sinh thái môi trường

sinh thái môi trường tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kinh tế...

Chương moi truong I Khái niệm chức mơi trường Khái niệm Có nhiều khái niệm môi trường đưa sau: - Môi trường bao gồm vật chất hữu vơ quanh sinh vật Theo định nghĩa xác định môi trường cách cụ thể, cá thể, lồi, chi có mơi trường quần thể, quần xã lại có mơi trường rộng lớn - Môi trường bao gồm yếu tố tự nhiên yếu tố vật chất nhân tạo có quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, tồn tại, phát triển người thiên nhiên (Điều 1, Luật Bảo Vệ Mơi Trường Việt Nam, 1993) - Về khía cạnh sinh thái học, theo Vũ Trung Tạng (2000) môi trường phần ngoại cảnh, bao gồm tượng thực thể tự nhiên mà đó, cá thể, quần thể, lồi có quan hệ trực tiếp gián tiếp phản ứng thích nghi Từ định nghĩa ta phân biệt đâu mơi trường lồi mà khơng phải mơi trường lồi khác Chẳng hạn mặt biển môi trường sinh vật màng nước (Pleiston Neiston), song mơi trường lồi sống đáy sâu hàng ngàn mét ngược lại Môi trường tự nhiên cấu trúc gồm thành phần sau : - Thạch (Lithosphere): bao gồm lớp vỏ trái đất có độ dày 60 70km phần lục địa từ 2-8km đáy đại dương có quần xã sinh vật - Thủy (Hydrosphere): phần nước trái đất bao gồm nước đại dương, sông, hồ, suối, nước ngầm, băng tuyết, nước đất khơng khí - Khí (Atmosphere): lớp khơng khí bao quanh trái đất - Sinh (Biosphere): gồm tất loài sinh vật sống Các chức môi trường Đối với sinh vật nói chung người nói riêng mơi trường sống có chức sau: * Môi trường không gian sống cho người giới sinh vật (habitat) * Môi trường nơi chứa đựng nguồn tài nguyên cần thiết cho đời sống sản xuất người * Môi trường nơi chứa đựng chất phế thải người tạo trình sống * Chức lưu trữ cung cấp thông tin cho người * Bảo vệ người sinh vật khỏi tác động từ bên II Các yếu tố môi trường nhân tố sinh thái Tổng quát yếu tố môi trường nhân tố sinh thái Các yếu tố môi trường bao gồm yếu tố vô sinh (đất, nước, nhiệt độ, ánh sáng, ) hữu sinh (sinh vật) Những yếu tố môi trường chúng tác động lên đời sống sinh vật mà sinh vật phản ứng lại cách thích nghi chúng gọi yếu tố sinh thái Các nhân tố sinh thái tác động lên đời sống sinh vật, chúng phản ứng lại phụ thuộc vào đặc trưnbg sau: + Bản chất nhân tố tác động + Cường độ tác động + Tần số tác động + Thời gian tác động Phân loại yếu tố sinh thái Theo nguồn gốc đặc trưng tác động yếu tố môi trường, người ta chia nhân tố sinh thái thành nhóm: * Nhóm yếu tố sinh thái vơ sinh: bao gồm yếu tố khí hậu (ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, khơng khí), địa hình đất * Nhóm yếu tố sinh thái hữu sinh: gồm sinh vật * Yếu tố người: người tác động vào tự nhiên xác định nhân tố xã hội mà trước hết chế độ xã hội, đặc trưng tác động động thực vật mang đặc điểm sinh vật, người tác động vào tự nhiên có ý thức quy mơ tác động động vật thực vật so sánh với quy mô tác động người điều kiện tiến khoa học - kỹ thuật người xem nhân tố sinh thái tự nhiên Ngoài theo ảnh hưởng tác động yếu tố sinh thái chia thành yếu tố phụ thuộc không phụ thuộc mật độ - Yếu tố không phụ thuộc mật độ yếu tố tác động lên sinh vật, ảnh hưởng khơng phụ thuộc vào mật độ quần thể bị tác động Hầu hết yếu tố vô sinh yếu tố không phụ thuộc mật độ - Yếu tố phụ thuộc mật độ yếu tố tác động lên sinh vật ảnh hưởng tác động phụ thuộc vào mật độ quần thể chịu tác động, chẳng hạn bệnh dịch nơi thưa dân ảnh hưởng so với nơi đông dân Hiệu suất bắt mồi vật hiệu mật độ mồi thấp Phần lớn yếu tố hữu sinh thường yếu tố phụ thuộc mật độ III Một số qui luật sinh thái học Quy luật tác động tổng hợp Môi trường bao gồm nhiều yếu tố có tác động qua lại, biến đổi nhân tố dẫn đến thay đổi lượng, có chất yếu tố khác sinh vật chịu ảnh hưởng biến đổi Tất yếu tố gắn bó chặt chẽ với tạo thành tổ hợp sinh thái / 69 Ví dụ chế độ chiếu sáng rừng thay đổi nhiệt độ, độ ẩm khơng khí đất thay đổi ảnh hưởng đến hệ động vật không xương sống vi sinh vật đất, từ ảnh hưởng đến chế độ dinh dưỡng khoáng thực vật Qui luật giới hạn sinh thái Shelford (1911, 1972) Đối với yếu tố, sinh vật thích ứng với giới hạn tác động định, đặc biệt yếu tố sinh thái vô sinh Sự tăng hay giảm cường độ tác động yếu tố ngồi giới hạn thích hợp thể tác động đến khả sống sinh vật Khi cường độ tác động tới ngưỡng cao thấp so với khả chịu đựng thể sinh vật khơng tồn Hình Sơ đồ mô tả giới hạn nhiệt độ theo quy luật giới hạn Shelford Giới hạn chịu đựng thể yếu tố sinh thái định gọi giới hạn sinh thái hay trị số sinh thái (hoặc biên độ sinh thái) Còn mức độ tác động có lợi thể gọi điểm cực thuận (Optimum) Những loài sinh vật khác có giới hạn sinh thái điểm cực thuận khác Nếu lồi sinh vật có giới hạn sinh thái rộng yếu tố ta nói sinh vật rộng với yếu tố đó, chẳng hạn "rộng nhiệt", "rộng muối", có giới hạn sinh thái hẹp ta nói sinh vật hẹp với yếu tố đó, "hẹp nhiệt", "hẹp muối" Ví dụ: lồi chuột cát đài ngun chịu đựng dao động nhiệt độ khơng khí tới 800C (từ -500C đến +300C), lồi rộng nhiệt (Eurythermic), lồi thơng ngựa khơng thể sống nơi có nồng độ NaCl 40/00, lồi hẹp muối (Stenohalin) Qui luật tác động khơng đồng Các yếu tố sinh thái có ảnh hưởng khác lên chức phận sống thể, cực thuận q trình có hại nguy hiểm cho q trình khác Ví dụ : nhiệt độ khơng khí tăng đến 400 - 50 0C làm tăng trình trao đổi chất động vật máu lạnh lại kìm hảm di động vật Có nhiều lồi sinh vật chu kỳ sống mình, giai đoạn sống khác có yêu cầu sinh thái khác nhau, khơng thỏa mản chúng chết khó có khả phát triển Qui luật tác động qua lại sinh vật môi trường Trong mối quan hệ tương hổ quần thể, quần xã sinh vật với môi trường, yếu tố sinh thái môi trường tác động lên chúng, mà sinh vật có ảnh hưởng đến yếu tố sinh thái môi trường làm thay đổi tính chất yếu tố sinh thái Quy luật tối thiểu Quy luật nhà hoá học người Đức Justus Von Liebig đề xuất năm 1840 Ông lưu ý suất mùa màng giảm tăng tỷ lệ thuận với giảm hay tăng chất khống bón cho đồng ruộng Như vậy, sinh sản thực vật bị giới hạn số lượng muối khoáng Liebig "Mỗi lồi thực vật đòi hỏi loại lượng muối dinh dưỡng xác định, lượng muối tối thiểu tăng trưởng thực vật đạt mức tối thiểu" Tuy quy luật có hạn chế áp dụng trạng thái ổn định bỏ qua mối quan hệ khác Chẳng hạn, ví dụ phốt (phosphor) suất, Liebig cho phốt nguyên nhân trực tiếp làm thay đổi suất Sau người ta thấy có mặt muối nitơ (nitrogen) không ảnh hưởng lên nhu cầu nước thực vật mà góp phần làm cho thực vật lấy phốt dạng đồng hoá Như vậy, muối nitơ yếu tố thứ phối hợp tạo hiệu IV Phản ứng sinh vật lên tác động yếu tố môi trường Sinh vật phản ứng lên tác động điều kiện môi trường hai phương thức: chạy trốn để tránh tai họa mơi trường ngồi (chủ yếu động vật) tạo khả thích nghi Sự thích nghi sinh vật đến tác động yếu tố môi trường có hai khả năng: thích nghi hình thái thích nghi sinh lý Ngược lại, thích nghi di truyền xuất trình phát triển cá thể, khơng phụ thuộc vào có mặt hay vắng mặt trạng thái môi trường mà mơi trường có ích cho chúng Những thích nghi cố di truyền, gọi thích nghi di truyền V Các mối quan hệ thể môi trường Ảnh hưởng yếu tố sinh thái vô sinh sinh vật 1.1 Ảnh hưởng ánh sáng lên sinh vật / 69 - Ý nghĩa ánh sáng Ánh sáng yếu tố sinh thái, ánh sáng có vai trò quan trọng thể sống Ánh sáng nguồn cung cấp lượng cho thực vật tiến hành quang hợp: 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2↑ Ánh sáng điều khiển chu kỳ sống sinh vật Tùy theo cường độ chất lượng ánh sáng mà ảnh hưởng nhiều hay đến q trình trao đổi chất lượng nhiều trình sinh lý thể sống - Sự phân bố thành phần quang phổ ánh sáng Bức xạ mặt trời dạng phóng xạ điện từ với biên độ bước sóng rộng lớn Bức xạ mặt trời xuyên qua khí bị chất khí O2, O3, CO2, nước hấp thụ phần (khoảng 19% toàn xạ) ; 34% phản xạ vào khoảng không vũ trụ 49% lên bề mặt trái đất Ánh sáng phân bố không đồng bề mặt trái đất độ cong bề mặt trái đất độ lệch trục trái đất so với mặt phẳng quỹ đạo quay quanh mặt trời - Ảnh hưởng ánh sáng lên thực vật Ánh sáng có ảnh hưởng đến tồn đời sống thực vật từ hạt nảy mầm, sinh trưởng, phát triển hoa kết trái chết Ánh sáng có ảnh hưởng định đến hình thái cấu tạo Ánh sáng ảnh hưởng đến hệ rễ Lá quan trực tiếp hấp thụ ánh sáng nên chịu ảnh hưởng nhiều thay đổi cường độ ánh sáng Do phân bố ánh sáng không đồng tán nên cách xếp không giống tầng dưới, thường nằm ngang để tiếp nhận nhiều ánh sáng tán xạ; tầng tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng nên xếp nghiêng nhằm hạn chế bớt diện tích tiếp xúc với cường độ ánh sáng cao Ánh sáng tác động đến đặc điểm hình thái, giải phẫu thực vật Ánh sáng có ảnh hưởng đến trình sinh lý thực vật Cường độ quang hợp lớn chiếu tia đỏ tia mà diệp lục hấp thụ nhiều Liên quan đến cường độ chiếu sáng, thực vật chia thành nhóm ưa sáng, ưa bóng chịu bóng Ánh sáng có ảnh hưởng rõ rệt đến trình sinh sản thực vật Tương quan thời gian chiếu sáng che tối ngày - đêm gọi quang chu kỳ Tương quan không giống thời kỳ khác năm vĩ tuyến khác - Ánh hưởng ánh sáng động vật Các loài động vật khác cần thành phần quang phổ, cường độ thời gian chiếu sáng khác Tùy theo đáp ứng yếu tố ánh sáng mà người ta chia động vật thành hai nhóm: - Nhóm động vật ưa sáng loài động vật chịu giới hạn rộng độ dài sáng, cường độ thời gian chiếu sáng Nhóm bao gồm động vật hoạt động vào ban ngày, thường có quan tiếp nhận ánh sáng Ở động vật bậc thấp quan tế bào cảm quang, phân bố khắp thể, động vật bậc cao chúng tập trung thành quan thị giác Thị giác phát triển số nhóm động vật trùng, chân đầu, động vật có xương sống, chim thú Do vậy, động vật thường có màu sắc, đơi sặc sỡ (cơn trùng) xem tín hiệu sinh học - Nhóm động vật ưa tối bao gồm lồi động vật có chịu giới hạn hẹp độ dài sáng Nhóm bao gồm động vật hoạt động vào ban đêm, sống hang động, đất hay đáy biển sâu Có màu sắc khơng phát triển thân thường có màu xỉn đen Những lồi động vật biển, nơi thiếu ánh sáng, quan thị giác có khuynh hướng mở to đính cuống thịt, xoay quanh phía để mở rộng tầm nhìn, vùng khơng có ánh sáng, quan tiêu giảm hoàn toàn, nhường cho phát triển quan xúc giác quan phát sáng Nhiều loài động vật định hướng nhờ ánh sáng thời gian di cư Ví dụ:những lồi chim trú đông bay vượt qua hàng ngàn kilômét đến nơi có khí hậu ấm khơng bị chệch hướng Thời gian chiếu sáng ngày có ảnh hưởng đến hoạt động sinh sản nhiều loài động vật Một số loài thú cáo, số loài thú ăn thịt nhỏ; số loài gậm nhấm sinh sản vào thời kỳ có ngày dài, ngược lại nhiều lồi nhai lại có thời kỳ sinh sản ứng với ngày ngắn Ở số lồi trùng thời gian chiếu sáng khơng thích hợp xuất hiện tượng đình dục (diapause) Ảnh hưởng nhiệt độ sinh vật - Ý nghĩa nhiệt độ Nhiệt độ trái đất phụ thuộc vào lượng mặt trời thay đổi theo vĩ độ (theo vùng địa lý theo chu kỳ năm) Nhiệt độ nhân tố khí hậu có ảnh hưởng lớn đến sinh vật, nhiệt độ tác động trực tiếp gián tiếp đến trình sống sinh vật (sự sinh trưởng, phát triển, sinh sản ), đến phân bố cá thể, quần thể quần xã Sự khác nhiệt độ không gian thời gian tạo nhóm sinh thái có khả thích nghi khác Nhiệt độ ảnh hưởng đến yếu tố khác môi trường độ ẩm khơng khí, độ ẩm đất Trong khí hậu nông nghiệp sinh thái học đại, theo mức độ đáp ứng nhiệt sinh vật, mà người ta chia đới nhiệt : 2.1 Nhiệt đới: Nhiệt độ không thấp 00C (ngoại trừ vùng núi cao) Nhiệt độ trung bình tháng lạnh 15 - 200C Nhiệt độ phân bố năm, dao động không 50C 2.2 Cận nhiệt đới (á nhiệt đới): Nhiệt độ tháng lạnh không 40C, tháng nóng cao 200C Nhiệt độ tối thiểu có xuống 00C khơng phải hàng năm 2.3 Ôn đới : Thực vật sinh trưởng vào mùa hè, mùa đơng nghỉ Thời gian khơng có tuyết khoảng 70 - 80 ngày Mùa đơng có tuyết dày 2.4 Hàn đới (đới lạnh) : Mùa sinh trưởng thực vật 1,5 - 10 thủy triều - Nhóm ẩm sinh: bao gồm sống đất ẩm (bờ ruộng, bờ ao, bờ suối, rừng ẩm) Mơi trường sống chúng bão hòa nước, chúng khơng có phận bảo vệ bay nước Nhóm phân biệt hai nhóm nhỏ: nhóm ưa ẩm chịu bóng nhóm ưa ẩm ưa sáng Ở hai nhóm có đặc điểm hình thái giải phẩu nơi sống khác + Nhóm ưa ẩm chịu bóng bao gồm phần lớn sống tán rừng ẩm, ven suối Ở mặt có lỗ khí ít, lỗ khí ln ln mở, nhiều có lỗ nước (thuỷ khổng) mép lá, rộng; mỏng, màu lục đậm có hạt diệp lục lớn, bề mặt có tầng cutin mỏng, mơ giậu không phát triển Khi nước bị héo nhanh + Nhóm ưa ẩm ưa sáng, lồi có số tính chất ưa sáng có nhỏ, cứng; dày, diệp lục không chịu hạn Chúng thường phân bố ven hồ, ven bờ ruộng (như rau bợ nước (Marsilea quadrifolia), số lồi thuộc họ Cói (Cyperaceae) - Nhóm hạn sinh: lồi thực vật sống điều kiện khô hạn nghiêm trọng kéo dài, lúc q trình trao đổi chất chúng yếu khơng đình Chúng phân bố sa mạc bán sa mạc, thảo nguyên, savan vùng đất cát ven biển Ở vùng nhiệt đới, điều kiện khô hạn thường gắn liền với cường độ chiếu sáng mạnh, nhiệt độ cao nên chịu hạn ưa sáng chịu nóng Cây chịu hạn chia làm hai dạng chủ yếu: dạng mọng nước dạng cứng 20 + Dạng mọng nước bao gồm thân thảo, nhỏ họ Thầu dầu (Euphorbiaceae), họ Xương rồng (Cactaceae), họ Rau muối (Chenopodiaceae), họ Dứa (Bromeliaceae), họ Thuốc bỏng (Crassulariaceae), họ Hành (Liliaceae) Chúng sống vùng sa mạc nơi khô hạn kéo dài Hoạt động sinh lý mọng nước yếu trao đổi chất với môi trường ngồi nên sinh trưởng chậm Cây mọng nước chịu đựng nhiệt độ cao tốt, chúng chịu nhiệt độ 60 - 650C, chúng giữ lượng nước liên kết lớn, lượng nước liên kết thể chúng đạt tới 60 - 65% tổng lượng nước thể (cây mọng nước chứa từ 90-98% nước so với khối lượng thể) + Cây cứng: bao gồm phần lớn thuộc họ Lúa (Poaceae), họ Cói (Cyperaceae), số lồi gỗ thuộc họ Thơng (Pinaceae), họ Phi lao (Casuarinaceae), họ Sổ (Dilleniaceae) chúng thường sống vùng có khí hậu khơ theo mùa, savan, thảo ngun, / 69 Cây cứng có hẹp, nhỏ Lá phủ nhiều lơng trắng bạc có tác dụng cách nhiệt Tế bào biểu bì có thành dày, tầng cutin dày, gân phát triển Một số loài có biến thành gai thùy biến thành gai Cây cứng có chất nguyên sinh có khả chịu hạn cao, lực hút rễ mạnh; nhờ mà gặp khơ hạn chúng hút nước Cường độ nước cao có tác dụng chống nóng cho - Nhóm trung sinh: nhóm có tính chất trung gian hạn sinh ẩm sinh Chúng phân bố rộng từ vùng ông đới đến vùng nhiệt đới chẳng hạn loài gỗ thường xanh vùng nhiệt đới, rừng thường xanh ẩm nhiệt đới, rộng xanh mùa 21 hè rừng ôn đới Phần lớn nông nghiệp trung sinh Các nhóm động vật có liên quan đến chế độ nước cạn Tùy theo đáp ứng động vật với chế độ nước (nhu cầu nước), chia động vật thành nhóm sau : - Động vật ẩm sinh (ưa ẩm): gồm động vật có yêu cầu độ ẩm hay lượng nước thức ăn cao, loài động vật sống mơi trường cạn có độ ẩm cao khơng khí bão hòa hay gần bão hòa nước Khi độ ẩm thấp, chúng sống thể chúng thiếu chế dự trữ nước Hầu hết ếch, nhái trưởng thành, giun tơ, số động vật đất, hang thuộc nhóm - Động vật hạn sinh (ưa khô): động vật sống môi trường thiếu nước sa mạc, núi đá vôi, đất cát ven biển chúng có khả chịu độ ẩm thấp, thiếu nước lâu dài, có nhu cầu nước thấp, lấy nước từ thức ăn, thải phân khơ, tiết nước tiểu, số (lạc đà) sử dụng nước nội bào (ơ xy hố mỡ dự trữ) - Động vật trung sinh: bao gồm loài động vật trung gian hai nhóm trên, có yêu cầu vừa phải nước độ ẩm Phần lớn loài động vật vùng ơn đới nhiệt đới gió mùa thuộc nhóm Đất với đời sống sinh vật 4.1 Khái niệm Theo Dacutraev (1879): "Đất vật thể thiên nhiên hình thành qua thời gian dài kết tác động tổng hợp yếu tố: đá mẹ, sinh vật, khí hậu, địa hình thời gian" Đất môi trường sống sinh vật cạn, đặc biệt thực vật loài động vật sống đất Đất tổ hợp giá thể khoáng nghiền vụn với sinh vật đất sản phẩm 22 hoạt động sống chúng Đất xem hệ sinh thái quan trọng cấu trúc nên sinh 4.2 Thành phần đất Các vật liệu khoáng, chất hữu cơ, khơng khí nước thành phần đất -Vật liệu khống: Chất khống đất nhận từ phong hoá đá mẹ chất hoà tan đem đến từ lớp đất phía Cấu trúc xác định kích thước số lượng cấu tử có kích thước khác - Vật chất hữu cơ: Vật liệu có từ mảnh vụn phân huỷ chất hữu lớp "rác hữu từ sản phẩm rơi rụng thực vật" (lớp O) Tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường, rác rưởi mảnh vụn lớp O bị bẻ vụn hồn tồn vòng năm, hồn cảnh khác lâu Những thành viên tham gia phân huỷ chúng giun đất Chúng ăn chất hữu khoáng, thải "phân" (Lớp O, A1, tên gọi lớp đất từ xuống theo phẫu diện tổng quát đất) - Khơng khí nước: khơng khí nước chiếm khoảng trống cấu tử đất Khơng khí nhiều nước ít, nước nhiều khơng khí giảm Thành phần khí đất tương tự thành phần khí khí Chúng khuếch tán vào từ khí quyển, nhiên hàm lượng O2 thường thấp, CO2 lại cao chất hữu bị phân giải nấm vi khuẩn, Nước chứa chất vơ hữu hồ tan tạo nên "dung dịch đất" thuận lợi cho sử dụng sinh vật, đặc biệt rễ thực vật - Phức keo: phức keo (colloidal complex), liên kết chặt chẽ 23 mùn cắt nhỏ đất khoáng, sét xem trái tim linh hồn đất (Kormondy, 1996) Nó gây ảnh hưởng lên khả giữ nước đất nhịp điệu luân chuyển chất qua đất đồng thời nguồn dinh dưỡng thực vật 4.3 Tính chất đất Đất có tính chất vật lý, hố học sinh học đặc trưng - Cấu trúc đất thể qua tỷ lệ thành phần kích thước hạt đất, từ nhỏ đến lớn Sỏi có đường kính 2mm, cát thô: 0,2 2,0mm, cát mịn 20mm, limon: - 20mm hạt keo đất nhỏ 2mm Đất thường có pha trộn dạng hạt với tỷ lệ khác dạng đất đất sét, đất thịt nhẹ, đất thịt nặng, đất cát, cát pha 24 / 69 Đất cát thoáng, khả giữ nước kém; đất mịn có khả giữ nước tốt lại yếm khí Đất chặt có khe đất hẹp 0,2 - 0,8mm lơng hút rễ khơng có khả xâm nhập vào để lấy nước muối khống, nhiều lồi động vật đất có kích thước lớn cư trú - Nước đất tồn hai dạng: nước liên kết với phân tử đất nước tự Nước tự có giá trị thực tế đời sống sinh vật, khơng cung cấp nước cho sinh vật mà dung mơi hồ tan muối dinh dưỡng cung cấp cho thực vật, động vật vi sinh vật - Do chứa muối có gốc acid hay baze mà đất có dạng chua (pH < 7) kiềm (pH > 7), nhiên nhờ có mặt phong phú muối cacbonat, giá trị pH đất thường ổn định dạng trung tính Độ pH có ảnh hưởng đến phân bố loài sinh vật sống đất Dung dịch đất chứa nhiều muối dinh dưỡng quan trọng làm tảng để thực vật tạo suất đáp ứng nhu cầu sống loài động vật đất Đất mặn chứa hàm lượng muối clorua cao Trong thiên nhiên có dạng đất đặc biệt, độc lập đời sống động vật đất giàu lưu huỳnh (đất gypseux), giàu magiê (đất đolômit), đất giàu kẽm (calamine) Ở loại đất loài động vật không gặp - Sinh vật sống đất vô đa dạng phong phú, từ vi sinh vật, tảo đơn bào, động vật nguyên sinh đến động vật khấc giun, chân khớp, loài thú nhỏ sống hang Chúng thành viên hệ sinh thái đất mà tham gia vào q 25 trình hình thành đất Sự phân bố nhóm lồi sinh vật phụ thuộc vào đặc tính nhóm đất, nước nguồn dinh dưỡng chứa đất Chẳng hạn, lồi giun đất thường sống nơi đất có độ ẩm cao, giàu mùn; loài mối cần độ ẩm khơng khí đất 50%, lồi giun biển Arenicola marina sống bãi cát bùn chứa tới 24% nước Trong điều kiện hay lượng nước thấp, loài sinh vật buộc phải di chuyển đến nơi thích hợp, khơng nhiều lồi phải chuyển sang dạng "ngủ" hay sống tiềm sinh kén 4.4 Ảnh hưởng đất thực vật Chế độ ẩm, độ thống khí, nhiệt độ với cấu trúc đất (nhất đất tầng mặt) ảnh hưởng đến phân bố loài thực vật (đất đó) hệ rễ chúng Hệ rễ thực vật phân bố khác tùy theo dạng sống tùy theo loại đất Chẳng hạn gỗ vùng đóng băng chúng phân bố nơng rộng, nơi khơng có băng rễ phân bố sâu để hút nước đồng thời có rễ phân bố lớp mặt để lấy chất khoáng Đặc biệt núi đá vôi thiếu chất dinh dưỡng giá thể cứng (đá) nên rễ gỗ phân bố len lõi vào khe hở, có chúng bao quanh ơm lấy tảng đá lớn, để lấy phần chất khoáng, rễ tiết acid hòa tan đá vơi, có thân cỏ mọng nước phạm vi phân bố rễ hốc đá nước mưa bào mòn Hoặc vùng sa mạc có nhiều lồi có rễ phân bố rộng mặt đất để hút sương đêm, có lồi có rễ phân bố sâu xuống đất để lấy nước ngầm Dựa vào nhu cầu dinh dưỡng khoáng thực vật mà người ta chia dạng : 26 - Thực vật nghèo dinh dưỡng: Sinh trưởng bình thường đất mỏng, nghèo chất dinh dưỡng thông, bạch đàn - Thực vật giàu dinh dưỡng: Sinh trưởng tốt đất sâu, có nhiều chất dinh dưỡng loài thực vật rừng nhiệt đới - Thực vật trung dinh dưỡng: sống sinh trưởng vùng đất có độ màu mỡ trung bình - Đối với vi sinh vật: Trong mơi trường đất có quần xã vi sinh vật đất gồm vi khuẩn, xạ khuẩn nấm hiểm vi (vi nấm) - Vi khuẩn có số lượng lớn đất chúng có hoạt động đa dạng Mật độ chúng thay đổi từ đến vài tỷ cá thể gam đất - Xạ khuẩn sinh vật dị dưỡng, mật độ chúng đất khoảng 100.000 cá thể có đến hàng triệu cá thể gam đất Xạ khuẩn chịu môi trường khô hạn - Nấm đất có mật độ hai nhóm Ở đất chua (pH= 4,5- 5,5) nấm chiếm ưu mơi trường khơng phù hợp vơi hai nhóm Nấm có nhiều vai trò khác mơi trường đất, ngồi việc phân hủy cellulose, lignin Nấm lấy chất hữu chất kích thích sinh trưởng từ mùn 4.5 Ảnh hưởng đất động vật - Đối với động vật đất: Động vật đất hay động vật sống đất đa dạng phong phú, gồm chủ yếu động vật không xương sống Các lồi động vật có kích thước khác từ vài mm đến vài chục mm 10 / 69 27 - Các động vật hiển vi bao gồm động vật nguyên sinh, trùng bánh xe giun tròn với số lượng lớn Chúng sống nước mao dẫn màng nước - Các động vật mà mắt thường nhìn thấy gồm động vật chân đốt, ve, sâu bọ không cánh có cánh nhỏ, động vật nhiều chân Chúng di chuyển theo khe đất nhờ phần phụ uốn theo kiểu giun Ngồi có lồi động vật có kích thước lớn số ấu trùng sâu bọ, động vật nhiều chân, giun đốt Đối với chúng đất môi trường chật hẹp, cản trở việc di chuyển Đối với nhóm động vật chúng có thích nghi đặc biệt điều kiện mơi trường - Đối với động vật lớn hang : Gồm chủ yếu thú, có nhiều lồi sống suốt đời hang chuột bốc xạ (Spalax), chuột hốc thảo nguyên (Ellobius), chuột chũi Á, Âu loài có nhiều đặc điểm thích nghi với điều kiện sống hang tối : Mắt phát triển, hình dạng thể tròn; chắc, cổ ngắn, lơng rậm chi trước khỏe Ngồi nhóm này, số động vật lớn hang có lồi kiếm ăn mặt đất sinh sản, ngủ đông tránh điều kiện bất lợi (khí hậu, kẻ thù) đất Ví dụ chuột vàng (Citellus), chuột nhảy (Allactaga saltalor), thỏ, chồn (Meles) Ngồi đặc điểm thích nghi với lối sống mặt đất (màu sắc lông, chân khỏe ) chúng đặc điểm thích nghi với lối sống đào hang có vuốt dài, dầu dẹp chi trước khỏe (chồn) Ảnh hưởng muối khoáng lên đời sống sinh vật Muối tham gia vào thành phần cấu trúc chất sống thành phần khác của thể Đến người ta biết khoảng 40 ngun tố hố học có thành phần chất sống Trong số nguyên tố trên, 28 15 ngun tố đóng vai trò thiết yếu sinh vật Hai nguyên tố natri clo quan trọng động vật nguyên tố khác (Bo, crom, coban, fluo, iot, selen, silic,vanadi) cần thiết cho số nhóm Những nguyên tố chủ yếu tham gia vào thành phần cấu tạo protein, gluxit, lipit gồm oxy (oxygen), hydro (Hydogen), cacbon, nitơ (Nitrogen), silic, phốt (Phosphor) thành phần trung bình hợp chất phức tạp, biểu diễn cơng thức tổng quát: H2060 O1480 C1480 N16 P18 S Các muối dinh dưỡng sinh vật lấy từ đất hay từ mơi trường nước xung quanh (đối với sinh vật sống nước) để cấu tạo nên thể tham gia vào trình trao đổi chất sinh vật, qua đó, sinh vật chết đi, chúng lại trả lại cho môi trường Trong môi trường nước, muối không nguồn thức ăn mà có vai trò điều hồ áp suất thẩm thấu ion thể, trì ổn định đời sống môi trường mà hàm lượng muối ion (nhất cation) thường xuyên biến động Nước muối nguồn vật chất cung cấp cho đời sống sinh vật, song nước dung mơi hồ tan loại muối, giúp cho thực vật có khả tiếp nhận nguồn muối Ở mơi trường cạn, có nơi giàu muối khô hạn, thực vật khai thác nguồn muối để tồn phát triển Mối quan hệ loại muối môi trường tương tự muối nước, Chẳng hạn bị đói muối nitơ rễ khơng sinh trưởng được, rơi vào tình trạng không hấp thụ muối photpho, vùng muối photpho không Trong "dung dịch đất" thành phần tỷ lệ muối, tỷ lệ anion cation bị biến động biến động pH hay có mặt nhiều 29 ion H+ OH- Trong đất có pH thấp (acid) nhơm, sắt, mangan, đồng, kẽm trạng thái hồ tan nhiều dung dịch, gây độc cho thực vật Đất có pH = 6,5 - 7,0 sắt, nhơm kết tủa hồn tồn Phản ứng dung dịch đất ảnh hưởng tới hoạt động hệ sinh vật đất, qua ảnh hưởng đến nguồn muối dinh dưỡng đất cuối đời sống thực vật Trong quang hợp thực vật trao đổi chất động vật nhờ enzym, enzym sử dụng cho tăng trưởng phát triển với hàm lượng khác Những nguyên tố cần với số lượng tương đối lớn gọi nguyên tố đại lượng, trung bình loại đạt 0,2% nhiều theo khối lượng khô chất hữu Những nguyên tố vi lượng nguyên tố cần với số lượng hay dạng vết, thường nhỏ 0,2% theo khối lượng khô chất hữu Những nguyên tố đại lượng gồm hai nhóm: Nhóm nguyên tố chứa 1% theo khối lượng khô chất hữu C, H, O, N, P; nhóm chiếm từ 0,2 -1,0% S, Cl, K, Na, Ca.Mg, Fe Cu Chúng đóng vai trò quan trọng thành phần cấu trúc chất nguyên sinh, trì ổn định acid - baz dịch tế bào, xoang thể 11 / 69 Những nguyên tố vi lượng biết As, Bo, Cr, Co, Fl, I, Mn, Mo, Ni, Se, Si, Zn, Thực tế số nguyên tố đại lượng số loài này, ngược lại số nguyên tố đại lượng thuộc nhóm thứ lại vi lượng loài khác, chẳng hạn Na Cl vi lượng số trồng Trong môi trường nước, tỷ lệ loại muối ổn định, trì 30 sống bình thường sinh vật thuỷ sinh theo khía cạnh: Chất dinh dưỡng điều hồ áp suất thẩm thấuvà tỷ lệ ion thể Ở nước ngọt, muối cacbonat, biển natri clorua Natri clorua xem yếu tố giới hạn phân bố nhóm sinh vật nước nước mặn Liên quan với nồng độ muối hay áp suất thẩm thấu gây chênh lệch nồng độ muối thể với nồng độ muối nước, sinh vật biển chia thành nhóm: - Sinh vật biến thẩm thấu (poikiloiosmotic) - Sinh vật đồng thẩm thấu (homoiosmotic) - Sinh vật giả đồng thẩm thấu (pseudohomoiosmotic) Nhóm đầu gồm sinh vật mà áp suất thẩm thấu thể biến thiên theo biến thiên áp suất thẩm thấu mơi trường Nhóm thứ gồm sinh vật có áp suất thẩm thấu thể ổn định độc lập với biến động áp suất môi trường chúng có chế điều hồ riêng Nhóm cuối sinh vật biến thẩm thấu, sống điều kiện độ muối môi trường ổn định Những sinh vật sống nước nước mặn loài hẹp muối so với sinh vật nước lợ, rộng muối Giữa nước nước mặn, gặp lồi di cư từ sơng biển (Katadromy) từ biển vào sông (Anadromy) Chúng có chế riêng điều chỉnh áp suất chiều, tiến hành di cư từ môi trường đến mơi trường khác Các chất khí ảnh hưởng sinh vật Thành phần khí khí từ lâu ổn định cách tuyệt vời, ngoại trừ người huỷ hoại cân hoạt động 31 Trong khí (atmosphere), trữ lượng khí (khoảng 70%) nằm lớp mỏng gần mặt đất gọi tầng đối lưu (troposphere) với bề dày 16-18 km xích đạo km hai cực Trong tầng ln ln có chuyển động đối lưu khối khơng khí bị nung nóng từ mặt đất nên thành phần khí đồng Tầng đối lưu gồm lớp: - Lớp dưới: dày km, chịu tác động yếu tố địa lý (vĩ độ, địa hình, đại dương ) chứa chủ yếu nước, bụi tượng thời tiết mây, mưa, mưa đá, tuyết, bão - Lớp khí tự (tropopause) Sự chu chuyển khí tầng đối lưu có tác động điều chỉnh thời tiết biến đổi Phía tầng đối lưu tầng bình lưu (stratosphere) Ở tầng phân bố khí phụ thuộc vào mật độ chúng Độ cao tầng lên đến 80 km với nhiệt độ tăng dần Đáy tầng bình lưu lớp ozôn (O3) mỏng với hàm lượng khoảng 7-8ppm, hấp thụ tới 90% lượng xạ tử ngoại, cho qua 10%, đủ thuận lợi cho sống lồi sinh vật Tầng ozơn bị huỷ hoại bị thủng thành lỗ lớn hoạt động người Phía tầng bình lưu tầng trung lưu (mesosphere), tầng nhiệt độ lại giảm theo chiều cao Tiếp theo tầng trung lưu tầng nhiệt (thermosphere), nơi nhiệt độ bắt đầu tăng theo độ cao Cuối tầng ngoại (exosphere) độ cao 500 km trở lên Khơng khí nhờ chuyển động khơng ngừng mà đảm bảo cho có phần ổn định Khơng khí hỗn hợp chất có dạng khí, có thành phần 78% nitơ (N2), 21% oxy (O2), 0,03% carbonic (CO2), 0,93% argon (Ar), 0,005% helium (He) Ngồi ra, khơng khí chứa 32 hàm lượng nước định, hợp chất bẩn thể rắn hay thể khí, trước hết SO2, chất chứa nitơ dễ bay hơi, chất galogen, bụi Những khí đóng vai trò quan trọng khí oxy (O2), cacbon dioxyt (CO2), nitơ (N2) chi phối đến hoạt động sinh giới 6.1 oxy (O2) : O2 cần thiết cho sinh vật q trình hơ hấp, tham gia vào q trình oxy hố hố học oxy hố sinh học Khí giàu O2, chiếm gần 21% thể tích Đối với khí quyển, O2 trở thành yếu tố giới hạn, môi trường nước, nhiều trường hợp lại trở thành thiếu (yếu tố giới hạn), đe doạ đến sống nhiều loài, thuỷ vực nông thuỷ vực phú dưỡng (Eutrophication) Hàm lượng O2 nước biến động hô hấp sinh vật, phân huỷ hiếu khí chất hữu vi sinh vật q trình oxy hố hay yếu tố vật lý khác nhiệt độ nước hàm lượng muối tăng hàm lượng O2 giảm, nhiều trường hợp 0, mặt nước bị phủ váng dầu, khối nước chứa nhiều hợp chất hữu bị phân huỷ 12 / 69 13 / 69 Tocooperation) + + Cả hai lồi có lợi không bắt buộc Sáo Trâu Cộng sinh hay hỗ sinh (Symbiose, Mutualism) + + Cả hai có lợi, bắt buộc phải sống vơi Nấm, 33 San hơ, Vi sinh vật Tảo, Tảo, Trâu, bò Trong mối quan hệ ta gộp lại thành nhóm lớn: Mối quan hệ bàng quan (hay trung tính), mối tương tác âm (hãm sinh, cạnh tranh, vật - mồi, ký sinh - vật chủ) mối tương tác dương (hội sinh, tiền hợp tác cộng sinh) Những mối tương tác trình bày chi tiết chương quần thể quần xã sinh vật 34 ... thể, quần xã sinh vật với môi trường, yếu tố sinh thái môi trường tác động lên chúng, mà sinh vật có ảnh hưởng đến yếu tố sinh thái mơi trường làm thay đổi tính chất yếu tố sinh thái Quy luật... nhân tố sinh thái Tổng quát yếu tố môi trường nhân tố sinh thái Các yếu tố môi trường bao gồm yếu tố vô sinh (đất, nước, nhiệt độ, ánh sáng, ) hữu sinh (sinh vật) Những yếu tố môi trường chúng... tố sinh thái định gọi giới hạn sinh thái hay trị số sinh thái (hoặc biên độ sinh thái) Còn mức độ tác động có lợi thể gọi điểm cực thuận (Optimum) Những loài sinh vật khác có giới hạn sinh thái