CHƯƠNG 4 hệ SINH THÁI, SINH QUYỂN và bảo vệ môi TRƯỜNG image marked image marked

CHƯƠNG HỆ SINH THÁI, SINH QUYỂN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG A KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ CHUYÊN SÂU I HỆ SINH THÁI Khái niệm hệ sinh thái - Hệ sinh thái hệ thống ổn định, bao gồm quần xã sinh vật sinh cảnh quần xã, sinh vật tác động qua lại với với thành phần sinh cảnh tạo nên chu trình sinh địa hóa - Có kiểu hệ sinh thái chủ yếu: Hệ sinh thái tự nhiên (trên cạn, nước) hệ sinh thái nhân tạo (trên cạn, nước) Các thành phần cấu trúc hệ sinh thái Một hệ sinh thái gồm hai thành phần: a Thành phần hữu sinh (quần xã) Quần xã sinh vật bao gồm nhóm: - Sinh vật sản xuất: Là loài sinh vật có khả quang hợp hóa tổng hợp, tạo nên nguồn thức ăn tự ni ni sinh vật dị dưỡng - Sinh vật tiêu thụ: Gồm động vật ăn thực vật, động vật ăn thịt - Sinh vật phân giải: Là loài sinh vật sống dựa vào phân giải chất hữu có sẵn thành chất vô để trả lại môi trường Gồm có vi khuẩn hoại sinh, nấm số lồi động vật khơng xương sống ăn mùn hữu Đặt mua file Word link sau https://tailieudoc.vn/phankhacnghe/ b Thành phần vơ mơi trường vật lí hay sinh cảnh bao gồm: - Các chất vô cơ: nước, ôxi, nitơ, P, - Các chất hữu cơ: Prôtêin, cacbohiđrat, lipit, - Các yếu tố khí hậu: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, gió, Chức hệ sinh thái - Thực chu trình sinh học đầy đủ: vật chất vào hệ, qua biến đổi chúng lại trả lại môi trường - Năng lượng vào hệ thoát dạng nhiệt - Hệ sinh thái hệ thống tương đối hoàn chỉnh, thường xuyên trao đổi vật chất lượng có khả tự điều chỉnh, đảm bảo ổn định lâu dài theo thời gian II TRAO ĐỔI VẬT CHẤT TRONG HỆ SINH THÁI Trao đổi vật chất quần xã Trang a Chuỗi thức ăn: - Là dãy lồi sinh vật có mối quan hệ với mặt dinh dưỡng, lồi ăn lồi khác phía trước thức ăn lồi phía sau - Có loại chuỗi thức ăn: + Chuỗi thức ăn bắt đầu sinh vật tự dưỡng Ví dụ: Cỏ  Châu chấu  Ếch  Rắn + Chuỗi thức ăn bắt đầu sinh vật ăn mùn bã hữu Ví dụ: Giun đất (ăn mùn)  Gà  Cáo b Lưới thức ăn - Là tập hợp chuỗi thức ăn hệ sinh thái, có mắt xích chung - Mỗi hệ sinh thái có lưới thức ăn Lưới thức ăn thay đổi theo mùa thay đổi cấu trúc quần xã bị thay đổi - Lưới thức ăn phức tạp tính ổn định quần xã cao c Bậc dinh dưỡng - Bậc dinh dưỡng loài mức lượng sử dụng thức ăn mức lượng lưới thức ăn (hoặc chuỗi thức ăn) - Trong chuỗi thức ăn, bậc dinh dưỡng có lồi Trong lưới thức ăn, bậc dinh dưỡng có nhiều loài Trao đổi vật chất quần xã với mơi trường a Chu trình tuần hồn vật chất (chu trình sinh địa hóa) Là chu trình trao đổi vật chất tự nhiên Một chu trình sinh địa hóa gồm có thành phần: Tổng hợp chất, tuần hoàn chất tự nhiên, phân giải lắng đọng phần vật chất (trong đất, nước, ) - Trong hệ sinh thái, chất dinh dưỡng môi trường vào sinh vật sản xuất (do thực vật hấp thụ)  vào sinh vật tiêu thụ  sinh vật phân giải trở lại môi trường gọi chu trình sinh địa hóa Gồm có chu trình chất khí (nguồn dự trữ có khí quyển) chu trình chất lắng đọng (nguồn dự trữ vỏ trái đất) - Chu trình sinh địa hóa trì cân vật chất sinh Một chu trình sinh địa hóa gồm phần (tổng hợp chất; tuần hoàn vật chất tự nhiên; phân giải lắng đọng phần) b Dòng lượng hệ sinh thái - Mặt trời cung cấp lượng cho sống trái đất Năng lượng mặt trời cung cấp cho sinh vật sản xuất để sinh vật sản xuất quang hợp tổng hợp nên chất hữu cấu tạo nên sinh vật sản xuất Sinh vật tiêu thụ sử dụng sinh vật sản xuất làm nguồn thức ăn nên lượng tích lũy sinh vật sản xuất cung cấp cho sinh vật tiêu thụ cấp, sau cung cấp cho sinh vật phân giải - Qua bậc dinh dưỡng, lượng bị thất thoát khoảng 90% (do sinh vật hơ hấp, tiết, hiệu suất tiêu hóa), khoảng 10% lượng truyền lên bậc dinh dưỡng cao - Hiệu suất sinh thái tỉ lệ phần trăm chuyển hóa lượng bậc dinh dưỡng Trong tự nhiên, hiệu suất sinh thái bậc dinh dưỡng thường khoảng 10% - Sản lượng sinh vật sơ cấp sinh vật sản xuất (cây xanh, tảo, số vi sinh vật tự dưỡng) tạo nên q trình quang hợp hóa tổng hợp Sản lượng sơ cấp thực tế = Sản lượng sơ cấp thô – sản lượng hô hấp - Sản lượng sinh vật thứ cấp hình thành sinh vật dị dưỡng, chủ yếu động vật Trang Tháp sinh thái a Khái niệm: Bao gồm nhiều hình chữ nhật xếp chồng lên nhau, hình chữ nhật có chiều cao nhau, chiều dài biểu thị độ lớn bậc dinh dưỡng Tháp sinh thái cho biết mức độ dinh dưỡng bậc toàn quần xã b Các loại tháp sinh thái: Có loại hình tháp sinh thái: - Tháp số lượng xây dựng dựa số lượng cá thể sinh vật bậc dinh dưỡng - Tháp sinh khối xây dựng dựa khối lượng tổng số tất sinh vật đơn vị diện tích hay thể tích bậc dinh dưỡng - Tháp lượng xây dựng dựa số lượng tích lũy đơn vị diện tích hay thể tích đơn vị thời gian bậc dinh dưỡng c Hiệu suất sinh thái tỉ lệ phần trăm chuyển hóa lượng bậc dinh dưỡng hệ sinh thái III SINH QUYỂN Sinh quyển: gồm toàn sinh vật môi trường vô sinh trái đất hoạt động hệ sinh thái lớn Sinh gồm nhiều khu hệ sinh học Khu hệ sinh học (biôm): Là hệ sinh thái cực lớn đặc trưng cho đặc điểm địa lí, khí hậu sinh vật vùng a Các khu hệ sinh học cạn: - Vùng Bắc cực có: Đồng rêu hàn đới - Vùng cận Bắc cực có: Rừng kim phương Bắc - Vùng ơn đới có: Rừng rụng ôn đới, Thảo nguyên, rừng Địa Trung Hải - Vùng nhiệt đới có: Rừng mưa nhiệt đới, Savan, Hoang mạc sa mạc b Các khu sinh học nước: Bao gồm khu sinh học nước ngọt, khu sinh học nước mặn B CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Câu hỏi: Câu 1: Thế chu trình sinh địa hóa hệ sinh thái? Nêu khác chu trình chất khí chu trình chất lắng đọng Hướng dẫn trả lời * Khái niệm: Chu trình sinh địa hóa vận động không ngừng vật chất từ môi trường vào quần xã sinh vật từ quần xã sinh vật mơi trường theo vòng khép kín * Sự khác chu trình chất khí chất lắng đọng: Các chất khí Các chất lắng đọng - Có nguồn gốc lớn lao từ khí - Có nguồn gốc từ vỏ phong hóa trái đất - Tốc độ vận động nhanh - Tốc độ vận động chậm chạp - Sau chu trình, vật chất thất - Sau chu trình, vật chất thất nhiều Câu 2: Vì chuỗi thức ăn hệ sinh thái có giới hạn thường khơng nhiều mắt xích Hướng dẫn trả lời Số mắt xích chuỗi thức ăn thường có giới hạn hao phí lượng qua bậc dinh dưỡng lớn (khoảng 90%) Trang Câu 3: Hãy so sánh khác cấu trúc, chu trình dinh dưỡng chuyển hóa lượng hệ sinh thái tự nhiên với hệ sinh thái nhân tạo Hướng dẫn trả lời * Hệ sinh thái tự nhiên: - Thành phần cấu trúc: + Thành phần loài phong phú, số lượng cá thể nhiều + Kích thước cá thể đa dạng, cá thể có tuổi khác + Phân bố khơng gian nhiều tầng + Hệ sinh thái có đủ sinh vật sản xuất, tiêu thụ, phân giải - Về chu trình dinh dưỡng: + Lưới thức ăn phức tạp, tháp sinh thái có hình đáy rộng + Tất thức ăn cho sinh vật cung cấp bên hệ sinh thái - Về chuyển hóa lượng: + Năng lượng cung cấp chủ yếu từ Mặt Trời * Hệ sinh thái nhân tạo: - Thành phần cấu trúc: + Số lượng lồi ít, số lượng cá thể lồi nhiều + Các lồi có kích thước thể, tuổi gần - Về chu trình dinh dưỡng: + Lưới thức ăn đơn giản có mắt xích, tháp sinh thái có hình đáy hẹp + Một phần sản lượng sinh vật thu hoạch mang ngồi hệ sinh thái - Về chuyển hóa lượng: + Ngoài lượng cung cấp từ Mặt Trời, hệ sinh thái cung cấp thêm phần sản lượng lượng khác (ví dụ phân bón, ) Câu 4: Chu trình nitơ gồm giai đoạn nào? Sự tham gia nhóm vi sinh vật chủ yếu giai đoạn nào? Hướng dẫn trả lời - Các giai đoạn chu trình nitơ tham gia vi sinh vật chủ yếu giai đoạn là: + Q trình quang hóa điện hóa xảy khí + Cố định nitơ trực tiếp từ khí nhờ vi khuẩn cộng sinh (vi khuẩn nốt sần Rhizobium), vi khuẩn sống tự đất hay nước (Azotobacter, Clostridium) + Q trình amơn hóa hay khống hóa với tham gia vi khuẩn Bacillus, Pseudomonas, Nitrosomonas + Q trình nitrat hóa với tham gia vi khuẩn Pseudomonas, Nitrobacter + Quá trình phản nitrat hóa với tham gia vi khuẩn Bacillus,Micrococcaceae, Pseudomonas, Azotobacter Câu 5: Trong hệ sinh thái, bậc dinh dưỡng tháp sinh thái kí hiệu A, B, C, D E Sinh khối bậc là: A = 400 kg/ha; B = 500 kg/ha; C = 4000 kg/ha; D = 60 kg/ha; E = kg/ha Các bậc dinh dưỡng tháp sinh thái xếp từ thấp đến cao, theo thứ tự sau: Trang Hệ sinh thái 1: A  B  C  E Hệ sinh thái 2: A  B  D  E Hệ sinh thái 3: C  A  B  E Hệ sinh thái 4: E  D  B  C Hệ sinh thái 5: C  A  D  E Trong hệ sinh thái trên, cho biết: - Hệ sinh thái hệ sinh thái bền vững? Trường hợp hệ sinh thái bền vững? - Trường hợp không xảy ra? Hãy giải thích Hướng dẫn trả lời - Hệ sinh thái tồn bền vững hệ sinh thái - Hệ sinh thái tồn thời gian ngắn, hệ sinh thái thủy sinh - Hệ sinh thái có sinh khối sinh vật sản xuất nhỏ nhiều lần sinh vật tiêu thụ bậc không tồn - Hệ sinh thái hệ sinh thái bền vững có sinh khối sinh vật sản xuất lớn Sinh vật tiêu thụ bậc có nhiều lồi rộng thực - Hệ sinh thái có sinh khối sinh vật sản xuất nhỏ nhiều lần sinh vật tiêu thụ bậc khơng phù hợp - Hệ sinh thái hệ sinh thái bền vững có hình tháp sinh thái bản, sinh khối sinh vật sản xuất lớn Câu 6: Giải thích hệ sinh thái có lưới thức ăn phức tạp ổn định? Hướng dẫn trả lời - Lưới thức ăn quần xã phức tạp đồng nghĩa với độ đa dạng quần xã cao, có nhiều lồi rộng thực - Quần xã có độ đa dạng cao ổn định vì: + Các lồi có khống chế lẫn chặt chẽ, khó xảy biến động lớn vài lồi + Khi loài bị suy giảm, loài ăn thịt sử dụng lồi khác làm thức ăn thay thế, mức độ ảnh hưởng đến quần xã không cao Câu 7: Cho chuỗi thức ăn hệ sinh thái sau: Tảo đơn bào  động vật phù du  giáp xác  cá  chim  người a Xác định bậc dinh dưỡng mắt xích chuỗi b Mắt xích chuỗi sinh vật tiêu thụ cấp 2? c Mắt xích chuỗi động vật ăn thịt cấp 3? d Nếu nước hồ bị nhiễm DDT với nồng độ thấp lồi bị ảnh hưởng nhiều nhất? Vì sao? Hướng dẫn trả lời a Bậc dinh dưỡng mắt xích: Bậc Bậc Bậc Bậc Bậc Bậc Tảo đơn bào Động vật phù du Giáp xác Cá Chim Người Trang b Sinh vật tiêu thụ cấp 2: Giáp xác c Động vật ăn thịt cấp 3: Chim d Nếu môi trường bị nhiễm DDT với nồng độ thấp người chịu tác động mạnh người có bậc dinh dưỡng cao nhất, hàm lượng DDT tích lũy thể người cao Câu 8: Tại vật chất hệ sinh thái tuần hồn theo chu trình kín? Trong trường hợp vật chất khơng quay vòng hệ sinh thái? Hướng dẫn trả lời - Trong hệ sinh thái, vật chất tuần hồn theo chu trình kín, từ mơi trường vào quần xã sau quay trở lại mơi trường Sự tuần hồn có nhờ hoạt động nhóm sinh vật quần xã, bao gồm: sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ sinh vật phân hủy + Vật chất dạng vô môi trường vào quần xã nhờ hoạt động sinh vật sản xuất + Sinh vật tiêu thụ giúp cho luân chuyển vật chất qua bậc dinh dưỡng quần xã + Sinh vật phân hủy phân giải chất hữu cơ, tạo thành chất vô trả lại cho môi trường, khép kín chu trình - Các trường hợp: + Hệ sinh thái có cấu trúc khơng hồn chỉnh, thiếu ba nhóm sinh vật nói (hoặc nhóm hoạt động yếu) Chẳng hạn, xác chết phân hủy coi hệ sinh thái khơng có sinh vật sản xuất, cho nên, xác chết bị phân hủy hết hệ sinh thái khơng nữa, hay hệ sinh thái nơng nghiệp, người lấy nhiều sản phẩm sinh vật sản xuất, hoạt động sinh vật tiêu thụ sinh vật phân hủy yếu, đó, sau vụ thu hoạch, môi trường bị thiếu hụt nhiều chất khống, người khơng bổ sung kịp thời sau thời gian, suất hệ sinh thái giảm + Một số chất qua hệ sinh thái khơng quay trở lại chu trình mà lắng đọng xuống lớp trầm tích Ví dụ chu trình chất lắng đọng photpho Câu 9: Một biện pháp đưa nhằm đối phó với gia tăng nồng độ CO2 khí trồng thêm xanh hệ sinh thái Tuy nhiên có người cho rằng, việc trồng thêm xanh khơng có tác dụng làm giảm nồng độ CO2 khí Theo em, ý kiến hay sai? Giải thích Hướng dẫn trả lời Ý kiến đúng, xét mặt sinh thái học, chu trình cacbon chu trình chất khí, nghĩa cacbon vào quần xã dạng khí CO2, chu trình này, hầu hết cacbon quay trở lại chu trình dạng CO2, lượng cacbon lắng đọng, khỏi chu trình Vì vậy, việc trồng thêm xanh chủ yếu có tác dụng làm tăng tốc độ tuần hoàn cacbon hệ sinh thái mà thơi Muốn giảm lượng khí CO2 khí quyển, việc quan trọng phải cắt giảm lượng khí CO2 thải hoạt động sản xuất người Bài tập: Bài 1: Trong chuỗi thức ăn hệ sinh thái gồm có: cỏ  châu chấu  cá rô Nếu tổng lượng cỏ 7,6.108kcal; tổng lượng châu chấu 1,4.107kcal; tổng lượng cá rô 0,9.106kcal Hãy xác định hiệu suất sinh thái cá rô, châu chấu Hướng dẫn giải Hiệu suất sinh thái tỉ lệ phần trăm chuyển hóa lượng bậc dinh dưỡng - Hiệu suất sinh thái châu chấu: H  1, 4.107 100%  1,8% 7, 6.108 Trang - Hiệu suất sinh thái cá rô : H  0,9.106 100%  6, 4% 1, 4.107 Bài 2: Ở vùng biển, lượng xạ chiếu xuống mặt nước đạt đến triệu kcal/m2/ngày Tảo silic đồng hóa 0,3% tổng lượng đó, giáp xác khai thác 40% lượng tích lũy tảo, cá ăn giáp xác khai thác 0,15% lượng giáp xác Biết diện tích mơi trường 105 m2 a Số lượng tích tụ giáp xác, cá bao nhiêu? b Hiệu suất chuyển hóa lượng cá so với tảo silic %? Hướng dẫn giải a – Số lượng tích lũy giáp xác  3.106 x0,3%x40%x105  3600.105  36.107 (kcal) - Số lượng lượng tích lũy cá  36.107 x0,15%  54.104 (kcal) b Hiệu suất chuyển hóa lượng cá so với tảo silic  40%x0,15%  0, 06% Bài 3: Từ giai đoạn năm 2000 đến năm 2010, nhóm nghiên cứu tiến hành xác định biến động số lượng cá thể quần thể chim trĩ rừng quốc gia U Minh Hạ phương pháp bắt, đánh dấu – thả - bắt lại Kết thu sau: Lần (đầu tháng 4) Lần (cuối tháng 4) Thời điểm lấy mẫu Số cá thể bắt tiến hành đánh dấu Số cá thể bắt lại Số cá thể có dấu Năm 2000 60 200 Năm 2002 150 200 10 Năm 2004 100 120 15 Năm 2006 50 50 Năm 2008 50 20 Năm 2010 20 30 Biết chim trĩ không sinh sản vào tháng phương pháp bắt đánh dấu không ảnh hưởng đến sức sống, khả sinh sản cá thể a Hãy xác định số lượng cá thể quần thể chim trĩ năm nói trên? b Hãy đưa dự đoán xu hướng biến động số lượng cá thể quần thể năm Hướng dẫn giải a Sau thả cá thể đánh dấu phân bố ngẫu nhiên xen lẫn cá thể không đánh dấu nên cá thể bắt lại lần 2, số cá thể đánh dấu phản ánh tỉ lệ cá thể đánh dấu có quần thể - Nếu gọi a số cá thể có quần thể, b số cá thể bắt lên đánh dấu, c số cá thể a c c.b bắt lại lần 2, d số cá thể có dấu lần bắt thứ Thì ta có tỉ lệ thức   a  b d d - Số cá thể thời điểm nghiên cứu: Thời điểm lấy mẫu Lần Số cá thể Lần (cuối tháng 4) Số cá thể Số cá thể có dấu Số cá thể có quần thể (a) Trang đánh dấu (b) bắt lại (c) (d) Năm 2000 60 200  200.60  3000 Năm 2002 150 200 10  200.150  3000 10 Năm 2004 100 120 15  120.100  800 15 Năm 2006 50 50  50.50  500 Năm 2008 50 20  20.50  200 Năm 2010 20 30  30.20  100 b Ta thấy giai đoạn đầu, số lượng cá thể ổn định mức 3000 cá thể sau cá thể giảm xuống 800 giảm dần năm Quần thể có xu hướng biến động giảm số lượng cá thể tiến tới suy thoái quần thể diệt vong - Nếu gọi a số cá thể có quần thể, b số cá thể bắt lên đánh dấu, c số cá thể a c c.b bắt lại lần 2, d số cá thể có dấu lần bắt thứ 2, ta có tỉ lệ thức   a  b d d Bài 4: Trong đầm nuôi hàng năm nhận nguồn lượng 12 tỷ Kcal Tảo cung cấp nguồn thức ăn sơ cấp cho cá mè trắng giáp xác Cá mương, cá dầu sử dụng giáp xác làm thức ăn đồng thời hai loài cá lại làm mồi cho cá măng cá Hai lồi cá tích lũy 40% lượng từ bậc dinh dưỡng thấp kề liền với cho sản phẩm quy lượng 1.152.000 Kcal Cá mương cá dầu khai thác tới 60% lượng giáp xác, tảo cung cấp cho giáp xác 40% cho cá mè trắng 20% nguồn lượng a Tổng sản phẩm cá mè trắng? b Hiệu suất đồng hóa lượng tảo %? Hướng dẫn giải a Tổng sản phẩm cá mè trắng - Tổng lượng cá mương cá dầu - Tổng lượng giáp xác  1152000  2880000 Kcal 0, 2880000  4800000 Kcal 0, - Tảo silic cung cấp cho giáp xác 40% cho cá mè trắng 20% nguồn lượng chứng tỏ tổng lượng cá mè trắng 50% tổng lượng giáp xác  Tổng lượng cá mè trắng  4800000  2400000 Kcal b Hiệu suất đồng hóa lượng tảo - Tổng lượng tảo silic  2400000 : 0,  12000000 Kcal Trang - Hiệu suất đồng hóa tảo silic  12000000  103  0,1% 12.10 Bài 5: Ở vùng biển, lượng xạ chiếu xuống mặt nước đạt đến triệu kcal/m2/ngày Tảo silic đồng hóa 0,3% tổng lượng đó, giáp xác khai thác 40% lượng tích lũy tảo, cá ăn giáp xác khai thác 0,15% lượng giáp xác a Số lượng tích tụ giáp xác, cá bao nhiêu? b Hiệu suất chuyển hóa lượng bậc dinh dưỡng cuối so với tổng lượng xạ so với tảo silic %? Hướng dẫn giải a – Số lượng tích tụ tảo  3.106  0,3%  9000 (Kcal) - Số lượng lượng tích lũy giáp xác 9000  40%  3600 (Kcal) - Số lượng lượng tích lũy cá 3600  0,15%  5, (Kcal) b Hiệu suất chuyển hóa lượng cá so với tảo silic tổng lượng xạ 5, :  3.106  x100%  1,8.104 % Hiệu suất chuyển hóa lượng cá so với tảo: 5, : 9000 100%  0, 06% Trang ... dinh dưỡng hệ sinh thái III SINH QUYỂN Sinh quyển: gồm tồn sinh vật mơi trường vô sinh trái đất hoạt động hệ sinh thái lớn Sinh gồm nhiều khu hệ sinh học Khu hệ sinh học (biôm): Là hệ sinh thái... ngắn, hệ sinh thái thủy sinh - Hệ sinh thái có sinh khối sinh vật sản xuất nhỏ nhiều lần sinh vật tiêu thụ bậc khơng tồn - Hệ sinh thái hệ sinh thái bền vững có sinh khối sinh vật sản xuất lớn Sinh. .. Hệ sinh thái 1: A  B  C  E Hệ sinh thái 2: A  B  D  E Hệ sinh thái 3: C  A  B  E Hệ sinh thái 4: E  D  B  C Hệ sinh thái 5: C  A  D  E Trong hệ sinh thái trên, cho biết: - Hệ sinh