Sinh học đại cương phần 4

MÔI TRƯỜNG- ĐỊNH NGHĨA Một phần của ngoại cảnh, bao gồm các hiện tượng và thực thể tự nhiên, ở đó các SV có quan hệ trực tiếp/ gián tiếp thông qua các phản ứng thích nghi của mình Sinh

1

Phần 7: SINH THÁI HỌC

7.1 Sinh Thái Học Cá Thể

Phần VII: Sinh thái nhân văn

Nội dung môn học

Tài liệu tham khảo:

1.Sinh học đại cương (GS Nguyễn Như Hiền) 2.Cơ sở Sinh thái học (GS Vũ Trung Tạng)

3

7.1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

TRONG SINH THÁI HỌC

5

1 NGOẠI CẢNH

Ngoại cảnh (thế giới bên ngoài):

thiên nhiên, con người & kết quả tác động của con

người, tồn tại một cách khách quan

6

2 MÔI TRƯỜNG- ĐỊNH NGHĨA

Một phần của ngoại cảnh, bao gồm các hiện tượng và

thực thể tự nhiên, ở đó các SV có quan hệ trực tiếp/

gián tiếp thông qua các phản ứng thích nghi của mình

Sinh vật

Môi trường

(thức ăn, nơi ở, các yếu tố khác…)

7

2 PHÂN LOẠI MÔI TRƯỜNG

MT vô sinh (yếu tố không sống)

MT hữu sinh (thực thể sống)

8

2 PHÂN LOẠI MÔI TRƯỜNG

9

2 CHỨC NĂNG MÔI TRƯỜNG

Cung cấp, lưu trữ thông tin

MÔI TRƯỜNG

Chứa đựng chất thải

Bảo vệ đời sống

Cung cấp tài nguyên

Không gian

sống của con

người & SV

10

2 YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG

Yếu tố môi trường là các thực thể hay hiện tượng tự nhiên riêng lẻ cấu trúc nên

môi trường

Phân loại:

- Yếu tố vô sinh

- Yếu tố hữu sinh

Sự tác động của các yếu tố môi trường phụ thuộc:

- Bản chất của yếu tố

- Cường độ và liều lượng

- Phương thức tác động

- Độ dài tác động

11

3 YẾU TỐ SINH THÁI

Yếu tố sinh thái là những yếu tố môi trường khi tác động lên sinh vật ( trực tiếp

hoặc gián tiếp) thì sinh vật phản ứng lại một cách thích ứng

Phân loại theo bản chất:

- Yếu tố vô sinh

- Yếu tố hữu sinh

Phân loại theo ảnh hưởng tác động:

- Yếu tố không phụ thuộc mật độ

- Yếu tố phụ thuộc mật độ

12

4 SINH CẢNH

Một phần của MT vật lý, có sự thống nhất giữa các yếu

tố cao hơn MT, tác động lên đời sống SV

Hồ Ba Bể Đồng ruộng Ven suối

13

Nhóm cá thể cùng loài sống trong cùng một

khu vực và trong một khoảng thời gian xác

định, có khả năng giao phối → các thế hệ mới

5 QUẦN THỂ

Quần thể hổ Quần thể thực vật

Tổ hợp của một quần xã SV với môi trường vật lý mà nó

tồn tại, ở đó SV tương tác với nhau và với MT → chu

trình vật chất & sự chuyển hóa năng lượng

17

9 NƠI SỐNG

Nơi sống (nơi ở - nhà): một phần của môi trường, là

không gian mà ở đó một sinh vật hay một quần thể,

quần xã sinh vật sinh sống

Nơi ở

Siêu không gian với các điều kiện MT quy định sự tồn

tại và phát triển của SV hay cách thức SV tồn tại & phát

triển

Khoảng xác định đó gọi là “khoảng chống chịu”

hay “giới hạn sinh thái”, hay “trị số sinh thái”

Victor E Shelford

(1877-1968)

Khi một yếu tố môi trường tác động lên sinh vật

có khoảng chống chịu đối với sinh vật đó thì yếu

tố đó được gọi là yếu tố sinh thái giới hạn.

20

11 ĐỊNH LUẬT CHỐNG CHỊU

Sức sống của con vật Vùng cực thuận

(Optimum)

Vùng chống chịu trên

21

7.1.2 MỐI QUAN HỆ CỦA SINH

VẬT VỚI MÔI TRƯỜNG

22

MỐI QUAN HỆ GIỮA SINH VẬT

VÀ CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG

1 Ánh sáng và đời sống sinh vật

2 Nhiệt độ và cơ thể

3 Nước và độ ẩm của môi trường trên cạn

đối với đời sống sinh vật

24Ánh sáng phân bố không đồng đều theo cả không gian và thời gian

1 ÁNH SÁNG

26

1 ÁNH SÁNG

Trong môi trường nước, ánh sáng chiếu qua bị thay đổi lớn về thành

phần các bước sóng, cường độ chiếu sáng và độ dài chiếu sáng

27

1 ÁNH SÁNG

 Năng lượng ánh sáng:

 Vai trò chính: cung cấp năng lượng cho sinh vật

 Yếu tố giới hạn đối với sinh vật khi năng lượng ở mức

tối đa và tối thiểu

 Yếu tố điều chỉnh đối với sinh vật do sự thay đổi cường

độ và độ dài chiếu sáng theo chu kỳ ngày đêm, chu kỳ

mùa.

28

1 ÁNH SÁNG

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

- Cường độ quang hợp phụ thuộc vào cường độ và thành phần bức xạ ánh sáng

- Mỗi loài thực vật đạt quang hợp tối đa ở một cường độ ánh sáng nhất định và

một dải sáng nhất định

Ánh sáng vừa là yếu tố giới hạn, vừa là yếu tố điều chỉnh đối với thực vật

Nhóm ưa

hoạt động ngày

Nhóm ưa hoạt động đêm

- Nhiệt độ nhận được chủ yếu từ Mặt trời

- Sự phân bố nhiệt không đồng đều phụ thuộc vào:

Mối liên quan giữa nhiệt độ môi trường và sinh vật: sự trao đổi năng lượng giữa cơ

thể sinh vật và môi trường, thông qua các quá trình dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt, bay hơi

và bức xạ nhiệt

34

2 NHIỆT ĐỘ

Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến đời sống của sinh vật nên mỗi

vùng nhiệt độ đều có những nhóm sinh vật đặc trưng

30 40

30 40

36

2 NHIỆT ĐỘ

ĐỘNG VẬT

37

2 NHIỆT ĐỘ

Quy tắc Bergmann:

- Động vật đẳng nhiệt (chim, thú) thuộc một loài hay

những loài gần nhau: ở vĩ độ cao có kích thước cơ thể

38

3 NƯỚC VÀ ĐỘ ẨM

 Nước tồn tại : lỏng, khí và rắn

 Vai trò của nước và độ ẩm đối với đời sống SV

 Chiếm 2/3 trọng lượng chung cơ thể SV, chiếm 90

-98% ở ĐVTS

 MTS của thủy SV

 MT của các phản ứng sinh hoá

 Nước trong đất là nguyên liệu để TV tạo nên năng

suất sơ cấp nuôi sống mọi SV trên trái đất.

39

Thực vật

TV thủy sinh Cây ưa ẩm Cây chịu hạn Cây trung tính

Thụy hương nguyệt quế (Daphne laureola) Xương rồng

Rêu Rong

3 NƯỚC VÀ ĐỘ ẨM

Rễ chui sâu, trải rộng

3 NƯỚC VÀ ĐỘ ẨM

Da khô, tuyến mồ hôi kém phát triển

3 NƯỚC VÀ ĐỘ ẨM

ĐỊNH NGHĨA QUẦN THỂ

Nhóm các cá thể của một loài (hay dưới loài) sống trong

cùng một khoảng không gian và thời gian nhất định, có

khả năng giao phối với nhau để sinh ra các thế hệ mới.

- Sinh vật lượng cao

Kích thước tối thiểu

 Đặc trưng cho loài

 Đảm bảo duy trì các chức

năng của quần thể

 Nếu số lượng cá thể của quần

thể dưới mức tối thiểu  quần

thể dễ bị diệt vong

Kích thước tối đa

 Bị chi phối bởi môi trường (nguồn sống, cạnh tranh, bệnh tật, vật dữ)

 Số lượng tối đa (K) tương ứng với sức chứa của môi trường

Cá Cháo

(c ửa sông Cửu Long)

Cá Mòi (c ửa sông Bắc bộ)

VAI TRÒ CỦA KÍCH THƯỚC QUẦN THỂ

MẬT ĐỘ QUẦN THỂ

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Ấu trùng trọng lượng 25mg

Cá con trọng lượng 2g

Cá 1 tuổi trọng lượng 20g

Cá 2 tuổi trọng lượng 280g

Số lượng Khối lượng

Mật độ cá Cyprinus carpio

trên 1m3nước

Số lượng/ khối lượng cá thể hay năng lượng tính trên

một đơn vị diện tích/thể tích mà quần thể đó sinh sống

Ý NGHĨA CỦA MẬT ĐỘ

 Thể hiện sự cân bằng giữa tiềm năng sinh sản và

sức chịu đựng của môi trường

 Là một tín hiệu sinh học báo động số lượng cá thể

 Chi phối tác động của các yếu tố phụ thuộc mật độ

 Chi phối các hoạt động chức năng và trạng thái sinh

lý của các cá thể trong quần thể

Phân bố đều Phân bố ngẫu nhiên Phân bố nhóm

(điểm)

- Cấu trúc không gian của quần thể: sự chiếm cứ không gian của các cá thể.

CẤU TRÚC KHÔNG GIAN CỦA QUẦN THỂ

Phân bố của các cá thể trong quần thể

PHÂN BỐ ĐIỂM

● Môi trường không đồng nhất

● Các cá thể có xu hướng tụ họp với nhau thành nhóm

(điểm tập trung) để kiếm ăn, chống lại loài ăn thịt…

CẤU TRÚC TUỔI

Tuổi sinh lý

là thành phần các nhóm tuổi trong quần thể có quan

hệ mật thiết với nhau về mặt sinh học

Tuổi sinh thái

Nhóm tu ổi

sau sinh s ản

CẤU TRÚC TUỔI

CẤU TRÚC GIỚI TÍNH

 Phụ thuộc:

 Yếu tố môi trường

 Đặc điểm sinh sản của loài

 Chu kỳ sống

CẤU TRÚC SINH SẢN

đang sinh sản và sau sinh sản.

 Yếu tố môi trường

 Cách tham gia sinh sản

Con mồi vật dữ

Khái niệm quần xã sinh vật

- Tập hợp các quần thể khác loài cùng sống trong một

sinh cảnh xác định

- Các SV có quan hệ với nhau và với môi trường để tồn

tại và phát triển một cách ổn định theo thời gian

Địa điểm phân bố

Tên gọi quần xã

Cấu trúc quần xã sinh vật

 Đa dạng về loài

 Cấu trúc không gian

 Các mối tương tác của các SV trong quần xã

Thành phần loài và số lượng cá thể từng loài

Căn cứ vào vai trò

Nhóm loài

ưu thế

Nhóm loài thứ yếu

Nhóm loài ngẫu nhiên

Căn cứ vào chức năng

Sinh vật phân hủy

Cấu trúc dinh dưỡng

Cấu trúc dinh dưỡng

Người ăn thực vật

Người ăn động vật

Bò

BẬC DINH DƯỠNG: một nhóm sinh vật khác nhau về mặt

phân loại, nhưng cùng sử dụng một loại thức ăn

Xích thức ăn

Con đường mà theo đó chất hữu

cơ của SVSX chuyển từ một bậc dinh dưỡng này sang một bậc dinh dưỡng khác

Động vật

ăn thịt bậc 2

Xích thức ăn phế liệu

Phế liệu

Động vật ăn phế liệu

Động vật

ăn thịt

Giáp xác

Cá

Cú mèo Cáo

Nhện Chim ăn Côn trùng

Các mối tương tác của các quần thể

trong quần xã

Các mối tương tác của các quần thể trong quần xã

Các mối tương tác âm

Hãm

sinh

Cạnh tranh

Kí vật chủ

sinh-Vật con mồi

dữ-Các mối tương tác dương

Hội sinh

Tiền hợp tác

Hỗ sinh hay cộng sinh

Bàng quan /trung tính

Hãm Sinh (0/-)

Microcystis aeruginosa tiết độc

Cạnh tranh (-/-)

Vật dữ - Con mồi (+/-)

Vật chủ - Vật ký sinh (-/+)

Hội sinh (+/0)

Tiền hợp tác (+/+)

Cộng sinh (+/+)

Địa Y

Trung tính

Khái niệm

Hệ sinh thái:

• Tổ hợp của một quần xã sinh vật

với môi trường vật lý và hoá học mà

quần xã đó tồn tại

• Các SV tương tác với nhau và với

môi trường → chu trình vật chất và

sự chuyển hoá năng lượng

Mô hình của một hệ sinh thái

KHÔNG GIAN VẬT LÝ (Giá thể và môi trường)

NGUỒN DINH DƯỠNG

QUẦN XÃ SINH VẬT

KHÍ QUYỂN

Dòng vật chất

Dòng năng lượng

Cấu trúc thành phần của hệ sinh thái

Môi trường vật lý và hóa học

Quần xã sinh vật

HỆ SINH THÁI

CÁC CHẤT

VÔ CƠ

MÔI TRƯỜNG VẬT LÝ VÀ HÓA HỌC

CÁC YẾU TỐ KHÍ HẬU

CÁC CHẤT HỮU CƠ

- Tạo chất hữu cơ từ

chất vô cơ đơn giản

- Tạo thức ăn sơ cấp

- Các loài động vật sống dị dưỡng

- Sử dụng các chất hữu cơ do sinh vật sản xuất tạo ra

- Động vật ăn cỏ, động vật ăn phếliệu và động vật ăn thịt

- Nấm và các loàiVSV dị dưỡng

- Biến chất hữu cơthành chất vô cơđơn giản

Vòng tuần hoàn vật chất

và dòng năng lượng

Vòng tuần hoàn vật chất

Dòng năng lượng

Tỏa nhiệt Tỏa

nhiệt

Tỏa nhiệt

Tỏa nhiệt Tỏa

nhiệt

Năng lượng

Sinh vật sản xuất

wps.prenhall.com

Kích thước của hệ sinh thái?

Ranh giới giữa các hệ sinh thái?

 Không có ranh giới rõ ràng

 Hệ đệm: Vùng chuyển tiếp giữa các hệ sinh thái

Hệ đệm

HST

rừng

HST đồng cỏ

HST trên cạn

HST dưới nước

DIỄN THẾ SINH THÁI

 Sự phát triển & biến đổi của HST từ trạng thái khởi đầu

qua các dạng trung gian để đạt trạng thái đỉnh cực

QUÁ TRÌNH DIỄN THẾ

 Sự thay đổi của môi trường vật lý:

 Nguyên nhân tạo nên diễn thế

 Xác định đặc tính và tốc độ của diễn thế

 Thành phần loài của quần xã thay đổi, giữ vai trò

chủ đạo trong diễn thế.

1 Nguyên nhân bên trong:

– Loài ưu thế làm thay đổi môi trường vật lý

– Loài ưu thế thay đổi liên tiếp

– Quần xã được cấu trúc lại

2 Nguyên nhân bên ngoài:

– Những biến đổi bất thường của tự nhiên

– Hệ sinh thái bị phá hủy

– Hệ sinh thái buộc phải khôi phục lại

NGUYÊN NHÂN GÂY DIỄN THẾ

1 Phân loại dựa vào giá thể diễn ra diễn thế

– Diễn thế sơ cấp: trên nền chưa tồn tại QXSV

– Diễn thế thứ cấp: trên nền trước đó tồn tại QXSV nhưng bị tiêu hủy

2 Phân loại dựa vào mối quan hệ giữa sự tổng hợp (P) và

phân hủy (R) chất hữu cơ

– Diễn thế tự dưỡng: bắt đầu từ trạng thái tổng hợp>phân hủy (P/R>1)

– Diễn thế dị dưỡng: ngược lại với tự dưỡng

CÁC DẠNG DIỄN THẾ

DIỄN THẾ THỨ CẤP

(nương rẫy→rừng cây gỗ)

1 Sự tổng hợp vật chất lớn hơn sự phân hủy

2 P/R > 1→ HST tích lũy chất hữu cơ & sinh khối (B)

3 B/P, B/R, B/E (E = P + R) tăng

DIỄN THẾ TỰ DƯỠNG

www.physicalgeography.net

HỆ SINH THÁI ĐỈNH CỰC

• Quần thể ưu thế cân bằng

• Tổng đầu vào và đầu ra bằng nhau

• Ít có xu hướng làm biến đổi môi trường

• Có khả năng tồn tại lâu dài

• Quần xã sinh vật vẫn có sự biến đổi về cấu trúc

nhưng diễn ra chậm chạp

• Mỗi vùng có hệ sinh thái đỉnh cực đặc trưng riêng

Hệ sinh thái đỉnh cực vùng ôn đới

1 Rừng lá rộng rụng theo mùa ôn đới

Hệ sinh thái đỉnh cực vùng ôn đới

2 Thảo nguyên vùng ôn đới

Hệ sinh thái đỉnh cực vùng ôn đới

3 Rừng lá kim

Hệ sinh thái đỉnh cực vùng nhiệt đới

1 Rừng mưa thường xanh nhiệt đới

Hệ sinh thái đỉnh cực vùng nhiệt đới

2 Rừng nhiệt đới rụng lá theo mùa

Hệ sinh thái đỉnh cực vùng nhiệt đới

3 Thảo nguyên và sa van nhiệt đới

Hệ sinh thái vùng cực và vùng khô nóng

1 Đồng rêu (Tundra)

2 Sa mạc

2

Chủng người hiện đại Homo sapiens xuất hiện từ vùng trung

Phi cách chúng ta hơn 200.000 năm

SỰ RA ĐỜI VÀ VAI TRÒ CỦA CON NGƯỜI

TRONG HỆ SINH THÁI

- Con người tồn tại và phát triển được là nhờ vào thiên

nhiên, sinh giới

- Tiến hóa: Hoạt động tư duy và văn hóa-xã hội

3

DÂN SỐ VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN DÂN SỐ

TOÀN CẦU VÀ CỦA ViỆT NAM

Thomas Robert Malthus

(1766-1834)

Thuyết “nhân mãn”:

“Dân số không được kiểm soát sẽ tăng theo cấp số nhân, trong khi nguồn sống tăng theo cấp số cộng, do đó, dịch bệnh, nạn đói, chiến tranh,… là yếu tố điều chỉnh số lượng quần thể con người”

4

DÂN SỐ VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN DÂN SỐ

TOÀN CẦU

Dân số Việt Nam

DÂN SỐ VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN DÂN SỐ

ViỆT NAM

6

• Không tái tạo: khoáng sản, than, dầu mỏ, khí đốt…

• Có khả năng tái tạo: rừng, đất, nước, nguồn lợi động thực

vật…

TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

• Tài nguyên không sinh vật: đất, nước, khoáng sản, năng

lượng

• Tài nguyên sinh vật: rừng, hệ sinh thái ở nước và nguồn lợi

thủy sản, đa dạng sinh học

7

Từ khi ra đời: sống hài hoà với thiên nhiên do

đất rộng, người thưa

Sau cách mạng công nghiệp: con người can

thiệp sâu vào các quá trình của thiên nhiên, gây

biến động mạnh, khó kiểm soát, khai thác cạn

kiệt, huỷ hoại nhiều hệ sinh thái, tiêu diệt nhiều

loài.

HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC TÀI NGUYÊN THIÊN

NHIÊN CỦA CON NGƯỜI

8

NHỮNG HẬU QUẢ SINH THÁI GÂY RA

DO CON NGƯỜI TRONG CÁC HOẠT ĐỘNG KINH TẾ

Do hoạt động của nông nghiệp

Do hoạt động của công nghiệp

Do hoạt động của nông nghiệp

Do hoạt động của công nghiệp

11

Sự suy giảm tài nguyên khoáng sản

• Tốc độ khai khoáng ngày một gia tăng do nhu

cầu sử dụng của con người ngày một tăng.

• Đó là nguyên nhân chủ yếu làm khánh kiệt các

mỏ khoáng sản trên toàn hành tinh

• Hiện nay, trữ lượng của một số mỏ khoáng còn

rất nhỏ như barit, mica, thủy ngân, chì, kẽm

12

Sự suy giảm các HST ở nước và nguồn lợi thủy sản

• Hoạt động của con người trong quá trình phát

triển đã gây ra những tổn thất lớn đối với các

HST đất ngập nước

• Việt Nam: do mở rộng đầm nuôi tôm,… diện tích

rừng ngập mặn ven biển bị triệt hạ.

• Biển và đại dương giàu tiềm năng nhưng đang

đứng trước hiểm hoạ

13

Sự suy giảm đa dạng sinh học

Hàng ngàn loài động vật, thực vật bị tiêu diệt hay

đe doạ tiêu diệt, nhiều loài khoa học chưa biết đến

đã bị diệt vong.

Nếu tốc độ hoạt động huỷ hoại tài nguyên vẫn tiếp

tục như hiện tại rất nhiều loài trên thế giới sẽ bị

tiêu diệt

15

Ô nhiễm nước

- Sự có mặt của một/ nhiều chất lạ (có hại hay không)

trong môi trường nước

- Khi vượt ngưỡng chịu đựng thì chất đó trở nên độc

hại với sinh vật

Hóa học (vô cơ, hữu cơ,…)

Sinh học (vi sinh vật,…)

Ô nhiễm nước

Mưa

Tuyết tan

Nước chảy Nông nghiệp

Công nghiệp Giao

thông

Sinh hoạt

Y tế

17

 Đất là tổ hợp của không khí, khoáng, chất hữu cơ, nước và sinh vật

→ tích lũy hầu hết các chất độc

 Ô nhiễm đất là sự có mặt của các thành phần có hại trong môi

trường đất, ảnh hưởng tới sự sống của cộng đồng và sinh vật

Ô nhiễm đât

Nước biển

Đất nhiễm mặn

Nông nghiệp

Sinh hoạt

Y tế

19

Ô nhiễm không khí

Không khí sạch bị thay đổi thành phần và tính chất do sự có

mặt của chất lạ, có nguy cơ gây hại cho HST

20

20

( Phạm Văn Thưởng và Đặng Đinh Bạch, 2000)

21

Hậu quả ô nhiễm không khí:

 Bụi, khói, sương che tầm nhìn;

22

Tại sao lại cần phải có

Chiến lược Phát triển bền vững?

Bão, Lũ lụt

tài nguyên thiên nhiên

23

SINH THÁI HỌC NHÂN VĂN

Chiến lược cho sự phát triển bền vững

24

Phát triển bền vững là gì?

“Thỏa mãn nhu cầu của thế hệ hiện tại,

không ảnh hưởng đến khả năng thỏa mãn

nhu cầu của các thế hệ tương lai”

Ủy ban Quốc tế về Môi trường và Phát triển

25

Cơ sở cho sự phát triển bền vững

1 Giảm đến mức thấp nhất sự khánh kiệt tài nguyên

2 Bảo tồn đa dạng sinh học trên cơ sở quản lý và sử

dụng hợp lý

3 Bảo vệ sự trong sạch và ổn định của môi trường