Đặc điểm, cấu trúc và các chu trình của hệ sinh thái nước ngọt

Hệ Sinh Thái Nước Ngọt Hồ, sông, suối, ao và các vùng đất ngập nước là những hệ sinh thái nước ngọt chứa tới 12% các loài động vật được biết đến trên thế giới, 40% các loài cá và nhiều

Hệ Sinh Thái Nước Ngọt

Hồ, sông, suối, ao và các vùng đất ngập nước là những hệ sinh thái nước ngọt chứa tới 12% các loài động vật được biết đến trên thế giới, 40% các loài cá và nhiều loài côn trùng, giáp xác, lưỡng cư khác Đặc biệt, đây còn là môi trường sinh sống, kiếm ăn và điểm đến di cư của nhiều loài chim Bên cạnh đó, hệ sinh thái nước ngọt cũng có hệ thực vật phong phú (như lúa, rau, tảo, bèo, sậy, …) Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng 70% nước ngọt của thế giới được dùng cho nông nghiệp nhưng tới 1/2 trong số đó bị lãng phí Khoa học cũng đã ước tính có đến 20% các loài trong hệ sinh thái nước ngọt đã bị tuyệt chủng hoặc đang bị đe doạ tuyệt chủng

Hệ sinh thái bao gồm:

- sinh vật và môi trường

- Có sự tương tác giữa các sinh vật với nhau và giữa sinh vật với môi trường

- Sự tương tác thông qua các dòng năng lượng và chu trình vật chất

Thành Phần

các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến hệ sinh thái nước ngọt :

1 Nhiệt độ

- Nhiệt độ là nhân tố quan trọng ảnh hưởng tới năng suất tự nhiên của hệ sinh thái nước ngọt

- Nhiệt độ của nước thay đổi theo mùa, theo chu kỳ ngày đêm và độ dài của bức xạ

- Nhiệt độ còn ảnh hưởng gián tiếp tới sức khỏe của động vật thủy sinh.

Có hệ thực vật phong phú (như lúa, rau, tảo, bèo, sậy…)

2 Ánh sáng

- Ánh sáng là yếu tố điều chỉnh vừa là yếu tố giới hạn đối với sinh vật

- Ánh sáng được nhận trên bề mặt trái đất chủ yếu là từ bức xạ mặt trời và một phần nhỏ từ mặt trăng

- Ánh sáng nhìn thấy cung cấp năng lượng cho thực vật quang hợp là nguồn cung cấp năng lượng cho hệ sinh thái

- Ánh sáng đóng vai trò rất quan trọng đối với các hệ sinh thái, đối với hệ sinh thái nước ngọt nó còn quyết định sự phân tầng

- Chu kỳ chiếu sáng ngày đêm cũng hình thành nên chu kỳ và tập tính của các loài sinh vật trong nước

3 Oxy hòa tan

- Oxy trong nước ngọt do các nguồn thấm từ không khí, quang hợp của thực vật thủy sinh, hô hấp của sinh vật thủy sinh

- Hàm lượng oxy cũng có sự khác nhau giữa các tầng nước

- Cá nước ngọt thường chia làm hai loại: loại sống trong nước lạnh và loại sống trong nước ấm về phương diện nhu cầu oxy

4 pH môi trường

- pH là chỉ số đo đặc trưng về độ axit hoặc độ kiềm của nước

- pH còn ảnh hưởng tới sự cân bằng của các quá trình hóa học, sinh học

5 Quần xã sinh vật

- Sinh vật sản xuất: Là các loại tảo, rong, tóc tiên, sen, rau muống dưới ao và

các loài thực vật bậc cao sống trên bờ cây cỏ.

- Sinh vật tiêu thụ: Bao gồm các động vật phù du, các loại cá ăn động vật phù du và các loại cá ăn thịt khác Ta có thể diễn tả bằng sơ đồ sau:sinh vật sản xuất → sinh vật tiêu thụ (C1) → sinh vật tiêu thụ (C2)

- Sinh vật phân hủy: Bao gồm các loại vi khuẩn và nấm sống dưới đáy bùn

Cấu trúc hệ sinh thái

1 Yếu tố hữu sinh

- Sinh vật sản xuất:

Vật sản xuất bao gồm vi khuẩn và cây xanh, tức là sinh vật có khả năng tổng hợp

được tát cả các chất hữu cơ cần xây dựng cho cơ thể của mình Các sinh vật này còn gọi

là sinh vật tự dưỡng Cơ chế để các sinh vật sản xuất tự quang hợp được các chất hữu cơ

là do chúng có diệp lục để thực hiện phản ứng quang hợp sau:

6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2

phương trình này diễn ra dưới tác dụng của Năng lượng ánh sáng Mặt Trời

và enzym của diệp lục

Một số vi khuẩn được xem là sinh vật sản xuất do chúng cũng có khả năng quang

hợp hay hóa tổng hợp, đương nhiên tất cả các hoạt động sống có được là dựa vào khả

năng sản xuất của sinh vật sản xuất.

- Sinh vật tiêu thụ:

Vật tiêu thụ bao gồm các động vật Chúng sử dụng các chất hữu cơ trực tiếp hay

gián tiếp từ vật sản xuất, chúng không có khả năng tự tổng hợp các chất hữu

cơ cần thiết

cho cơ thể chúng và gọi là sinh vật dị dưỡng Vật tiêu thụ cấp 1 hay động vật

ăn cỏ là là

các động vặt chỉ ăn được thực vật Vật tiêu thụ cấp 2 là động vật ăn tạp hay

ăn thịt, chúng

ăn vật tiêu thụ cấp 1 Tương tự ta có động vặt tiêu thụ cấp 3, cấp 4 Ví dụ trong hệ sinh thái hồ, tảo là SVSX; giáp xác thấp là vật tiêu thụ cấp 1; tôm tép là vật tiêu thụ cấp 2; cá

rô, cá chuối là sinh vật tiêu thụ cấp 3; rắn nước, rái cá là sinh vặt tiêu thụ cấp 4

-Sinh vật phân hủy:

Vật tiêu hủy là các vi khuẩn và nấm, chúng phân hủy các chất hữu cơ Tính chất

dinh dưỡng đó gọi là hoại sinh Chúng sống nhờ vào các sinh vật chết

Hầu hết các hệ sinh thái tự nhiên đều gồm đủ 4 thành phần trên Tuy vậy, trong

một số trường hợp, hệ sinh thái không đủ cả 4 thành phần Ví dụ: hệ sinh thái dưới đáy biển sâu thiếu sinh vật sản xuất, do đó chúng không thể tồn tại nếu không có hệ sinh thí tầng mặt cung cấp chất hữu cơ cho chúng Tương

tự, hệ sinh thái hang động không có sinh vật sản xuất; hệ sinh thái đô thị

cũng được coi là không có sinh vật sản xuất, muốn tồn tại hệ sinh thái này cần được cung cấp lương thực, thực phẩm từ hệ sinh thái nông thôn

2 Yếu tố vô sinh

- Nhiệt độ

Nhiệt độ trên trái đát phụ thuộc vào năng lượng mặt trời, thay đổi theo các vùng địa lý và biến động theo thời gian Nhiệt độ ở 2 bán cực của trái đất rất thấp (thường dưới 00C), trong khi đó nhiệt độ ở vùng xích đạo thường cao hơn nhưng biên độ của sự thay đổi nhiệt ở 2 cực lại rất thấp so với vùng xích đạo Nhiệt độ còn thay đổi theo đặc điểm của từng loại môi trường khác nhau Trong nước, nhiệt độ ổn dịnh hơn trên cạn Trong không khí, tại tầng đối lưu (độ cao dưới 20km so với mặt đất) nhiệt độ giảm trung bình 0,560C khi lên cao 100m

Nhiệt độ có tác động trực tiếp và gián tiếp đến sinh trưởng, phát triển, phân

bố các sinh vật Khi nhiệt độ Tăng hay giảm vượt quá một giới hạn xác định nào đó thì sinh vật bị chết Chính vì vậy, khi có sự khác nhau về nhiệt độ trong không gian và thời gian đã dẫn tới sự phân bố của sinh vật thành

những nhóm rất đặc trưng, thể hiện cho sự thích nghi của chúng với điều kiện cụ thể của môi trường

Có hai hình thức trao đổi nhiệt với cơ thể sống Các sinh vật tiền nhân (vi khuẩn, tảolam), nấm thực vật, động vật không xương sống, cá, lưỡng cư, bò sát không có khả năng điều hòa nhiệt độ cơ thể, được gọi là các sinh vật biến nhiệt Các động vật có tổ chức cao hơn như chim, thú nhờ phát triển, hoàn chỉnh cơ chế điều hòa nhiệt với sự hình thành trung tâm điều nhiệt ở bộ não

đã giúp cho chúng có khả năng duy trì nhiệt độ cực thuận thường xuyên của

cơ thể (ở chim 40-420C, ở thú 36,6-390C), không phụ thuộc vào môi trường

bên ngoài, gọi là động vật đẳng nhiệt (hay động vật máu nóng) Giữa hai nhóm trên có nhóm trung gian Vào thời kỳ không thuận lợi trong năm, chúng ngủ hoặc ngừng hoạt động, nhiệt độ cơ thể hạ thấp nhưng không bao giwof thấp dưới 10-130C, khi trở lại hoạt động, nhiệt độ cao của cơ thể được duy trì mặc dù có sự thay đổi nhiệt độ của môi trường bên ngoài Nhóm này gồm một số loài gậm nhấm nhỏ như sóc đất, sóc mác mốt (Marmota), nhím, chuột sóc, chim én, chim hút mật, v.v…

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 của sinh vật Đối với sinh vật sống ở những nơi quá lạnh hoặc quá nóng (sa mạc) thường có những cơ chế riêng để thích nghi như: có lông dày (cừu, bò xạ, gấu bắc cực…) Hoặc có những lớp mỡ dưới da rất dày (cá voi bắc cực mỡ dày tới 2m) Các côn trùng sa mạc đôi khi có các khoang rỗng dưới da chứa khí đê chống lại cái nóng từ môi trường xâm nhập cơ thể Đối với động vật đẳng nhiệt ở xứ lạnh thường có bộ phận phụ phía ngoài cơ thể như tai, đuôi… ít phát triển hơn so với động vật

xứ nóng

- Nước

Nước là thành phần không thể thiếu của cơ thể sống, và thường chiếm từ 50-98% khối lượng cơ thể sinh vật Nước là nguyên liêu cho cây quang hợp, là phương tiện vẩn chuyển dinh dưỡng trong cây, vận chuyển dinh dưỡng và máu trong cơ thể động vật Nước tham gia vào quá trình ntrao đổi năng lượng và điều hòa nhiệt độ cơ thể Nước còn tham gia tích cực vào quá trình phát tán nói giống và là nơi sinh sống của nhiều loài sinh vật

Nước tồn tại trong không khí dưới nhiều dạng: hơi nước, sương mù, mưa, tuyết…Sựcân bằng nước trong cơ thể đóng vai trò quan trọng rất quan trọng với sinh vật trên cạn.Cân bằng nước được xác định bằng hiệu số giữa sự hút

nước và sự mất nước Người ta chia thực vật trên cạn thành các nhóm liên quan tới chế độ nước, như nhóm cây ngập nước định kỳ, nhóm cây ưa ẩm, nhóm cây chịu hạn… Động vật cũng được chia thành ba nhóm: nhóm động vật ưa ẩm (éch nhái), nhóm động vật chịu hạn, và nhóm trung gian.Với thực vật, khi sống trong điều kiện khô hạn, chúng có các hình thức thích nghi rất đặc trưng như tích nước trong củ, thân, lá, hoặc chống lại sự thoát hơi nước

bề mặt bằng cách giảm kích thước lá (lá kim), rụng lá vào mùa khô, hình thành lớp biểu mô không thấm nước, v.v… Hình thức thích nghi cũng có thể thể hiện qua sự phát triển của bộ rễ Một số nhóm cây sống ở vùng sa mạc

có bộ rễ phát triển rất dài, mọc sâu hoặc trải rộng trên mặt đất để hút sương, tìm tới nguồn nước Có những loài cây sa mạc với kích thước thân chỉ dài vài chục cm nhưng bộ rễ dài tới 8m.Với động vật, biểu hiện thích nghi với điều kiện khô hạn cũng rất đa dạng, thể hiện ởcả tập tính, hình thái và sinh

lý Biểu hiện cụ thể như có tuyến mồ hôi rất kém phát triển hoặc có lớp vỏ

có khả năng chống thoát nước Một số lạc đà còn có khả năng dự trữ nước trong bướu dưới dạng ,ỡ non Khi thiếu nước, chúng tiết ra một loại men để oxy hóa nội bào lớp mỡ này, giải phóng ra nước cung cấp cho các phản ứng sinh hóa trong cơ thể.Một số động vật hạn chế mất nước bằng cách thay đổi tập tính hoạt động, chẳng hạn nhưchuyển sang hoạt động vào ban đêm để tránh điều kiện khô hạn và nóng bức của ánh mặt trời

Đặc điểm

Khác với sinh vật nước mặn sinh vật nước ngọt thích hợp với nồng độ muối thấp(0,005%) và kém đa dạng Ở nước ngọt động vật màng nước như con cát vó, bọ vẽ, cà niễng, ấu trùng muỗi có số lượng phong phú Nhiều loài sâu bọ nước ngọt đẻ trứng trong nước ấu trùng phát triển thành cá thể

truưởng thành ở trên cạn Nước ngọt có thể để tồn tại trong khu vực có nồng

độ muối cao (tức là đại dương) Có nhiều loại khác nhau của các vùng nước ngọt: ao, hồ, suối, sông, và vùng đất ngập nước Các phần sau đây mô tả các đặc điểm của các khu này nước ngọt ba

1 Ao,hồ

Các khu vực này có kích thước từ chỉ một vài mét vuông đến hàng ngàn km vuông Rải rác khắp trái đất, một số là tàn dư từ sự đóng băng hà Nhiều ao nuôi theo mùa, kéo dài chỉ một vài tháng (như hồ bơi không cuống) trong khi hồ có thể tồn tại hàng trăm năm hoặc nhiều hơn Ao, hồ có thể có giới hạn đa dạng loài vì chúng thường bị cô lập với nhau và từ các nguồn nước khác như sông và đại dương.Các hồ, ao được chia thành ba khác nhau

"vùng" mà thường được xác định bởi độ sâu và khoảng cách từ bờ biển này Khu vực trên cùng gần bờ hồ, ao là vùng duyên hải Khu này là ấm nhất kể

từ khi nó là nông cạn và có thể hấp thụ nhiều nhiệt của Mặt trời Nó duy trì một cộng đồng khá đa dạng, có thể bao gồm một số loài tảo (như tảo cát), bắt nguồn từ và thực vật thủy sinh nổi, chăn thả ốc, trai, côn trùng, động vật giáp xác, cá, và lưỡng cư Trong trường hợp của các loài côn trùng, chẳng hạn như con chuồn chuồn và muỗi vằn, chỉ có trứng và giai đoạn ấu trùng được tìm thấy trong khu vực này Thảm thực vật và động vật sống trong vùng duyên hải là thức ăn cho sinh vật khác như rùa, rắn, và vịt

The-gần bề mặt nước mở bao quanh bởi các khu duyên hải là vùng ve chân dung Khu ve chân dung là đủ ánh sáng (như các vùng ven biển) và bị chi phối bởi sinh vật phù du, cả thực vật phù du và động vật phù du Sinh vật phù du là những sinh vật nhỏ có vai trò quan trọng trong chuỗi thức ăn Nếu không có sinh vật phù du thủy sản, sẽ có vài sinh vật sống trên thế giới, và chắc chắn không có con người Một loạt các loài cá nước ngọt cũng chiếm

vùng này.

Sinh vật phù du có tuổi thọ ngắn khi họ chết, họ rơi vào một phần nước sâu của hồ / ao, vùng profundal Khu này là lạnh hơn và đậm đặc hơn hai người kia Ít ánh sáng thâm nhập vào tất cả các cách thức thông qua khu ve chân dung vào khu profundal Các động vật được heterotrophs, có nghĩa là họ ăn các sinh vật chết và oxy sử dụng cho hô hấp tế bào

Nhiệt độ thay đổi trong các ao, hồ theo mùa Trong mùa hè, nhiệt độ có thể

từ 4 ° C ở gần phía dưới đến 22 ° C ở đầu trang Trong mùa đông, nhiệt độ ở phía dưới có thể được 4 ° C trong khi phía trên là 0 ° C (đá) Trong giữa hai lớp, có một khu vực hẹp gọi là thermocline nơi nhiệt độ của nước thay đổi nhanh chóng Trong suốt mùa xuân và mùa thu, có một pha trộn của các lớp trên và dưới, thường là do gió, mà kết quả trong một nhiệt độ nước thống nhất khoảng 4 ° C Điều này cũng trộn oxy lưu thông trong hồ Tất nhiên có nhiều hồ, ao mà không đóng băng trong mùa đông, do đó các lớp trên sẽ được một chút ấm áp hơn

2 Suối và sông:

Đây là những cơ quan của nước chảy di chuyển theo một hướng Sông suối

có thể được tìm thấy ở khắp mọi nơi, họ nhận được bắt đầu tại đầu nguồn, có thể là suối, tuyết tan, thậm chí hồ, và sau đó đi du lịch tất cả các cách để miệng của họ, thường là một kênh nước hay đại dương Các đặc điểm của một sự thay đổi dòng sông, trong cuộc hành trình từ nguồn tới miệng Nhiệt

độ mát tại nguồn hơn là ở miệng nước này cũng rõ ràng hơn, có mức độ oxy cao hơn, và cá nước ngọt như cá hồi và heterotrophs có thể được tìm thấy ở

đó Hướng tới phần giữa của dòng sông,, tăng chiều rộng, cũng như đa dạng nhiều loài thực vật thủy sinh màu xanh lá cây và các loại tảo có thể được tìm thấy Tiến tới các cửa sông, suối, nước trở nên âm u từ tất cả các trầm tích

mà nó đã chọn lên thượng nguồn, giảm lượng ánh sáng có thể xâm nhập qua

các nước Từ khi có ít ánh sáng, có ít sự đa dạng của thực vật, và bởi vì các mức oxy thấp, cá đó có yêu cầu oxy ít hơn, chẳng hạn như cá da trơn và cá chép, có thể được tìm thấy

3 Đất ngập nước:

Đất ngập nước là vùng nước đọng để hỗ trợ các nhà máy thuỷ sản.Đầm lầy, đầm lầy, và đầm lầy là tất cả các vùng đất ngập nước xem xét Loài thực vật thích nghi với điều kiện rất ẩm ướt và ẩm ướt là hydrophytes gọi Chúng bao gồm hoa lily ao, cattails, sedges, cây thông ở my, và màu đen vân sam Marsh cũng bao gồm các loài thực vật như cây bách và kẹo cao su Đất ngập nước có sự đa dạng loài cao nhất trong các hệ sinh thái Nhiều loài động vật lưỡng cư, bò sát, chim (như vịt, waders), và furbearers có thể được tìm thấy trong các vùng đất ngập nước Đất ngập nước không được coi là hệ sinh thái nước ngọt là có một số, chẳng hạn như đầm lầy muối, có nồng độ muối cao,

hỗ trợ các loài động vật khác nhau, chẳng hạn như tôm, sò ốc, và các loại cỏ khác nhau

Các chu trình diễn ra trong hệ sinh thái

1 Chu trình vật chất

+ Dòng vật chất đi lên:

Năng lượng chủ yếu là năng lượng ánh sáng mặt trời, hoạt động tổng hợp của các thực vật phù du sống trôi nổi trong nước sử dụng ánh sáng mặt trời tổng hợp nên các chất vô cơ, hữu cơ, hình than những thủy sinh vật có bậc dinh dưỡng thấp Trong chu trình vật chất

ở nước, thực vật được coi là sản phẩm sơ cấp sử dụng để tạo ra các sản phẩm thứ cấp như tôm, các là những động vật có giá trị kinh tế Ánh sáng mặt trời → thực vật → động vật

+ Dòng vật chất đi xuống: