Bài giảng Sinh thái học - Các khái niệm và ứng dụng

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI BỘ MÔN QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN SINH THÁI HỌC CÁC KHÁI NIỆM VÀ ỨNG DỤNG (Quyển 1) (Dùng cho sinh viên ngành Thủy lợi) (L-u hµnh néi bé) HÀ NỘI - 2009 2 Những người tham gia biên dịch: PGS.TS. LÊ THỊ NGUYÊN (Chủ biên) ThS. NGUYỄN THÁI HÒA ThS. NGUYỄN THỊ HẰNG NGA TS. NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG 3 GIỚI THIỆU TÁC GIẢ Dr. Manuel Malles là giáo sư sinh học của trường Đại học New Mexico. Ông là giáo viên trong khoa và là người quản lý Bảo tàng Sinh học miền Tây Nam từ năm 1975. Ông tốt nghiệp đại học năm 1971 tại trường Đại học thuộc bang Humboldt và năm 1976 tốt nghiệp tiến sĩ thuộc khoa Sinh thái học và Tiến hoá Sinh học tại trường Đại học Arizona. Qua việc giảng dạy và nghiên cứu môn Sinh thái học ở châu Mỹ Latinh, Caribbean và châu Âu, tác giả đã mở rộng môn địa lý học. Tác giả đã được nhận học bổng nghiên cứu của Fulbright để hướng dẫn nghiên cứu sinh thái học dòng sông ở Bồ Đào Nha và đã được bổ nhiệm làm giáo sư thịnh giảng khoa động vật học tại trường Đại học Coimbra, Bồ Đào Nha và tại phòng thí nghiệm thuỷ văn ở trường Đại học bách khoa của Madrrid, Tây Ban Nha và tại trường Đại học của Trạm sinh học hồ Flathead Montana. Nền tảng (backgraund) đào tạo của tác giả là nhà sinh thái học biển và nhà sinh học cá ở trường Đại học New Mexico nên tác giả nghiên cứu chủ yếu về sinh thái học dòng sông và ven sông. Nghiên cứu của tác giả liên quan đến nhiều kiến thức về các mức độ sinh thái học, bao gồm sinh thái học hành vi, sinh học quần thể, sinh thái học quần xã, sinh thái học hệ sinh thái, địa lý sinh học của các loài côn trùng dòng sông và ảnh hưởng của chế độ khí hậu vĩ mô (Elninô) đến động thái của các hệ sinh thái dòng sông và ven sông ở miền Tây Nam. Nghiên cứu hiện nay của tác giả liên quan đến tác động của ngập lụt và thực vật ngoại lai đến cấu trúc và động thái của hệ sinh thái ven sông Ro Grande. Toàn bộ nội dung kiến thức phụ trách, tác giả đã cố gắng kết hợp áp dụng vào nghiên cứu, giảng dạy đại học và sau đại học và phục vụ sản xuất. Ở trường đại học New Mexico, tác giả giảng dạy cho nhiều bộ môn và sau đại học, bao gồm các môn như: Nguyên lý sinh học, Tiến hoá và Sinh thái học, Sinh thái dòng sông, Hồ học và Hải dương học, Sinh học biển và Quần xã và Sinh thái học hệ sinh thái. Đồng thời, tác giả giảng dạy những môn như Sinh thái học dòng sông và sự thay đổi toàn cầu ở trường Đại học Coimbra, Bồ Đào Nha và môn Nước ngầm và Sinh thái học ven sông ở Trạm Sinh học hồ Flathead. Năm 1995 - 1996, Dr. Manuel được gọi là Teacher of the Year và Potter Chair về Sinh thái thực vật năm 2000 của trường Đại học New Mexico. 4 LỜI NÓI ĐẦU Khoảng 2.500 năm trước, triết gia Hy Lạp Zeno nêu ra một nghịch lý đến nỗi làm cho các trợ giáo và sinh viên của họ phải đối mặt với thách thức. Trong truyền thuyết về Asin và con rùa, Zeno chỉ rõ rằng một người chạy nhanh như huyền thoại Asin, cho rùa xuất phát trước trong cuộc đua, anh ta không bao giờ đuổi kịp nó. Zeno cho rằng từ khoảng cách với vô số điểm không xác định giữa Asin và con rùa, khoảng cách vô cùng ấy làm cho anh ta không bao giờ bắt kịp. Toán học hiện đại đã giải được bài toán nghịch đó và chúng ta có thể yên chí rằng ngay cả trong lý thuyết vạn vật của Zeno, những vận động viên chạy Olimpic có thể đuổi kịp những con rùa. Bởi vậy đây là điều rút ra từ dẫn luận của Zeno cho phạm vi các ngành học với các môn khoa học năng động như Sinh thái học. Thách thức cho các trợ giảng và sinh viên Sinh thái học lớn hơn nhiều so với Asin. Lớn hơn nhiều bởi vì họ có cuộc đấu với những đối thủ mạnh với sự xuất phát trước từ rất lâu. Giống như họ cố gắng bao trùm khoảng không giữa sự bắt đầu và kết thúc chủ đề này, những bước đi nhanh của khám phá sự chuyển động của giới hạn những môn học đi trước không phải với tốc độ của rùa mà là tốc độ của thỏ rừng. Zeno có thể rất hạnh phúc trong thế giới này bởi trong đó các trợ giáo và sinh viên của họ không bao giờ đuổi kịp. Tuy vậy với sự tổ chức chu đáo và phương tiện hiện đại như Mạng lưới toàn cầu (Wold - Wide - Web) họ có thể tiến tới gần hơn. Năm 1991 tại hội nghị về Xã hội hóa Sinh thái học ở San Antonio, Texas America, Paul Risser nhà sinh thái học lỗi lạc đã cảnh báo giáo sinh của môn sinh thái học phải chú ý tới các khái niệm chính trong lĩnh vực đó. Nếu chúng ta chia chủ đề lớn và chủ đề động thái về sinh thái học ra quá nhỏ, chúng ta sẽ không bao trùm được trong một hoặc hai học kỳ đào tạo. Risser cho rằng, khi tập trung vào các khái niệm lớn, chúng ta sẽ cung cấp cho sinh viên một khung tổng quát về môn học từ đó sinh viên có thể phát triển ra. Giáo trình này cố gắng giải quyết thách thức của Risser. Mỗi chương cấu trúc gồm 2 đến 4 các khái niệm lớn để trình bày cho sinh viên có thể hiểu và nhớ được một cách tổng hợp các vấn đề. Tác giả cho thấy, khi bắt đầu học môn sinh thái học, sinh viên có thể tiếp thu được một số khái niệm cơ bản, họ có thể bỏ qua những vấn đề chi tiết. Mỗi khái niệm được củng cố bằng các trường hợp lịch sử qua việc cung cấp các bằng chứng đối với các khái niệm đó và giới thiệu cho sinh viên các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng trong lĩnh vực sinh thái học khác nhau, những kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới, cung cấp những kiến thức cơ bản và những vấn đề cần thiết của môn học cho sinh viên và giúp sinh viên nhớ lại các thông tin được học. Để học môn sinh thái học, sinh viên cần phải có những kiến thức cơ bản về toán, hoá học, sinh học đại cương như kiến thức về sinh lý, đa dạng sinh học và tiến hoá sinh vật. Cấu trúc môn học Phần đầu giáo trình giới thiệu tổng quát về tự nhiên và lịch sử môn sinh thái học. Phần I gồm 2 chương. Về lịch sử tự nhiên là sự sống trên cạn và sự sống dưới nước. Từ phần II đến phần VI gồm những kiến thức: Sinh thái học cá thể; Sinh thái học quần thể; Các quan hệ tương tác sinh thái học; Quần xã và hệ sinh thái và cuối cùng là Sinh thái vĩ mô gồm các chương về sinh thái cảnh quan, sinh thái địa lý và sinh thái toàn cầu. 5 Các đặc trưng mới của lần xuất bản này Có 3 chương mới trong lần xuất bản này, đó là các chương 7, 8 và 12. Những kiến thức của các chương này là bổ sung thêm về tiến hóa và hành vi ứng xử sinh thái học. Chương 7 “các quan hệ xã hội của sinh vật” nằm trong phần II của giáo trình này giới thiệu về sinh thái học hành vi ứng xử. Chương này cũng đề cập đến sinh thái cá thể bao gồm các quan hệ tương tác giữa các cá thể trong môi trường xã hội. Chương 7 tập trung vào sự lựa chọn giao phối, tuyển chọn giới tính và tiến hóa trong xã hội. Các nội dung chứng minh sự giao phối của sinh vật thể hiện trong nghiên cứu về cá nước ngọt, loài bướm và củ cải dại. Tính hợp quần của sinh vật được sử dụng để nghiên cứu về sự hợp tác giữa chim đầu rìu ăn gỗ và sư tử Châu Phi. Phần ứng dụng và công cụ tiếp tục thảo luận về tính hợp quần của sinh vật chỉ giới thiệu phương pháp so sánh các loài trong xã hội. Phần III đã bổ sung chương 8 là chương có tên là “quần thể gen và chọn lọc tự nhiên”. Chương này giới thiệu những khái niệm cơ bản về sinh thái tiến hóa thông qua các nội dung liên quan đến di truyền và đa dạng kiểu gen trong các quần thể, nguyên lý Hardy - Weinberg, sự thay đổi về cấu trúc gen trong các quần thể do quá trình ngẫu nhiên và chọn lọc tự nhiên. Tất cả các nội dung trong giáo trình cố gắng nghiên cứu rất đa dạng về thực vật, động vật, kể cả động vật có xương sống và không có xương sống. Chương mới thứ 3 là chương 12 có tên “lịch sử sự sống của sinh vật”. Chương này bao gồm phần sinh học quần thể và bổ sung thêm vấn đề về tiến hóa. Các nội dung trong chương này bắt đầu thảo luận với sự thỏa hiệp giữa kích thước con và số lượng con, còn “nguyên tắc phân bố” giới thiệu ở chương 6, với các nội dung liên quan đến mối quan hệ giữa sự sống sót ở tuổi trưởng thành và tuổi bắt đầu sinh sản. Nội dung của chương 12 là sự phân loại lịch sử sự sống, bắt đầu với sự lựa chọn r và K và kết thúc bằng sự phân loại lịch sử sự sống xuất hiện cơ hội chủ nghĩa (r), trạng thái cân bằng (K) và lịch sử sự sống theo chu kỳ khi các hướng tiến hóa có sự lựa chọn. Chương này cũng đề cập đến thực vật và động vật ở khắp nơi. Phần ứng dụng và công cụ cung cấp những kiến thức về lịch sử sự sống của thực vật hiện nay đang được sử dụng để khôi phục rừng ven sông ở phía tây Bắc Mỹ. Các trợ giúp học tập Trừ chương 1, tất cả các chương đều có kết cấu như sau: Giới thiệu: Đưa ra những chủ đề có trong thực tế nhằm làm tăng thêm hứng thú học tập của sinh viên và những thông tin cơ bản quan trọng. Một số vấn đề được giới thiệu là những sự kiện lịch sử liên quan đến chủ đề môn học và đưa vào làm ví dụ cho quá trình sinh thái học. Mọi cố gắng là để thu hút và lôi cuốn sinh viên vào thảo luận những vấn đề của mỗi chương. Các khái niệm (nội dung): Mục tiêu của giáo trình là đưa ra các kiến thức cơ bản để sinh viên có sự hiểu biết về sinh thái học xung quanh các khái niệm chủ chốt. Các khái niệm được liệt kê sau phần giới thiệu của mỗi chương để đưa ra cho sinh viên biết về các nội dung chính trong chương sẽ trình bày và cung cấp những vấn đề để sinh viên có thể tìm thấy trong những mục lục về các nội dung quan trọng của mỗi chương. CÁC KHÁI NIỆM  Nhiệt độ không đồng đều trên bề mặt hình cầu của trái đất là do mặt trời và độ nghiêng của trái đất trên trục của nó kết hợp lại đã cho các dự báo về sự thay đổi khí hậu theo vĩ độ.  Sự phân bố quần xã sinh vật trên cạn theo vùng địa lý thay đổi theo khí hậu, đặc biệt là nhiệt độ và lượng mưa. 6 Các nội dung: Các nội dung được trình bày dưới dạng chuyện kể qua đó nhấn mạnh các khái niệm, củng cố thêm các bằng chứng và giới thiệu cho sinh viên các phương pháp các tác giả đã nghiên cứu môn học sinh thái học. Những kiến thức trong giáo trình này cung cấp cho sinh viên gần giống với các trường hợp nghiên cứu tiếp cận của sinh viên tốt nghiệp trường luật và trường y khoa. Ứng dụng và công cụ: Nhiều sinh viên muốn biết làm thế nào để tóm tắt được các ý tưởng và các mối tương tác chung được áp dụng trong các vấn đề sinh thái. Các vấn đề đó liên quan đến thực hành về sinh thái học và muốn biết rõ hơn về các công cụ khoa học áp dụng. Do đó ở mỗi chương tác giả đã đưa phần ứng dụng và công cụ vào. Rõ ràng, các nhà sinh thái chuyên nghiệp thường nhằm vào các khía cạnh thực hành sinh thái để hỗ trợ sinh viên biết cách tóm tắt và các khía cạnh lý thuyết của lĩnh vực đó. Tóm tắt: Mỗi chương đều có phần tóm tắt những điểm chính về nội dung của chương. Các nội dung chính được viết lại để nhấn mạnh lại một lần nữa. Các câu hỏi ôn tập: Các câu hỏi được thiết kế để sinh viên suy nghĩ sâu hơn về mỗi nội dung và suy nghĩ nên trả lới như thế nào. Các câu hỏi cũng để lại những ô trống để sinh viên tự ghi vào những thông tin cần hỏi. Yêu cầu đọc thêm tài liệu tham khảo: Cuối mỗi chương đều có danh sách tài liệu tham khảo yêu cầu đọc thêm. Các tài liệu này là nằm ngoài giáo trình. Sinh viên chọn các tài liệu yêu cầu này phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau. Một số sách cung cấp các kiến thức tổng quan, một số khác là các bài báo viết về các vấn đề cụ thể hoặc một vấn đề tranh luận trong sinh thái học. Trên internet: Mạng lưới internet toàn cầu là một trong những công cụ mạnh nhất giúp giữ lại những sự thay đổi trong sinh thái học. Chỉ cần click Online Learning Center cùng với loại sách xuất bản này. Khảo vấn thực tiễn, các bài báo viết về các vấn đề sinh thái và môi trường hiện tại và sự đa dạng về hỗ trợ học tập cũng có sẵn trên website: http://www.mhhe.com/ecology để kết nối với các chủ đề sau: Biomes and Environmental Habitats Land use: Forests and Rangelands Tropical Rain Forests and Land use Issues Atmosphere, Climate and Weather, v.v. 7 TÓM TẮT CÁC NỘI DUNG CỦA CHƯƠNG Chương 1. Giới thiệu: Sinh thái học là gì? Chương 2. Cuộc sống trên cạn  Nhiệt độ không đồng đều trên bề mặt hình cầu của trái đất do mặt trời và độ nghiêng của trái đất trên trục của nó kết hợp lại để cho các dự báo về sự thay đổi khí hậu theo vĩ độ.  Sự phân bố địa lý của các quần xã sinh vật trên cạn phụ thuộc vào sự thay đổi khí hậu đặc biệt là nhiệt độ và lượng mưa. Chương 3. Cuộc sống trong nước  Chu kỳ thủy văn làm biến đổi nước trong các hồ chứa nước.  Sinh vật học trong các môi trường nước phù hợp một cách đa dạng với những sự thay đổi của các yếu tố tự nhiên như ánh sáng, nhiệt độ, sự chuyển động của nước, các yếu tố hóa học như độ mặn và khí ôxy. Chương 4. Quan hệ giữa nhiệt độ và sinh vật  Đại khí hậu tương tác trong một vùng thiên nhiên sẽ hình thành các tiểu khí hậu.  Hầu hết các loài đều hoạt động hiệu quả nhất nằm trong một phạm vi khá hẹp về nhiệt độ.  Rất nhiều các loài sinh vật đã tiến hóa theo nhiều cách để thích nghi với những thay đổi của nhiệt độ môi trường qua việc điều chỉnh thân nhiệt của chúng.  Nhiều loài sinh vật sống sót trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt bằng cách đi vào giai đoạn tạm ngừng nghỉ. Chương 5. Quan hệ giữa nước và sinh vật  Sự chuyển động của nước theo gradient nồng độ giảm trong môi trường cạn và nước quyết định khả năng nước sẵn có của sinh vật.  Động vật và thực vật trên cạn điều tiết nước trong cơ thể bằng sự cân bằng nước giữa lượng nước hút vào và mất đi.  Các sinh vật biển và nước ngọt sử dụng cơ chế phụ để điều tiết nước và muối. Chương 6. Năng lượng và quan hệ dinh dưỡng của sinh vật  Sinh vật sử dụng 1 trong 3 nguồn năng lượng chính: ánh sáng, phân tử hữu cơ hoặc phân tử vô cơ.  Cường độ sinh vật hấp thu năng lượng bị giới hạn.  Mô hình tối ưu hoá dinh dưỡng của sinh vật. Chương 7. Quan hệ xã hội của sinh vật  Lựa chọn giao phối diễn ra bởi một cá thể hoặc bởi cạnh tranh của nhiều cá thể cùng giới, đó có thể là kết quả của sự lựa chọn những đặc tính riêng của các cá thể.  Sự phát triển của xã hội thường đi cùng với hợp tác dinh dưỡng, bảo vệ các thành viên trong đàn và cơ hội sinh sản bị giới hạn. Chương 8. Quần thể gen và chọn lọc tự nhiên  Quần thể bao gồm đa dạng kiểu hình và kiểu gen giữa các cá thể làm nên cấu trúc đặc trưng của quần thể 8  Nguyên lý cân bằng Hardy - Weinberg dùng để xác định nguồn gốc tiến hóa đã làm thay đổi kiểu gen trong quần thể.  Biến đổi ngẫu nhiên như biến đổi các gen bất thường thành những gen cơ bản trong quần thể, đặc biệt trong quần thể nhỏ.  Chọn lọc tự nhiên có thể thay đổi kiểu gen và kiểu hình trong quần thể, làm cho các cá thể thích nghi hơn với điều kiện môi trường sống. Chương 9. Sự phân bố và độ phong phú của quần thể sinh vật  Môi trường tự nhiên làm giới hạn địa lý phân bố của các loài sinh vật.  Trong phạm vi không gian hẹp, các cá thể trong quần thể sinh vật có thể được phân bố theo các kiểu như phân bố ngẫu nhiên, phân bố đều và phân bố theo nhóm hay điểm. Ở phạm vi không gian rộng, các cá thể trong quần thể chỉ phân bố theo nhóm.  Mật độ quần thể sinh vật giảm khi kích thước cơ thể tăng lên.  Loài sinh vật hiếm chịu ảnh hưởng bởi phạm vi địa lý, sức chịu đựng của môi trường sống và kích thước của quần thể sinh vật; các loài sinh vật hiếm dễ bị tấn công dẫn đến tuyệt chủng. Chương 10. Động thái quần thể sinh vật  Đồ thị tình trạng sống sót tóm tắt kiểu sống sót trong một quần thể sinh vật.  Sự phân bố tuổi của một quần thể sinh vật phản ánh lịch sử sống sót, khả năng sinh sản và khả năng tăng trưởng trong tương lai.  Bảng sinh tồn kết hợp với bản liệt kê khả năng sinh sản có thể sử dụng để ước tính tốc độ sinh sản thực (R 0 ), tốc độ tăng trưởng hình học (  ), thời gian thế hệ (T) và tốc độ tăng trưởng trên mỗi đầu sinh vật (r).  Sự phân tán có thể làm tăng hoặc giảm mật độ quần thể địa phương. Chương 11. Tăng trưởng quần thể sinh vật  Khi nguồn sống phát triển dồi dào, các quần thể sinh vật có thể sinh trưởng theo hình học hoặc hàm mũ.  Khi nguồn sống giảm xuống, tốc độ tăng tưởng quần thể chậm lại và có thể ngừng tăng trưởng; Kiểu tăng trưởng này gọi là tăng trưởng quần thể theo hàm logistic.  Môi trường giới hạn tăng trưởng quần thể qua sự thay đổi tỉ lệ sinh và tử vong.  Nói chung, các sinh vật nhỏ có tỉ lệ tăng trưởng trên đầu sinh vật r cao và có các quần thể thay đổi nhiều hơn, còn các sinh vật lớn có tỉ lệ tăng trưởng trên đầu sinh vật r thấp và có các quần thể thay đổi ít hơn. Chương 12. Lịch sử sự sống của sinh vật  Do tất cả các sinh vật tiếp cận với nguồn năng lượng và các nguồn sống khác hạn chế, nên có sự thoả hiệp giữa số lượng và kích thước con; sinh vật sinh ra nhiều con thì kích thước con nhỏ và sinh vật sinh ra ít con thì kích thước con lớn.  Ở đâu sinh vật trưởng thành sống sót thấp, thì sinh vật sẽ sinh sản ở tuổi sớm hơn và đầu tư một tỉ lệ lớn dự trữ năng lượng cho sinh sản; Ở đâu sinh vật trưởng thành sống sót cao, thì sinh vật sẽ sinh sản ở tuổi muộn hơn và phân phối tỉ lệ nhỏ hơn về nguồn sống cho sinh sản.  Sự đa dạng về lịch sử cuộc sống lớn có thể được phân loại dựa vào một số các đặc trưng quần thể như khả năng sinh sản hoặc số lượng con m x , sống sót l x và tuổi trưởng thành sinh sản  . 9 Chương 13. Sự cạnh tranh của sinh vật  Nghiên cứu sự cạnh tranh trong nội bộ loài cung cấp bằng chứng về sự giới hạn nguồn sống.  Ổ sinh thái phản ánh nhu cầu của loài về môi trường  Các mô hình toán và thí nghiệm cung cấp cơ sở lý thuyết để nghiên cứu các quan hệ cạnh tranh trong tự nhiên.  Sự cạnh tranh có ảnh hưởng của sinh thái và tiến hoá đáng kể đến các ổ sinh thái của loài. Chương 14. Sự khai thác: Sự ăn thịt, ăn cỏ, ký sinh và nguồn bệnh  Sự khai thác kết hợp các quần thể lại với nhau tạo thành một mạng lưới trong các mối tương tác mà không có quy luật chung.  Động vật ăn thịt, vật ký sinh và nguồn bệnh ảnh hưởng đến sự phân bố, sự phong phú và cấu trúc của con mồi và các quần thể vật chủ.  Động thái của các mối tương quan giữa động vật ăn thịt - con mồi, vật chủ - vật ký sinh và vật chủ - nguồn bệnh.  Để tồn tại trước sự khai thác, vật chủ và con mồi cần phải có nơi ẩn náu. Chương 15. Quan hệ tương hỗ giữa các sinh vật  Lợi ích của thực vật từ quan hệ cộng tác hỗ sinh với một đa dạng lớn vi khuẩn, nấm và động vật.  San hô cấu trúc từ đá ngầm phụ thuộc vào mối tương quan hỗ sinh với tảo và động vật  Dự báo lý thuyết về quan hệ tương hỗ sẽ làm tiến hoá mà ở đó lợi ích của quan hệ tương hỗ lớn hơn chi phí. Chương 16. Độ phong phú và đa dạng loài  Hầu hết các loài có độ phong phú trung bình; một số loài rất phong phú nhưng một số loài lại cực ít.  Sự kết hợp giữa số lượng loài và độ phong phú tương đối của loài gọi là sự đa dạng loài.  Sự đa dạng loài cao hơn ở môi trường phức tạp.  Sự xáo trộn môi trường ở mức độ trung bình thúc đẩy sự đa dạng loài cao hơn. Chương 17. Mạng lưới thức ăn  Một mạng lưới thức ăn tổng hợp các mối quan hệ dinh dưỡng trong quần xã.  Các hoạt động kiếm ăn của một số loài chủ chốt có thể điều khiển cấu trúc quần xã.  Động vật ăn thịt ngoại lai có thể bẻ gãy hoàn toàn và đơn giản hoá cấu trúc của các mạng lưới thức ăn. Chương 18. Dòng năng lượng và sản lượng sơ cấp  Sản lượng sơ cấp của hệ sinh thái trên cạn thường bị giới hạn bởi nhiệt độ và độ ẩm.  Sản lượng sơ cấp của hệ sinh thái dưới nước thường bị giới hạn bởi sự sẵn có của chất dinh dưỡng.  Sinh vật tiêu thụ có thể ảnh hưởng đến tốc độ sản lượng sơ cấp trong hệ sinh thái trên cạn và hệ sinh thái dưới nước.  Sự mất năng lượng làm giới hạn số lượng bậc dinh dưỡng trong các hệ sinh thái. 10 Chương 19. Chu trình dinh dưỡng và sự giữ chất dinh dưỡng  Tốc độ phân hủy xác hữu cơ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm và thành phần hóa học của xác hữu cơ và môi trường.  Động vật và thực vật có thể làm thay đổi sự phân bố và các chu trình dinh dưỡng trong các hệ sinh thái.  Sự xáo trộn môi trường làm tăng sự mất chất dinh dưỡng trong các hệ sinh thái. Chương 20. Diễn thế sinh thái và trạng thái ổn định  Sự thay đổi quần xã trong diễn thế làm cho sự đa dạng loài tăng lên và thành phần loài thay đổi.  Sự thay đổi hệ sinh thái trong diễn thế là sự tăng lên về sinh khối, sản lượng sơ cấp, hô hấp và sự giữ chất dinh dưỡng ở môi trường.  Cơ chế của diễn thế sinh thái bao gồm tạo điều kiện thuận lợi, chống chịu, kiềm chế  Sự ổn định của quần xã do không có sự xáo trộn hoặc sự chống chịu của quần xã hay khả năng phục hồi nhanh với sự xáo trộn của môi trường. Chương 21. Sinh thái cảnh quan  Cấu trúc cảnh quan bao gồm kích thước, hình dạng, thành phần, số lượng và vị trí các hệ sinh thái khác nhau.  Cấu trúc cảnh quan ảnh hưởng đến quá trình hình thành cảnh quan như dòng năng lượng, vật chất và các loài giữa các hệ sinh thái trong một cảnh quan.  Các cảnh quan được cấu trúc và thay đổi phù hợp với quá trình hình thành địa chất, khí hậu, các hoạt động của sinh vật và lửa. Chương 22. Sinh thái học địa lý  Trên quần đảo và các mảnh môi trường sống trên lục địa, độ giàu loài tăng lên theo diện tích và giảm xuống khi chúng sống độc lập.  Độ giàu loài trên quần đảo có thể mô hình hóa khi có sự cân bằng động giữa nhập cư và tuyệt chủng.  Độ giàu loài thường tăng lên từ vĩ độ trung bình và cao đến xích đạo.  Quá trình lịch sử và vùng sống lâu dài ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc khu sinh vật và các hệ sinh thái. Chương 23. Sinh thái toàn cầu  Sự dao động của El Nino ở phía Nam là khí quyển quy mô lớn và hiện tượng của đại dương ảnh hưởng đến các hệ sinh thái trên phạm vi toàn cầu.  Hoạt động của con người đã làm tăng số lượng chu trình cố định nitơ (N) trong sinh quyển.  Sự thay đổi nhanh về các kiểu sử dụng đất trên toàn cầu làm đe dọa đa dạng sinh học.  Hoạt động của con người đang làm tăng nồng độ CO 2 , có thể làm tăng nhiệt độ trái đất. Tài liệu tham khảo [...]... trung vào những khái niệm cơ bản, nền tảng về sinh thái học Mỗi một chương sẽ đi sâu vào một vài khái niệm về hệ sinh thái Chúng tôi cũng đưa ra một số các ứng dụng và công cụ trợ giúp được kết hợp với những khái niệm được đề cập đến Chúng tôi tiếp tục sự khảo sát của mình về sinh thái học trong phần I với lịch sử tự nhiên của cuộc sống trên cạn và dưới nước Lịch sử tự nhiên là một nền tảng cơ bản mà các. .. thành phần hóa học của đất cũng như nghiên cứu về các sinh vật Trong khi đó, “môi trường” của các sinh vật trong một số nghiên cứu sinh thái có thể lại là những loài sinh vật Các nhà sinh thái học không chỉ đơn thuần nghiên cứu ngoài thực địa mà còn xây dựng các mô hình lý thuyết của hệ sinh thái hoặc nghiên cứu sinh thái học trong phòng thí nghiệm Rõ ràng, định nghĩa đơn giản về sinh thái học không tạo... lớn về các môn học hay sự đa dạng về đội ngũ nghiên cứu thực địa Để có một ý tưởng rõ ràng hơn về sinh thái học, hãy cùng xem một cách ngắn gọn những nghiên cứu tiếp cận của một số nhà sinh thái học 17 Chương 1 Giới thiệu Các nội dung  Sinh thái học của các loài chim trong rừng: Sử dụng nghiên cứu thực địa để kiểm tra lý thuyết  Sinh thái học của các loài ong: Góp phần vào nghiên cứu thực địa và phòng... một định nghĩa nào Các nhà sinh thái học có thể nghiên cứu đơn lẻ về các sinh vật, mảng rừng hoặc hồ nước, hoặc nghiên cứu về toàn bộ trái đất Những chuẩn mực được đưa ra của các nhà sinh thái học tính đến cả các sinh vật đơn lẻ, tỷ lệ tái sinh, tốc độ và các quá trình như quang hợp và sự phân hủy Các nhà sinh thái học thường dành nhiều thời gian để nghiên cứu về những yếu tố phi sinh vật của môi trường,... về hình học của sự chuyển tiếp sinh thái, cho rằng chúng ta nên tập trung nghiên cứu ở nơi có sự phản ứng của hệ sinh thái đến sự thay đổi môi trường trong tương lai 1.6 THIÊN NHIÊN VÀ PHẠM VI CỦA SINH THÁI HỌC Qua việc xem xét ngắn gọn các đề tài và các tiếp cận nghiên cứu, trở lại với câu hỏi đã được nêu ngay phần đầu của chương này: Sinh thái học là gì? Sinh thái học thực ra là nghiên cứu các mối... môn học 4 Các đặc trưng mới của lần xuất bản này 5 Các trợ giúp học tập 5 Các khái niệm 5 Tóm tắt các nội dung của chương 7 Chương 1 GIỚI THIỆU 17 1.1 Sinh thái học là gì? 17 1.2 Sinh thái học các loài chim trong rừng: Sử dụng các nghiên cứu thực địa để kiểm tra lý thuyết 18 1.3 Sinh thái. .. quan hệ giữa các sinh vật và môi trường Tuy nhiên, như chúng ta có thể nhận thấy từ các nghiên cứu ở trên, các nhà sinh thái học nghiên cứu các mối quan hệ đó bao trùm lên một phạm vi rộng lớn về cả không gian và thời gian có sử dụng nhiều phương pháp tiếp cận sâu rộng khác nhau Sinh thái học bao gồm các nghiên cứu của Heinrich về các loài ong sinh sống quanh khu vực đầm lầy ở New England và những nghiên... với các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm nhằm mang lại những thông tin chi tiết về hệ sinh thái Chúng ta sẽ theo dõi thí nghiệm dưới đây, cách tiếp cận này thể hiện một nghiên cứu công phu về sinh thái học loài ong 1.3 SINH THÁI HỌC CỦA CÁC LOÀI ONG: GÓP PHẦN VÀO NGHIÊN CỨU THỰC ĐỊA VÀ PHÒNG THÍ NGHIỆM Những vấn đề phức tạp về sinh thái học đòi hỏi sự kết hợp giữa những nghiên cứu thực địa và các. .. giữ trong các chất lắng cặn ở hồ nước Các mô hình lý thuyết có thể mang lại cái nhìn sâu rộng trong việc thay đổi sinh thái trong quá trình lâu dài Các phân tích lý thuyết của Bruce Milne và các đồng nghiệp (năm 1996) mang đến cho các nhà sinh thái học các cách để mô tả không gian và sự thay đổi theo thời gian trong hệ thực vật Một số công việc gần đây của họ đã chủ yếu tập trung vào hệ sinh thái chuyển... liên quan và khơi dậy nhiều nghiên cứu về sự cạnh tranh giữa các nhóm sinh vật, bao gồm cả các loài chim chích Một trong số các nghiên cứu này đã mang lại các kết quả tích cực, thuận lợi cho công việc của ông cũng như đưa lại các kết quả khác nhau của các nghiên cứu Tất cả những điều đó giúp chúng ta hiểu biết về sự canh tranh giữa các loài và sinh thái học các loài chim Một nhà sinh thái học khác đã . thức: Sinh thái học cá thể; Sinh thái học quần thể; Các quan hệ tương tác sinh thái học; Quần xã và hệ sinh thái và cuối cùng là Sinh thái vĩ mô gồm các chương về sinh thái cảnh quan, sinh thái. thái học, Sinh thái dòng sông, Hồ học và Hải dương học, Sinh học biển và Quần xã và Sinh thái học hệ sinh thái. Đồng thời, tác giả giảng dạy những môn như Sinh thái học dòng sông và sự thay đổi. yếu về sinh thái học dòng sông và ven sông. Nghiên cứu của tác giả liên quan đến nhiều kiến thức về các mức độ sinh thái học, bao gồm sinh thái học hành vi, sinh học quần thể, sinh thái học quần