SINH THÁI HỌC THỦY VỰC

“ Sinh thái học là khoa học sinh vật học đại cương nghiên cứu tác động của các nhân tố môi trường đến sinh vật để rút ra những qui luật trong sự tương tác giữa sinh vật và môi trường.. N

CÔNG NGHỆ THỦY SINH

Phần 1:

SINH THÁI HỌC

THỦY VỰC

MỞ ĐẦU

I KHÁI NIỆM SINH THÁI HỌC

Năm 1869 Heckel E – nhà sinh vật học người Đức đưa ra thuật ngữ “Sinh thái học” lần đầu tiên dựa vào tiếng Hy Lạp đó là:

+ Oikos: là nơi sinh sống

+ Logos: là môn học

Theo định nghĩa cổ thì: STH là môn học về nhà ở, về nơi sống của sinh vật

- Năm 1971, nhà sinh thái học nổi tiếng E.P Odum định nghĩa STH: là khoa học về quan hệ của sinh vật hoặc một nhóm sinh vật với môi trường xung quanh

- Năm 1976 theo Ricklifs – nhà sinh thái học người Mỹ thì STH: Nghiên cứu sinh vật ở mức độ cá thể, quần thể và quần xã trong mối quan hệ tương hỗ giữa chúng với môi trường xung quanh và với các nhân tố lí, hóa, sinh vật của nó.

- Năm 1980 theo A.M Grodzinxki và D.M Grodzinxki thì STH: là ngành sinh học nghiên cứu mối quan hệ giữa cơ thể sinh vật với môi trường xung quanh

“ Sinh thái học là khoa học sinh vật học đại cương nghiên cứu tác động của các nhân tố môi trường đến sinh vật để rút ra những qui luật trong sự tương tác giữa sinh vật và môi trường Đồng thời nghiên cứu những biến động và động thái học của sinh vật dưới tác động của môi trường tự nhiên hoặc xã hội”

II MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA SINH THÁI HỌC

- Sinh thái học là một khoa học trẻ

nhưng hiện nay nó trở thành một lực

lượng sản xuất và đưa năng suất, chất

lượng sản lượng cây trồng và vật nuôi

lên càng ngày càng cao

- Nghiên cứu sinh thái học giúp con người đề ra phương hướng cải tạo môi trường, làm cho con người chủ động trước thiên nhiên

III PHÂN LOẠI SINH THÁI HỌC

- Sinh thái học đôi khi được chia thành:+ Sinh thái học cá thể

+ Sinh thái học quần thể

- Sinh thái học hiện nay được chia thành:+ Sinh thái côn trùng, sinh thái học nông nghiệp+ Sinh thái động vật, sinh thái thực vật

+ Sinh thái biển, sinh thái học thủy vực

+ Sinh thái đất…

IV ỨNG DỤNG CỦA SINH THÁI HỌC

- Nâng cao năng suất vật nuôi, cây trồng

- Hạn chế và tiêu diệt các loại địch hại, bảo vệ đời sống vật nuôi, cây trồng và con người

- Thuần hóa và di giống các loài sinh vật

- Khai thác hợp lý và bền vững tài nguyên thiên nhiên

- Bảo tồn đa dạng sinh học, bảo vệ các động, thực vật hoang dã

- Bảo vệ và cải tạo môi trường sống

V NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ QUY LUẬT CƠ

BẢN CỦA SINH THÁI HỌC

1 Những khỏi niệm cơ bản của sinh thỏi học

- Ngoại cảnh: bao gồm tất cả các

yếu tố tồn tại bên ngoài đối tượng sinh

vật; là thiên nhiên, là con người và

những kết quả của mọi hoạt động,

những yếu tố đó tồn tại một cách

khách quan, có thể tác động hoặc

không tác động lên đối tượng SV

- Môi trường: là một phần của ngoại cảnh, bao gồm các hiện tượng và các thực thể tự nhiên có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên sinh vật

- Yếu tố môi trường: là các thực thể hay hiện tư

ợng tự nhiên cấu trúc nên môi trường, chúng có tác

động trực tiếp hoặc gián tiếp lên sinh vật

- Y u t sinh thỏi: ế ố Khi các yếu tố MT tác động lên

đời sống sinh vật mà sinh vật phản ứng lại một cách thích nghi thì chúng được gọi là các yếu tố sinh thái.

2 Quy luật cơ bản của sinh thái học

a Quy luật lượng tối thiểu của Liebig (1840)

“ Chất có hàm lượng tối thiểu điều khiển năng suất, xác định đại lượng và tính ổn định của mùa màng theo thời gian”

“Mỗi loài sinh vật muốn tồn tại đòi hỏi phải có một lượng tối thiểu đối với mỗi nhân tố”

Nguyên tắc bổ sung khi áp dụng quy luật lượng tối thiểu:

- Nguyên tắc thứ nhất: Ứng dụng qui luật

trong điều kiện hoàn toàn tĩnh

- Nguyên tắc thứ 2: Nói về tác dụng tương

hỗ của các yếu tố

b Quy luật về sự chống chịu của Shelford (1911)

- “ Sự có mặt và sự phồn thịnh của các sinh vật ở một nơi nào

đó phụ thuộc vào tổ hợp của các nhân tố sinh thái Ngược lại,

sự vắng mặt hay không có khả năng phát triển phồn thịnh là do

thiếu thốn hay sự thừa thải một số yếu tố nào đó trong hàm các

yếu tố ở mức độ gần với giới hạn mà sinh vật đó có thể chịu đựng được”

Biên độ giữa hai giá trị sinh thái tối thiểu và tối đa mà sinh vật thích nghi được gọi là giới hạn sinh thái của sinh vật

Những bổ sung cho định luật chống chịu:

 Một sinh vật có trị số sinh thái rộng đối với nhiều yếu tố môi trường thường có vùng phân bố rộng và trở thành loài phân bố toàn cầu, chúng cũng có sức chống chịu cao, và ít bị đe doạ tuyệt diệt

 Một sinh vật có thể có trị sinh thái rộng với yếu tố này nhưng lại hẹp với yếu tố khác, loài đó sẽ có vùng phân bố hạn chế

 Khi một yếu tố môi trường nào đó trở nên kém cực thuận thì giới hạn chống chịu của cơ thể đối với các yếu tố khác trong môi trường cũng bị thu hẹp

- Khi cơ thể thay đổi trạng thái sinh lí (ốm đau, bệnh tật, sinh đẻ, thai ngén, ) hay đang ở trong giai đoạn phát triển sớm thì 2 giá trị sinh thái (Max và Min) và vùng cực thuận đều bị thu hẹp.

- Đối với một cơ thể, mỗi hoạt động chức năng cũng có những giới hạn sinh thái nhất định Sinh sản là thời

điểm có sức chống chịu kém nhất so với các hoạt động khác, còn hô hấp là hoạt động có giới hạn sinh thái rộng nhất

CHÖÔNG I

CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI

I NHÂN TỐ SINH THÁI

Tất cả các sinh vật sống trong môi trường đều

bị tác động cùng một lúc các nhân tố được gọi là các nhân tố sinh thái của môi trường

Nhân tố vô sinh Nhân tố hữu sinh

Nhân tố sinh thái

phụ thuộc mật độ

Nhân tố sinh thái

không phụ thuộc mật độDựa vào mật độ

Các nhân tố sinh

thái học tác động

lên sinh vật theo 2

hướng:

Loại trừ các sinh vật khỏi vùng chúng đang sống nếu như không còn thích hợp

Ảnh hưởng đến các hoạt động sống của sinh vật như sinh

trưởng, sinh sản, di cư…và sự phân bố của sinh vật

II Nhiệt độ là một nhân tố sinh thái

- Mặt trời là nguồn cung cấp nhiệt độ trên bề mặt trái đất

- Đa số các loài sống trong khoảng: 00C -

500C

- Nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến đời sống sinh vật

Cá sóc sống ở nhiệt độ 52 0 C

Cá tuyết hoạt động tích cực ở -2 0 C

Liên quan tới nhiệt độ môi trường người ta chia

- Nhiệt độ có ảnh hưởng mạnh mẽ đến các chức năng sống của thực vật như hình thái, sinh lý, sinh trưởng và khả năng sinh sản

Mỗi loài sinh vật đều có

Nhiệt độ cực hại

thấp

Nhiệt độ cực hại cao

- Sinh vật sống trong điều kiện quá lạnh hay quá nóng thường có cơ chế riêng để thích nghi

III Nước, độ ẩm không khí là một

nhân tố sinh thái

- Nước chiếm 50-70% khối lượng cơ

thể, thậm chí đến 90%

- Nước có vai trò rất quan trọng trên

trái đất

- Nước tồn tại trong không khí dưới

nhiều dạng: sương mù, mây, sương và

sương muối, mưa

Ảnh hưởng của các nhân tố vô sinh trong môi

trường nước tới sinh vật:

* Ảnh hưởng của các nhân tố vật lý lên sinh vật:

- Tỷ trọng

- Áp suất

- Tỷ nhiệt

- Dòng chảy

- Các chất lơ lửng

* Ảnh hưởng của các chất hóa học trong nước: các chất khí hòa tan, các muối hòa tan…

Liên quan tới chế độ nước thì thực vật trên cạn được chia thành:

 Nhóm cây ưa ẩm

 Nhóm cây chịu hạn

 Nhóm cây ngập nước

định kỳ

Liên quan tới chế độ nước thì động vật được chia thành 3 nhóm:

 Nhóm ưa ẩm

 Nhóm chịu hạn

 Nhóm trung gian

Sinh vật sống trong điều kiện khô hạn thì có

những biến đổi thích nghi:

Sự thích nghi của động vật đối với điều kiệnkhô hạn rất đa dạng

Chuột nhảy

Lạc đà

Đối với sinh vật sống trên cạn nhiệt độ và lượng mưa quyết định đến sự phân bố và mức độ phong phú, đặc biệt

là thực vật

IV Ánh sáng là một nhân tố

- Ánh sáng mặt trời chiếu xuống trái đất thì còn khoảng 47% đến bề mặt trái đất

* Ánh sáng ảnh hưởng tới thực vật

Liên quan tới cường

độ chiếu sáng của

mặt trời cây xanh

được chia làm 3

nhóm:

- Nhóm Cây ưa sáng

- Nhóm Cây trung tính

- Nhóm Cây ưa bóng

Cây trồng được chia thành 2 nhóm dựa vào mức độ thích nghi với độ dài chiếu sáng

trong ngày:

 Nhóm cây ngày ngắn

Ngoài ra, ánh sáng còn ảnh hưởng tới các đặc tính khác của

thực vật

 Nhóm cây ngày dài

Dựa vào phản ứng của động vật với ánh sáng, chia

thành 3 nhóm:

 Nhóm hoạt động ban ngày

 Nhóm hoạt động ban đêm

 Nhóm hoạt động vào thời gian

chuyển tiếp

Ánh sáng ảnh hưởng đến nhịp điệu sinh học của động vật:

- Nhịp điệu sinh học mùa: nhịp điệu này thực hiện đồng bộ với chu kỳ chiếu sáng mùa

Dựa vào nhịp điệu mùa chia động vật thành 2 nhóm

đình dục

Nhịp điệu này có tầng số bằng hoặc gần bằng 24 giờ Nhịp điệu này

được thực hiện đồng bộ với chu kỳ

Các loài chim ăn sâu bọ đi kiếm ăn trước lúc mặt trời mọc như chích chòe, chào mào …

Nhịp điệu này ứng với chế độ chiếu sáng của mặt trăng

Ví dụ

Thể hiện khá rõ

nét ở vật không xương sống ở

biển như loài giun ít tơ

Số lượng của loài giun Platynereis dumerilii

ở vùng vịnh Neples phụ thuộc vào tuần trăng khá rõ nét

V Đất là một nhân tố sinh thái

- Đất là một môi trường phức tạp với một số đặc điểm chính như sau:

Đất không có ánh sáng nên hệ sinh vật khác trên mặt đất

Đất có ảnh hưởng đến sự phân bố của thực vật:

VI Các khí của khí quyển

- Oxy đóng vai trò rất quan trọng đối với sinh vật

- Sinh vật sống trong điều kiện thiếu oxy thường có các cơ chế thích nghi

VII Sinh vật là một nhân tố sinh thái

Các sinh vật trực tiếp hay

gián tiếp ảnh hưởng đến

nhau

Trực tiếp

Gián tiếp

Thông qua các nhân tố khác

của môi trường

Chủ yếu dưới dạng quan hệ về nơi

ở và thức ăn hay ổ sinh thái

Các kiểu quan hệ giữa 2 loài A và B trong tự nhiên

(+: có lợi; -: có hại; 0: không ảnh hưởng gì)

STT Kiểu quan hệ Sống chung Không sống

STT Kiểu quan hệ Sống chung Không sống

chung Ví dụ

Mối quan hệ giữa động vật và thực vật thể hiện ở 2

mặt: có hại và có lợi.

Thực vật đối với động vật

Nguồn thức

ăn và là nơi

ở cũng như

nơi trú ẩn

Một số loài thực vật sử dụng động vật làm thức ăn, tiết ra chất độc đối với động vật

Ví dụ

Ví dụ

Động vật đối với thực vật

Tác nhân phát tán,

thụ phấn cho thực

vật Phân và xác

chết của động vât

được coi là phân

bón cung cấp dinh

dưỡng cho thực

vật

Tàn phá hệ thực vật thông qua thức ăn và

di chuyển

Ví dụ

Ví dụ

CHƯƠNG II

SINH THÁI HỌC THỦY VỰC

I KHÁI NIỆM SINH THÁI HỌC THỦY VỰC

- Là một bộ phận của sinh thái học nói chung lấy đối tượng nghiên cứu là mối quan hệ của thủy sinh vật với môi trường nước, nơi diễn

ra các hoạt động sống của thủy sinh vật ở mức độ sống khác nhau

Hệ sinh thái biển

Chu trình Vật chất

II MÔI TRƯỜNG CỦA THỦY SINH VẬT

1 Môi trường tự nhiên

a Nước trong thiên nhiên và giá trị của nước

Nước trên trái đất dưới dạng các thủy

vực như: Ao, hồ, sông, suối v.v…

- Khối lượng riêng cao, độ nhớt thấp:

+ Độ nhớt thấp

+ Khối lượng riêng cao

Khối lượng riêng cao, độ nhớt thấp ảnh hưởng quan trọng tới sự di chuyển của thủy sinh vật trong môi trường nước

b Đặc tính của môi trường nước thuận lợi cho sự sống

- Nhiệt dung: nước có nhiệt dung cao bằng 1

Đặc tính này là điều kiện thuân lợi cho đời sống của các loại thủy sinh vật

- Độ hòa tan lớn

Nước trở thành một môi trường giàu dinh dưỡng cung cấp chất khí, các muối dinh dưỡng cho sinh vật sống trong thủy vực

- Độ dẫn điện cao

- Truyền âm cao

Những đặc tính này đóng vai trò quan trọng trong đời sống của thủy sinh vật

2 Một số yếu tố sinh thái chính trong môi trường nước

a Nhiệt độ

Nguồn nhiệt trong môi trường nước:

- Đa số sinh vật sống ở nhiệt độ từ 00C – 500C

trừ một số loài tảo và vi khuẩn sống trong suối

nước nóng

- Nhiệt độ trong nước thường thấp hơn nhiệt độ không

Biến động nhiệt độ trong môi trường nước

- Sự biến đổi của nhiệt độ trong môi

trường nước theo vĩ độ:

+ Vùng nhiệt đới: nhiệt độ trung

bình năm 26-270C

+ Vùng cận cực: nhiệt độ trung bình

năm 7-100C

+ Vùng cực: nhiệt độ trung bình của

- Sự biến động nhiệt độ theo mùa: phụ thuộc vào từng loại thủy vực, từng vùng địa lý khác nhau, độ cao so với mực nước biển

và các lớp nước sâu khác nhau trong thủy vực

- Nhiệt độ biến đổi theo độ sâu: sự biến đổi này chỉ thấy ở các thủy vực tương đối sâu

Thủy vực ôn đới vào mùa đông

Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với môi trường sống

của thủy sinh vật

- Ảnh hưởng đến sự phân bố của thủy sinh vật

- Ảnh hưởng tới sự phát triển, sinh sản và trạng thái ngủ đông, ngủ hè của thủy sinh vật

Cá chép chỉ đẻ khi nhiệt

độ môi trường thủy sinh

không dưới 150C

b Ánh sáng và sự chiếu sáng trong nước

- Ánh sáng chiếu xuống nước: từ mặt trời và mặt trăng chiếu xuống, nguồn sáng từ các thủy sinh vật có khả năng phát sáng

- Tầng nước trên mặt xuống dưới sâu được chia thành 3 vùng khác nhau: Vùng sáng, vùng mắt sáng, vùng tối

- Ảnh hưởng của ánh sáng đối với đời sống của thủy sinh vật: + Ánh sáng đảm bảo cho quang hợp, cung cấp oxy cho thủy vực

+ Ảnh hưởng tới sự phân bố của thủy sinh vật

Khí Sulfua hydro (H2S): được tạo ra nhờ

hoạt động của vi sinh vật

- Làm hại sinh vật thủy sinh

Khi có mặt H2S trong nước

Khí CH4: được tạo thành do sự phân

giải hữu cơ

- Một phần khuyếch tán vào không khí

- Một phần bị oxy hóa do vi khuẩn hiếu khí

Pseudomonas … cho đến CO2

d Ion của các muối kim loại

Thành phần muối: chất hòa tan trong nước gồm nhiều thành phần khác nhau,

có thể chia thành 3 nhóm lớn:

- Thành phần muối cơ bản

- Các nguyên tố tạo sinh

- Các nguyên tố vi lượng

e Các chất hữu cơ trong nước và nền đáy của thủy vực

Thành phần chất hữu cơ

trong nước:

- Chất hữu cơ hòa tan: gồm

humic acid, đường, protein

3 Đặc tính của nền đáy thủy vực

Nền đáy thủy vực

- Nền đáy thủy vực là nơi tồn tại và

phát triển của khu hệ sinh vật đáy

và là nơi ẩn trong từng giai đoạn

của nhiều sinh vật trong tầng nước

- Đặc tính của nền đáy phụ thuộc

vào:

+ Thành phần của nền đáy

+ Chất lắng đọng trong thủy vực

- Căn cứ vào cấp hạt nhỏ có kích thước < 0,01mm cấu

thành nên nền đáy thì có thể chia nền đáy thành:

b Chất lắng đọng trong thủ vực

- Liên tục được hình thành và phân hủy trong thủy vực nhờ vào xác của các loài sinh vật thủy sinh

III CÁC NHÓM SINH VẬT SỐNG TRONG

MÔI TRƯỜNG NƯỚC

- Môi trường sống trong thủy vực được chia thành 3 sinh cảnh lớn: vùng triều (vùng ven bờ), tầng nước

và nền đáy

1 Nhóm sinh vật vùng triều

- Thường là sinh vật rộng về oxy,

nhiệt độ, độ mặn, có khả năng hô

hấp cả trên cạn và dưới nước: Ngao,

2 Nhóm sinh vật nổi Pelagos

- Sống chủ yếu dựa vào khối nước trong thủy vực Pelagos được chia thành nhiều quần loại khác nhau:

a Sinh vật sống trôi Pleuston

- Sống trôi trên mặt nước, có nửa

cơ thể trong không khí, nửa cơ thể

trong nước như: bèo lục bình, rau

muống nước, sứa dây, sứa buồm

b Sinh vật màng nước Neiston

- Bao gồm sinh vật sống quanh màng

nước, chúng có thể sống trên mặt hay

dưới mặt nước như:

+ Con đo nước Hydrometra, con cất vó

Grri, Bọ vẽ Gyniridae … sống trên mặt

nước

+ Con cà niễng Hydrophyliae, Ốc tai

Lymnea, Bọ gạo Notonectan …

Hydrometra

Lymaea