BÀI TIỂU LUẬN môn THỦY SINH học

Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV VIỆN SINH THÁI TÀI NGUYÊN SINH VẬT LỚP CAO HỌC K17 BÀI TIỂU LUẬN MÔN SINH THÁI THỦY VỰC ĐỀ BÀI 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 HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN THANH LOAN LỚP CAO HỌC K17 VIỆN SINH THÁI TÀI NGUYÊN SINH VẬT Trang Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV MỤC LỤC A MỞ ĐẦU B NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ .6 I KHÁI NIỆM VỀ QUẦN XÃ SINH VẬT TRONG THUỶ VỰC Quần thể sinh vật: .6 1.1 Khái niệm 1.2 Cấu trúc quần thể 1.2.1 Kích thước mật độ .7 1.2.2 Cấu trúc không gian quần thể 1.2.3 Cấu trúc tuổi 1.2.4 Cấu trúc giới tính 10 1.3 Mối quan hệ nội quần thể 10 1.3.1 Đấu tranh trực tiếp: .10 1.3.2 Sự hợp tác cá thể: 11 Là xu hướng ưu đời sống thủy sinh vật 11 1.4 Dao động số lượng quần thể 11 1.4.1 Sự dao động số lượng có chu kì 11 1.4.2 Sự dao động số lượng khơng có chu kì .12 Quần xã sinh thủy sinh vật hệ sinh thái: 12 2.1 Khái niệm: .12 2.1.1 Quần xã sinh vật (community, bioccenos): khái niệm sinh học, để tập hợp loài sinh vật cạn nước, tồn dạng quần thể sinh vật sinh cảnh (biotop) định hệ sinh thái (ecosystem), có mối quan hệ sinh thái với nhân tố vô sinh với sinh cảnh .12 2.1.2 Quần xã thủy sinh vật 12 2.1.3 Hệ sinh thái 13 II CẤU TRÚC QUẦN XÃ THUỶ SINH VẬT TRONG THUỶ VỰC VÀ ĐẶC TÍNH THÍCH ỨNG SINH THÁI 14 Các đặc trưng cấu trúc quần xã thủy sinh vật 14 Trang Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV 1.1 Cấu trúc loài số lượng cá thể .14 1.2 Cấu trúc kích thước 14 1.3 Cấu trúc dinh dưỡng 14 1.3.1 Thành phần: 14 Theo cấu trúc dinh dưỡng, quần xã gồm sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ sinh vật thủy phân Ngay thân sinh vật tiêu thụ sinh vật phân hủy cỡ lớn, sinh vật, nấm sinh vật phân hủy cỡ nhỏ .14 1.3.2 Xích thức ăn thủy vực: .14 Con đường mà theo chất hữu sinh vật sản xuất chuyển từ bậc dinh dưỡng sang bậc dinh dưỡng khác gọi xích thước ăn (chuỗi thức ăn) Thí dụ mắt xích thước an tầm nước thủy vực: 14 1.4 Hệ sinh thái nước .15 1.4.1 Môi trường : 15 1.4.2 Quần xã sinh vật: 15 Cấu trúc quần xã thủy sinh vật thủy vực 16 2.1 Quần xã sinh vật tầng nước (Pelagic communities) .16 2.1.1 Sinh vật (Plankton) 16 2.1.1.1 Sinh vật tự bơi (Nekton) 18 2.1.1.2 Sinh vật màng nước (Neiston) 19 2.1.2 Sinh vật sống trôi (Pleiston) 19 2.1.2.1 Sinh vật đáy (Benthos) 20 III PHÂN BỐ TỔNG QUÁT CỦA THUỶ SINH VẬT TRONG THUỶ QUYỂN 21 Phân bố theo vĩ độ 21 1.1 Tính đa dạng thành phần lồi 21 1.2 Số lượng thuỷ sinh vật 21 Phân bố theo độ sâu 22 IV PHÂN BỐ CỦA THUỶ SINH VẬT THEO THUỶ VỰC 23 V BIẾN ĐỘNG PHÂN BỐ QUẦN XÃ THUỶ SINH VẬT TRONG THUỶ VỰC 23 Trang Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV VI PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÍNH ĐA DẠNG CỦA QUẦN XÃ THUỶ SINH VẬT 24 C KẾT LUẬN 25 D TÀI LIỆU THAM KHẢO .25 Trang Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV 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 Loan Lớp Cao Học K17 Viện sinh thái tài nguyên sinh vật A MỞ ĐẦU Sinh vật môi trường xung quanh thường xuyên tác động qua lại lẫn tạo thành đơn vị hoạt động thống Các sinh vật đơn vị gồm nhiều loài sinh vật sinh sống quần xã sinh vật, chúng tương tác với mơi trường vật lí dịng lượng tạo nên cấu trúc dinh dưỡng chu trình tuần hoàn vật chất thành phần hữu sinh vơ sinh gọi hệ sinh thái Như hệ sinh thái hệ chức gồm có quần xã thể sống mơi trường sống chúng Hệ sinh thái đơn vị chức sinh thái học, bao gồm sinh vật (quần xã sinh vật) môi trường vô sinh Trong phần lại ảnh hưởng đến phần khác hai cần thiết để trì sống tồn trái đất Các hệ sinh thái có quy mơ khác Nó bé bể ni cá, hốc cây, khúc củi mục; trung bình ao hồ, đồng cỏ, ruộng nương… rộng lớn đại dương mênh mơng Cũng hệ sinh thái nói chung, hệ sinh thái nước nước ta tổ hợp quần xã sinh vật với môi trường nước mà đó, mơi trường tương tác thành phần cấu tạo nên hệ xuất chu trình vật chất chuyển hóa lượng Hệ sinh thái trở thành cấu trúc hệ sinh thái toàn cầu Tất nơi chứa nước bề mặt hay lòng đất coi mơi trường nước Ví dụ ao, hồ, song, biển, nước ngầm… Những địa điểm chứa nước gọi thủy vực Trong thủy vực khác nhau, tính chất hóa học vật lí khác Bởi môi trường sống quần thể thủy vực có đặc trưng riêng biệt Vì tất lí em chọn nghiên cứu “ Quần xã thủy sinh vật đặc điểm liên quan” Trang Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV B NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ I KHÁI NIỆM VỀ QUẦN XÃ SINH VẬT TRONG THUỶ VỰC Quần thể sinh vật: 1.1 Khái niệm Theo E.P Odum 1071 Quần thể (Population) nhóm cá thể lồi (hoặc nhóm khác nhau, trao đổi thơng tin di truyền), sống khoảng khơng gian xác định, có đặc điểm sinh thái đặc trưng cho nhóm cho cá thể riêng biệt Quần thể dạng tồn loài điều kiện cụ thể mơi trường Vd: lồi có nhiều quần thể sống mơi trường khác Quần thể cá mè hoa vực nước nội địa Việt Nam thích nghi với điều kiện môi trường ấm áp, quần thể cá mè hoa vực nước miền Bắc Trung Quốc lại thích nghi với điều kiện khí hậu lạnh VD: Quần thể cá đuối di cư; Quần thể vi khuẩn ưa nhiệt đáy biển Bắc Băng Dương Trang Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV 1.2 Cấu trúc quần thể 1.2.1 Kích thước mật độ + Kích thước quần thể: xác định số lượng tổng khối lượng cá thể hình thành nên quần thể, phù hợp với khơng gian mà chiếm Những lồi có kích thước nhỏ thường có số lượng đông vi khuẩn, tảo đơn bào, động vật ngun sinh, sinh khối nhỏ Những lồi có kích thước thể lớn số lượng khơng đơng, sinh khối lại cao Ví dụ thân mềm cỡ lớn, cá, thú biển… Kích thước quần thể loài vực nước khác hay phần khác thủy vực khác Những quần thể thủy sinh vật sống khơng gian rộng lớn thường đơng chúng có nguồn sống lớn Trong vùng vĩ độ thấp, nơi mà mơi trường ổn định hơn, quần thể có số lượng so với quần thể sống rong vùng ơn đới Vd: quần thể tảo Chlorella có tới 20-30 triệu tb thủy vực thuộc eo biển Queen Charlotte tổng sinh khối lại thấp nhiều so với quần thể cá trích có khoảng vài trăm nghìn Quần thể tảo Chlorella Quần thể cá trích Vd: Quần thể tảo lục Chlorophyta khu vực hạ lưu sông Cái (huyện Diên Khánh ) có kích thước lớn nhiều khu vực Hòn Đỏ (TP Nha Trang) + Mật độ quần thể: Là lượng cá thể đơn vị diện tích hay thể tích Mật độ thể số lượng cá thể, đơn vị khối lượng hay lượng Số lượng cá thể đặc trưng cho khoảng cách trung bình chúng, sinh vật lượng mức độ tập trung chất sống, lượng đặc tính nhiệt động học quần thể Mỗi 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 Hòn Đỏ khoảng 300tb/m3 Trang Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV Đặc điểm quần thể sinh vật có mật độ cao khơng nhóm sinh vật phân hủy mà cịn nhóm sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ Trong thủy vực giàu chất hữu cơ, số lượng tảo có tới hàng trăm triệu cá thể/ lít Động vật có tới vài trăm hàng nghìn cá thể/ lít Tuy nhiên kích thước nhỏ, khối lượng quần thể không lớn vi khuẩn đạt vài phần mười gam/ lít, thực vật nổi, động vật đạt hàng gam/ lit Chính mật độ lớn thủy sinh vật diện tích lớn mơi trường nước giải thích dù cường độ sinh sản sinh vật thủy sinh không lớn sinh vật cạn tổng sản lượng chất hữu thực vật sản sinh hàng năm thủy vực lại lớn thực vật cạn 2-3 lần Mật độ quần thể quy định tổng lượng trao đổi chất quần thể Khi kích thước thể giảm, mật độ quần thể cao → cường độ trao đổi chất quần thể tăng Nghiên cứu mật độ kích thước quần thể có vai trị quan trọng việc ứng dụng nuôi trồng thủy sản Khi nuôi mật độ cao dẫn đến cạnh tranh loài nguồn thức ăn, nơi sống, tổng lượng trao đổi chất tăng → chất thải nhiều, O2 giảm làm ảnh hưởng đến sức khỏe tốc độ tăng trưởng vật nuôi → nên nuôi mật độ vừa phải VD: Vẹm nuôi mật độ cao → không tốt cho vật nuôi Mật độ ảnh hưởng tới chức sống cá thể quần thể VD: -Thí nghiệm cá trích Murman Cá hồn tồn không ăn nuôi đơn độc Nếu nuôi chung bể, sau 3-4 ngày cá bắt đầu ăn Nếu nuôi chung 20 con, cá bắt đầu ăn sau ngày thả ni VD:-Thí nghiệm khả lọc nước động vật thân mềm Sphaerium corneum Số lượng (con) 10 15 20 Tốc độ lọc (ml/h) 3.4 6.9 7.5 5.2 3.8 Mật độ ảnh hưởng trực tiếp tới điều kiện hoạt động sống thủy sinh vật + Mật độ cao gây suy giảm điều kiện sống làm giảm mức đảm bảo thức ăn nhu cầu khác thể + Mật độ giảm giới hạn gây cản trở cho việc tìm đồng loại cá thể ,nhất cá thể khác giới ,giảm gặp gỡ tinh trùng trứng nước mùa sinh sản, giảm khả bảo vệ đàn khỏi vật dữ… 1.2.2 Cấu trúc khơng gian quần thể Có dạng chính: + Phân bố ngẫu nhiên: Trang Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV Trong kiểu phân bố ngẫu nhiên xác suất bắt gặp cá thể Dạng gặp tự nhiên Thường gặp sinh cảnh điều kiện sinh thái chủ yếu phân bố đồng Mặt khác, quần thể lồi khơng có đặc tính tập trung phân tán + Phân bố đều: Trong điều kiện môi trường đồng nhất, cá thể có khuynh hướng phân bố cách biệt nhau, khoảng cách chung có khuynh hướng bảo vệ lãnh địa Kiểu gặp VD: Ở cá gai Gasterosteus aculeatus loài cá dữ, cá thể chiếm vùng sống định + Phân bố theo nhóm Là kiểu phân bố phổ biến nhất, cá thể tập trung theo nhóm cách ngẫu nhiên phụ thuộc vào môi trường sống, thường khu vực thuận lợi tập trung với mật độ cao Kiểu phân bố thích ứng với kiểu phân bố không đồng điều kiện sinh thái (thức ăn, nhiệt độ, ánh sáng, nơi sinh cảnh) 1.2.3 Cấu trúc tuổi Là tỉ lệ nhóm tuổi cá thể quần thể, cấu trúc tuổi quần thể đặc tính thích nghi lồi, thay đổi phụ thuộc vào trạng thái môi trường Bodenhaimo 1938 dung khái niệm tuổi sinh thái để thời gian trước sinh sản, tuổi sinh sản sau sinh sản Trong điều kiện thuận lợi, mật độ gia tăng số lượng mật độ cá thể trẻ tương đối cao, ngược lại số lượng tương đối nhóm tuổi trẻ thấp số lượng quần thể bị giảm giảm sức sinh sản Ở vĩ độ thấp, ưu quần thể có chu kì sống ngắn, khả khôi phục số lượng nhanh, số lượng nhóm tuổi ít, điều cho phép chúng chịu mức tử vong đáng kể điều kiện bị vật công nhiều Trong vùng cực vùng cận Trang Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV cực quần thể có nhiều nhóm tuổi để trì tính ổn định cho q trình tái sản xuất điều kiện môi trường biến động Trong điều kiện ổn định lồi, tỉ lệ nhóm hướng đến ổn định mang đặc tính loài VD: Loài ấu trùng phù du Ephemeraptera phát triển kéo dài từ đến vài năm với 17 tuổi có 16 lần lột xác nước cịn dạng trưởng thành sống vài ngày VD: Một số cá thuộc họ Salmonidae khơng có thời kì sau sinh sản sau đẻ cá bố mẹ chết Về mặt sinh sản, quần thể sinh vật thường bao gồm nhóm : trước sinh sản sinh sản sau sinh sản 1.2.4 Cấu trúc giới tính Là tỉ lệ cá thể đực cá thể quần thể Nhịp điệu tái sản xuất quần thể tăng tăng số lượng cá thể cái, sonh điều kiện sức sống hệ cháu lại giảm Bởi vậy, điều kiện thuận lợi, nhiều loài động vật, cá thể thường chiếm ưu chí cịn khơng có cá thể đực nhiều loài giáp xác bậc thấp luân trùng, mùa hè toàn vắng đực Khi điều kiện sống thay đổi theo hướng xấu đi, số lượng tương đối đực tăng lên, làm tăng sức sống hệ cháu chúng Tỉ lệ giới tính quần thể phụ thuộc vào tính di truyền loài đồng thời chịu chi phối mơi trường ngồi Ở thủy sinh vật, biến đổi quan trọng rõ rệt đặc biệt thay đổi nhiệt độ VD: Khi nhiệt độ 10-120C số lượng đực hệ sau lồi giáp xác Macrocyclops albidius 40,2% cịn nhiệt độ 25-280C 64,7% Ở động vật sinh sản lưỡng tính, có thay đổi ln phiên pha đực pha cấu trúc giới tính phụ thuộc vào tuổi cá thể VD tôm Pandalus borealis lần đầu tham gia sinh sản đực tuổi 2,5 tuổi Sau đổi giới tính, lần sinh sản sau đẻ trứng 1.3 Mối quan hệ nội quần thể Mối quan hệ nội loài thể đa dạng bao gồm mối tương tác âm (đấu tranh trực tiếp thức ăn, nơi ở, tranh giành cái…) tương tác dương (hình thành bầy, đàn…) 1.3.1 Đấu tranh trực tiếp: Cuộc đấu tranh đa dạng: Trang 10 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV - Hiện tượng tỉa thưa thực vật: Khi mật độ vượt khỏi khả ni sống mơi trường có hàng loạt cá thể bị tiêu diệt trước tuổi thọ - Sự ăn đồng loại: Gặp nhiều cá, cá vược Perca fluviatilis, cá măng Sudae, giáp xác, biển… Trong điều kiện nguồn thức ăn ít, trưởng thành không khai thác Plankton, đành ăn non mình, kẻ dinh dưỡng plankton - Đánh đuổi để chiếm đoạt thức ăn, nơi ở, cái: Rất thường gặp thủy sinh vật cá chọi, cá cờ, cá gai, loài cua, biển… VD: Cua Pieumnus sayi đấu tranh dành nơi tập đoàn Bryozoa kết thúc hai đối thủ bỏ - Kí sinh loài: VD cá Edriolychnus schmidtii Ceratias phụ Ceratioidei đực kí sinh vào Con đực thích nghi tới mức tiêu biến hết nội quan ống ruột, miệng bám tuyến sinh dục phát triển làm nhiệm vụ sinh sản loài 1.3.2 Sự hợp tác cá thể: Là xu hướng ưu đời sống thủy sinh vật VD: cá voi không Delphin, khỏe chăm sóc ốm cách hợp tác nâng đỡ yếu bơi khỏi chìm Sự tập trung bày đàn tượng phổ biến thủy sinh vật, họp đàn tạm thời để săn mồi, đấu tranh chóng vật dữ, sinh sản họp đàn lâu dài sinh vật sinh sống tập đoàn hay sống đàn VD: Trong tập đoàn cua Maja squinado gồm lột xác chưa lột xác Những lột xác nằm biên bên chưa lột xác cua bảo vệ; nằm gài chân vào nhau, tránh tối đa ăn mòn 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 cách có chu kì, có liên quan tới tính chất chu kì yếu tố sinh thái nhiệt độ, ánh sáng, tuần trăng, thủy triều… + Dao động theo chu kì ngày đêm: Liên quan tới chiếu sáng, thường phổ biến sinh vật nhỏ có chu kì sống ngắn vi sinh vật, tảo đơn bào, động vật nguyên sinh Ở chúng, sinh sản tử vong xảy theo nhịp điệu Ban đêm thời kì sinh sản đa số loài động vật bậc thấp, ban ngày chúng bị chết chủ yếu bị ăn mòn sinh sản ngừng trệ Thực vật đơn bào ngược lại Trang 11 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV + Dao động theo chu kì mùa: Do cường độ xạ mặt trời thay đổi theo mùa, loài thực vật tăng cường trao đổi chất sinh sản vào mùa nóng ấm, kéo theo phát triển loài động vật Đây kiểu dao động số lượng quan trọng phổ biến thủy sinh vật thủy vực Có ý nghĩa lớn việc khai thác nguồn lợi sinh vật thủy vực + Dao động theo chu kì năm: thường khoảng thời gian vài năm lại xảy dao động có chu kì cường độ xạ mặt trời, dao động mực nước, chế độ dòng chảy… Ví dụ hoạt tính mặt trời theo chu kì 11-12 năm đưa dịng El- Nino (nước nóng) xâm nhập đến bờ biển Peru, đẩy dòng nước lạnh Peru xuống phía nam đồng thời nước vùng ấm lên đột ngột, hàm lượng õi giảm nhanh chóng Hậu động vật ăn cá ăn bị chết + Dao động theo chu kì mặt trăng thủy triều: Dao động số lượng dạng liên quan tới sinh sản có nhịp điệu theo tuần trăng nhiều lồi động vật sống nước Như giun nhiều tơ, giáp xác, thân mềm… 1.4.2 Sự dao động số lượng khơng có chu kì Sự thay đổi gây yếu tố bất thường thiên nhiên, tác động bất thường người Ví dụ trận bão đổ vào bờ biển, làm hủy hoại nhiều nơi sống, gây suy giảm hàng loạt loại sinh vật vùng triều Phải thời gian đó, só lượng quần thể lồi hồi phục Sự nhiễm bẩn thủy vực, đặc biệt chất nhiễm bẩn chất độc gây chết hàng loạt thủy sinh vật Khi chất nhiễm bẩn chất hữu cơ, thủy vực bị giàu chất dinh dưỡng mức, làm giảm số lượng loài sinh vật ưa oxy ấu trùng phù du, tăng cường số lượng sinh vật sống ưa oxy giun tơ, ấu trùng muỗi lắc Chironomus Quần xã sinh thủy sinh vật hệ sinh thái: 2.1 Khái niệm: 2.1.1 Quần xã sinh vật (community, bioccenos): khái niệm sinh học, để tập hợp loài sinh vật cạn nước, tồn dạng quần thể sinh vật sinh cảnh (biotop) định hệ sinh thái (ecosystem), có mối quan hệ sinh thái với nhân tố vô sinh với sinh cảnh 2.1.2 Quần xã thủy sinh vật Quần xã thủy sinh vật có sai khác so với quần xã sinh vật cạn cấu trúc chức năng: Trang 12 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV Trong quần xã thủy sinh thành phần sinh vật sản sinh (thực vật) có kích thước nhỏ (vi tảo, rong biển) có mật độ cao Vì vậy, nhịp độ sinh sản cao khiến cho khối lượng tăng trưởng nhanh Dẫn tới tỷ lệ khối lượng sinh vật sản sinh với sinh vật tiêu thụ (động vật nước) quần xã sinh vật nước khác với quần xã sinh vật cạn Cụ thể là, tổng khối lượng động vật đại dương (32 tỷ tấn) cao khối lượng thực vật tới 19 lần (1,7 tỷ tấn), khối lượng thực vật cạn lại thường cao khối lượng động vật tới hàng nghìn lần Trong nước khơng có nhóm sinh vật có số lượng lớn môi trường cạn, côn trùng, chim, bị sát, ếch nhái, thú… đó, lại có thành phần có nước cá, mực, san hô, thú cực lớn cá voi… Trong môi trường nước hay gặp môi trường cạn quần xã sinh vật sống điều kiện kỵ khí, thiếu oxy tình trạng thuỷ vực ô nhiễm Do hình thành, tồn biến đổi thuỷ vực tác động thiên nhiên nên tồn tại, biến đổi quần xã sinh vật nước thường nhanh theo thời gian Có phân tầng theo chiều thẳng đứng (độ sâu) rõ rệt, đặc biệt thuỷ vực lớn biển đại dương cịn thấy phân bố nhỏ thành tập hợp loài quần xã nhỏ sống riêng biệt sinh cảnh nhỏ đặc trưng như: vùng triều, rạn san hơ, rừng ngập mặn, vùng đáy mềm… Có mối quan hệ mật thiết thành viên quần xã, không mặt tiếp xúc học qua vận động nước, mà nhờ tác nhân trung gian qua môi trường nước thường xuyên tác động tới lẫn quần xã, đặc biệt tác nhân sinh hoá, sản phẩm trao đổi chất khác lan truyền mơi trường nước, có tác động quan hệ kết đàn, săn mồi, tự bảo vệ, sinh sản thuỷ sinh vật… 2.1.3 Hệ sinh thái Sinh vật giớ vơ sinh có quan hệ khăng khít thường xuyên tác động qua lại vớ tạo thành thể thống Một đơn vị thế, bao gồm tất sinh vật (có nghĩa quần xã) khu vực định tác động qua lại với môi trường vật lý dòng lượng, tạo nên cấu trúc dinh dưỡng định, đa dạng loài chu trình tuần hồn vật chất (tức chao đổi vật chất phần tử vô sinh hữu sinh) mạng lưới dinh dưỡng gọi hệ sinh thái Ecoysystem – Tansley nhà sinh thái học người Anh dùng lần vào năm 1935 Trang 13 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV II CẤU TRÚC QUẦN XÃ THUỶ SINH VẬT TRONG THUỶ VỰC VÀ ĐẶC TÍNH THÍCH ỨNG SINH THÁI Các đặc trưng cấu trúc quần xã thủy sinh vật 1.1 Cấu trúc loài số lượng cá thể Quần xã bao gồm số loài thể số lượng cá thể quần thể Số lượng loài số lượng cá thể (hay sinh vật lượng) đặc chưng cho cấu trúc thành phần loài quần xã Mặc dù quần xã gồm nhiều lồi, song có một vài lồi chiếm ưu số lượng sinh vật lượng Đó lồi ưu Những lồi cịn lại gồm loài thứ yếu loài ngẫu nhiên 1.2 Cấu trúc kích thước Cấu trúc kích thước quần xã phụ thuộc vào số lượng cá thể tạo nên quần thể sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ sinh vật phân hủy Thành phần kích thước quần thể yếu tố quan trọng quần xã 1.3 Cấu trúc dinh dưỡng 1.3.1 Thành phần: Theo cấu trúc dinh dưỡng, quần xã gồm sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ sinh vật thủy phân Ngay thân sinh vật tiêu thụ sinh vật phân hủy cỡ lớn, sinh vật, nấm sinh vật phân hủy cỡ nhỏ 1.3.2 Xích thức ăn thủy vực: Con đường mà theo chất hữu sinh vật sản xuất chuyển từ bậc dinh dưỡng sang bậc dinh dưỡng khác gọi xích thước ăn (chuỗi thức ăn) Thí dụ mắt xích thước an tầm nước thủy vực: Thực vật – giáp xác râu chẻ - cá mè hoa – cá Cịn bậc dinh dưỡng bao gồm nhóm sinh vật khác mặt phân loại, sử dụng loại thức ăn (ăn cỏ, ăn mùn bã, ăn thịt…)và coi điểm dừng vật chất, nhờ mà nhóm sinh vật sau (bậc kế tiếp) có sản phẩm để thu hái Tổ hợp xích thức ăn quần xã gọi lưới thức ăn Trong loại lưới thức ăn tách loaị xích thức ăn Xích thức ăn “phế liệu” khởi đầu sản phẩn phâm hủy sinh vật Xích thức ăn dựa sở dinh dưỡng thẩm thấu Trang 14 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV chất hữu hịa tan đặc trưng cho nhiều động vật khơng xương sống, cá nhiều loài sinh vật tự dưỡng có đặc tính dị dưỡng nhiều hay Trong lưới thức ăn quần xã thủy vực nghèo dinh dưỡng chiếm ưu xích thức ăn chăn ni, vi sinh vật ít, xích thức ăn phân hủy thường yếu Khi độ dinh dưỡng lưu vực nước tăng xích thức ăn phế liệu ngày trở nên ưu Xích thức ăn phân hủy trở thành gần quần xã điều kiện thủy vực thiếu oxy giàu chất hưu Xích thức ăn kéo dài vật chất lượng tiêu hao lớn chuyển từ bậc dinh dưỡng sang bậc dinh dưỡng khác, số lượng sinh vật lượng bậc sau giảm đáng kể so vớ bậc trước kế liền hao hụt chất hữu 1.4 Hệ sinh thái nước Các hệ sinh thái đặc trưng mức độ cấu trúc cấu trúc tổ chức hoạt động chức xác định Cấu trúc hệ phụ thuộc vào đặc tính phân boostrong không gian thành phần sống không sống, vào đặc tính động lực học thủy theo chiều thẳng đứng mặt phẳng Tổ chức, chức hệ suất đảm bảo cho vật chất quay vòng lượng biến đổi Hệ sinh thái nước bao gồm quần xã sinh vật môi trường vật lý, song chúng coi phận tạo nên thống toàn vẹn thể sống 1.4.1 Môi trường : Môi trường chủ yếu hệ sinh thái nước nước, phần đáy thủy vực phần khác khí Những yếu tố vật lý hóa học nước có vai trò định đến thành phần sinh vật Sự phân bố điều kiện khí hậu (nhiệt độ, ánh sáng…), thể sống, chất hòa tan dạng chất lơ lửng chất hòa tan thuộc nguồn dinh dưỡng 1.4.2 Quần xã sinh vật: Gồm nhóm - Sinh vật sản xuất: Gồm chủ yếu tảo đơn bào, vi khuẩn có sắc tố vi khuẩn hóa tổng hợp Kích thước thể chúng nhỏ khả sản xuất chất hữu lớn, tốc độ quay vịng vật chất hệ sinh thái nước cao nhiều so với hệ sinh thái cạn Hơn hàm lượng đạm mỡ tảo cao nhiều so với thực vật cạn, tạo nguồng thức ăn giàu đạm cho loài động vật dễ sử dụng - Sinh vật tiêu thụ: Gồm thể tương đối nhỏ mặt sinh khối so với sinh vật cạn Tỉ lệ nhóm sinh vật sản xuất sinh vật tiêu thụ hệ Trang 15 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV sinh thái nước hoàn toàn khác so với hệ cạn Chẳng hạn đại dương sinh vật lượng sinh vật tự dưỡng nhỏ so với sinh vật lượng thực vật can từ 710 nghìn lần, sinh khối động vật phần sinh chênh số - Sinh vật phân hủy: Nhóm sinh vật phân hủy đa dạng giàu có nhiều nơi chúng chiếm 16 – 91% sinh khối sinh vật Cấu trúc quần xã thủy sinh vật thủy vực 2.1 Quần xã sinh vật tầng nước (Pelagic communities) 2.1.1 Sinh vật (Plankton) • Khái niệm Sinh vật (Plankton) sinh vật nhỏ sống trôi có khả bơi cách yếu ớt tầng nước ngọt, biển, đại dương Tên gọi chúng bắt nguồn từ Hy Lạp πλαγκτoν - có nghĩa "kẻ du mục hay tên sống trôi nổi" Trong vài lồi nhóm plankton di chuyển theo chiều thẳng đứng tới vài trăm mét ngày (một tập tính gọi di cư theo chiều thẳng đứng) vị trí theo chiều ngang chúng xác định di chuyển dòng nước chứa chúng Các sinh vật lớn hơn, mực, cá lồi thú biển kiểm soát di chuyển theo chiều ngang bơi ngược dòng nước, chúng gọi sinh vật tự bơi - Nekton Khoa học nghiên cứu plankton gọi Planktology • Phân loại Plankton chia thành Holoplankton Meroplankton: + Holoplankton: sinh vật dành tồn vịng đời sống trơi nổi; ví dụ: Copepods, Salps krill hay jellyfish + Meroplankton: Là bọn có giai đoạn định vịng đời sống trơi (thường trạng thái ấu trùng) ví dụ: biển, giáp xác, giun biển hầu hết cá Plankton sinh vật nhạy cảm với thay đổi tính chất lý hóa nước Nếu dựa theo kích thước chia Plankton thành nhóm: Sinh vật cực lớn (megaloplankton) >1.000 mm Sứa dây Sinh vật lớn (macroplankton) 1-1.000 mm Sứa nhỏ, hàm tơ Trang 16 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV Sinh vật vừa (mesoplankton) 1-100 mm Giáp xác nhỏ Sinh vật nhỏ (microplankton) 20-200 um Trùng bánh xe, tao đơn bào Sinh vật nhỏ (nanoplankton) 2-20 um Động vật nguyên sinh, vi khuẩn Sinh vật cực nhỏ (picoplankton) 0,2-2 um Vi khuẩn, thể nhân chuẩn (eukaryotic) + Femtoplankton, 0.2 μm Tuy nhiên, vài thuật ngữ sử dụng tương đối linh hoạt, đặc biệt nhóm có kích thước lớn Sự tồn tầm quan trọng nhóm Nanohay chí lồi nhỏ phát từ năm 1980s người ta cho nhóm chiếm tỷ lệ lớn số lượng thành viên đa dạng số nhóm plankton Nếu dựa theo chức phân chia Plankton thành nhóm sau: + Phytoplankton (from Greek phyton or plant), bao gồm nhóm tảo sống gần mặt nước nơi có đầy đủ ánh sáng cho trình quang hợp + Zooplankton (from Greek zoon or animal), bao gồm động vật nguyên sinh, giáp xác nhiều động vật nhỏ khác mà chúng sử dụng plankton khác làm thức ăn Zooplankton bao gồm trứng ấu trùng số loài động vật lớn cá, giáp xác, giun đốt + Bacterioplankton, gồm có bacteria archaea, chúng giữ vai trò quan trọng việc hấp thụ chất dinh dưỡng hòa tan nước Thích ứng sinh thái: Giảm trọng lượng thể; Tăng diện tích tiếp xúc với nước Trang 17 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV 2.1.1.1 Sinh vật tự bơi (Nekton) Sinh vật tự bơi thể đủ lớn đủ khả bơi nhanh, vượt chuyển động nước biển có cua bơi, thân mềm (ốc anh vũ-nautilus), nhiều loài mực, cá, rùa biển, rắn biển, hải cẩu, cá voi, chim cánh cụt Động vật tự bơi nước phong phú giáp xác, trùng, cá, lưỡng cư, bị sát, số loài động vật CXS khác rái cá, chim nước Cơ chế vận động: - Vận động kiểu quạt nước: ĐVKXS cỡ nhỏ - Uốn lượn thể: cá, rắn biển, thú biển, giun - Vận động kiểu phản lực: Mực Trang 18 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV 2.1.1.2 Sinh vật màng nước (Neiston) Sống quanh màng nước (ở bề mặt nước khí quyển), nhờ sức căng bề mặt tạo nên màng nước có tác dụng giá đỡ - - Cơ thể chúng có vỏ khơng thấm nước, nhỏ nhẹ, có chân dài, nhờ di chuyển nhanh mặt nước mà khơng chìm Mắt có cấu tạo hai phần: phần có khả khúc xạ ánh sáng khí quyển, phần có khả khúc xạ với mơi trường nước Đặc trưng cho nhóm họ gọng vó (Gerridae) Một số lồi có khả sống bề mặt nước số lồi râu ngành, ấu trùng trùng - Có thể phân biệt hai nhóm khác nhau: sinh vật sống màng nước (epineiston) sống màng nước (hyponeiston) 2.1.2 Sinh vật sống trơi (Pleiston) Có cấu tạo thể nửa khơng khí, nửa nhúng tầng nước suốt đời sống, sinh vật sống trôi vừa thích ứng với lối sống nước, lại thích ứng lối sống khơng khí Đại diện cho thực vật sống trơi nước lồi bèo, sống trên mặt ao, hồ, phần mang khí khổng hơ hấp khơng khí, phần thân, rễ nhúng nước, hấp thụ khơng khí, chất dinh dưỡng hồ tan nước Đại diện điển hình cho động vật sống trơi biển lồi sứa ống sống trôi mặt biển (Siphonophora) Physalia với dây phao bơi nhúng nước, sứa: Velella, Porphita với phao bơi mặt nước cánh buồm Một số lồi cá cá mặt trăng (Mola) có lúc chuyển sang đời sống trôi, với vây lưng dựng mặt nước cánh buồm Trang 19 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV 2.1.2.1 Sinh vật đáy (Benthos) Hai nhóm lớn: động vật đáy (zoobentos) thực vật đáy (phytobentos) Theo lối sống, phân thành ba nhóm: - Sống mặt đáy (epifauna), - Trong đáy (infauna) - Sống bám vật thể đáy (periphyton) Có thể phân biệt sinh vật - thích đáy bùn (pelophile), - đáy cát (psammophile), - đáy đá (lithophile), - đáy đất sét (argilophile) Trang 20 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV III PHÂN BỐ TỔNG QUÁT CỦA THUỶ SINH VẬT TRONG THUỶ QUYỂN Phân bố thuỷ sinh vật kết q trình tiến hố lâu dài có liên quan tới biến cố lịch sử địa chất dẫn tới biến đổi điều kiện vô sinh hữu sinh thuỷ vực Phân bố thuỷ sinh vật theo thuỷ vực hình thành đặc tính thích ứng sinh thái thuỷ sinh vật với điều kiện môi trường sống loại thuỷ vực, tạo nên quần xã thuỷ sinh vật sống thuỷ vực Trên qui mơ tồn thuỷ quyển, trái đất lại thấy có hình thái phân bố tổng quát phân bố theo vĩ độ, phân bố lưỡng cực, phân bố hai bên Thái Bình Dương Phân bố theo vĩ độ 1.1 Tính đa dạng thành phần lồi Đi từ vùng cực xích đạo, số lồi nhiều nhóm thuỷ sinh vật tăng dần lên rõ rệt Nguyên nhân: khu hệ nhiệt đới khu hệ cổ; thành phần loài phong phú; điều kiện sống vùng nhiệt đới thuận lợi; nhịp điệu hình thành lồi mạnh 1.2 Số lượng thuỷ sinh vật Số lượng khối lượng Thuỷ sinh vật đại dương giảm rõ rệt từ vùng ôn đới xích đạo Nguyên nhân: vùng xích đạo, nhiệt độ chênh lệch năm không lớn, chu chuyển nước theo chiều thẳng đứng từ sâu lên mặt khơng xảy Cũng điều kiện nhiệt độ cao, cường độ trao đổi chất thể tăng cao, lượng tiêu hao nhiều hơn, làm giảm khối lượng sinh chất hình thành trình sinh trưởng phát triển Trang 21 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV Phân bố hai bờ Thái Bình dương cá họ Embiotocidae Phân bố hai bờ Thái Bình dương cua Cancer ampiaetus (1) hai bờ Đại Tây dương hải miên Styela attantica (2) S partita (3) Phân bố theo độ sâu Theo thống kê, đại dương • độ sâu 2.500-4.500m có khoảng 990 lồi, • 4.500-6.000m có 300 lồi • độ sâu 6.000m- cịn 286 lồi (Zenkevichs, 1969) • Số lượng có biến đổi tương tự • Nguyên nhân - Điều kiện sống tầng sâu có nhiều khó khăn tầng mặt; Trang 22 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV - Lượng thức ăn hữu nghèo dần theo độ sâu; - Khả quang hợp thực vật giảm dần theo độ giảm ánh sáng, làm giảm khối lượng thực vật sản sinh IV PHÂN BỐ CỦA THUỶ SINH VẬT THEO THUỶ VỰC Sai khác nồng độ muối tạo nên hai vùng phân bố lớn: thuỷ sinh vật nước mặn biển đại dương thuỷ sinh vật nước nội địa Chế độ thuỷ học, chế độ ánh sáng nhân tố khác có ý nghĩa quan trọng phân bố thuỷ sinh vật theo thuỷ vực • Thuỷ sinh vật nước mặn: thích ứng độ muối 30-38 ‰ • Thuỷ sinh vật nước ngọt: thích ứng độ muối 0,5-5 ‰ • Thuỷ sinh vật nước lợ: thích ứng độ muối 5-25 ‰ • Thuỷ sinh vật nước mặn: thích ứng độ muối 347 ‰ Vùng phân bố nhóm thuỷ sinh vật khu hệ động vật nước theo độ muối I Lồi biển thức; II Lồi biển rộng muối có xu hướng biển; III Lồi biển rộng muối có xu hướng nước lợ; IV Lồi nước lợ thức; V Lồi nước rộng muối có xu hướng nước lợ; VI Lồi nước rộng muối có xu hướng nước ngọt; VII Lồi nước thức V BIẾN ĐỘNG PHÂN BỐ QUẦN XÃ THUỶ SINH VẬT TRONG THUỶ VỰC Có kiểu phân bố tương đối rõ ràng Trang 23 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV Có biến động, phụ thuộc vào đặc điểm sinh cảnh, vào biến đổi nhân tố môi trường sống theo thời gian khơng gian Có đặc tính phân bố biến động theo chiều ngang, theo chiều thẳng đứng theo mùa vụ • Biến động khơng có quy luật • Biến động có quy luật - Di chuyển đời sống - Di chuyển ngày đêm - Di nhập vào thuỷ vực nội địa thuỷ sinh vật biển + Di nhập tạm thời + Di nhập thích ứng với nước lợ + Di nhập thích ứng với + Di lưu VI PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÍNH ĐA DẠNG CỦA QUẦN XÃ THUỶ SINH VẬT Chỉ số đa dạng sinh học dựa mối quan hệ số lồi số cá thể có quần xã thuỷ sinh vật, theo qui luật tính đa dạng quần xã hệ sinh thái thuỷ vực có biến đổi, đặc biệt bị nhiễm Hệ số Shannon-Weiner S: Tổng loài mẫu thu Hệ sốsố Shannon-Weiner S: Tổng số loài mẫu thu • Ni: Ni:SốSố củai lồi cá cá thể thể loài trongimẫu thu mẫu số cá mẫu mẫu • N: N:Tổng Tổng sốthể cátrong thể s Ni Ni H′ = − ∑ ln Hệ số Margalef i= N N Hệ số Simpson Hệ số Pilou Hệ số Jaccard Hệ số Sorensen Chỉ số ưu (Y) Ni Ni ln i =1 N N s thu H′ = −∑ D= S =∑ S −1 ln N Ni ( Ni − 1) N ( N − 1) H' E= H ′ max J = 100 × S= Y= Sc S1 + S 2×C A+ B Ni fi N Trang 24 Nguyễn Thanh Loan- Lớp Cao học K17 Viện STTNSV C KẾT LUẬN Quần xã sinh vật thủy vực vô đa dạng phong phú Đó nguồn lợi kinh tế đất nước Tuy nhiên nguồn lợi cần có biện pháp khai thác bảo vệ hợp lí Từ nghiên cứu quần xã thủy vực nhà nghiên cứu trọng nghiên cứu đời sống tập tính hoạt động quần xã từ đưa biện pháp nhằm làm thúc đẩy tăng tiềm phát triển nguồn lợi coi vô tận D TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng Powpoint sinh thái thủy vực thầy Giáo trình thủy sinh vật học- Lê thị Nga Các thông tin khác lấy internet Trang 25 ... gồm sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ sinh vật thủy phân Ngay thân sinh vật tiêu thụ sinh vật phân hủy cỡ lớn, sinh vật, nấm sinh vật phân hủy cỡ nhỏ .14 1.3.2 Xích thức ăn thủy. .. sinh vô sinh gọi hệ sinh thái Như hệ sinh thái hệ chức gồm có quần xã thể sống môi trường sống chúng Hệ sinh thái đơn vị chức sinh thái học, bao gồm sinh vật (quần xã sinh vật) môi trường vô sinh. .. mật độ lớn thủy sinh vật diện tích lớn môi trường nước giải thích dù cường độ sinh sản sinh vật thủy sinh không lớn sinh vật cạn tổng sản lượng chất hữu thực vật sản sinh hàng năm thủy vực lại