Bài thi hết học phần môn

MỞ ĐẦUSinh thái học là một nhánh của khoa học, trong đó sự tương tác giữa sinh vật sống và vô sinh với nhau và môi trường của chúng được kiểm tra.. Phân tích các mối quan hệ của các sinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG

Tên học phần: Sinh thái họcGiáo viên hướng dẫn:

Hà Nội, ngày 28 tháng 02 năm 2022

MỞ ĐẦU

Sinh thái học là một nhánh của khoa học, trong đó sự tương tác giữa sinh vật sống và vô sinh với nhau và môi trường của chúng được kiểm tra Sinh thái học là môn khoa học nghiên cứu về sự phân bố và sinh sống của những sinh vật sống và các tác động qua lại giữa các sinh vật và môi trường sống của chúng Các hệ sinh thái thường được nghiên cứu ở nhiều cấp độ khác nhau từ cá thể và các quần thể cho đến các hệ sinh thái và sinh quyển.Trái đất là nơi có nhiều tài sản Những tài sản trong hệ sinh thái tạo thành một cấu trúc có hệ thống và phức tạp Do đó, sinh thái học là đối tượng nghiên cứu phối hợp với nhiều ngành và là môn khoa học đa ngành, nghĩa là dựa trên nhiều ngành khoa học khác nhau Việc sử dụng đầu tiên của sinh thái học như là một thuật ngữ được thực hiện bởi nhà động vật học người Đức Ernst Haeckel Mục đích là để kiểm tra sự tương tác của động vật với những sinh vật sống và không sống Các nền tảng của thuật ngữ được mô tả bởi Theophrastus của sinh viên Aristotle đã được hiện đại hóa bởi công việc của các nhà sinh lý học động vật và thực vật Tầm quan trọng của động lực dân số đã được Thomas Malthus nhận ra, người thu hút sự chú ý đến sự phân bổ không cân bằng của nguồn lương thực và tăng trưởng dân số Theo sự phát triển của các công nghệ như sử dụng đồng vị phóng xạ, vi nhiệt lượng, toán học ứng dụng và máy tính, dòng năng lượng và chu kỳ cho ăn được đo lường, theo dõi và phân loại Điều kiện này, được gọi là hệ sinh thái hệ thống, liên quan đến các chức năng và cấu trúc của hệ sinh thái Với sự sống đầu tiên trên Trái đất, môi trường sống tồn tại và đôi khi bao phủ một khu vực rất nhỏ và đôi khi là các lục địa Hệ sinh thái là môi trường sống rất khác nhau Trong một khu vực cụ thể, đó là môi trường trong đó các thành phần bao gồm động vật ăn cỏ, động vật ăn thịt và động vật ăn tạp có mặt, nơi dòng năng lượng và chu trình dinh dưỡng có các tính chất hóa học và vật lý độc đáo Hệ sinh thái là kết quả của sự hài hòa

hoàn hảo với các yếu tố sống và không sống Hệ thống mất chức năng trong trường hợp có sự xáo trộn cân bằng Các sinh vật duy trì các hoạt động quan trọng của chúng được gọi là các yếu tố sinh học và bao gồm các yếu tố sống trong kim tự tháp chuỗi thức ăn Môi trường trong đó các hoạt động quan trọng diễn ra được gọi là các yếu tố phi sinh học, và gió, độ ẩm, nhiệt, ánh sáng, không khí, nước và vân vân yếu tố vô hồn Ngoài ra, tài nguyên dưới lòng đất, mỏ, hồ, đại dương, đất, khí quyển, khí hậu và vân vân thực vật, vi sinh vật, động vật và con người được gọi là sinh vật sống Sự tương tác của hai yếu tố này với nhau là sinh học, vật lý và hóa học Tính năng này bắt nguồn từ thực tế rằng hệ sinh thái là một cơ chế hệ thống tự nhiên Việc mỗi loài có một hốc sinh thái là một lý do cho sự cân bằng của nó Hệ sinh thái, đã duy trì trạng thái cân bằng cho đến ngày nay, đang bị suy thoái do các can thiệp từ bên ngoài Là một vòng quan trọng trong chuỗi cân bằng sinh thái, con người hành động theo cách sẽ phá vỡ sự cân bằng Sự phát triển trong khoa học và công nghệ, nhiên liệu hóa thạch được sử dụng trong các ngành công nghiệp, tài nguyên thiên nhiên đến mức cạn kiệt, dân số tăng nhanh và tiêu thụ quá mức, như hệ sinh thái thực hiện các thực tiễn dẫn đến các tác động tiêu cực Nó can thiệp vào thảm thực vật tự nhiên để tăng môi trường sống Ngoài ra, nó thải nhiều hóa chất vào nước và đất trong quá trình sản xuất và gây ô nhiễm không khí với các khí độc hại thải vào khí quyển Do những tình huống này, ô nhiễm môi trường gia tăng, điều kiện sống nặng nề hơn và sức khỏe sống bị ảnh hưởng tiêu cực Sửa chữa tình trạng này chuyển từ hiểu biết về khoa học sinh thái và tầm quan trọng của nó Đồng thời, bên cạnh đó ta có thể biết rõ về các mối quan hệ trong một quần xã và qua đó ta sẽ thấy rõ được những kiến thức trong môn sinh thái học vào ngành quản lý tài nguyên và môi trường.

NỘI DUNG

I Phân tích các mối quan hệ của các sinh vật trong quần xã

Quần xã sinh vật là một tâp hợp các quần thể sinh vật cùng sống trong một không gian nhất định là sinh cảnh, được hình thành trong một quá trình, liên hệ với nhau do tính chất chung nhất các đặc trưng sinh thái, biểu hiện đặc tính thích nghi giữa sinh vật và ngoại cảnh.

1 Quan hệ cùng loài1.1 Hỗ trợ:

- Ở khu vực sống có diện tích rộng rãi, nguồn thức ăn dồi dào, chúng hỗ

trợ nhau để cùng tồn tại, phát triển như kiếm mồi, chống lại kẻ thù, báo hiệu nhau nơi trú ẩn tốt… Khi nguồn thức ăn dồi dào, điều kiện sống phù hợp thì chúng sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh, sức sinh sản cao làm tăng nhanh số lượng cá thể trong đàn

- Ví dụ:

+ Trâu, bò, ngựa đi ăn thành bầy, đàn; chim di cư theo bầy

+ Ở thực vật, hiện tượng cây liền rễ giúp chống gió, chống mất nước tốt hơn

1.2 Cạnh tranh:

- Khi gặp điều kiện bất lợi các cá thể trong nhóm cạnh tranh nhay gay gắt,

dẫn tới một số các thể phải tách ra khỏi nhóm

- Tăng độ tử vong, giảm độ thụ tinh: khi mật độ các thể trong loài quá dày

dặc đãn đến thiếu thức ăn, chỗ ở, dẫn đến đói, dịch bệnh làm một số chết đi, mặt khác làm cho khả năng sinh sản cũng sẽ giảm xuống

- Cạnh tranh sinh học: là hiện tượng luôn luôn xảy ra trong mỗi loài như

các cây giành ánh sáng, nước, khi có dịch bệnh cả thể khỏe mạnh sẽ được sống sót

- Ăn lẫn nhau: Xảy ra do quá thiếu thức ăn, chẳng hạn như gà ăn trứng

sau khi đẻ, cá mẹ ăn cá con,… Do vậy trong chăn nuôi và trồng trọt cần phải có mật độ thích hợp và cung cấp đủ lượng chất dinh dưỡng

2 Quan hệ khác loài

2.1 Quan hệ giữa động vật và thực vật

Thực vật có vai trò quan trọng trong đời sống động vật: là thức ăn cho

động vật ăn thực vật hai hỗn thực, là nơi ở, hoặc nơi sinh đẻ Tuy nhiên nhiều loại nấm là tác nhân gây bệnh đối với động vật Ngược lại thực vật trong mối quan hệ với động vật đã hình thành những thích nghi tương ứng nhưng sự tự vệ (vỏ cây dày, cành, lá có gai, nhựa đắng và độc, sự miễn dịch; chống sự xâm nhập và phát triển của nhiều loài ký sinh…), sự thụ phấn (màu sắc, đĩa mật, mùi thơm, cấu tạo của hoa…) Động vật giúp cho sự thụ phấn, thú ăn quả giúp cho sự phát tán hạt Nhiều loài động vật chuyên ăn sâu bọ gây hại thực vật

2.2 Hỗ trợCộng sinh:

- Quan hệ cộng sinh là quan hệ hợp tác giữa hai loài sinh vật trong đó cả

hai bên đều có lợi, song mỗi bên chỉ có thể sống, phát triển và sinh sản được dựa vào sự hợp tác của bên kia Quan hệ cộng sinh phổ biến ở nhiều loài sinh vật

- Sự cộng sinh giữa thực vật và nấm hoặc vi khuẩn: phố biến nhất là sự

cộng sinh thường xuyên giữa tảo xanh và nấm làm thành cơ thể địa y Trong sự cộng sinh này nấm sử dụng gluxit và vitamin do tảo chế tạo, còn tảo sống trong tản của nấm, nhờ vỏ dày của tản nấm nên tảo chống được ánh sáng mạnh Tảo sử dụng vitamin C, hợp chất hữu cơ do nấm

chế tạo, sử dụng nước trong tản nấm để hô hấp Ngoài ra còn có sự cộng sinh của vi khuẩn cố định đạm sống trong nốt sần rễ cây họ đậu Sự cộng sinh của tảo lam Anabaena azollae trong bèo dâu có khả năng cố định đạm, đã trở thành nguồn phân bón có giá trị Sự cộng sinh giữa rễ thực vật bậc cao với nấm tạo thành nấm rễ, tạo điều kiện cho chúng đẩy mạnh sự dinh dưỡng.

- Sự cộng sinh giữa động vật và thực vật Sự cộng sinh giữa vi khuẩn,

nấm men, động vật đơn bào sống trong ống tiêu hoá của sâu bọ Chúng góp phần tăng cường sự tiêu hóa, đặc biệt sự tiêu hóa zenlulozo Ở những bãi đá ngầm san hô có sự cộng sinh giữa san hô (pôlip) với tảo đơn bào Zooxanthella và tảo sợi.

- Sự cộng sinh giữa động vật và động vật Ví dụ: Sự cộng sinh giữa hải

quỳ (Adamsia) với cua Eupagurus Sự cộng sinh giữa kiến Formica cinera và ấu trùng bướm Kiến ăn chất đường do ấu trùng bướm tiết ra, còn ấu trùng bướm được kiến bảo vệ khỏi các loài ăn thịt và ký sinh Ấu trùng bướm chui vào tổ kiến để hoá nhộng

Hội sinh:

- Quan hệ hội sinh là quan hệ giữa hai loài sinh vật nhưng chỉ một bên có

lợi cần thiết, còn bên kia không có lợi và cũng không có hại gì Ví dụ: Cây bì sinh như địa y sử dụng cành cây làm giá thể; nhiều loài động vật không xương sống và sâu bọ sống nhờ trong tổ kiến mối (hiện tượng ở gửi), hoặc cá ép bám vào rùa biển hoặc cá lớn để được phát tán đi xa (hiện tượng phát tán nhờ).

Hợp tác:

- Là hợp tác giữa hai hay nhiều loài và tất cả các loài tham gia hợp tác

đều có lợi

- Cũng giống như quan hệ cộng sinh, song hai loài không nhất thiết phải

thường xuyên sống chung với nhau; khi sống tách riêng chúng vẫn tồn tại được

- Ví dụ: quan hệ hợp tác giữa chim sáo và trâu, giữa nhạn bể và cò trong

tổ tập đoàn Sự hợp tác này giúp cho mỗi bên bảo vệ có hiệu quả hơn trước kẻ thù

Ở thực vật có hiệu quả bầu rễ (Rhizophere): là hiệu quả của hệ rễ của một thực vật bậc cao liên hệ vi sinh vật sống xung quanh hệ rễ Những chất tiết của hệ rễ làm hệ vi sinh vật xung quanh phát triển phong phú hơn.

2.3 Đối khángCạnh tranh:

- Là các loài tranh giành nguồn sống như thức ăn, chỗ ở,…Trong mối

quan hệ này, các loài đều bị ảnh hưởng bất lợi, nhưng có một loài sẽ thắng thế còn các loài khác bị hại hoặc cả hai đều bị hại

- Quan hệ cạnh tranh khác loài được thể hiện rõ nét, khi các loài khác

nhau có cùng nhu cầu thức ăn, nơi ở và về những điều kiện khác của sự sống mà những điều đó không được thoả mãn hoàn toàn Những loài sinh vật càng có quan hệ sinh thái gần nhau (có nhu cầu sinh thái càng giống nhau) thì giữa chúng quan hệ cạnh tranh càng gay gắt Nhiều nhà sinh thái học cho rằng quan hệ cạnh tranh đóng vai trò chủ yếu trong mối quan hệ của các loài trong quần xã quan hệ cạnh tranh ảnh hưởng tới:

+ Sự biến động số lượng: Loài ưu thế (loài khỏe) thường là những loài có khả năng sinh sản cao, nhu cầu về thức ăn thấp…; Quả vậy có hai loài trùng cỏ Paramecium caudatum và Paramecium aurelia gần như có

cùng một nhu cầu sống Nếu cấy riêng mỗi loài và nuôi bằng vi khuẩn hay tế bào men bia thì chúng phát triển với số lượng bình thường, song nếu cấy chung cả hai loài vào cùng một môi trường không được đổi mới thường xuyên thì giữa chúng phát sinh ra cạnh tranh và P aurelia sẽ thắng lợi còn P caudatum sẽ dần dần bị loại trừ.

- Sự phân bố địa lý và nơi ở: khi một loài xâm nhập vào một nơi ở mới,

nếu gặp các điều kiện sống thích hợp và nếu ở đó không có sự cạnh tranh, hoặc do những loài địa phương “yếu” hơn thì loài mới xâm nhập sẽ đồng hóa lãnh thổ mới một cách dễ dàng

+ Trường hợp thỏ và cừu được nhập vào Châu Đại Dương và sự giảm sút về số lượng dẫn đến sự tiêu diệt của nhiều loài thú có túi Châu Đại Dương

Nếu hai loài có “tiềm lực” gần như nhau, ví dụ như chuột đàn (Rattus flavipectus) và chuột cống (Rattus norvegicus) ở Việt Nam thì sự cạnh tranh dẫn đến sự phân hóa về phân bố địa lý (chuột đàn chỉ phân bố đến Vĩnh Linh còn chuột cống phân bố trong toàn quốc) và sự phân bố về nơi ở (chuột đàn ở những nơi khô ráo sạch sẽ như trên mái nhà, trong cột tre, chuột cống ở những nơi ẩm ướt như cống rãnh…)

Ví dụ này dẫn đến khái niệm sự phân hóa các ổ sinh thái Ổ sinh thái là cách thức sinh sống của loài đó: cách và nơi kiếm mồi, loại mồi, cách thức và nơi sinh sản nên đã tạo nên sự cách li về mặt sinh thái làm cho hai loài có thể sống cùng một nơi với nhau mà không có sự cạnh tranh Ví dụ điển hình thể hiện trong việc nuôi ghép nhiều loài cá khác nhau trong một ao: cá trắm cỏ ở tầng mặt, cá mè trắng chủ yếu ăn thực vật nổi, cá mè hoa ăn động vật nổi là chính, cá trắm đen ăn thân mềm ở đáy, cá trôi ăn chất hữu cơ mục nát, cá chép ăn tạp

Do biết được đặc tính và tầng nước sinh sống của những loài cá khác nhau nên từ xưa tổ tiên chúng ta đã biết lợi dụng các ổ sinh thái khác nhau nuôi ghép để triệt để lợi dụng các loại thức ăn trong thiên nhiên và trong vùng nước, do đó việc nuôi cá đạt được năng suất cao.

- Sự phân hóa về mặt hình thái: Sự cạnh tranh trong quá trình chọn lọc tự

nhiên có thể tạo ra cho những loài động vật có vị trí phân loại gần nhau, cùng sống ở một nơi có những đặc điểm hình thái khác nhau hoặc những đặc điểm về tập tính khác nhau

Sau đây là một ví dụ rất điển hình về chim sẻ đất sống ở quần đảo Galapagos trên Thái Bình Dương: Trên đảo Daphne của quần đảo Galapagos chỉ có sẻ đất (Geospiza fortis), trên đảo Crossman chỉ có sẻ đất (G fuliginosa), trên đảo Charles và Chatham có cả hai loài kể trên Hai loài khi sống riêng rẽ trên đảo Daphne và Crossman chúng có mỏ dầy khoảng 10 mm Còn khi sống trên đảo Charles và Chatham thì G fortis có mỏ dầy trên 10 mm, thích nghi với chế độ ăn hạt lớn, còn G fuliginosa có mỏ mỏng hơn 8 mm, thích nghi với chế độ ăn hạt nhỏ Do có sự phân hóa về hình thái mỏ nên cùng chung sống ở một nơi, cùng ăn hạt song hai loài không cạnh tranh với nhau

Ức chế cảm nhiễm:

- Quan hệ ức chế cảm nhiễm là quan hệ giữa các loài sinh vật, trong đó

loài này ức chế sự phát triển học sự sinh sản của loài kia bằng cách tiết vào môi trường những chất độc.

Rễ nhiều loại thực vật tiết ra những hợp chất khác nhau mà chúng ta thường gọi là phytonxit Những chất này kìm hãm sự phát triển của những loài thực vật khác, góp phần giải thích đặc điểm về thành phần thực vật ở một thảm thực vật Tảo giáp Gonyaulax gây ra hiện tượng “nước đỏ” bằng cách tiết ra những chất hòa tan có thể gây ra tử vong

cho một số lượng loài động vật trên bề mặt khá rộng Những chất do tảo Chlorella tiết ra làm chậm quá trình thẩm thấu ở rận nước (Daphnia), thậm chí có thể làm rận nước không phân chia được.

Kí sinh – vật chủ:

- Quan hệ kí sinh - vật chủ là quan hệ trong đó loại này (vật ký sinh) sống

nhờ vào mô hoặc thức ăn được tiêu hóa của loài khác (vật chủ) Vật ký sinh có thể là nấm, vi khuẩn, động vật nguyên sinh, giun tròn, sán lá, bét, sâu bọ Vật chủ có thể là thực vật, giáp xác, chân đều, nhện, các loài động vật có xương sống trong đó có người

- Sinh vật ăn thịt cũng sống nhờ vào mô cơ thể con mồi, song quan hệ kí

sinh - vật chủ khác quan hệ sinh vật ăn thịt con mồi ở chỗ:

+ Vật ký sinh không giết chết ngay vật chủ mà dinh dưỡng nhờ cơ thể vật chủ nhiều lần làm cơ thể vật chủ yếu dần đi

+ Vật ký sinh không có đời sống tự do mà chuyên hoá hẹp đối với vật chủ thuộc một số loài nhất định Vật ký sinh có thể là ngoại ký sinh, nội ký sinh

+ Vật ký sinh có tiềm năng sinh học cao hơn vật ăn thịt

+ Vật ký sinh ngoại lai thường gây hại cho vật chủ lớn hơn vật ký sinh địa phương

+ Tỷ lệ nhiễm ký sinh của vật chủ thay đổi phụ thuộc vào loài, tuổi, tính đực, cái, nơi phân bố của vật chủ và theo mùa

Trong một số trường hợp như: nếu vật ký sinh trên lá vật chủ song chỉ với một số lượng vừa phải nó sẽ kích thích quá trình tăng trưởng của cây vật chủ, làm lợi cho cây

Vật ăn thịt – con mồi:

- Quan hệ vật ăn thịt - con mồi là quan hệ trong đó động vật ăn thịt và

động vật sử dụng những loài động vật khác làm thức ăn Chúng tìm bắt con mồi và con mồi bị tiêu diệt ngay sau khi bị tấn công.

- Vật ăn thịt có ảnh hưởng đến số lượng con mồi, song vật ăn thịt thường

săn bắt con mồi yếu, mang bệnh Hiện tượng này có tác dụng chọn lọc, loại trừ ra ngoài quần thể con mồi những cá thể yếu

- Đối với đa số vật ăn thịt thuộc nhóm rộng thực thường không bị lệ thuộc vào một loại mồi, còn đối với vật ăn thịt thuộc nhóm đơn thực hoặc hẹp thực thì khi những loại mồi đặc trưng của chúng bị thiếu số lượng vật ăn thịt bị ảnh hưởng rõ rệt

- Khi mật độ con mồi trở nên quá thấp, việc tìm mồi của vật ăn thịt trở nên khó khăn Vì thiếu mồi nên đa số vật ăn thịt bị tử vong trong khi đó những con mồi còn sống sót tiếp tục sinh sản và thường có khả năng sinh sản lớn hơn vật ăn thịt nên chúng phát triển số lượng rất nhanh tạo điều kiện cho vật ăn thịt còn sống sót phát triển số lượng Trong giai đoạn chuẩn bị cho sinh sản, vật ăn thịt thuộc nhiều loài thường ở trạng thái nhịn ăn tạo điều kiện cho con mồi trong thời gian này phát triển - Trong trường hợp vật ăn thịt và con mồi có cùng một tiềm năng sinh học (khả năng sinh sản tương tự) thì tác dụng của vật ăn thịt lên con mồi là lớn Nếu tiềm năng sinh học (khả năng sinh sản) thấp hơn con mồi tác dụng của vật ăn thịt lên con mồi sẽ cố định và không gây ra sự giảm sút lớn đối với số lượng ở quần thể con mồi

Ví dụ, chim bạc má sống trong rừng chỉ góp một phần nhỏ trong việc tiêu diệt sâu bọ ăn thực vật Quả vậy khi mật độ con mồi (ấu trùng sâu bọ ăn thực vật thay đổi từ 0,06 đến 0,80 cá thể trên 1m2 thì số lượng con mồi trung bình do một chim bạc má ăn xong một ngày dường như ổn định từ 10,5 đến 19,5 cá thể