I. CẤU TRÚC CỦA SỰ SỐNG VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ SINH THÁI

1. Cấu trúc của sự sống

- Gen → tế bào → mô → cơ quan → cơ thể → quần thể → quần xã → hệ sinh thái…→ sinh quyển.

- Sinh thái học nghiên cứu những quy luật tác động qua lại giữa sự sống với MT, chủ yếu là những hệ có sự sống ở mức độ tổ chức cao: quần thể, quần xã, HST và sinh quyển.

 

 

2. Cơ chế hoạt động của hệ sinh thái

2.1. Khái niệm về hệ sinh thái

Hệ sinh thái là hệ thống các quần xã SV và các thành phần MT sống bao quanh trong mối quan hệ chặt chẽ và tương tác với nhau.

- HST gồm hai loại nhân tố: vô sinh và hữu sinh.

 

 

- Xét về cấu trúc, HST có 4 thành phần:

+ Thành phần vô cơ: các yếu tố thuộc sinh cảnh (MT sống), đáp ứng nhu cầu sống và phát triển của SV.

+ Sinh vật cung cấp và SV sản xuất: vi khuẩn có khả năng hóa tổng hợp và cây xanh có khả năng tổng hợp các chất vô cơ thành chất hữu cơ nhờ NL mặt trời.

+ Sinh vật tiêu thụ: : động vật, gồm SV tiêu thụ cấp 1, cấp 2….

 

 

+ SV phân hủy : gồm nấm, vi khuẩn có khả năng phân giải các xác chết và chất thải của SV tiêu thụ, SV sản xuất.

Giữa các thành phần nói trên luôn có sự trao đổi VC, NL và thông tin. Quan hệ dd giữa các thành phần trong HST được thực hiện qua chuỗi thức ăn, dòng năng lượng và chu trình sinh địa hóa..

2.2. Chuỗi và lưới thức ăn

a. Chuỗi thức ăn

- Khái niệm: được xem là ống dẫn dòng năng lượng và chất dd qua các hệ sinh thái; là một dãy bao gồm nhiều sinh vật, mỗi loài là một mắc xích thức ăn.

- Có hai loại chuỗi thức ăn:

b. Lưới thức ăn

- Khái niệm: Mỗi loài trong quần xã không chỉ liên hệ với một chuỗi thức ăn mà có liên hệ với nhiều chuỗi thức ăn. Tất cả các chuỗi thức ăn trong quần xã họp thành lưới thức ăn.

 

 

- Nhận xét về lưới và chuỗi thức ăn:

2.3. Tháp sinh thái học

- Khái niệm: là sự sắp xếp số lượng cá thể hay sinh khối (SV lượng) hoặc năng lượng qua các bậc dd trong chuỗi thức ăn từ thấp đến cao theo dạng hình tháp gọi là tháp thức ăn trong HST hay tháp sinh thái học.

- Tháp sinh thái học: biểu thị bằng hình chữ nhật có cùng chiều cao xếp chồng lên nhau, chiều dài biểu thị số lượng cá thể hay sinh khối hoặc NL của cùng một bậc dd. Vì vậy tháp sinh thái chỉ mối quan hệ dd của chuỗi thức ăn.

 

 

- Có 3 kiểu tháp sinh thái:

+ Tháp số lượng: Xem H7

Bậc dd thấp có số lượng cá thể nhiều và kích thước nhỏ, càng lên bậc cao ngược lại

+ Tháp sinh khối : xem H8

So sánh các bậc dd theo khối lượng chất sống, nhược điểm lớn là thành phần hóa học và giá trị NL của chất sống ở các bậc dd khác nhau là k giống nhau; thời gian tích lũy ở mỗi bậc dd khác nhau.

+ Tháp năng lượng: xem H9

Hoàn thiện nhất, các bậc dd trình bày dưới dạng số NL được tích lũy trong một đơn vị tg trên 1 đơn vị diện tích hay thể tích. Tháp có đỉnh nhọn vì lên bậc dd cao đều mất NL do hô hấp.

II. CÁC CHU TRÌNH SINH ĐỊA HÓA (SV TỰ HỌC)

1. Khái niệm về chu trình sinh địa hóa

 

 

Chu trình sinh địa hóa (trang 51)

2. Các chu trình sinh địa hóa (trang 51-52)

2.1. Chu trình cacbon

2.2. Chu trình nitơ

2.3. Chu trình phôtpho

2.4.Chu trình nước

3. Các con đường chính của việc hoàn lại vật chất vào chu trình

Có bốn con đường hoàn lại vật chất vào chu trình sinh địa hóa:

+ Con đường thứ nhất: sự bài tiết của động vật.

+ Con đường thứ hai: sự phân hủy chất hữu cơ nhờ vi sinh vật. Phổ biến ở vùng đồng cỏ ôn đới và những quần xã có chuỗi thức ăn mở đầu bằng chất hữu cơ đã bị phân hủy.

+ Con đường thứ ba: sự vận chuyển trực tiếp từ thực vật sang động vật, nhờ các vi khuẩn cộng sinh.

+ Con đường thứ tư: là con đường tự tiêu.

III. DÒNG TUẦN HOÀN NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI (SV TỰ HỌC)

1. Khái niệm về dòng năng lượng

 

 

- Để sống, sinh trưởng và sinh sản, cơ thể cần năng lượng đảm bảo cho bốn hoạt động:

- Năng lượng chủ yếu cung cấp cho hoạt động của tất cả các hệ sinh thái trên Trái Đất là nguồn năng lượng Mặt Trời.

- Năng lượng qua một cơ thể, một quần thể hay một bậc dinh dưỡng luôn chuyển từ dạng này sang dạng khác: từ quang năng -> hóa năng, nhiệt năng, cơ năng. Sự chuyển đổi này tuân theo hai định luật cơ bản của nhiệt động học. (trang 54)

- Mỗi lần chuyển lên bậc dinh dưỡng cao hơn thì sinh khối lại bị giảm bớt. (hình 8)

- Tương ứng với sự giảm sút về sinh khối là sự giảm sút về năng lượng qua các bậc dinh dưỡng. (hình 9)

2. Sự chuyển hóa năng lượng hay dòng năng lượng trong chuỗi thức ăn (hình 10)

Dòng năng lượng trong hệ sinh thái là sự vận chuyển năng lượng qua các bậc dinh dưỡng; trong quá trình đó năng lượng đã bị giảm dần qua các mắt xích thức ăn thuộc các bậc dinh dưỡng.

 

 

3. Hiệu suất sinh thái

- Hiệu suất sinh thái:

- Hiệu suất quang hợp:

Ngoài ra, trong thực tế người ta còn sử dụng các khái niệm khác về hiệu suất và năng suất (trang 56- 57)

IV. SỰ CÂN BẰNG CỦA HỆ SINH THÁI VÀ ĐA DẠNG SINH HỌC

1. Tính cân bằng của hệ sinh thái

Hệ sinh thái không bao giờ tĩnh lại mà luôn vận động. Các nhân tố sinh thái không ổn định làm cho các thành phần trong hệ sinh thái cũng vận động, nhưng các quần thể trong quần xã luôn có khả năng tự điều chỉnh ở một trạng thái ổn định về số lượng cá thể.

Cơ chế điều chỉnh là làm thay đổi tốc độ sinh trưởng của quần thể, bằng cách tác động lên tỉ lệ sinh sản hay tỉ lệ tử.

Tác động của các nhân tố sinh học tuân theo một trong hai phương thức:

- Phương thức điều hòa khắc nghiệt:

- Phương thức điều hòa mềm dẻo:

+ Tiết chất hóa học vào môi trường sống làm kìm hãm sự phát triển của chúng.

+ Giảm khả năng sinh sản của cá thể do cạnh tranh về thức ăn, nơi làm tổ.

+ Gây ra tập tính phát tán, nhiều loài động vật có tập tính phát tán do mật độ quá cao.

- Trạng thái ổn định động của hệ sinh thái.

- Hiện tượng khống chế sinh học:

Như vậy, trạng thái cân bằng là trạng thái trong đó số lượng của các quần thể ở trạng thái ổn định, đảm bảo cho các mối quan hệ sinh thái không gây ra những biến động đáng kể trong hệ sinh thái.

2. Mối quan hệ giữa những cá thể trong quần thể

2.1. Quan hệ hỗ trợ

 

 

2.2. Quan hệ cạnh tranh

- Tự tỉa thưa:

- Hiện tượng ăn lẫn nhau:

 

 

3. Tác động tổng hợp của các nhân tố sinh thái đến sự biến động số lượng cá thể của quần thể (trang 59-60)

4. Mối quan hệ sinh thái giữa các loài trong quần xã

4.1. Quan hệ hỗ trợ. Có các quan hệ sau:

- Quan hệ cộng sinh: là quan hệ hỗ trợ giữa hai loài sinh vật, trong đó cả hai đều có lợi, mỗi bên chỉ có thể sống, sinh trưởng và sinh sản được là nhờ vào sự hỗ trợ của bên kia cả về thức ăn lẫn nơi ở.

 

 

- Quan hệ hợp tác: là quan hệ hợp tác giữa hai loài sinh vật, mang lại lợi ích cho mỗi bên, song sự hợp tác không nhất thiết phải có ở mỗi loài.

- Quan hệ hội sinh: là quan hệ giữa hai loài sinh vật nhưng chỉ một bên có lợi cần thiết, còn bên kia không có lợi và cũng không có hại gì.

 

 

- Quan hệ giữa động vật và thực vật:

4.2. Quan hệ đối địch

a) Quan hệ cạnh tranh

b) Quan hệ vật ăn thịt – con mồi

c) Quan hệ kí sinh – vật chủ:

d) Quan hệ ức chế cảm nhiễm:

đ) Đấu tranh sinh học – Khống chế sinh học

5. Sự mất cân bằng của hệ sinh thái

Sự tác động quá lớn của các nhân tố sinh thái sẽ làm cho quần xã biến đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác – đó là sự diễn thế (succession).

Nguyên nhân:

- Tác động mạnh mẽ của ngoại cảnh lên quần xã.

- Tác động không cố ý (tập quán phát rẫy làm nương), hoặc cố ý (cải tạo thiên nhiên, lấp hố, khai thác rừng bừa bãi…) của con người.

- Diễn thế sinh thái:

 

 

- Có ba loại diễn thế: Diễn thế nguyên sinh Diễn thế thứ sinh Diễn thế phân hủy

6. Sự cân bằng sinh thái và đa dạng sinh học

Sự cân bằng sinh thái gắn liền với tính đa dạng sinh học của các HST. Đa dạng sinh học biểu thị bằng số lượng các loài trong quần xã. Quần xã càng nhiều loài, mỗi loài có nhiều cá thể, tổng số lượng cá thể trong quần xã càng nhiều, phân bố rộng rãi ở các MT sống khác nhau thì tính đa dạng càng cao.

 

 

Các quần xã đỉnh cực có tính ổn định cao, tính đa dạng sinh học phong phú. Các HST đơn giản kém ổn định, số lượng các quần thể có thể bị thay đổi một cách nhanh chóng. Các HST nhân tạo tồn tại một cách mong manh, nếu các nhân tố sinh thái bị thay đổi đột ngột thì sẽ bị tiêu diệt.

Như vậy đa dạng sinh học được duy trì là nhân tố quan trọng quyết định sự cân bằng sinh thái.

 

NHIỆM VỤ HỌC TẬP

THẢO LUẬN VỀ CÁC NỘI DUNG:

1. Phân biệt lưới và chuỗi thức ăn. Các cơ thể sinh vật trong tự nhiên quan hệ với nhau về mặt dinh dưỡng như thế nào?

2. Khái niệm về chu trình sinh địa hóa trong hệ sinh thái?

3. Trình bày khái niệm về dòng năng lượng. Cho ví dụ minh họa.