Sinh thái môi trường

Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Khoa Thú Y Email: thachvanmanh@gmail.com ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN HỌC: SINH THÁI MÔI TRƯỜNG 1. Sinh thái học là gì? Ứng dụng của sinh thái học trong phát triển nông nghiệp bền vững, bảo vệ môi trường? - STH là môn học nghiên cứu tất cả mối quan hệ phức tạp mà Darwin gọi là các điều kiện sống xuất hiện trong cuộc đấu tranh sinh tồn. Tuy nhiên lúc bấy giờ có nhiều nhà khoa học ko dùng thuật ngữ sinh thái học nhưng có nhiều đóng góp cho kho tàng sinh thái học - Theo Odum 1971 STH là 1 môn KH nghiên cứu cấu trúc chức năng các hệ thống sinh học và tự nhiên. - Theo Fenchen 1987 STH là 1 môn KH nghiên cứu các nguyên lý điều khiển các hđ hệ thống sinh họ trong tự nhiên theo ko gian và thời gian. - Theo kumar 1995 STH là 1 môn KH nghiên cứu về sự phân bố các loài sự biến động về mật độ quần thể các loài trong tự nhiên → STH là 1 môn KH nghiên cứu về các mối quan hệ qua lại giữa sinh vật và môi trường sống của nó. - môi trường sống là tất cả các yếu tố bao quanh ảnh hưởng sự sống sinh vật , mt sống sinh vật bao gồm 2 nhóm yếu tố + yếu tố vô sinh : địa hình > 0,6 độ C/100m. Khí hậu , nhiệt độ , ánh sáng, gió nước trong đó ánh sáng quan trọng nhất. Đất trao đổi năng lượng và vật chất. + yếu tố hữu sinh : mối quan hệ qua lại sv – sv → STH là 1 môn KH nghiên cứu về các mqh qua lại giữa sv- sv, sv- môi trường vô sinh • Ứng Dụng : - trong cuộc sống STH còn có nhiều ứng dụng to lớn. - nâng cao năng suất vật nuôi, cây trồng trên cơ sở cải tạo đk sống của chúng. - hạn chế và tiêu diệt dịch hại, bv đời sống vật nuôi, cây trồng, con người. Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Khoa Thú Y Email: thachvanmanh@gmail.com - thuần hóa và di giống các loài sv. - khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên , duy trì đa dạng sinh học phát triển tài nguyên cho sự khai thác bền vững… - bảo vệ cả tạo mt sống của con người và các sv sống tốt hơn. 2. Tại sao nói sinh vật trong tự nhiên luôn tồn tại dưới dạng các hệ thống cấu trúc? Từ đó nói rõ quan điểm hệ thống trong nghiên cứu sinh thái và phát triển nông nghiệp bền vững. a. Sinh vật trong tự nhiên luôn tồn tại dưới dạng các hệ thống cấu trúc - hệ thống là 1 tập hợp các yếu tố, thành phần tồn tại trong mqh qua lại tác động lẫn nhau. Khi yếu tố tp này thay đổi dẫn tới sự thay đổi các yếu tố, tp khác thậm chí thay đổi cả hệ thống. - Cấu trúc là sự phân bố , sx các yếu tố, tp theo ko gian , thời gian trong hệ thống - Mỗi hệ thống luôn là 1tp của hệ thống lớn hơn và bao gồm nhiều hệ thống nhỏ hơn + quần thể sv gồm nhiều cá thể cùng loài sinh sống với nhau + quần xã sv là hệ thống cao hơn gồm nhiều quần thể sống với nhau - Hệ sinh thái bao gồm quần xã sv và mt vô sinh - Hệ thống luôn gắn liền với cấu trúc , cấu trúc quyết định chức năng , hđ của hệ thống. Khi cấu trúc thay đổi dẫn tới chức năng thay đổi hđ của hệ thống cũng thay đổi b. Quan điểm hệ thống trong nghiên cứu sinh thái và phái triển nông nghiệp - Tính hệ thống sự tồn lại sv ngoài tự nhiên được thể hiện ở 2 khía cạnh + thể hiện trong từng mức độ tổ chức + thể hiện ở mqh giữa mức độ tổ chức khác nhau theo thứ bậc từ thấp đến cao của sv ở mức độ thấp hơn luôn nằm trong sự tồn tại của sv ở mức độ tổ chức cao hơn. Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Khoa Thú Y Email: thachvanmanh@gmail.com - Khi con người khai thái thiên nhiên có thể đã làm thay đổi cấu trúc của hệ thống. Nếu sự thay đổi dẫn tới sự thay đổi chức năng của hệ thống mang lại nhiều lợi ích cho con người và bảo vệ môi trường -> nó luôn là những ý tưởng sáng tạo trong nghiên cứu và ứng dụng STH. 3. Thế nào là sự bù các yếu tố sinh thái và kiểu hình sinh thái? Hãy nêu lên ý nghĩa của các khái niệm này đối với việc cải tạo môi trường và phát triển nông nghiệp bền vững. a. Sự bù các yếu tố sinh thái và ý nghĩa của nó - Trong tự nhiên sv và mt luôn tác động qua lại với nhau tạo thành 1 thể thống nhất. Lúc đầu sv phụ thuộc hoàn toàn vào môi trường nhưng cùng với sự sống và phát triển , thích nghi lâu dài với vùng sinh thái đó sv lại tác động làm thay đổi các yếu tố MT. Làm MT tốt hơn với sự phát triển của nó, làm tăng khả năng thích ứng của sv với MT . Hiện tượng sv làm thau đổi MT theo hướng trên gọi là sự bù các yếu tố sinh thái - Sự bù các yếu tố sinh thái khẳng định vai trò cải tạo MT của sv . sv ko chỉ là nô lệ ko phụ thuộc vào MT. - Con người có thể sử dụng sv như 1 công cụ , phương tiện để cải tạo MT 1 cách hiệu quả. - Dùng sv để cải tạo MT chỉ thành công với nguyên tắc phát huy cao độ tính thích ứng của sv với MT tránh tình trạng dùng ý muốn chủ quan của con người cải tạo MT trước mà bắt sv vốn ko thích ứng với MT đó sống. Làm như vậy dễ thất bại , nếu có thành công thì hiệu quả đem lại thấp. b. Kiểu hình sinh thái và ý nghĩa của nó. - Đối với những loài sv có phạm vi chống chịu rộng với sự biến động của nhiều yếu tố sinh thái sẽ phân bố rộng trên bề mặt trái đất. Nó có thể sống và ptr được trong vùng sinh thái với đk mt khác nhau. Trong suốt quá trình sống phát triển,sinh vật thích nghi lâu dài với các vùng sinh thái hình thành nên những đặc trưng hình thái mang tính đặc thù cho từng vùng. VD : khoai lang phân bố rộng 35 độ bắc – 45 độ nam Phía bắc : lá mũi mác, củ dài, thân bò Phía nam : lá tròn, củ tròn, thân nửa đứng nửa bò Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Khoa Thú Y Email: thachvanmanh@gmail.com - Kiểu hình sinh thái tiếp tục dưới tác động của chọn lọc tự nhiên giữ lại. tiếp sau đó là chọn lọc nhân tạo được giữ lại. - Kq là các kiểu hình sinh thái hình thành nên các giống địa phương. đó là các giống có nhiều kiểu gen khác nhau. Có kn chống chịu tốt với sự biến động của các yếu tố sinh thái - Trong sx nông nghiệp hiện nay con người cần có những biện pháp lưu truyền và giữ các giống địa phương là nguồn gen quý giá phục vụ cho trồng trọt , chăn nuôi. 4. Hiểu thế nào về qui luật lượng tối thiểu của Liebig (1840) và qui luật tính chống chịu của Shelford, từ đó nêu lên và phân tích một số ứng dụng trong phát triển nông nghiệp và bảo vệ tài nguyên. a. Quy luật lượng tối thiểu của Liebig 1840 - trên cơ sở các nghiên cứu mqh giữa dinh dưỡng khoáng của cây với năng suất cây trồng Liebig đã đưa ra quy luật lượng tối thiểu - chất giới hạn năng suất cây trồng là chất có hàm lượng trong đất mà cây có thể sử dụng được với lượng rất thấp gần với lượng tối thiểu cần thiết mà cây trồng đó yêu cầu. - về sau cùng với các công trình nghiên cứu khác người ta thấy quy luật này ko chỉ đúng với chất khoáng và cây trồng mà còn đúng với các yếu tố sinh thái khác và mọi sv. - Quy luật lượng tối thiểu khái quát : ngoài tv trong tự nhiên bất cứ 1 yếu tố sinh thái nào đều có thể trở thành 1 yếu tố hạn chế sự sinh trưởng, phát triển của sv khi lượng tác động của nó lên cơ thể sv gần với lượng tối thiểu cần thiết mà sinh vật đó yêu cầu. • Ứng dụng trong phái triển nông nghiệp - để áp dụng có hiệu quả quy luật trên phải tuân theo 2 nguyên tắc + môi trường tĩnh + nguyên tắc tương hỗ : tất cả các yếu tố vô sinh ngoài mt đều ko tồn tại độc lập riêng rẽ mà tác động lên sv mà chúng luôn tồn tại trong mqh qua lại với nhau cùng tác động lên cơ thể sinh vật. Khi xác điịnh yếu tố hạn chế và giải pháp khắc phục yếu tố hạn chế thì con người phải đặt yếu tố hạn chế đó trong mqh qua lại với các yếu tố khác trong đk cụ thể. Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Khoa Thú Y Email: thachvanmanh@gmail.com b. Quy luật chống chịu của Shelford 1913 • phản ứng của sv trước những biến đổi của môi trường Trong tự nhiên khi mt thay đổi sv luôn có những phản ứng lại sự biến động đó để tồn tại có 2 phản ứng - phản ứng tiêu cực :di cư - phản ứng tích cực: thích nghi: + thích nghi hình thái + thích nghi di truyền Khi mt có sự thay đổi các yếu tố sinh thái trong thời gian dài, lúc đầu sv thay đổi hình thái để phù hợp với mt nhưng qua 1 thời gian sống và phát triển lâu dài hướng chuyển đổi hình thái đó gắn liền với sự di truyền, thực chất của các phản ứng trên nói lên khả năng chống chịu của sv trước những biến động các yếu tố sinh thái của môi trường. - Quy luật chống chịu của Shelford 1913 “Năng suất SV không chỉ liên hệ vs sức chịu đựng tối thiểu mà còn liên hệ vs mức chịu đựng tối đa đối vs 1 liều lượng quá mức của 1 nhân tố nào đó từ bên ngoài”. - Nghĩa là sự phát triển phồn thịnh của sv nào đó ở 1 nơi nào đó phụ thuộc vào tất cả các yếu tố sinh thái tồn tại trong mqh lẫn nhau. Sự vắng mặt hay phát triển không phồn thịnh của sv nào đó ở 1 nơi nào đó là do sự thiếu hay thừa (lượng) 1 yếu tố sinh thái nào đó ở mức độ gần với mức mà sv có khả năng chống chịu được và yếu tố sinh thái đó được coi là yếu tố hạn chế đối vs sinh trưởng và phát triển của sinh vật. - Quy luật này được bổ sung bằng 4 bổ đề đó là: + Phản ứng của các loài sinh vật khác nhau trước sự biến động của 1 yếu tố sinh thái nào đấy là không giống nhau. Có những loài phản ứng rất chặt với sự biến động yếu tố sinh thái đó, những loài đó có phạm vi Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Khoa Thú Y Email: thachvanmanh@gmail.com chống chịu với sự biến đổi sinh thái hẹp (gọi là loài phân bố hẹp và được gọi tên là loài hẹp + yếu tố sinh thái (vd: hẹp nhiệt)). Bên cạnh đó những loại phản ứng không chặt vs sự thay đổi của các yếu tố sinh thái thì có phạm vi chống chịu vs sự thay đổi của yếu tố sinh thái rộng (gọi là loài phân bố rộng, đặt tên: loài rộng + yếu tố sinh thái (vd: rộng nhiệt)). + Trong 1 loài phản ứng của loài đó vs các yếu tố sinh thái khác nhau là khác nhau. Sv có thể có phạm vi chống chịu rộng nhưng cũng có thể có phạm vi chống chịu hẹp vs sự biến động của các yếu tố sinh thái khác. Yếu tố sinh thái nào sv có phạm vi chống chịu hẹp nhất vs sự biến động sẽ trở thành yếu tố hạn chế. + Khi sv đã bị yếu tố sinh thái nào đó hạn chế thì phạm vi chống chịu của nó vs sự biến động các yêú tố sinh thái khác sẽ bị thu hẹp lại. + Trong suốt thời gian sống của sinh vật thì thời kỳ sinh sản là thời kỳ mẫn cảm nhất, phản ứng chặt nhất vs sự biến động của các yếu tố sinh thái bởi vì thời kỳ sinh sản là thời kỳ có các hoạt động sinh lý sinh hóa trong cơ thể diễn ra mạnh nhất và rất nhạy cảm vs biến động của các yếu tố mt. Vì vậy trong sản xuất nông nghiệp đảm bảo năng suất cây trồng vật nuôi cao con ng phải chú ý gieo trồng, chăn thả để sv bước vào thời kỳ sinh sản gặp điều kiện thuận lợi nhất. - Ứng dụng trong phát triển nông nghiệp : trong sx con người phải sắp xếp bố trí gieo trồng và chăn nuôi để thu xếp được thời kì sinh sản của sv gặp đúng lúc mt sống thuận lợi. Khi nguyên cứu kn sinh trưởng của sv : giá trị tối ưu của nhân tố vật lý trong phòng thí Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Khoa Thú Y Email: thachvanmanh@gmail.com nghiệm thường khác với đk trong tự nhiên vì vậy khi cần áp dụng thực tế cần cẩn trọng 5. Hãy nêu các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến động mật độ quần thể? Từ đó, nói lên những ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp và bảo vệ môi trường? *Các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến động mật độ quần thể: sức mang môi trường, mqh qua lại giữa các loài, sự biến động điều kiện khí hậu, thời tiết theo chu kỳ và bất thường. - Sức mang môi trường (thức ăn): Là mật độ quần thể tối đa mà môi trường có khả năng cung cấp đủ nguồn thức ăn cho nó hay nói cách khác sưc mang môi trường là khả năng cung cấp thức ăn của môi trường cho 1 số lượng tối đa số lượng cá thể trong quần thể. - Biến động của sức mang môi trường theo thời gian (theo mùa): Sự biến động của khí hậu thời tiết làm nguồn thức ăn bị biến động và dẫn đến sự thay đổi mật độ quần thể. Ở những vùng xa xích đạo sinh vật ôn đới xa xích đạo đều biến dộng mật độ quần thể theo chu kỳ 4 mùa còn sinh vât ở gần xích đạo thì biến động quần thể theo 2 mùa: mùa khô và mùa mưa. Nếu theo chu kỳ ngày đêm: biến động ánh sáng và nhiệt độ theo ngày và đêm sẽ quyết định đến biến động thời tiết theo chu kỳ ngày đêm ở mỗi vùng. Khi đó sv sẽ được chia làm 3 nhóm chính: hoạt động ban ngày, ban đêm và hoạt động trong những thời điểm có sự thay đổi về nhiệt độ, ánh sáng lớn nhất, nhanh nhất. - Sự biến động sức mang môi trường sẽ quyết định đến sự biến động mật độ quần thể. *Ứng dụng: Con người có thể làm thay đổi sức mang môi trường cho 1 số loài sâu bệnh nhất định, đủ làm biến đổi mật độ sâu bệnh hại theo thời gian đến mức chúng ít có cơ hội đạt đến đỉnh cao gây hại đối với cây trồng. Các biện pháp làm thay đổi sức mang mt: + Thay đổi giống cây trồng theo không gian và thời gian. + Chế độ làm đất: làm ải, làm dầm. Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Khoa Thú Y Email: thachvanmanh@gmail.com + Luân canh cây trồng theo không gian và thời gian. + Bón phân, tưới nước, thời vụ có thể làm thay đổi sức mang môi trường. + Lợi dụng các mqh sinh học trên đồng ruộng để hạn chế sự phát triển của sâu bệnh và cỏ dại. 6. Hiểu thế nào về cấu trúc quần thể? Ứng dụng của việc điều khiển cấu trúc quần thể ruộng cây trồng cho năng suất cao? Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Khoa Thú Y Email: thachvanmanh@gmail.com 7. Hiểu thế nào về khả năng tự điều chỉnh mật độ của các quần thể sinh vật trong tự nhiên? Từ đó nêu lên tính ổn định, bền vững của các quần thể sinh vật trong tự nhiên? Trong điều kiện tự nhiên tất cả các loài đều có khả năng điều tiết mật độ quần thể của mình dao động xung quanh mật độ cân bằng thông qua việc điều tiết tỉ lệ sinh và tỉ lệ chết. Trong thực tế mật độ cân bằng chỉ là Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội Thạch Văn Mạnh TYD-K55 Khoa Thú Y Email: thachvanmanh@gmail.com lý tưởng còn mật độ thực của nó luôn biến động xung quanh mật độ lý tưởng đó. + Nếu mật độ quần thể < mật độ cân bằng thì tỉ lệ sinh cao hơn tỉ lệ chết. Lúc đó mật độ quần thể tăng lên gần tới mức cân bằng. + Nếu mật độ quần thể tăng quá mật độ cân bằng thì tỉ lệ sinh < tỉ lệ chết, mật độ quần thể tự điều tiết giảm tới mật độ cân bằng. Ta có sơ đồ: Như vậy trong đk tự nhiên cơ chế chính của quy luật tự điều tiết mật độ quần thể chính là phản hồi tiêu cực, tích cực diễn ra liên tiếp trong quần thể (phản hồi: là phản ứng của quẩn thể trước sự biến đổi thức ăn đối với nó). M ật độ cân bằng Số lượng cá thể tăng quá mật độ cân bằng Nguồn thức ăn giảm Cạnh tranh cá thể tăng, tỉ lệ sinh giảm, tỉ lệ chết tăng Số lượng cá thể giảm tới mức cân bằng Số lượng cá thể giảm quá mật độ cân bằng Nguồn thức ăn tăng Tỉ lệ sinh tăng, tỉ lệ chết giảm Số lượng cá thể tăng [...]... thachvanmanh@gmail.com cách khác Kh ng ch sinh h c là hi n tư ng s lư ng cá th loài này b kìm hãm b i s lư ng cá th c a loài khác S lư ng cá th m i qu n th luôn đư c kh ng ch m c đ phù h p v i kh năng c a môi trư ng t o nên s cân b ng sinh h c - Cân b ng sinh thái là k t qu c a kh ng ch sinh h c trong qu n xã t o nên tr ng thái t n t i tương đ i cân b ng v s lư ng cá th c a các loài Cân b ng sinh thái đ m b o cân b ng... hình tháp sinh thái: Đ bi u th m i tương quan v m t li u lư ng gi a các b c dd ng ta thư ng dùng bi u đ hình tháp, còn g i là tháp sinh thái Trong đó các tr s sinh thái c a các b c dd đc th hi n b ng các hình ch nh t x p ch ng lên nhau vs chi u dài c a hcn t l vs dòng năng lư ng hay năng su t c a m i m c, chi u cao c a tháp tương ng vs đ dài c a chu i dd Trong t nhiên có 3 ki u hình tháp sinh thái chính:... trình sinh đ a hoá trong h sinh thái t nhiên? Cho ví d minh h a T đó nêu lên ng d ng trong b o v môi trư ng, gi m ô nhi m - Khái ni m chung v các chu trình sinh đ a hóa: T t c các nguyên t hóa h c trong t nhiên đ u luôn chuy n đ ng theo 1 vòng tròn t bên ngoài vào cơ th sv, sau khi sv ch t đi nó l i tr l i mt bên ngoài t o nên các vòng tu n hoàn v t ch t trong các h sinh thái t nhiên, g i là chu trình sinh. .. đang phát tri n - Khái ni m: Trong t nhiên sinh v t và môi trư ng có s tác đ ng qua l i l n nhau Hi n tư ng SV thay đ i môi trư ng và MT thay đ i t i 1 m c đ nào đó thì làm thay đ i SV cho phù h p v i MT Hi n tư ng thay th liên ti p qu n xã SV này b ng QX SV khác phù h p hơn vs MT mà MT đó do chính QX trư c đó thay đ i g i là di n th sinh thái Di n th sinh thái c a QXSV đc chia làm 2 lo i: Di n th sơ... thachvanmanh@gmail.com b o v môi trư ng Trong đó gi i pháp quan tr ng nh t là c n k t h p cây tr ng nông nghi p ng n ngày v i cây dài ngày (lâm nghi p, cây ăn qu , cây công nghi p…) t o nên th m th c v t liên t c trong ko gian và th i gian => G n gi ng t nhiên 20 T s hi u bi t v h sinh thái , hãy ch ng t tính n đ nh và b n v ng c a các h sinh thái t nhiên T i sao h sinh thái nông nghi p l i kém b n... và n đ nh hơn so v i các h sinh thái t nhiên? Đ c i thi n tính n đ nh và b n v ng c a các h sinh thái nông nghi p, chúng ta c n ph i làm gì? *Tính n đ nh và b n v ng c a các h sinh thái t nhiên: Như chúng ta đã bi t các HST t nhiên đ u có kh năng t đi u ch nh riêng, t c là kh năng t l p l i cân b ng, cân b ng gi a các ch ng, qu n trong HST (v t ăn th t – v t m i, v t ký sinh – v t ch ), cân b ng các... các y u t h n ch nhanh Đ i H c Nông Nghi p Hà N i Khoa Thú Y Th ch Văn M nh TYD-K55 Email: thachvanmanh@gmail.com 16 Hãy nêu thành ph n và c u trúc c a h sinh thái, t đó phân tích m i quan h gi a các thành ph n h sinh thái? Cho 1 ví d v h sinh thái - HST là 1 vùng lãnh th b t kỳ nào đó bao g m t t c các thành phân SV (QX) luôn tác đ ng qua l i v i MT v t lý, hóa h c bên ngoài thông qua 2 quá trình:... nguyên t hóa h c r n tích lũy ngoài môi trư ng trong ph m vi cũng s gây ra tình tr ng ô nhi m môi trư ng ngày càng tr m tr ng P th c v t P đ ng v t P xác h u cơ M Apatit Đ i H c Nông Nghi p Hà N i Khoa Thú Y Th ch Văn M nh TYD-K55 Email: thachvanmanh@gmail.com 19 Phân tích quá trình trao đ i v t ch t trong các h sinh thái t nhiên, và nh ng nét khác nhau gi a các h sinh thái vùng nhi t đ i và vùng ôn đ... + Tháp sinh kh i: là s bi u di n c u trúc nlg dd trong qu n xã thông qua s phân b v sinh kh i gi a các thành ph n sinh v t Tuy nhiên hình tháp sinh kh i đ cao quá m c vai trò sv có kích thư c l n làm lu m vai trò c a sv có kích thư c nh + Tháp nlg dd: S bi u di n c u trúc nlg dd trong qu n xã thông qua s phân b nlg th c t ng thành ph n trong sv QX Đ xây d ng tháp nlg ng ta d a vào hình tháp sinh kh... nhiên, g i là chu trình sinh đ a hóa Môi trư ng ↔ Sinh v t → Vòng tu n hoàn v t ch t trong t nhiên (chu trình SĐH c a các nguyên t hóa h c) - Chu trình sinh đ a hóa đư c th c hi n b i 3 y u t : SV, đ t (trung chuy n v t ch t trong t t c các vòng tu n hoàn), các ph n ng hóa h c - Ngư i ta căn c vào tr ng thái t n t i c a các nguyên t hóa h c ngoài t nhiên mà chia chu trình sinh đ a hóa thành 2 chu trình: