Bài giảng Hệ sinh thái thủy vực

Môn học Cơ sở sinh thái học thuỷ vực Cấu trúc giáo trình Chương Mơi trường nước thuỷ vực Chương Đời sống quần xã thuỷ sinh vật Chương Hệ sinh thái thuỷ vực Chương Năng xuất sinh học thuỷ vực CHƯƠNG MƠI TRƯỜNG NƯỚC VÀ CÁC THUỶ VỰC I Đặc tính môi II Đặc điểm môi III Đặc điểm môi trường nước trường sống trường sống biển thuỷ vực nội địa đại I ĐẶC TÍNH MƠI TRƯỜNG NƯỚC 1.Chu trình nước nguồn nước thiên nhiên Đại dương cung cấp hầu hết lượng nước bốc khí Chỉ có 91% trở lại đại dương thơng qua mưa, 9% lại chuyển vận tới vùng khác đất liền mà yếu tố khí hậu tạo thành mưa Kho chứa nước: khí quyển, đại dương, hồ, sơng, đất, sông băng, núi tuyết nước ngầm 97% lượng nước nước mặn đại dương; 3% nước Nước Sông Đầm lầy Nước ngầm Hồ Nước mặn Băng & sông băng > 10 km SỰ PHÂN PHỐI NƯỚC TRÊN TRÁI ĐẤT Nước trái đất Nước Nước bề mặt Gần 28.300 hộ gia đình Tây Ngun khơng có nước để ăn, uống Dự đốn thời gian tới, số tăng lên khoảng 59.000 hộ, nặng Đắk Lắk 25.000 hộ, Đắk Nơng 10.000 hộ, Lâm Đồng 7.000 hộ Trong hình, hàng chục vòi nước vét nước từ hồ nước cạn trơ đáy Tây Nguyên (Nguồn: danviet.vn) Đặc tính thuỷ lý-hố học mơi trường nước Ánh sáng nước  Nguồn sáng: Mặt trời; mặt trăng, sao, phần phát sáng từ thủy sinh vật  Các tia sáng vào nước không đồng đều, phụ thuộc vào độ dài sóng độ nước: Tia sáng ngắn cực ngắn xuyên sâu Tác dụng ánh sáng: • • • • Cung cấp nhiệt cho nước, làm nóng khối nước bề mặt Ảnh hưởng tới di động phân bố thuỷ sinh vật theo độ sâu Cung cấp lượng cho thực vật quang hợp Sự phân bố ánh sáng thuỷ vực không đồng theo độ sâu tạo nên vùng thực vật phong phú ứng với vùng sáng tầng nước • Sự chiếu sáng ngày đêm có tác động sâu sắc tới tượng di động ngày đêm thuỷ sinh vật 10 - Cỏ biển (Seagrasses) nhóm thực vật bậc cao có hoa thích ứng với điều kiện sống biển - Trên giới, có khoảng 60 lồi, thuộc họ, 13 chi; Đơng Nam có 16 lồi; Việt Nam có 14 lồi - Cỏ biển loại, quần xã hỗn hợp, với tập hợp loài, phát triển thành bãi cỏ biển lớn từ 10-1000ha ven bờ, ven đảo - Trong quần xã cỏ biển, thấy lồi động vật đáy (trai, ốc, giáp xác, giun nhiều tơ, da gai) cá biển nơi cư trú, thức ăn nhiều loài rùa biển Đáng ý bãi cỏ biển, thấy bò biển (Dugong dugong), ăn cỏ biển, thấy Quảng Ninh, Thanh Hoá, vùng biển Côn Đảo - Bãi cỏ biển có vai trò chống sóng bảo vệ bờ biển 121 Rừng ngập mặn (mangrove) kiểu hệ sinh thái đặc trưng vùng triều ven biển vùng vĩ độ nhiệt đới, cận nhiệt đới Trên giới, diện tích rừng ngập mặn chiếm từ 15–20 triệu ha, riêng Ơs trây lia có khoảng triệu Khoảng 1/4 đường bờ biển giới có rừng ngập mặn Rừng ngập mặn phát triển vùng châu thổ sông lớn Rừng ngập mặn lớn giới nằm Băng La des, bao phủ diện tích 600.000 ha; Việt Nam có khoảng 200.000 RNM RNM kiểu rừng nhiệt đới sớm đặc điểm sinh học sinh sản tính thích ứng sinh thái với điều kiện sống vùng triều Rừng ngập mặn nơi cư trú, sinh sản quần sinh vật rừng ngập mặn phong phú, có tầm quan trọng lớn nguồn lợi biển ven bờ bảo vệ vùng ven biển 122 V DIỄN THẾ SINH THÁI 1.1 DIỄN THẾ HÌNH THÁI thực vật thuỷ sinh đầm lầy bãi lầy thực vật rêu bể than bùn bậc cao, vi tảo thực vật cạn 123 Mặt cắt khối băng bị chôn vùi lớp sỏi, cát 11.000 năm Khối băng bị nóng chảy thành vực nước lộ thiên Thảm bùn lầy hình thành từ mép bờ vực nước Đầm lầy giai đoạn sau Thảm bùn lầy bao phủ hết mặt nước cối bắt đầu mọc đó, hình thành lớp than bùn đáy Đầm lầy (bog) Kalamazoo, Michigan nhìn từ cao Thảm đầm lầy ưu rêu nước (sphagnum) phát triển dần vào hồ, phía bên ngồi thơng nhóm thực vật rụng 124 Các giai đoạn diễn Phoenix paludosa Rhizophora mucronata Avicennia alba Sonnenratia alba Excoecarria agallocha Ceriops decandra Avicennia officinalis Avicennia alba Acrosticum aureum Xylocarpus granatum Finlaysonia maritima Burguiera sexangula (cây tiên phong) Gymnanthera nitida (Quần xã hỗn hợp) Có thể mơ tả diễn rừng ngập mặn vùng cửa sông Ba Lai-Bến Tre sau: Đất bùn mặn ven biển, tiên phong: bần trắng (Sonnenratia alba), mắm trắng (Avicennia alba) Đất tơn cao hơn: mắm lưỡi đòng (A officinalis), đước (Rhizophora mucronata), dà quánh (Ceriops decandra), xu vổi (Xylocarpus granatum), vẹt khang (Burguiera sexangula), dây mủ (Gymnanthera nitida) phát triển hình thành quần xã hỗn hợp Đất ngày nâng cao chặt lại, độ mặn giảm thích hợp cho cây: chà (Phoenix paludosa), Giá (Excoecarria agallocha), thiên lý biển (Finlaysonia maritima) Trong thảm thực vật nước đặc trưng cho vùng đất chua phèn 125 CHƯƠNG NĂNG XUẤT SINH HỌC THUỶ VỰC I Năng xuất sinh học thuỷ vực II Dẫn liệu xuất sinh học thuỷ vực III Vấn đề loại hình học thuỷ vực 126 Các đại lượng xác định suất sinh học thuỷ vực Khối lượng sinh vật hay sinh vật lượng (biomass) thuỷ vực lượng sinh vật có thuỷ vực xác định phương pháp định lượng thời điểm định (đơn vị: g/l, g/m , g/m , kg/ha hay tấn/ha) Sản lượng sinh vật (bioproduct) thuỷ vực lượng chất sống sinh vật sản sinh ra, thể độ tăng khối lượng sinh vật khoảng thời gian (một ngày đêm, năm) thuỷ vực (đơn vị: g/m ,m /thời gian; kg/ha/thời gian) • Quan hệ khối lượng sinh vật (B) sản lượng sinh vật (P) quần thể sinh vật hay thuỷ vực khoảng thời gian (t1-t2) xác định công thức sau: P( t1 −t ) = B( t2 ) − B( t1 ) + P ' : sản lượng sinh vật khoảng thời gian t1-t2 P( t1 −t2 ) : khối lượng sinh vật thấy có thời điểm t1 t2 B( t2 ) − B( t1 ) ’ : khối lượng sinh vật bị hao hụt khoảng thời gian t1-t2 P 127 Hệ số P/B sản lượng sinh vật đơn vị khối lượng sinh vật (khối lượng sinh vật trung bình) khoảng thời gian định, thường năm Ở thực vật nước, hệ số P/B thường lớn gấp nhiều lần hệ số P/B động vật Ở động vật có kích thước lớn, hệ số P/B thấp động vật có kích thước nhỏ Quan hệ khối lượng sản lượng số nhóm thuỷ sinh vật biển Vi khuẩn; Thực vật nổi; 3.Động vật nổi; Sinh vật đáy; Cá Sản lượng Khối lượng 128 Xác định sản lượng sơ cấp thuỷ vực • Phương pháp bình tối bình sáng nhằm xác định lượng oxy có thể tích nước thủy vực phóng thích q trình quang hợp, khoảng thời gian nghiên cứu (1 ngày đêm) • Phương pháp xác định sản lượng sơ cấp vào lượng chất diệp lục có thực vật • Phương pháp tính số lượng C14 phóng xạ dạng bicacbonat thực vật hấp thụ thời gian nghiên cứu, từ suy lượng cacbon thực vật hấp thụ 129 Dẫn liệu sản lượng sơ cấp đại dương Sản lượng ngày mg C/m Sản lượng năm vùng nước Đại dương (10 C) Loại vùng nước Lượng trung bình Phạm vi dao động 70 100 3,79 140 100 - 150 4,22 200 150 – 250 6,31 Vùng ven bờ 340 250 – 500 4,80 Vùng thềm lục địa 1000 500 Vùng nước nghèo dinh dưỡng phần trung tâm vùng nước tĩnh cận nhiệt đới Các miền chuyển tiếp cận nhiệt đới cận cực Ven vùng nước phân ly xích đạo Vùng nước phân ly xích đạo vùng khơi cận cực 130 3,90 Xác định sản lượng sinh vật thứ cấp • • Là vấn đề phức tạp Do đặc tính sinh thái học sinh học động vật khác trình sinh trưởng phát triển, khơng có phương pháp nghiên cứu chung cho tất nhóm động vật 131 • Phương pháp Lập phương trình tính tốn dựa vào đặc tính sinh trưởng phát triển nhóm động vật nghiên cứu, sở cơng thức • Phương pháp tươngPđối trường B( ttrong P động vật khơng có biến ( t −tđơn ) =giản ) −B ( t ) +hợp ' 2 thái chu trình phát triển, phức tạp trường hợp động vật có biến thái qua nhiều giai đoạn chu trình phát triển 132 III VẤN ĐỀ LOẠI HÌNH HỌC THUỶ VỰC Lý thuyết Thienemann - Naumann phân loại thuỷ vực dạng hồ Hàm lượng muối dinh dưỡng nước Chế độ ô xy Sinh vật chị Phân loại thuỷ vực dựa đặc tính suất sinh học thuỷ vực Dựa sản lượng sinh vật sơ cấp Phân loại thuỷ vực theo nhu cầu sử dụng Dựa mức độ phú dưỡng hồ tính tới mối quan hệ vùng lưu vực thuỷ vực 133 Quan điểm phân loại: • • • • Thuỷ vực xem phần vùng lưu vực; Mối tương tác hình thái thuỷ vực chất lượng nước xem vấn đề phải quan tâm; Chất lượng nước thể tích hợp thuộc tính vật lý, thành phần hố học tiêu sinh học; Sự phân loại nhạy cảm tới thay đổi chất lượng nước tải lượng dinh dưỡng khả hồi phục thuỷ vực; • Sự phân loại cung cấp thông tin liên quan tác động tiềm tàng việc sử dụng tới chất lượng nước; • Hệ thống phân loại cung cấp thơng tin có ích hiểu biết cho nhà hoạch định sách có trách nhiệm quản lý nguồn nước Tiêu chí phân loại: có nhóm • • • Tiêu chí thuỷ văn vùng lưu vực; Tiêu chí dinh dưỡng; Các tiêu chí đặc biệt vệ sinh 134 Áp dụng phân loại hồ Việt Nam Hồ Tây Hồ Trúch Bạch Hồ Ba Bể Hồ Hồ Bình 135 ... Chương Mơi trường nước thuỷ vực Chương Đời sống quần xã thuỷ sinh vật Chương Hệ sinh thái thuỷ vực Chương Năng xuất sinh học thuỷ vực CHƯƠNG MƠI TRƯỜNG NƯỚC VÀ CÁC THUỶ VỰC I Đặc tính môi II Đặc... thấp Biển 11 Chế độ nhiệt Trong hệ sinh thái thủy vực, nhiệt giữ hai chức chủ yếu:  Tạo phân tầng nhiệt thuỷ vực  Điều chỉnh tốc độ phản ứng hố học q trình sinh học 12 Nguồn nhiệt • Nguồn nhiệt... TRONG THỦY VỰC NỘI ĐỊA  Các loại hình thuỷ vực nội địa Phân biệt thuỷ vực tự nhiên nhân tạo (hồ chứa nước, ruộng lúa nước, ao đào, hệ thống kênh mương v.v.)  Trên thực tế, phân chia loại thủy vực