BÀI GIẢNG SINH THÁI HỌC SẢN LƯỢNG

Chương II SINH THÁI HỌC SẢN LƯỢNG 2.1 Dòng lượng hệ sinh thái rừng 2.2 Sự trao đổi lượng hệ sinh thái 2.3 Những thuật ngữ sinh thái học sản lượng 2.4 Sinh thái học sản lượng mức sinh vật sơ cấp 2.1 Dòng lượng hệ sinh thái rừng  Theo quan điểm sinh thái học đại, lượng qua hệ sinh thái tuân theo quy luật nhiệt động học vật lý: – Quy luật 1: lượng không tự nhiên sinh không tự nhiên đi, chuyển hóa từ dạng sang dạng khác Ví dụ: Năng lượng mặt trời (quang năng) chuyển hóa thành hóa tích lũy thực vật – Quy luật 2: Khi lượng chuyển hóa từ dạng sang dạng khác không bảo toàn 100% mà thường bị hao hụt lượng định để biến thành nhiệt Sinh vật tự dưỡng: sinh vật có khả tự tổng hợp chất hữu cần thiết cho sống Sinh vật tự dưỡng chia thành loại, tương ứng với nguồn cung cấp lượng: - Sinh vật quang dưỡng: Sử dụng lượng từ ánh sáng mặt trời Quá trình tổng hợp chất dinh dưỡng thực nhờ vào diệp lục, H2O, CO2 tác dụng ánh sáng mặt trời Thực vật màu xanh sinh vật quang dưỡng –Sinh vật hóa dưỡng: Sử dụng lượng hóa học từ phản ứng hóa học chất vô đơn giản Ví dụ: sinh vật ôxy – hoá lưu huỳnh (S) thành axit sunfuaric (H2S) qua hấp thụ lượng phản ứng hóa học  Với nhóm sinh vật dị dưỡng, nguồn cung cấp lượng chúng trực tiếp từ mặt trời phản ứng hóa học mà từ sản phẩm hữu sinh vật tự dưỡng tổng hợp lên Các sinh vật dị dưỡng gọi chung sinh vật tiêu thụ Sinh vật dị dưỡng chia thành bậc từ bậc đến bậc  Sinh vật phân hủy: Chuyên phân hủy hợp chất hữu xác chết, chất tiết…thành hợp chất vô đơn giản gộp chung vào nhóm sinh vật dị dưỡng 2.2.Sự trao đổi lượng hệ sinh thái  Phân biệt chuỗi thức ăn (food web) lưới thức ăn (food chain) Chuỗi thức ăn dãy gồm nhiều loài sinh vật có quan hệ dinh dưỡng với nhau, loài đứng trước thức ăn loài đứng sau Mỗi loài coi mắt xích chuỗi thức ăn, vừa sinh vật tiêu thụ mắt xích phía trước bị sinh vật mắt xích phía sau tiêu thụ Các chuỗi thức ăn dày đặc tạo nên mạng lưới thức ăn Ví dụ chuỗi thức ăn  cỏ → thỏ → sói → xác chết → vi khuẩn → cỏ;  ngô → châu chấu → ếch → xác chết → vi khuẩn → ngô;  cỏ → bò → người → phân → vi khuẩn → cỏ Trong chuỗi thức ăn, có loại sinh vật gồm:  Sinh vật sản xuất (tự dưỡng): sinh vật bắt đầu chuỗi thức ăn - Trực tiếp tạo chất hữu từ chất vô Nó gọi sinh vật tự dưỡng hay sinh vật cung cấp - Trong nhóm sinh vật tự dưỡng lại chia làm hai loại: + Một loại sử dụng lượng ánh sáng mặt trời để tổng hợp chất hữu cơ; + Một loại sử dụng nguồn lượng từ phản ứng hóa học Ví dụ: xanh, loài tảo, vi khuẩn   Sinh vật tiêu thụ Là sinh vật dị dưỡng (không tự tổng hợp chất hữu cơ) phải lấy chất hữu cách tiêu thụ sinh vật dị dưỡng sinh vật tự dưỡng Sinh vật phân hủy Là vi khuẩn dị dưỡng nấm phân hủy chất hữu thành vô 2.4.2 Hiệu sinh thái thảm thực vật rừng Phần nhập: Quang hợp  Hiệu suất chuyển đổi lượng (K):  K = t.ΔM/Σ i.Q (2.1)  Hiệu suất sử dụng lượng (K+):  K+ = t.ΔM/Σ Q (2.2)  Trong đó: - i = tỷ suất hút lượng thảm thực vật (trung bình i = 0,5), - t = nhiệt đốt gram chất khô (t không thay đổi suốt thời gian sinh trưởng); trung bình = 5000 kcal/kg -    ΔM = lượng tăng trưởng thực vật khối (sản lượng) trạng thái khô tuyệt đối (g/m2); t.ΔM = sản lượng tính theo đơn vị nhiệt lượng (Kcal, J); Q = lượng xạ mặt trời (cal/cm2/ngày) tới bề mặt đất; iQ = lượng xạ cố định thảm thực vật   Hiệu suất quang hợp tổng số = tổng sản lượng/năng lượng xạ cố định Hiệu suất quang hợp = sản lượng thuần/năng lượng xạ cố định Hiệu suất quang hợp thay đổi hệ sinh thái Tóm lại  Hiệu suất quang hợp phụ thuộc vào cách đặt LAI  Cây hình thành kiểu lá: ưa sáng, chịu bóng trung tính  Những có thời gian chiếu sáng lâu dài có hiệu suất quang hợp nhỏ chiếu sáng  Phần hao hụt a Hô hấp Tốc độ tăng trưởng tích lũy sinh khối phụ thuộc vào lượng chi dùng cho qúa trình hô hấp Ở rừng nhiệt đới hao hụt khoảng 71% tổng sản lượng sơ cấp cho hô hấp; sản lượng lại 29% b Tiêu thụ sinh vật dị dưỡng  Mức tiêu thụ NPP sinh vật tiêu thụ số hệ sinh thái khác (bảng 2.1)  Sinh khối (phần lá) trở thành thức ăn cho sinh vật tiêu thụ:  + đồng cỏ khoảng 28-60% NPP  + rừng 5-10%  + hệ sinh thái thủy vực : 60-99% NPP  + rừng ngập mặn Cà Mau: 0,016 – 0,02 g/m2/ngày Bảng 2.1 Mức tiêu thụ NPP sinh vật tiêu thụ số hệ sinh thái khác (Theo Odum, 1962; Kozlovsky, 1968; Wiegert Owen, 1971; Ricklefs, 1973) TT Kiểu hệ sinh thái Tiêu thụ NPP sinh vật dị dưỡng, % Đồng cỏ bỏ hoang 30 năm Rừng rụng trưởng thành Cây bụi hoang mạc Rừng trồng kim Đồng ruộng bỏ hoang năm Đồng cỏ châu Phi Cửa sông Đại dương 1,1 1,5-2,5 5,5 12,0 8,0 28-60 75 60-90 c Vật rụng mặt đất   Các hệ sinh thái rừng tự nhiên rơi rụng đào thải 9099% tổng lượng tăng trưởng hàng năm Lượng vật rụng nhiều hay phụ thuộc vào vị trí địa lý hệ sinh thái, vào cấu trúc rừng mùa năm Năng suất sinh khối Năng suất sinh khối phụ thuộc vào vị trí địa lý khí hậu (bảng 2.2) Ở vĩ độ 65-700 10-15 t/ha/năm; nhiệt đới 100-120 t/ha/năm Ngoài ra, suất sinh khối phụ thuộc vào đất đai, trình độ canh tác, loài trồng Bảng 2.3 Năng suất sơ cấp sinh khối hệ sinh thái (Theo Whittaker Likens, 1971) Hệ sinh thái Năng suất chất khô (g/m2/năm) Giới hạn Bình quân Sinh khối chất khô (kg/m2) Giới hạn Bình quân - Rừng nhiệt đới 1000 - 5000 2000 - 80 - Đầm lầy 800 - 4000 2000 - 50 12 - Rừng ôn đới 600 - 3000 1300 - 200 30 - Đồng cỏ nhiệt đới 200 - 2000 700 0,2 - 15 - Đồng cỏ ôn đới 100 - 4000 650 0,4 - 45 2.5 CHUỖI DINH DƯỠNG PHÂN HỦY + Các loại sinh vật phân hủy: Loại lớn hệ động vật đất (giun đất, chiếu…), cua, linh cẩu ; loại nhỏ loài nấm vi sinh vật + Vai trò sinh vật phân hủy Trước hết, chúng tham gia tích cực vào qúa trình phân giải tàn dư hữu thực vật động vật Sau thải môi trường bên hợp chất hữu gần với hợp chất mùn chất khoáng để làm giàu dinh dưỡng cho đất + Vai trò vi sinh vật Sự cộng sinh số vi khuẩn họ Đậu nguồn cung cấp nitơ cho đất Sự cộng sinh đặc biệt có ý nghĩa đất nghèo Ảnh hưởng bất lợi vi sinh vật: Khi xâm nhập vào phần gỗ bị tổn thương, chúng gây nên tình trạng mục nát; truyền số bệnh cho rừng