Bài giảng Sinh học B - Phần G: Sinh thái học và bảo vệ môi trường (2)

 đi khỏi hệ sinh thái ở dạng nhiệt hoặc sản phẩm nguyên liệu. 2. Hệ sinh tháiHệ sinh thái (Ecosystem) là hệ thống bao gồm sinh vật (các quần xã) và môi trường (các nhân tố vô sinh) trong đó diễn ra các quá trình trao đổi năng lượng và vật chất giữa các sinh vật với sinh vật và giữa môi trường với sinh vật. Tất cả mọi sinh vật của một khu vực đều có tác động qua lại với môi trường vật lí bằng các dòng năng lượng tạo nên cấu trúc dinh dưỡng, sự đa dạng về loài và chu trình tuần hoàn vật chất. Quần xã sinh vật + môi trường xung quanh + năng lượng mặt trời = Hệ sinh thái 3. Đặc điểm của hệ sinh thái Đặc điểm chung nhất của hệ sinh thái là mối quan hệ tương hỗ giữa các sinh vật tự dưỡng và sinh vật dị dưỡng. - Hệ sinh thái có thể có qui mô lớn nhỏ khác nhau: Hệ sinh thái nhỏ như một bể nuôi cá, hệ sinh thái vừa như một thảm rừng, một hồ chứa nước, hệ sinh thái lớn như một đại dương.Tóm lại tất cả các hệ sinh thái đều lấy năng lượng từ bên ngoài để hoạt động, chủ yếu là năng lượng ánh sáng mặt trời. Những nhân tố vô sinh cần thiết cho sinh vật đều được sử dụng lại nhiều lần. Các loài sinh vật quan hệ nhau bằng quan hệ dinh dưỡng. Như vậy quần xã và ngoại cảnh là một thể thống nhất, tác động lẫn nhau thông qua quá trình trao đổi chất và năng lượng. 4. Các hệ sinh thái: Dựa vào nguồn năng lượng hệ sinh thái được chia thành:Hệ sinh thái nhận năng lượng từ ánh sáng Mặt Trời: rừng, biển, đồng cỏ tự nhiên v.v.Hệ sinh thái nhận năng lượng môi trường và năng lượng tự nhiên khác bổ sung: như hệ sinh thái cửa sông được bổ sung từ nhiều nguồn nước. Hệ sinh thái vùng trũng cũng vậy.Hệ sinh thái nhận năng lượng ánh sáng mặt trời và nguồn năng lượng do con người bổ sung: như hệ sinh thái nông nghiệp, đồng cỏ chăn nuôi, vườn cây lâu năm: cây ăn quả, cây công nghiệp: chè, cao su, cà phê, dâu tằm...Hệ sinh thái nhận năng lượng chủ yếu là năng lượng công nghiệp như: điện, nguyên liệu... Các kiểu hệ sinh thái Các hệ sinh thái trong sinh quyển thuộc 3 nhóm sau: 1. Hệ sinh thái đất liền (trên cạn), gồm: - Môi trường trên cạn - Các vùng địa lí sinh vật lục địa - Các hệ sinh thái lớn trên cạn (các bioms) 2. Hệ sinh thái biển (nước mặn), gồm: - Hệ sinh thái rừng đước (rừng sác hay rừng Mangrove) - Các rạn san hô. 3. Hệ sinh thái nông nghiệp 4. Hệ sinh thái nước ngọt, gồm: - Môi trường nước ngọt - Hệ sinh thái nước đứng - Hệ sinh thái nước chảy (sông, suối) Cấu trúc dinh dưỡng của hệ sinh thái 3.1 Chuỗi thức ăn Sự vận chuyển năng lượng từ nguồn (thực vật) đến các sinh vật khác, trong đó sinh vật này được dùng làm thức ăn cho các sinh vật khác. Mỗi sinh vật là một mắt xích thức ăn, vừa là sinh vật tiêu thụ mắt xích trước nó, vừa là sinh vật bị mắt xích sau tiêu thụ, gọi là chuỗi thức ăn. Chuỗi thức ăn luôn bắt đầu bằng cá thể sống tự dưỡng được gọi sinh vật sản xuất (các cây xanh), chúng chuyển phần nhỏ năng lượng mặt trời sang dạng năng lượng hóa học được lưu trữ lại. Một phần năng lượng ấy dược truyền sang động vật ăn cỏ ở dạng thức ăn, sau đó có thể được truyền đến một hay nhiều vật ăn thịt được gọi là sinh vật tiêu thụ. Chuỗi thức ăn đầy đủ bao gồm các thành phần sau: - Sinh vật sản xuất (P) là sinh vật tự dưỡng chủ yếu là thực vật xanh. - Sinh vật tiêu thụ cấp một (C1) là động vật ăn thực vật, vật kí sinh trên thực vật. - Sinh vật tiêu thụ cấp hai (C2) là động vật ăn thịt, vật kí sinh trên động vật. - Sinh vật tiêu thụ cấp ba (C3) là sinh vật ăn sinh vật tiêu thụ cấp hai.  - Sinh vật phân hủy (D): Bao gồm chủ yếu nấm và vi khuẩn hoại sinh phân hủy các xác bả hữu cơ thành chất vô cơ. 3.2 Lưới thức ăn và bậc dinh dưỡng Một loài trong quần xã không chỉ ăn một loại thức ăn mà nhiều loại. Các chuõi thức ăn trong quần xã liên hệ với nhau chằng chịt tạo thành một hệ thống phức tạp. Tập hợp tất cả các chuỗi thức ăn trong hệ thống đó được gọi là lưới thức ăn. Trong một lưới thức ăn, các chuỗi thức ăn đều là tạm thời vì trong quá trình phát triển của cá thể ở giai đoạn tuổi khác nhau có thể thay đổi chế độ ăn, hoặc thức ăn hiếm thì sinh vật tìm thức ăn khác để đảm bảo tính ổn định tương đối trong quần xã. Quần xã có tính đa dạng càng cao, chuỗi thức ăn càng nhiều, lưới thức ăn càng phức tạp, tính ổn định càng cao (hình 23.4). Trong một lưới thức ăn các mắt xích thuộc một thành phần của chuỗi thức ăn (đó là sinh vật sản xuất hay sinh vật tiêu thụ cấp I, cấp II...) tạo thành một nhóm được gọi là bậc dinh dưỡng. 	II. Các quần thể:Quần thể (population) là một tập hợp các cá thể thuộc cùng một loài hay dưới loài sinh sống trong một sinh cảnh nhất định. Chúng cách ly tương đối với các cá thể thuộc quần thể khác cùng loài.Đối với những loài sinh sản hữu tính thì quần thể loài đó phải có khả năng sinh sản ra con cái, còn với những loài sinh sản vô tính thì không cần khả năng đó.Những loài có vùng phân bố rộng, điều kiện môi trường không đồng nhất thường xuất hiện nhiều quần thể, đó là những loài đa hình(polymorphis). Những loài có vùng phân bố hẹp, điều kiện môi trường đồng nhất thường chỉ có một quần thể, đó là những loài đơn hình (monomorphis).Quần thể là hình thức tồn tại của loài trong điều kiện cụ thể của cảnh quan địa lí. Người ta phân biệt: + Quần thể dưới loài: Là tập hợp nhóm sinh vật của loài mang tính chất lãnh thổ lớn nhất. Mỗi quần thể dưới loài chiếm một khu vực phân bố trong lãnh thổ phân bố của loài. Ví dụ: Loài rắn hổ mang châu Á có 10 quần thể dưới loài như rắn hổ mang Ấn Độ, Trung Quốc, Việt Trung, Sumatra, Philipin + Quần thể địa lí: Nhiều quần thể dưới loài lại có thể gồm nhiều quần thể địa lí khác nhau, chúng chiếm những vùng địa lí khác nhau của khu phân bố mang những đặc tính khác nhau về khí hậu và cảnh quan. Ví dụ: Chuột nước sống ở vùng Kazactan gồm 2 quần thể địa lí như chuột nước đồng bằng và chuột nước miền núi. + Quần thể sinh thái: Là bộ phận của quần thể địa lí, là tập hợp các loài sống trong cùng một sinh cảnh. Chúng có một số đặc điểm sinh thái khác biệt với quần thể sinh thái lân cận. Ví dụ: Chuột đồng ở vùng Mascova có quần thể sinh thái chuột đồng sống trong rừng thưa và quần thể sinh thái chuột đồng sống trong đất canh tác. Quần thể sinh thái thường không ổn định, sự cách biệt giữa chúng cũng chỉ tương đối và thường có sự trao đổi cá thể. III. Đa dạng hệ sinh tháiĐa dạng hệ sinh thái là tất cả mọi sinh cảnh, mọi quần xã sinh vật và mọi quá trình sinh thái khác nhau, cũng như sự biến đổi trong từng hệ sinh thái . Đa dạng hệ sinh thái thường được đánh giá qua tính đa dạng các loài thành viên. Nó có thể bao gồm việc đánh giá độ phong phú tương đối của các loài khác nhau cũng như các kiểu dạng của loài . Trong trường hợp thứ nhất, các loài khác nhau càng phong phú, thì nói chung vùng hoặc nơi cư trú càng đa dạng. Trong trường hợp thứ hai, người ta quan tâm tới số lượng loài trong các lớp kích thước khác nhau, tại các dải dinh dưỡng khác nhau, hoặc trong các nhóm phân loại khác nhau . Do đó một hệ sinh thái giả thiết chỉ có một vài loài thực vật sẽ kém đa dạng hơn vùng có cùng số lượng loài nhưng bao gồm cả động vật ăn cỏ và động vật ăn thịt. Do tầm quan trọng của các yếu tố này khác nhau khi đánh giá tính đa dạng của các khu vực khác nhau, nên không có một chỉ số có căn cứ chính xác cho việc đánh giá tính đa dạng. IV. THỔ NHƯỠNG - Thổ nhưỡng (đất) là lớp vật chất tơi xốp ở bề mặt lục địa, được đặc trưng bởi độ phì. - Độ phì của đất là khả năng cung cấp nước, khí, nhiệt và các chất dinh dưỡng cần thiết cho thực vật sinh trưởng và phát triển. - Lớp vỏ chứa vật chất tơi xốp này nằm ở bề mặt các lục địa – nơi tiếp xúc với khí quyển, thạch quyển và sinh quyển – được gọi là thổ nhưỡng quyển (lớp phủ thổ nhưỡng). CÁC NHÂN TỐ HÌNH THÀNH Đất là vật thể tự nhiên được hình thành do tác động đồng thời của các nhân tố sau đây: 1. Đá mẹ Mọi loại đất đều được thành tạo từ những sản phẩm phá huỷ của đá gốc (nham thạch). Những sản phẩm phá huỷ đó được gọi là đá mẹ. Đá mẹ là nguồn cung cấp vật chất vô cơ cho đất, do đó quyết định thành phần khoáng vật, thành phần cơ giới và ảnh hưởng trực tiếp tới các tính chất lí, hoá của đất. 2. Khí hậu Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng trực tiếp đến sự hình thành đất là nhiệt và ẩm. Tác động của nhiệt và ẩm làm cho đá bị phá huỷ thành những sản phẩm phong hoá. Những sản phẩm này sẽ tiếp tục bị phong hoá thành đất. Nhiệt và ẩm còn ảnh hưởng tới sự hoà tan, rửa trôi hoặc tích tụ vật chất trong các tầng đất, đồng thời tạo môi trường để vi sinh vật phân giải và tổng hợp chất hữu cơ cho đất. CÁC NHÂN TỐ HÌNH THÀNH 3. Sinh vật Sinh vật có vai trò chủ đạo trong việc hình thành đất: thực vật cung cấp xác vật chất hữu cơ (cành khô, lá rụng) cho đất, rễ thực vật bám vào các khe nứt của đá làm phá huỷ đá. Vi sinh vật phân giải xác vật chất hữu cơ và tổng hợp thành mùn – vật chất hữu cơ chủ yếu của đất. Động vật sống trong đất như giun, kiến, mối cũng góp phần làm thay đổi một số tính chất vật lí, hoá học của đất. 4. Địa hình Ở vùng núi cao, do nhiệt độ thấp nên quá trình phong hoá xảy ra chậm, quá trình hình thành đất yếu. Địa hình dốc làm cho quá trình xâm thực, xói mòn mạnh, đặc biệt khi lớp phủ thực vật bị phá huỷ, nền tầng đất thường mỏng và bị bạc màu. Ở nơi bằng phẳng, quá trình bồi tụ chiếm ưu thế, tầng đất dày và giàu chất dinh dưỡng hơn. Các hướng sườn khác nhau sẽ nhận được lượng nhiệt, ẩm khác nhau, vì thế sự phát triển của lớp phủ thực vật cũng khác nhau, ảnh hưởng gián tiếp tới sự hình thành đất. CÁC NHÂN TỐ HÌNH THÀNH 5. Thời gian Toàn bộ các hiện tượng xảy ra trong quá trình hình thành đất như quá trình phong hoá đá, quá trình di chuyển vật chất trong đất, quá trình hình thành vật chất hữu cơ đều cần có thời gian. Thời gian từ khi bắt đầu hình thành một loại đất đến nay gọi là tuổi của đất. Đất có tuổi già nhất là đất ở miền nhiệt đới và cận nhiệt đới, vì quá trình hình thành chúng không bị gián đoạn. Các loại đất trẻ nhất là đất ở miền cực và đất ở miền ôn đới, chúng mới được hình thành sau thời kỳ băng hà Đệ Tứ, cách đây chưa đến 1,5 triệu năm. 6. Con người Tác động của con người trong hoạt động sản xuất nông, lâm nghiệp đã ảnh hưởng như thế nào đến tính chất đất? Nêu ví dụ.