Cá thể và môi trường

 Định nghĩa Sinh thái học là gì?Sinh thái học STH là một khoa học cơ bản trong sinh học, nghiên cứu mối quan hệ của sinh vật với sinh vật và sinh vật với môi trường ở mội mức tổ chức, t

Trang 1

SINH THÁI HỌC

Ecology

TS.Nguyễn Thị Mai Email: ngtpmai@gmail.com

Trang 2

MỤC TIÊU MÔN HỌC

đặc trưng của quần thể, quần xã và hệ sinh thái.

thể, sinh thái học quần thể, sinh thái học

hóa của hệ sinh thái và sinh quyển.

nghiệm và ngoài môi trường sống.

2

Trang 3

CHUẨN ĐẦU RA CỦA MÔN HỌC

TS Nguyễn Thị Mai

3

Trang 4

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Vũ Trung Tạng (2002) Cơ sở Sinh thái học, NXB Giáo Dục.

2 Nguyễn Thị Loan (2014) Sinh thái Cơ sở, NXB

ĐH Quốc gia Hà Nội.

3 Jane B Reece, Lisa A Urry, Michael L Cain,

Steven A Wasserman, Peter V Minorsky, Robert

B Jackson (2013) Biology (10th edition), Pearson Education, 1393 pages.

4 Lindenmayer, D.B., Likens, G.E., (2010) Effective Ecological Monitoring Csiro Publish-ing,

Collingwood, Australia.

4

Trang 5

HÌNH THỨC ĐÁNH GIÁ

 Số tín chỉ: 2TC

 Tổng điểm đánh giá: 10 điểm = 100%.

Trong đó:

- Chuyên cần, thái độ học tập, thảo luận trên lớp: 20 %

- Kiểm tra giữa kỳ; Seminar; Tiểu luận chuyên đề: 20%

- Thi kết thúc môn học (tự luận hoặc trắc nghiệm): 60%

5/2/2020

TS Nguyễn Thị Mai

5

Trang 6

YÊU CẦU MÔN HỌC

nhỏ 2 bài – Lấy điểm trung bình 10%

3 Kiểm tra giữa kỳ;

Tiểu luận

1 bài- Bắt buộc - trắcnghiệm hoặc tự luận 20%

4 Bài thi kết thúc

học phần

1 bài - Bắt buộc - Tự luậnhoặc trác nghiệm (60 phút) 60%

Trang 7

What is Ecology?

The science of ecology includes everything from global processes (above), the study of various marine and terrestrial habitats (middle) to individual interspecific

interactions like predation and pollination

(below)

TS Nguyen Thi Mai_ Faculty of Science

Trang 8

Ecology is…

The study of the interactions

between living organisms and

their biotic and abiotic

environments

Ecology is therefore the study

of the relationship of plants

and animals to their physical

and biological environment

Trang 9

 Định nghĩa Sinh thái học là gì?

Sinh thái học (STH) là một khoa học cơ bản trong sinh học, nghiên cứu mối quan hệ của sinh vật với sinh vật và sinh vật với môi trường ở mội mức tổ chức, từ cá thể, quần thể đến quần xã sinh vật và hệ sinh thái.

9

Trang 10

Các giai đoạn phát triển của Sinh thái học

 Thuật ngữ Sinh thái học xuất hiện lần đầu tiên vào giữa

thế kỷ thứ 19 do Hackel đưa ra vào năm 1866: nghiên

cứu chủ yếu về Sinh thái cá thể thực vật, Sinh thái cá thể

động vật.

 Đầu thế kỷ 20 nghiên cứu: Sinh thái học quần xã sinh

vật, gồm cả động vật, thực vật (có cả vi sinh vật).

 Những năm 1920, STH phát triển một bước quan trọng

là nghiên cứu hệ sinh thái như là một đơn vị cơ sở.

 Từ 1930 đến nay STH đi sâu nghiên cứu Sinh thái học

ứng dụng, như nghiên cứu ứng dụng vào hệ sinh thái

nông nghiệp, HST đô thị, sức khoẻ HST và bảo vệ môi trường,

10

Trang 11

Đối tượng nghiên cứu của Sinh thái học

Đối tượng nghiên cứu Sinh thái học là mối quan hệ, tương tác giữa sinh vật với môi trường, giữa sinh vật với sinh vật, với các bậc và mức độ khác nhau:

- Sinh thái học cá thể - Sinh thái học quần xã

- STH hệ sinh thái - STH sinh quyển

- STH chuyên ngành - Sinh thái học cổ sinh

11

Trang 12

Levels of

Organization studied in Ecology…

Trang 13

Phương pháp nghiên cứu của sinh thái học

 Nghiên cứu thực nghiệm: tìm hiểu sự tác động và

phản ứng của sinh vật đối với một hoặc một số yếu tố môi trường một cách tương đối độc lập.

 Nghiên cứu thực địa: quan sát, ghi chép, mô tả, đo

đạc, thu mẫu: nghiên cứu một hệ sinh thái tiêu biểu (RNM, San hô, hồ,…)

 Phương pháp mô phỏng: Mô phỏng diễn thế của một

số thành phần của hệ sinh thái hồ chứa (chất lượng nước, thực vật nổi, động vật nổi, cá,…).

 Các nhà sinh thái học có thể sử dụng một hoặc nhiều phương pháp nghiên cứu kết hợp để kết quả thu được

có thể phản ánh sát thực nhất bản chất của đối tượng nghiên TS Nguyễn Thị Mai cứu.

13

Trang 14

Ý nghĩa và vai trò của của sinh thái học

 Lý luận: Tìm hiểu bản chất của sự sống trong mối tương tác với môi trường

 Thực tiễn

thiên nhiên, duy trì đa dạng sinh học và phát triển bền vững

14

Trang 15

Chương 1

Mối quan hệ tương tác giữa cơ thể và môi trường - Sinh thái học cá thể

(Autoecology)

Những khái niệm sinh thái học cơ bản trong mối

quan hệ qua lại giữa cơ thể và môi trường.

 Ngoại cảnh (External environment): : Ngoại cảnh hay thế giới bên ngoài là thiên nhiên, là kết quả hoạt động của con người và tồn tại một cách khách quan (Trời, mây, sông núi, thành quách, lăng tẩm, nhà cửa, đường xá, )

15

Trang 16

 Môi trường (Environment): là một phần của ngoại cảnh, bao gồm các hiện tượng và các thực thể của tự nhiên mà ở đó các sinh vật có

phản ứng thích nghi của mình (Nước môi trường sống của các thủy sinh vật).

 Sinh cảnh (Biotop): là một phần của môi

trường vật lý, bao gồm tổ hợp các yếu tố môi

trường tác động lên đời sống sinh vật (một đoạn suối, một bãi triều, )

 Hệ đệm hay Hệ chuyển tiếp (Ecotone): Là

hệ sinh thái chuyển tiếp từ một hệ này sang

hệ khác (HST cửa sông, hệ chuyển tiếp giữa

hệ Đồng cỏ và rừng Hệ đệm có thể ít loài hơn

đa dạng về các nhóm sinh thái).

16

Trang 17

17

Trang 18

Các yếu tố môi trường

◦ Định nghĩa: yếu tố môi trường là các thực thể hay hiện

tượng tự nhiên riêng lẻ cấu trúc nên môi trường.

◦ Phân loại yếu tố môi trường

- Các yếu tố vô sinh: muối khoáng, nước, nhiệt độ,

- Các yếu tố hữu sinh: các thực thể sống

◦ Sự tác động của yếu tố môi trường lên đời sống sinh vật thể hiện trên các mặt:

- Bản chất của yếu tố: như nhiệt độ thể hiện tác động là nóng

Trang 19

Biotic Factor - living factors that influence

an ecosystem

Abiotic Factor - non-living factors that influence

an ecosystem

Trang 20

Các yếu tố sinh thái

- Định nghĩa

Nhân tố môi trường khi tác động lênsinh vật (trực tiếp hoặc gián tiếp vàsinh vật phản ứng lại một cách thíchứng) gọi là nhân tố sinh thái

- Phân loại nhân tố sinh thái

Trang 21

- Dựa vào ảnh hưởng của tác động

 Nhân tố sinh thái không phụ thuộc mật độ

Là nhân tố khi tác động lên sinh vật, ảnh hưởng của nó không phụ thuộc vào mật độ cá thể của

quần thể bị tác động Thường là các nhân tố vô

sinh

Nhân tố sinh thái phụ thuộc mật độ

Là nhân tố khi tác động lên sinh vật, ảnh hưởngcủa nó phụ thuộc vào mật độ cá thể của quần thể bịtác động Thường là các nhân tố hữu sinh

Các nhân tố môi trường tác động lên đời sống sinh

vật không phải là đơn lẻ mà là một tổ hợp tác

động đồng thời

21

Trang 22

Định luật tối thiểu và định luật chống chịu

- Định luật tối thiểu (Do Justus von Liebig đưa ra vào năm

1840)

Mỗi một loài thực vật đòi hỏi một loại và một lượng muối dinh dưỡng xác định, nếu số lượng muối là tối thiểu thì sự tăng trưởng của thực vật cũng chỉ đạt mức tối thiểu.

Hạn chế của Định luật tối thiểu

Định luật này chỉ đúng khi hệ sinh thái ở trạng thái cân bằng, tức là dòng năng lượng và vật chất đi vào bằng dòng đi ra.

- Định luật chống chịu (Victor E Shelford đưa ra vào năm

1911)

Mỗi cá thể, quần thể, loài, chỉ có thể tồn tại trong một khoảng giá trị xác định của yếu tố bất kỳ Khoảng xác định đó gọi là “khoảng chống chịu” hay “giới hạn sinh thái”, hay “trị số sinh thái”.

22

Trang 23

 Mô tả giới hạn sinh thái của 3 loài A, B và C: loài A rộng nhiệt

(Erythermal); B và C là những loài hẹp nhiệt (Ctenothermal), nhưng loài

B là loài hẹp nhiệt ưa lạnh (Oligoctenothermal) còn loài C là loài hẹp nhiệt ưa ấm (Polyctenothermal).

23

Sức sống của con vật

Vùng cực thuận (Optimum)

Vùng chống chịu trên

Trang 24

 Khi một nhân tố môi trường tác động lên sinh vật cókhoảng chống chịu đối với sinh vật đó thì nhân tố đóđược gọi là nhân tố sinh thái giới hạn.

Ví dụ: ánh sáng là nhân tố sinh thái giới hạn đối vớithực vật nhưng không phải đối với động vật; Nhiệt

độ là yếu tố giới hạn (đa số loài sinh vật sống đượctrong khoảng 0 - 500C, nhưng phổ biến 5 - 320C)

24

Trang 25

Nơi sống (habitat) và ổ sinh thái (Ecological niche)

 Nơi sống: là nơi ở và là một phần của môi

trường, một không gian mà ở đó một sinh

vật hay một quần thể, quần xã sinh vật sinh

sống cùng với yếu tố vô sinh và hữu sinh

của môi trường đó hoặc là nơi mà các sinh

vật thường gặp nhau

 Ổ sinh thái: ổ sinh thái bao gồm tất cả mọi

nhu cầu sống, mọi yếu tố cần thiết giúp cho

sinh vật tồn tại trong hệ sinh thái.

25

Trang 27

 Tương đồng sinh thái Để chỉ những loài có

cận nhau thì các loài này có họ hàng gần, còn địa

Ví dụ: Kanguru ở úc và Bò rừng ở Bắc Mỹ.

 Chỉ thị sinh thái: Mỗi sinh vật có khoảng trị số

Dựa vào trị số sinh thái đó ta có thể xác định được chất lượng môi trường tuỳ theo sinh vật nào xuất hiện.

 Điều khiển sinh học: Các yếu tố môi trường như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, độ mặn, là các yếu

tố giới hạn và cũng là yếu tố điều khiển các hiện tượng sinh học ở giới sinh vật.TS Nguyễn Thị Mai

27

Trang 28

Mối quan hệ giữa cơ thể và môi trường

28

 Ánh sáng và đời sống sinh vật: Ánh sáng là nhân

tố quan trọng đặc biệt vì sinh vật tiếp nhận ánh sángdưới dạng bức xạ mặt trời

- Ánh sáng chiếu xuống trái đất (bức xạ mặt trời) gồmphức hợp các tia đơn sắc có bước sóng khác nhau:

+ Ánh sáng có bước sóng rất dài và tần số thấp nhưsóng radio

+ Ánh sáng nhìn thấy (đỏ, lục, vàng, lam) có bước

sóng trung bình

+ Ánh sáng có bước sóng cực ngắn có tần số cao

như tia cực tím UV=ultraviolet=tia tử ngoại), tia X, tiagama và các sóng ngắn hơn

Trang 29

 Ánh sáng chiếu xuống trái đất phân ra thành các nhóm tia khác nhau:

- Dải hồng ngoại có bước sóng: > 7600A0

- Dải tử ngoại có bước sóng: < 3600A0

- Ánh sáng nhìn thấy hay ánh sáng trắng: 3600A0 7600A0

-Cách tiếp nhận ánh sáng của các loài sinh vật khácnhau:

Đối với Thực vật:

trình quang hợp tạo chất hữu cơ đầu tiên.

- Ở phổ ánh sáng thường 4000A0 -7000A0 gọi là “bức

xạ quang hợp tích cực”, chiếm 44% tổng bức xạ Mặttrời chiếu xuống trái đất

29

Trang 30

- Thực vật chỉ sử dụng được khoảng 1% năng lượng của ánh sáng nhìn thấy cho quang hợp

để tạo năng suất sơ cấp

được chia thành nhóm cây:

 Cây ưa sáng: cây lương thực, cỏ ở đồng cỏ,

 Cây ưa bóng: thực vật sống trong bóng râm, dưới tán của cây khác, rêu

30

Trang 31

 Cây chịu bóng: là cây vừa sống được ở nơi có cường độ chiếu sáng thấp, vừa sống được ở nơi có cường độ chiếu sáng cao.

+ Liên quan đến độ dài chiếu sáng, thực vật được chia thành nhóm cây ngày dài và cây ngày ngắn

sáng nhiều hơn pha tối

sáng ít hơn pha tối

31

Trang 32

- Động vật chia là 2 nhóm:

+ Nhóm ưa hoạt động ban ngày

+ Nhóm ưa hoạt động ban đêm

32

Trang 33

Ánh sáng trong nước

+ Trong môi trường nước, ánh sáng chiếu

bước sóng, cường độ chiếu sáng và độ dài chiếu sáng.

giảm dần theo độ sâu.

đến là 1500-1700m, với điều kiện là nước rất

33

Trang 34

 Nhiệt độ và cơ thể

ảnh hưởng đến mọi hoạt động sinh lý, sinh hóa,

xạ mặt trời Trên trái đất có 2 nguồn nhiệt cơ bản:

+ Bức xạ nhiệt từ sự chiếu sáng trực tiếp của mặttrời

+ Bức xạ nhiệt sóng dài phản xạ lại từ các vật thểxung quanh

34

Trang 35

Theo vĩ độ: Vùng xích đạo và nhiệt đới nhiệt độ

nhưng sự dao động nhiệt theo mùa và ngày đêmnhỏ hơn các vùng vĩ độ trung bình

Theo độ cao: càng lên cao nhiệt độ càng giảm

35

Trang 36

Tác động của nhiệt độ lên sinh vật

- Nhiệt độ thường là yếu tố giới hạn và là yếu

tố điều chỉnh.

- Sự sống có thể tồn tại trong khoảng nhiệt độ

từ –2000C đến +1000C Nhưng đại đa số các sinh vật có thể tồn tại ở ngưỡng nhiệt độ từ

0 đến 500C.

36

Trang 37

Liên quan đến nhiệt độ người ta chia sinh vật làm 2 nhóm:

Nhóm sinh vật này tuân theo 2 quy tắc: Allen vàBergmann

thể biến thiên theo nhiệt độ môi trường

37

Trang 38

Đối với nhóm động vật biến nhiệt, thời gian phát triển

được gọi là “thời gian sinh lý” phụ thuộc chặt chẽ vào

nhiệt độ môi trường theo công thức: K = (x - a)Y

Trong đó: K - tổng nhiệt ngày cần cho con vật hoàn

thành một giai đoạn hay chu kỳ phát triển của mình K

là hằng số

x - nhiệt độ môi trường

a - nhiệt độ ngưỡng của sự phát triển

Y - thời gian cần để hoàn thành một giai đoạn phát triển của con vật tại nhiệt độ x của môi trường:Y = K/(x – a)

 Nhiệt độ môi trường càng cao, Y càng rút ngắn (vì Y

càng nhỏ) và tốc độ phát triển y càng nhanh (vì y =

1/Y = (x – a)/K càng cao) Do vậy, có thể điều khiển

tốc độ phát triển qua nhiệt độ

38

Trang 39

Vai trò các chất khí đối với đời sống sinh vật

Trang 40

 Nước và độ ẩm

 Nước tồn tại ở 3 dạng: lỏng, khí và rắn.

đại dương chiếm 97% tổng lượng nước toàn trái đất Trong 3% còn lại là băng ở các cực và nước ngầm.

dụng được chỉ có 0,003% và lượng nước này tham gia trực tiếp vào vòng tuần hoàn nước.

(250mm/năm).

40

Trang 41

 Vai trò của nước đối với sự sống trên trái đất

 Nước là thành phần chính cấu tạo nên tế bào của các sinh vật

- Nước trong cơ thể sinh vật chiếm 50-70 % khối lượng cơ thể

- Động vật thủy sinh có thể chiếm đến 90 - 99%, riêng ở sứa chiếm đến 99%.

 Nước là môi trường sống của thuỷ sinh vật, và

là môi trường cho các phản ứng sinh hoá diễn

ra trong tế bào của cơ thể sống.

 Nước trong đất có vai trò rất quan trọng cho thực vật tạo nên năng suất sơ cấp

41

Trang 42

Nước, Độ ẩm và đời sống của sinh vật trên cạn

Trang 43

- Rễ cây thường hút nước được trong các khe đất

+ Chống sự thoát hơi nước bằng các phương thức:

Thu nhỏ lá thành dạng gai hoặc lá kim; rụng lá, giảm bớt lỗ khí khổng, hoặc lỗ khí nằm sâu trong mô lá; trốn

+ Tăng khả năng tìm nguồn nước: rễ dài để chui sâuhoặc lan rộng, hình thành rễ phụ (cây Si; cây Đa)

43

Trang 44

Sự thích nghi của động vật trong điều kiện khô hạn

Hình thành các tập tính sinh lý: thải phân khô, bài tiết ít nước tiểu, sử dụng nước nội bào bằng cách ôxy hoá mỡ dự trữ như Lạc đà.

Hình thái: Vỏ bọc không thấm nước, tuyến mồ hôi kém phát triển

Tập tính sống: trốn nóng hoặc ngủ hè 44

Trang 45

Nước và đời sống của thủy sinh vật

- Nước là môi trường sống của thủy sinh vật.

- Sinh vật sống trong nước chia làm 3 nhóm:

 Nhóm sống trôi nổi (Phyto – Zooplankton) và sinh vật màng nước

 Nhóm bơi lội giỏi (Nekton)

 Nhóm sống đáy (Phyto – Zoobenthos)

45

Trang 46

 Muối khoáng và đời sống sinh vật

 Muối tham gia vào thành phần cấu trúc của chất sống

và các thành phần khác của cơ thể Khoảng 40 nguyên tố hoá học có trong thành phần chất sống.

 Các muối khoáng cần cho quang hợp của thực vật và trao đổi chất của động vật được chia làm 2 loại:

 Nguyên tố đại lượng, là loại nguyên tố chiếm khoảng

 0,2% khối lượng khô của chất hữu cơ, bao gồm 2 nhóm:

pho.

46

Trang 47

 Nguyên tố vi lượng là loại nguyên tố cần với số lượng rất ít, thường ở dạng vết và < 0,2% khối lượng khô của chất hữu cơ: nhôm, iot, mangan, coban, niken, silic,

 Muối dinh dưỡng vừa là yếu tố điều chỉnh, vừa là yếu tố giới hạn trong cả trường hợp thiếu muối và thừa muối.

47

Trang 48

Liên quan đến áp suất thẩm thấu do sự chênh lệch giữa nồng độ muối cơ thể và nồng độ muối môi trường, sinh vật biển chia làm 3 nhóm:

 Sinh vật biến thẩm thấu: là sinh vật mà áp suất thẩm thấu biến thiên theo áp suất thẩm thấu môi trường.

 Sinh vật đồng thẩm thấu: là sinh vật mà áp suất thẩm thấu của cơ thể ổn định độc lập với áp suất thẩm thấu môi trường.

 Sinh vật giả đồng thẩm thấu: là sinh vật biến thẩm thấu nhưng sống trong môi trường có độ muối ổn định.

48

Trang 49

 Nhóm sinh vật di cư từ biển vào sông, hay

từ sông ra biển có cơ chế riêng để điều

chỉnh áp suất cả 2 chiều:

- Từ nước ngọt ra biển: lấy muối qua đường

miệng và mang, thải nước và nước tiểu nhạt

- Từ biển vào nước ngọt: lấy nước qua miệng,

thải muối qua mang và nước tiểu.

49

Trang 50

 Lửa như một yếu tố sinh thái

 Tham gia vào lịch sử hình thành thảm thực vật, kéotheo là hệ động vật và thường làm chậm lại quá trìnhdiễn thế (làm cho HST trẻ lại)

 Đối với các loài thực vật như lau, sậy, cỏ, sau mùasinh dưỡng, nếu bị cháy, tro của phần trên mặt đất trảlại chất khoáng cho đất, còn phần thân, gốc dưới đấtkhông bị cháy sẽ phát triển nhanh vào mùa sinhdưỡng sau do có nhiều chất dinh dưỡng Nông dânthường đốt đồng sau khi thu hoạch để lợi dụng ưuđiểm này

 Những đám cháy lớn (cháy rừng, núi lửa) hoặc đốtđồng cỏ không được quản lý có thể gây huỷ hoại hệsinh thái, huỷ diệt quần xã sinh vật

50

Tiêu đề	Cá thể và môi trường
Tác giả	TS.Nguyễn Thị Mai
Trường học	Trường Đại học Giáo Dục
Chuyên ngành	Sinh thái học
Thể loại	Bài giảng
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	2,02 MB