BÀI TIỂU LUẬN môn THỦY SINH học

Các sinh vật trong 1 đơn vị bất kì như thế sẽ gồm rất nhiều các loài sinh vật sinh sống và đó chính là quần xã sinh vật, chúng tương tác với môi trường vật lí bằng các dòng năng lượng tạ

VIỆN SINH THÁI TÀI NGUYÊN SINH VẬT

VIỆT NAM

HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN THANH LOAN

LỚP CAO HỌC K17 VIỆN SINH THÁI TÀI NGUYÊN SINH VẬT

MỤC LỤC

A MỞ ĐẦU 3

B NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ 4

I KHÁI NIỆM VỀ QUẦN XÃ SINH VẬT TRONG THUỶ VỰC 4

1 Quần thể sinh vật: 4

1.1 Khái niệm 4

1.2 Cấu trúc quần thể 5

1.2.1 Kích thước và mật độ 5

1.2.2 Cấu trúc không gian của quần thể 6

1.2.3 Cấu trúc tuổi 7

1.2.4 Cấu trúc giới tính 8

1.3 Mối quan hệ trong nội bộ quần thể 8

1.3.1 Đấu tranh trực tiếp: 9

1.3.2 Sự hợp tác của các cá thể: 9

1.4 Dao động số lượng quần thể 9

1.4.1 Sự dao động số lượng có chu kì 9

1.4.2 Sự dao động số lượng không có chu kì 10

2 Quần xã sinh thủy sinh vật và hệ sinh thái: 11

2.1 Khái niệm: 11

2.1.1 Quần xã sinh vật (community, bioccenos): .11

2.1.2 Quần xã thủy sinh vật 11

2.1.3 Hệ sinh thái 12

II CẤU TRÚC QUẦN XÃ THUỶ SINH VẬT TRONG THUỶ VỰC VÀ ĐẶC TÍNH THÍCH ỨNG SINH THÁI 12

1 Các đặc trưng về cấu trúc của quần xã thủy sinh vật 12

1.1 Cấu trúc về loài và số lượng cá thể 12

1.2 Cấu trúc về kích thước 12

1.3 Cấu trúc dinh dưỡng 13

1.3.1 Thành phần: 13

1.3.2 Xích thức ăn trong thủy vực: 13

1.4 Hệ sinh thái ở nước 13

1.4.1 Môi trường : 14

1.4.2 Quần xã sinh vật: 14

2 Cấu trúc quần xã thủy sinh vật trong các thủy vực 14

2.1 Quần xã sinh vật tầng nước (Pelagic communities) 14

2.1.1 Sinh vật nổi (Plankton) 14

2.1.1.1 Sinh vật tự bơi (Nekton) 16

2.1.1.2 Sinh vật màng nước (Neiston) 17

2.1.2 Sinh vật sống trôi (Pleiston) 18

2.1.2.1 Sinh vật nền đáy (Benthos) 18

III PHÂN BỐ TỔNG QUÁT CỦA THUỶ SINH VẬT TRONG THUỶ QUYỂN 19

1 Phân bố theo vĩ độ 20

1.1 Tính đa dạng của thành phần loài 20

1.2 Số lượng thuỷ sinh vật 20

2 Phân bố theo độ sâu 21

IV PHÂN BỐ CỦA THUỶ SINH VẬT THEO THUỶ VỰC 21

V BIẾN ĐỘNG PHÂN BỐ QUẦN XÃ THUỶ SINH VẬT TRONG THUỶ VỰC 22

VI PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÍNH ĐA DẠNG CỦA QUẦN XÃ THUỶ SINH VẬT 23

C KẾT LUẬN 24

D TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

QUẦN XÃ THỦY SINH VẬT; CẤU TRÚC QUẦN XÃ THỦY SINH VẬT; CÁC ĐẶC TÍNH THÍCH ỨNG CỦA CHÚNG; PHÂN CHIA CÁC LOẠI THỦY

SINH VẬT THEO THỦY VỰC Ở VIỆT NAM

Nguyễn Thanh LoanLớp Cao Học K17 Viện sinh thái tài nguyên sinh vật

A MỞ ĐẦU

Sinh vật ở môi trường xung quanh thường xuyên tác động qua lại lẫn nhau tạo thành một đơn vị hoạt động thống nhất Các sinh vật trong 1 đơn vị bất kì như thế sẽ gồm rất nhiều các loài sinh vật sinh sống và đó chính là quần xã sinh vật, chúng tương tác với môi trường vật lí bằng các dòng năng lượng tạo nên cấu trúc dinh dưỡng và chutrình tuần hoàn vật chất giữa các thành phần hữu sinh và vô sinh thì được gọi là hệ sinhthái Như vậy hệ sinh thái là một hệ chức năng gồm có quần xã của các thể sống và môi trường sống của chúng

Hệ sinh thái là đơn vị chức năng cơ bản của sinh thái học, bởi vì nó bao gồm cả sinh vật (quần xã sinh vật) và môi trường vô sinh Trong mỗi 1 phần này lại ảnh hưởngđến phần khác và cả hai đều cần thiết để duy trì sự sống như đã tồn tại trên trái đất

Các hệ sinh thái có quy mô khác nhau Nó có thể bé như một bể nuôi cá, một hốc cây, một khúc củi mục; có thể trung bình như ao hồ, đồng cỏ, ruộng nương… và

có thể rất rộng lớn như đại dương mênh mông

Cũng như các hệ sinh thái nói chung, hệ sinh thái nước ngọt ở nước ta là sự tổ hợp của quần xã sinh vật với môi trường nước mà ở đó, trong môi trường tương tác giữa các thành phần cấu tạo nên hệ xuất hiện các chu trình vật chất và sự chuyển hóa năng lượng Hệ sinh thái này trở thành một cấu trúc của hệ sinh thái duy nhất toàn cầu

Tất cả những nơi chứa nước trên bề mặt hay dưới lòng đất đều được coi là môi trường nước Ví dụ như ao, hồ, song, biển, nước ngầm… Những địa điểm chứa nước

đó còn gọi là các thủy vực Trong các thủy vực khác nhau, tính chất hóa học và vật lí rất khác nhau Bởi vậy môi trường sống của các quần thể ở từng thủy vực đều có

những đặc trưng riêng biệt

Vì tất cả những lí do trên cho nên em chọn nghiên cứu về “ Quần xã thủy sinh vật và các đặc điểm liên quan”

B NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ

I KHÁI NIỆM VỀ QUẦN XÃ SINH VẬT TRONG THUỶ VỰC

1 Quần thể sinh vật:

1.1 Khái niệm

Theo E.P Odum 1071 Quần thể (Population) là một nhóm cá thể của loài (hoặc các nhóm khác nhau, nhưng có thể trao đổi thông tin di truyền), sống trong một khoảngkhông gian xác định, có những đặc điểm sinh thái đặc trưng cho cả nhóm chứ không phải cho từng cá thể riêng biệt

Quần thể là dạng tồn tại cơ bản của loài trong những điều kiện cụ thể của môi trường

Vd: 1 loài có thể có nhiều quần thể sống ở các môi trường khác nhau.

Quần thể cá mè hoa ở các vực nước nội địa của Việt Nam thích nghi với điều kiện môi trường ấm áp, quần thể cá mè hoa ở các vực nước miền Bắc Trung Quốc lại thích nghi với điều kiện khí hậu lạnh.

VD: Quần thể cá đuối đang di cư; Quần thể vi khuẩn ưa nhiệt dưới đáy biển Bắc

Băng Dương

1.2 Cấu trúc quần thể

1.2.1 Kích thước và mật độ

+ Kích thước quần thể: được xác định bởi số lượng hoặc tổng khối lượng của cá thể hình thành nên quần thể, phù hợp với không gian mà nó chiếm cứ Những loài có kích thước nhỏ thường có số lượng đông như vi khuẩn, tảo đơn bào, động vật nguyên sinh, nhưng sinh khối nhỏ Những loài có kích thước cơ thể lớn thì số lượng không đông, nhưng sinh khối lại cao Ví dụ như thân mềm cỡ lớn, cá, thú biển…

Kích thước của các quần thể của một loài trong các vực nước khác nhau hay trong các phần khác nhau của thủy vực thì rất khác nhau Những quần thể thủy sinh vậtsống trong các không gian rộng lớn thường rất đông vì chúng có nguồn sống lớn

Trong vùng vĩ độ thấp, nơi mà môi trường ổn định hơn, quần thể có số lượng ít hơn so với những quần thể sống rong vùng ôn đới

Vd: một quần thể tảo Chlorella có thể có tới 20-30 triệu tb tại một thủy vực thuộc eo biển Queen Charlotte nhưng tổng sinh khối lại thấp hơn nhiều so với một quần thể cá trích có khoảng vài trăm nghìn con

Quần thể tảo Chlorella Quần thể cá trích

Vd: Quần thể tảo lục Chlorophyta ở khu vực hạ lưu sông Cái (huyện Diên Khánh ) có

kích thước lớn hơn nhiều ở khu vực Hòn Đỏ (TP Nha Trang)

+ Mật độ quần thể: Là lượng cá thể trên một đơn vị diện tích hay thể tích Mật độđược thể hiện bằng số lượng cá thể, đơn vị khối lượng hay năng lượng Số lượng cá thểđặc trưng cho khoảng cách trung bình của chúng, sinh vật lượng chỉ mức độ tập trung của chất sống, còn năng lượng là chỉ đặc tính nhiệt động học của quần thể Mỗi một đơn vị mật độ có ý nghĩa bổ xung cho nhau, làm sáng tỏ đặc tính mật độ quần thể sinh vật

Vd: Mật độ quần thể tảo lục ở Hòn Đỏ khoảng 300tb/m 3

Đặc điểm của quần thể sinh vật là có mật độ cao không những ở nhóm sinh vật phân hủy mà còn cả ở nhóm sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ Trong các thủy vực giàu chất hữu cơ, số lượng tảo có khi tới hàng trăm triệu cá thể/ lít Động vật nổi có khitới vài trăm hoặc hàng nghìn cá thể/ lít Tuy nhiên do kích thước nhỏ, khối lượng của quần thể không lớn như vi khuẩn chỉ đạt vài phần mười gam/ lít, thực vật nổi, động vậtnổi chỉ đạt hàng gam/ lit Chính mật độ lớn của thủy sinh vật và diện tích lớn của môi trường nước đã giải thích rằng dù cường độ sinh sản của sinh vật thủy sinh không lớn bằng sinh vật trên cạn nhưng tổng sản lượng chất hữu cơ do thực vật sản sinh hàng năm trong thủy vực lại lớn hơn thực vật trên cạn 2-3 lần.

Mật độ quần thể quy định tổng lượng trao đổi chất của quần thể Khi kích thước của cơ thể giảm, mật độ quần thể cao → cường độ trao đổi chất của quần thể tăng

Nghiên cứu mật độ và kích thước quần thể có vai trò quan trọng trong việc ứng dụng nuôi trồng thủy sản Khi nuôi ở mật độ cao dẫn đến sự cạnh tranh cùng loài về nguồn thức ăn, nơi sống, hơn nữa tổng lượng trao đổi chất tăng → chất thải nhiều, O2giảm làm ảnh hưởng đến sức khỏe và tốc độ tăng trưởng của vật nuôi → nên nuôi ở mật độ vừa phải

VD: Vẹm nuôi ở mật độ cao → không tốt cho vật nuôi

Mật độ cũng ảnh hưởng tới các chức năng sống của các cá thể trong quần thể

VD: -Thí nghiệm trên cá trích Murman

Cá hoàn toàn không ăn khi nuôi đơn độc Nếu nuôi chung 5 con trong 1 bể, sau 3-4 ngày cá bắt đầu ăn Nếu nuôi chung 20 con, cá bắt đầu ăn sau 1 ngày thả nuôi

VD:-Thí nghiệm về khả năng lọc nước của động vật thân mềm Sphaerium corneum

Tốc độ lọc (ml/h) 3.4 6.9 7.5 5.2 3.8

Mật độ ảnh hưởng trực tiếp tới điều kiện và hoạt động sống của thủy sinh vật+ Mật độ quá cao gây suy giảm điều kiện sống khi làm giảm mức đảm bảo thức ăn và những nhu cầu khác của cơ thể

+ Mật độ giảm quá giới hạn gây cản trở cho việc tìm đồng loại của các cá thể ,nhất là những cá thể khác giới ,giảm sự gặp gỡ của tinh trùng và trứng trong nước trong mùa sinh sản, giảm khả năng bảo vệ đàn khỏi vật dữ…

1.2.2 Cấu trúc không gian của quần thể

Có 3 dạng chính:

+ Phân bố ngẫu nhiên:

Trong kiểu phân bố ngẫu nhiên xác suất bắt gặp mỗi cá thể là như nhau Dạng này rất

ít gặp trong tự nhiên Thường chỉ gặp ở những sinh cảnh trong đó các điều kiện sinh thái chủ yếu phân bố đồng đều Mặt khác, quần thể của loài đó cũng không có đặc tính tập trung hoặc phân tán

Ở vĩ độ thấp, do ưu thế là các quần thể có chu kì sống ngắn, khả năng khôi phục

số lượng nhanh, số lượng các nhóm tuổi ít, điều đó cho phép chúng chịu nổi mức tử vong đáng kể trong điều kiện bị vật dữ tấn công nhiều Trong vùng cực và vùng cận

cực các quần thể có nhiều nhóm tuổi để duy trì tính ổn định cho quá trình tái sản xuất trong điều kiện môi trường biến động

Trong điều kiện ổn định ở các loài, tỉ lệ các nhóm cũng hướng đến sự ổn định và mang đặc tính của loài

VD: Loài ấu trùng phù du Ephemeraptera phát triển kéo dài từ một đến vài năm với 17 tuổi và có 16 lần lột xác trong nước còn dạng trưởng thành thì chỉ sống một vài ngày

VD: Một số cá thuộc họ Salmonidae không có thời kì sau sinh sản vì sau khi đẻ cả

sống của thế hệ con cháu chúng

Tỉ lệ giới tính của quần thể phụ thuộc vào tính di truyền của loài và đồng thời chịu sự chi phối của môi trường ngoài Ở thủy sinh vật, biến đổi này rất quan trọng và

rõ rệt đặc biệt đối với sự thay đổi của nhiệt độ

VD: Khi nhiệt độ 10-12 0 C số lượng con đực của thế hệ sau của loài giáp xác Macrocyclops albidius là 40,2% còn ở nhiệt độ 25-28 0 C là 64,7%

Ở động vật sinh sản lưỡng tính, có sự thay đổi luân phiên giữa pha đực và pha cái thì cấu trúc giới tính phụ thuộc vào tuổi cá thể

VD ở tôm Pandalus borealis lần đầu tham gia sinh sản là con đực ở tuổi 2,5 tuổi Sau đó đổi giới tính, lần sinh sản sau đẻ trứng.

1.3 Mối quan hệ trong nội bộ quần thể

Mối quan hệ nội bộ loài được thể hiện rất đa dạng bao gồm các mối tương tác âm (đấu tranh trực tiếp về thức ăn, nơi ở, tranh giành con cái…) và tương tác dương (hình thànhbầy, đàn…)

1.3.1 Đấu tranh trực tiếp:

Cuộc đấu tranh này rất đa dạng:

- Hiện tượng tỉa thưa ở thực vật: Khi mật độ vượt khỏi khả năng nuôi sống của môi trường thì sẽ có hàng loạt cá thể bị tiêu diệt trước tuổi thọ.

- Sự ăn đồng loại: Gặp nhiều ở cá, như cá vược Perca fluviatilis, cá măng Sudae,giáp xác, sao biển… Trong điều kiện nguồn thức ăn ít, những con trưởng thành không khai thác được Plankton, đành ăn những con non của mình, kẻ dinh dưỡng chính bằng plankton

- Đánh đuổi để chiếm đoạt thức ăn, nơi ở, con cái: Rất thường gặp trong các

thủy sinh vật như ở cá chọi, cá cờ, cá gai, các loài cua, sao biển…

VD: Cua Pieumnus sayi đấu tranh dành nơi ở trong tập đoàn Bryozoa và chỉ kết thúc khi một trong hai đối thủ bỏ đi

- Kí sinh cùng loài: VD cá Edriolychnus schmidtii Ceratias trong bộ phụ

Ceratioidei con đực kí sinh vào con cái Con đực thích nghi tới mức tiêu biến hết cả nội quan chỉ còn ống ruột, miệng bám và tuyến sinh dục phát triển làm nhiệm vụ sinh sản của loài

1.3.2 Sự hợp tác của các cá thể :

Là xu hướng ưu thế trong đời sống của thủy sinh vật

VD: ở cá voi không răng và Delphin, những con khỏe luôn chăm sóc con ốm bằng cách hợp tác nâng đỡ con yếu khi bơi khỏi chìm.

Sự tập trung bày đàn là hiện tượng phổ biến ở thủy sinh vật, sự họp đàn có thể tạm thời để săn mồi, đấu tranh chóng vật dữ, sinh sản hoặc họp đàn lâu dài đối với sinhvật sinh sống tập đoàn hay sống đàn

VD: Trong tập đoàn cua Maja squinado gồm những con đã lột xác và những con chưa lột xác Những con lột xác nằm ngoài biên bên trong là những con chưa lột xác và cua cái được bảo vệ; những con nằm ngoài gài chân vào nhau, tránh tối đa sự

ăn mòn của bạch tuộc.

1.4 Dao động số lượng quần thể

1.4.1 Sự dao động số lượng có chu kì

Là kiểu dao động số lượng xảy ra một cách có chu kì, có liên quan tới tính chất chu kì của các yếu tố sinh thái như nhiệt độ, ánh sáng, tuần trăng, thủy triều…

+ Dao động theo chu kì ngày đêm: Liên quan tới chiếu sáng, thường phổ biến ở sinh vật nhỏ có chu kì sống ngắn như vi sinh vật, tảo đơn bào, động vật nguyên sinh

Ở chúng, sự sinh sản và tử vong xảy ra theo nhịp điệu Ban đêm là thời kì sinh sản của

đa số các loài động vật bậc thấp, ban ngày chúng bị chết chủ yếu do bị ăn mòn còn sinhsản thì ngừng trệ Thực vật đơn bào thì ngược lại

+ Dao động theo chu kì mùa: Do cường độ bức xạ mặt trời thay đổi theo mùa, cácloài thực vật tăng cường trao đổi chất và sinh sản vào mùa nóng ấm, kéo theo sự phát triển của các loài động vật Đây là kiểu dao động số lượng quan trọng và phổ biến ở thủy sinh vật trong thủy vực Có ý nghĩa lớn đối với việc khai thác nguồn lợi sinh vật thủy vực

+ Dao động theo chu kì năm: thường trong khoảng thời gian một vài năm lại xảy

ra sự dao động có chu kì của cường độ bức xạ mặt trời, sự dao động mực nước, chế độ dòng chảy… Ví dụ hoạt tính của mặt trời theo chu kì 11-12 năm đã đưa dòng El- Nino (nước nóng) xâm nhập đến bờ biển Peru, đẩy dòng nước lạnh Peru xuống phía nam và đồng thời nước trong vùng ấm lên đột ngột, do đó hàm lượng õi giảm đi nhanh chóng Hậu quả là động vật ăn nổi và cá ăn nổi bị chết

+ Dao động theo chu kì mặt trăng và thủy triều: Dao động số lượng của dạng nàyliên quan tới sự sinh sản có nhịp điệu theo tuần trăng của nhiều loài động vật sống dướinước Như giun nhiều tơ, giáp xác, thân mềm…

1.4.2 Sự dao động số lượng không có chu kì

Sự thay đổi này gây ra do những yếu tố bất thường của thiên nhiên, nhất là tác động bất thường của con người Ví dụ một trận bão đổ bộ vào bờ biển, làm hủy hoại nhiều nơi sống, gây sự suy giảm hàng loạt các loại sinh vật vùng triều Phải một thời gian nào đó, só lượng quần thể của mỗi loài mới được hồi phục Sự nhiễm bẩn thủy vực, đặc biệt khi các chất nhiễm bẩn là chất độc có thể gây chết hàng loạt thủy sinh vật Khi chất nhiễm bẩn là chất hữu cơ, thủy vực có thể bị giàu chất dinh dưỡng quá mức, làm giảm số lượng các loài sinh vật ưa oxy như ấu trùng phù du, tăng cường số lượng sinh vật sống ít ưa oxy như giun ít tơ, ấu trùng muỗi lắc Chironomus

2 Quần xã sinh thủy sinh vật và hệ sinh thái:

2.1 Khái niệm:

2.1.1 Quần xã sinh vật (community, bioccenos): là một khái niệm trong sinh học,

để chỉ một tập hợp loài sinh vật ở cạn hoặc ở nước, tồn tại dưới dạng các quần thể sinh vật trong một sinh cảnh (biotop) nhất định của một hệ sinh thái (ecosystem),

có mối quan hệ sinh thái với các nhân tố vô sinh cũng như với nhau trong sinh cảnh đó.

2.1.2 Quần xã thủy sinh vật

Quần xã thủy sinh vật có sai khác so với quần xã sinh vật ở cạn cả về cấu trúc và về chức năng:

Trong quần xã thủy sinh thành phần sinh vật sản sinh (thực vật) có kích thước nhỏ (vi tảo, rong biển) nhưng có mật độ rất cao Vì vậy, nhịp độ sinh sản rất cao khiến cho khối lượng tăng trưởng rất nhanh Dẫn tới tỷ lệ khối lượng giữa sinh vật sản sinh với sinh vật tiêu thụ (động vật ở nước) trong quần xã sinh vật ở nước rất khác với quần

xã sinh vật ở cạn Cụ thể là, tổng khối lượng động vật ở đại dương (32 tỷ tấn) cao hơn khối lượng thực vật tới 19 lần (1,7 tỷ tấn), trong khi khối lượng thực vật ở cạn lại

thường cao hơn khối lượng động vật tới hàng nghìn lần

Trong nước không có hoặc rất ít nhóm sinh vật có số lượng lớn trong môi trường

ở cạn, như côn trùng, chim, bò sát, ếch nhái, thú… trong khi đó, lại có những thành phần chỉ có ở nước như cá, mực, san hô, thú cực lớn như cá voi…

Trong môi trường ở nước cũng hay gặp hơn môi trường ở cạn các quần xã sinh vật sống trong điều kiện kỵ khí, thiếu oxy như trong tình trạng thuỷ vực ô nhiễm

Do sự hình thành, tồn tại và biến đổi của các thuỷ vực dưới tác động của thiên nhiên nên sự tồn tại, biến đổi các quần xã sinh vật ở nước thường cũng rất nhanh theo thời gian

Có sự phân tầng theo chiều thẳng đứng (độ sâu) rõ rệt, đặc biệt là ở các thuỷ vực lớn như biển và đại dương còn có thể thấy được sự phân bố nhỏ thành các tập hợp loàihoặc các quần xã nhỏ sống riêng biệt trong một sinh cảnh nhỏ đặc trưng như: vùng triều, rạn san hô, rừng ngập mặn, vùng đáy mềm…

Có mối quan hệ mật thiết giữa các thành viên trong quần xã, không chỉ về mặt

tiếp xúc cơ học qua vận động trong nước, mà còn nhờ các tác nhân trung gian qua môi trường nước thường xuyên tác động tới lẫn nhau trong quần xã, đặc biệt là các tác nhânsinh hoá, các sản phẩm trao đổi chất khác lan truyền trong môi trường nước, có tác động trong quan hệ kết đàn, săn mồi, tự bảo vệ, sinh sản của thuỷ sinh vật…

2.1.3 Hệ sinh thái

Sinh vật và thế giớ vô sinh có quan hệ khăng khít và thường xuyên tác động qua lại vớ nhau tạo thành một thể thống nhất Một đơn vị bất kỳ như thế, bao gồm tất cả các sinh vật (có nghĩa là quần xã) của một khu vực nhất định tác động qua lại với môi trường vật lý bằng các dòng năng lượng, tạo nên cấu trúc dinh dưỡng nhất định, sự đa dạng về loài và chu trình tuần hoàn vật chất (tức sự chao đổi vật chất giữa các phần tử

vô sinh và hữu sinh) trong mạng lưới dinh dưỡng được gọi là hệ sinh thái Ecoysystem – do Tansley một nhà sinh thái học người Anh dùng lần đầu tiên vào năm 1935