lưới thức ăn: Mỗi loài trong quần xã sinh vật thường là mắt xích chung của nhiều chuỗi thức ăn. Các chuỗi thức ăn có nhiều mắt xích chung tạo thành mạng lưới thức ăn. VD: sâu bọ chim sẻ Cỏ châu chấu rắn đại bàng vsv phân huỷ Thỏ cáo 1.3.4. Cân bằng và mất cân bằng sinh thái: Cân bằng sinh thái là trạng thái ổn định tự nhiên của hệ sinh thái, hướng tới sự thích nghi cao nhất với điều kiện sống Trong một hệ sinh thái, vật chất luân chuyển từ thành phần này sang thành phần khác. Ðây là một chu trình tương đối khép kín. Trong điều kiện bình thường, tương quan giữa các thành phần của hệ sinh thái tự nhiên là cân bằng. Ví dụ: Trong một hệ sinh thái rừng, thực vật lấy dinh dưỡng từ đất tổng hợp thành chất hữu cơ. Chất hữu cơ này đủ để một phần nuôi dưỡng phát triển cây, một phần nuôi động vật ăn thực vật trong rừng, một phần rơi rụng, trả lại màu cho đất. Ðộng vật ăn thực vật phát triển vừa đủ để tiêu thụ hết phần thức ăn thiên nhiên dành cho nó. Phân, xác động vật và lá rụng, cành rơi trên mặt đất được vi sinh vật phân huỷ hết để trả lại cho đất chất dinh dưỡng nuôi cây. Do vậy đất rừng luôn màu mỡ, giàu chất hữu cơ, nhiều vi sinh vật và côn trùng, cây rừng đa dạng và tươi tốt, động vật phong phú. Ðó chính là cân bằng sinh thái. - Cân bằng sinh thái không phải là một trạng thái tĩnh của hệ. - Khả năng thiết lập trạng thái cân bằng mới của hệ là có hạn. - Hệ sinh thái càng đa dạng, nhiều thành phần thì trạng thái cân bằng của hệ càng ổn định. - Cân bằng sinh thái được tạo ra bởi chính bản thân hệ và chỉ tồn tại được khi các điều kiện tồn tại và phát triển của từng thành phần trong hệ được đảm bảo và tương đối ổn định. - Con người cần phải hiểu rõ các hệ sinh thái và cân nhắc kỹ trước khi tác động lên một thành phần nào đó của hệ, để không gây suy thoái, mất cân bằng cho hệ sinh thái Mất cân bằng sinh thái chính là tài nguyên cạn kiệt, động thực vật suy giảm bên cạnh đó là vấn đề dân số tăng nhanh. Chính sự gia tăng dân số nhanh chóng cộng theo đó là tài nguyên suy giảm khí hậu biến đổi ,rừng đầu nguồn bị chặt phá nghiêm trọng gây nên thiên tai, lũ lụt, xói mòn đất và hoang hóa Nói chung là con người chúng ta có tác động trực tiếp đến sự mất cân bằng sinh thái và có một tác động gián tiếp đến các hiện tượng như thiên tai, lũ lụt , xói mòn và cả hoang hóa nữa . Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SINH THÁI HỌC 1.1. Sinh vật và môi trường 1.1.1. Sinh vật: Sinh vật và thế giới vô sinh xung quanh (môi trường). hệ sinh thái. Hệ sinh thái = Quần xã sinh vật + môi trường vô sinh Các hệ sinh thái được xếp vào 3 nhóm: - Nhóm hệ sinh thái trên cạn - Nhóm hệ sinh thái