Bài giảng Sinh thái học - Chương 2: Cơ sở sinh thái học các yếu tố sinh thái giới hạn của môi trường - Đào Thanh Sơn

Nội dung text: Bài giảng Sinh thái học - Chương 2: Cơ sở sinh thái học các yếu tố sinh thái giới hạn của môi trường - Đào Thanh Sơn

1. Chƣơng 2: CƠ SỞ SINH THÁI HỌC các yếu tố sinh thái giới hạn của môi trƣờng Đào Thanh Sơn Khoa Môi trƣờng và Tài nguyên Đại hoc Bách Khoa TP. HCM
2. CÁC YẾU TỐ SINH THÁI GIỚI HẠN CỦA MÔI TRƢỜNG 2.1. CÁC YẾU TỐ SINH THÁI CỦA MÔI TRƢỜNG 2.2. CÁC YẾU TỐ SINH THÁI CỦA MÔI TRƢỜNG VÔ SINH 2.3. CÁC YẾU TỐ SINH THÁI CỦA MÔI TRƢỜNG HỮU SINH 2.4. MỘT SỐ QUY LUẬT CƠ BẢN CỦA SINH THÁI HỌC 2.5. SINH THÁI HỌC ỨNG DỤNG
3. 2.1. CÁC YẾU TỐ SINH THÁI CỦA MÔI TRƢỜNG 2.1.1. Các yếu tố có chu kỳ sơ cấp 2.1.2. Các yếu tố có chu kỳ thứ cấp 2.1.3. Các yếu tố không có chu kỳ
4. 2.1.1. Các yếu tố có chu kỳ sơ cấp Những phản ứng với mùa chiếu sáng thể hiện bằng các phản ứng quang chu kỳ Dựa trên đó ngƣời ta chia khí hậu trái đất thành những vùng lớn có hạn chế phân bố các loài Sự thích nghi của các cơ thể đối với yếu tố chu kỳ (nhịp sinh học).
5. 2.1.3. Các yếu tố không có chu kỳ Gió Hoạt động phát triển Yếu tố KT-XH không có Bão chu kỳ Sự thiếu thích nghi thƣờng xuyên của Đám cháy SV Những yếu tố đó điều hòa mật độ của các cá thể trong một khu vực nhất định.
6. 2.2.1. Ánh sáng Ý nghĩa của ánh sáng đối với đời sống sinh vật, đặc biệt là thực vật Sự phân bố và thành phần quang phổ ánh sáng Mặt trời, bƣớc sóng, nhóm thực vật C3, C4 Ảnh hƣởng của ánh sáng tới các đặc điểm hình thái, giải phẫu và sinh lý của thực vật Ảnh hƣởng của ánh sáng tới khả năng định hƣớng và sinh sản của động vật
7. 2.2.1. Ánh sáng Sƣ̣ hấp thu bƣớc sóng ánh sáng
8. 2.2.2. Nhiệt độ Ý nghĩa của nhiệt độ đối với đời sống động vật, sự sống tồn tại từ âm 200ºC - +100 ºC, đa số sinh vật sống ở nhiệt độ từ 0 - 50ºC, ấu trùng ngô sống ở - 27ºC, VKL ở suối nƣớc nóng = 80ºC. Các hình thức trao đổi nhiệt, sinh vật đẳng nhiệt và biến nhiệt Ảnh hƣởng của nhiệt độ tới các đặc điểm hình thái, giải phẫu và sinh lý của thực vật Ảnh hƣởng của nhiệt độ tới các đặc điểm sinh thái của động vật, vd. loài chim cánh cụt ở Nam Cực dài đến 120 cm, nặng 34kg; loài tƣơng tự ở xích đạo dài 44 cm, nặng 5kg.
9. 2.2.4. Đất Đất và ý nghĩa của nó trong đời sống sinh vật yếu tố môi trƣờng, sản phẩm hoạt động của sinh giới Một số đặc điểm của đất thành phần của đất: khoáng, hữu cơ, keo đất, không khí, nƣớc Sinh vật sống trong đất và sự thích nghi của chúng
10. 2.2.5. Muối khoáng, dinh dƣỡng, vi lƣợng Có khoảng 74 nguyên tố cần thiết cho sự sống động - thực vật, vi sinh vật, được chia thành 2 nhóm:  Nhóm đa lượng: carbon, nitơ, photpho, canxi  Nhóm vi lượng: Cu, Zn, Mn, S, Fe, vitamin Carbon Các hợp chất carbon chiếm < 1% hành tinh nhưng chúng là nguyên tố chủ yếu của sự sống, trong khí quyển chiếm < 0,03% nhưng lại là nguồn cacbon chính cho các sinh vật sống. Carbon tham gia trong tất cả các quá trình vận động của sinh quyển.
11. 2.2.5. Muối khoáng, dinh dƣỡng, vi lƣợng Chất khoáng Canxi  Hàm lượng canxi cao ngăn chặn việc mất các nguyên tố khác nhau ra khỏi đất. + -  Canxi cần cho sự thâm nhập NH4 và NO3 vào rễ, khi đất có pH thấp (3 - 4) thì Al3+ trong keo đất sẽ bị phóng thích ra môi trường và đầu độc rễ.  Khi bón canxi photphat vào đất chua thì anion trong đất sẽ 3+ kết hợp với Al cho muối Al2PO4(OH)3. Muối này bị thủy phân cho ra chất kiềm hơn, nhờ đó ion Al3+ bị khử.  Theo hàm lượng canxi trong nước có thể chia làm 3 loại: nước cứng (Canxi > 25ppm), nước bán cứng (9 - 25ppm), nước mềm (< 9ppm).
12. 2.2.5. Muối khoáng, dinh dƣỡng, vi lƣợng Các nguyên tố/ yếu tố vi lƣợng: Mg • Mg: nhân của chlorophyll
13. 2.2.5. Muối khoáng, dinh dƣỡng, vi lƣợng Các nguyên tố/ yếu tố vi lƣợng: Fe Vận chuyển điện tử trong hệ thống oxy hóa khử của hô hấp, quang hợp
14. 2.2.5. Muối khoáng, dinh dƣỡng, vi lƣợng Các nguyên tố/ yếu tố vi lƣợng: Mo, Ni, Co Catalase Mo là cofactor của enzyme cố định nitơ (nitrogenase) Ni và Mo cần trong chuyển hóa nitơ. Ni tham gia cấu tạo urease Co: trung tâm của enzyme khử độc
15. 2.3. CÁC YẾU TỐ SINH THÁI CỦA MÔI TRƢỜNG HỮU SINH 2.3.1. Những phản ứng giới hạn trong loài 2.3.2. Những phản ứng giới hạn giữa các loài 2.3.3. Quan hệ tƣơng tác âm 2.3.4. Quan hệ tƣơng tác dƣơng
16. 2.3.1. Những phản ứng giới hạn trong loài Tập tính xã hội: sự truyền tin về hƣớng bay đến nguồn thức ăn của ong đối với đồng loại Ba điệu múa của ong để thông tin Vận động theo vòng tròn Điệu nhảy uốn lƣợn Vận động theo hình lƣỡi liềm
17. 2.3.2. Những phản ứng giới hạn giữa các loài Nguyên lý Gause: Hai loài sống với nhau và có nhu cầu như nhau thì một trong hai sẽ bị đào thải theo thời gian. Nguyên lý này có một ngoại lệ khi có đủ thức ăn trong môi truờng sống.
18. 2.3.4. Quan hệ tƣơng tác dƣơng Cộng sinh: cùng có lợi Hội sinh; 1 có lợi, 1 không lợi (không hại) Tiền hợp tác (hợp tác): cộng sinh không bắt buộc
19. 2.4.1. Quy luật tác động tổng hợp của các yếu tố sinh thái Ví dụ: Sinh vật sống trong đất Ánh sáng Độ ẩm Nhiệt độ Dinh dƣỡng, muối khoáng
20. 2.4.1. Quy luật tác động tổng hợp của các yếu tố sinh thái Ánh sáng đầy đủ Thiếu nƣớc or Muối khoáng Độ ẩm thích hợp Quang hợp không tốt Muối khoáng đầy đủ
21. 2.4.2. Quy luật tác động qua lại giữa sinh vật và môi trƣờng Trong mối quan hệ qua lại giữa SV và MT, không những MT tác động lên SV mà SV cũng ảnh hƣởng đến các yếu tố của MT, và có thể làm thay đổi tính chất của các yếu tố đó. VD: Hồ Xuân Hƣơng – Đà Lạt
22. 2.4.3. Quy luật tác động không đồng đều của các yếu tố sinh thái lên chức năng của cơ thể sống Yếu tố ST có ảnh hƣởng khác nhau lên các chức phận của cơ thể sống, có yếu tố cực thuận đối với quá trình này nhƣng có hại hoặc nguy hiểm cho quá trình khác. Tăng quá trình Đờ đẫn vì nóng trao đổi chất 40 – 450C Kìm hãm di động
23. 2.4.3. Quy luật tác động không đồng đều của các yếu tố sinh thái lên chức năng của cơ thể sống
24. 2.4.4. Quy luật giới hạn sinh thái Ví dụ: Độ mặn là yếu tố giới hạn của các SV nƣớc ngọt và biển.
25. 2.4.4. Quy luật giới hạn sinh thái Ví dụ: Mức độ nhiễm bẩn cao là yếu tố giới hạn đối với các loài vi giáp xác , động vật phù du
26. 2.4.4. Quy luật giới hạn sinh thái Định luật tối thiểu của Liebig (1840): Chất có hàm lượng tối thiểu điều khiển năng suất, xác định đại lượng và tính ổn định của mùa màng theo thời gian Định luật về sự chống chịu của Shelford (1913): Các sinh vật được giới hạn đặc trưng bởi tối thiểu sinh thái và tối đa sinh thái. Khoảng giữa hai đại lượng này là giới hạn của sự chống chịu hay giới hạn sinh thái.
27. SINH THÁI HỌC ỨNG DỤNG Mối liên quan giữa bệnh tật và thay đổi khí hậu toàn cầu Hiện tƣợng trái đất ấm dần lên có thể làm cho sự cân bằng giữa bệnh tật, tốc độ bùng phát và con ngƣời có thể bị rối loạn không chỉ ở vùng nhiệt đới và sẽ mở rộng về hai cực. Sự bùng phát những ca nhiễm bệnh đƣợc kiểm soát bởi tốc độ phát triển của muỗi và các côn trùng khác.
28. SINH THÁI HỌC ỨNG DỤNG Trái đất ấm dần lên sẽ mở rộng phạm vị ảnh hƣởng của các bệnh nhiệt đới. Bệnh Sinh vật Số ngƣời gặp Số ngƣời bị Vùng phân bố Vùng có thể truyền bệnh rủi ro lây nhiễm hiện tại xảy ra Sốt rét Muỗi 2.100.000.000 250.000.000 Nhiệt đới, cận +++ nhiệt đới Sán máng Ốc ở nƣớc 600.000.000 200.000.000 - nt - ++ Giun chỉ Muỗi 900.000.000 90.000.000 - nt - + Giun chỉ u Côn trùng 90.000.000 18.000.000 Châu Phi và + đen Mỹ La tinh Trùng mũi khoan Muỗi tsetse 50.000.000 25.000 Nhiệt đới châu + (bệnh ngủ) Phi Sốt xuất huyết Muỗi Chƣa ƣớc Chƣa ƣớc Nhiệt đới ++ tính tính Sốt vàng da Muỗi - nt - - nt - Nhiệt đới Nam + Mỹ và châu Phi
29. SINH THÁI HỌC ỨNG DỤNG Một kết quả nghiên cứu ƣớc tính rằng khoảng 1 thế kỷ nữa khi nhiệt độ trái đất tăng lên 30C có thể số ca sốt rét tăng thêm khoảng 50 – 80 triệu ngƣời. Tuy nhiên, một số chuyên gia bệnh truyền nhiễm chỉ ra rằng do thay đổi khí hậu, chăm sóc sức khỏe cộng đồng sẽ bị quá tải. Chứng minh cho quan điểm này, các nhà nghiên cứu dịch tễ học lƣu ý rằng Đông Nam Hoa Kỳ có khả năng bị ảnh hƣởng của bệnh sốt xuất huyết - bệnh hiện nay đã xuất hiện ở vùng Caribe.
30. SINH THÁI HỌC ỨNG DỤNG 10 tác động kỳ lạ của hiệu ứng nhà kính Nhiệt độ tăng, băng tan chảy, mực nƣớc biển dâng lên trong tƣơng lai gần chỉ là một phần trong những tác động xấu của hiệu ứng nhà kính. 1. Con ngƣời hắt hơi nhiều hơn: Trong suốt vài thập kỷ qua, số ngƣời mắc các bệnh dị ứng theo mùa và hen suyễn ngày càng tăng lên.
31. SINH THÁI HỌC ỨNG DỤNG 4. Sự biến mất của các hồ: 125 hồ ở Bắc Cực đã biến mất trong vài thập kỷ qua. 5. Nhiều công trình biến dạng: Tình trạng biến mất lớp băng vĩnh cửu bên dƣới bề mặt trái đất khiến cho hiện tƣợng co rút của mặt đất xảy ra thƣờng xuyên hơn, tạo ra nhiều vết nứt và làm biến dạng nhiều công trình cơ sở hạ tầng.
32. SINH THÁI HỌC ỨNG DỤNG 7. Vệ tinh quay nhanh hơn: Lƣợng carbon dioxide ở tầng ngoài cùng của khí quyển đang tăng lên từng ngày, khiến không khí trở nên lạnh hơn và ổn định hơn. Khi khí quyển ổn định hơn thì lực cản mà chúng tạo ra sẽ giảm đi, khiến cho các vệ tinh quay nhanh hơn. 8. Chiều cao của các dãy núi tăng lên: Trong suốt 4.000 năm qua, sức nặng của những lớp băng này tác động động xuống bề mặt trái đất, khiến các dãy núi lún xuống.
33. TÓM TẮT BÀI THẢO LUẬN