Bài giảng hệ sinh thái pot

3.3. Hệ sinh thái
Nội Dung
1. Khái niệm HST
2. Thành phần và cấu trúc của
HST
3. Dòng vận chuyển năng lượng
trong HST
4. Chu trình tuần hoàn vật chất
trong HST
5. Khả năng tự điều chỉnh của
HST

1. Khái niệm
- Năm 1935, A. Tansley đưa ra khái niệm HST:
Mặc dù các cơ thể sống có kỳ vọng tách
mình ra để dành một sự chú ý đặc biệt,
nhưng thực tế các cơ thể sống không thể
tách ra khỏi MT xung quanh mà chúng cùng
với MT đó làm thành một hệ thống vật lý
thống nhất. Những hệ vật lý như thế là những
đơn vị cơ bản của tự nhiên, gọi là HST.

1. Khái niệm
- Theo O.Dum thì HST là đơn vị chức năng cơ bản
của tự nhiên, bao gồm cả sv và phi sv, trong đó
các thành phần đều ảnh hưởng qua lại lẫn nhau và
chúng đều cần thiết để giữ gìn sự sống ở dạng như
đã tồn tại trên trái đất
⇒
QXSV+ MTXQ = HST

- Các HST chính:
+ HST trên cạn: HST rừng, Xa van, hoang mạc, thảo
nguyên, đài nguyên
+ HST nước mặn
+ HST nước ngọt : HST nước đứng, HST nước chảy

2. Thành phần và cấu trúc của HST
2.1. Thành phần của HST
Gồm 2 thành phần:
Phần hữu sinh
- Về quan hệ dinh dưỡng : gồm 2 thành phần:
+ Thành phần tự dưỡng: Cây xanh, một số vi khuẩn
+ Thành phần dị dưỡng: động vật ăn thực vật, động
vật ăn thịt, vi sinh vật phân huỷ
- Phần vô sinh

2. Thành phần và cấu trúc của HST
- Về cơ cấu, HST cũng gồm hai thành phần:
+ Thành phần vô sinh:

Chất vô cơ: C, N2, O2, H2O, CO2, S

Chất hữu cơ: Li pit, Gluxit, prôtít….

Các yếu tố vật lý: nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, các
tia phóng xạ…
+ Thành phần hữu sinh:

Sinh vật sản xuất:


Sinh vật tiêu thụ:

Sinh vật phân huỷ:

2. Thành phần và cấu trúc của HST
2.2. Cấu trúc của HST
- Các HST đều gồm 4 thành phần cơ bản: MT (E),
Vật SX (P), Vật TT (C), Vật PH (D)
MT (E)
P C1 C2
D

2. Thành phần và cấu trúc của HST
- MT: Các nhân tố vậ lý, hóa học bao quanh sv
- Vật SX: Vi khuẩn và cây xanh
6CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6O2
Năng lượng AS mặt trời
Enzim của DL
- Sinh vật tiêu thụ: Bao gồm các động vật ăn trực tiếp
hoặc gián tiếp SVSX
- SV phân hủy: Vi khuẩn, nấm

3. Dòng vận chuyển năng lượng trong
HST
* Đặc điểm chung
- Dòng NL đi qua HST tuân theo các qui luật cơ bản
của nhiệt động học:
+ QL về bảo toàn NL: năng lượng không tự nhiên
sinh ra cũng không tự nhiên mất đi, nó chỉ chuyển
hoá từ dạng này sang dạng khác

+ QL về chuyển hóa năng lượng:khi năng lượng
được chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác
không bao giờ được bảo toàn 100% mà thường bị
hao hụt một lượng nhất định để biến thành nhiệt
năng.

3. Dòng vận chuyển
- NL sử dụng trong các HST tồn tại ở các trạng thái
khác nhau:
+ NL bức xạ (NL ánh sáng)
+ NL hóa học
+ NL nhiệt
+ Động năng
- Phần lớn các HST nhận NL từ AS mặt trời dưới 2
dạng: NL bức xạ măt trời và sự phát xạ nhiệt sóng
dài của các vật thể nhận AS.

3. Dòng vận chuyển
- Về mặt trao đổi Nl, người ta chia các HST thành
các nhóm sau:
+ Các HST nhận NL mặt trời, không được tự nhiên
bổ sung (HST rừng, đồng cỏ, hồ )
+ Các HST nhận Nl mặt trời, được tự nhiên bổ sung
(HST cửa sông, HST rừng mưa nhiệt đới )
+ Các HST nhận NL mặt trời, được con người bổ
sung (HST NN, ao nuôi cá, HST rừng trồng )
+ Các HST thành thị, công nghiệp nhận NL từ chất
đốt

3. Dòng vận chuyển

- Trong HST, dòng NL được chuyển hóa dưới
dạng vật chất thông qua các chuỗi và lưới
thức ăn. Năng lượng khi đi qua mỗi bậc
dinh dưỡng tiêu phí hết 80 – 90% thế năng
hóa học để chuyển hóa thành nhiệt năng, do
đó chuỗi thức ăn không phải là vô hạn.

3. Dòng vận chuyển
Sơ đồ dồng NL trong chuỗi thức ăn
L : Ánh sáng; La: Ánh sáng được TV hấp thụ;
Pn: năng suất sơ cấp; P1,2: Năng suất thứ cấp 1,2;
Nu: năng lượng không dùng; Na: năng lượng mất do đồng hóa;
R: năng lượng mất do hô hấp.
L
La Pn
P1
P2
R
Nu
Na
Nu
Na
R
RR

3. Dòng vận chuyển
⇒ Nhận xét về dòng năng lượng trong HST
- Bất kỳ dòng NL nào cũng có đầu vào là Nl và kết thúc bằng
việc chuyển hóa Nl ấy thành nhiệt năng phát tán ra MT
xung quanh.

- Chuỗi thức ăn càng ngắn hay hay sv càng gần với điểm khởi
đầu thì NL thu nhận càng lớn
- Các chuỗi thức ăn thường không ổn định mà thay đổi tùy
thuộc vào nhu cầu thức ăn của các loài ở các giai đoạn
sống khác nhau
- Độ dài của chuỗi thức ăn thường không quá 5 -6 mắt xích

4. Chu trình tuần hoàn vật chất trong
HST
- Các nguyên tố hóa học đi từ MT bên ngoài
vào cơ thể sv và lại quay trở lại MT tạo nên
một chu trình gọi là chu trình sinh địa hóa.
- Về qui mô có 3 loại chu trình:
+ Chu trình địa hóa: Chu trình vận động của
các nguyên tố hóa học giữa các HST (VD:
Tuần hoàn nước, không khí, chất trầm tích)

4. Chu trình tuần hoàn
+ Chu trình sinh địa hóa: Chu trình vận động
của các chất diễn ra trong phạm vi một HST
(VD: tiểu tuần hoàn sv)
+ Chu trình sinh hóa: Chu trình vận động giữa
các nguyên tố trong 1 cơ thể sv
VD:

4. Chu trình tuần hoàn
- Về nguồn gốc có 2 loại chu trình:
+ Chu trình của các chất khí có nguồn gốc
trong khí quyển và thủy quyển (chu trình
Nitơ, chu trình cacbon, chu trình nước)

+ Chu trình của các chất lắng đọng (trầm tích)
có nguồn dự trữ trong vỏ trái đất (chu trình
Lân)

- Các chu trình sinh địa hóa điển hình
1) chu trình Cacbon:
Sơ đồ chu trình cácbon trong tự nhiên
1
1
1
2
2
2
2

1) Chu trình Cacbon
+ Bể chứa cácbon: thảm tv trên trái đất và đại
dương (tảo, các chất trầm tích)
+ Sự trả lại cácbon cho khí quyển: hô hấp của
sv, phân hủy chất hữu cơ của vsv, hoạt động
của núi lửa, đốt cháy nhiên liệu hóa
thạch )
⇒ hai quá trình này tương đối cân bằng, làm
cho chu trình cacbon tương đối khép kín.

2) Chu trình Nitơ trong tự nhiên
2) Chu trình Nitơ
N khí quyển
Cố đinh N
(6x10

13
)
N
hữu cơ
N
vô cơ
N
vô cơ
N
hữu cơ
Cố đinh N
(6x10
14
)
Phản nitrat hóa
(1,5x10
14
)
Đại dương Đất liền
Trầm tích (4x10
21
)
Tạo thành do lửa (4x10
21
)
Rửa trôi

3) Chu trình phôt pho:
n bãn, chÊt tÈy röa)
¤ nhiÔm

Sinh vËt
S¶n xuÊt
Sinh vËt
Tiªu thô
Phètph¸t
tõ líp ®¸ mÑ
Xãi mßn
Phètpho
P
nhân tạo
Sv
sản xuất
Sv
tiêu thụ
Sv
phân hủy
P
Hòa tan
Trầm tích biển
P từ lớp
đá mẹ
Xói mòn
Ô nhiễm
Phun trào
Phân hủy
P không tan
Mất
Mất
Sơ đồ chu trình phốt pho trong tự nhiên (Wallace 1986)
Hệ thống nước

thấm lọc trong đất
Mất

3) Chu trình phôt pho:
- Nguồn gốc P
- Các hình thức trả lại P cho trái đất

Quan hệ giữa dòng NL và chu trình
THVC
- Chu trình tuần hoàn vật chất trong HST hoạt động
tuân theo định luật bảo toàn vật chất. Mỗi nguyên
tử khi tham gia vào vòng tuần hoàn thường được
sử dụng đi và sử dụng lại nhiều lần để xây dựng
lên cơ thể sv.
- Các phân tử vật chất luôn luôn tồn tại một NL hóa
học bên trong nên khi vật chất di chuyển , dòng
NL cũng được vận hành⇒Dòng NL và chu trình
tuần hoàn vật chất là 2 chức năng cơ bản luôn
luôn phối hợp cùng nhau họat động trong 1 HST

Quan hệ giữa dòng NL và chu trình
THVC

5. Khả năng tự điều chỉnh của HST
- HST có khả năng tự bảo vệ, tự phục hồi và tự điều hòa (nội
cân bằng tự nhiên): tự lập lại cân bằng giữa các QT trong
HST (vật ăn thịt - vật mồi, vật ký sinh- vật chủ), cân bằng
giữa các vòng tuần hoàn vc và dòng NL giữa các thành
phần trong HST
⇒ Cân bằng giữa các vật sx, vật tiêu thụ và vật phân hủy (cân

bằng sinh thái)
- Sự tự điều chỉnh của HST có giới hạn nhất định, nếu có sự
thay đổi vượt quá giới hạn này HST mất khả năng tự điều
chỉnh ⇒ mất cân bằng st, thậm chí bị phá hủy
- Sự tự điều chỉnh của HST là kết quả của sự tự điều chỉnh
của từng cơ thể, của từng QT, của QX mỗi khi có một
NTST thay đổi.