QUẦN XÃ THỦY SINH VẬT VÀ ĐẶC ĐIỂM THÍCH ỨNG CỦA CHÚNG TRONG HỆ SINH THÁI HỒ pdf

Cũng như các hệ sinh thái nói chung, hệ sinh thái nước ngọt ở nước ta là sự tổ hợp của quần xã sinh vật với môi trường nước mà ở đó, trong môi trường tương tác giữa các thành phần cấu tạ

QUẦN XÃ THỦY SINH VẬT VÀ ĐẶC ĐIỂM THÍCH ỨNG CỦA

CHÚNG TRONG HỆ SINH THÁI HỒ

1 GIỚI THIỆU

Hệ sinh thái là đơn vị chức năng cơ bản của sinh thái học, vì nó bao gồm cả sinh vật và môi trường vô sinh Trong mỗi một phần này lại ảnh hưởng đến phần khác và cả hai đều cần thiết để duy trì sự sống dưới dạng như đã tồn tại trên trái đất

Các hệ sinh thái có quy mô rất khác nhau Nó có thể bé như một bể nuôi cá, một hốc cây, hay có thể lớn như ao hồ, đồng cỏ, ruộng nương…hoặc có thể rất rộng lớn như đại dương

Cũng như các hệ sinh thái nói chung, hệ sinh thái nước ngọt ở nước ta là sự tổ hợp của quần xã sinh vật với môi trường nước mà ở đó, trong môi trường tương tác giữa các thành phần cấu tạo nên hệ xuất hiện các chu trình vật chất và sự chuyển hoá năng lượng Hệ sinh thái này trở thành một cấu trúc của hệ sinh thái duy nhất toàn cầu

Tất cả những nơi có chứa nước trên bề mặt hay dưới lòng đất đều được coi là môi trường nước Ví dụ như ao, hồ, sông, biển, nước ngầm Những địa điểm chứa nước đó còn gọi là các thuỷ vực Trong các thuỷ vực khác nhau, tính chất hoá học và vật lý rất khác nhau Bởi vậy môi trường sống ở từng thuỷ vực đều có đặc trưng riêng biệt

Hồ là những vùng trũng ngập đầy nước trong đất liền, là một hệ sinh thái khép kín Tính chất lý học và hoá học của các loại hồ cũng rất khác nhau Hồ ở các vùng núi đá có nguồn nước ngầm chảy ra và hồ ở vùng đồng bằng khác nhau rất lớn về nhiệt độ cũng như thành phần chất dinh dưỡng Ngay ở trong một hồ cũng có sự phân tầng, ở mỗi tầng lại có một điều kiện môi trường khác nhau Có những hồ có nồng độ muối cao gọi là hồ nước mặn, nồng độ muối có thể lên tới 28%

Sinh vật của hệ sinh thái nước ngọt chỉ thích ứng với nồng độ muối thấp hơn nhiều so với sinh vật nước mặn (0,05 – 5 phần nghìn) Độ đa dạng cũng thấp hơn Ở đây các loài động vật màng nước như con cà niễng, ấu trùng muỗi có số lượng phong phú Nhiều loài côn trùng của nước ngọt đẻ trứng trong nước, ấu trùng phát triển thành cá thể trưởng thành ỏ trên cạn các loài thực vật cỡ lớn có hoa cũng nhiều hơn ơ nước mặn Tảo lam, tảo lục phát triển mạnh ở đó

2 QUẦN XÃ THỦY SINH VẬT TRONG HỆ SINH THÁI HỒ

2.1 Sinh vật nổi

Sinh vật nổi bao gồm thực vật nổi (phytoplankton) như tảo lam, tảo lục,tảo silic

(Microcystis, Closterium, Scenedesmis, Anabaena, Chlorella, Melosira, Fragilaria),

động vật nổi (zooplankton) trôi nổi trong tầng nước Động vật nổi hầu hết là các nhóm ăn thực vật nổi bao gồm trùng bánh xe (Rotatoria), giáp xác chân chèo (Copepoda), có bao (Ostacoda) và giáp xác râu ngành (Cladocera), trong đó nhóm Cladocera và Copepoda đều phát triển mạnh Nhiều nhóm động vật nổi trong hồ, ao mà chiếm ưu thế là động vật

nguyên sinh, luân trùng, giáp xác nhỏ (Mesocyclops, thermocyclops, Microcyclops, Daphnia, Moina, Simocepholus, Diaphanasoma) Đặc biệt, nhóm giáp xác râu ngành có

khả năng di cư ngày đêm theo chiều thẳng đứng: lên tầng mặt vào lúc nửa đêm và xuống tầng đáy vào ban ngày

2.2 Sinh vật tự bơi

Nhóm động vật tự bơi chủ yếu trong hệ sinh thái hồ là các quần thể cá Trong các nhóm động vật tự bơi, cá có đặc điểm rất đa dạng theo các nhóm sinh thái: cá sống trong tầng nước mặt thường ăn thực vật, cá tầng giữa ăn thực vật, động vật nổi, cá sống tầng đáy ăn vẩn hữu cơ và các nhóm động vật không xương sống cỡ nhỏ và cá Trong hồ thường gặp các loài cá dễ thích nghi với điều kiện khô hạn như cá trê, cá rô phi hay cá lóc Hồ là thủy vực trung bình, nước đứng nên chế độ thủy lý hóa học dễ biến đổi phụ thuộc vào nhiều nguyên nhân như: chế độ sử dụng nước sinh hoạt, rác thải, nguồn nước từ các kênh rạch, cống rãnh… Tùy vào độ nông sâu, nền đáy đồng nhất hay phức tạp mà sự phân bố của thủy sinh vật trong ao tương đối đồng nhất hay phức tạp

2.3 Sinh vật đáy

Trong sinh vật đáy, thực vật chỉ phát triển ở vùng ven bờ, động vật chủ yếu gồm các nhóm giun ít tơ, ấu trùng Chironomidae, ốc Bithynidae, Viviparidae, trai Unioniade (Anodontidae), Sphaeridae Ngoài ra,, còn phải kể đến nhóm vi khuẩn rất phong phú ở trong trầm tích đáy Trong thành phần sinh vật đáy ở hồ, thừơng gặp ấu trùng Chironomidae, các dạng ít oxy (Chironomus), giun ít tơ và ốc ưa sống ở nước đứng (Viviparidae, Bithynidae, Planorbidae), cua (Parathelphusidae), tôm (Palaemonidae,

Atyidae) Sự đa dạng sinh vật đáy thường cao ở vùng ven bờ, thấp hơn ở vùng đáy giữa

hồ, đặc biệt ở hồ có độ sâu Tại một số hồ có mức dinh dưỡng cao, tầng đáy thường ít oxy nên một số nhóm động vật có các cơ chế sống khác nhau theo điều kiện này Một số ấu trùng côn trùng đã có tập tính di cư từ vùng đáy lên vùng nước mặt Hoặc như một số loài giun Tubifex, Limnodrilus hay ấu trùng côn trùng Tendipes có sắc tố hemoglobin có khả năng vận chuyển oxy ở vùng nước có hàm lượng oxy thấp Một số nhóm vi khuẩn ở vùng đáy không đòi hỏi phải có oxy Nhiều loài động vật đáy khác có khả năng tích lũy oxy trong thời kỳ môi trường đáy ít hay không có oxy

a) Môi trường

Cấu trúc hệ sinh thái ở hồ phức tạp hơn so với ở trên cạn, bởi vì phần không gian sống của nó đa dạng không chỉ có đất, không khí như môi trường trên cạn mà còn là nước, đáy, độ sâu của bốn hồ

Những yếu tố vật lý – hoá học của nước có vai trò quyết đình đến thành phần sinh vật và

sự phân bố của các điều kiện khí hậu (nhiệt độ, ánh sáng, các khí hoà tan, các vật lơ lửng… môi trường cung cấp tất cả các yếu tố cần thiết cho sinh vật sản suất tồn tại

Nước là môi trường sống của cá và các sinh vật thức ăn ở nước Phần lớn các sinh vật thức ăn của cá gắn chặt với nước: đó là những vi khuẩn ở nước, tảo, các động vật giáp xác thấp sống phù du như Râu ngành, Chân chéo, các động vật sinh vật sống ở đáy bùn như giun tơ, trai, ốc và cuối cùng phải kể đến cả những loại cá con, cá tạp làm thức ăn tự nhiên cho các loài cá dữ Chúng là các sinh vật điển hình ở hồ Nước có khả năng hòa tan rất lớn các chất vô cơ , hữu cơ

Chế độ nhiệt ở dưới nước thường ổn định và điều hòa hơn so với sinh vật trên cạn Biểu hiện là vào mùa lạnh nước ở hồ thường ấm hơn trên cạn, còn mùa nóng thì lại mát hơn Chính nhờ tính chất này mà các sinh vật ở dưới nước thường phong phú, chúng không phải sống trong điều kiện khắt khe của nhiệt độ Nước có tỷ trọng lớn, nhờ có tính chất này mà các sinh vật ở dưới nước, đặc biệt là các động vật không sương sống có thể sống bình thường ở trong nước

Tuy nhiên, hàm lượng ôxy có trong nước cũng ít hơn ở trên cạn, thường ít hơn đến 20 lần Ở nước tuy thực vật chủ yếu là tảo, nhờ hoạt động quang hợp của chúng mà tạo ra ôxy nhưng do khả năng hòa tan ôxy ở trong nước bị hạn chế nên tình trạng thiếu ôxy rất

dễ xảy ra, nhất là đối với hồ, nơi mà ở đó có nhiều các chất thải hữu cơ

b) Sinh vật sản xuất

Là những sinh vật có khả năng tổng hợp được tất cá các chất hữu cơ cần thiết cho sự xây dựng cơ thể của mình bao gồm các vi khuẩn và cây xanh, các sinh vật này còn được gọi là sinh vật tự dưỡng Cây xanh thực hiện quang hợp nhờ có diệp lục nên chúng xây dựng nên cơ chế phản ứng: 6 CO2 + 6 H2O Năng lượng ánh sáng mặt trời C6H12O6 + 6O2

Một số vi khuẩn cũng được coi là sinh vật sản xuất do chúng cũng có khả năng quang hợp hay hóa tổng hợp

Tảo là nhóm sinh vật cực kỳ quan trọng trong bất kỳ nguồn nước nào, chúng là

nguồn chủ yếu để tạo ra chất hữu cơ trong hệ sinh thái hồ Trong hệ sinh thái hồ thì các loại tảo lục, tảo lam, tảo khuê chiếm ưu thế (mà chúng ta có thể quan sát bằng mắt

vì chúng có màu sắc riêng làm cho ta dễ dàng nhận biết ra như tảo lục và tảo lam thì làm cho màu nước có màu xanh đặc trưng), ngoài ra còn có các tảo khác như: tảo mắt, tảo giáp, tảo vàng, tảo vàng ánh… Phần lớn tảo sống trôi nổi hay còn gọi là thực vật phù du còn những loài tảo sống bám ở đáy hồ hay ở các giá thể khác được gọi là tảo đáy Tảo có khả năng quang hợp để biến các chất vô cơ có trong nước thành các hợp chất hữu cơ của cơ thể Tảo sinh sản rất nhanh, (trong 3 giờ, tảo lục có khả năng tăng trọng gấp đôi) Một cá thể tảo khuê có thể sinh sản ra một thế hệ với số lượng 100 triệu cá thể trong vòng một tháng, 1 ml nước có thể đạt đến 130 triệu cá thể tảo.Ngoài

ra, tảo có khả năng tổng hợp trong mình một sinh khối có giá trị dinh dưỡng cao khi

có đủ các muối dinh dưỡng cần thiết, chính nhờ có giá trị dinh dưỡng cao như vậy mà tảo đã cung cấp cho các loài động vật ở nước một nhiệt lượng khá lớn.Dưới đây là một số hình ảnh của tảo lục và tảo lam

TẢO LỤC

Tảo lục: Anabaena

Tảo lam:

Tảo lam 30 64 6 441

Bảng nhiệt lượng của 100 g chất hữu cơ tảo

Rong: là loài cây thân thảo, mềm, không có rễ, dài từ 30 đến 60 cm, phân nhánh nhỏ

dài, phiến lá chia thành bản hình sợi có gai Loài cây này tồn tại rất nhiều trong hồ, lá

và thân cây mọc chìm trong nước, chỉ có khi ra hoa thì hoa nhỏ, mọc ở lách lá và không có cuống quả hình trứng dẹt, mang hai sừng ở gốc, khi loài rong này mọc dài thì chúng sử dụng nhiều muối dinh dưỡng ở trong nước nên hạn chế tảo và các loại thức ăn khác của cá phát triển vì vậy mà cá ở trong hồ thường chậm lớn

Rong đuôi chó

c) Sinh 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 sản xuất được chất hữu cơ và được gọi là sinh vật dị dưỡng Sinh vật tiêu thụ cấp một hay là những động vật chỉ ăn trực tiếp sinh vật sản xuất

là các thực vật Sinh vật tiêu thu cấp hai là các động vật ăn tạp hay ăn thịt Theo chuỗi thức ăn ta còn có sinh vật tiêu thụ cấp ba cấp, cấp bốn… như vậy trong hệ sinh thái hồ thì tảo là sinh vật sản xuất; giáp xác thấp, luân trùng,động vật nguyên sinh là những sinh vật tiêu thụ bậc một; tôm, tép, cá con… là những sinh vật tiêu thụ bậc hai…

Động vật phù du: bao gồm các động vật nguyên sinh, Luân trùng, giáp xác bậc thấp.

Phần lớn các động vật phù du đều có khả năng vận chuyển trong nước nhờ gai, tiên mao hoặc phần kéo dài của cơ thể, bằng cách uốn lượn cơ thể và nhiều biện pháp khác nữa Nhưng chúng ta không bao giờ thấy chúng bơi ngược dòng được, chính việc di chuyển thụ động này làm cho chúng dễ trở thành mồi ngon cho cá và các sinh vật khác.ví dụ như hình ảnh giáp xác bậc thấp: chân chèo Copepda

Chân chèo Copepoda

- Giáp xác bậc thấp là thức là thức ăn thích hợp cho một số loài cá khi còn

nhỏ và một số loài cá khi trưởng thành như cá lóc, cá rô … sức sinh sản của các loài giáp xác không thua kém những động vật đẻ nhiều nhất trong khu vực nước ví dụ: mỗi năm một con bọ kiến cái thuộc loài chân chèo cũng có thể đẻ được khoảng 5 tỷ cá thể, chúng sinh sản hầu như quanh năm

- Luân trùng thường có kích thước nhỏ, thay đổi từ 0,04 đến 2,5 mm cá bột

trong vài ngày đầu tiên đã chọn luân trùng làm thức ăn ưa thích và phù hợp, sau đó mới chọn thức ăn là sinh vật lớn hơn

Mùn bã hữu cơ (chất vẩn đêtrit) được tạo thành có thể từ bên ngoài hoặc ở ngay

trong vực nước Mùn bã hữu cơ được hình thành do hoạt động của sống của các sinh vật

và các sản phẩm phân giải của chúng sau khi chết, nhất là nhờ thực vật ở các vực nước ngọt có đến 90% chất hữu cơ thực vật là tảo đơn bào hiển vi Lượng mùn bã hữu cơ thường rất cao, nhất là ở ven bờ, có khi lên đến vài ml/lit nước

Kết quả nghiên cứu mới nhất về bản chất của mùn bã hữu cơ cho thấy đây là cả một phức hệ sống Phần cơ bản của chất vẩn có thể là vô cơ, lại có thể là những mảnh xác động thực vật Nhờ khả năng hấp thụ trên bề mặt của giá thể mà tạo ra một lớp màng chất hữu cơ; màng này là môi trường tốt cho vi khuẩn phát triển Tuy vi khuẩn là thành phần quan trọng trong mùn bã nhưng chúng chiếm khối lượng không nhiều (không quá 1% khối lượng chung của các chất tạo nên đêtrit) Ngoài ra, còn phải kể đến động vật nguyên sinh như Infusoria, luân trùng và tảo Bọt khí do hoạt động của vi khuẩn tạo ra giúp cho chất vẩn lơ lửng ở trong nước

Cá: đây là một trong những sinh vật tiêu thụ rất là quan trọng trong chuỗi thức ăn

trong hệ sinh thái hồ, khi mới lớn nó ăn những sinh vật động vật phù du, giáp sát nhỏ và các loài tảo có trong hồ…, sau một tháng cá có thể ăn kích thước lớn hơn, ăn được cả rau xanh, bèo tấm, mùn bã, phân hữu cơ, ấu trùng, trên bề mặt Phân bố tùy vào thủy vực cụ thể và có những đặc điểm thích nghi đặc trưng để sống dưới nướcNhiều loài cá có những đặc tính thích nghi tốt với các điều kiện ngoại cảnh, như cá rô phi không những sống được trong môi trường nước ngọt mà còn sống được cả môi trường nước ngọt, nước mặn, nước lợ và nước hơi phèn

Tôm: Tôm sống trong các thủy vực nước ngọt như: Sông, kênh rạch, ao như tôm

càng, tôm nước ngọt, bao gồm 2 họ: họ Palaemonidae và họ Alpheidae Ấu trùng tôm

thường phát triển trong nước lợ khoảng 30 ngày, sau đó chúng biến thái thành tôm con và bắt đầu đi vào môi trường nước ngọt sinh sống

Tôm tự nhiên có sức sinh sản (số trứng/tôm và số ấu trùng/g tôm) cao hơn so với tôm thương phẩm và tôm nuôi vỗ Số lượng ấu trùng tăng theo sự gia tăng kích cỡ tôm

mẹ

Tỉ lệ sống của ấu trùng tôm nuôi vỗ cao hơn hơn so với nguồn tôm tự nhiên và tôm từ ao nuôi thương phẩm Tôm có kích cỡ từ 20-35 và >35 g/tôm cho tỉ lệ sống ấu trùng cao hơn tôm có kích cỡ <20 g trong cùng một nguồn tôm

d) Sinh vật phân hủy: là các vi khuẩn và nấm Chúng sống đời sống hoại sinh( phân

hủy các chất hữu cơ)

- Vi khuẩn là một nhóm sinh vật có số lượng lớn cả ở trong lòng nước và ở

đáy hồ

Nhờ sinh sản đơn giản bằng cách cắt ngang cơ thể, một cá thể có thể có thể cho hơn 4 nghìn vi khuẩn sau 6 giờ, còn sau 24 giờ cho 8 triệu ước tính một ngày đêm thì sẽ có 115 triệu cá thể Vi khuẩn là thức ăn rất cần thiết cho các loài động vật nguyên sinh, giáp xác thấp, giun, trai ốc, ấu trùng, côn trùng và nhiều loài cá còn nhỏ Chính vi khuẩn cố định đạm Azotobacter, thậm chí cả vi khuẩn gây bệnh ly B.coli có trong nước bẩn cũng chính

là thức ăn ưa thích của các loài giáp xác lọc sống phù du và động vật đáy

Khi nước có đủ oxy, nhờ hoạt động sống của vi khuẩn mà các chất hữu cơ phân hủy tương đối mạnh: cacbon và hydro chuyển thành CO2 và H2O, đạm của các hợp chất prôtit thành nước tiểu và ammoniac Những vi khuẩn nitrat hóa chuyển các hợp chất này thành thành đạm nitrat, loại đạm mà tảo lục hấp phụ rất tốt Theo tính toán của các nhà khoa học (Vôrônôva, Lyănôvich, Astapôvich 1978) vai trò phân hủy của các chất hữu cơ của

vi khuẩn càng tăng ở những hồ có nhiều chất hữu cơ và nhiều thức ăn tinh Trong những

hồ như thế thì vi khuẩn trong 150 ngày đêm sẽ tạo ra được khoảng 131 kg nito và 8 kg photpho cho 1 hecta mặt nước Sau khi vi khuẩn chết, chúng lại phân hủy, vô cơ hóa và một lần nữa lại tham gia vào chu trình sinh vật biến đổi vật chất

3 SỰ TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI

3.1 Đặc điểm chung của dòng vận chuyển năng lượng

Một trong những chức năng cơ bản của hệ sinh thái là thực hiện hoạt đông trao đổi năng lượng giữa các thành phần của hệ sinh thái Đặc điểm của dòng năng lượng đi qua

hệ sinh thái tuân theo các quy luật hệ nhiệt động cơ bản:

- Nó có thể đi qua hệ sinh thái bởi mạng lưới thức ăn và chuỗi thức ăn

- Nó có thể tích lũy trong hệ sinh thái như năng lượng hóa học trong nguyên liệu động thực vật

- Nó có thể ra khỏi hệ sinh thái ở dạng nhiệt hoặc sản phẩm nguyên liệu Năng lượng sử dụng trong hệ sinh thái tồn tại ở các dạng khác nhau Có 4 dạng quan trọng là:

- Năng lượng bức xạ, đó là năng lượng ánh sáng, được sắp xếp thành khổ rộng lớn bởi các bước song điện từ phát ra từ mặt trời;

- Năng lượng hóa học là năng lượng được tích lũy trong các hợp chất hóa học như các chất dinh dưỡng trong đất, nước hoặc trong sinh khối sinh vật;

- Năng lượng nhiệt;

- Động năng là sự vận động năng lượng của cơ thể

3.2 Năng suất của hệ sinh thái hồ

Các hệ sinh thái có 2 loại năng suất:

Năng suất sơ cấp: đó là năng suất của sinh vật sản xuất

Năng suất thứ cấp: đó là năng suất của sinh vật tiêu thụ

Năng suất được tính là: Gam chất khô/m²/ngày

Dòng năng lượng hoạt động trong hệ sinh thái là một chức năng rất quan trọng Nhờ có sự hoạt động của dòng năng lượng mà hề sinh thái có thể tạo ra năng suất sinh thái Dòng năng lượng trao đổi ngày càng có hiệu quả thì năng suât sinh thái tạo ra càng cao