Nghiên Cứu Động Vật - Sinh Vật Nhân Chuẩn Phần 8 doc

Cũng như là thực vật, động vật vùng sa mạc có có nhiều cách để tích trử nước như nước tiểu khô acid uric và guanin, chất sáp chống thấm của côn trùng và tập tính hoạt động về đêm, sống t

trong điều kiện nhiệt độ cao Phần đất mà thực vật sa mạc chiếm cứ rộng hơn rất nhiều so với phần diện tích cây chiếm đóng bởi vì phần rể của nó dài và chiếm lấy phần đất rộng hơn để đãm bảo khả năng lấy nước cao nhất (hình 4.7) Những cây lâu năm điển hình của vùng sa mạc là dạng xương rồng gai và xương rồng trụ của Tây bán cầu và xương rồng trụ có nhựa (Asclepiadacea) và cây đại kích (Euphorbiacea) của vùng sa mạc Châu Phi Ở Bắc Mỹ, cây bụi creosote (Larrea) phân bố rộng suốt những sa mạc nóng ở tây nam và cây ngãi đắng (Artemisia) phổ biến

ở vùng sa mạc lạnh của Great Basin

Động vật ăn hạt như kiến, chim và nhóm gậm nhấm rất phổ biến ở đây, thức ăn của chúng là phần hạt nhỏ của các loại thực vật sa mạc Nhóm bò sát cũng rất đông vì nhiệt độ cao cho phép nhóm sinh vật biến nhiệt cân bằng nhiệt độ cơ thể Nhóm thằn lằn và rắn là 2 nhóm sinh vật địch hại của nhóm ăn hạt Cũng như là thực vật, động vật vùng sa mạc có có nhiều cách để tích trử nước như nước tiểu khô (acid uric và guanin), chất sáp chống thấm của côn trùng và tập tính hoạt động về đêm, sống trong hang vào ban ngày

Hệ thống cấp nước cũng có thể cung cấp nhiều cho nông nghiệp vì số giờ nắng chiếu rất lớn, mặc dù lượng nước lớn phải chảy thông qua hệ thống hay lượng muối tích tụ trong đất vì tốc độ bốc hơi cao Nền văn minh vùng sa mạc là khai thác thủy lợi như sông Tigris, Euphrates, Indus và Nile có lịch sử rất lâu đời Không như vùng rừng nhiệt đới, sa mạc dường như mở rộng dưới hoạt động của con người bởi vì khai thác quá mức (hệ thống thủy lợi không thích hợp, bọn ăn cỏ nhiều và khai thác gổ quá mức) khiến cho những vùng này bị khô cằn hoá nhanh chóng Vùng đất Sahel, một dãi hẹp ở phiá nam sa mạc Sahara có mưa có tên là

ranh giới theo truyền thuyết ả rập Cây keo (acacia) phổ biến khắp vùng khô cằn

được xem như là chất đốt và thức ăn cho gia súc, rất phổ biến ở thủ đô Sudan, Khartoum

4 Đồng cỏ

a Đồng cỏ ôn đới

Đồng cỏ chiếm cứ những vùng khoảng giữa sa mạc và rừng ôn đới, những

vùng đó có lượng mưa từ 25-75

cm, lượng này rất ít cho cây rừng nhưng lại quá cao so với đời sống

sa mạc Theo một vài nhà sinh thái (Bragg và Hurlbert, 1976; Kucera, 1981) thì đồng cỏ rộng lớn ở giữa Nam Mỹ, Nga và những phần ở Châu Phi là những vùng giữa rừng với sa mạc, trong đó lửa và động vật ăn cỏ đã hạn chế sự phát triển của thực vật Thông thường rừng bị loại bỏ và thay thế bằng đồng cỏ Từ đông sang tây của phần Bắc Mỹ và từ bắc xuống nam của Châu Á, đồng cỏ có hình thái khác nhau theo sự biến động độ ẩm Ở Illinois, lượng mưa hàng năm là 80 cm, loại cỏ cao khoảng 2 m như cây thân xanh cở lớn (Androppogon) và cỏ mềm (Panicum) chiếm

ưu thế, ngược lại dọc theo bờ đá phía đông 1300 km đến phía tây với lượng mưa khoảng 40 cm, những loại cỏ ngắn xuất hiện, chúng không cao quá 0.5 m bao gồm các loại cỏ bò (Buchloe) và cỏ gramma xanh (Bouteloua) Sự biến động tương tự như thế cũng có ở Nam Phi và Argentina hay đồng hoang Uruguay Ở vài đồng cỏ có Aính 4: Đồng cỏ Nebraska, là nơi sinh sống của động vật

ăn cỏ và thú dữ.

đủ mưa cung cấp cho các loại cây khác nhau thí dụ như đồng cỏ Châu Phi có nhiều loại cây keo và tương tự với Nam Mỹ và Úc Châu

Ngày nay, đồng cỏ nhỏ vẫn còn, đồng cỏ chiếm đa số trên thế giới với diện tích khoảng 12 lần lớn hơn đất rừng Theo lịch sử những nơi đồng cỏ còn tồn tại thì động vật lớn chiếm ưu thế như loài bò rừng và dê gạc nhánh ở Nam Mỹ, ngựa hoang ở Eurasia, kangaroo cở lớn ở Úc và sự đa dạng của dê núi, ngựa vằn, tê giác

ở Châu Phi cũng như là các nhóm động vật ăn thịt (sư tử, báo, linh cẩu và chó sói) Động vật sống trong hang như chuột, rùa rất phổ biến

b Đồng cỏ nhiệt đới-vùng savannah

Đồng cỏ, tiêu biểu với cây to rải rác xuất hiện ở những vùng có lượng mưa thấp và theo mùa và mùa khô kéo dài như ở Châu Phi, Nam Mỹ và Bắc Úc Nhiệt độ ít biến đổi và theo qui luật của mưa hơn là của nhiệt độ Lượng mưa trung bình hàng năm từ 85-150 cm nhưng kéo dài Đất nghèo dinh dưỡng do nền đá mẹ bị phong hóa

Đồng cỏ Savannah là vùng rộng lớn có nhiều cây có gai như Acacia, gai này giúp nó chống lại bọn động vật ăn cỏ

Cây và cỏ vùng này thích nghi với điều kiện bốc cháy do tình trạng cháy rừng xảy ra thường xuyên

Nhóm động vật ăn cỏ chiếm ưu thế bao gồm các loài như linh dương, hươu cao cổ, ngựa vằn và voi cùng tồn tại song song với quần đàn vật dữ như sư tử, báo săn và linh cẩu

5 Rừng thông Taiga

Ở phiïa bắc vùng rừng ôn đới và đồng cỏ và khu hệ sinh vật rừng thông,

được biết đến rất phổ biến với tên tiếng nga là taiga Vùng này có nhiều hồ, ao và

đầm lầy, mùa đông rất lạnh làm nước đóng băng, trên thế giới thấy ở Bắc Â, Liên

xô và Canada

Hầu hết các loại cây xanh có quả hình nón, dài, lá hẹp, lá kim tồn tại từ 3-5 năm Phổ biến là cây vân sam (Picea), thông (Abies và Pseudotsuga) hay Pinus nhưng một vài loài tạm thời như cây dương lá rụng, tòng quán sủi, thông lá rụng, liễu xuất hiện ở những vùng đệm hay dọc theo bờ nước Nhiều loại quả có hình nón để hạn chế sự gảy cành khi có tuyết Cũng như ở rừng nhiệt đới, cây tầng dưới

ít vì mật độ dày của cây lâu năm, đất nghèo dinh dưỡng và acid hóa vì sự chậm phân hủy của lá kim rụng

Hiếm có rắn và lưỡng thê, côn trùng có quanh năm nhưng mật độ cao nhất vào lúc cây và tán dày đặc Động vật như gấu, linh miêu, nai sừng tấm, hải ly và sóc có bộ lông dày

Taiga nổi tiếng với sự biểu hiện theo chu kỳ, sự ưu thế của thỏ và linh miêu là thí dụ điển hình Đặc trưng này góp phần làm tăng tính đa dạng và ổn định trong sự liên kết của hệ sinh thái Ở Nam bán cầu, diện tích đất ít nên không có rừng taiga tồn tại

6 Vùng đất đóng băng

Vùng đất đóng băng là khu hệ chủ yếu cuối cùng, chiếm khoảng 20% diện tích mặt đất nhưng chỉ tồn tại ở bắc bán cầu và phía bắc của rừng taiga, ngoài ra cũng có một phần nhỏ ở nam bán cầu và đỉnh núi cao Với lượng mưa thấp khoảng 10-25 cm trong một năm nên không có cây sinh sống.Với một lượng nước

ít như thế mà đổ tuyết nên bị đóng băng quanh năm gọi là băng vĩnh cửu Nhiệt độ vào mùa hè khoảng 5oC, thậm chí vào những ngày hè tuyết tan ra nước khoảng

1 m Vào giữa đông, nhiệt độ trung bình khoảng -32oC Thực vật xuất hiện ở dạng mỏng manh, tăng trưởng chậm như địa y, rêu, rong và những nhóm cây lùn như

cây liễu phát triển gần mặt đất Ở một vài nơi, thực vật không thể tồn tại và điều kiện sa mạc trở nên ưu thế vì quá ít mưa ẩm Do lớp băng vĩnh cửu không thể thấm qua được nên việc cấp và thoát nước bị hạn chế nên hồ hay ao chỉ có một lớp nước nong vào mùa hè Điều kiện thiếu oxy của đất mất nước và nhiệt độ thấp ảnh hưởng chính đến chu trình dinh dưỡng Chất hữu cơ không thể phân giải hoàn toàn, nó tích tụ thành chất ẩm gọi là than bùn

Động vật của vùng đất đóng băng ở cực thích nghi với điều kiện lạnh bằng cách sống trong hang hay là có sự cách biệt tốt Nhiều loài chim đặc biệt là chim biển và cò di cư đi nơi khác vào mùa đông Khu hệ động vật ở đây vào mùa hè phong phú hơn mùa đông Nhiều loài côn trùng trãi qua hết mùa đông trong giai đoạn tiền trưởng thành, giai đoạn này chịu lạnh tốt hơn dạng trưởng thành Nhóm động vật lớn hơn bao gồm các loài ăn thực vật như hưu, tuần lộc ở Bắc Mỹ và nai sừng to ở châu Âu và Châu Á, các nhóm động vật nhỏ hơn như thỏ, chuột Lemus cũng có ở đây Nhóm động vật ăn thịt phổ biến là chồn, cáo bắc cực, chim cú tuyết và gấu trắng vùng cực sống ven biển

Vùng đất đóng băng vĩnh cửu không chỉ ở phá bắc mà còn ở những đỉnh núi cao Như thế đất đóng băng vùng alpine có thể xuất hiện ở vùng nhiệt đới, ở các đỉnh núi cao nhất, ở đó nhiệt độ vào đêm xuống dưới mức đóng băng Trong điều kiện này ánh sáng thay đổi ít khoảng 12 giờ trong ngày quanh năm như thế thay vì tăng sức sản xuất, thực vật vùng này thể hiện tính quang hợp chậm nhưng ổn định và tăng trưởng quanh năm

Dĩ nhiên là các quần xã sinh vật không phải hoàn toàn phụ thuộc vào các dạng sinh học chính yếu như trên, theo yếu tố sinh thái một dạng quần xã sinh vật có thể chuyển thành dạng khác thí dụ như rừng thông taiga xuất hiện ở vùng ôn đới đất thấp, rừng ẩm nhiệt đới trãi dài theo bờ biển từ Alaska đến bắc California

với các loại cây có dạng quả hình nón Rừng cây cao nhất là cây vân sam sitka đến phiá bắc, và tùng gổ đỏ tới phiïa nam Phiïa đông liên bang Mỹ, hầu hết vùng đất ở New Jersey là đất cát, nghèo dinh dưỡng, ưu thế là cây thông khô Đây là dạng rừng rậm với cỏ và cây bụi thấp phát triển xen kẻ với cây thông và cây sồi Dưới những tán thông của rừng vùng Bắc và Nam Carolina, Geogria và Florida, những loại cây rừng nhỏ này tồn tại do nạn cháy rừng thông Rừng ẩm nhiệt đới rỏ ràng xuất hiện ờ vùng có mưa nhiều (125-250 cm/năm) nhưng cũng xuất hiện ở vùng ẩm ướt khác như ở Ấn Độ, Việt Nam Ở những rừng mùa mưa, lá rụng vào mùa khô Những dạng sinh học khác như chaparral, tập tính của cây bụi Điûa Trung Hải thích nghi với lửa, đó là hiện tượng phổ biến ở vùng ven biển nam Châu Âu, California, nam Phi và Tây Nam Úc

7 Quần xã sinh vật vùng núi.

Độ cao của núi được tính toán hoàn toàn khác nhau Các dạng sinh học ưu

thế ở đây phụ thuộc chủ yếu vào khí hậu và nhiệt độ của núi giảm khi độ cao gia tăng Độ giảm nhiệt này là kết quả của của một quá trình gọi là

“đoạn nhiệt giảm” Tăng độ cao tức là giảm áp suất không khí, khi gió sẽ thổi từ mặt đất lên đỉnh núi, nó dãn nở ra do áp suất giảm, khi nở ra nó sẽ lạnh Khi lên cao

1000 m nhiệt độ giảm 10oC Càìng lên cao nhiệt độ càng giảm do mật độ không khí Hình 4.8: Sự phân bố các hệ sinh thái theo cao độ và các kiểu tương ứng theo

vĩ độ.

thấp nên tốc độ mất nhiệt nhanh từ sự phát xạ trở lại không khí Khi lên cao khoảng 600 m tương đương với đi về phiá bắc khoảng 1000 km Sự bốc hơi nước cũng thay đổi theo cao độ, nhìn chung là sự bốc hơi tăng ở vùng sa mạc nhưng lại giảm ở vùng dưới Mây tích tụ hơi ẩm của nó về phía có gió vì thế dạng sinh học này có thể thay đổi từ rừng ôn đới thông qua rừng taiga vào vùng đất đóng băng theo độ cao từ núi đá thậm chí cả rừng nhiệt đới đến vùng đóng băng ở đỉnh cao nhất của vùng Andes Nam Mỹ

III Các hệ sinh vật thủy sinh

Trong môi trường nước, dạng hệ sinh học có thể ghi nhận như là sông, hồ nước ngọt, biển nước mặn, bãi đá vùng triều, bãi cát, vùng ven bờ, rạn san hô, bãi cỏ biển và vùng khơi hay biển không đóng băng Ở mỗi vùng có điều kiện vật lý, khí hậu khác nhau với các nhân tố như độ mặn, oxy hòa tan, dòng chảy và khả năng xâm nhập của ánh sáng Nhìn chung các yếu tố ảnh hưởng chính đến hệ thủy sinh vật là (i) số lượng vật chất hòa tan tồn tại trong môi trường nước, (ii) độ sâu mực nước, (iii) cường độ và khả năng xuyên thấu của ánh sáng, (iv) chất đáy (như đá, cát hay bùn) và (v) nhiệt độ nước và chu trình vật chất

Đặc điểm cơ bản để phân chia thủy vực là dựa vào độ mặn Trong thủy vực nước mặn như biển thì áp suất thẩm thấu và ion trong môi trường nước gần giống với dịch cơ thể nên phản ứng sinh lý của sinh vật với môi trường rất thấp trong khi đó sihnh vật nước ngọt phải chịu đựng và thích nghi với điều kiện nhược trương

Nước cũng có tác động với sự phản chiếu ánh sáng nhất là những bước sóng thích hợp cho quang hợp do đó quá trình quang tổng hợp cũng phải tiến hành ở gần bề mặt nước

Môi trường nước là nơi sinh sống của các nhóm sinh vật chính như Plankton, Nekton và Ben thos

1 Quần xã sinh vật biển

Môi trường biển là môi trường rộng lớn và đồng nhất trên trái đất Hệ sinh thái biển chiếm khoảng 3/4 diện tích trái đất, cũng như sinh vật vùng nước ngọt,

sinh vật biển chịu tác động của độ sâu nơi nó sinh sống Những vùng nông đó là nơi đất và nước gặp nhau gọi là vùng triều (intertidal) Cạnh vùng triều là vùng ven bờ (neritic) hay là vùng thềm lục địa Xa hơn vùng thềm lục địa là là vùng biển không đóng băng gọi là vùng đại dương (oceanic) có thể rất sâu và còn gọi là vùng khơi (pelagic), nền đáy gọi là đáy biển (benthic) Ở hệ sinh thái nước ngọt chúng ta có thể biết vùng gần bề mặt là vùng phản xạ hay vùng sáng và dưới đó là vùng tối không có ánh sáng xuyên thấu Thực vật nổi (phytoplankton), động vật nổi (zooplankton) và hầu hết các loài cá xuất hiện ở vùng sáng Ở vùng tối, năng suất sinh học của thực vật là con số không, chỉ có một vài loài động vật không xương và cá phát quang tồn tại

Ở những nơi suối nước ngọt hay sông hòa trộn với nước biển gọi là vùng cửa sông (estuary), đó là dãi đất rộng của bãi bùn vùng triều hay đầm lầy nước mặn Thực vật chính ở vùng cửa sông vùng ôn đới kể cả liên bang Mỹ là cỏ Aính 5: Sự phân bố của sao biển tím (Pisaster ochraceus) ở vùng

triều trong công viên quốc gia Olympic.

Spartina ở đầm lầy, vùng nhiệt đới có rừng ngập mặn ở bãi bùn Hầu hết thực vật ở

đây không bị tiêu thụ khi chúng chết đi và rể vẫn ở trong bùn, nó được vi sinh vật phân hủy, những mảnh vụn của thực vật là thức ăn của giun, ốc, cua và một vài loài cá Sò, hầu, Balanus hay một số loài ăn lọc khác cũng sống ở vùng triều, đây là vùng quan trọng như là nuôi dưỡng của tôm và cá Bãi lầy nước mặn cũng giàu dinh dưỡng là nơi kiếm ăn của vịt, ngổng hay chim di cư hoặc chim biển

Vùng triều là nơi có sự xen kẻ giửa ngập nước và phơi bãi trong ngày theo chu kỳ của thủy triều Sinh vật ở đây là nhóm phụ thuộc vào sự biến động lớn của độ mặn và nhiệt độ trong ngày, nó cũng bị sóng gió tác động đặc biệt là trong thời kỳ mưa bão Ở vùng ôn đới có thể chúng chịu đựng với sự đóng băng vào mùa đông hay rất nóng vào mùa hè Khi triều xuống nó có thể là thức ăn của nhiều loài động vật kể cả chim và thú Khi triều lên thì địch hại của nó là cá ăn thịt Có sự phân chia theo chiều thẳng đứng, thể hiện rỏ ở vùng biển nền đáy đá, nó chia làm

3 vùng rỏ ràng (1) vùng cao triều (upper littoral) là vùng chỉ ngập nước vào thời kỳ

Hình 4.9:Các nhóm sinh vật chính trong hệ sinh thái biển.

triều cao nhất, (2) vùng trung triều (midlittoral) là vùng ngập nước khi triều lên trong lúc thủy triều bình thường và phơi bãi lúc triều xuống hàng ngày Sinh vật ở đây giàu và có nhiều loại tảo lam, cỏ biển, ốc, cua và cá nhỏ sống trong những hố nước và (3) vùng hạ triều (lower littoral) vùng này chỉ phơi bãi khi triều xuống thấp nhất, tính đa dạng sinh học ở đây rất lớn Ở những bãi bùn hay bãi cát, vài loài thực vật lớn có thể mọc vì cát hay bùn gia tăng một cách ổn định theo triều, hệ sinh thái này còn có giun biển sống trong hang, cua và động vật chân đều

Rạn san hô tồn tại ven bờ của vùng nước ấm nhiệt đới, đây là một hệ sinh vật thấy rỏ và khác biệt Dòng chảy, sóng thường cung cấp thêm dưỡng chất và ánh sáng xâm nhập và nền đáy đại dương thích hợp cho quá trình quang hợp Rạn

Hình 4.10: Các vùng sinh sống chính của sinh vật biển.

san hô hình thành do sinh vật sống trong lớp vỏ bằng carbonat calcium, lớp vỏ này rất đa dạng, tạo nên giá thể cho san hô khác hay tảo phát triển Khu hệ này rất

đa dạng về vinh sinh vật, động vật không xương và cá Có khoảng 30-40% loài cá trên trái đất được phát hiện ở rạn san hô (Ehlich, 1975) Loài động vật ăn thực vật có ốc, cầu gai và cá, những nhóm này lại là thức ăn của mực tuột, sao biển và cá ăn thịt

Ở vùng khơi, nguồn dinh dưỡng thấp, tuy nhiên nguồn nước cũng có thể giàu lên do nước trồi, nó mang nhiều chất khoáng từ đáy đại dương lên tầng mặt Nước vùng khơi hầu như lạnh, chỉ ấm ở tầng nước mặt, đó là nơi thực vật nổi quang hợp và sinh sản, tính ra nó chiếm khoảng 1/2 hoạt động quang hợp trên trái đất Nhiều nhà khoa học cho rằng nếu sức sản xuất của tảo tăng lên thì hiện tượng gia tăng CO2 do đốt cháy quặng mỏ giảm đi và hiệu ứng nhà kính sẽ chậm lại Một nhân tố giới hạn có lẽ thích hợp là chất sắt, nếu cho một lượng lớn sắt vào thái bình dương sẽ tăng sinh lượng tảo (Van Scoy và Coale, 1994)

Động vật nổi gồm có giun, copepoda, giáp xác hình tôm, sứa và những ấu trùng của động vật không xương và cá ăn nổi Hệ sinh vật cũng kể luôn nhóm sinh vật bơi lội tự do gọi là nekton, nó có thể lội ngược dòng để kiếm ăn Tảo và

động vật nổi trôi theo dòng nước, nekton bao gồm mực, cá, rùa biển và động vật có vú ăn phiêu sinh hay các loại khác Chỉ có một số ít loài sống ở biển sâu, khi đó cá có mắt to để có thể nhìn vào không gian đen thẩm, một loài khác có cơ quan Aính 6: Rạn san hô ở biển đỏ (theo Rottman và Peter

Arnold).