Sinh thái học là khoa học nghiên cứu về các mối quan hệ qua lại giữa các sinh vật với nhau và với môi trường.
Trang 1PHẦN 1 MỞ ĐẦU
Sinh thái học là khoa học nghiên cứu về các mối quan hệ qua lại giữa các sinh vật với nhau và với môi trường Nó đã trở thành một khoa học về cấu trúc của thiên nhiên Mặc dù mới ra đời nhưng sinh thái học đã có những đóng góp to lớn cho nền văn minh của nhân loại, đặc biệt trong lĩnh vực quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên, quản lý và bảo vệ môi trường góp phần cho sự phát triển bền vững của xã hội Tất cả các sinh vật sống trong môi trường như đất, nước, không khí đều bị tác động cùng một lúc bởi các nhân tố sinh thái của môi trường Chính
vì vậy, sinh thái học đã trở thành nhu cầu của sự hiểu biết để con người có thể sống hòa hợp với thiên nhiên
Để đáp ứng nhu cầu đó thì việc tìm hiểu hệ sinh thái trái đất là vấn đề hết sức quan trọng và cấp thiết Muốn tìm hiểu rõ về hệ sinh thái trái đất thì hệ sinh thái trái đất cần được nghiên cứu ở nhiều cấp độ khác nhau từ cá thể, quần thể cho đến các hệ sinh thái và sinh quyển Do đó chúng ta cần phân biệt được các khái niệm về quần thể, quần xã, hệ sinh thái, Biome và sinh quyển Mặt khác cần nghiên cứu về các Biome chính trên trái đất để từ đó thấy được phần nào các mối quan hệ qua lại phức tạp, đa dạng giữa các sinh vật với nhau và với môi trường
Xuất phát từ những lý do trên em tiến hành thực hiện tiểu luận: “Phân biệt
các khái niệm quần thể, quần xã, hệ sinh thái, Biome, sinh quyển Các Biome chính trên trái đất”.
Trang 2PHẦN 2 NỘI DUNG
I CÁC ĐỊNH NGHĨA
- Quần thể: là nhóm cá thể của cùng một loài, khác nhau về giới tính, về
tuổi và về kích thước; phân bố trong vùng phân bố của loài (chúng có khả năng giao phối với nhau để sản sinh ra thế hệ mới)
- Quần xã: có nhiều định nghĩa khác nhau về quần xã như: theo Shelford,
quần xã là một tổ hợp nào đó tương đối đồng nhất về thành phần loài và cả về
hình dạng ngoài; theo Mai Đình Yên, quần xã là một tập hợp các sinh vật cùng
sống với nhau trong một khoảng không gian nhất định (sinh cảnh) ở một thời
điểm nhất; theo Ô Đum, quần xã sinh học là một tổ hợp bất kỳ của quần thể, phân
bố trong từng lãnh thổ hoặc từng sinh cảnh xác định Hiện nay, định nghĩa về
quần xã đang được dùng rộng rãi là định nghĩa của Ô Đum, do ngoài yếu tố sinh
vật nó còn đề cập tới môi trường sống và khoảng không gian xác định của nó
- Hệ sinh thái: là một hệ thống bao gồm sinh vật và môi trường tác độn lẫn
nhau mà ở đó thực hiện vòng tuần hoàn vật chất và dòng năng lượng Hệ sinh thái bao gồm quần xã sinh vật và sinh cảnh của nó
Xét về cấu trúc: Hệ sinh thái bao gồm 4 thành phần:
+ Môi trường (E): bao gồm các yếu tố vô sinh tồn tại trong tự nhiên tổ hợp
lại thành môi trường sống như khí hậu, thủy văn, đất đai vv… Các nguyên tố khoáng tham gia vào chu trình tuần hoàn vật chất, các chất hữu cơ liên kết các thành phần vô và hữu sinh
+ Sinh vật sản xuất (P): là các sinh vật có khả năng quang hợp tạo ra các
chất hữu cơ từ các chất vô cơ đơn giản (thực vật xanh và một số vi khuẩn)
+ Sinh vật tiêu thụ (Sinh vật tiêu thụ lớn - C): tùy theo đối tượng thức ăn,
có sinh vật tiêu thụ cấp 1 ăn thực vật; sinh vật tiêu thụ cấp 2 ăn sinh vật tiêu thụ cấp 1 vv…
+ Vật phân hủy (Sinh vật tiêu thụ nhỏ - D) gồm nấm, vi khuẩn và một số
Trang 3động vật nhỏ làm nhiệm vụ phân giải các xác chết của động vật và thực vật cùng các chất thải của các cơ thể
Cũng có hệ sinh thái không có đủ 4 thành phần trên như hệ sinh thái các hang động, hệ sinh thái đáy biển (thiếu sinh vật sản xuất)
Hệ sinh thái tồn tại và hoạt động nhờ hai chức năng cơ bản: vòng tuần hoàn vật chất và dòng năng lương giữa 4 thành phần trên để tái tạo các quần xã thích hợp với môi trường sinh thái thích ứng
- Biome: Là các quần xã sinh học xâm chiếm một vùng rộng lớn, được đặc
trưng bởi sự giống nhau về khí hậu và sinh vật
- Sinh quyển: theo Vermatski thì sinh quyển là lớp vỏ của trái đất, lớp có
sự sống tồn tại, nó tác động như một lực địa chất, tạo ra thực trạng trên trái đất Như vậy theo ông sinh quyển không phải là một tập hợp các cơ thể sống, mà là một lớp (khoảng không) vỏ thống nhất, trong đó có sự sống và các mối quan hệ tác động thường xuyên của nó với các chất không sống của môi trường
Sinh quyển gồm toàn bộ thủy quyển (sâu tới 12km), địa quyển và lớp không khí sát mặt đất (trước kia quan niệm là 20km), vì sự sống lên cao hơn hầu như không có
II CÁC BIOME CHÍNH TRÊN TRÁI ĐẤT
Theo các nhà sinh thái học Anh-Mỹ, biome là các hệ sinh thái xâm chiếm một vùng rộng lớn, có sự giống nhau về khí hậu và sinh vật
Đối với mỗi biome được đặc trưng bởi một dạng sống xác định của thảm thực vật cao đỉnh khí hậu Nhưng không phải chỉ bao gồm thảm thực vật cao đỉnh của khí hậu mà còn có các biome thuộc cao đỉnh thổ nhưỡng và các giai đoạn phát triển Trong trường hợp này, rất có thể tồn tại dạng sống không điển hình
Nghiên cứu về các biome, có nhiều xu hướng khác nhau Phân loại cũng có nhiều quan điểm khác nhau, nhưng đa phần công nhận là trên đất liền tồn tại 10 biome điển hình sau:
1 Lãnh nguyên (Tundra): nhiệt độ trung bình mùa hè là 100C, tối thấp là -700C, tối cao là 160C, lượng mưa từ 150 - 250 mm/năm
Trang 42 Rừng lá kim (Coniferous forest): nhiệt độ dao động từ -400C đến 200C, lượng mưa từ 300 - 900 mm/năm
3 Rừng rụng lá Trung lục địa (Mid-latitude decidious forest): nhiệt độ dao
động từ -300C đến 300C, lượng mưa từ 750 - 1500mm/năm
4 Thảm cỏ Trung lục địa (Mid-latitude grassland): nhiệt độ từ -200C đến
300C, lượng mưa 500 - 900mm/năm
5 Thảo nguyên (Steppes): nhiệt độ từ -400 C đến 400C, lượng mưa 350
-500 mm/năm
6 Rừng mưa nhiệt đới (Tropical rainforest): nhiệt cao quanh năm, lượng
mưa từ 2000 mm/năm trở lên
7 Rừng rụng lá nhiệt đới (Tropical decidious forest) (rừng thưa): nhiệt độ
trung bình 200C, lượng mưa 150 - 600mm/năm
8 Rừng cây bụi nhiệt đới (Tropical serub forest): nóng quanh năm, lượng
mưa 200 - 1000mm/năm
9 Thảm cỏ nhiệt đới (Tropical grassland): nhiệt độ trung bình 20 - 300C, lượng mưa 700 - 1200 mm/năm
10 Hoang mạc (Desert): nhiệt độ dao động từ -40 C đến 400C hay hơn, lượng mưa dưới 250 mm/năm
II.1 Lãnh nguyên
Mùa hè ngắn, băng giá kéo dài, khí hậu lạnh cả mùa đông và mùa hè, gió tuyết lạnh, chế độ chiếu sáng ít và biến động với biên độ lớn trong năm đã ảnh hưởng đến hình thái, sinh lý và cấu trúc của thực vật nên lãnh nguyên có đa dạng sinh học thấp, có hiện tượng thoát hơi nước kém nên bị úng Do đó, các chất hữu
cơ chuyển thành dạng than bùn
Quần xã thực vật có cấu trúc đơn giản, có mùa sinh trưởng ngắn và quần xã luôn luôn mở
Có hai dạng lãnh nguyên:
+ Lãnh nguyên Bắc cực: khí hậu lạnh, úng nước
+ Lãnh nguyên núi cao: khí hậu lạnh và khô cằn
Trang 5II.2 Rừng mưa nhiệt đới - rừng ẩm nhiệt đới
A.Humbont là người đầu tiên nghiên cứu loại hình rừng mưa tại Nam Mỹ Rừng mưa nhiệt đới - đó là kiểu thảm thực vật có thành phần loài phong phú nhất, cấu trúc phức tạp nhất, nó phân bố trong vành đai thấp, gần xích đạo Ở
đó hàng năm không có sự thay đổi về mùa, có nhiệt độ trung bình năm cao, nhiệt ngày đêm cũng ít thay đổi, độ ẩm cao, lượng mưa hàng năm khoảng 2000 -2500mm, có thể có thời kỳ khô (lượng mưa có thể thấp hơn 125mm/tháng) Nói chung độ ẩm đáp ứng cho sự phát triển của cây trong năm Sự phá vỡ các điều kiện này (khí hậu) sẽ làm cho kiểu này biến mất Rừng mưa nhiệt đới phân bố 3 vùng chính:
a Vùng lòng chảo Amazon và Ôrinôcô ở Nam Mỹ (khu rừng lớn nhất) và vùng eo Trung Mỹ
b Vùng lòng chảo Công Gô, Nigeria và Dambia ở Trung và Tây Phi và Madagasca
c Các vùng Ấn độ - Mã lai - Borneo - Tân Ghine
Rừng mưa nhiệt đới có số lượng loài rất lớn và cho sinh khối lớn, tích lũy quanh năm Phần trên mặt đất có thể đạt độ cao từ 45 - 60m, rất khác nhau về hình thái và mầu sắc, vật hậu, đặc biệt là xanh quanh năm
Trong rừng mưa nhiệt đới Brazin, trên 1ha có tới 1.000 cây thân gỗ to, 8.200 cây thân gỗ nhỏ, hơn 3.000 dây leo các loại Ở châu Phi, 1ha có 700 cây gỗ
to, ở Vân nam (Trung quốc) 1 ha có tới 600 cây gỗ to Nhiều cây bì sinh, thân thảo đã làm tăng thêm sự rậm rạp của loại rừng này
Hoa và hoa tự chỉ là hiện tượng rải rác trong thảm tán xanh của rừng mưa
và hầu như không có mùa, ngay cả những cá thể của cùng một loài cũng có thể ra hoa vào các thời điểm khác nhau, sự ra hoa có thể có trên các tầng khác nhau và
cả trên thân cây già Trên thân cây gỗ trong rừng mưa nhiệt đới có nhiều ký sinh thuộc bọn rêu, địa y, nhiều dây leo cuốn, nhiều cây thảo có thân lớn, nhiều cây thảo khác gặp nơi có nhiều ánh sáng, nhiều cây có thân thẳng, gốc có bạnh vè lớn
Trang 6Sự phân tầng không rõ ràng trong rừng mưa nhiệt đới, làm cho rừng có độ phủ cao, ánh sáng lọt xuống tầng mặt đất rất ít, làm cho tầng mặt đất thường gặp chỉ là thảm cỏ thực vật chết (rừng già)
Trong rừng mưa nhiệt đới đất bằng rất khác biệt với rừng mưa trên núi, độ phủ cao hơn, dạng sống đa dạng trong rừng mưa
II.3 Savan và rừng khô nhiệt đới (Rừng thưa)
Quần hệ savan và các dạng khác nhau của rừng khô cũng đặc trưng cho thảm thực vật vùng nhiệt đới, giống kiểu rừng mưa Savan phát triển ở những nơi khí hậu từ trạng thái của rừng mưa với độ ẩm cao, nhiệt độ cao, lượng mưa hàng năm lớn và giảm dần đến khô
Lượng mưa của vùng có rừng khô và savan dao động từ 600-1500 mm/ năm Hơn nữa phân bố không đều, thời kỳ khô kéo dài 4-6 tháng, gần như quanh năm có nhiệt độ cao
Do thời gian khô kéo dài khác nhau, khả năng thấm và giữ nước thuộc đất kém, do sự phân bố của các loại đá mẹ và hoạt động khai thác của con người là nguyên nhân tồn tại các dạng khác nhau của quần xã khô, từ trạng thái rừng khô
và dạng savan điểm cây tiếp giáp với rừng mưa kéo tiếp đến các dạng quần xã thuần cỏ thỉnh thoảng có điểm vài cây gỗ
Vì những đặc điểm trên nên về phân bố hai loại này thường đan xen vào nhau Quần hệ savan của các vùng khác nhau thì khác nhau về thành phần loài, nhưng đều có đặc điểm cấu trúc chung là thảm cỏ hạn sinh lâu năm ngừng sinh trưởng vào mùa khô, có điểm cây gỗ, cây bụi tùy theo
Savan Châu Phi: chiếm gần 40% diện tích lãnh thổ, là savan điển hình,
thảm cỏ khô khép tán, có nhiều cây chịu hạn tốt Đặc biệt ở savan Châu Phi có
cây cao bắp (Aensonia digitata) thuộc họ Bombacaceae, là cây gỗ cao từ 10-25m,
sống lâu năm, thân rất to (đường kính có thể đạt 10m), tán to và rậm Trong thời
kỳ khô cây cao bắp rụng lá hoàn toàn, bước vào thời kỳ mưa cây ra hoa (hoa to đường kính đạt 20cm, cuống dài đạt 25cm) và có lá Động vật có động vật ăn cỏ (hươu cao cổ, voi…), động vật ăn thịt
Trang 7Ngoài cây hòa thảo, trong thảm cỏ còn gặp một số cây thuộc họ thảo có thân rễ hay thân hành
Savan Đông Nam Á: gặp ở Ấn Độ, Mã Lai và Nam Á trên phần lớn đều có
nguồn gốc thứ sinh và sự tồn tại của nó liên quan đến hoạt động của con người Thực vật trong savan ở đây thường khá cao, trên phần lớn lãnh thổ gặp loài cỏ
tranh Loài đặc trưng trong loại hình này là cây lau (Saccharum spontaneum)
nhiều nơi nó tạo thành bụi hay thảm dày đặc, cây cao tới 3m
Savan Đông Nam Á trên những vùng đất đai khô cằn thì lớp phủ thuộc họ
thảo thưa hơn Cây gỗ trong loại hình này chuyển sang cây thuộc chi Acacia,
hoặc các cây hạn sinh khác như bụi gai vv…
Savan Nam Mỹ: có diện tích tương đương với savan Châu Phi, phân bố ở
hai vùng chính: phía Bắc lục địa trong lòng chảo Orinôcô và vùng đồi núi Brazin, bình nguyên Grantrakô Thảm cỏ là những cây hạn sinh, cao 1m, có nhiều cây hai
lá mầm cùng mọc Cây gỗ thấp, có tán dù, một số rụng lá vào mùa khô, một số lá cứng, vỏ dày có tác dụng chống khí hậu khô nóng và lửa đốt
Savan Châu Úc: chiếm phần lớn lãnh thổ Châu Úc Phía Tây kéo sát bờ
biển Có những quần hệ savan của Châu Úc có cấu trúc gần với quần hệ rừng nhưng cũng có những quần hệ chỉ có thảm cỏ Thành phần loài thực vật mang tính đặc thù cao như quần hệ khác Cây gỗ trong kiểu savan này là bạch đàn (chi
eucalipus), phi lao (chi casuarina) Động vật là bọn ăn cỏ - động vật có vú và côn
trùng, chim… ăn cỏ như: linh dương, ngựa vằn, hươu cao cỏ voi… Ngoài ra có động vật ăn thịt thích nghi với chạy nhanh để bắt mồi như: sư tử, báo, bọn gặm nhấm…
II.4 Hoang mạc
Phân bố ở miền nhiệt đới và ôn đới
Hoang mạc ôn đới mùa hè nóng như hoang mạc nhiệt đới nhưng mùa đông rất lạnh, lượng mưa dưới 250mm/năm Nhiệt độ tối cao lên tới 45-490C, tối thấp
-180C Giới thực vật của các hoang mạc rất khác nhau, đạt vài nghìn loài thực vật
có hoa và nhiều dạng dạng sống khác nhau để tồn tại trên vùng giá thể có điều
Trang 8kiện khắc nghiệt
Do khan hiếm nước và phân bố không đều nên đất ở hoang mạc thường bị mặn hóa và di động Xác sinh vật ít, phân hủy nhanh, không tích lũy được nên dinh dưỡng khoáng của thực vật là khó khăn Các thực vật sống ở đây có cấu trúc
cơ thể với điều kiện ở đây Ví dụ: sống theo mùa, phần dưới đất phát triển mạnh, thân cây mọng nước
Các tác giả khác nhau chia hoang mạc thành các loại khác nhau, có thể chia
ra ba loại:
+ Hoang mạc nóng, khô: phân bố ở Nam Mỹ, Châu Phi, Châu Úc
+ Hoang mạc lạnh: phân bố ở Bắc Mỹ, Bắc nước Nga, Châu Âu, Bắc Á + Hoang mạc ven biển: nhiệt độ mùa hè 350C, mùa đông -400C
II.5 Rừng ẩm á nhiệt đới, rừng lá cứng và cây bụi lá cứng á nhiệt đới
Nói chung vùng lãnh thổ á nhiệt đới phân bố ở hai bán cầu từ 25-300 đến 35-400 vĩ Bắc và Nam Nhiệt độ trung bình trong năm là 17-180C Lớp phủ thực vật của đới này trên lục địa rất khác nhau về thành phần và cấu trúc Nhiệt độ hạ thấp có tính chu kỳ, mùa đông không rõ ràng, lượng mưa lớn, mùa hè nhiệt độ cao, địa hình phức tạp nên thảm thực vật thay đổi lớn và nhanh
Khí hậu thay đổi theo lục địa, từ Đông sang Tây Thông thường, phía Đông đạt độ ẩm cao hình thành rừng á nhiệt đới ẩm (như Đông Nam Á, Trung Quốc, Nhật Bản…), phía Tây có hiện tượng mưa theo mùa đặc biệt vào mùa đông khi nhiệt độ hạ thấp, mùa hè ít hoặc không có mưa ( như vùng Địa Trung Hải, Nam Phi, Châu Úc, Châu Phi…)
Vùng á nhiệt đới trong đất liền đặc trưng bởi khí hậu lục địa: mùa đông nhiệt độ hạ thấp, mùa hè lượng mưa khan hiếm
Rừng lá cứng và cây bụi Trung Cận Đông: khí hậu Trung Cận Đông được coi là khí hậu trung gian của nhiệt đới và ôn đới nên ở đây tồn tại nhiều cây lá thường xanh của nhiệt đới và cũng có những cây rụng lá, cây lá kim là những cây đặc trưng cho Bắc bán cầu
Trang 9Ở đây, mùa đông tương đối ấm và ẩm, mùa hè khô và nóng, đôi khi nhiệt
độ có thể lên cao hơn vùng nhiệt đới Sự phân cắt mạnh của địa hình đã tham gia mạnh vào việc xác định kiểu thảm thực vật ở vùng này
Bình nguyên vùng này ít và hẹp, nó chỉ là sự nối liền các rặng núi, nói chung địa hình phức tạp trên phạm vi không lớn
Rừng lá cứng ở Trung Cận Đông chủ yếu là các loài thuộc họ sồi dẻ lá xanh phân bố ở đai thấp Đai cao chủ yếu là cây lá kim (thông, bạch dương và Abies alba) Những quần hệ cây bụi lá cứng cũng rất phổ biến ở vùng Trung Cận Đông Phổ biến là những cây bụi có thân không lớn, lá thường xanh, là kiểu cấu trúc hạn sinh điển hình
Rừng á nhiệt đới Đông Nam Á (rừng ẩm á nhiệt đới và rừng lá kim trên núi): phân bố từ vĩ độ 320 Bắc, tùy theo địa hình có nơi xuống vĩ độ 200 Quần hệ phân bố trong rừng theo sườn Hymalaya, dãy núi Tây Nam Trung Quốc và các quần đảo: Kalimantan, Sumatra, Java Độ cao giới hạn của nó là 1400 - 3500m trên mặt biển Địa hình phức tạp, thường có nâng lên, tụt xuống hình thành dãy núi, thung lũng, lòng chảo Rừng á nhiệt đới Đông Nam Á chịu tác động của không khí theo mùa, có khí hậu ấm và ẩm chiếm phần lớn các tháng trong năm Trong lịch sử phát triển vùng này ít có biến động nên bảo tồn được nhiều loài thực vật đệ tam Thảm thực vật ít có sự khác biệt về thành phần giữa miền Bắc và miền Nam, các thực vật thâm nhập vào nhauthậm chí tồn tại bên nhau nên thảm thực vật ở đây rất đa dạng và phong phú Ngày nay do hoạt động của con người
và mật độ dân số nên thảm thực vật của rừng á nhiệt đới Đông Nam Á có sự biến đổi lớn tùy từng vùng
Rừng á nhiệt đới và cây bụi Nam Phi: có khí hậu giống như vùng Trung cận Đông, nhưng thành phần hệ thực vật rất khác nhau
Rừng á nhiệt đới Nam Mỹ: có khí hậu tương tự vùng Trung Cận Đông, mùa
hè khô có nhiệt độ trung bình 17,60C vào các tháng 12, 1, 2; mùa đông khá ôn hòa, có nhiệt độ trung bình 11,30C vào tháng 5, 6, 7
Trang 10II.6 Thảo nguyên
Là quần xã cỏ với sự khép tán ít hay nhiều của các loài cỏ Đại đa số các loài cỏ thuộc nhóm hạn sinh, sống lâu năm, ngừng sinh trưởng vào mùa đông Thảo nguyên được đặc trưng bởi khí hậu lục địa, phát triển theo hướng từ Bắc đến Nam và đi sâu vào lục địa Đất điển hình là đất đen, phía Nam đất khô hơn nên có màu hạt dẻ Địa hình nói chung bằng phẳng, ít song ngòi, có thể có các thung lũng Khí hậu nóng về mùa hè, lạnh về mùa đông, có tuyết rơi, lượng mưa 670mm/năm Thực vật chủ yếu là cỏ hạn sinh lâu năm, càng về Nam tỷ lệ càng tăng Thời kỳ sinh dưỡng của thực vật 160-190 ngày Động vật có các loài ăn cỏ đặc trưng kèm theo động vật ăn thịt
Thảo nguyên Châu Âu: phía Bắc giáp đới rừng qua thảo nguyên rừng, phía
Nam giáp sa mạc qua kiểu bán hoang mạc Lượng mưa đạt 600mm/năm, càng xuống phía Nam càng giảm
Preri Bắc Mỹ: phân bố từ vĩ tuyến 54 Bắc ở trong Canada đến vĩ tuyến 35,
từ Đông sang Tây kéo dài từ kinh tuyến 99-1670 Lượng mưa ở phía Đông đạt 1000mm/năm, phía Tây đạt 350mm/năm Lượng mưa tăng từ Bắc đến Nam
Pampa Nam Mỹ: giống thảo nguyên về nhiều đặc điểm môi trường sống.
Lượng mưa biến thiên, phía Đông 500-2000mm/năm, phía Tây 250-1000mm/ năm
Động vật trong thảo nguyên: có động vật ăn thực vật chạy nhanh như bò
bison, ngựa hoang, lừa, cáo, chim, côn trùng vv…
Động vật sống theo đàn, vận chuyển nhanh, bay giỏi, ngủ đông, ngủ hè, dự trữ thức ăn là đặc điểm đặc trưng của nó
II.7 Rừng ôn đới Bắc bán cầu
Bao gồm: rừng lá kim, rừng mưa ôn đới, rừng rụng lá ôn đới
Rừng được tạo thành bởi các loài cây gỗ nhưng có thể rất khác nhau do điều kiện sống khác nhau, vị trí địa lý, địa hình, độ phì nhiêu của đất khác nhau Các yếu tố này ảnh hưởng đến quá trình mọc, sự hình thành các tập đoàn cây cũng như cấu trúc của nó