Môi tr Khoá h c LTQG PEN-C: Môn Sinh h c (Th y Nguy n Quang Anh) MÔI TR ng s ng nhân t sinh thái NG S NG VÀ CÁC NHÂN T SINH THÁI (TÀI LI U BÀI GI NG) Giáo viên: NGUY N QUANG ANH ây tài li u tó m l c ki n th c đ i kèm v i g i ng Môi tr ng s ng nhân t sinh thái thu c khóa h c LTQG PEN-C: Môn Sinh h c (Th y Nguy n Quang Anh) t i website Hocmai.vn ph n Môi tr có th n m v ng ki n th c ng s ng nhân t sinh thái, B n c n k t h p xem tài li u v i gi ng I Khái ni m sinh thái h c Sinh thái h c môn khoa h c nghiên c u v s phân b sinh s ng c a nh ng sinh v t s ng tác đ ng qua l i gi a sinh v t môi tr ng s ng c a chúng Các ch đ mà nhà sinh thái h c quan tâm nh đa d ng sinh h c, phân b , giá tr (sinh kh i), s l ng (qu n th ) c a sinh v t, c ng nh s c nh tranh gi a chúng bên gi a h sinh thái II Khái ni m môi tr ng M i sinh v t đ u s ng môi tr ng đ c tr ng c a mình, ra, sinh v t không th t n t i đ c Ví d , cá s ng n c, nhông cát s ng bãi cát khô h n, giun đ t s ng l p đ t m, giàu mùn Trên b m t Trái t có th phân chia t ng quát thành nhóm chính: môi tr ng vô sinh hay không s ng (abiotic) môi tr ng h u sinh hay môi tr ng sinh v t (biotic) Môi tr ng vô sinh l i đ c chia thành: môi tr ng đ t, n c không khí Trong trình ti n hóa, sinh v t th ng t p trung nh ng nôi thu n l i nh t cho đ i s ng ó môi tr ng n c, r i t sinh v t chi m l nh đ t li n, hình thành nên nhóm sinh v t ch y u: sinh v t d i n c (aquatic organisms) sinh v t c n (terrestrial orga nisms) Trong môi tr ng b t kì, sinh v t ph i tìm đ c u ki n thu n l i cho s c trú, ki m n, làm t , sinh s n, nuôi con, đ ng th i ch ng l i v t n th t d ch b nh V y, môi tr ng m t ph n không gian bao quanh sinh v t, sinh v t có quan h tr c ti p ho c gián ti p v i y u t c u t o nên môi tr ng b ng nh ng ph n ng thích nghi v hình thái c u t o, đ c m sinh lí, sinh thái t p tính Môi tr ng c a sinh v t th ng không n đ nh, liên quan v i giai đo n phát tri n c a v Trái t s bi n đ i c a khí h u Ví d , s hình thành l c đ a đ i d ng, siêu l c đ a tan rã s trôi d t c a m ng l c đ a Nh ng sinh v t đ c hình thành phát tri n u ki n nh th tr i qua bao bi n c l n lao thích nghi đ t n t i cho t i ngày V Trái t ch m i b c vào tr ng thái t ng đ i yên t nh sau tu i B ng hà l n cu i n nay, nh ng bi n đ ng mang tính c c b không ph i ch m d t nh ho t đ ng c a đai núi l a, đ ng đ t, sóng th n c nh ng thay đ i mang tính toàn c u ho t đ ng c a ng i nh l p ôzôn b phá v , khí h u Trái t m d n lên, m c n c đ i d ng ngày m t dâng cao, đe d a không ch đ i s ng sinh gi i mà c đ i v i đ i s ng ng i III Nhân t sinh thái Y u t môi tr ng thành ph n c u t o nên môi tr nh ng nhân t sinh thái Hocmai.vn – Ngôi tr ng chung c a h c trò Vi t ng Khi chúng t ng tác v i sinh v t đ T ng đài t v n: 1900 58-58-12 c g i - Trang | - Khoá h c LTQG PEN-C: Môn Sinh h c (Th y Nguy n Quang Anh) Môi tr ng s ng nhân t sinh thái V y, nhân t sinh thái nh ng y u t c a môi tr ng mà sinh v t có quan h tr c ti p hay gián ti p b ng ph n ng thích nghi Ch ng h n, n i l ng gió t n t i đ c nh có b r c m sâu xu ng đ t; nhi u loài có thân bò; côn trùng th ng có cánh ng n, th m chí tiêu gi m Liên quan v i môi tr ng, nhân t sinh thái đ c chia thành nhân t vô sinh (abiotic - nhân t vô sinh) nhân t h u sinh (biotic - nhân t sinh v t) Nhân t vô sinh g m nhân t v t lí, hóa h c khí h u, nhân t h u sinh g m c th sinh v t m i quan h gi a chúng, k c ng i nh ng ho t đ ng c a ng i Theo nh h ng tác đ ng, nhân t sinh thái đ thu c m t đ nhân t ph thu c m t đ c chia thành nhóm : nhân t không ph Nhân t không ph thu c m t đ tác đ ng lên sinh v t nh h ng tác đ ng c a chúng không ph thu c vào m t đ qu n th b tác đ ng Chúng th ng nh ng nhân t vô sinh Ví d , tác đ ng c a ánh n ng gi a tr a lên m t ng i c ng gi ng nh tác đ ng lên hàng ch c, hàng tr m ng i b ph i n ng Nhân t ph thu c m t đ tác đ ng lên sinh v t nh h ng tác đ ng c a chúng ph thu c vào m t đ qu n th b tác đ ng Chúng th ng nh ng nhân t h u sinh Ch ng h n, tác đ ng c a d ch b nh lên nh ng n i dân c th a th t h n nhi u so v i nh ng n i dân c đông Trong t nhiên, nhi u nhân t có hàm l ng r t th p, hi m g p so v i nhu c u t n t i phát tri n c a sinh v t, ch ng h n, đ t nguyên t Bo c n cho s t ng tr ng c a th c v t, nh ng l i r t khó ki m B i v y, th c t canh tác nông nghi p, Justus von Liebig có nh n xét, s sinh tr ng c a th c v t b gi i h n b i s l ng c a m t s lo i mu i khoáng N m 1980, ông đ xu t đ nh lu t t i thi u: "M i m t loài th c v t đòi h i m t lo i m t l ng mu i dinh d ng xác đ nh, n u s l ng t i thi u s t ng tr ng c a c ng ch đ t m c t i thi u" T hình thành, đ nh lu t Liebig th ng đ c ng d ng đ i v i lo i mu i vô c V sau, quan ni m đ c m r ng, g m m t ph r ng nhân t v t lí, nhi t đ l ng m a th hi n rõ nh t nh lu t c ng có nh ng m t h n ch ch áp d ng tr ng thái n đ nh có th b qua vài m i quan h khác n a Ch ng h n, quan h gi a phôtpho n ng su t, Liebig cho r ng, phôtpho nguyên nhân tr c tiép làm thay đ i n ng su t Sau ng i ta phát hi n r ng, s có m t c a mu i nit không ch nh h ng lên nhu c u n c c a th c v t mà giúp cho th c v t l y đ c phôtpho c d i d ng không th đ ng hóa đ c Nh v y, mu i nit nhân t th ba ph i h p t o hi u qu Tuy nhiên t nhiên l i có nhi u nhân t r t d th a bi n thiên r t r ng nh nhi t ch ng h n T th c t d a khái ni m v nhân t gi i h n c a Bleckman (1905) đ nh lu t t i thi u, Victor E Shelford (1940) đ a đ nh lu t ch ng ch u (Telerance Low) Shelford ch r ng: "Các trung tâm phân b c a sinh v t th ng nh ng vùng mà u ki n t i u (optimum) dành cho m t s l ng t ng đ i loài" Nh v y, m i cá th , qu n th c a loài hay qu n th c a loài hay qu n xã, h sinh thái ch có th t n t i m t kho ng xác đ nh c a m t nhân t sinh thái Ví d , loài th y sinh v t có th ch ng ch u đ c gi i h n pH c a n c t 6,5 - 8,5; cá rôphi s ng đ c kho ng nhi t đ 5,6 - 41,5o C Nh ng kho ng xác đ nh nh th đ c g i gi i h n ch ng ch u hay gi i h n sinh thái Trong gi i h n có m h i: m h i d i m h i hay gi i h n d i gi i h n trên, v t qua chúng, sinh v t đ u ch t Trong gi i h n sinh thái có kho ng thu n l i kho ng ch ng ch u, n i mà sinh v t s ng bình th ng nh ng ph i chi phí n ng l ng nhi u h n so v i kho ng thu n l i Hocmai.vn – Ngôi tr ng chung c a h c trò Vi t T ng đài t v n: 1900 58-58-12 - Trang | - Khoá h c LTQG PEN-C: Môn Sinh h c (Th y Nguy n Quang Anh) Môi tr ng s ng nhân t sinh thái Theo gi i h n sinh thái, có loài có kho ng ch ng chiu r ng, có loài có kho ng ch ng ch u h p Do v y, ng i ta đ a khái ni m r ng h p, nhi u Các t ti p đ u ng cho tên nhân t , ch ng h n r ng nhi t h p nhi t; r ng mu i h p mu i, loài tôm s ng đ mu i cao c a vùng c a sông loài a m n, loài s ng ph n đ u c a sông loài a nh t nh lu t Shelford đ c th a nh n áp d ng ph bi n không ch s đánh giá s c ch u đ ng c a sinh v t v i nhân t môi tr ng mà c nghiên c u v s phân b c a loài, qu n xã h sinh thái khác hành tinh V sau, đ nh lu t đ c m r ng t o nhi u h qu quan tr ng - Các loài có gi i h n sinh thái r ng đ i v i nhi u nhân t , chúng có kh n ng phân b r ng b m t Trái t, th m chí có loài phân b toàn c u - Nh ng loài có gi i h n sinh thái h p đ i v i nhi u nhân t , chúng có vùng phân b h p, th m chí tr thành loài đ c h u, ch phân b môi tr ng đ c tr ng r t n đ nh, ví d nh cá cóc Tam o - Khi m t nhân t tr nên kép c c thu n cho đ i s ng s c ch ng ch u đ i v i nhân t khác c ng b thu h p, ch ng h n, n u hàm l ng mu i nit th p, th c v t đòi h i l ng n c nhi u h n so v i l ng n c mà đòi h i hàm l ng nit cao cho s sinh tr ng bình th ng - Nh ng c th phát tri n giai đo n s m (tr ng, u trùng, thi u trùng, non) hay c th tr ng thành tr ng thái sinh lí thay đ i (mang tr ng, ) nhi u nhân t c a môi tr ng tr thành nhân t gi i h n Các nhân t môi tr ng có th đ c g p thành nhóm : u ki n t n t i tài nguyên Các u ki n t n t i th ng nhân t vô sinh, không b s d ng đ n c n ki t mà loài không th ki m đ c, song có vai trò v a u ch nh v a gi i h n đ i v i đ i s ng c a loài i u ki n t n t i bi n đ ng không gian theo th i gian nh : nhi t đ , áp su t không khí Tài nguyên nh ng nhân t b t kì đ c sinh v t s d ng có th d n đ n m c c n ki t Các ngu n vô sinh g m n c, mu i, ánh sáng, ôxi ngu n h u c nh th c n t sinh v t nh ng hoàn c nh xác đ nh, chúng nh ng đ i t ng gây cacnh tranh n i b loài hay khác loài IV M t s quy lu t tác đ ng c a sinh thái h c Quy lu t tác đ ng t ng h p Môi tr ng bao g m nhi u y u t có tác đ ng qua l i, s bi n đ i nhân t có th d n đ n s thay đ i v l ng, có v ch t c a y u t khác sinh v t ch u nh h ng s bi n đ i T t c y u t đ u g n bó ch t ch v i t o thành m t t h p sinh thái Ví d nh ch đ chi u sáng r ng thay đ i nhi t đ , đ m không khí đ t s thay đ i s h ng đ n h đ ng v t không x ng s ng vi sinh v t đ t, t nh h ng đ n ch đ dinh d khoáng c a th c v t nh ng Qui lu t gi i h n sinh thái Shelford (1911, 1972) i v i m i y u t , sinh v t ch thích ng v i m t gi i h n tác đ ng nh t đ nh, đ c bi t y u t sinh thái vô sinh S t ng hay gi m c ng đ tác đ ng c a y u t gi i h n thích h p c a c th s tác đ ng đ n kh n ng s ng c a sinh v t Khi c ng đ tác đ ng t i ng ng cao nh t ho c th p nh t so v i kh n ng ch u đ ng c a c th sinh v t không t n t i đ c Hocmai.vn – Ngôi tr ng chung c a h c trò Vi t T ng đài t v n: 1900 58-58-12 - Trang | - Khoá h c LTQG PEN-C: Môn Sinh h c (Th y Nguy n Quang Anh) Môi tr ng s ng nhân t sinh thái Gi i h n ch u đ ng c a c th đ i v i m t y u t sinh thái nh t đ nh g i gi i h n sinh thái hay tr s sinh thái (ho c biên đ sinh thái) Còn m c đ tác đ ng có l i nh t đ i v i c th g i m c c thu n (Optimum) Nh ng loài sinh v t khác có gi i h n sinh thái m c c thu n khác N u m t loài sinh v t có gi i h n sinh thái r ng đ i v i m t y u t ta nói sinh v t r ng v i y u t đó, ch ng h n "r ng nhi t", "r ng mu i", n u có gi i h n sinh thái h p ta nói sinh v t h p v i y u t đó, nh "h p nhi t", "h p mu i" Ví d : loài chu t cát đài nguyên ch u đ ng đ c s dao đ ng nhi t đ không khí t i 800C (t -500C đ n +300C), loài r ng nhi t (Eurythermic), ho c nh loài thông đuôi ng a không th s ng đ c n i có n ng đ NaCl 40/00, loài h p mu i (Stenohalin) Qui lu t tác đ ng không đ ng đ u Các y u t sinh thái có nh h ng khác lên ch c ph n s ng c a c th , c c thu n đ i v i trình nh ng có h i ho c nguy hi m cho trình khác Ví d : nhi t đ không khí t ng đ n 400 - 50 0C s làm t ng trình trao đ i ch t l nh nh ng l i kìm h m s di đ ng c a v t đ ng v t máu Có nhi u loài sinh v t chu k s ng c a mình, giai đo n s ng khác có nh ng yêu c u sinh thái khác nhau, n u không đ c th a m n chúng s ch t ho c khó có kh n ng phát tri n Qui lu t tác đ ng qua l i gi a sinh v t môi tr ng Trong m i quan h t ng h gi a qu n th , qu n xã sinh v t v i môi tr ng, không nh ng y u t sinh thái c a môi tr ng tác đ ng lên chúng, mà sinh v t c ng có nh h ng đ n y u t sinh thái c a môi tr ng có th làm thay đ i tính ch t c a y u t sinh thái Quy lu t t i thi u Quy lu t đ c nhà hoá h c ng i c Justus Von Liebig đ xu t n m 1840 Ông l u ý r mùa màng gi m ho c t ng t l thu n v i s gi m hay t ng ch t khoáng bón cho Nh v y, s sinh s n c a th c v t b gi i h n b i s l ng c a mu i khoáng Liebig ch r loài th c v t đòi h i m t lo i m t l ng mu i dinh d ng xác đ nh, n u l ng mu i t t ng tr ng c a th c v t c ng ch đ t m c t i thi u" ng n ng su t đ ng ru ng ng "M i m t i thi u s Tuy v y quy lu t c ng có nh ng h n ch ch áp d ng tr ng thái n đ nh có th b qua m i quan h khác n a Ch ng h n, ví d v ph t (phosphor) n ng su t, Liebig cho r ng ph t nguyên nhân tr c ti p làm thay đ i n ng su t Sau ng i ta th y r ng s có m t c a mu i nit (nitrogen) không ch nh h ng lên nhu c u n c c a th c v t mà góp ph n làm cho th c v t l y đ c ph t d i d ng không th đ ng hoá đ c Nh v y, mu i nit y u t th ph i h p t o hi u qu V N i s ng sinh thái N i s ng N i s ng đ a ch , n i c trú hay n i th ng g p c a loài đ c xác đ nh b i qu n xã th c v t môi tr ng vô sinh, n i mà loài thích nghi v m t sinh h c Ví d , tán n i s ng c a loài chim Ngay tán c ng cung c p nh ng n i s ng khác h tr khác cho loài đ i s ng hoang dã sinh thái (ecological nich) Hocmai.vn – Ngôi tr ng chung c a h c trò Vi t T ng đài t v n: 1900 58-58-12 - Trang | - Khoá h c LTQG PEN-C: Môn Sinh h c (Th y Nguy n Quang Anh) Môi tr ng s ng nhân t sinh thái sinh thái "là m t không gian sinh thái (hay siêu không gian) đ c gi i h n b i gi i h n sinh thái mà nhân t sinh thái quy t đ nh đ n s t n t i phát tri n lâu dài c a cá th loài không gian" ây sinh thái chung (toàn ph n), sinh thái thành ph n m t không gian sinh thái "các nhân t thi t y u đ m b o cho ho t đ ng c a m t ch c n ng c a c th " nh sinh thái sinh s n, sinh thái dinh d ng T p h p sinh thái thành ph n s cho sinh thái chung Ngoài ra, ng i ta đ a khái ni m sinh thái c b n (fundamental nich) sinh thái th c (real nich) sinh thái c b n ch m t không gian mà sinh v t s ng không ch u m t áp l c sinh h c (c nh tranh, kí sinh, d ch b nh ), sinh thái th c ch m t không gian mà sinh v t s ng ph i ch u s kh ng ch sinh h c c a loài khác Ch ng h n, Giáp xác b i nghiêng s ng đ n đ c vùng n c l b bi n n c Anh, th y v c n c ng t Iceland loài ph i chung s ng v i loài Gammarus pulex V không gian, sinh thái h p h n so v i n i s ng Nói cách khác, n i s ng có th bao g m nhi u sinh thái Ch ng h n, tán n i s ng c a nhi u loài chim có sinh thái khác H , ao có th dung n p nhi u sinh thái riêng c a loài th y sinh v t: sinh v t s ng n i, s ng đáy, s ng ven b Trong t nhiên, sinh thái c a loài có th cách li nhau, có th ch ng g i lên Do s ch ng l p nh th , nh t sinh thái dinh d ng, loài s c nh tranh v i M c đ c nh tranh m nh, y u ph thu c s ch ng l p nhi u ho c ít, sinh thái chông khít lên s d n đ n s c nh tranh lo i tr Trong nhi u tr ng h p, nh ng đ ch th c nh tranh v i c ng có th chung s ng m t n i, có s phân li sinh thái c a chúng S c nh tranh có th gi m đ n t i thi u, k c nh tranh u th có th s d ng ngu n th c n khác Ch ng h n, chim gõ ki n n côn trùng v cây, không c nh tranh v i chim n côn trùng có cánh D i nh n đ u n côn trùng có cánh, nh ng d i b t m i vào chi u t i, nh n b t m i vào ban ngày Nhi u khi, ngu n s ng c ng kho ng không gian đ c loài khác s d ng đ tìm ki m th c n, tranh ch làm t Ví d , s phân chia "ngu n s ng" c a loài chim s ng trân r ng vân sam Maine Trong nhi u tr ng h p loài c nh tranh tr c ti p chung ngu n s ng m t loài đ c chuy n t n i khác đ n s ng v i loài b n đ a ng nhiên, m t hai s lâm vào tình tr ng di t vong ho c ph i r i b n i khác theo nguyên lí "c nh tranh lo i tr " Ch ng h n, th đ c chuy n t châu Âu đ n Ôxtrâylia, nhi u loài thú có túi nh b suy gi m di t vong chúng c nh tra nh không n i v i th v th c n n i đào hang làm t Giáo viên : Nguy n Quang Anh Ngu n : Hocmai.vn – Ngôi tr ng chung c a h c trò Vi t T ng đài t v n: 1900 58-58-12 Hocmai.vn - Trang | -