Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - Chương 2: ác nguyên lý sinh thái học ứng dụng trong khoa học môi trường

Sinh thái học (Ecology): khoa học nghiên cứu mối quan hệ tương tác giữa sinh vật với môi trường sống của chúng. [Học phần riêng] Ý nghĩa của sinh thái học (STH): • Cơ sở khoa học cho việc bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên • Ngăn ngừa ô nhiễm môi trường • Cơ sở khoa học xây dựng mối quan hệ giữa con người và thế giới tự nhiên

pdf46 trang | Chia sẻ: anhquan78 | Lượt xem: 1426 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - Chương 2: ác nguyên lý sinh thái học ứng dụng trong khoa học môi trường, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chương 2. CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC ỨNG DỤNG TRONG KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 1 Sơ lược về sinh thái học Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 2 Sinh thái học (Ecology): khoa học nghiên cứu mối quan hệ tương tác giữa sinh vật với môi trường sống của chúng. [Học phần riêng] Ý nghĩa của sinh thái học (STH): • Cơ sở khoa học cho việc bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên • Ngăn ngừa ô nhiễm môi trường • Cơ sở khoa học xây dựng mối quan hệ giữa con người và thế giới tự nhiên 2.1.1. Khái niệm về các yếu tố sinh thái • Tất cả yếu tố cấu trúc nên môi trường xung quanh như ánh sáng, nhiệt độ, thức ăn, bệnh tật,... = yếu tố môi trường. • Khi xét tác động (trực tiếp, gián tiếp) các yếu tố môi trường lên đời sống sinh vật cụ thể = yếu tố sinh thái. • 2 nhóm yếu tố sinh thái: – vô sinh (abiotic) - ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, pH, các chất khí,... – hữu sinh (biotic) – quan hệ với các sinh vật khác. Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 3 2.1. Các yếu tố sinh thái 2.1. Các yếu tố sinh thái (tt) 2.1.2. Một số quy luật cơ bản của STH (1). Quy luật giới hạn sinh thái (Shelford, 1913) • tồn tại các giới hạn thấp nhất và cao nhất của yếu tố sinh thái để sinh vật có thể tồn tại và phát triển; và giữa 2 giới hạn có khoảng tối ưu • VD: khoảng nhiệt độ, khoảng độ mặn Ý nghĩa? (2). Quy luật tác động tổng hợp • sinh vật chịu tác động tổng hợp của nhiều yếu tố sinh thái; tác động của một yếu tố chỉ thể hiện hoàn toàn khi các yếu tố khác ở điều kiện phù hợp • VD: chất dinh dưỡng chỉ hấp thu tốt ở độ ẩm, ánh sáng đầy đủ. Ý nghĩa? (3). Quy luật tác động không đồng đều • có yếu tố rất thuận lợi với quá trình này nhưng lại có hại cho quá trình khác • VD: nhiệt độ cao tăng trao đổi chất nhưng kìm hãm SV di chuyển. Ý nghĩa? (4). Quy luật tác động qua lại giữa sinh vật và môi trường • môi trường tác động lên sinh vật, ngược lại sinh vật cũng tác động làm thay đổi môi trường và có thể thay đổi tính chất của một yếu tố sinh thái • VD: rừng – độ phì nhiêu của đất Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 4 2.1. Các yếu tố sinh thái (tt) 2.1.3. Ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái vô sinh lên đời sống SV  Nhiệt độ  Nước và độ ẩm  Ánh sáng  Các chất khí  Các muối dinh dưỡng  Dòng chảy và áp suất  Gió Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 5 Xem thêm: giới hạn chịu đựng với yếu tố ST vô sinh; yếu tố quan trọng với HST đất liền và HST dưới nước 2.1. Các yếu tố sinh thái (tt) (1). Nhiệt độ • ảnh hưởng quá trình sinh lý, sinh thái, tập tính của SV • sự sống tồn tại trong giới hạn -2000C đến +1000C, đa số loài sống trong phạm vi hẹp 0 đến 500 C • Mỗi loài có một giới hạn chịu đựng nhiệt độ nhất định -SV chịu nhiệt hẹp (Stenothermal) và SV chịu nhiệt rộng (Eurythermal) Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 6 Hình 2.1. Ảnh hưởng nhiệt độ đến đời sống sinh vật 2.1. Các yếu tố sinh thái (tt) (2). Nước và độ ẩm • Nước: hòa tan các chất dinh dưỡng, môi trường xảy ra các phản ứng sinh hóa, chống nóng, nguyên liệu quang hợp,... Trên phạm vi lớn, ảnh hưởng đến phân bố các loài. • Thay đổi: lượng mưa theo mùa trong năm, độ ẩm ngày đêm (đêm cao, ngày thấp)  ảnh hưởng đến SV • Liên quan đến nước và độ ẩm trong không khi:́ – Sinh vật ưa nước - ví dụ cá. – Sinh vật ưa ẩm cao - ví du: ếch nhái, lau sậy – Sinh vật ưa ẩm vừa - ví dụ đại bộ phận động vật va ̀ thực vật – Sinh vật ưa ẩm thấp (hay ưa khô) - ví dụ sinh vật sống trong vùng sa mạc Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 7 Độ ẩm không khí: • độ ẩm tuyệt đối (g/m3 hay g/kg) = khối lượng hơi nước trong một đơn vị thể tích hay khối lượng không khí • độ ẩm tương đối (%) = tỷ số áp suất riêng phần hơi nước trên áp suất hơi bão hòa hơi nước ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. 2.1. Các yếu tố sinh thái (tt) Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 8 (3). Ánh sáng • Nguồn sáng, cường độ, thời gian chiếu sáng • Yếu tố sinh thái quan trọng với cả thực vật và động vật: – Thực vật: năng lượng cho quá trình quang hợp – Động vật: quá trình trao đối chất, sinh lý, hoạt động sinh sản,... • Cường độ chiếu sáng khác nhau giữa ngày-đêm, giữa các mùa  tính chất chu kỳ ở các tập tính của sinh vật: chu kỳ ngày đêm và chu kỳ mùa. 2.1. Các yếu tố sinh thái (tt) Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 9 (4). Các chất khí • Nồng độ O2 và CO2 là 2 yếu tố giới hạn với nhiều loài thực vật bậc cao. (5). Các muối dinh dưỡng • Đóng vai tro ̀ quan trọng trong cấu trúc cơ thể sinh vật, điều hoà các quá trình sinh hóa của cơ thể • SV đòi hỏi một lượng muối cần và đủ để phát triển, thiếu hay thừa các muối ấy đều có hại cho sinh vật. • 2 nhóm quan trọng: hợp chất của N và P (NH4 +, NO3 -, PO4 3-) 2.1. Các yếu tố sinh thái (tt) 2.1.4. Ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái hữu sinh đến SV Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 10 TT Kiểu quan hệ Đặc trưng Ký hiệu Ví dụ Loài 1 Loài 2 Loài 1 Loài 2 1 Trung tính (Neutralism) Hai loài không gây ảnh hưởng cho nhau 0 0 Khỉ Hổ Chồn Bướm 2 Hãm sinh (Amensalism) Loài 1 gây ảnh hưởng lên loài 2, loài 1 không bị ảnh hưởng 0 - Tảo lam Động vật nổi 3 Cạnh tranh (Competition) Hai loài gây ảnh hưởng lẫn nhau - - Lúa Báo Cỏ dại Linh cẩu 4 Con mồi -Vật dữ (Predation) Con mồi bị vật dữ ăn thịt - + Chuột Dê, nai Mèo Hổ, báo 5 Ky ́ sinh (Parasitism) Vật chủ lớn, ít , bị hại; vật ký sinh nhỏ, nhiều, có lợi - + Gia cầm, gia súc Giun sán 6 Hội sinh (Commensalism) Loài sống hội sinh có lợi, loài kia không có lợi chẳng có hại + 0 Cá con Chim Cá mập Cây 7 Tiền hợp tác (Protocooperation) Cả hai đều có lợi, nhưng không bắt buộc sống với nhau + + Sáo Trâu 8 Cộng sinh (Mutualism) Cả hai đều có lợi, bắt buộc phải sống với nhau + + San hô VK nốt sần Tảo Cây họ đậu Các cấp độ tổ chức sinh thái Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 11 Hình 2.2. Các cấp độ tổ chức sinh thái 2.2.1. Khái niệm • tập hợp các cá thể của một loài, sống chung trong một vùng lãnh thổ, có khả năng giao phối để sinh ra các thế hệ mới 2.2.2. Các đặc trưng cơ bản của quần thể (1). Kích thước quần thể • Số lượng cá thể hay khối lượng (g, kg...) hay năng lượng tuyệt đối (kcal hay calo) của quần thể, phù hợp với nguồn sống và không gian mà quần thể chiếm cứ. (2). Mật độ quần thể • số lượng cá thể (hay khối lượng, năng lượng) trên một đơn vị diện tích (hay thể tích) của môi trường mà quần thể sinh sống. Ví dụ: mật độ sâu 10 con/m2, mật độ tảo 0,5 mg/m3.... Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 12 2.2. Quần thể và các đặc trưng của quần thể Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 13 2.2. Quần thể và các đặc trưng của quần thể (3). Sự phân bố các cá thể trong quần thể • Phân bố đều (uniform)- khi môi trường đồng nhất, tính lãnh thổ của các cá thể cao • Phân bố ngẫu nhiên (random)- khi môi trường đồng nhất, tính lãnh thổ của các cá thể không cao • Phân bố theo nhóm (clumped) - khi môi trường không đồng nhất, cá thể có xu hướng tập trung - phổ biến. Hình 2.3. Các kiểu phân bố cá thể trong quần thể Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 14 2.2. Quần thể và các đặc trưng của quần thể (4). Thành phần tuổi và giới tính • Cấu trúc tuổi: tỷ lệ giữa các nhóm tuổi trong quần thể. • Trong STH, đời sống cá thể được chia thành 3 giai đoạn: trước sinh sản, đang sinh sản và sau sinh sản  3 nhóm tuổi tương ứng. • Chồng số lượng cá thể các nhóm tuổi lên nhau được tháp tuổi. • Từ hình dạng tháp tuổi có thể đánh giá xu thế phát triển của quần thể. Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 15 2.2. Quần thể và các đặc trưng của quần thể • Các dạng tháp tuổi Quần thể đang tăng trưởng Quần thể đang suy giảm Quần thể ổn định Hình 2.4. Các dạng tháp tuổi Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 16 2.2. Quần thể và các đặc trưng của quần thể (5). Sự tăng trưởng của quần thể • Sự thay đổi số lượng cá thể phụ thuộc các tỷ lệ: sinh, tử, nhập cư, di cư. • Nếu chỉ tính tỷ lệ sinh và tử: tăng trưởng tự nhiên của quần thể • Quy luật tăng trưởng của quần thể khác nhau trong 2 trường hợp: – Sinh trưởng trong điều kiện không giới hạn về thức ăn và không gian sống  lý thuyết – Sinh trưởng trong điều kiện giới hạn về thức ăn và không gian sống  thực tế. Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 17 2.2. Quần thể và các đặc trưng của quần thể (a). Trong điều kiện không giới hạn về môi trường sống (không gian sống, nguồn thức ăn), sự tăng trưởng của quần thể theo mô hình: N: số lượng cá thể của quần thể ở thời điểm t r : hệ số tốc độ tăng trường hay tiềm năng sinh học của quần thể • Giải phương trình (2.1) được: Nt: số lượng cá thể của quần thể sau thời gian t N0: số lượng cá thể của quần thể ban đầu  Mô hình tăng trưởng theo hàm mũ (exponential growth)  Đường biểu diễn (2.2) có dạng hình chữ J (J-shape growth) (2.1) Nr dt dN  (2.2) 0 tr t eNN  2.2. Quần thể và các đặc trưng của quần thể Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 18 Số lư ợ n g cá t h ể Thời gian t vô hạn J-shape growth N0 Nt t Hình 2.5. Đường cong tăng trưởng quần thể trong điều kiện không giới hạn về môi trường 2.2. Quần thể và các đặc trưng của quần thể Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 19 (b). Trong điều kiện giới hạn về môi trường sống, tăng trưởng quần thể theo mô hình: • Giải phương trình (2.3) được: Khi t tiến đến , Nt tiến đến K K: số lượng tối đa quần thể có thể đạt đến  mô hình tăng trưởng logistic (logistic growth) Đường biểu diễn phương trình (2.4) có dạng hình chữ S (S- shape growth) Là mô hình tăng trưởng quần thể trong thực tế (2.3) K NK Nr dt dN   (2.4) )1(0 0   rt rt t eNK eKN N 2.2. Quần thể và các đặc trưng của quần thể Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 20 Hình 2.6. Đường cong tăng trưởng quần thể trong điều kiện không giới hạn về môi trường N Nt t thời gian K S-shape growth 2.2. Quần thể và các đặc trưng của quần thể Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 21 Ý nghĩa đường cong chữ S và K • Tăng trưởng quần thể luôn chịu sự chống đối của môi trường; quần thể càng tăng, sức chống đối càng mạnh. • N chỉ có thể tiệm cận đến K  số lượng của quần thể chỉ đạt đến giá trị tối đa mà môi trường cho phép – gọi là sức tải của môi trường (carrying capacity) – liên quan: – Không gian sống – Nguồn tài nguyên – Dịch bệnh • Ví dụ: sức tải của Trái Đất Trái Đất chỉ có thể nuôi đủ 9 tỷ người 2.2. Quần thể và các đặc trưng của quần thể Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 22 (6). Sự biến động số lượng cá thể trong quần thể • Số lượng cá thể của một quần thể thường không ổn định mà thay đổi theo mùa, theo năm, phụ thuộc vào những yếu tố nội tại của quần thể và các yếu tố môi trường. • Có hai dạng: – Biến động theo chu kỳ (ngày-đêm, mùa, năm,) – Biến động không theo chu kỳ (thiên tai, ô nhiễm, xâm nhập ngoại lai,) Ví dụ? 2.3.1. Khái niệm • Quần xã = tập hợp các quần thể cùng sống trong một không gian nhất định, ở đó xảy ra sự tương tác giữa các sinh vật với nhau. 2.3.2. Các đặc trưng của quần xã (1). Cấu trúc thành phần loài và số lượng cá thể từng loài • Xác định tính đa dạng sinh học của quần xã. • Sự đa dạng về loài càng cao, tính ổn định sẽ càng cao và ngược lại. Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 23 2.3. Quần xã và các đặc trưng của quần xã Chỉ số đa dạng Shannon H: n - số loài trong quần xã pi - tỷ số cá thể loài i trên tổng số cá thể tất cả loài trong quần xã (pi = 0 ~ 1)    n 1i ii pln.pH (2). Cấu trúc về không gian • Sự phân bố không gian của các sinh vật trong quần xã: – theo chiều ngang: vùng ven bờ, vùng khơi – theo đường thẳng đứng: các tầng rừng nhiệt đới (3). *Cấu trúc về dinh dưỡng • Về mặt dinh dưỡng, phân biệt 3 nhóm: – Sinh vật tự dưỡng (autotrophs) - tổng hợp chất hữu cơ cho cơ thể từ các chất vô cơ trong môi trường – Sinh vật dị dưỡng (heterotrophs)– tổng hợp chất hữu cơ cho cơ thể từ các chất hữu cơ trong môi trường – Sinh vật phân hủy – phân giải chất hữu cơ của sinh vật khác. • Trong quần xã, quan hệ dinh dưỡng giữa các loài hình thành nên chuỗi thức ăn và lưới thức ăn. Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 24 2.3. Quần xã và các đặc trưng của quần xã • Chuỗi thức ăn (food chain): dãy các sinh vật có mối quan hệ dinh dưỡng với nhau. Trong một chuỗi thức ăn có 3 loại sinh vật: – Sinh vật sản xuất (producers) - chủ yếu là cây xanh, có khả năng quang hợp (SV tự dưỡng) – Sinh vật tiêu thụ (consumers) - chủ yếu là động vật, có sinh vật tiêu thụ bậc 1, bậc 2,... (SV dị dưỡng) – Sinh vật phân hủy (decomposers) - các vi sinh vật, phân hủy các chất hữu cơ thành vô cơ (SV dị dưỡng) Ví dụ: Sâu ăn lá cây  Chim ăn sâu  Diều hâu ăn thịt chim  Vi khuẩn phân hủy thịt diều hâu khi chết. • Lưới thức ăn (food web) = tập hợp các chuỗi thức ăn trong quần xa ̃. Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 25 2.3. Quần xã và các đặc trưng của quần xã Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 26 2.3. Quần xã và các đặc trưng của quần xã Hình 2.7. Ví dụ chuỗi thức ăn trên cạn Hình 2.8. Ví dụ chuỗi thức ăn dưới nước chim cú sâu ếch rắn Thực vật phù du Động vật phù du Cá nhỏ Cá lớn Thú Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 27 2.3. Quần xã và các đặc trưng của quần xã Hình 2.9. Ví dụ lưới thức ăn trên cạn Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 28 2.3. Quần xã và các đặc trưng của quần xã - Trong 1 chuỗi thức ăn: càng lên bậc dinh dưỡng cao hơn sinh khối hay năng lượng càng nhỏ lại: sinh khối/năng lượng SV sản xuất > SV tiêu thụ bậc 1 > SV tiêu thụ bậc 2 • Xếp chồng các bậc dinh dưỡng được tháp dinh dưỡng (trophic pyramid); có thể là: - tháp sinh khối (biomass pyramid) - tháp năng lượng (energy pyramid)  tháp sinh khối chuyển đổi thành tháp năng lượng theo nguyên tắc đốt cháy sinh khối sẽ thu được năng lượng. Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 29 2.3. Quần xã và các đặc trưng của quần xã Hình 2.10. Ví dụ tháp sinh khối (qua chuỗi thức ăn Cà chua  Ong  Chim  Mèo) Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 30 2.3. Quần xã và các đặc trưng của quần xã Hình 2.11. Ví dụ tháp năng lượng (qua chuỗi thức ăn Cây cỏ  Châu chấu  Chuột  Rắn) Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 31 2.3. Quần xã và các đặc trưng của quần xã • Ý nghĩa nghiên cứu chuỗi thức ăn  Hiện tượng khuếch đại sinh học (biomagnification) các chất độc qua chuỗi thức ăn Hình 2.12. Ví dụ khuếch đại sinh học DDT qua chuỗi thức ăn từ động vật phù du qua cá đến chim ăn cá Càng lên trên cao chuỗi thức ăn, nồng độ chất độc trong SV càng cao! Vì sao? 2.4. Hệ sinh thái và các đặc trưng 2.4.1. Khái niệm • Hệ sinh thái = phức hợp thống nhất sinh vật với môi trường xung quanh, trong đó có tương tác giữa các sinh vật với nhau và sinh vật với môi trường thông qua chu trình vật chất và dòng năng lượng. HST = Quần xã + Các yếu tố MT • Ví dụ HST: một cánh rừng, một cánh đồng, một hồ nước,... • HST bao gồm 4 thành phần: – Môi trường: chất vô cơ, chất hữu cơ, yếu tố vật lý (to, ánh sáng,...) – Sinh vật sản xuất – Sinh vật tiêu thụ – Sinh vật phân hủy • Phân biệt: hệ sinh thái tự nhiên (vd. ao hồ) và hệ sinh thái nhân tạo (vd. bể nuôi cá). Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 32 2.4. Hệ sinh thái và các đặc trưng 2.4.2. Các đặc trưng cơ bản của hệ sinh thái (1). Vòng tuần hoàn vật chất • Trong HST, vật chất đi từ môi trường ngoài vào cơ thể sinh vật, từ sinh vật này sang sinh vật khác theo chuỗi thức ăn, rồi từ các sinh vật phân hủy thành các chất vô cơ đi ra môi trường. • Có nhiều chu trình đã được xây dựng: chu trình carbon, nitơ, phospho, • Ví dụ chu trình carbon hữu cơ tự nhiên ở hình 2.13; chu trình nitơ tự nhiên ở hình 2.14. Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 33 2.4. Hệ sinh thái và các đặc trưng Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 34 Glucid (thực vật xanh) Động vật ăn cỏ Động vật ăn thịt bậc 1 Động vật ăn thịt bậc cao Sinh vật phân huỷ Xác chết động thực vật Hô hấp CO2 Khí quyển Quang hợp Hình 2.13. Chu trình carbon hữu cơ tự nhiên 2.4. Hệ sinh thái và các đặc trưng Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 35 (SV sản xuất) (SV tiêu thụ bậc 1) (SV tiêu thụ bậc cao hơn) (SV phân hủy) (Hô hấp) 2.4. Hệ sinh thái và các đặc trưng Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 36 Hình 2.14. Chu trình nitơ tự nhiên 2.4. Hệ sinh thái và các đặc trưng (2). Dòng năng lượng • Nguồn năng lượng cho các HST từ bức xạ Mặt trời; chỉ khoảng 50% đi vào HST, số còn lại chuyển thành nhiệt năng (phản xạ). • SV sản xuất (thực vật) chỉ sử dụng 1% tổng năng lượng tiếp nhận này để chuyển sang dạng hóa năng dự trữ trong chất hữu cơ nhờ quá trình quang hợp. • Tiếp tục, cứ qua mỗi bậc dinh dưỡng chỉ 10% năng lượng được tích lũy và chuyển cho bậc tiếp theo; 90% thất thoát dưới dạng nhiệt. Như vậy, theo chuỗi thức ăn, càng lên cao năng lượng tích lũy càng giảm (hệ số 0,1). Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 37 2.4. Hệ sinh thái và các đặc trưng Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 38 Mặt Trời Năng lượng Mặt Trời (100.000 E.U) Thực vật chỉ dùng 1% để quang hợp (1.000 E.U) Động vật ăn cỏ tiêu thụ 10% thực vật tích lũy được (100 E.U) Động vật ăn thịt tiêu thụ 10% động vật ăn cỏ tích lũy được (10 E.U) 1% 10% 10% 90% dạng nhiệt 90% dạng nhiệt • Khi động vật và thực vật chết, phần năng lượng dưới dạng chất hữu cơ ở cơ thể chúng được vi sinh vật phân hủy sử dụng và 90% thất thoát dạng nhiệt. • Như vậy, tổng năng lượng Mặt trời cung cấp cho thực vật quang hợp hầu như thoát vào môi trường dưới dạng nhiệt  dòng năng lượng trong hệ sinh thái không tuần hoàn. Hình 2.15. Dòng năng lượng qua HST 2.4. Hệ sinh thái và các đặc trưng (3). Sự tiến hóa của hệ sinh thái • Theo thời gian, HST có quá trình phát sinh và phát triển để đạt được trạng thái ổn định lâu dài – trạng thái đỉnh cực (climax) - gọi là sự diễn thế sinh thái (ecological succession). • Nếu không có những tác động ngẫu nhiên thì diễn thế sinh thái là một quá trình định hướng, có thể dự báo được. • Thường phân biệt các dạng diễn thế sau: – diễn thế nguyên sinh (primary ) – từ một môi trường trống – diễn thế thứ cấp (secondary)- ở môi trường đã có sẵn một quần xã nhất định – diễn thế phân hủy – môi trường biến đổi theo hướng bị phân hủy dần dần. Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 39 2.4. Hệ sinh thái và các đặc trưng Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Phạm Khắc Liệu 2 - 40 Hình 2.16. Ví dụ diễn thế nguyên sinh 2.4. Hệ sinh thái và các đặc trưng Bài giảng Cơ sở Khoa học Môi trường - GV: Ph
Tài liệu liên quan