Tài liệu BÀI 3 CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA SINH THÁI HỌC ÁP DỤNG TRONG SINH THÁI NHÂN VĂN pptx

Khả năng tự điều tiết mật độ quần thể • Trong tự nhiên các quần thể SV đều có khả năng tự điều tiết mật độ quần thể xung quanh mật độ cân bằng, thông qua thay đổi tỷ lệ sinh và tỷ lệ ch

BÀI 3 CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA SINH THÁI HỌC ÁP DỤNG TRONG SINH THÁI

NHÂN VĂN

Các quyển của trái đất

– Khí quyển– Thủy quyển– Thạch quyển– Sinh quyển– Trí tuệ quyển

Chia thành 4 tầng chính theo sự thay đổi chiều cao và chênh lệch nhiệt độ

• Tầng đối lưu (Troposphere):10km tính từ mặt

đất Nhiệt độ và P ↓ theo chiều cao.

• Tầng bình lưu (Stratosphere): từ 10-50km

Nhiệt độ và P ↑ theo chiều cao.

Lớp ozone xuất hiện ở độ cao 18-30km.

• Tầng trung lưu (Mesosphere): 50-90km Nhiệt

-100C.

• Thượng tầng khí quyển (Thermosphere) và tầng ngoài (Exosphere): Nhiệt độ ↑ lên rất nhanh và rất cao Mật độ phân tử khí ở đây cực loãng.

Vai trò

• Cung cấp các chất khí cần thiết cho sự sống

• Phương tiện vận chuyển nước từ đại dương đến đất liền như một phần của chu trình tuần hoàn nước

• Duy trì và bảo vệ sự sống trên trái đất:

Hấp thu hầu hết các tia vũ trụ + bức xạ điện tử

của mặt trời

Chỉ truyền các bức xạ cận cực tím, cận hồng

ngoại và các sóng rađi; ngăn cản bức xạ cực tím có tính chất hủy hoại mô.

Thủy quyển (Hydrosphere)

Bao gồm mọi nguồn nước ở đại dương, biển, các sông, hồ, băng tuyết, nước dưới đất, hơi nước:

• 97% là nước mặn, có hàm lượng muối cao

• 2% dưới dạng băng đá ở 2 đầu cực

• 1% sử dung được (30% tưới tiêu; 50% SX

năng lượng; 12% SX CN; và 7% sinh hoạt)

Là yếu tố không thể thiếu được của sự sống và được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau

Thạch quyển (Lithosphere)

• Thạch quyển, còn gọi là môi trường đất

• Gồm lớp vở trái đất có độ dày khoảng 60-70

km trên mặt đất và 2-8km dưới đáy biển

• Đất là bộ phận quan trọng nhất của thạch

quyển và là một hỗn hợp phức tạp của các chất hữu cơ, vô cơ, không khí và nước

Sinh quyển (Biosphere)

• Không có giới hạn rõ rệt, nằm cả trong các quyển vật lý và không hoàn toàn liên tục vì chỉ tồn tại và phát triển trong những điều kiện MT nhất định

• Ngoài vật chất, năng lượng còn có thông tin với vai trò là duy trì cấu trúc và cơ chế tồn tại, phát

triển của các vật sống Dạng thông tin phức tạp

nhất là trí tuệ con người, có sự tác động ngày càng mạnh mẽ đến sự tồn tại và phát triển trên trái đất

• Là một HST khổng lồ, duy nhất của hành tinh và

đã ổn định trải qua tiến hóa hàng tỷ năm

Tỷ lệ sinh, tỷ lệ chết và khả năng tự điều tiết số lượng cá

thể của quần thể

Tỷ lệ sinh

Tỷ lệ sinh: được tính bằng số lượng cá thể

mới được sinh ra trong một đơn vị thời gian

• Tỷ lệ sinh sản sinh thái hay tỷ lệ đẻ thật là

sự gia tăng của quần thể trong các điều kiện thực tế hay đặc trưng của MT

Phụ thuộc rất chặt chẽ vào sức mang MT,

mqh qua lại giữa các loài và sự thay đổi điều kiện thời tiết, khí hậu trong vùng

Tỷ lệ chết

• Được tính bằng số lượng cá thể chết đi

trong một đơn vị thời gian trên một đầu cá thể ban đầu

• Nếu gọi tỷ lệ sinh là B, tỷ lệ chết là M thì tỷ

lệ tăng trưởng quần thể là B - M, và tỷ lệ sống sót là 1 - M

• Tỷ lệ sinh và tỷ lệ chết phụ thuộc rất chặt

chẽ vào sức mang MT; mqh qua lại giữa các loài và sự thay đổi điều kiện thời tiết, khí hậu trong vùng

2.3 Khả năng tự điều tiết mật độ

quần thể

• Trong tự nhiên các quần thể SV đều có khả năng

tự điều tiết mật độ quần thể xung quanh mật độ cân bằng, thông qua thay đổi tỷ lệ sinh và tỷ lệ chết của quần thể.

Tỷ lệ sinh

Tỷ lệ chết

Mật độ cân bằng Mật độ quần thể

2.4 Khả năng tự điều tiết số lượng cá thể

của quần thể

Thông qua việc điều tiết tỷ lệ sinh và tỷ lệ

chết, mật độ quần thể luôn giao động xung quanh mật độ cân bằng

TL sinh và chết bị AH bởi sức mang MT

Điều này được giải thích qua cơ chế phản hồi (feedback) thường xảy ra trong tự nhiên

để điều hoà số lượng cá thể trong quần thể, đảm bảo cho sự tồn tại bền vững

Cơ chế tự điều tiết mật độ quần thể (Anderson, 1981)

Số lượng

cá thể tăng

Số lượng cá thể giảm

Nguồn thức

ăn giảm

Tỷ lệ chết tăng

Mật độ cân bằng

Số lượng cá thể tăng

Phản hồi tiêu cực

Phản hồi tích cực

3 Mối quan hệ giữa các loài trong

QX

• Sinh vật sản xuất (producer)

• Sinh vật tiêu thụ (consumer)

• Sinh vật phân hủy (destroyer)

Chuỗi thức ăn

Lưới thức ăn

Năng lượng bị mất đi qua mỗi mắt xích TA

Các thành viên càng ở bậc tiến hóa cao, càng đứng cuối của xích thức ăn, càng có đóng góp lớn cho

QX trong việc làm biến đổi MT

Năng lượng mặt trời

Sinh vật tiêu thụ 2

1 Kcalo 0,4 hô hấp 0,5 tới sinh vật phân huỷ

Sinh vật tiêu thụ 3

0.1 Kcalo

Sự mất năng lượng qua các bậc dinh dưỡng khác nhau (90 %)

Khống chế sinh học và

cân bằng sinh thái

Khống chế sinh học

• Ví dụ

• Khái niệm: số lượng cá thể của loài này phát triển

tùy thuộc vào số lượng cá thể của loài khác

nhưng không bao giờ quá mức cho phép

• Quay lại phân tích ví dụ + thêm ví dụ về vật dữ

Cân bằng sinh thái

• KCSH giữa các loài giữ được tương quan số lượng cá thể trong QX ở một trạng thái tương đối ổn định Trạng thái đó được gọi là CBSH hay CBST

• Ở trạng thái cân bằng: SL các loài tương đối phù hợp với nhu cầu của từng loài và với MT xung quanh

• Cân bằng chỉ có tính tương đối vì ngoại cảnh thay đổi + các loài thích nghi tương đối với nhau → khi ngoại cảnh thay đổi

Cân bằng sinh thái (tiếp)

• Điều tiết trong QX → SV không phát triển theo khả năng của nó được Tuy nhiên đặt trong QX và MT thì trong thời gian dài điều tiết giúp các SV phát triển ổn định và cân

bằng nhất

• (quay lại phân tích ví dụ)

• Trạng thái CBSH thường được thể hiện rõ ở các QX (Bảng) đỉnh cao khi năng lượng

sinh ra gần bằng năng lượng tổn hao

Diễn thế của quần xã

• QX gồm nhiều quần thể luôn ở trạng thái

động

• Các tiết trước mqh, tương quan trong QX

chỉ mang tính chất tương đối và dễ thay đổi

do các yếu tố bên trong và bên ngoài → QX luôn phát triển/ diễn thế QX

Diến thế

• Diễn thế là quá trình thay đổi QX này bằng

QX khác cho tới khi có một QX ổn định

• Nói một cách khác diễn thế là quá trình phát triển có thứ bậc trong đó có sự thay thế một số loài này bằng một số loài khác thích nghi với điều kiện sống

• Ví dụ: Diễn thế rừng cây ngập mặn ở Nam Bộ

• Bần trắng + Mắm trắng→Mắm lưỡi đòng +

Dà quánh, xu vổi…, đước → Chà là + Giá +

Phân loại

Dựa vào giá thể

• Diễn thế sơ cấp (nguyên sinh)

Là sự diễn thế của QX bắt đầu từ một khu vực

mà trước đó không có một QX nào tồn tại

VD: Diễn thế rừng cây ngập mặn; đá phong hóa

Diễn thế quần xã thực vật ở đảo Krakatoa

(Thornton, 1984) Rừng mưa nguyên sinh

1980 Rừng mưa thứ sinh

1933 Sa van (cây thưa)

1919 Sa van cây bụi

1906-1908 Cỏ xước

1897 Rêu, tảo, dương xỉ

VD: rừng lim ở Hữu Lũng + đất sau nương rẫy

• Diễn thế phân hủy

Mất cực đỉnh, chưa đạt đến đỉnh cao đã bị diệt

Dựa vào động lực của quá trình

Ngoại diễn thế (allogenic succession): xảy ra

do tác động hay sự kiểm soát của lực hay yếu tố bên ngoài

VD: Cơn bão, cháy rừng

Ngoại diễn thế (autogenic succession): gây

ra do động lực bên trong HST Loài ưu thế

là chìa khóa và thay đổi điều kiện vật lý bất lợi cho mình, tạo ĐK cho loài khác thay thế

Quần xã cực đỉnh

• QX cuối cùng có thể duy trì ở trạng thái cân bằng

• Các sinh vật thích nghi với nhau và với MTS

• Đơn đỉnh: QX cao đỉnh ổn định không biến

đổi

• Đa đỉnh: Có nhiều đỉnh chỉ bền vững trong

điều kiện nhất định

Đặc điểm của quần xã cao đỉnh

Cấu trúc không gian Phân tầng không rõ Phân tầng rõ rệt

Câu hỏi

• Dùng cơ chế của KCSH và CBST để giải

thích diễn thế của QX

• Tại sao nói tính đa dạng của QX quyết

định đến sự ổn định của QX/ hay tại sao

độ dài và tính phức tạp trong lưới thức ăn lại ảnh hưởng đến tính ổn định của QX

• Thuyết đơn đỉnh hay đa đỉnh là đúng đắn?

Dùng kiến thức về mqh giữa các loài trong QX, MT và diễn thế để chứng minh

Sự vận động và cân bằng

của hệ sinh thái

• HST là một cấu trúc động

• Hiện tượng hệ cân bằng của HST

• Hai cơ chế chính để HST thực hiện chức năng

tự lập cân bằng

Hệ sinh thái là một cấu trúc động

• Mỗi quần thể có cấu trúc động

• Mỗi quần xã có cấu trúc động

• Hệ sinh thái là một hệ mở

Hiện tượng cân bằng của HST

• Khái niệm: khi bị ảnh hưởng của một

nguyên nhân nào đó HST phục hồi để trở về trạng thái ban đầu

Đây là một khả năng thích nghi của HST

Cơ chế chính HST tự lập lại cân

bằng

Quá trình kiểm soát số lượng cá thể hoặc sinh thái của

các quần thể ở các bậc dinh dưỡng khác nhau

Thực hiện bởi các nhân tố sinh thái phụ thuộc mật độ.

Nhờ cơ chế sinh học, dân số học nên HST mới có tính

đa dạng.

dinh dưỡng có ở HST để trở về mức độ ban đầu sau mỗi lần bị ảnh hưởng.

Cơ chế thực hiện (tiếp)

• Hai cơ chế trên thực hiện cùng một lúc, khác nhau ở thời gian, cường độ phản ứng của

HST, khác nhau sau mỗi lần tác động

• Hai cơ chế tự thiết lập cân bằng của HST chỉ

có thể thực hiện được trong một thời gian nhất định Nếu cường độ tác động trên một mức độ nào đó → HST không thể tự lập cân bằng

được → HST bị huỷ diệt

Tác động của con người đến các HST tự nhiên

Con người là một sinh vật của HST có số

lượng lớn và khả năng hoạt động được nâng cao nhờ khoa học kỹ thuật

• Phân loại theo cơ chế tác động (4)

• Phân loại theo hậu quả tác động (3)

Phân loại theo cơ chế tác động

• Tác động vào cơ chế tự ổn định, tự cân

• Bổ sung thêm năng lượng: LĐ, phân bón

(2) Tác động vào các chu trình

sinh địa hoá tự nhiên

• Sử dụng năng lượng hoá thạch → khí CO2, SO2 (550 tỷ tấn CO2/năm) → thay đổi CBST

tự nhiên của trái đất → thay đổi chất lượng

và quan hệ của các thành phần MT tự nhiên

• Ngăn cản chu trình tuần hoàn nước

VD: đắp đập, xây nhà máy thuỷ điện, phá rừng đầu nguồn v v → úng ngập hoặc khô hạn, thay đổi điều kiện sống bình thường của các

(3) Tác động vào các điều kiện MT

của HST: thay đổi hoặc cải tạo

động, thực vật quý hiếm, tăng xói mòn đất, thay đổi khả năng điều hoà nước và biến đổi khí hậu v v

đất ngập nước có tầm quan trọng đối với MT sống của nhiều loài SV và con người

mất CBST khu vực và ô nhiễm cục bộ

• Gây ô nhiễm MT ở nhiều dạng hoạt động KT-XH

khác nhau

(4)Tác động vào cân bằng sinh

• Ðưa vào các HST tự nhiên các hợp chất nhân tạo mà

Phân loại theo hậu quả tác

động

• Đa dạng của sinh giới bị suy giảm

• Chu trình vật chất bị gián đoạn

• Dòng năng lượng bị biến đổi hoàn toàn

(1) Đa dạng của sinh giới bị suy

(2) Chu trình vật chất bị gián đoạn

hóa được

• Kỹ nghệ chế ra chất không thể phân hủy sinh học được

• Đưa vào 1 lượng lớn sản phẩm nhân tạo

carbon và lưu huỳnh, và thay đổi mức độ chu trình đạm

• Lấy từ thạch quyển nhiều loại khoáng sản (VD dùng chế tạo phân bón), các kim loại ít có trong sinh quyển (như

(3) Dòng năng lượng bị biến đổi hoàn

toàn

• Con người lấy năng lượng từ 2 nguồn

(1) Từ thực phẩm, tức là dạng năng lượng loãng

sản lượng nông nghiệp

tài nguyên không tái sinh + ô nhiễm

• Định luật về sự tái tạo các chất “Quần thể nào tiêu thụ nhiều hơn sức sản xuất của HST, tức tiêu thụ không chỉ lợi nhuận mà cả vốn, ắt phải bị nguy cơ diệt vong”

Bài tập

• Xác định hậu quả do 4 tác động của con người (kết hợp phân loại theo tác động và hậu quả)