Bài giảng sinh thái học cơ bản bài 1 TS phạm đức toàn

Định nghĩa về sinh thái học  Thuật ngữ sinh thái học Ecology bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp: Oikos và logos, oikos là nhà hay nơi ở và logos là khoa học hay học thuật  Theo nghĩa hẹp thì si

(BASIC ECOLOGY)

Giáo viên phụ trách: TS. Phạm Đức Toàn

Viện NC Công nghệ Sinh học và Môi trường

Trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh

Email: phamductoan@hcmuaf.edu.vn

Điện thoại: 0918386966

VỀ SINH THÁI HỌC 

1 Định nghĩa về sinh thái học

 Thuật ngữ sinh thái học (Ecology) bắt nguồn từ

tiếng Hy Lạp: Oikos và logos, oikos là nhà hay nơi ở

và logos là khoa học hay học thuật

 Theo nghĩa hẹp thì sinh thái học là khoa học

nghiên cứu về “nhà”, “nơi ở” của sinh vật

 Hoặc rộng hơn, sinh thái học là khoa học nghiên

cứu mối quan hệ giữa sinh vật hoặc một nhóm haynhiều nhóm sinh vật với môi trường xung quanh

Sinh thái học là môn khoa học nghiên cứu về

sự phân bố và sinh sống của những sinh vậtsống và các tác động qua lại giữa các sinh vật

và môi trường sống của chúng

Các chủ đề mà các nhà sinh thái học quan tâmnhư đa dạng sinh học, sự phân bố, sinh khối,

số lượng cá thể, quần thể của các sinh vật,cũng như sự cạnh tranh giữa chúng bên trong

và giữa các hệ sinh thái

 Môi trường sống của một sinh vật hàm chứa:

 Tổng hòa các nhân tố vật lý như khí hậu, thời

tiết, tốc độ gió, nhiệt độ, ánh sáng, địa lý đượcgọi là ổ sinh thái

 Các sinh vật khác sinh sống trong cùng ‘ổ sinh

thái’

 Các hệ sinh thái thường được nghiên cứu ở

nhiều cấp độ khác nhau từ cá thể và các quầnthể cho đến các hệ sinh thái và sinh quyển.Sinh thái học là môn khoa học đa ngành, nghĩa

là dựa trên nhiều ngành khoa học khác nhau

2 Các khái niệm cơ bản về sinh thái học

2.1 Sinh vật và môi trường

Sự khác nhau giữa động vật và thực vật

 Thực vật tổng hợp được chất hữu cơ từ CO2

và H2O bằng năng lượng mặt trời

 Động vật chỉ có thể dùng chất hữu cơ có sẵn

lấy từ động vật và thực vật khác

 Ngoài ra động vật còn có cơ quan di chuyển,

có hệ thần kinh, các giác quan mà ở thực vậtkhông có

2.1.2 Môi trường

 Môi trường bao gồm tất cả những gì xung

quanh sinh vật, tất cả các yếu tố vô sinh vàhữu sinh có tác dụng trực tiếp hoặc gián tiếplên sự sinh sống, phát triển và sinh sản củasinh vật

 Môi trường được chia ra các thành phần như

 Thạch quyển – Môi trường đất

 Thuỷ quyển – Môi trường nước

 Khí quyển – Môi trường không khí

 Thạch quyển – Môi trường đất

Thành phần và tính chất của thạch quyển tương đối ổn định và ảnh hưởng đến sự sống của sinh vật trên trái đất

 Thuỷ quyển – Môi trường nước

Đại dương, sông ngòi, ao hồ, nước ngầm, băng tuyết, hơi nước Thuỷ quyển đóng vai trò duy trì

sự sống và cân bằng khí hậu trên trái đất Không

có nước không có sự sống

 Khí quyển – Môi trường không khí

Đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc duy trì

sự sống của sinh vật và quyết định tính chất khí hậu và thời tiết trái đất

Về mặt sinh học thì tổng hòa thạch quyển, thủyquyển và khí quyển được gọi là môi trường sinhquyển

Sinh quyển bao gồm các thành phần hữu sinh vàthành phần vô sinh có quan hệ chặt chẽ và tươngtác phức tạp với nhau

 Nhân tố vô sinh

Bao gồm tất cả các nhân tố không phải sựsống của thiên nhiên có ảnh hưởng đến cơ thểsinh vật như khí hậu, nhiệt độ, không khí, độ

ẩm, ánh sáng, tốc độ gió, hướng gió, các nhân

tố về thổ dưỡng, thuỷ văn, khí tượng, lưu tốcdòng chảy

 Nhân tố hữu sinh

Bao gồm các sinh vật và mọi tác động củachúng lên cơ thể sinh vật Và yếu tố con ngườibao gồm mọi tác động trực tiếp của con ngườilên cơ thể sinh vật

 Sự ảnh hưởng của các yếu tố hữu sinh lên

đời sống sinh vật ở nhiều mức độ khác nhau

 Các cá thể sống ở tự nhiên trong cùng một

điều kiện, nơi sinh sống có thể có những kiểuquan hệ với nhau tuỳ theo mức độ mà cónhững cách gọi khác nhau:

2.2 Quần thể sinh vật

 Tập hợp tất cả các cá thể của cùng một loài

và cùng sống chung trong một nơi gọi là quầnthể sinh vật

 Quần thể là một nhóm cá thể của một loài,

khác nhau về kích thước, độ tuổi, giới tính…phân bổ trong vùng phân bổ của loài, chúng

tự giao phối với nhau để tạo nên cá thể mới

Đặc trưng của quần thể sinh vật

 Mỗi quần thể có sự phân bổ theo không gian

những cá thể của nó

 Mỗi quần thể đều có cấu trúc về thành phần

tuổi, về tỷ lệ giới tính riêng

 Mỗi quần thể có đặc trưng riêng về tốc độ tăng

trưởng, về kích thước hay số lượng và sự biếnđộng về số lượng cá thể theo thời gian

 Một đặc trưng nữa của quần thể là sự biến

động số lượng cá thể theo mùa và theo thờigian nhiều năm

 Tồn tại và phát triển trong các điều kiện môi

trường nhất định

2.3 Quần xã sinh vật

Quần xã sinh vật là tổ hợp quần thể của ít nhấthai loài phân bổ trong một nơi sinh sống nhấtđịnh

Các đặc trưng của quần xã sinh vật

 Cấu trúc thành phần loài và số lượng cá thể

của từng loài

 Cấu trúc về không gian tức là sự phân bổ theo

không gian của các sinh vật trongquần xã

 Cấu trúc về dung lượng

 Theo thời gian các quần xã đều có sự biến đổi

2.4 Hệ sinh thái

 Mỗi quần xã sinh vật, nó bao gồm nhiều quần

thể sinh vật cùng với khu vực sống của quần

xã thường tạo thành một hệ thống tương đối

ổn định và hoàn chỉnh được gọi là hệ sinh thái

 Hệ sinh thái = Quần xã sinh vật + môi trường

Các hệ sinh thái được xếp vào 3 nhóm

 Nhóm hệ sinh thái trên cạn

- hệ sinh thái rừng,

- hệ sinh thái ruộng lúa v.v

 Nhóm hệ sinh thái nước ngọt

- hệ sinh thái ao, hồ, kênh mương,

- sông, suối, các cửa sông v.v

 Nhóm hệ sinh thái nước mặn

- hệ sinh thái biển,

- hệ sinh thái gần bờ, xa bờ v.v

Cấu trúc hệ sinh thái:

Mỗi một hệ sinh thái bao giờ cũng có 2 bộ phận cấu thành đó là

 thành phần sống hay gọi là giới hữu sinh

Thành phần sống hay giới hữu sinh gồm có

 Loài ăn thịt – vật tiêu thụ bậc 2, 3, n là

sinh vật tiêu thụ chỉ ăn các loài động vật

 Loài ăn tạp – vật tiêu thụ bậc 1 hoặc bậc 2,

3, …n là loài ăn cả cây cỏ và động vật

 Vật phân huỷ

các vsv phân hủy xác thực vật, động vật

Thành phần vô sinh

 Các yếu tố hóa học bao gồm các hợp chất vô

cơ và hữu cơ

 Các yếu tố vật lý bao gồm nhiệt độ, ánh sáng,

độ ẩm, gió … tham gia vào vòng tuần hoàn

vật chất

3 Đối tượng nghiên cứu của sinh thái học

Nghiên cứu tất cả các mối quan hệ giữa sinh vật

và môi trường:

 Đơn vị: Nguyên tử Phân tử Tế bào Mô

-Cơ quan - Cá thể - Quần thể -Quần xã - Hệ sinh thái

 Đối tượng: Cá thể, Quần thể, Quần xã, Hệ

sinh thái

Các nghiên cứu của sinh thái học

 Nghiên cứu đặc điểm của các nhân tố môi trường

ảnh hưởng đến đời sống của các sinh vật và sựthích nghi của chúng với các điều kiện ngoại cảnhkhác nhau

 Nghiên cứu nhịp điệu sống của cơ thể liên quan

đến các chu kỳ ngày đêm và các chu kỳ địa lý củaquả đất và sự thích ứng của các sinh vật

 N/c điều kiện hình thành quần thể, những đặc

điểm cơ bản và mối quan hệ trong nội bộ quầnthể (như phân bố, mật độ, sinh trưởng, sinh sản,

tử vong…) giữa quần thể với môi trường thể hiệntrong sự biến động và điều chỉnh số lượng cá thể

 Nghiên cứu các đặc điểm cấu trúc của các quần xã,

mối quan hệ giữa trong nội bộ quần thể khác nhau, quá trình biến đổi của các quần xã theo không gian và thời gian qua các loại hình diễn thế (succession).

 Nghiên cứu sự chuyển hoá vật chất và năng lượng

trong quần xã, giữa quần xã và ngoại cảnh, thể hiện trong các chuỗi và lưới thức ăn, các bậc dinh dưỡng

và sự hình thành những hình tháp sinh thái về số lượng và năng lượng.

 Nghiên cứu những nhân tố vô cơ cần thiết cho sinh

vật, tham gia vào chu trình sinh địa hoá trong thiên nhiên; từ đó xác định rõ mối tương quan trong hệ sinh thái để nghiên cứu năng suất sinh học của các hệ sinh thái khác nhau.

 Nghiên cứu cấu trúc của sinh quyển gồm những vùng

địa lý sinh vật lớn trên trái đất, cung cấp những hiểu biết tương đối đầy đủ về thế giới của chúng ta.

 Ứng dụng các kiến thức về sinh thái học vào việc tìm

hiểu tài nguyên thiên nhiên, phân tích những sai lầm của con người trong việc sử dụng lãng phí tài nguyên, làm ô nhiễm môi trường và những hậu quả tai hại; từ đó đề ra các biện pháp phục hồi tài nguyên sinh vật, bảo vệ môi trường đáp ứng nhu cầu cần thiết cho sản xuất, sinh hoạt, thẩm mĩ, nghỉ ngơi…và giữ cân bằng sinh thái.

 Thông qua các kiến thức về sinh thái học đóng góp

tích cực vào công việc giáo dục dân số

4 Mối quan hệ giữa sinh thái học với các

lĩnh vực khác

 Sinh thái học là môn khoa học cơ bản trong

sinh vật học, nó cung cấp những nguyên tắc,khái niệm cho việc nghiên cứu sinh thái họccác nhóm ngành phân loại riêng lẻ như sinhthái học động vật, sinh thái học thực vật

 Sinh thái học có liên hệ chặt chẽ với các lĩnh

vực khác như thổ nhưỡng, khí tượng và địa lý

tự nhiên, vì sinh thái học sử dụng kiến thức

và kết quả nghiên cứu về khí hậu, đất đai

5 Phương pháp nghiên cứu sinh thái học

Phương pháp nghiên cứu của sinh thái học gồm

 Nghiên cứu thực địa (hay ngoài trời) là những

quan sát, ghi chép, đo đạc, thu mẫu

 Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành

trong phòng thí nghiệm hay bán tự nhiên

 Và phương pháp mô phỏng: Tất cả những

kết quả của 2 phương pháp nghiên cứu trên

là cơ sở cho phương pháp mô phỏng hay

mô hình hoá, dựa trên công cụ là toán học

và thông tin được xử lý

6 Ý nghĩa của sinh thái học

 Cũng như các khoa học khác, những kiến

thức của sinh thái học đã và đang đóng góp

to lớn cho nền văn minh của nhân loại trên cảhai khía cạnh lý luận và thực tiễn

 Cùng với các lĩnh vực khác trong sinh học,

sinh thái học giúp chúng ta ngày càng hiểubiết sâu sắc về bản chất của sự sống trongmối tương tác với các yếu tố của môi trường,

cả hiện tại và quá khứ, trong đó bao gồmcuộc sống và sự tiến hoá của con người

Trong cuộc sống, sinh thái học đã có nhữngthành tựu to lớn được con người ứng dụng vàonhững lĩnh vực như:

 Nâng cao năng suất vật nuôi và cây trồng

trên cơ sở cải tạo các điều kiện sống củachúng

 Hạn chế và tiêu diệt các dịch hại, bảo vệ đời

sống cho vật nuôi, cây trồng và đời sống của

cả con người

 Thuần hoá và di giống các loài sinh vật

 Khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên, duy trì đa

dạng sinh học và phát triển tài nguyên cho sựkhai thác bền vững

 Bảo vệ và cải tạo môi trường sống cho con người

và các loài sinh vật sống tốt hơn

 Sinh thái học giờ đây là cơ sở khoa học, là

phương thức cho chiến lược phát triển bền vữngcủa xã hội con người đang sống trên hành tinh