ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM CHỦ ĐỀ “ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG VÀ QUẦN XÃ SINH VẬT TRONG HỆ SINH THÁI BIỂN” GIẢNG VIÊN TS NGUYỄN DUY QUỲNH TRÂM TÊN HỌC PHẦN SINH THÁI THỦY SINH VẬT NGÀNH HỌC NTTS NHÓ[.]
Trang 1ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
CHỦ ĐỀ
“ ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG VÀ QUẦN XÃ SINH VẬT TRONG HỆ SINH THÁI BIỂN ”
GIẢNG VIÊN : TS NGUYỄN DUY QUỲNH TRÂM
TÊN HỌC PHẦN: SINH THÁI THỦY SINH VẬT
NGÀNH HỌC : NTTS
NHÓM HỌC PHẦN : 04
HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN: Văn Đình Thi, Văn Thị Thanh Thanh,
Trần Thị Thảo, Lê Thanh Tiến,
Lê Thừa Thịnh, Hoàng Nhật Tân, Nguyễn Chánh Tín, Mai Thủy Tiên, Trương Đức Thiện, Phạm Thị Việt Thanh NĂM HỌC : 2021-2022
Trang 2Mục lục
I ĐẶT VẤN ĐỀ 1
II NỘI DUNG 1
1 Khái niệm hệ sinh thái biển 1
2 Các thành phần của hệ sinh thái biển 1
2.1 Môi trường biển 1
2.1.1 Nước biển 1
2.1.1.1 Tính ổn định về thành phần muối của nước biển 2
2.1.1.2 Cân bằng trong nước biển 3
2.1.2 Một số yếu tố sinh thái 3
2.2 Quần xã sinh vật trong hệ sinh thái biển 4
2.2.1 Thành phần loài 4
2.2.2 Phân bố các loài theo không gian 6
2.2.3 Quan hệ sinh dưỡng trong quần xã sinh vật biển 7
2.2.4 Quan hệ sinh thái giữa các loài trong quần xã sinh vật biển 8
III KẾT LUẬN 9
Trang 3I ĐẶT VẤN ĐỀ
Biển chiếm diện tích rất lớn, ngoài việc tạo cảnh quan đẹp biển còn có nhiều vai trò quan trọng đối với đời sống con người; đặc biệt, sinh vật biển là nguồn thức ăn phong phú cho con người Ngày nay, con người đã và đang lạm dụng quá mức gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái biển, và chính vì lẽ
đó mà chúng ta cần phải tìm hiểu hệ sinh thái biển nhằm hiểu rõ hơn những lợi ích của biển và có những biện pháp bảo vệ chúng tốt hơn
II NỘI DUNG
1 Khái niệm hệ sinh thái biển
Hệ sinh thái biển là tổ hợp các quần xã sinh vật biển, môi trường biển, các sinh vật biển chúng tương tác với môi trường biển để tạo nên chu trình vật chất (chu trình sinh, địa, hóa và sự chuyển hóa của năng lượng ở biển)
Hệ sinh thái biển là hệ sinh thái thủy sinh lớn nhất trên thế giới và được phân biệt bởi các vùng nước có hàm lượng muối cao Nước biển bao phủ hơn 70% bề mặt Trái Đất, chiếm hơn 97% lượng nước cung cấp cho Trái Đất và 90% những khu vực có sự sống trên hành tinh Hệ sinh thái biển bao gồm các hệ sinh thái gần bờ, chẳng hạn như ruộng muối, bãi bồi, đồng cỏ biển, rừng ngập mặn,
hệ thống bãi triều đá và các rạn san hô ngầm Chúng cũng mở rộng ra ngoài từ
bờ biển để bao gồm các hệ sinh thái ngoài khơi, bao gồm đại dương, nước biển
bề mặt, biển sâu, miệng phun thủy nhiệt đại dương và đáy biển
2 Các thành phần của hệ sinh thái biển
Một hệ sinh thái biển là sự tương tác của cộng đồng các sinh vật biển và môi trường của chúng Hệ sinh thái biển được đặc trưng bởi các yếu tố như ánh sáng, thức ăn và chất dinh dưỡng Các yếu tố khác ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển bao gồm nhiệt độ nước, độ sâu và độ mặn, cũng như địa hình địa phương Những thay đổi trong những điều kiện này có thể thay đổi thành phần của các loài tạo nên cộng đồng biển
2.1.1 Nước biển
2.1.1.1 Tính ổn định về thành phần muối của nước biển
Trang 4Quy luật tính ổn định về thành phần muối của nước biển là một đặc trưng chỉ riêng có ở nước biển Quy luật này không được phát biểu thành văn,
mà được biểu diễn theo bảng tóm tắt của Dittmar (1884) như sau:
Bảng 1: Thành phần hóa học của nước biển
NaCl
MgCl2
MgSO4
CaSO4
K2SO4
CaCO3
MgBr2…
27,21 3,82 1,66 1,26 0,86 0,12 0,08
77,76 10,89 4,73
3,60 Hợp chất SO42- 10,79 2,46
0,34 Hợp chất CO3
2-0,22 Hợp chất khác
Nguồn: Dittmar (1884)
Nước biển của các đại dương trên thế giới có độ mặn khoảng 35‰ Điều này có nghĩa là cứ mỗi lít (1.000ml) nước biển chứa khoảng 35 gam muối, phần lớn (nhưng không phải toàn bộ) là clorua natri (NaCI) hòa tan, trong đó tồn tại dưới dạng các ion Na+ và CF+ là chủ yếu
Phần lớn nước biển trên các đại dương có độ mặn không đồng đều, nằm trong khoảng từ 31‰ - 38‰ Nước biển ở những nơi có sự pha trộn với nước ngọt đổ ra từ các con sông hay gần các sông băng đang tan chảy thì nhạt hơn một cách đáng kể Ngược lại, độ mặn của nước biển trong các biển cô lập cao hơn 10 lần so với độ mặn ở nước biển các đại dương
Tỷ trọng của nước biển nằm trong khoảng 1.020 tới 1.030 kg/m3 tại bề mặt, còn sâu trong lòng đại dương và với áp suất cao, nước biển có thể có tỷ trọng riêng tới 1.050 kg/m3 hay cao hơn Như thế, nước biển nặng hơn nước ngọt (nước ngọt tinh khiết đạt tỷ trọng riêng tối đa là 1.000 g/l ở nhiệt độ 4°C)
do trọng lượng riêng của các muối và hiện tượng điện giải
Điểm đóng băng của nước biển giảm xuống khi độ mặn tăng lên và đó là khoảng -2°C ở nồng độ muối 35‰
Hợp chất Cl- 88,65
Trang 52.1.1.2 Cân bằng trong nước biển
Do đệm hóa học, độ pH của nước biển bị giới hạn trong khoảng 7,7 tới 8,4 Cơ chế đệm có thể được giải thích như sau:
Do có sự tồn tại của hệ H2CO3 – H2CO3-– CO32- qua các phản ứng sau:
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3
HCO3- H+ + CO32-
- Ánh sáng: Nguồn ánh sáng chủ yếu là từ mặt trời và mặt trăng tỏa xuống Ngoài ra, còn phải kể đến nguồn ánh sáng sinh vật từ cá thể sinh vật phát ra Các tia sáng đi vào trong tầng nước không đồng đều, phụ thuộc vào cường độ ánh sáng và độ sâu của nước Cường độ chiếu sáng giảm dần theo độ sâu
- Nhiệt độ: Có sự phân tầng về nhiệt độ theo chiều sâu: tầng mặt có nhiệt độ thay đổi theo ngày và theo mùa Tầng trung gian có nhiệt độ giảm từ 1-3°C Tầng sâu có nhiệt độ thấp và ổn định Trong biển, các hoàn lưu của khối nước đóng góp quan trọng vào sự phân bố lại nhiệt độ của nước cũng như sự phân
bố của sinh vật
- Áp lực của nước: Do trọng lượng riêng cao và có muối hòa tan nên áp lực nước trong nước biển lớn Càng xuống sâu áp lực nước càng tăng, cứ xuống sâu 10,3 m thì tăng 1atm
- Hàm lượng muối hòa tan: nước biển tự nhiên có độ muối 35‰ thì hàm lượng muối NaCl chiếm đến 30,117%, hàm lượng còn lại là các loại muối khác chiếm gần 5% Nếu xét theo tỷ lệ phần trăm (%) giữa muối ăn và các loại muối khác thì nước biển tự nhiên có hàm lượng muối ăn chiếm khoảng 86% và các loại muối khác chiếm đến 14% (Roy Chester, 1989) Trong muối biển tự nhiên có
+ Các ion nguyên tố kiềm: Na+ và K+ chiếm 31,92% + Các ion nguyên tố kiềm thổ: Mg2+, Ca2+ và Sr+ chiếm 4,89% + Các ion nguyên tố halogen: Cl- , Br-, F- và I- chiếm 55,46% + Các ion quan trọng khác: SO42-, HCO3- và B3+ chiếm 8,16%
pH>5 pH<5
pH>8,3
Trang 6+ Các ion nguyên tố vi lượng khác chiếm một lượng rất nhỏ
Như vậy, thành phần muối biển tự nhiên có hàm lượng các ion nhóm nguyên tố halogen chiếm tỷ lệ cao nhất, tiếp đến là các ion nguyên tố nhóm kiềm, kiềm thổ, các ion của các nguyên tố và hợp chất khác: SO42-, HCO3- và
B3+, thấp nhất là các ion nguyên tố nhóm vi lượng khác chiếm một lượng rất nhỏ
- Các khí hòa tan: gồm oxy (O2), cacbonic (CO2), nito (N2),…
+ Oxy: trong tầng quang hợp, oxy hòa tan có trong thủy vực từ không khí và hoạt động quang hợp của thực vật Càng xuống sâu, hàm lượng oxy giảm do cường độ chiếu sáng giảm và khả năng quang hợp của thực vật giảm Lượng oxy này tiêu thụ trong quá trình hô hấp, oxy hóa các chất trong biển, ở hàm lượng cao có thể thoát ra ngoài không khí
+ Cacbonic: Có nguồn gốc từ không khí, hoạt động hô hấp của thủy sinh vật
và các quá trình phân hủy chất hữu cơ Khí CO2 có tính phân cực nên dễ hòa tan trong nước biển tạo nên một hệ đệm duy trì sự ổn định pH ở mức trung bình, thuận lợi cho đời sống các loài sinh vật biển
2.3 Quần xã sinh vật trong hệ sinh thái biển
2.3.1 Thành phần loài
Sinh vật biển khá đa dạng về thành phần loài, gồm vi khuẩn, tảo đơn bào,
các loài giáp xác, thân mềm, ruột khoang, cá, bò sát, thú biển sống trong các tầng nước và đáy thềm lục địa
Phân loại dựa vào nơi sống:
- Sinh vật trong tầng nước (pelagos):
Sinh vật phù du (Plankton) gồm thực vật phù du (Phytoplankton) và động vật phù du (Zooplankton), là những sinh vật nhỏ sống trôi nổi hoặc có khả năng bơi một cách yếu ớt trong tầng nước ngọt, biển, đại dương và là những sinh vật khá nhạy cảm với những thay đổi về các tính chất lý hóa của
Trang 7nước Trong khi một vài loài trong nhóm plankton có thể di chuyển theo chiều thẳng đứng tới vài trăm mét trong một ngày (một tập tính được gọi là di cư theo chiều thẳng đứng) thì vị trí theo chiều ngang của chúng được xác định bởi
sự di chuyển của dòng nước chứa chúng
Thực vật phù du (Phytoplankton) là nhóm thực vật có kích thước hiển vi sống ở nước, là nguồn thức ăn chủ yếu cho các động vật phù du, ấu trùng giáp xác, động vật thân mềm và các loài ăn lọc khác Thực vật phù du bao gồm các nhóm tảo sống gần mặt nước, nơi có đầy đủ ánh sáng cho quá trình quang hợp Hai ngành tảo silic (Bacillariophyta) và tảo giáp (Pyrophyta) là những thành phần quan trọng nhất tạo nên năng suất sơ cấp cho biển và đại dương
Động vật phù du (Zooplankton) là những sinh vật phù du dị dưỡng bơi hoặc sống trôi nổi trong cột nước Gồm các động vật nguyên sinh, giáp xác
và rất nhiều các động vật nhỏ khác mà chúng sử dụng các sinh vật phù du khác làm thức ăn Động vật phù du cũng bao gồm trứng và ấu trùng của một số loài động vật lớn như cá, giáp xác, giun đốt Các cá thể động vật phù du thường có kích thước quá nhỏ để có thể quan sát bằng mắt thường, nhưng một số khác có kích thước rất lớn như sứa Thành phần động vật phù
du chủ yếu là đại diện của Động vật giáp xác (Crustacea), gồm giáp xác chân chèo (Copepoda), tôm lân (Euphausidae), Mysidae, và giáp xác bơi nghiêng (Amphipoda) Thân mềm với những đại diện chủ yếu là Chân cánh (Pteropoda), ấu trùng các loài giáp xác, thân mềm, da gai, cá
+ Sinh vật tự bơi ( nekton): Nekton bao gồm các loài động vật tích cực
di chuyển trong nước Ví dụ bao gồm động vật có xương sống như cá, cá voi, rùa, cá mập và động vật không xương sống như mực Nekton sống trong suốt cột nước và có thể di chuyển nhanh hơn các dòng nước Nekton tự do đẩy trong cột nước bằng cách bơi hoặc các phương tiện khác
Ngoài hai nhóm trên sinh vật sống trong tầng nước còn có các nhóm sinh vật như sinh vật màng nước (neiston), sinh vật trôi (pleiston) và sinh vật sống bám (periphyton)
- Sinh vật đáy (benthos): bao gồm các sinh vật có liên quan đến sinh thái với đáy đại dương Chủ yếu bao gồm giun, giáp xác, thân mềm, da gai và nhuyễn thể Nguồn thức ăn chính của sinh vật đáy là tảo và chất hữu cơ từ đất
Trang 8liền Những động vật này có thể di chuyển tự do gần đáy biển hoặc gắn với đáy biển
- Sinh vật vùng triều : Vùng triều là vùng nằm giữa mực nước biển cao nhất và thấp nhất Sinh vật sống trong các vùng triều rất đa dạng vì chúng là những loài thích ứng rộng với sự thay đổi của môi trường Sinh vật sống trong vùng triều có thể gọi là sinh vật chỉ thị vùng triều
2.3.2 Phân bố các loài theo không gian
* Theo chiều thẳng đứng:
- Vùng biển khơi mặt (epipelagic): là vùng biển mặt xa bờ, sâu không quá 200 m của đại dương Vùng này cũng có sự hiện diện của ánh sáng, vì vậy sinh vật có thể quang hợp ở đây Tập trung nhiều loài sinh vật như tôm, mực, sứa,
- Vùng biển khơi trung (mesopelagic): độ sâu từ khoảng 200 - 1000m: Nơi này chỉ tiếp nhận ít ánh sáng Nhiệt độ nước ở đây lạnh hơn so với tầng khơi mặt Những loài sống ở đây thường là các loài giáp xác và nhiều cơ như tôm, cua,…
- Vùng biển khơi sâu (bathypelagic): độ sâu từ khoảng 1000 - 4000m Nơi đây luôn luôn tối đen, nhiệt độ nước lạnh và chỉ có một số loài động vật sinh sống Hầu hết động vật ở đây có tỉ lệ trao đổi chất thấp do vùng nước thiếu chất dinh dưỡng, có làn da mong manh, ít cơ bắp và cơ thể trơn trượt Một số loài tiêu biểu bao gồm: mực, sao biển, bạch tuộc, cá rắn viper,… Do thiếu sáng, những loài động vật sống ở đây có đôi mắt nhỏ hoặc không có mắt, không thể nhìn thấy con mồi, vì thế chúng thích nghi bằng cách phát triển miệng rộng và răng dài ra, ví dụ như con lươn gulper Cá tại đây di chuyển chậm và có mang khỏe để lấy ôxy từ nước
- Vùng biển khơi sâu thẳm (abyssalpelagic): độ sâu từ 4000 – 6000m Nhiệt độ ở vùng biển này dưới 2oC, nước mặn, áp lực nước cao Nhưng vẫn có
sự sống tồn tại ở đây, ví dụ như sâu biển, nhím biển Khá nhiều loài có phát quang sinh học
- Vùng đáy vực khơi tăm tối (hadalpelagic): độ sâu từ 6000-10000m, là nơi sâu nhất, tăm tối nhất và lạnh lẽo nhất của đại dương Chỉ có rất ít sinh vật tồn tại ở đây, như hải sâm, nhện biển, bọt biển,…
Trang 9* Phân bố theo chiều ngang: vùng gần bờ và xa bờ Ở quần xã biển, vùng gần bờ thành phần sinh vật rất phong phú, ra khơi xa số lượng các loài ít dần
2.3.3 Quan hệ sinh dưỡng trong quần xã sinh vật biển
Cũng giống như sinh vật trên cạn, các sinh vật biển cũng có quan hệ dinh dưỡng với nhau, gọi là chuỗi thức ăn Trong đó, loài đứng trước là thức ăn của loài đứng sau Mỗi loài được coi là một mắt xích trong chuỗi thức ăn Trong hầu hết các trường hợp, mỗi loài vừa là sinh vật tiêu thụ mắt xích phía trước (ăn sinh vật đứng trước), vừa là sinh vật bị mắt xích phía sau tiêu thụ (bị ăn)
Cụ thể, một chuỗi thức ăn gồm có:
- Sinh vật sản xuất: trong đại dương các sinh vật sản xuất chính là các loài thực vật phù du (các loài tảo rất nhỏ), rong biển, thực vật, thường được tiêu thụ bởi các sinh vật cực nhỏ gọi là động vật phù du hoặc các động vật ăn
cỏ khác
- Sinh vật tiêu thụ:
+ Sinh vật tiêu thụ bậc 1: những động vật ăn các loài thực vật (chủ yếu tiêu thụ các sinh vật phù du) và ăn trực tiếp các động vật sản xuất Nhóm này gồm các loài động vật phù du, động vật giáp xác, động vật thân mềm, cá, sứa, một số loài cá mập và cá voi cũng ăn động vật phù du
+ Sinh vật tiêu thụ bậc 2: nhóm có chế độ dinh dưỡng gồm các loài thực vật phù du, động vật phù du, các loài động vật ăn thịt khác (như cá, cua, rắn biển, cá voi xanh …)
+ Sinh vật tiêu thụ bậc 3: nhóm ăn tạp hoặc ăn động vật, chúng ăn các sinh vật tiêu thụ bậc 1 và bậc 2, đôi khi ăn cả sinh vật sản xuất Nhóm này gồm các loài cá lớn hơn như cá ngừ, cá mú, cá chình, rùa, cá mập, cá heo, cá voi, hải cẩu, sư tử biển, chim cánh cụt, và một số loài chim biển như mòng biển, chim cắt
+ Sinh vật tiêu thụ bậc 4: nhóm tiêu thụ các sinh vật tiêu thụ bậc 3 (cá mập trắng, cá tuyết, cá sấu, gấu bắc cực …)
- Sinh vật phân hủy:
Trang 10Những loài vi sinh vật như vi khuẩn, nấm Chúng thực hiện nhiệm vụ phân hủy các chất thải trong môi trường biển và các sinh vật chết
Ví dụ một chuỗi thức ăn đơn giản ở biển: Thực vật phù du -> Động vật phù du -> Cá nhỏ -> Cá thu -> Cá heo nục -> Cá mập lớn
2.3.4 Quan hệ sinh thái giữa các loài trong quần xã sinh vật biển
Gồm có quan hệ hỗ trợ và quan hệ đối kháng:
- Quan hệ hỗ trợ: là quan hệ hai bên cùng có lợi hoặc ít nhất là không có hại cho loài khác trong mối quan hệ, gồm: cộng sinh, hội sinh, hợp tác
+ Cộng sinh: ví dụ: Khuẩn lam sống dưới lớp biểu mô của san hô, hến biển, giun biển… khi quang hợp, tạo ra nguồn thức ăn bổ sung cho các động vật này
+ Hội sinh: ví dụ: cá ép luôn tìm đến các loài động vật lớn (cá mập, vích…) thậm chí cả tàu thuyền để ép chặt thân vào Nhờ đó, cá dễ dàng di chuyển xa, dễ kiếm ăn và hô hấp
+ Hợp tác: ví dụ: các loài tôm, cá nhỏ thường bò trên thân cá lạc, cá dưa
để ăn các ngoại kí sinh sống ở đây làm thức ăn
- Quan hệ đối kháng: là quan hệ giữa một bên là loài có lợi và bên kia là loài bị hại, gồm: cạnh tranh, ký sinh, ức chế cảm nhiễm, sinh vật này ăn sinh vật khác
+ Cạnh tranh: ví dụ: sự cạnh tranh về thức ăn, môi trường sống của các loài cá
+ Ký sinh: ví dụ: Trùng bào tử ký sinh trong cơ thể cá
+ Ức chế cảm nhiễm: ví dụ: Tảo giáp phát triển mạnh vào mùa sinh sản tiết ra chất độc gọi là “thuỷ triều đỏ“ hay “nước nở hoa“ làm chết nhiều động vật không xương sống và nhiều loài khác chết do ăn phải những động vật bị nhiễm độc này
+ Sinh vật này ăn sinh vật khác: ví dụ: cá mập ăn các loài tôm, cua, cá nhỏ khác
III KẾT LUẬN
