Chuyen de Sinh thai hoc 12

Chuyên đề Sinh thái học Nguyễn Đức Thiệu
Mở đầu
1. Khái niệm sinh thái học.
Sinh thái học là khoa học cơ bản trong sinh học, nghiên cứu các mối quan hệ
của sinh vật với sinh vật và sinh vật với môi trờng ở mọi tổ chức từ cá thể, quần thể,
quần xã đến hệ sinh thái.
Thuật ngữ sinh thái học bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, Oikos nghĩa là nhà hay nơi
ở.
2. Đối tợng nghiên cứu của sinh thái học.
Sinh thia học nghiên cứu quan hệ của sinh vật với môi trờng hay cụ thể hơn
nghiên cứu sinh học của một nhóm cá thể và các quá trình chức năng của nó xảy ra
ngay trong môi trờng của nó hay đó là tất cả các mối quan hệ giữa cơ thể sinh vật với
môi trờng.
3. ý nghĩa và vai trò của sinh thái học.
* Cùng với các lĩnh vực khác trong sinh học, sinh thái học giúp chúng ta ngày
càng hiểu sâu sắc về bản chất của sự sống trong mối tơng tác với các yếu tố của môi
trờng cả hiện tại và quá khứ, trong đó bao gồm con ngời và sự tiến hoá của con ngời.
Hơn nữa sinh thái học còn tạo nên những nguyên tắc định hớng cho hoạt động của
con ngời để phát triển nền văn minh mà không huỷ hoại đến đời sống của sinh giới
và chất lợng của môi trờng.
* Trong cuộc sống, sinh thái học có các vai trò nh:
- Nâng cao năng suất vật nuôi và cây trồng trên cơ sở cải tạo các điều kiện
sống của chúng.
- Hạn chế và tiêu diệt các địch hại, bảo vệ đời sống cho vật nuôi, cây trồng và
đời sống của cả con ngời.
- Thuần hoá và di gống các loài sinh vật.
- Khai thác hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, duy trì đa dạng sinh học và
phát triển tài nguyên cho sự khai thác bền vững.
- Bảo vệ và cải tạo môi trờng sống cho con ngời và các loài sống tốt hơn.
1
Chuyên đề Sinh thái học Nguyễn Đức Thiệu

Chơng I
Mối quan hệ tơng tác giữa cơ thể và môi trờng
1. Những khái niệm cơ bản.
1.1. Ngoại cảnh hay thế giới bên ngoài.
Là thiên nhiên, con ngời và những kết quả hoạt động của nó, tồn tại một cách
khách quan nh trời, mây, non nớc, thành quách, lăng tẩm
1.2. Môi trờng.
* Môi trờng là một phần ngoại cảnh, bao gồm các hiện tợng và các thực thể
của tự nhiên mà ở đó các cá thể, quần thể, loài có quan hệ trực tiếp hoặc gián tiếp
với nhau bằng các phản ứng thích nghi của mình. Từ định nghĩa ta có thể phân biệt
môi trờng của loài này với môi trờng của loài khác.
* Môi trờng sống của con ngời(theo Unesco năm 1981): Môi trờng bao gồm
toàn bộ các hệ thống tự nhiên và các hệ thống do con ngời tạo ra, những cái hữu hình
và những cái vô hình, trong đó con ngời sống và bằng lao động của mình họ khai
thác các tài nguyên thiên nhiên và nhân tạo nhằm thảo mãn các nhu cầu của mình.
* Môi trờng chia thành hai loại: Môi trờng vô sinh và môi trờng hữu sinh
* Trong thiên nhiên lại phân biệt bốn loại môi trờng khác nhau là: Môi trờng
đất, nớc, không khí, sinh vật.
1.3. Sinh cảnh.
Là một phần của môi trờng vật lý mà ở đó có sự thống nhất của các yếu tố cao
hơn so với môi trờng, tác động lên đời sống của sinh vật.
1.4. Hệ đệm hay hệ chuyển tiếp.
Là mức chia nhỏ của hệ sinh thái, mang tính chuyển tiếp từ một hệ này sang
hệ khác do phụ thuộc vào các yếu tố vật lý nh địa hình, chế độ khí hậu Do vị trí
giáp ranh nên không gian của hệ đệm thờng nhỏ hơn các hệ sinh thái chính, số loài
thấp, nhng đa dạng sinh học lại cao hơn so với các hệ chính do tăng khả năng biến dị
trong nội bộ các loài(tức là đa dạng di truyền cao).
1.5. Các yếu tố của môi trờng và các yếu tố sinh thái.
2
Chuyên đề Sinh thái học Nguyễn Đức Thiệu

* Các yếu tố môi trờng tuỳ theo ảnh hởng và nguồn gốc có thể chia thành các
nhóm nh:
+ Theo nguồn gốc:
- Các yếu tố vô sinh(yếu tố không sống hay phi sinh vật) nh: nhiệt độ, hàm l-
ợng muối, nớc
- Các yếu tố hữu sinh( yếu tố sinh vật) nh: vật ký sinh, con mồi
+ Theo ảnh hởng của tác động thì các yếu tố sinh thái đợc chia thành:
- Yếu tố không phụ thuộc vào mật độ là yếu tố khi tác động lên sinh vật, ảnh
hởng của nó không phụ thuộc vào mật độ của quần thể bị tác động(thờng là các yếu
tố vô sinh).
- Yếu tố phụ thuộc vào mật độ là các yếu tố khi tác động lên sinh vật thì ảnh
hởng của tác động phụ thuộc vào mật độ quần thể chịu tác động(thờng là các yếu tố
hữu sinh).
* Các yếu tố của môi trờng tác động lên sinh vật không phải đơn lẻ mà là một
tổ hợp, đồng thời tác động.
* Mỗi yếu tố của môi trờng khi tác động lên đời sống sinh vật đợc thể hiện ở
các khía cạnh nh:
- Bản chất của yếu tố
- Cờng độ hay liều lợng của tác động(cao hay thấp, nhiều hay ít)
- Phơng thức tác động liên tục hay đứt đoạn, chu kỳ tác động mau hay tha
* Định luật liên quan đến sự tác động của các yếu tố môi trờng gồm hai định
luật cơ bản:
+ Định luật tối thiểu: Do nhà khoa học ngời Đức Liebig đề xuất năm 1840
Mỗi một loài thực vật đòi hỏi một loại và một lợng muối dinh dỡng xác định, nếu số
lợng muối tối thiểu thì sự tăng trởng của thực vật cũng chỉ đạt mức tối thiểu.
+ Định luật chống chịu Mỗi cá thể, quần thể, loài...chỉ tồn tại trong một
khoảng giá trị xác định của yếu tố bất kỳ. Trong đó gồm có giới hạn dới, giới hạn
trên, điểm cực thuận, giới hạn sống hay giới hạn chịu đựng hay giới hạn sinh thái hay
trị số sinh thái.
3

Chuyên đề Sinh thái học Nguyễn Đức Thiệu
- Một sinh vật có trị số sinh thái rộng đối với nhiều nhân tố sinh thái thờng có
vùng phân bố rộng và ngợc lại.
- Một sinh vật có thể có trị số sinh thái rộng đối với yếu tố này, song lại hẹp
với yếu tố khác loài đó sẽ có vùng phân bố hạn chế.
- Khi một yếu tố này trở nên kém cực thuận cho đời sống thì giới hạn chống
chịu đối với yếu tố khác cũng bị thu hẹp.
- Khi cơ thể thay đổi trạng thái sinh lý(mang thai, sinh sản ) và những cơ thể
ở giai đoạn còn non thì nhiều yếu tố của môi trờng trở thành yếu tố giới hạn.
1.6. Nơi sống và ổ sinh thái.
* Nơi sống: Là không gian c trú của sinh vật hoặc là không gian mà ở đó sinh
vật thờng hay gặp.
* ổ sinh thái: Là một không gian sinh thái mà ở đấy những điều kiện môi tr-
ờng quy định sự tồn tại và phát triển lâu dài không hạn định của cá thể, loài. Ngoài ra
còn các ổ sinh thái thành phần nh: ổ sinh thái dinh dỡng, ổ sinh thái sinh sản là các
yếu tố thiết yếu đảm bảo cho hoạt động của một chức năng nào đó của sinh vật.
1.7. Tơng đồng sinh thái.
Những loài cùng chiếm một ổ sinh thái hay những ổ sinh thái giống nhau
trong những vùng địa lý khác nhau đợc gọi là những loài tơng đồng sinh thái.
2. Các mối quan hệ của cơ thể và môi trờng.
2.1. Nhiệt độ và cơ thể.
- Thờng mỗi sinh vật sống trên trái đất chỉ có thể tồn tại trong giới hạn nhiệt
độ xác định, thờng từ 0-50
0
C hay còn thấp hơn, hoặc cao hơn.
- Dựa vào nhiệt độ cơ thể chia thành hai nhóm: Nhóm biến nhiệt(hay nhóm
ngoại nhiệt) và nhóm đẳng nhiệt(nhóm nội nhiệt).
- Sự phân bố nhiệt trên trái đất không đều phụ thuộc vào vĩ độ, vào thời gian
ngày đêm, mùa các vùng khác nhau của trái đất cũng khác nhau. Sự dao động về
nhiệt trong ngày, theo mùa cũng khác nhau ở những vùng khác nhau.

- Nhiệt độ ảnh hởng trực tiếp hay gián tiếp đến đời sống của các loài, do đó
mỗi vùng nhiệt độ có những nhóm loài sinh vật đặc trng.
4
Chuyên đề Sinh thái học Nguyễn Đức Thiệu
- ảnh hởng của nhiệt độ lên các loài biến nhiệt khác nhau rất khác nhau.
Trong giới hạn sinh thái tốc độ trao đổi chất của sinh vật tăng khi nhiệt độ tăng và
ngợc lại. Nhiệt độ cũng ảnh hởng đến thời gian sống của các loài biến nhiệt.
- Những loài động thực vật sống ở những nơi nhiệt độ quá cao hoặc là quá thấp
có những cơ chế riêng để duy trì cuộc sống của mình. Những động vật đẳng nhiệt ở
xứ lạnh thờng giảm bớt các phần thò ra(tai, đuôi ) so với những loài t ơng tự ở xứ
nóng(quy tắc allen). Ngoài ra nhiệt độ còn ảnh hởng đến màu sắc và kích thớc cơ thể.
2.2. Nớc và độ ẩm của môi trờng.
- Mọi sự sống tồn tạ đợc là nhờ có nớc. Trong cơ thể sinh vật nớc chiếm
khoảng 50-70% khối lợng của cơ thể, ở một số loài thì hàm lợng nớc có thể lớn hơn
90%.
- Nớc là môi trờng sống của thuỷ sinh vật, là môi trờng trong cơ thể diễn ra
các phản ứng sinh hoá.
- Nớc tạo nên độ ẩm của không khí, độ ẩm của đất và chia độ ẩm thành hai
loại là độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tơng đối.
- Mỗi một sinh vật chịu đợc độ ẩm trong một giới hạn xác định, ngời ta chia
sinh vật thành hai nhóm dựa vào độ ẩm: Nhóm a ẩm và nhóm a khô, giữa chúng có
thể có nhóm a ẩm vừa.
- Khi khô hạn có ảnh hởng rất lớn tới sinh vật, đặc biệt là thực vật ở cạn. Động
vật khi bị khô hạn có thể tìm đến những vùng thích hợp để sống, tránh sự thoát hơi n-
ớc của cơ thể.
- Độ ẩm ảnh hởng rất mạnh lên các quá trình sinh lý của động vật nh: khả
năng sinh sản, sinh trởng, mức độ tử vong và tuổi thọ nhất là đối với các động vật
biến nhiệt.
- Thực vật sống trong môi trờng khô hạn có 3 khuynh hớng để thích nghi nh:
tích nớc trong cơ thể, chống sự thoát hơi nớc(lá thu hẹp, rụng lá theo mùa, hình thành

lớp biểu mô sáp không thấm nớc, các khí khổng ít ), tăng khả năng tìm nguồn n -
ớc(rễ dài, to khoẻ đâm sâu hoặc rễ lan rộng sát mặt đất, hoặc hình thành các rễ phụ
trên cây ).
5
Chuyên đề Sinh thái học Nguyễn Đức Thiệu
- Động vật thích nghi với điều kiện khô hạn cũng rất đa dạng, nhất là các tập
tính sinh lý sinh thái nh: cơ thể có vỏ bọc không thấm nớc, tuyến mồ hôi kém phát
triển, thải phân khô, lấy nớc từ thức ăn, bài tiết ít nớc tiểu một số sử dụng n ớc nội
bào(lạc đà). Những động vật kém chịu hạn hay a ẩm cao thờng hoạt động vào ban
đêm, trong các bóng râm, trốn tránh vào các hang trong những lúc khô nóng.
2.3. ánh sáng và đời sống sinh vật.
- ánh sáng cũng nh nhiệt độ và độ ẩm vừa là yếu tố điều chỉnh vừa là yếu tố
giới hạn đối với sinh vật, đặc biệt là thực vật. Thực vật cần ánh sáng nh động vật cần
thức ăn, cho nên ánh sáng đợc coi là nguồn sống của sinh vật.
- Cây xanh quang hợp ở phổ ánh sáng mà mắt thờng nhìn thấy đợc với bớc
sóng từ 3800-7100A
0
. ánh sáng này đợc gọi là bức xạ quang hợp tích cực và
chiếm 44% tổng bức xạ mặt trời chiếu xuống trái đất.
- Khả năng và hiệu suất quang hợp của cây C
4
và cây C
3
, cây a sáng và cây a
bóng là khác nhau ở những cờng độ chiếu sáng khác nhau.
- Liên quan đến độ dài chiếu sáng, thực vật đợc chia thành hai nhóm cây là:
Nhóm cây ngày dài(là cây ra hoa kết trái cần pha sáng dài hơn pha tối) và cây ngày
ngắn(ngợc với cây ngày dài).
- Động vật khác với thực vật là có khả năng phát triển cả trong tối và ngoài
sáng. Tia tử ngoại ở liều lợng nhất định thúc đấy quá trình tổng hợp vitamin D, còn ở

liều lợng cao gây ra sự huỷ hoại chất nguyên sinh, gây ung th các tia cực ngắn(tia
x, tia anpha, tia beta) còn gây cho cơ thể những đột biến gen. Tuy nhiên động vật
cũng đợc chia thành hai nhóm: Nhóm a hoạt động ban ngày và nhóm a hoạt động
ban đêm(màu sắc không phát triển và thân thờng xỉ đen).
- ánh sáng thay đổi theo chu kỳ ngày đêm, chu kỳ mùa, chu kỳ tuần trăng nên
sinh vật cũng có nhịp điệu sinh học chuẩn xác, đợc mệnh danh là đồng hồ sinh
học.
3. Những quy luật sinh thái cơ bản.
6
Chuyên đề Sinh thái học Nguyễn Đức Thiệu
Có 4 quy luật cơ bản về sự tác động của các nhân tố sinh thái lên cơ thể sinh
vật.
* Quy luật giới hạn sinh thái:
Mỗi loài có một giới hạn sinh thái đặc trng đối với mỗi nhân tố sinh thái.
* Quy luật tác động tổng hợp của các nhân tố sinh thái:
Tác động của nhiều nhân tố sinh thái sẽ tạo nên một tác động tổng của các
nhân tố lên cơ thể sinh vật.
* Quy luật tác động không đồng đều của nhân tố sinh thái lên chức phận
sống của cơ thể.
- Các nhân tố sinh thái tác động không giống nhau lên một chức phận sống
của cơ thể.
- Mỗi nhân tố sinh thái tác động không giống nhau lên các chức phận sống
khác nhau của cơ thể.
- Mỗi nhân tố sinh thái tác động không giống nhau lên một chức phận sống
của cơ thể ở các giai đoạn phát triển khác nhau.
* Quy luật về sự tác động qua lại giữa sinh vật với môi trờng sống
Sinh vật Môi trờng sống(biến đổi)
Chơng II
Quần thể sinh vật
1. Định nghĩa.

* Quần thể là nhóm cá thể của cùng một loài(hay dới loài) khác nhau về giới
tính, về tuổi và về kích thớc, phân bố trong vùng phân bố của loài, chúng có khả
năng giao phối với nhau để sinh ra các thế hệ mới.
7
Chuyên đề Sinh thái học Nguyễn Đức Thiệu
* Các đặc trng của quần thể: Giới tính, tuổi, mật độ, mức sinh sản-tử vong và
sống sót, sự phân bố, khả năng thích ứng và chống chịu, kiểu tăng trởng của quần
thể.
* Những loài có vùng phân bố hẹp, điều kiên môi trờng khá đồng nhất thờng
hình thành một quần thể đó là những loài đơn hình. Ngợc lại những loài có vúng
phân bố rộng, điều kiện môi trờng không đồng nhất ở những vùng khác nhau của
vùng phân bố thì thờng tạo nên nhiều quần thể thích nghi với các điều kiện đặc thù
của từng địa hình đó là loài đa hình.
* Tính đa hình càng lớn, loài càng dễ dàng thích nghi với sự biến động có tính
chu kỳ hay bất thờng của các yếu tố môi trờng trong vùng phân bố rộng của mình.
2. Cấu trúc của quần thể.
2.1. Kích thớc và mật độ của quần thể.
2.1.1. Kích thớc.
* Kích thớc của quần thể là số lợng hay khối lợng hay năng lợng của quần thể
phù hợp với nguồn sống và không gian mà quần thể chiếm cứ. Những quần thể phân
bố trong không gian rộng, nguồn sống dồi dào có số lợng đông hơn so với quần thể
có vùng phân bố hẹp và nguồn sống bị hạn chế.
* Kích thớc của quần thể trong một không gian và thời gian nào đó đợc diễn tả
theo công thức sau:
N
t
là số lợng cá thể của quần thể trong thời điểm t
N
0
là số lợng cá thể của quần thể ở thời điểm ban đầu t = 0

B là số lợng cá thể của quần thể sinh ra trong khoảng thời gian t
D là số lợng cá thể của quần thể bị chết trong khoảng thời gian t
E là số lợng cá thể nhập c vào quần thể trong khoảng thời gian t
I là số lợng cá thể của quần thể di c đi trong khoảng thời gian t
2.1.2. Mật độ của quần thể.
8
N
t
= N
0
+ B D + E I

Chuyên đề Sinh thái học Nguyễn Đức Thiệu
* Mật độ của quần thể là số lợng cá thể hay khối lợng hay năng lợng tính trên
một đơn vị diện tích hay thể tích mà quần thể đó sinh sống.
- Mật độ đợc biểu diễn bằng số lợng cá thể chỉ khoảng cách trung bình giữa
các cá thể với nhau.
- Mật độ đợc biểu diễn bằng khối lợng chỉ ra mức độ tập trung của chất sống.
- Mật độ đợc biểu diễn bằng năng lợng chỉ ra đặc tính nhiệt động học của quần
thể.
* Mật độ của quần thể có ý nghĩa sinh học rất to lớn, nó thể hiện sự cân bằng
giữa tiềm năng sinh sản và sức chịu đựng của môi trờng. Mật độ quần thể quy định
tổng lợng trao đổi chất của quần thể. Mật độ của quần thể còn chi phối đến các hoạt
động chức năng của cơ thể(dinh dỡng, hô hấp, sinh sản ) cũng nh trạng thái tâm lý
của các cá thể trong quần thể.
* Mỗi loài, mỗi quần thể của loài trong những điều kiện sống cụ thể của mình
đều có một mật độ xác định, một chỉ số đóng vai trò quan trọng trong cơ chế điều
chỉnh số lợng của quần thể.
2.2. Cấu trúc không gian của quần thể.
2.2.1. Các dạng phân bố của cá thể.

Cấu trúc không gian của quần thể đợc hiểu là sự chiếm cứ không gian của các
cá thể. Các cá thể phân bố trong không gian theo 3 cách sau đây:
* Phân bố đều: Phân bố đều gặp ở những nơi môi trờng đồng nhất và sự cạnh
tranh về không gian giữa các cá thể rất mạnh hoặc tính lãnh thổ của các cá thể rất
cao.
* Phân bố ngẫu nhiên: Phân bố ngẫu nhiên gặp khi môi trờng đồng nhất, còn
các cá thể không có tính lãnh thổ cao, cũng không có xu hớng họp lại với nhau thành
nhóm.
* Phân bố theo nhóm: Thờng gặp trong thiên nhiên khi môi trờng không đồng
nhất và các cá thể có khuynh hớng tụ tập lại với nhau thành nhóm hay thành những
điểm tập trung.
2.2.2. Sự cách ly và tính lãnh thổ.
9
Chuyên đề Sinh thái học Nguyễn Đức Thiệu
* Sự cách ly thờng xuất hiện do:
- Sự cạnh tranh về nguồn sống ít ỏi giữa các cá thể.
- Tính lãnh thổ
* Vùng hoạt động của các cá thể, của một cặp hay một nhóm gia đình động
vật thờng bị giới hạn về không gian, không gian đó đợc gọi là phần đất của cá thể
hay của gia đình. Nếu phần đất này đợc bảo vệ nghiêm ngặt, không chồng chéo sang
phần của láng giềng thì đợc gọi là lãnh thổ.
- Những loài ăn thịt và săn mồi thờng có lãnh thổ rộng.
- Tính lãnh thổ thay đổi theo tuổi hay giới tính, thờng con non thích sống tụ
họp, trởng thành a cách ly.
2.3. Cấu trúc tuổi của quần thể.
* Quần thể gồm nhiều nhóm tuổi, chúng có quan hệ với nhau rất mật thiết về
mặt sinh học, tạo nên cấu trúc tuổi của quần thể.
* Tỷ lệ các nhóm tuổi có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu sinh thái học và
trong thực tiễn sản xuất. Nếu xếp chồng số lợng của các nhóm tuổi theo các thế hệ từ
non đến già ta có tháp tuổi hay tháp dân số.

* Khi nguồn nuôi dỡng suy giảm, điều kiện khí hậu xấu đi, tỷ lệ con non và
già đều giảm đi nhanh chóng, kích thớc của quần thể bị thu hẹp. Ngợc lại trong điều
kiện thuận lợi, nguồn thức ăn phong phú, tỷ lệ các nhóm tuổi trẻ tăng, khả năng bổ
sung cho đàn sinh sản lớn, do đó kích thớc của quần thể tăng lên.
* Cấu trúc tuổi của quần thể thay đổi theo chu kỳ( chu kỳ mùa, chu kỳ sinh
sản, chu kỳ ngày đêm ) liên quan với sự hình thành những thế hệ mới theo chu kỳ.
Trong điều kiện thuân lợi quần thể thay đổi theo hớng nâng cao vai trò của nhóm tuổi
trẻ, còn trong điều kiện khó khăn thì sự thay đổi theo hớng ngợc lại.
* Trong nghiên cứu sinh thái học ngời ta chia đời sống cá thể thành 3 giai
đoạn: Trớc sinh sản, đang sinh sản và sau sinh sản, do đó trong quần thể đợc chia
thành 3 nhóm tuổi tơng ứng, mỗi nhóm có ý nghĩa sinh thái khác nhau, tham gia vào
cơ chế điều chỉnh số lợng cá thể trong quần thể.
2.4. Cấu trúc giới tính và cấu trúc sinh sản.
10