Bài giảng Sinh thái môi trường - Sinh thái học vực nước

9/25/2009 1 SINH THÁI HỌC VỰC NƯỚC Bản đồ hệ sinh thái thủy vực trên thế giới I. Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong môi trường nước: 1. Chuyển hóa vật chất: ƒ Vật chất vô cơ, hữu cơ do rửa trôi, bồi tụ bởi chu trình nước và các chu trình khác vào trong môi trường nước. ƒ Là thành phần dinh dưỡng cho các sinh vật sản xuất, rồi tiếp tục qua lưới thức ăn cho đến khi hoàn trả vật chất trở lại môi trường dạng vô cơ và hữu cơ. ƒ Vật chất chuyển hóa, vận động tùy thuộc vào tính chất thủy lực, kích thước của lưu vực, và lượng chất dinh dưỡng. ƒ Theo con đường thủy học (dòng chảy) vật chất đi theo các chu trình: 9 Dạng vòng (trong ao, hồ nước đứng) 9 Dạng xoắn ốc (sông, biển, ao, hồ nước chảy) 9 Dạng vòng - xoắn ốc (hồ nước chảy) ƒ Theo con đường hóa sinh: 9 Dòng vật chất từ dưới lên (bottom-up): từ các chất vô cơ Ö sinh vật đáy Ö thực, động vật. 9 Dòng vật chất từ trên xuống (top-down): động, thực vật Ö vi sinh Ö mùn bã Ö chất vô cơ. Lưới thức ăn trong hệ sinh thái vực nước Chuyển hóa vật chất theo con đường hóa sinh Dòng vật chất từ trên xuống 9/25/2009 2 2. Chuyển hóa năng lượng: ƒ Năng lượng ban đầu từ ánh sáng mặt trời. ƒ Bức xạ ánh sáng chỉ đi xuống một độ sâu nhất định. ƒ Chuyển hóa qua các bậc dinh dưỡng: 9 Tạo thành sản phẩm sơ cấp. 9 Tạo thành sản phẩm thứ cấp. 9 Mất đi qua quá trình sống như: hô hấp, vận động, bài tiết … 9 Tích tụ một phần trong bùn đáy. Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong hệ sinh thái vực nước II.Các hệ sinh thái thủy vực: A. Hệ sinh thái nước ngọt nồng độ muối <1%: Có 2 loại hệ sinh thái chính: nước đứng (lentic) và nước chảy (lotic) 1. Hệ sinh thái nước đứng: a. Ao - hồ (pond – lake): ƒ Yếu tố vô sinh: lực nước – dòng chảy, nền đáy, chất d. dưỡng, nhiệt độ, pH, độ đục, nồng độ ôxy … ƒ Có sự phân tầng do ảnh hưởng của ánh sáng theo chiều đứng: lớp trên (photic zone) có đủ ánh sáng quang hợp; lớp dưới (aphotic zone). a. Ao - hồ (pond – lake) (tt): ƒ Các sinh vật sản xuất: là phiêu sinh thực vật, thực vật thủy sinh, phiêu sinh động vật; ƒ Các sinh vật tiêu thụ: giáp xác, côn trùng, các động vật ăn thịt lớn (cá, lưỡng cư, bò sát …). ƒ Các sinh vật phân giải: là các vi sinh vật ở vùng ớ â ế ú â ả ừ á ữnư c s u, thi u oxy; ch ng ph n gi i t c c vụn h u cơ và phóng thích các thành phần muối khoáng. Hồ Oregon’s Carter Hồ Perkins Hồ DawsonCác hồ ở Bang Idaho Mỹ Hồ Robinson Hồ Brush 9/25/2009 3 Mô hình lưới thức ăn ở hồ vùng Bắc cực b. Đất ngập (wetlands): ƒ Bao gồm các kiểu sinh thái: đầm lầy, bãi bùn, vùng nước cạn (thường có sự thay đổi theo mùa) ƒ Có đặc điểm nồng độ oxy hòa tan thấp, điều kiện trầm tích giảm, thuận lợi cho sự phân giải sinh học. ƒ Hệ sinh vật với thành phần: 9 Các loài thủy sinh thực vật. 9 Các loại chim, côn trùng, giáp xác. ƒ Chịu ảnh hưởng nhiều bởi sự thay đổi yếu tố môi trường: chủ yếu nhiệt độ và sự khô cạn. ƒ Có quan điểm wetlands = wastelands (sai). Hệ sinh thái đất ngập Great Meadow National Wildlife Refuge (Massachusetts) 2. Hệ sinh thái nước chảy: a. Sông - suối: ƒ Lưu dẫn và phân phối đồng đều theo một chiều các yếu tố: nhiệt, nước, chất dinh dưỡng, chất ô nhiễm, phù sa, và hệ sinh vật. ƒ Các quần xã thủy sinh vật có thành phần không ồ ấ ổđ ng nh t, thay đ i theo thượng, trung, hạ lưu. ƒ Thành phần thực vật gồm: các loài tảo, rêu, rong, thủy sinh thực vật; chúng kém phát triển ở các dòng chảy tốc độ cao, hạ lưu sông thành phần thực vật phong phú hơn. ƒ Thành phần động vật thay đổi theo yếu tố vô sinh: 9 Thượng nguồn dòng chảy mạnh, nồng độ oxy cao thích hợp với các loài cá bơi giỏi. 9 Hạ lưu nước chảy chậm có nhiều động vật đáy, động vật nỗi, các loài cá đồng bằng. 9/25/2009 4 b. Delta – cửa sông: ƒ Tốc độ dòng chảy chậm, có sự bồi tụ các phù sa, trầm tích hữu cơ và các thành phần dinh dưỡng. ƒ Hệ sinh thái đa dạng có nhiều loài động, thực vật, động vật đáy. ƒ Năng suất sinh thái cao. Hệ sinh thái cửa sông Chesapeak Bay ở Bang Maryland Rừng ngập mặn Cần Giờ B. Hệ sinh thái nước mặn nồng độ muối >3%: biển, đại dương chiếm ¾ diện tích bề mặt trái đất, độ mặn cao. Sinh khối lớn, điều hòa khí hậu 1. Thành phần sinh vật: thích ứng n.độ muối cao. ƒ Hệ thực vật nghèo so với thực vật môi trường cạn: vi khuẩn, phiêu sinh thực vật, tảo (sinh khối rất lớn). ệ ộ ậ ú ề ớ ởƒ H đ ng v t phong ph hơn nhi u so v i cạn. ƒ Dựa vào phương vận chuyển chia thành: 9 Sinh vật đáy (benthos). 9 Sinh vật trôi nỗi (plankton). 9 Sinh vật bơi (nekton). Hệ sinh thái biển được phân loại dựa trên 3 tiêu chuẩn vật lý: ánh sáng xuyên qua, độ sâu, đáy biển. 2. Các hệ sinh thái biển: a. Hệ sinh thái ven bờ: ƒ Biến động nhiệt độ, độ mặn cao, tốc độ dòng chảy, hàm lượng ôxy thấp. Đặc biệt ở cửa sông được bồi tụ phù sa (bùn lỏng). ƒ Hệ động, thực vật: tảo, rừng ngập mặn, động vật đ d hầ lớ hị đượ ự th đổi h ủa ạng; p n n c u c s ay mạn c a các yếu tố vô sinh: thủy triều, độ mặn, nhiệt độ … ƒ Hệ sinh thái gồm các dạng: 9 HST cửa sông 9 HST rừng ngập mặn 9 HST san hô 9/25/2009 5 Hệ sinh thái cửa sông Chesapeak Bay ở Bang Maryland Hệ sinh thái san hô b. Hệ sinh thái vùng khơi: ƒ Độ sâu lớn, ánh sáng chỉ chiếu đến tầng trên. ƒ Hệ thực vật gồm vi sinh vật (tự dưỡng bằng hóa chất = autochemotroph) phiêu sinh thực vật, rong, tảo số lượng ít. ƒ Hệ động vật bao gồm các động vật vãng lai, và ầ ớ ộ ậ á ở á âph n l n đ ng v t đ y (benthos) c c vực s u. Quần thể sinh vật (giun đốt) trong hình tìm thấy ở độ sâu 2500m vào năm 1970. Các sinh vật này phân bố trên bề mặt đáy biển nơi có nhiều dung nham núi lửa làm nước xung quanh rất nóng. Một đoạn phim minh họa đời sống sinh vật dưới đại dương 9/25/2009 6 IV.Sự ô nhiễm nguồn nước: 1. Khái niệm về ô nhiễm nguồn nước: ƒ Thành phần và tính chất nguồn nước bị thay đổi không còn phù hợp với mục đích sử dụng (uống, sinh vật bình thường sống được …) ƒ Các nguyên nhân gây ô nhiễm: tự nhiên hay do ườicon ng . ƒ Các loại chất thải có trong nguồn nước: 9 Hữu cơ 9 Vô cơ 9 Vi sinh vật 9 Chất thải độc hại (tràn dầu, phóng xạ, hóa chất) Sự tích tụ DDT gia tăng trong chuỗi thức ăn 2. Tác động sinh thái do ô nhiễm nguồn nước: ƒ Thay đổi mạnh quần xã sinh vật trong hệ sinh thái (ví dụ sông Thị Vải) ƒ Một số loài sinh vật đặc biệt phát triển mạnh (nở hoa tảo), trong khi số khác biến mất (cá chết). ƒ Giảm sút tính đa dạng sinh học. ƒ Ví dụ về sự phú dưỡng: tảo Anabaena nở hoa ở thủy vực nước ngọt. ƒ Ví dụ về sự phú dưỡng: cát tảo Diatome (Stramenopila) nở hoa ở thủy vực nước biển (từ 10 đến 100 triệu tế bào trong 1 lít nước biển). 3. Tiêu chuẩn chất lượng nguồn nước: ƒ Phân loại nguồn nước: Nước ngầm, nước mặt. ƒ Tùy theo mục đích sử dụng: sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp có các tiêu chuẩn và chất lượng riêng. ƒ Có một kế hoạch chung về quản lý thủy vực: 9 Rừng đầu nguồn. 9 Các hệ sinh thái nông nghiệp trong khu vực. 9 Các nhà máy công nghiệp và vấn đề xử lý nước thải. HẾT BÀI SINH THÁI Ự ƯỚHỌC V C N C