bài giảng sinh thái và sinh học đất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP
KHOA ĐỊA LÝ
Bài giảng
Sinh thái và sinh học đất
GV: Ngô Thạch Thảo Ly


Nội dung

Chương I. HỆ SINH THÁI ĐẤT
- Hệ sinh thái
- Vai trò VSV trong hệ sinh thái
- Thành phần sinh vật trong đất
- Các vi sinh vật điển hình

Chương II. CÁC TIẾN TRÌNH TRONG HỆ SINH
THÁI ĐẤT


Tài liệu tham khảo
Tài liệu tham khảo
Phạm Văn Kim. Giáo trình Vi sinh vật đất. Trường Đại
học Cần Thơ.
Lê Huy Bá. Sinh thái môi trường đất. NXB ĐH Quốc gia
TP.HCM, 2000.
Lê Văn Khoa. Đất và Môi trường. Nhà xuất bản Giáo
dục. 2000.
David M.Sylvia, Jeffery J.Fuhrmann, Peter G.Hartel.
Principles and applications of soil microbiology.
Prestice Hall, Inc, 1999.

http:\\ vietsciens.free


Seminar
1. Phân loại vi sinh vật: tên gọi, hệ thống phân loại, đặc điểm cơ bản của
các loài?
2. Các yếu tố môi trường tác động lên sự phát triển của quần thể vi sinh
vật đất?
3. Phân loại vi sinh vật theo đặc điểm sinh lý và tương tác của vi sinh vật
trong đất? Ứng dụng quan hệ tương tác của vi sinh vật trong nông
nghiệp?
4. Sinh thái vi sinh vật vùng rễ? nấm rễ và ứng dụng trong nông nghiệp?
5. Cố định đạm sinh học: tự do và cộng sinh?
6. Vi sinh vật và chuyển hóa Carbon trong đất?
7. Vi sinh vật và chuyển hóa Đạm trong đất?
8. Vi sinh vật và chuyển hóa Lân trong đất?
9. Vi sinh vật phân hủy thuốc bảo vệ thực vật tồn dư trong đất?
10. Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất phân bón vi sinh?
11. Phòng trừ dịch bệnh bằng phương pháp sinh học có nguồn gốc từ đất?
12. Ủ phân hữu cơ từ các nguồn chất thải, động thái môi trường ủ và vi
sinh vật trong quá trình ủ?


Chương I. Hệ sinh thái đất
Chương I. Hệ sinh thái đất
1.Sinh thái học và khái niệm hệ sinh thái
1.Sinh thái học và khái niệm hệ sinh thái

Sinh thái học là môn khoa học nghiên cứu về sự
phân bố và sinh sống của những sinh vật sống và

các tác động qua lại giữa các sinh vật và môi
trường sống của chúng.



Đối tượng nghiên cứu STH: tất cả các mối quan hệ
giữa sinh vật và môi trường

Ý nghĩa của nghiên cứu sinh thái học
-
Cơ sở khoa học cho việc bảo vệ và sử dụng hợp lý
nguồn tài nguyên thiên nhiên, ngăn ngừa ô nhiễm
môi trường
-
Xây dựng mối quan hệ giữa con người và thế giới
tự nhiên



Hệ sinh thái: là 1 hệ thống bao gồm các sinh vật tác
động qua lại với môi trường bằng các dòng năng
lượng tạo nên cấu trúc dinh dưỡng nhất định đa dạng
về loài và các chu trình vật chất.


Quần
xã sinh
vật
VSV
Động

vật
Thực
vật
Môi trường
vô sinh



Cấu trúc HST
-
Sinh vật sản xuất (Producer)
-
Sinh vật tiêu thụ (Consumer)
-
Sinh vật phân hủy
-
Các chất vô cơ
-
Các chất hữu cơ
-
Khí hậu
Sinh vật
Môi trường VL


2. Hệ sinh thái đất
Là thành phần quan trọng của HST toàn cầu
Là hệ sinh thái hoàn chỉnh
-
Nguồn năng lượng

-
Thành phần vô sinh
-
Thành phần hữu sinh
-
Sự tương tác giữa các thành phần vô sinh và hữu sinh
-
Sự chuyển hóa của các dòng năng lượng và kèm theo là
chu trình các nguyên tố dinh dưỡng trong đất


Xác bả
thực vật
Động
vật
Xác bả
động
vật
Nấm
Vi khuẩn
Xác
nấm
Xác
Vi khuẩn
Động vật
nguyên sinh
Xác động vật
nguyên sinh
Nấm
Vi khuẩn

Các ngtố
dinh dưỡng
Sơ đồ lưới thức ăn trong đất






Hình 1.2. Chu trình năng lượng và các nguyên tố dinh dưỡng trong hệ
sinh thái (theo Odum,1967)
Năng
lượng
mặt
trời
Xác bả động
thưc vật
Xác bả động
thưc vật
SV
phân
hủy
Các
nguyên
tố dinh
dưỡng
SV tiêu thụ
SV sản xuất
Năng lượng
Nguyên tố dinh dưỡng

Vai trò của vi sinh vật trong hệ sinh thái


Sinh vật
đất
Động vật
đất
Thực vật
Nhóm Vi
sinh vật đất
Hình 1.3. Thành phần sinh vật đất


1. Động vật đất
Trong đất có nhiều nhóm động vật sinh sống:
- Nguyên sinh động vật
- Động vật bậc cao: chuột, nhím, các loài chim làm
tổ trong đất
- Giun đất: sử dụng lá cây, rễ hoai mục…thải ra
chất thải chứa N,P,K…
- Một số loài động vật không có lợi cho đất: con mối
dùng dịch tiết gắn các hạt đất lại, tạo lớp cứng bao
xung quanh tổ, làm đất mất cấu trúc.


2. Thực vật đất
- Thực vật bật thấp: tảo đơn bào, nấm, địa y…
phân hủy hợp chất hữu cơ, làm sạch môi
trường, nâng cao độ phì…
- Thực vật bậc cao: giữ đất, giữ nước, hạn chế rửa

trôi, làm giàu thành phần hữu cơ
- Mỗi loại đất đều có 1 thảm thực vật đặc trưng


Nhóm Vi
sinh vật đất
Nhóm nấm
Nhóm xạ khuẩn
Nguyên sinh động vật
Tảo
Nhóm vi khuẩn


Các nguồn dinh dưỡng ở vi sinh vật

Nguồn thức ăn cacbon
Nhóm 1: Tự dưỡng
- Tự dưỡng quang năng
- Tự dưỡng hoá năng
Nhóm 2: Dị dưỡng
- Dị dưỡng quang năng
- Dị dưỡng hoá năng
- Hoại sinh
- Ký sinh

Nguồn thức ăn Nitơ: NH
3
và NH
4
+

, Acid amin

Nguồn thức ăn khoáng


5. Các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật
Kiểu dinh dưỡng Nguồn năng lượng
Nguồn cacbon
chủ yếu
Ví dụ
1. Quang tự dưỡng Ánh sáng
CO
2
Tảo, các vi khuẩn quang hợp
2. Quang dị dưỡng Ánh sáng Chất hữu cơ Vi khuẩn tía, vi khuẩn lục
3. Hoá tự dưỡng
Chất vô cơ (NH
4
+
, NO
2
-
,
H
2
, H
2
S, Fe
2
+

)
CO
2
Vi khuẩn nitrat hoá, vi khuẩn
ôxi hoá lưu huỳnh, vi khuẩn
hiđrô
4. Hoá dị dưỡng Chất hữu cơ Chất hữu cơ Hầu hết vi sinh vật
Bảng 5.1. Các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật


CÁC NHÓM VI SINH VẬT CHÍNH
Dựa vào đặc điểm cấu tạo tế bào, người ta chia ra làm
3 nhóm lớn:
- Nhóm chưa có cấu tạo tế bào bao gồm các loại virus
- Nhóm có cấu tạo tế bào nhưng chưa có cấu trúc
nhân rõ ràng: vi khuẩn, xạ khuẩn và tảo lam
- Nhóm có cấu tạo tế bào, có cấu trúc nhân phức tạp
gọi là Eukaryotes: động vật nguyên sinh và tảo đơn
bào


I. Đặc điểm chung của vi sinh vật
1. Kích thước nhỏ bé
Vi sinh vật thường được đo bằng micromet
(thường được đo bằng nanomet(nm, nanometre).
2. Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh
Năng lực hấp thu và chuyển hoá của chúng có
thể vượt xa các sinh vật bậc cao. Chẳng hạn vi
khuẩn lactic (Lactobacillus) trong 1 giờ có thể
phân giải một lượng đường lactozơ nặng hơn 1000

- 10000 lần khối lượng của chúng.


3. Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh
So với các sinh vật khác thì vi sinh vật có tốc độ sinh
trưởng và sinh sôi nảy nở cực kỳ lớn. Vi khuẩn Escherichia
coli trong các điều kiện thích hợp cứ khoảng 12 - 20 phút
lại phân cắt một lần.
4. Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh biến dị
Trong quá trình tiến hoá lâu dài vi sinh vật đã tạo cho
mình những cơ chế điều hoà trao đổi chất để thích ứng
được với những điều kiện sống rất bất lợi.
Vi sinh vật rất dễ phát sinh biến dị bởi vì thường là
đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc
trực tiếp với môi trường sống.
Hình thức biến dị thường gặp là đột biến gen
(genemutation) và dẫn đến những thay đổi về hình thái,
cấu tạo, kiểu trao đổi chất, sản phẩm trao đổi chất, tính
kháng nguyên, tính đề kháng


5. Phân bố rộng, chủng loại nhiều

Vi sinh vật phân bố ở khắp mọi nơi trên trái đất.
Chúng có mặt trên cơ thể người, động vật, thực vật,
trong đất, trong nước, trong không khí, trên mọi đồ
dùng, vật liệu, từ biển khơi đến núi cao, từ nước ngọt,
nước ngầm cho đến nước biển

Trong đường ruột của người thường có không dưới

100 - 400 loài sinh vật khác nhau.

Ở độ sâu 10.000 m của Đông Thái Bình Dương có
khoảng 1 triệu - 10 tỉ vi khuẩn/ml (chủ yếu là vi khuẩn
lưu huỳnh)


CÁC NHÓM VI SINH VẬT CHÍNH
1. Virus