Tiểu luận hệ sinh thái rừng

Tiểu luận hệ sinh thái rừng

MỤC LỤC

I Mở đầu 2

II Hệ sinh thái rừng 2

1 Khái niệm 2

2 Thành phần và chức năng của hệ sinh thái rừng 3

3 Dòng năng lượng trong hệ sinh thái rừng 4

4 Các nhân tố sinh vật trong hệ sinh thái rừng 7

5 Diễn thế rừng 10

III Tác động môi trường đối với hệ sinh thái rừng 11

1 Hiện trạng 11

2 Nguyên nhân 11

3 Biện pháp bảo vệ 12

IV Kết luân 13

Tài liệu tham khảo 15

TIỂU LUẬN HỆ SINH THÁI RỪNG

I Mở đầu

Hệ sinh thái là đối tượng nghiên cứu của sinh thái học Tất cả các sinh vật trong cùng một khu vực đều có tác động qua lại với môi trường vật lý bằng các dòng năng lượng tạo nên các cấu trúc dinh dưỡng, sự đa dạng về loài và chu trình tuần hoàn vật chất

Tất cả tạo thành một thể thống nhất một đơn vị chức năng gọi là hệ sinh thái Vậy

hệ sinh thái là một hệ thống của sinh vật và môi trường trong đó diễn ra các quá trình trao đổi năng lượng và vật chất giữa sinh vật với sinh vật; giữa sinh vật với môi trường

Một trong những đặc điểm chung nhất cuả hệ sinh thái là quan hệ tương hỗ của các sinh vật tự dưỡng và sinh vật dị dưỡng Các sinh vật này và chức năng do chúng đảm nhận có thể tìm thấy trong không gian và thời gian khác nhau Trong không gian chúng

có thể chia thành tầng lớp Sự trao đổi chất tự dưỡng thường xảy ra mạnh ở tầng trên,

"tầng xanh" nơi nhận nhiều ánh sáng mặt trời nhất Còn sự trao đổi dị dưỡng xảy ra ở tầng dưới, trong lòng đất hay trong các trầm tích, "tầng nâu" là nơi tích lũy nhiều chất hữu cơ

Chức năng của sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng đôi khi cũng phân biệt theo thời gian Sinh vật dị dưỡng có thể chậm trễ rất nhiều trong việc sử dụng sản phẩm cuả sinh vật tự dưỡng Chỉ một phần rất ít sản phẩm quang hợp được sử dụng ngay ( ăn cỏ và ký sinh), còn phần lớn dưới dạng lá, gỗ và chất dinh dưỡng dự trữ dưới dạng hạt, rễ sẽ rơi vào lớp mục thực vật và sẽ được tiêu thụ rất lâu sau đó

Sự phân chia không gian và thời gian của các quá trình dinh dưỡng cho phép chia dòng năng lượng theo hai kiểu: kiểu gặm cỏ là quá trình trực tiếp sử dụng cả cây hay từng phần của cây sống; đó là kiểu xảy ra ở hệ sinh thái đồng cỏ (2) Kiểu ăn chất hữu cơ mục nát hay ăn các phế liệu là quá trình phân hủy hay tích tụ các vật chất chết, như hệ sinh thái rừng sát

II Hệ sinh thái rừng

1 Khái niệm

Hệ sinh thái rừng (Forest ecosystem) là một hệ sinh thái mà thành phần nghiên

cứu chủ yếu là sinh vật rừng (các loài cây gỗ, cây bụi, thảm tươi, hệ động vật và vi sinh vật rừng) và môi trường vật lý của chúng (khí hậu, đất) Nội dung nghiên cứu hệ sinh thái rừng bao gồm cả cá thể, quần thể, quần xã và hệ sinh thái, về mối quan hệ ảnh hưởng lẫn

nhau giữa các rừng cây và giữa chúng với các sinh vật khác trong quần xã đó, cũng như mối quan hệ lẫn nhau giữa những sinh vật này với hoàn cảnh xung quanh tại nơi mọc của chúng (E.P Odum 1986, G Stephan 1980)

Theo khoản 1 điều 3 của Luật bảo vệ và phát triển rừng Việt Nam năm 2004: Rừng là một hệ sinh thái bao gồm quần thể thực vật rừng, động vật rừng, vi sinh vật rừng, đất rừng và các yếu tố môi trường khác, trong đó cây gỗ, tre nứa hoặc hệ thực vật đặc trưng là thành phần chính có độ che phủ của tán rừng từ 0,1* trở lên Rừng gồm rừng trồng và rừng tự nhiên trên đất rừng sản xuất, đất rừng phòng hộ, đất rừng đặc dụng (quy định trước đây được ghi trong Văn bản tiêu chuẩn kỹ thuật lâm sinh: là rừng phải có độ tàn che từ 0,3 trở lên)

Nhìn chung có nhiều khái niệm về rừng song hầu hết các khái niệm đều có điểm thống nhất đó là nó phải bao gồm thành phần cây gỗ đóng vai trò chủ đạo Mặc dù có sự tương đồng song giữa hai khái niệm (của Sucaep và Tansley) cũng có sự khác nhau nhất định Khái niệm của Tansley tỏ ra rộng hơn, ngược lại, khái niệm theo Sucasep tỏ ra nghiêm ngặt hơn – đó là những bộ phận của bề mặt đất hoặc nước thuần nhất về các điều kiện địa hình, vi khí hậu, đất, thủy văn và các yếu tố sinh học Trong số 2 khái niệm này, khái niệm của Tansley, 1935 tỏ ra đơn giản hơn và dễ nhớ hơn và được sử dụng rộng rãi

2 Thành phần và chức năng của hệ sinh thái rừng

Thành phần của hệ sinh thái rừng bao gồm:

 Thành phần cây gỗ: Đây là thành phần chủ yếu của hệ sinh thái rừng Đối với rừng nhiệt đới nói chung thành phần cây gỗ được chia thành 3 tầng: tầng vượt tán, tầng ưu thế sinh thái và tầng dưới tán

Dựa vào thành phần và tỷ lệ giữa các loài mà người ta chia ra thành rừng thuần loài và rừng hỗn loài Về nguyên tắc, rừng thuần loài là rừng chỉ có một loài Tuy nhiên trên thực tế, rừng có một số lòai khác nhưng số lượng các loài khác này không vượt quá 10% thì vẫn được coi là rừng thuần loài (rừng thuần loài tương đối) Với rừng hỗn loài,

để biểu thị mức độ tham gia của các loài người ta dùng công thức tổ thành Thành phần cây gỗ là bộ phận chính và chủ yếu tạo nên độ khép tán (được biểu diễn thông qua độ tàn che), độ đầy và trữ lượng lâm phần

 Lớp cây tái sinh: Đây là thuật ngữ dùng để nói về lớp cây thế hệ non của tầng cây gỗ, chúng sống và phát triển dưới tán rừng, chúng sẽ là đối tượng thay thế tầng cây gỗ phía trên khi tầng cây này được khai thác Tuỳ vào từng giai đoạn sinh trưởng khác nhau người ta chia lớp cây tái sinh thành các giai đoạn: cây mầm, cây mạ và cây con

(hay cây non) Việc phân chia này có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định các nhân tố ảnh hưởng và xác định các biện pháp kĩ thuật trong chăm sóc, bảo vệ

 Cây mầm: là lớp cây nằm trong khoảng một vài tháng tuổi (tuỳ loài) Đặc trưng của lớp cây ở giai đoạn này là cây chưa có khả năng quang hợp, vẫn sống nhờ vào chất dinh dưỡng có sẵn trong phôi hạt.Trong giai đoạn này cây chịu ảnh hưởng mạnh của các yếu tố môi trường đặc biệt là nhân tố ánh sáng và độ ẩm

Theo W.Richard (1956), đây là giai đoạn nguy hiểm nhất của cây tái sinh, cây tái sinh có thể chết hàng loạt do môi trường thiếu nước hoặc nhiệt độ quá cao do ánh sáng trực xạ Cũng theo W Richard, một nguyên nhân khác nguy hiểm đối với cây mầm là các loài động vật rừng

 Cây mạ: là những thế hệ cây gỗ thường có tuổi từ một vài tháng đến 1 - 2 năm, chiều cao thường không quá 50cm Đặc điểm: Cây đã có khả năng tự đồng hoá Mặc dù đã lớn hơn lớp cây mầm song cây mạ vẫn rất yếu ớt và chịu ảnh hưởng nhiều của các nhân tố môi trường trong đó có sự cạnh tranh của cỏ dại

 Cây con (cây non): Là những thế hệ cây lớn hơn 2 năm tuổi, thường có chiều cao >50cm Cùng với sự sinh trưởng, nhu cầu ánh sáng của nó cũng tăng dần Khi cây con có chiều cao >1m, khoẻ mạnh thì được coi là những cây con có triển vọng Đây chính là đối tượng sẽ thay thế tầng cây gỗ trong tương lai

 Thành phần cây bụi: Là những cây thân gỗ, song chiều cao không quá 5m, phân cành sớm Cây bụi là một thành phần quan trọng trong hệ sinh thái rừng Trong kinh doanh rừng hiện đại, lớp cây bụi mang lại rất nhiều lợi ích – đó là những lợi ích phi gỗ (NTFPs)

 Thành phần thảm tươi: bao gồm những loài thực vật thân thảo (không có cấu tạo gỗ), chúng thường sống dưới tán rừng Cũng như cây bụi, nhiều loài cây thảo đem lại lợi ích kinh tế khá cao Đứng trên quan điểm sinh thái, lớp cây bụi và lớp thảm tươi có

ý nghĩa quan trọng, chúng góp phần bảo vệ đất, chống xói mòn, giữ độ ẩm cho đất, tham gia vào quá trình hình thành, cải tạo đất Tuy nhiên, chúng cũng có thể là tác nhân cản trở tái sinh gây những khó khăn trong công tác trồng rừng, phục hồi rừng

 Thực vật ngoại tầng: Bao gồm các loài dây leo, thực vật phụ sinh… chúng mọc không tuân theo một trật tự nào về không gian, chúng không phân bố ở những tầng

cụ thể nào Một số loài thực vật ngoại tầng có thể có giá trị kinh tế, làm dược liệu

3 Dòng năng lượng trong hệ sinh thái rừng

Theo quan điểm của sinh thái học hiện đại, năng lượng đi qua hệ sinh thái cũng tuân theo các quy luật nhiệt động học của vật lý:

 Quy luật 1: năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng không tự nhiên mất đi,

nó chỉ chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác Ví dụ: năng lượng mặt trời (quang năng)

có thể chuyển hoá thành hoá năng tích luỹ trong thực vật

 Quy luật 2: khi năng lượng được chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác không bao giờ được bảo toàn 100% mà thường bị hao hụt một lượng nhất định để biến thành nhiệt năng

 Sinh vật tự dưỡng là sinh vật có khả năng tự mình tổng hợp ra các chất hữu

cơ cần thiết cho sự sống Sinh vật tự dưỡng được chia thành 2 loại, tương ứng với nó là 2 nguồn cung cấp năng lượng

- Sinh vật quang dưỡng: sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời Quá trình tổng hợp chất dinh dưỡng được thực hiện nhờ vào diệp lục, H2O, CO2 dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời Thực vật màu xanh là những sinh vật quang dưỡng

- Sinh vật hoá dưỡng: sử dụng năng lượng hoá học từ các phản ứng hoá học của các chất vô cơ đơn giản Ví dụ: các sinh vật ôxy – hoá lưu huỳnh (S) thành axit sunfuaric (H2S) qua đó hấp thụ năng lượng của phản ứng hoá học này

- Với nhóm sinh vật dị dưỡng, nguồn cung cấp năng lượng của chúng không phải trực tiếp từ mặt trời cũng như các phản ứng hoá học mà chính là từ các sản phẩm hữu cơ do các sinh vât tự dưỡng tổng hợp lên Các sinh vật dị dưỡng được gọi chung là những sinh vật tiêu thụ Sinh vật dị dưỡng được chia thành 3 bậc từ bậc 1 đến bậc 3

 Sinh vật phân huỷ: chuyên phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong xác chết, chất bài tiết…thành các hợp chất vô cơ đơn giản hơn cũng có thể được gộp chung vào nhóm các sinh vật dị dưỡng

Nguốn gốc nguồn năng lượng trong hệ sinh thái rừng

- Trong số các nguồn năng lượng cung cấp cho chuỗi thức ăn, năng lượng mặt trời đóng vai trò chủ đạo Tuy nhiên , thực vât chỉ sử dụng khoảng 0,1% năng lượng này trong quá trình quang hợp để tạo thành năng lượng hữu cơ nuôi sống toàn bộ các sinh vật thuộc chuỗi chăn nuôi và các vi sinh vật thuộc chuỗi phế thải

- Hơn 50% năng lượng liên kết tạo từ phản ứng quang hợp được sử dụng để

hô hấp, phần còn lại để tạo thành cơ thể và trở thành thức ăn cho các sinh vật tiêu thụ khác

- Năng lượng được truyền qua các sinh vật thuộc các bậc khác nhau Mỗi một sinh vật như vậy được gọi là một mắt xích thức ăn Tập hợp các mắt xích thức ăn tạo

nên các chuỗi thức ăn (chuỗi dinh dưỡng, chuỗi thực phẩm) Tập hợp nhiều chuỗi thức ăn

có chung một hoặc một số mắt xích thức ăn sẽ tạo ra lưói thức ăn

- Trong một chuỗi thức ăn, cứ sau mỗi bậc dinh dưỡng năng lượng lại bị hụt

đi khoảng 80-90% chủ yếu do toả nhiệt ra môi trườg, chỉ có từ 10-20% năng lượng được truyền cho bậc kế tiếp

Tỷ lệ giữa phần năng lượng mà bậc sau kế tiếp nhận được so với phần năng lượng trước khi truyền của bậc trước nó được gọi là hệ số truyền năng lượng Hệ số truyền năng lượng ở hệ sinh thái trên cạn luôn nhỏ hơn so với hệ số truyền năng lượng của hệ sinh thái dưới nước

Nếu sắp xếp số lượng cá thể (hay sinh khối hoặc năng lượng) theo các bậc dinh dưỡng từ thấp đến cao thì bao giờ chúng cũng sắp xếp theo dạng hình tháp Người ta gọi chúng là những hình tháp sinh thái học Tuỳ vào đơn vị tính mà chúng ta có hình tháp sinh khối, hình tháp khối lượng hay hình tháp số lượng

Mối quan hệ của dòng năng lượng trong hệ sinh thái rừng

- Đầu vào của một dòng năng lượng được bắt đầu bằng năng lượng thì đầu ra cũng là dạng năng lượng Nói cách khác, bất kỳ một dòng năng lượng nào cũng bắt đầu bằng năng lượng và kết thúc bằng việc chuyển hoá năng lượng ấy thành nhiệt năng và phát tán vào môi trường xung quanh

- Chuỗi dinh dưỡng càng ngắn hoặc sinh vật càng gần với với điểm khởi đầu thì năng lượng thu nhận được càng lớn

- Trong lưới thức ăn, nếu có nhiều chuỗi thức ăn liên hệ qua lại càng chặt chẽ, phức tạp thì quần xã sinh vật càng phong phú về loài, trong đó có nhiều loài đa thực

- Nếu thay thế mắt xích thức ăn này bằng mắt xích thức ăn khác có họ hàng gần nhau thì cấu trúc của chuỗi thức ăn không hoặc rất ít thay đổi

- Các chuỗi thức ăn thường không ổn định mà thay đổi tuỳ thuộc vào nhu cầu thức ăn của các loài ở các giai đoạn sống khác nhau

- Độ dài của chuỗi thức ăn ít khi lớn hơn 5-6 mắt xích

4. Các nhân t sinh v t trong h sinh thái r ng ố sinh vật trong hệ sinh thái rừng ật trong hệ sinh thái rừng ệ sinh thái rừng ừng

cảnh rừng nguyên sinh

Các rừng rậm nhiệt đới có hơn một nửa số loài của thế giới, mặc dù chỉ chiếm 7%

bề mặt đất của trái đất Độ phong phú loài tương đối của quần xã sinh vật rừng nhiệt đới thay đổi nhóm loài, và các kiến thức khoa học về độ phong phú loài của một số bậc phân loại vẫn còn giới hạn

Thông tin đầy đủ nhất hiện có về rừng nhiệt đới là các thông tin về các loài thực vật Vùng tân nhiệt đới (trung và nam Mỹ) ước tính có khoảng 86.000 loài thực vật có

mạch, vùng nhiệt đới và nửa khô hạn châu Phi có 30.000 loài, vùng Madagascar có 8200 loài, vùng nhiệt đới châu á bao gồm cả New Guinea và vùng nhiệt đới Austrailia có khoảng 45.000 loài Xét chung, vùng nhiệt đới chiếm 2/3 con số ước tính 250.000 loài thực vật có mạch của thế giới Theo số liệu của Alwyn Gentry, Norman Myers ước tính rằng 2/3 số loài thực vật nhiệt đới được tìm thấy ở các rừng nhiệt đới ẩm (các rừng rậm rụng lá và thường xanh) Như vậy, khoảng 45% các loài thực vật mạch gỗ của thế giới được tìm thấy trong các rừng rậm nhiệt đới

 Động vật có xương sống

Tỷ lệ số loài động vật có xương sống ở cạn tìm thấy trong các rừng nhiệt đới có thể so sánh với con số này của thực vật Số loài chim của rừng nhiệt đới ước tính là 2600, trong đó 1300 loài tìm thấy ở vùng tân nhiệt đới, 400 loài ở vùng nhiệt đới châu Phi, 900 loài ở vùng nhiệt đới châu á Con số này xấp xỉ 30% tổng số loài toàn cầu Tỷ lệ này thấp hơn so với thực vật, nhưng không bao gồm các loài chim tìm thấy ở rừng nhiệt đới mà không hoàn toàn phụ thuộc vào nơi cư trú này Bruce Beehler cho rằng 78% các loài chim không phải ở biển của New Guinea là tồn tại ở các rừng mưa, mặc dù nhiều loài có thể cũng sống ở cả những nơi cư trú khác nữa

 Động vật không xương sống

Độ phong phú tương đối của các loài động vật không xương sống trong rừng nhiệt đới hầu hết vẫn chưa được biết chắc chắn Cho tới gần đây, tính đa dạng tương đối của nhóm động vật chân khớp của vùng nhiệt đới so với vùng ôn đới vẫn được coi là tương tự đối với những nhóm sinh vật đã biết như thực vật có mạch hoặc chim Tuy nhiên, khám phá của Terry Erwin về độ phong phú rất lớn của các loài bọ cánh cứng trong tán rừng của một rừng nhiệt đới ẩm đã cho thấy độ phong phú tương đối của động vật chân khớp trong vùng nhiệt đới là lớn hơn rất nhiều Khoảng 30 triệu loài động vật chân khớp, chiếm 96% tổng số loài trên trái đất, có thể tồn tại trong các rừng nhiệt đới

 Phần trăm các loài trên thế giới

Tỷ lệ các loài của rừng nhiệt đới trên tổng số các loài của thế giới không thể ước lượng được chính xác bởi lẽ tổng số loài của một số đơn vị phân loại và nhóm sinh thái lớn có nhiều tiềm năng, bao gồm côn trùng, giun tròn và động vật không xương sống đáy biển, vẫn chưa được biết rõ Tuy vậy, một nửa số loài động vật có xương sống và thực vật

có mạch là tồn tại trong rừng nhiệt đới và nếu độ phong phú rất lớn về loài của nhóm động vật chân khớp trong quần xã sinh vật này là một chỉ số thì ít nhất 50%, thậm chí đến 90% tổng số loài của thế giới là được tìm thấy trong các rừng kín nhiệt đới

5 Diễn thế rừng

Hệ sinh thái rừng với những đặc trưng riêng, luôn vận động và biến đổi không ngừng Quá trình này được gọi chung là động thái rừng Diễn thế rừng là một trong các trạng thái vận động của hệ sinh thái rừng bao Diễn thế rừng là sự thay thế thế hệ rừng này bằng thế hệ rừng khác mà trong đó tổ thành loài cây cao - nhất là loài cây ưu thế sinh thái - có sự thay đổi cơ bản Nói cách khác, diễn thế rừng là sự thay thế hệ sinh thái rừng này bằng hệ sinh thái rừng khác Hiểu theo một các đơn giản nhất, diễn thế rừng không phải là sự thay thế các thế hệ cây rừng mà là sự thay thế các loài cây rừng

Ví dụ:

* Cỏ → Cây bụi → Cây cao ưa sáng → Cây cao chịu bóng

* Rừng → Rừng gỗ + Tre nứa → Cây bụi → Cỏ

Nguyên nhân của diễn thế rừng theo Sucasov (1954, 1964) có thể là mối quan hệ tác động cạnh tranh lẫn nhau giữa các loài, loài nào cạnh tranh tốt thì sẽ chiếm ưu thế, Ví

dụ như diễn thế rừng ngập mặn: Mắm → Giá, Vẹt Hoặc có thể là do sự cạnh tranh giữa các loài làm thay đổi môi trường sống, xuất hiện 1 loài mới đến định cư Ngoài ra còn chịu tác động của nhiều nguyên nhân bên ngoài khác như: đất đai biến đổi, các nạn dịch sâu bệnh (ví dụ: dịch châu chấu), tác động mãnh liệt của con người

Phân loại diễn thế theo các căn cứ khác nhau: Theo chiều hướng diễn thế, phân thành 2 loại: Diễn thế tiến hóa và diễn thế thoái hoá Theo nguồn gốc diễn thế, phân thành 2 loại: Diễn thế nguyên sinh và diễn thế thứ sinh

Diễn thế nguyên sinh

Là sự hình thành rừng ở những nơi hoàn toàn chưa hề có rừng, trải qua 1 loạt các

sự biến đổi của các quần xã thực vật khác nhau cuối cùng hình thành nên quần xã thực vật rừng tương đối ổn định

Diễn thế nguyên sinh gồm 4 pha:

* Di cư: Sự di cư các mầm mống thực vật đến vùng đất mới

* Định cư: Các mầm mống thực vật thích nghi, phát triển những thế hệ đầu tiên

* Quần tập: Xuất hiện tái sinh tự nhiên

* Xâm nhập: Nhóm thực vật khác xâm nhập vào nhóm thực vật đã thích nghi ổn định trước và đã tác động đến môi trường sống

Ví dụ: Diễn thế rừng ngập mặn Cây Mắm, Sú đã tiên phong xâm nhập vùng đất ngập nước mới lắng động cát ở ven bờ, chúng thích nghi và phát triển, cố định cát bùn,