Sinh tha i nho m

I Cấu trúc và chức 1.1 Khái niệm: Hệ sinh thái là tổ hợp của quần xã sinh vật với môi trường vật lý mà quần xã đó tồn tại, đó các sinh vật tương tác với và với môi trường để tạo nên chu trình vật chất và chuyển hóa lượng Hệ sinh thái = quần xã sinh vật + môi trường xung quanh + lượng mặt trời 1.2 Đặc điểm – chức năng: Hệ sinh thái có thể hiểu nó bao gồm quần xã sinh vật ( động vật, thực vật, vi sinh vật) và môi trường vô sinh (ánh sáng, nhiệt độ, chất vô cơ,…) Tùy theo cấu trúc dinh dưỡng tạo nên sự đa dạng về loài, cao hay thấp, tạo nên chu trình tuần hoàn vật chất (chu trình tuần hoàn vật chất hiện hầu chưa được khép kín vì dòng vật chất lấy không đem trả lại cho môi trường đó) Hệ sinh thái có kích thước to nhỏ khác nhâu và cùng tồn tại độc lập (nghĩa là không nhận lượng từ hệ sinh thái khác) Hệ sinh thái là đơn vị bản của sinh thái học và được chia thành hệ sinh thái nhân tạo và hệ sinh thái tự nhiên Đặc điểm của hệ sinh thái là một hệ thống hở có dòng (dòng vào, dòng và dòng nội lưu) vật chất, lượng, thông tin Hệ sinh thái cũng có khả tự điều chỉnh để trì trạng thái cân bằng, nếu một thành phần thay đổi thì các thành phần khác cũng thay đổi theo ở mức độ nào đó để trì cân bằng, nếu biến đổi quá nhiều thì sẽ bị phá vỡ cân bằng sinh thái 1.3 Cấu trúc hệ sinh thái: Theo quan điểm chức năng, HST được phân chia theo các hướng thích hợp sau đây: - Dòng lượng; - Chuỗi thức ăn; - Đặc trưng phân hoá theo không gian và thời gian; - Vòng tuần hoàn vật chất của các phần tử dinh dưỡng (vòng tuần hoàn sinh địa hoá); - Phát triển và tiến hoá; - Điều khiển (cyberbnetics) Theo cấu trúc, HST có thể gồm: 1.3.1 Yếu tố hữu sinh a sinh vật sản xuất: Sinh vật sản xuất bao gồm vi khuẩn và xanh, tức là sinh vật có khả tổng hợp được tất cả các chất hữu cần xây dựng cho thể của mình Các sinh vật này còn gọi là sinh vật tự dưỡng Cơ chế để các sinh vật sản xuất tự quang hợp đượ các chất hữu là chúng có diệp lục để thực hiện được phản ứng quang hợp sau: Anh sang MT + enzim diêp luc 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 Một số vi khuẩn được xem là sinh vật sản xuất chúng cũng có khả quang hợp hay hóa tổng hợp, đương nhiên tất cả các hoạt động sống có được là dựa vào khả sản xuất của sinh vật sản xuât b Sinh vật tiêu thụ: Sinh vật tiêu thụ bao gồm các động vật Chúng sử dụng các chất hữu trực tiếp hay gián tiếp từ sinh vật sản xuất, chúng không có khả tự tổng hợp các chất hữu cần thiết cho thể chúng và gọi là sinh vật dị dưỡng sinh vật tiêu thụ chia thành: + Vật tiêu thụ bậc 1: động vật ăn cỏ hay các động vật chỉ ăn được thực vật + Vật tiêu thụ bậc 2: động vật ăn tạp hay ăn thịt, chúng ăn vật tiêu thụ bậ + Vật tiêu thụ bậc 3,4: tương tự … Ví dụ: hệ sinh thái hồ: tảo là sinh vật sản xuất, giáp xác thấp là vật tiêu thụ bậc 1, tôm tép là vật tiêu thụ bậc 2, cá rô là sinh vật tiêu thụ bậc 3, rắn nước là sinh vật tiêu thụ bậc c Sinh vật phân hủy: Sinh vật phân hủy là các vi khuẩn và nấm, chúng phân hủy các chất hữu Tính chất dinh dưỡng đó gọi là hoại sinh Chúng sống nhờ vào các sinh vật chết Hầu hết các hệ sinh thái tự nhiên đều bao gồm đủ thanhg phần Tuy vậy, một số trương hợp, hệ sinh thái không đủ cả thành phần Ví dụ: hệ sinh thái dưới đáy biển sâu thiếu sinh vật sản xuẩ, chúng không thể tồn tại nếu không có hệ sinh khí tầng mặt cung cấp hữu cho chúng Tương tự, hệ sinh thái hang động khoog có sinh vật sản xuất; hệ sinh thái đô thị cũng được coi là không có sinh vật sản xuất, muốn tồn tại hệ sinh thái này cần cung cấp lương thực, thực phẩm từ hệ sinh thái nông thôn 1.3.2 Yếu tố vô sinh a Các chất vô cơ: Gồm các chất vô tham gia vào chu trình tuần hoàn vật chất CO2, N2, O2, C, H2O  Một số chu trình: - Chu trình Nito: Nitơ là một chất cần thiết cho nhiều quá trình; và là chất chủ yếu của bất kỳ dạng sống nào Trái Đất Trong thực vật, hầu hết nitơ được dùng các phân tử chlorophyll, là chất cần thiết cho quá trình quang hợp và sự phát triển về sau của chúng Nitơ môi trường tồn tại ở nhiều dạng hóa học khác bao gồm nitơ hữu ammoni (NH4+), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), nitơ ôxit (N2O), nitric ôxit (NO), hoặc nitơ vô khí nitơ (N2) Nitơ hữu có thể tồn tại các sinh vật sống, đất mùn, hoặc các sản phẩm trung gian của quá trình phân hủy các vật chất hữu Các quá trình chu trình nitơ chuyển đổi nitơ từ một dạng này sang dạng khác Một số quá trình này được tiến hành bởi các vi khuẩn, qua quá trình đó hoặc để chúng lấy lượng hoặc để tích tụ nitơ thành một dạng cần thiết cho sự phát triển của chúng Quá trình quan trọng chu trình nitơ bao gồm sự cố định nitơ, khoáng hóa, nitrat hóa, và khử nitrat - Chu trình cacbon: Môi trường đất, nước và không khí được liên kết thông qua chu trình Cacbon(C), nhờ quá trình quang hợp, góp phần làm giảm hàm lượng CO2 khí quyển Các quá trình chính chu trình tuần hoàn C gồm quá trình quang hợp, quá trình phân hủy các sản phẩm bài tiết Ngoài còn có quá trình hô hấp, quá trình khuyếch tán khí CO2 khí quyển.Vòng tuần hoàn Cacbon tự nhiên - Ngoài còn có chu trình photpho (P), chu trình nước, chu trình lưu huỳnh b Các yếu tố môi trướng, khí hậu: Nhiệt độ Nhiệt độ có tác động trực tiếp và gián tiếp đến quá trình sinh trưởng, phát triển, và phân bố các sinh vật Khi nhiệt độ tăng hay giảm vượt quá một giới hạn xác định nào đó thì sinh vật bị chết Chính vì vậy, có sự khác về nhiệt độ không gian và thời gian đã dẫn tới sự phân bố của sinh vật thành những nhóm rất đặc trưng, thể hiện cho sự thích nghi của chúng với điều kiện cụ thể của môi trường Có hai hình thức trao đổi nhiệt với thể sống Các sinh vật tiền nhân (vi khuẩn, tảo lam), nấm thực vật, động vật không xương sống, cá, lưỡng cư, bò sát không có khả điều hòa nhiệt độ thể, được gọi là sinh vật biến nhiệt Các động vật có tổ chức cao chim, thú có khả trì nhiệt độ cực thuận thường xuyên của thể (ở chim 4042oC, ở thú 36,6-39oC), không phụ thuộc vào môi trường bên ngoài, gọi là động vật đẳng nhiệt Nhiệt độ có ảnh hưởng mạnh mẽ đến các chức sống của sinh vật, hình thái, sinh lý, sinh trưởng và khả sinh sản của sinh vật Đối với sinh vật sống ở những nới quá lạnh hoặc quá nóng (sa mạc) thường có những chế riêng để thích nghi như: có lông dày (cừu,bò xạ, gấu bắc cực…) Hoặc có những lớp mỡ dưới da rất dày (cá voi bắc cực mỡ dày tới 2m) các côn trùng sa mạc có các khoang rỗng dưới da hứa khí để chống lại cái nóng từ môi trường xâm nhập thể Đối với động vật đẳng nhiệt ở xứ lạnh thường có bộ phận phụ phía ngoài thể tai, đuôi… ít phát triển so với động vật xứ nóng  Nước: Nước là thành phần không thể thiếu của thể sống, và thường chiếm 50-98% khối lượng thể sinh vật Nước là nguyên liệu cho quang hợp, là phương tiện vận chuyển cây, vận chuyển dinh dưỡng và máu cở thể động vật Nước tham gia vào quá trình trao đổi lượng và điều hòa nhiệt độ thể Nước còn tham gia tích cực vào quá trình phát tán nòi gióng và là nơi sinh sống của nhiều loài sinh vật nước tồn tại không khí dưới nhiều dạng: nước, sương mù, mưa, tuyết… Sự cân bằng nước thể sống đóng vai trò quan trọng với sinh vật cạn Cân bằng nước được xác định bằng hiệu số giữa sự hút nước và sự mất nước Người ta chia thực vật cạn thành các nhóm liên quan tới chế độ nước, nhóm ngập nước định kỳ, nhóm ưa ẩm, nhóm chịu hạn… Động vật cũng được chia thành ba nhóm: nhóm động vât ưa ẩm (ếch nhái), nhóm động vật chịu hạn và nhóm trung gian Với thực vật, sống điều kiện khô hạn, chúng có các hình thức thích nghi rất đặc trưng tích nước củ, thân, lá hoặc chống lại sự thoát nước bề mặt bằng cách giảm kích thước lá (lá kim), rụng lá vào mùa khô, hình thành lớp biểu mô không thấm nước, v.v… Hình thức thích nghi cũng thể hiện qua sự phát triển của bộ rễ Một số sống ở vùng sa mạc có bộ rễ phát triển rất dài, mọc sâu hoặc trải rộng mặt đất để hút sương, tìm tới nguồn nước Có những loài sa mạc kích thước thân chỉ dài vài chục cm bộ rễ dài tới 8m với động vật, biểu hiện thích nghi với điều kiện khô hạn cũng rất đa dạng, thể hiện ở cả tập tính, hình thái và sinh lý, biểu hiện cụ thể có tuyến mồ hôi rất kém phát triển hoặc có lớp vỏ có khả chống thoát nước Một số lạc đà còn có khả dự trữ nước bứu dưới dạng mỡ non Khi thiếu nước, chúng tiết một loại men để oxy hóa nội bào lớp mỡ này, giải phóng nước cung cấp cho các phản ứng sinh hóa thể Một số động vật hạn chế mất nước bằng cách thay đổi tập tính hoạt động, chẳng hạn chuyển sang hoạt động vào ban đêm để tránh điều kiện khô hạn và nóng bức của ánh sáng mặt trời  Ảnh hưởng tổng hợp của nhiệt độ và độ ẩm đến sinh vật: Trong tự nhiên, các yếu tố sinh thái không tác động một cách đơn lẻ mà chúng có ảnh hưởng mang tính tổng hợp lên cùng một đối tượng sinh vật Ảnh hưởng phối hợp của nhiệt độ và độ ẩm có vai trò qyết định đến sự phân bố của sinh vật Có thể hai nới có cùng lượng mưa, nhiệt độ khác thì phân bố các kiểu thảm thực vật hoàn toàn khác Và các cá thể cùng một loài cùng địa lý khác cũng thích nghi những nới sống khác Khả thích nghi của các loiaf sống điều kiện khí hạu  Ánh sáng: Ánh sáng vừa là yếu tố điều chỉnh vừa là yếu tố giới hạn đối với sinh vật Thùy theo cường độ và thời gian chiếu sáng mà ánh sáng ảnh hưởng nhiều hay ít đến quá trình trao đổi chất và lượng cũng các quá trình sinh lý khác cửa thể sống Ngoài ánh sáng còn ảnh hưởng đến các nhân tố khác (nhiệt độ, độ ẩm, đất,… ) Liên quan đến sự thích nghi của sinh vật đói với ánh sáng, người ta chia thức vật ra: ưa bóng, trung tính và ưa sáng Từ đặc tính này hình thành nên các tầng thữ vật khác tự nhiên: ó dụ rừng bao gồm ưa sáng vươn lên phía để hứng sáng, các ưa bóng mọc phía dưới Ngoài ra, chế độ chiếu sáng còn ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của thực vật và là chế hình thành lên quang kỳ Đối với động vật chia thành nhóm: nhóm hoạt động ban ngày và nhóm hoạt động ban đêm Nhóm hoạt động ban ngày thường có quan cảm thụ ánh sáng rất phát triển, màu sắc sặc sỡ, nhóm hoạt động ban đêm thì ngược lại Đói với sinh vật dưới biển, các loài sống ở đáy sâu điều kiện thiếu ánh sáng, mắt thường có khuynh hướng mở to và có khả quay hướng để mở rộng tầm nhìn Một số loài có quan thị giác tiêu giảm hoàn toàn nhường chổ cho quan xúc giác và quan phát sáng  Không khí: Không khí cung cấp O2 cho các sinh vật hô hấp sản sinh lượng Cây xanh lấy CO2 từ không khí để tiến hành quang hợp Dòng không khí đối lưu thẳng đứng và gió nhẹ có vai trò quan trọng phát tán vi sinh vật, bào tử, phấn hóa… Tuy nhiên thành phần không khí thay đổi (do ô nhiễm) hoặc gió mạnh cugx gây tổn hại cho thể sinh vật Trong quá trình tiến hóa, sinh vật ở cạn hình thành muộn sinh vật ở nước Môi trường không khí mặt đất phức tạp và thay đổi nhiều môi trường nước, đòi hỏi các cở thể sống có những tính chất thích nghi cao và mềm dẻo  Đât: Đất là một nhân tố sinh thái đặc biệt quan trọng cho sinh vật ở cạn Đất là môi trường sống của on người và sinh vật cạn, đất cung cấp trực tiếp hay gián tiếp cho sinh vật cạn những nhu cầu thiết yếu cho sự tồn tại và phát triển Đất là một hệ sinh thái rất phong phú Ngoài hệ rễ chằng chịt của các loài cây, đất còn có rất nhiều sinh vật Trung bình 1m2 lớp đất có 100 tỷ tế bào động vật nguyên sinh, hàng triệu trùng bánh xe, hàng triệu giun tròn, nhiều ấu trùng sâu bọ, giun đất, thân mềm, và các động vật không xương sống khác b Yếu tố hữu Các chất hữu riêng biệt (như protein, lipid, glucid, mùn,…) không chỉ có thể sinh vật mà có cả ở ngoài, tạo thành dòng liên tục giữa hữu sinh và vô sinh Ví dụ adenozintriphophat (ATP) là chất chứa nhiều lượng dự trữ chỉ có ở tế bào sống Chất mùn là sản phẩm bền vững cuối cùng của sự phân giải, mặc dù là thành phần phong phú và đặc trưng của tất cả các HST Ngoài ra, theo quan điểm chức năng, HST được phân chia theo các hướng thích hợp sau đây: - Dòng lượng: quá trình chuyển hóa kém thì ít khả sử dụng lượng ngày càng kém và hệ sinh thái kém phát triển và ngược lại - Chuỗi thức ăn: hệ sinh thái càng đa dạng thì mạng lưới thức ăn càng đa dạng và hệ sinh thái mang tính chất ổn định cao - Đặc trưng phân hoá theo không gian và thời gian: + Không gian: chiều ngang: đa dạng dinh học giảm dần từ đường xích đạo về hai cực; đứng: môi trường nước tầng mặt đa dạng, phong phú; giữa b=trung bình và đáy thì tính đa dạng giảm - Vòng tuần hoàn vật chất của các phần tử dinh dưỡng (vòng tuần hoàn sinh địa hoá); - Phát triển và tiến hoá; - Điều khiển (cyberbnetics): các quá trình tự điều chỉnh là khả chịu dựng sự tác động bên ngoài để phát triển trở lại ban đầu 1.4 Các kiểu hệ sinh thái: a Hệ sinh thái tự nhiên:  Các HST cạn: - Rừng nhiệt đới; rừng lá rộng ôn đới; rừng thông phía Bắc (rừng taiga); - Thảo nguyên, sa van đồng cỏ; - Sa mạc, hoang mạc; - Đồng rêu hàn đới, đài nguyên  Các HST dưới nước: - Các HST nước mặn: + Ven bờ: rừng ngập mặn, cỏ biển, rạn san hô; + Ngoài khơi - Các HST nước ngọt: + HST nước đứng (ao, hồ, ) + HST nước chảy (sông, suối) b Hệ sinh thái nhân tạo: đồng ruộng, hồ nước, rừng trồng, thành phố, - Hệ sinh thái nhân tạo đóng góp vai trò hết sức quan trọng cuộc sống của người vì vậy người phải biết sử dụng và cải tạo cách hợp lí - Để nâng cao hiệu quả sử dụng, các HST nhân tạo thường được bổ sung nguồn vật chất và lượng và thực hiện các biện pháp cải tạo HST HÌNH ẢNH: rừng lá rộng ôn đới rừng taiga xavan sa mạc thảo nguyên đài nguyên ... chất hữu riêng biệt (như protein, lipid, glucid, mùn,…) không chỉ có thể sinh vật mà có cả ở ngoa? ?i, tạo tha? ?nh dòng liên tục giữa hữu sinh và vô sinh Ví dụ adenozintriphophat... và hệ sinh tha? ?i ke? ?m phát triển và ngược la? ?i - Chu? ?i thức ăn: hệ sinh tha? ?i càng đa dạng thì mạng lươ? ?i thức ăn càng đa dạng và hệ sinh tha? ?i mang tính chất ổn ? ?i? ?nh cao... ngoa? ?i, go? ?i là động vật đẳng nhiệt Nhiệt độ có ảnh hưởng mạnh mẽ đến các chức sống của sinh vật, hình tha? ?i, sinh lý, sinh trưởng và khả sinh sản của sinh vật Đô? ?i với