Bài giảng các quy luật sinh thái học

9/15/2009

I. Sơ lượ
ược
c:

Khảo sát sự phân bố loài và mức độ
phong phú của một hệ sinh thái cần phải tìm hiểu
các vấn đề:

CÁC QUY LUẬT
SINH THÁI HỌC

ƒ lịch sử phát triển của các loài
ƒ tập tính sống
ƒ các nguồn
g
dinh dưỡng
g
ƒ tốc độ sinh trưởng, tỷ lệ sinh, tử
ƒ tác động tương hổ trong loài, giữa các loài và
ảnh hưởng của các điều kiện môi trường (nhiệt độ,
ánh sáng, pH, độ ẩm, độ mặn, tốc độ dòng chảy…)

II. Các quy luật
luật::

ƒ Các ví dụ:

1. Quy luật giới hạn sinh thái
thái::

9 Thực vật bậc cao có giới hạn nhiệt hẹp 0-50oC.

ƒ Sự tồn tại của sinh vật (sv) phụ thuộc vào cường
độ tác động của các nhân tố sinh thái.

9 Cá rô phi là loài rộng nhiệt 5 Ö 42oC.
9 Sinh vật hẹp nhiệt ưa nóng: sứa.

ƒ Cường độ tác động tăng, giảm vượt ra ngoài giới
hạn thích hợp của cơ thể Ö giảm khả năng sống sv.

9 Sinh vật hẹp nhiệt ưa lạnh: côn trùng núi cao
Collembola.

ƒ Vượt ngưỡng cao nhất, thấp nhất Ö sv chết.
ƒ Giới hạn cường độ 1 nhân tố sinh thái mà sv chịu
đựng được gọi là giới hạn sinh thái của sv đó.
ƒ Cường độ có lợi nhất cho sv, gọi là điểm cực thuận
ƒ Giới hạn sinh thái và điểm cực thuận phụ thuộc
vào các yếu tố: tuổi tác, tình trạng cơ thể …

2. Quy luật tác độ
động
ng tổng hợp của các nhân tố
sinh thái
thái::
ƒ Môi trường gồm nhiều nhân tố sinh thái khác nhau.
ƒ Các nhân tố sinh thái tác động qua lại với nhau.
Đường biểu diễn minh họa tác động của sự thay đổi

ệ môi trường
g lên sức sống
g ((S),
), tăng
g trưởng
g
điều kiện
(G) và sinh sản (R) của cá thể sinh vật
(a)ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
(b)ảnh hưởng của chất độc, tia bức xạ và ô nhiễm hóa
chất
(c)ảnh hưởng của các yếu tố hóa học, với nồng độ
thấp cần cho sự tăng trưởng nhưng nồng cao lại
gây chết

ƒ Sự thay đổi nhân tố sinh thái này làm thay đổi
nhân tố sinh thái liên quan.
ƒ Sinh vật chịu ảnh hưởng của các thay đổi đó.
ƒ Các ví dụ:
9 Đất có đủ muối khoáng, cây chỉ có thể hấp thụ
tốt khi đất có độ ẩm thích hợp.
9 Cây quang hợp tốt nếu kết hợp đủ nước và
muối khoáng.

1


9/15/2009

3. Quy luật tác độ

động
ng không đồ
đồng
ng đề
đều
u của các
nhân tố sinh thái lên chức phận cơ thể
thể::
ƒ Các nhân tố sinh thái có ảnh hưởng khác nhau lên
các chức phận của cơ thể sống.
ƒ Một nhân tố sinh thái cực thuận với quá trình này
nhưng lại nguy hại cho quá trình khác.
ƒ Các ví dụ:

(b) Tỷ lệ chết của tôm cái (a) Mức các nhiệt độ mà tại đó các
Crangon
septemspinosa loài thực vật vùng núi Alps có thể
ở bức xạ
mang trứng theo sự thay đạt được quang hợp thực -2
đổi của nhiệt độ và độ cường độ thấp (70W m ) (theo
mặn (theo Haefner, 1970) Pisek và cộng sự, 1973)

4. Quy luật tác độ
động
ng qua lại giữa sinh vật và
môi trườ
trường
ng::
ƒ Các nhân tố sinh thái của môi trường ảnh hưởng
đến sinh vật.

ƒ Ngược lại sinh vật cũng làm ảnh hưởng và thay đổi
các nhân tố môi trường.
ƒ Víí dụ: rừng
ừ khép
é tán
á có
ó vai trò
ò cải
ả tạo môi
ô trường
ờ
tự nhiên Ö tăng độ ẩm không khí, đất Ö các sinh
vật phân hủy hoạt động tăng độ phì cho đất Ö giữ
nước, đất không xói mòn …

9 Nhiệt độ tăng làm tăng quá trình trao đổi chất
trong cơ thể động vật biến nhiệt nhưng kìm hãm
các hoạt động vận động.
9 Chu kỳ đời sống của tôm các giai đoạn phát
triển sống trên các môi trường độ mặn khác nhau.

5. Quy luật lượ
ượng
ng tối thiểu:
thiểu:
ƒ Chất có hàm lượng tối thiểu điều khiển năng suất,

xác định đại lượng và tính ổn định của sinh vật theo
thời gian.

ƒ Nhân tố giới hạn là nhân tố có hàm lượng (sử dụng
được) gần nhất với lượng tối thiểu cần thiết.
ƒ Tác động của các nhân tố khác không phải là tối
thiểu có thể làm thay đổi nhu cầu nhân tố tối thiểu.
ƒ Các ví dụ:
9 Nồng độ ôxy trong ao nuôi cá có mật độ cao
giới hạn năng suất cá.
9 Lượng mưa giới hạn năng suất sinh khối của
HST sa mạc.

6. Quy luật tháp sinh thái
thái::

Nhiệt

ƒ Trong lưới thức ăn của hệ sinh thái, sinh vật ở mắt

lưới càng xa vị trí sinh vật sản xuất có tổng lượng
sinh khối càng nhỏ.

ƒ Theo quy luật này tháp sinh thái được tính trên 3
hình thức: năng lượng, sinh khối, chuỗi thức ăn.
ƒ Các
á víí dụ:

SV tiêu thụ cấp 3
(con người)

Nhiệt
Sinh vật phân hủy

Các bậc dinh
dưỡ
ưỡng
ng trong
hình tháp sinh
thái

Nhiệt
10
SV tiêu thụ cấp 2
(Cá chép)
100

1,000

10,000
Năng lượ
ượng
ng sử
dụng trong mỗi
bậc dinh dưỡ
ưỡng
ng
(kilocalories))
(kilocalories

Nhiệt

SV tiêu thụ cấp 1

(zooplankton)

Nhiệt

SV sản xuất
(phytoplankton)

2


9/15/2009

III.Tác
III.
Tác độ
động
ng của nhân tố sinh thái
thái::
1. Ánh sáng
sáng::
ƒ Ánh sáng là nguồn năng lượng cho tất cả sinh vật.
ƒ Bức xạ mặt trời chiếu xuống trái đất chiếm 60%,
40% phản xạ lại vào khoảng không.
ƒ Phân bố ánh sáng
g vùng
g xích đạo
ạ nhiều hơn.
ƒ Bức xạ ánh sáng ở dạng sóng điện từ (đơn vị nm).
Tia nhìn thấy

Tia hồng ngoại
340.000

780

ƒ Ánh sáng có thể ảnh hưởng đến:

Tia tử ngoại
380

10

9 Hình thái, giải phẩu và sinh lý thực vật
9 Khả năng định hướng và sinh sản ở động vật

Các ví dụ:
ƒ Các nhóm cây thích nghi với điều kiện chiếu sáng
khác nhau (ưa sáng, ưa bóng, chịu bóng).
ƒ Cây có tính hướng sáng Ö cây trồng sát nhau
trong rừng thẳng đứng ít phân cành.
ƒ Cường độ, thời gian chiếu sáng, thành phần quang
phổ
hổ ánh
á h sáng
á có
ó ảnh
ả h hưởng
h ở lớn
lớ đến
đế hoạt

h
độ sinh
động
h
lý của thực vật: quang hợp, hô hấp ...

Phân bố ánh sáng
trong các kiểu quần xã
thực vật.
(a) rừng hỗn hợp
(b) rừng thông
(c) hoa hướng dương
(d) ruộng bắp

Biểu đồ mật độ quần thể tảo
Chlorella vulgaris, sự gia tăng
mật độ theo cường độ sáng
(thay đổi theo độ sâu) (theo
Huisman, 1999)
Thay đổi phân bố phổ bức xạ theo độ
sâu ở Lake Burley Griffin, Australia.
Quang hợp hoạt động ở bước sóng từ
400 – 700nm (theo Kirk, 1994)

2. Nhiệt độ
độ::
ƒ Sinh vật chỉ sống trong giới hạn nhiệt độ thích hợp.
ƒ Sự trao đổi nhiệt giữa sinh vật và môi trường dựa
vào cấu trúc và hoạt động của cơ thể (đồng nhiệt,
biến nhiệt).

ƒ Nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến:
9 Hình
ì thái,
á giải
ả phẩu
ẩ và
à sinh lýý thực vật
ậ
9 Đặc điểm hình thái và sinh lý động vật

3


9/15/2009

Các ví dụ:
ƒ Hình thái lá bị biến đổi nhiều ở các nhiệt độ khác
nhau (xương rồng).
ƒ Nhiệt độ có ảnh hưởng mạnh đến quá trình quang
hợp, hô hấp và các quá trình trao đổi chất trong cơ
thể.
Các con đường trao đổi nhiệt giữa cơ thể
động vật biến nhiệt và môi trường (Tracy,
1976; Hainworth, 1981)

ƒ Nhiệt độ ảnh
ả h hưởng
hưở
đế sự
đến

ự phát
hát triển
t iể của
ủ động
độ
vật biến nhiệt, sự sinh sản, trạng thái tạm nghĩ (ngủ
đông) …

3. Nướ
ước
c:

4. Đất
Đất::

ƒ Nước thành phần cấu trúc cơ bản và tham gia vào
hoạt động sống của sinh vật.

ƒ Đất là môi trường sống và cung cấp chất dinh
dưỡng cho nhiều loài động vật, thực vật, vi sinh vật
và nấm.

ƒ Nước tồn tại trong khí quyển ở 3 dạng: cứng, lỏng
và hơi, dạng hơi tạo độ ẩm trong không khí.
ƒ Trong nước chứa nhiều hệ sinh thái khác nhau với
các loài động thực vật đa dạng.
dạng
ƒ Các đặc điểm của nước ảnh hưởng đến sinh vật:
9 Độ ẩm (trong không khí), áp suất, tỷ trọng,
lượng ôxy, lượng CO2, nhiệt độ, ánh sáng, độ đục,

độ mặn (các muối hòa tan).

ƒ Đất mang nhiều hệ sinh thái với các loài sinh vật
phân bố theo độ sâu khác nhau.
ƒ Các đặc điểm của đất:
9 Cấu trúc đất 3 tầng: mùn, rửa trôi, đất mẹ.
9 Thành phần đất: chất vô cơ, hữu cơ, nước,
không khí, pH, thành phần hóa học và độc chất
đất.

9 Cân bằng nước ở thực vật, động vật trên cạn.

5. Không khí:
khí:
ƒ Không khí có chứa oxy là thành phần cần thiết cho
sự sống, ozon là vật cản bức xạ. (không khí chứa
hàm lượng oxy cao hơn nước).
ƒ Không khí chứa: nitơ 78,08%; oxy 20,94%; CO2
0,03%; H2; NH3; hơi nước; He; O3; CH4; CO; SO2;
ụ , vi khuẩn,, p
phấn hoa,, bào tử …
NO;; H2S;; bụi,

IV. Cơ chế hoạt độ
động
ng của hệ sinh
thái::
thái
ƒ Bất kỳ hoạt động của một HST nào cũng có cơ chế
cân bằng động, trong đó dòng vật chất và năng

lượng luôn biến đổi từ dạng này qua dạng khác.
ƒ HST là một hệ thống tự điều chỉnh phức tạp.
ƒ HST có quá trình tiến hóa, phát triển và đạt đến
điểm cực thuận, kèm theo đó là hiệu suất, tính đa
dạng của hệ tăng lên, lượng chất dinh dưỡng, lưu
thông cũng tăng lên, biến đổi yếu tố vô sinh gia
tăng.

4


9/15/2009

ƒ HST duy trì, điều chỉnh bằng các cơ chế:
9 Tốc độ dòng năng lượng (tăng, giảm quang
hợp, hô hấp, nhiệt độ).
9 Tốc độ chuyển hóa vật chất (tốc độ phân hủy
chất hữu cơ).
9 Tính đa dạng sinh học (gia tăng hay ức chế sự
phát triển của 1 loài,
loài thay thế loài này bằng loài
khác). Sự đa dạng sút giảm dễ dẫn đến sự mất
cân bằng sinh thái.

HẾT BÀI CÁC QUY
LUẬT
Ậ SINH THÁI
Á

5