Bài giảng các quy luật sinh thái học

9/15/2009 I Sơ lượ ược c: Khảo sát phân bố loài mức độ phong phú hệ sinh thái cần phải tìm hiểu vấn đề: CÁC QUY LUẬT SINH THÁI HỌC ƒ lịch sử phát triển loài ƒ tập tính sống ƒ nguồn g dinh dưỡng g ƒ tốc độ sinh trưởng, tỷ lệ sinh, tử ƒ tác động tương hổ loài, loài ảnh hưởng điều kiện môi trường (nhiệt độ, ánh sáng, pH, độ ẩm, độ mặn, tốc độ dòng chảy…) II Các quy luật luật:: ƒ Các ví dụ: Quy luật giới hạn sinh thái thái:: Thực vật bậc cao có giới hạn nhiệt hẹp 0-50oC ƒ Sự tồn sinh vật (sv) phụ thuộc vào cường độ tác động nhân tố sinh thái Cá rô phi loài rộng nhiệt Ö 42oC Sinh vật hẹp nhiệt ưa nóng: sứa ƒ Cường độ tác động tăng, giảm vượt giới hạn thích hợp thể Ö giảm khả sống sv Sinh vật hẹp nhiệt ưa lạnh: côn trùng núi cao Collembola ƒ Vượt ngưỡng cao nhất, thấp Ö sv chết ƒ Giới hạn cường độ nhân tố sinh thái mà sv chịu đựng gọi giới hạn sinh thái sv ƒ Cường độ có lợi cho sv, gọi điểm cực thuận ƒ Giới hạn sinh thái điểm cực thuận phụ thuộc vào yếu tố: tuổi tác, tình trạng thể … Quy luật tác độ động ng tổng hợp nhân tố sinh thái thái:: ƒ Môi trường gồm nhiều nhân tố sinh thái khác ƒ Các nhân tố sinh thái tác động qua lại với Đường biểu diễn minh họa tác động thay đổi ệ môi trường g lên sức sống g ((S), ), tăng g trưởng g điều kiện (G) sinh sản (R) cá thể sinh vật (a)ảnh hưởng nhiệt độ pH (b)ảnh hưởng chất độc, tia xạ ô nhiễm hóa chất (c)ảnh hưởng yếu tố hóa học, với nồng độ thấp cần cho tăng trưởng nồng cao lại gây chết ƒ Sự thay đổi nhân tố sinh thái làm thay đổi nhân tố sinh thái liên quan ƒ Sinh vật chịu ảnh hưởng thay đổi ƒ Các ví dụ: Đất có đủ muối khoáng, hấp thụ tốt đất có độ ẩm thích hợp Cây quang hợp tốt kết hợp đủ nước muối khoáng 9/15/2009 Quy luật tác độ động ng không đồ đồng ng đề u nhân tố sinh thái lên chức phận thể thể:: ƒ Các nhân tố sinh thái có ảnh hưởng khác lên chức phận thể sống ƒ Một nhân tố sinh thái cực thuận với trình lại nguy hại cho trình khác ƒ Các ví dụ: (b) Tỷ lệ chết tôm (a) Mức nhiệt độ mà Crangon septemspinosa loài thực vật vùng núi Alps xạ mang trứng theo thay đạt quang hợp thực -2 đổi nhiệt độ độ cường độ thấp (70W m ) (theo mặn (theo Haefner, 1970) Pisek cộng sự, 1973) Quy luật tác độ động ng qua lại sinh vật môi trườ trường ng:: ƒ Các nhân tố sinh thái môi trường ảnh hưởng đến sinh vật ƒ Ngược lại sinh vật làm ảnh hưởng thay đổi nhân tố môi trường ƒ Víí dụ: rừng khép é tán có ó vai trò ò cải ả tạo môi ô trường tự nhiên Ö tăng độ ẩm không khí, đất Ö sinh vật phân hủy hoạt động tăng độ phì cho đất Ö giữ nước, đất không xói mòn … Nhiệt độ tăng làm tăng trình trao đổi chất thể động vật biến nhiệt kìm hãm hoạt động vận động Chu kỳ đời sống tôm giai đoạn phát triển sống môi trường độ mặn khác Quy luật lượ ượng ng tối thiểu: thiểu: ƒ Chất có hàm lượng tối thiểu điều khiển suất, xác định đại lượng tính ổn định sinh vật theo thời gian ƒ Nhân tố giới hạn nhân tố có hàm lượng (sử dụng được) gần với lượng tối thiểu cần thiết ƒ Tác động nhân tố khác tối thiểu làm thay đổi nhu cầu nhân tố tối thiểu ƒ Các ví dụ: Nồng độ ôxy ao nuôi cá có mật độ cao giới hạn suất cá Lượng mưa giới hạn suất sinh khối HST sa mạc Quy luật tháp sinh thái thái:: Nhiệt ƒ Trong lưới thức ăn hệ sinh thái, sinh vật mắt lưới xa vị trí sinh vật sản xuất có tổng lượng sinh khối nhỏ ƒ Theo quy luật tháp sinh thái tính hình thức: lượng, sinh khối, chuỗi thức ăn ƒ Các víí dụ: SV tiêu thụ cấp (con người) Nhiệt Sinh vật phân hủy Các bậc dinh dưỡ ưỡng ng hình tháp sinh thái Nhiệt 10 SV tiêu thụ cấp (Cá chép) 100 1,000 10,000 Năng lượ ượng ng sử dụng bậc dinh dưỡ ưỡng ng (kilocalories)) (kilocalories Nhiệt SV tiêu thụ cấp (zooplankton) Nhiệt SV sản xuất (phytoplankton) 9/15/2009 III.Tác III Tác độ động ng nhân tố sinh thái thái:: Ánh sáng sáng:: ƒ Ánh sáng nguồn lượng cho tất sinh vật ƒ Bức xạ mặt trời chiếu xuống trái đất chiếm 60%, 40% phản xạ lại vào khoảng không ƒ Phân bố ánh sáng g vùng g xích đạo nhiều ƒ Bức xạ ánh sáng dạng sóng điện từ (đơn vị nm) Tia nhìn thấy Tia hồng ngoại 340.000 780 ƒ Ánh sáng ảnh hưởng đến: Tia tử ngoại 380 10 Hình thái, giải phẩu sinh lý thực vật Khả định hướng sinh sản động vật Các ví dụ: ƒ Các nhóm thích nghi với điều kiện chiếu sáng khác (ưa sáng, ưa bóng, chịu bóng) ƒ Cây có tính hướng sáng Ö trồng sát rừng thẳng đứng phân cành ƒ Cường độ, thời gian chiếu sáng, thành phần quang phổ hổ ánh h sáng có ó ảnh ả h hưởng h lớn lớ đến đế hoạt h độ sinh động h lý thực vật: quang hợp, hô hấp Phân bố ánh sáng kiểu quần xã thực vật (a) rừng hỗn hợp (b) rừng thông (c) hoa hướng dương (d) ruộng bắp Biểu đồ mật độ quần thể tảo Chlorella vulgaris, gia tăng mật độ theo cường độ sáng (thay đổi theo độ sâu) (theo Huisman, 1999) Thay đổi phân bố phổ xạ theo độ sâu Lake Burley Griffin, Australia Quang hợp hoạt động bước sóng từ 400 – 700nm (theo Kirk, 1994) Nhiệt độ độ:: ƒ Sinh vật sống giới hạn nhiệt độ thích hợp ƒ Sự trao đổi nhiệt sinh vật môi trường dựa vào cấu trúc hoạt động thể (đồng nhiệt, biến nhiệt) ƒ Nhiệt độ ảnh hưởng đến: Hình ì thái, giải ả phẩu ẩ sinh lýý thực vật ậ Đặc điểm hình thái sinh lý động vật 9/15/2009 Các ví dụ: ƒ Hình thái bị biến đổi nhiều nhiệt độ khác (xương rồng) ƒ Nhiệt độ có ảnh hưởng mạnh đến trình quang hợp, hô hấp trình trao đổi chất thể Các đường trao đổi nhiệt thể động vật biến nhiệt môi trường (Tracy, 1976; Hainworth, 1981) ƒ Nhiệt độ ảnh ả h hưởng hưở đế đến ự phát hát triển t iể ủ động độ vật biến nhiệt, sinh sản, trạng thái tạm nghĩ (ngủ đông) … Nướ ước c: Đất Đất:: ƒ Nước thành phần cấu trúc tham gia vào hoạt động sống sinh vật ƒ Đất môi trường sống cung cấp chất dinh dưỡng cho nhiều loài động vật, thực vật, vi sinh vật nấm ƒ Nước tồn khí dạng: cứng, lỏng hơi, dạng tạo độ ẩm không khí ƒ Trong nước chứa nhiều hệ sinh thái khác với loài động thực vật đa dạng dạng ƒ Các đặc điểm nước ảnh hưởng đến sinh vật: Độ ẩm (trong không khí), áp suất, tỷ trọng, lượng ôxy, lượng CO2, nhiệt độ, ánh sáng, độ đục, độ mặn (các muối hòa tan) ƒ Đất mang nhiều hệ sinh thái với loài sinh vật phân bố theo độ sâu khác ƒ Các đặc điểm đất: Cấu trúc đất tầng: mùn, rửa trôi, đất mẹ Thành phần đất: chất vô cơ, hữu cơ, nước, không khí, pH, thành phần hóa học độc chất đất Cân nước thực vật, động vật cạn Không khí: khí: ƒ Không khí có chứa oxy thành phần cần thiết cho sống, ozon vật cản xạ (không khí chứa hàm lượng oxy cao nước) ƒ Không khí chứa: nitơ 78,08%; oxy 20,94%; CO2 0,03%; H2; NH3; nước; He; O3; CH4; CO; SO2; ụ , vi khuẩn,, p phấn hoa,, bào tử … NO;; H2S;; bụi, IV Cơ chế hoạt độ động ng hệ sinh thái:: thái ƒ Bất kỳ hoạt động HST có chế cân động, dòng vật chất lượng biến đổi từ dạng qua dạng khác ƒ HST hệ thống tự điều chỉnh phức tạp ƒ HST có trình tiến hóa, phát triển đạt đến điểm cực thuận, kèm theo hiệu suất, tính đa dạng hệ tăng lên, lượng chất dinh dưỡng, lưu thông tăng lên, biến đổi yếu tố vô sinh gia tăng 9/15/2009 ƒ HST trì, điều chỉnh chế: Tốc độ dòng lượng (tăng, giảm quang hợp, hô hấp, nhiệt độ) Tốc độ chuyển hóa vật chất (tốc độ phân hủy chất hữu cơ) Tính đa dạng sinh học (gia tăng hay ức chế phát triển loài, loài thay loài loài khác) Sự đa dạng sút giảm dễ dẫn đến cân sinh thái HẾT BÀI CÁC QUY LUẬT Ậ SINH THÁI Á ... thiểu ƒ Các ví dụ: Nồng độ ôxy ao nuôi cá có mật độ cao giới hạn suất cá Lượng mưa giới hạn suất sinh khối HST sa mạc Quy luật tháp sinh thái thái:: Nhiệt ƒ Trong lưới thức ăn hệ sinh thái, sinh. ..9/15/2009 Quy luật tác độ động ng không đồ đồng ng đề u nhân tố sinh thái lên chức phận thể thể:: ƒ Các nhân tố sinh thái có ảnh hưởng khác lên chức phận thể sống ƒ Một nhân tố sinh thái cực thuận... xa vị trí sinh vật sản xuất có tổng lượng sinh khối nhỏ ƒ Theo quy luật tháp sinh thái tính hình thức: lượng, sinh khối, chuỗi thức ăn ƒ Các víí dụ: SV tiêu thụ cấp (con người) Nhiệt Sinh vật