GIÁO TRÌNH THỦY SINH VẬT HỌC PHẦN 3

GIÁO TRÌNH THỦY SINH VẬT HỌC PHẦN 3

Chương III : Quần thể, quần x∙ và năng suất sinh học trong thuỷ vực

I Quần thể sinh vật

1 Khái niệm về quần thể:

Theo E.P Odum 1971 Quần thể (Population) là nhóm cá thể của một loài (

hoặc các nhóm khác nhau, nhưng có thể trao đổi thông tin di truyển), sống trong một khoảng không gian xác định, có những đặc điểm sinh thái đặc trưng cho cả nhóm chứ không phải cho từng cá thể riêng biệt

2 Cấu trúc quần thể:

Quá trình hình thành quần thể là một quá trình lịch sử, quá trình này thể hiện mối quan hệ của một nhóm cá thể với môi trường xung quanh Mỗi quần thể có một

tổ chức, một cấu trúc riêng, đặc trưng cho quần thể

2.1 Kích thước và mật độ:

a/ Kích thước quần thể: Kích thước của quần thể được xác định bởi số lượng hoặc tổng khối lượng của cá thể hình thành nên quần thể, phù hợp với không gian mà

nó chiếm cứ Những loài có kích thước nhỏ thường có số lượng đông như vi khuẩn, tảo đơn bào, động vật nguyên sinh, nhưng sinh khối nhỏ Những loài có kích thước cơ thể lớn thì số lượng không đông, nhưng sinh vật lượng lại cao ( thân mền cỡ lớn, cá, thú biển)

Kích thước của các quần thể của một loài trong các vực nước khác nhau hay trong các phần khác nhau của thuỷ vực thì rất khác nhau Những quần thể thuỷ sinh vật sống trong các không gian rộng lớn thường rất đông vì chúng có nguồn sống lớn Trong vùng vĩ độ thấp, nơi mà môi trường ổn định hơn, quần thể có số lượng ít hơn so với những quần thể sống trong vùng ôn đới

b/ Mật độ quần thể: Là số lượng cá thể trên một đơn vị diện tích hay thể tích Mật độ được thể hiện bằng số lượng cá thể, đơn vị khối lượng hay năng lượng Số lượng cá thể đặc trưng cho khoảng cách trung bình của chúng, sinh vật lượng chỉ mức

độ tập trung của chất sống, còn năng lượng là chỉ đặc tính nhiệt động học của quần thể Mỗi một đơn vị mật độ có ý nghĩa bổ xung cho nhau, làm sáng tỏ đặc tính mật độ quần thể sinh vật

Đặc điểm của quần thể thủy sinh vật là có mật độ cao không những ở nhóm sinh vật phân huỷ mà còn cả ở nhóm sinh vật sản xuất và tiêu thụ Trong các thuỷ vực

giàu chất hữu cơ, số lượng tảo có khi tới hàng trăm triệu cá thể/lit Động vật nổi có khi tới vài trăm hoặc hàng nghìn cá thể/ lit Tuy nhiên do kích thước nhỏ, khối lượng của quần thể không lớn như vi khuẩn chỉ đạt vài phần mười gam/lit, thực vật nổi, động vật nổi chỉ đạt hàng gam/lit Chính mật độ lớn của thuỷ sinh vật và diện tích lớn của

môi trường nước đã giải thích rằng mặc dù cường độ sản sinh của sinh vật thuỷ sinh không lớn bằng sinh vật trên cạn nhưng tổng sản lượng chất hữu cơ do thực vật sản

sinh hàng năm trong thuỷ vực lại lớn hơn thực vật trên cạn tới 2 – 3 lần

2.2 Cấu trúc không gian của quần thể:

Các cá thể của quần thể phân bố trong không gian sống của mình có thể trong

3 kiểu sau đây:

a/ Phân bố ngẫu nhiên: Trong kiểu phân bố ngẫu nhiên, xác suất để bắt gặp mỗi cá thể như nhau Kiểu phân bố này ít gặp Thường chỉ gặp ở những sinh cảnh trong đó các điều kiện sinh thái chủ yếu phân bố đồng đều Mặt khác, quần thể của loài đó cũng không có đặc tính tập trung hoặc phân tán

b/ Phân bố đều: Trong điều kiện môi trường đồng nhất, các thể có khuynh hướng phân bố cách biệt nhau và có khuynh hướng bảo vệ “lãnh địa” của mình Kiểu

này cũng ít gặp, thí dụ như ở cá Gai Gasterosteus aculeatus một loại cá dữ , mỗi cá

thể chiếm cứ một vùng sống nhất định – kiểu phân bố đồng đều

c/ Phân bố theo nhóm: Là kiểu phân bố phổ biến nhất, các cá thể của quần thể tập trung thành từng nhóm Các nhóm cá thể này phân bố ngẫu nhiên trong sinh cảnh Kiểu phân bố này thích ứng với sự phân bố không đồng đều của các điều kiện sinh thái ( thức ăn, nhiệt độ, ánh sáng, nơi ở trong sinh cảnh)

Hình 3 Các kiểu phân bố của quần thể Thuỷ sinh vật

2.3 Cấu trúc tuổi:

Là tỉ lệ các nhóm tuổi của cá thể trong quần thể, cấu trúc tuổi của quần thể là

đặc tính thích nghi của loài, thay đổi phụ thuộc vào trạng thái của môi trường

Bodenhaimo 1938 đã dùng khái niệm tuổi sinh thái để chỉ thời gian trước sinh

sản, tuổi sinh sản và sau sinh sản Trong điều kiện thuận lợi, khi mật độ gia tăng số lượng thì mật độ của những cá thể trẻ tương đối cao, ngược lại, khi số lượng tương đối của nhóm tuổi trẻ thấp thì số lượng của quần thể bị rút ngắn do giảm mức sinh sản

ở vĩ độ thấp, do ưu thế là các quần thể có chu kì sống ngắn, khả năng khôi phục số lượng nhanh, số lượng các nhóm tuổi ít, điều đó cho phép chúng chịu nổi mức

tử vong đáng kể trong điều kiện bị vật dữ ăn mòn mạnh.Trong vùng cực và vùng cận cực các quần thể có nhiều nhóm tuổi để duy trì tính ổn định cho quá trình tái sản xuất trong điều kiện môi trường biến động

Trong điều kiện ổn định ở các loài, tỉ lê các nhóm cũng hướng đến sự ổn định

và mang đặc tính của loài.Thí dụ ấu trùng phù du Ephemeraptera phát triển kéo dài từ

một đến vài năm với 17 tuổi ( 16 lần lột xác trong nước) còn dạng trưởng thành thì chỉ

sống một vài ngày Một số cá thuộc họ Salmonidae không có thời kì sau sinh sản vì

sau khi đẻ cá bố mẹ đều chết

2 4 Cấu trúc giới tính :

Là tỉ lệ giữa cá thể đực và cá thể cái trong quần thể Nhịp điệu tái sản xuất của quần thể tăng khi tăng số lượng của cá thể cái, song trong điều kiện đó sức sống của thế hệ con cháu lại giảm Bởi vậy, trong điều kiện thuận lợi, ở nhiều loài động vật, cá thể cái thường chiếm ưu thế thậm chí còn không có cá thể đực như ở nhiều giáp xác bậc thấp và cả luân trùng, trong mùa hè hoàn toàn vắng con đực Khi điều kiện sống xấu đi, số lượng tương đối của con đực tăng lên, làm tăng sức sống của thế hệ con cháu chúng

Tỉ lệ giới tính của quần thể phụ thuộc vào tính di truyền của loài và đồng thời chịu sự chi phối của môi trường ngoài ở thuỷ sinh vật, biến đổi này rất quan trọng và

rõ rệt đặc biệt đối với sự thay đổi của nhiệt độ thí dụ khi nhiệt độ 10 -12 0 C số lượng con đực của thế hệ sau của loài giáp xác Macrocyclops albidius là 40,2% còn ở nhiệt

độ 25 – 28 0 C là 64,7%

ở động vật sinh sản lưỡng tính, có sự thay đổi luân phiên giữa pha đực và pha

cái thì cấu trúc giới tính phụ thuộc vào tuổi cá thể thí dụ ở tôm Pandalus borealis lần

đầu tham gia sinh sản là con đực ở tuổi 2,5 tuổi Sau đó đổi giới tính, lần sinh sản sau

đẻ trứng

3 Mối quan hệ trong nội bộ quần thể:

Mối quan hệ nội bộ loài được thể hiện rất đa dạng bao gồm các mối tương tác

âm (đấu tranh trực tiếp về thức ăn, nơi ở, tranh giành con cái…) và tương tác dương

(hình thành bầy, đàn…)

a/ Đấu trang trực tiếp: Cuộc đấu tranh này cũng đa dạng:

- Hiện tượng tự tỉa thưa của thực vật: Khi mật độ vượt khỏi khả năng nuôi sống của môi trường thì sẽ có hàng loạt cá thể bị tiêu diệt sớm hơn tuổi thọ

- Sự ăn đồng loại: Gặp ở nhiều loài cá, như cá vược Perca fluviatilis, cá măng Sudae, giáp xác, sao biển…Trong điều kiện nguồn thức ăn ít, những con trưởng thành không khai thác được Plankton, đành ăn những con non của mình, kẻ dinh dưỡng chính bằng plankton

- Đánh đuổi để chiếm đoạt thức ăn, nơi ở, con cái: Rất thường gặp trong các thuỷ sinh vật như ở cá chọi, cá cờ, cá gai…, các loài cua, sao biển…Thí dụ cua

Pieumnus sayi đấu tranh dành nơi ẩn nấp trong tập đoàn Bryozoa và chỉ kết thúc khi

một trong 2 đối thủ bỏ đi

- Kí sinh cùng loài: Ví dụ cá Edriolychnus schmidtii, Ceratias trong bộ phụ Ceratioidei con đực kí sinh vào con cái Con đực thích nghi tới mức tiêu biến hết thảy

nội quan chỉ còn ống ruột, miệng bám và tuyến sinh dục phát triển làm nhiệm vụ sinh sản của loài

b/ Sự hợp tác của các cá thể: Sự hợp tác của các cá thể là xu hướng ưu thế trong

đời sống của thuỷ sinh vật ở cá voi không răng và Delphin, những con khoẻ luôn

chăm sóc con ốm bằng cách hợp tác nâng đỡ con yếu khi bơi khỏi chìm

Sự tập trung bày đàn là hiện tượng phổ biến ở thuỷ sinh vật, sự họp đàn có thể tạm thời để săn mồi, đấu tranh tránh vật dữ, sinh sản…hoặc họp đàn lâu dài đối với

sinh vật sống tập đoàn hay sống đàn Thí dụ trong tập đoàn cua Maja squinado gồm

những con đã lột xác và những con chưa lột xác Những con lột xác nằm ngoài biên ( có đường kính đến 1m) bên trong là những con chưa lột xác và cua cái được bảo vệ Những con nằm ngoài gài chân vào nhau, tránh tối đa sự ăn mòn của bạch tuộc

4 Dao động số lượng quần thể :

Số lượng của mỗi quần thể thuỷ sinh vật luôn biến đổi tuỳ theo những điều kiện sống của môi trường cho sự tồn tại và phát triển của các cá thể Biến động số lượng quần thể có một ý nghĩa thích ứng và đặc điểm của biến động số lượng quần thể

là một trong những đặc điểm quan trọng nhất Thể hiện một cách toàn diện và rõ rệt mối quan hệ giữa các loài với môi trường

Dao động số lượng còn liên quan tới trạng thái của của quần thể Những quần thể có chu kì sống ngăn, sống trong môi trường kém ổn định thì sự dao động số lượng càng lớn và sự suy giảm số lượng riêng biệt của một nhóm nào đó thường rút ngắn số lượng chung của quần thể Với sự tăng của tuổi tuổi thọ, cấu trúc tuổi của quần thể càng phức tạp, sự dao động số lượng của một nhóm nào đấy ít gây nên sự giảm chung

số lượng của quần thể

Các nhân tố sinh thái của môi trường ảnh hưởng tới dao động số lượng của quần thể thì có nhiều như nhiệt độ, ánh sáng, vật dữ, vật kí sinh, mật độ quần thể…Nhưng yếu tố chủ yếu để hạn chế sự phát triển số lượng quần thể là thức ăn Tuy nhiên thức ăn không hoàn toàn tước bỏ được vai trò của các yếu tố khác như thiếu oxy, nhiệt độ quá khắc nghiệt, vật dữ và bệnh tật…Nhưng nếu thức ăn đầy đủ có thể làm giảm đi ảnh hưởng giới hạn của hàng loạt yếu tố khác, còn ngược lại, các yếu tố khác trở nên ác liệt hơn khi thiếu thức ăn

Có 2 kiểu dao động số lượng quần thể là dao động số lượng quần thể có chu kỳ

và dao động số lượng không có chu kỳ

4.1 Sự dao động số lượng có chu kỳ :

Là kiểu dao động số lượng xảy ra một cách có chu kỳ, có liên quan tới tính chất chu kỳ của các yếu tố sinh thái như nhiệt độ, ánh sáng, tuần trăng, thuỷ triều…

a/ Dao động theo chu kỳ ngày đêm: Dao động theo chu kì ngày đêm, liên quan tới sự chiếu sáng, thường phổ biến ở các thuỷ sinh vật nhỏ có chu kỳ sống ngắn như vi sinh vật, tảo đơn bào, nguyên sinh động vật…ở chúng, sự sinh sản và tử vong xảy ra theo nhịp điệu Ban đêm là thời kỳ sinh sản của đa số các loài động vật bậc thấp, ban ngày chúng bị chết chủ yếu do bị ăn mòn còn sinh sản thì ngừng trệ Thực vật đơn bào thì ngược lại

b/ Dao động theo chu kỳ mùa: Do cường độ bức xạ mặt trời thay đổi theo mùa, các loài thực vật tăng cường trao đổi chất và sinh sản vào mùa nóng ấm, kéo theo sự phát triển của các loài động vật Đây là kiểu dao động số lượng quan trọng và phổ biến ở thuỷ sinh vật trong các thuỷ vực Có ý nghĩa lớn đối với việc khai thác nguồn lợi sinh vật của thuỷ vực

c/ Dao động theo chu kỳ năm: Thường trong khoảng thời gian một vài năm lại xảy ra sự dao động có chu kỳ của các quần thể thuỷ sinh vật, liên quan tới sự dao

động có chu kỳ của cường độ bức xạ mặt trời, sự dao động mực nước, chế độ dòng

chảy…Thí dụ hoạt tính của mặt trời xảy ra theo chu kỳ 11 – 12 năm đã đưa dòng El – Nino (nước nóng) xâm nhập đến bờ biển Peru, đẩy dòng nước lạnh Peru xuống phía

nam và đồng thời nước trong vùng ấm lên đột ngột, do đó hàm lượng oxy giảm đi nhanh chóng Hậu quả là động vật nổi và cá ăn nổi bị chết

d/ Dao động theo chu kỳ mặt trăng và thuỷ triều: Dao động số lượng của dạng này liên quan tới sự sinh sản có nhịp điệu theo tuần trăng của nhiều loài động vật sống dưới nước Như giun nhiều tơ, giáp xác, thân mền (đã đề cập ở phần sinh sản)

4.2 Sự dao động số lượng không có chu kỳ :

Sự thay đổi này gây ra do những yếu tố bất thường của thiên nhiên, nhất là tác

động bất thường của con người Thí dụ một trận bão đổ bộ vào bờ biển, làm huỷ hoại nhiều nơi sống, gây sự suy giảm hàng loạt các loại sinh vật vùng triều Phải một thời gian nào đó, số lượng quần thể của các loài mới được hồi phục Sự nhiễm bẩn thuỷ vực, đặc biệt khi các chất nhiễm bẩn là chất độc có thể gây chết hàng loạt thuỷ sinh vật Khi chất nhiễm bẩn là chất hữu cơ, thuỷ vực có thể bị giàu dinh dưỡng quá mức, làm giảm số lượng các loài sinh vật ưa oxy như ấu trùng phù du, tăng cường số lượng

sinh vật sống ít ưa oxy như giun ít tơ, ấu trùng muỗi lắc Chironomus

II Quần xã thuỷ sinh vật và hệ sinh thái

1 Khái niệm:

1.1 Quần xã : Tất cả các sinh vật trên trái đất đều thuộc sinh quyển nhưng vì sinh

quyển bao trùm cả trên trái đất nên phải chia thành các đơn vị nhỏ ít nhiều đồng nhất

mà kích thước không cố định để phân tích và nghiên cứu tỉ mỉ hơn đó là quần x∙

Quần xã Community hay xã hội sinh vật là một tập hợp các quần thể sinh vật

cùng sống trong một vùng hoặc sinh cảnh xác định, được hình thành trong quá trình lịch sử lâu dài, liên hệ với nhau do những đặc trưng chung nhất về sinh thái học mà các thành phần cấu thành quần xã (quần thể, cá thể) không có

1.2 Hệ sinh thái : Sinh vật và thế giới vô sinh có quan hệ khăng khít và thường xuyên

tác động qua lại với nhau tạo thành một thể thống nhất Một đơn vị bất kỳ như thế, bao gồm tất cả các sinh vật (có nghĩa là quần xã) của một khu vực nhất định tác động qua lại với môi trường vật lý bằng các dòng năng lượng, tạo nên cấu trúc dinh dưỡng nhất định, sự đa dạng về loài và chu trình tuần hoàn vật chất (tức sự trao đổi vật chất

giữa các phần tử vô sinh và hữu sinh) trong mạng lưới dinh dưỡng được gọi là Hệ sinh thái Ecoysystem – do Tansley một nhà sinh thái học người Anh dùng lần đầu tiên vào

năm 1935

2 Quần x∙ Thuỷ sinh vật:

So với quần thể thì quần xã có mức tổ chức cao hơn, tính toàn vẹn của nó thể hiện trong sự thống nhất về cấu trúc và chức năng của tổ hợp các quần thể, bởi vậy sự thay đổi của một thành phần nào đó thì ngay lập tức được phản ánh trong tập tính của toàn hệ thống

2.1 Cấu trúc về loài và số lượng cá thể : Quần xã bao gồm một số loài được thể hiện

bằng số lượng cá thể của các quần thể Số lượng loài và số lượng cá thể (hay sinh vật lượng) đặc trưng cho cấu trúc về thành phần loài của quần xã Mặc dù trong quần xã gồm nhiều loài, song chỉ có một hoặc một vài loài chiếm ưu thế về số lượng và sinh vật lượng Đó là những loài ưu thế Những loài còn lại gồm những loài thứ yếu và loài ngẫu nhiên

2.2 Cấu trúc về kích thước:

Cấu trúc về kích thước của quần xã phụ thuộc vào số lượng cá thể tạo nên các quần thể của cả sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân huỷ Thành phần kích thước của quần thể là yếu tố quan trọng trong quần xã

2.3 Cấu trúc dinh dưỡng

a/ Thành phần: Theo cấu trúc về dinh dưỡng, trong quần xã gồm sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân huỷ Ngay bản thân sinh vật tiêu thụ cũng là những sinh vật phân huỷ cỡ lớn, còn các vi sinh vật , nấm là sinh vật phân huỷ cỡ nhỏ

b/ Xích thức ăn trong thuỷ vực: Con đường mà theo nó chất hữu cơ của sinh vật sản xuất chuyển từ một bậc dinh dưỡng này sang một bậc dinh dưỡng khác gọi là xích thức ăn (chuỗi thức ăn).Thí dụ một xích thức ăn trong tầng nước của thuỷ vực:

Thực vật nổi – giáp xác râu chẻ – cá mè hoa – cá quả

Còn bậc dinh dưỡng bao gồm một nhóm sinh vật khác nhau về mặt phân loại, nhưng cùng sử dụng một loại thức ăn (ăn cỏ, ăn mùn bã, ăn thịt…) và được coi là một

điểm dừng của vật chất, nhờ đó mà các nhóm sinh vật sau (bậc kế tiếp) có sản phẩm

để thu hái

Tổ hợp các xích thức ăn trong quần xã được gọi lưới thức ăn Trong lưới thức

ăn có thể tách ra 3 loại xích thức ăn Xích thức ăn “chăn nuôi” được khởi đầu bằng nguồn thức ăn thực vật , còn xích thức ăn “phế liệu” được khởi đầu bằng các sản phẩm phân hủy của sinh vật Xích thức ăn dựa trên cơ sở dinh dưỡng thẩm thấu chất hữu cơ hoà tan rất đặc trưng cho nhiều động vật không xương sống, cá cũng như nhiều sinh vật tự dưỡng có đặc tính dị dưỡng nhiều hay ít

Trong lưới thức ăn của các quần xã ở các thuỷ vực nghèo dinh dưỡng thì chiếm

ưu thế là xích thức ăn chăn nuôi, vi sinh vật ít, xích thức ăn phân huỷ thường yếu Khi

độ dinh dưỡng của vực nước tăng thì xích thức ăn phế liệu ngày càng trở nên ưu thế Xích thức ăn phân huỷ sẽ trở thành gần như duy nhất trong quần xã khi điều kiện thuỷ vực thiếu oxy và giầu chất hữu cơ

Xích thức ăn càng kéo dài thì vật chất và năng lượng tiêu hao càng lớn vì khi chuyển từ một bậc dinh dưỡng này sang một bậc dinh dưỡng khác, số lượng và sinh vật lượng của bậc sau giảm đi đáng kể so với bậc trước kế liền do sự hao hụt của chất hữu cơ

3 Hệ sinh thái ở nước

Các hệ sinh thái được đặc trưng bởi mức độ cấu trúc và tổ chức hoạt động chức năng xác định Cấu trúc của hệ phụ thuộc vào đặc tính phân bố trong không gian giữa các thành phần sống và không sống, vào đặc tính động lực học của thuỷ quyển theo chiều thẳng đứng và mặt phẳng Tổ chức, chức năng của hệ xuất hiện đảm bảo cho vật

chất quay vòng và năng lượng biến đổi

Hệ sinh thái nước bao gồm quần xã sinh vật và môi trường vật lý, song chúng

được coi là những bộ phận tạo nên sự thống nhất và toàn vẹn như một cơ thể sống

a/ Môi trường: Môi trường chủ yếu của hệ sinh thái nước là nước, một phần đáy thuỷ vực và phần khác nữa là khí Những yếu tố vật lý hoá học của nước có vai trò quyết định đến thành phần sinh vật Sự phân bố của các điều kiện khí hậu( (Nhiệt độ,

ánh sáng…), các cơ thể sống, các chất không hoà tan dưới dạng các chất lơ lửng và các chất hoà tan thuộc nguồn dinh dưỡng

b/ Quần xã sinh vật: Gồm có các nhóm

- Sinh vật sản xuất: Gồm chủ yếu là các tảo đơn bào, vi khuẩn có sắc tố và vi khuẩn hoá tổng hợp Kích thước cơ thể chúng rất nhỏ nhưng khả năng sản suất chất hữu cơ rất lớn, do đó tốc độ quay vòng của vật chất trong hệ sinh thái của nước cao hơn rất nhiều so với các hệ ở cạn Hơn nữa hàm lượng đạm và mỡ trong tảo cao hơn nhiều so với thực vật trên cạn, tạo ra nguồn thức ăn giàu đạm cho các loài động vật dễ

sử dụng

- Sinh vật tiêu thụ: Gồm những cơ thể tương đối nhỏ về mặt sinh khối so với các sinh vật trên cạn Tỉ lệ giữa nhóm sinh vật sản xuât và sinh vật tiêu thụ trong các

hệ sinh thái nước hoàn toàn khác so với các hệ trên cạn Chẳng hạn ở Đại dương sinh vật lượng của sinh vật tự dưỡng nhỏ hơn so với sinh vật lượng của thực vật trên cạn từ

7 – 10 nghìn lần, trong khi đó sinh khối của động vật giữa các phần của sinh quyển

chỉ chênh nhau một con số

- Sinh vật phân huỷ: nhóm sinh vật phân huỷ đa dạng và giàu có nhiều nơi

chúng chiếm 16 – 91% sinh khối sinh vật nổi

III Năng suất sinh học và sự chuyển hoá năng lượng trong vực nước

1.Sự chuyển hoá vật chất và năng lượng trong thuỷ vực :

Thuỷ vực với thuỷ sinh vật sống trong đó có thể coi là một hệ sinh thái luôn luôn vận động trong mối quan hệ trao đổi vật chất và năng lượng với môi trường

Trong thuỷ vực không ngừng diễn ra các quá trình tạo thành (sự chuyển vận), phân huỷ và tích tụ Vật chất đi từ dạng vô cơ sang dạng hữu cơ rồi lại trở về dạng vô cơ,

tạo nên một chu trình vật chất trong thuỷ vực Thể hiện tác động qua lại giữa thuỷ sinh vật trong và ngoài thuỷ vực Trong chu trình này có một bộ phận của sinh cảnh(

Muối hoà tan, chất hữu cơ hoà tan, thức ăn …) chuyển hoá thành thuỷ sinh vật (các sản phẩm sơ cấp và thứ cấp) đồng thời lại có một bộ phận của thuỷ sinh vật chuyển hoá thành sinh cảnh qua quá trình phân huỷ xác thuỷ sinh vật và quá trình trao đổi

chất (khí O 2 , CO 2, chất tiết … của thuỷ sinh vật)

Bước khởi đầu của chu trình vật chất và năng lượng trong thuỷ vực là nhờ chủ

yếu vào nguồn năng lượng của mặt trời và hoạt động quang hợp của thực vật và phần

nhỏ nhờ hoạt động hoá tổng hợp Nhờ vào nguồn năng lượng này mà các chất vô cơ

có nguồn gốc bên trong và bên ngoài thuỷ vực (nước, CO 2, muối dinh dưỡng), hình thành nên chất hữu cơ của thực vật thuỷ sinh, những chất hữu cơ được hình thành này,

một phần được thực vật sử dụng để sống và sinh trưởng, một phần được chuyển cho các sinh vật dị dưỡng Các vật sống này không trực tiếp ăn chất khoáng mà phải ăn chất hữu cơ có sẵn, trước hết là động vật ăn thực vật, sau đó chuyển cho các động vật

ăn thịt Trong chuỗi của dòng năng lượng này, ở mỗi chặng bị mất đi 80 – 90% năng

lượng hay nói theo cách khác 10 – 20% năng lượng được chuyển cho mức sau Ta có

thể thấy rõ điều đó qua sơ đồ tổng quát chu trình chuyển hoá vật chất trong thuỷ vực

Hình 4: Sơ đồ chu trình chuyển hoá vật chất trong thuỷ vực

2 Năng suất sinh học trong thuỷ vực:

2.1 Khái niệm:

- Năng suất sinh học vực nước: Khả năng sinh ra chất sống của thuỷ vực dưới dạng các thuỷ sinh vật, làm tăng lượng chất sống trong thuỷ vực, được gọi là năng suất sinh học của vực nước

Trong chu trình vật chất của thuỷ vực, khả năng này được thể hiện ở quá trình tạo thành nhưng có liên quan phụ thuộc với tất cả các khâu khác trong toàn bộ chu trình vật chất của thủy vực

- Khối lượng sinh vật hay sinh vật lượng (Biomass) là lượng sinh vật có trong

thuỷ vực được xác định bằng các phương pháp định lượng ở một thời điểm nhất định nào đó

Đơn vị khối lượng: Trong nghiên cứu người ta xác dịnh khối lượng sinh vật của thuỷ vực trong một đơn vị thể tích (của tầng nước) hay trên một đơn vị diện tích (của nền đáy) rồi từ đó suy ra khối lượng sinh vật có trong thể tích nước hay diện tích nền

đáy ở một vùng nào đó của thuỷ vực hay toàn bộ thuỷ vực

Đơn vị tính toán : g (mg)/lit, g/m 3 , g/m 2 , kg/m 2…

- Sản lượng sinh vật (Production): Là lượng chất sống do sinh vật sản sinh ra,

thể hiện độ tăng khối lượng sinh vật trong một khoảng thời gian nhất định nào đó (một ngày đêm, tháng, mùa, năm ) trong thuỷ vực

Trong nghiên cứu người ta xác định sản lượng sinh vật (sơ cấp hay thứ cấp) trên một đơn vị thể tích hay diện tích, rồ từ đó suy ra sản lượng sinh vật có trong thể tích nước hay diện tích đáy của một vùng nào đó của thuỷ vực hay toàn thuỷ vực

Đơn vị tính sản lượng sinh vật của thuỷ vực là gC/m 2 , gO 2 /m 2 , , Kcal/m 2 trong ngày hay năm của sản lượng sơ cấp ( là lượng chất sống dưới dạng thực vật, do thực vật tự dưỡng tạo nên)

Đơn vị g/m 3 , g/m 2 vật khô hay tươi trong năm của sản lượng thứ cấp (sản lượng của động vật dị dưỡng)

2.2 Các biện pháp nâng cao năng suất sinh học trong thuỷ vực:

Việc nâng cao năng suất sinh học của thuỷ vực, phải dựa trên sự hiểu biết về chu trình vật chất trong thuỷ vực, đặc tính của các quá trình sinh học diễn biến trong thuỷ vực, đặc tính sinh học, sinh thái học của khu hệ thuỷ sinh vật sống trong đó Trên cơ sở đó, phát huy những yếu tố tích cực, hạn chế những yếu tố tiêu cực, nhằm biến năng suất sinh học khả năng thành hiện thực Do đó những phương hướng và biện pháp đề ra cho từng loại thuỷ vực rất khác nhau, tuỳ thuộc vào đặc tính của mõi loại thuỷ vực

Trong việc nâng cao năng suất sinh học của thuỷ vực, có thể nêu lên hai loại biện pháp: Các biện pháp nhằm nâng cao sản lượng sơ cấp và các biện pháp nâng cao sản lượng thứ cấp nhằm tăng cường các đối tượng khai thác Nhằm tạo mọi điều kiện thuận lợi để các đối tượng này phát triển tốt nhất Sau đây là những biện pháp chủ yếu, đã được sử dụng có hiệu quả trong việc nâng cao năng suất sinh học của thuỷ vực Các biện pháp này đều có tác dụng làm làm thay đổi theo chiều hướng có lợi các nhân tố quyết định năng suất sinh học thuỷ vực

a/ Cải tạo địa hình, chế độ thuỷ lí hoá của thủy vực: Nhằm tạo điều kiện sống tốt cho sinh vật và tạo điều kiện để phát huy tốt các nhân tố tích cực có sẵn hoặc sẽ có trong thuỷ vực Các biện pháp này chỉ sử dụng đối với các thuỷ vực nội địa nhỏ Các thuỷ vực lớn khó áp dụng Việc cải tạo điều kiện tự nhiên của thuỷ vực, trước hết nhằm tạo cho thuỷ vực (hồ, ao,đầm…) có độ sâu thích hợp, một nền đáy phẳng, một

chế độ oxy, ánh sáng, nhiệt độ, pH… thuận lợi cho đời sống của của thuỷ sinh vật Các biện pháp thường được sử dụng là:

- Nạo vét bùn đáy để tăng độ sâu và hàm lương oxy ở tầng đáy, tăng độ sâu của khối nước, có tác dụng điều hoà nhiệt độ nước

- San nền đáy để có nền đáy bằng phẳng, thuận lợi cho sự phát triển sinh vật

đáy, của động vật, thuận lợi cho việc khai thác thuỷ sản ở đáy

- Dùng vôi trung hoà đất, giảm độ chua của thuỷ vực

- Gây những bãi thực vật lớn ven bờ như trồng lại rừng ngập mặn, do rừng đã bị chặt phá làm đầm nuôi tôm cua Việc trồng rừng hay gây các bãi thực vật lớn ven bờ

có tác dụng vừa tăng khối lượng thức ăn vừa tạo điều kiện cho tôm, cá hay các động vật thuỷ sinh trong quá trình sống, sinh sản

- Xáo trộn nước trong thuỷ vực hay tạo chu chuyển nước nhân tạo thường xuyên trong thuỷ vực để đưa khối lượng muối dinh dưỡng từ đáy lên tầng mặt và tạo

điều kiện tốt cho sự hoà tan oxy trong thuỷ vực

b/ Tăng cường cơ sở thức ăn của thuỷ vực: Đây là biện pháp cơ bản nhất, có hiệu quả rõ rệt nhất trong việc nâng cao năng suất sinh học thuỷ vực Có nhiều biện pháp để tăng cơ sở thức ăn của thuỷ vực

- Bón phân thuỷ vực: Sử dụng phổ biến ở ao , hồ, đầm nuôi tôm cá có diện tích nhỏ Việc bón phân làm tăng hàm lượng muối dinh dưỡng, tăng số lượng vi khuẩn và chất hữu cơ hoà tan Nhờ đó mà thực vật nổi phát triển mạnh, là cơ sở cho động vật nổi và các động vật thuỷ sinh trong thuỷ vực phát triển tốt Phân bón (hữu cơ) đồng thời cũng là thức ăn trực tiếp cho nhiều thuỷ sinh vật khác

Phân bón có thể là phân vô cơ (Ure, N P K, phân lân…), phân hữu cơ như phân

xanh, phân chuồng hay phân vi sinh, các nguyên tố vi lượng hay các loại chế phẩm sinh học cho các thuỷ vực Cần lưu ý rằng, khi bón phân phải sử dụng đúng liều lượng

chỉ dẫn, nếu bón phân quá mức sẽ gây nên hiện tượng giảm O 2 của thuỷ vực, làm thực vật nổi phát triển quá mức nhất là vi khuẩn lam là nhiễm bẩn thuỷ vực

- Thuần hoá sinh vật làm thức ăn vào thuỷ vực: Là việc đưa những sinh vật từ ngoài thuỷ vực vào gây nuôi trong thuỷ vực, biến chúng trở thành các sinh vật phát triển bình thường trong thuỷ vực Để tận dụng những thành phần thức ăn còn chưa

được sử dụng hết như chất mùn đáy, chất vẩn…và những sinh vật này sẽ được cá, tôm

và các đông vật khác sử dụng như là một thành phần thức ăn trong thuỷ vực

- Gây nuôi thức ăn sinh vật cho các đối tượng nuôi: Biện pháp này thường được dùng ở những cơ sở sản xuất giống cá, tôm hay các đối tượng nuôi hải sản khác như các cơ sở sản xuất giống động vật thân mền, giáp xác…nhằm thoả mãn nhu cầu dinh dưỡng của ấu trùng các đối tượng nuôi Đối tượng gây nuôi phổ biến là vi tảo như các

chi Chlorella, Scenedesmus, Chaetoceros, Skeletonema, Spirulina…Động vật nổi như Brachionus, Moina, Daphnia…Động vật đáy như ấu trùng muỗi lắc Chironomus,

giun ít tơ…

c/ Cải tạo thành phần loài :Với mục đích tăng cường các đối tượng có giá trị kinh tế cao trong thuỷ vực và loại trừ các loài gây hại hoặc không có lợi Biên pháp này nhằm cải tạo quan hệ thức ăn trong thuỷ vực, sử dụng hợp lí cơ sở thức ăn tự nhiên trong thuỷ vực Để tăng cường thành phần loài tốt, biện pháp thường dùng thuần hoá các đối tượng tốt từ các vùng khác trong nước hoặc ngoài nước vào các thuỷ vực Thí dụ hiên nay ta đã nhập nội và cho sản xuất một số đối tượng thuỷ sản

như cá chim trắng, tôm he chân trắng, cá hồng Mỹ…Chúng đã trở thành các đối tượng nuôi rộng rãi trong các thuỷ vực nước ngọt, lợ

Trong số các loài gây hại, quan trọng là các loài gây hại tôm, cá con như các loại côn trùng, giáp xác nhỏ, các loại giun, sán, động vật nguyên sinh sống kí sinh Các loài ăn thịt như chim, động vật có vú, rùa, sao biển…Ngoài ra còn phải kể tới các loài cỏ dại, tôm cá tạp, tép, ốc…Các đối tượng này thường sử dụng một khối lượng lớn thức ăn trong thuỷ vực, cạnh tranh đối với các đối tượng khai thác

d/ Khai thác hợp lí và bảo vệ nguồn lợi thuỷ sản: Muốn đảm bảo cho năng suất sinh học không bị giảm sút và có điều kiện nâng cao hơn, cần tiến hành các biện pháp khai thác hợp lý và bảo vệ nguồn lợi sinh vật thuỷ vực theo đúng những qui định được ban hành như những qui định về kích thước khai thác, mùa vụ khai thác, kỹ thuật khai thác…Cần được nghiêm chỉnh thực hiện Cần có những biện pháp bảo vệ các thuỷ vực khỏi bị nhiễm bẩn khỏi ảnh hưởng xấu tới khu hệ thuỷ sinh vật Các biện pháp chống chặt phá rừng ngập mặn bừa bãi để nuôi tôm cá Chú ý khi xây dựng các công trình thuỷ nông cần kết hợp chặt chẽ với việc khai thác nguồn lợi sinh vật huỷ vực

Chương IV : Khu hệ thuỷ sinh vật dưới nước

Nước Việt nam nằm trên bán đảo Đông dương , thuộc khu vực Đông - nam

Châu á, có địa hình kéo dài từ cao nguyên đồng văn (23 0 24 ’ B) đến mũi Cà mau (8 0 25 ’ B) , hoàn toàn nằm trong vành đai nhiệt đới Bắc bán cầu Phía đông, phía Nam

giáp biển, phía Bắc giáp Trung quốc, phía Tây giáp Lào và Campuchia

Bờ biển nước ta kéo dài 3060km nên phần lớn các vùng chịu ảnh hưởng của

biển

Địa hình Việt nam phức tạp, nhiều núi (3/4 lãnh thổ là núi đồi nhất là Bắc Việt

nam) Nước ta có 112 cửa sông rạch, 12 đầm phá lớn, các eo vụng ,vịnh ven biển và

hệ thống sông ngòi chằng chịt Ngoài ra còn có các ao hồ, hồ chứa thuỷ lợi, thuỷ điện trong nội địa với diện tích mặt nước khoảng 1 triệu ha

Do chịu ảnh hưởng của vị trí địa hình nên khí hậu của Việt nam mang tính chất nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, vì địa hình kéo dài nên khí hậu của miền Bắc và miền Nam cũng có những nét khác nhau Trong khi khí hậu miền nam tương đối ôn hoà thì khí hậu miền Bắc do chịu ảnh hưởng sâu sắc của chế độ gió mùa phức tạp làm cho sự chênh lệch nhiệt độ giữa mùa đông và mùa hè rất lớn

Tất cả những điều này đều ảnh hưởng đến đặc điểm, tính chất của khu hệ thuỷ sinh vật cả trong các thuỷ vực nội địa và ở biển

I Khu hệ thuỷ sinh vật nước ngọt

Khu hệ thuỷ sinh vật nước ngọt bao gồm những sinh vật thích ứng với nồng độ

muối thấp (0,05 - 5‰) Vùng phân bố của chúng là các thuỷ vực nước ngọt nội địa

1 Đặc điểm của tảo nước ngọt:

Căn cứ vào các đặc điểm về hình thái học, đặc điểm thuỷ lí, hoá các thuỷ vực

và khu hệ tảo Người ta chia các thuỷ vực nội địa Việt nam thành 2 loại là: Các thuỷ vực tự nhiên (suối, sông, hồ, các thuỷ vực nước lợ) Thuỷ vực nhân tạo (kênh tưới tiêu,

hồ chứa, ao, ruộng lúa nước).Tuỳ theo loại hình thuỷ vực và các vùng phân bố mà thành phần tảo khác nhau

1.1 Đặc điểm về thành phần loài: