Khoa học môi trường - Chương 3: Hệ thống sinh thống sinh thái

HỆÄ THỐÁNG SINH THÁÙI TS. Lê Quốc Tuấn Khoa Mơi trường và Tài nguyên Đại học Nơng Lâm TP. HCM Chương 3 Cáùc kháùi niệäm „ Sinh vậät cầàn mộät khôngâ gian sốáng trong mộät thờøi điểåm nhấát định „ Mỗiã sinh vậät phụï thuộäc vàø tương táùc vớùi cáùc cấáu thàønh “vôâ sinh” vàø “hữũ sinh” trong môiâ trườøng „ Môiâ trườøng cung cấáp năngê lượïng, vậät chấát cho sinh vậät đồàng thờøi loạïi thảûi chấát thảûi củûa sinh vậät. „ Cấu thành vô sinh „ Bao gồm các yếu tố cơ bản của môi trường như: nước, không khí, Ca, carbonate, phosphate „ Các yếu tố vật lý: đất, nhiệt độ, độ ẩm, gió, mưa, bức xạ mặt trời „ Cấu thành hữu sinh „ Bao gồm động vật, thực vật và vi sinh vật „ Tương tác với nhau trong sự phụ thuộc về năng lượng Cáùc kháùi niệäm „ Quần thể (population) „ Các cá thể cùng một loài sống trong một vùng lãnh thổ „ Quần xã (community) „ Các quần thể khác nhau sống trong một vùng lãnh thổ „ Hệ thống sinh thái (Eco-system) „ Là hệ thống được hình thành từ sự tích hợp các yếu tố vô sinh và hữu sinh của môi trường Cáùc kháùi niệäm Cấáu trúùc vàø chứùc năngê hệä thốáng sinh tháùi (HTST) „ Cấáu trúùc: „ Môâ tảû sựï sắép xếáp, sốá lượïng vàø thàønh phầàn loàøi, lịch sửû sựï sốáng cùøng vớùi cáùc tính chấát vậät lýù củûa môiâ trườøng „ Chứùc năngê : „ Dòøng năngê lượïng vàø vòøng tuầàn hoàøn vậät chấát Cấáu thàønh hệä thốáng sinh tháùi „ Nơi ởû: „ Đấát, nướùc, khôngâ khí vàø mộät loạït cáùc yếáu tốá vôâ sinh kháùc „ Cáùc yếáu tốá vôâ sinh: „ Yếáu tốá khí hậäu: bứùc xạï mặët trờøi, nhiệät độä, gióù, mưa, dòøng chảûy „ Yếáu tốá vậät lýù: áùnh sáùng, lửûa, áùp suấát, địa từø trườøng „ Yếáu tốá hóùa họïc: độä chua, độä mặën, sựï cóù sẵün củûa dinh dưỡngõ vôâ cơ cầàn cho thựïc vậät Cấáu thàønh hệä thốáng sinh tháùi „ Cáùc yếáu tốá hữũ sinh: „ Gồàm tấát cảû cáùc cáù thểå sốáng „ Mốái tương quan: „ ẢÛnh hưởûng: cạïnh tranh, dung hòøa, cóù lợïi „ Quầàn thểå „ Nhóm cá thể cùng một loài trong một không gian nhất định „ Kích cỡ của quần thể được xác định qua khả năng sinh sản và khả năng thích ứng với môi trường Yếáu tốá điềàu chỉnh quầàn thểå „ Tính chấát vậät lýù củûa môiâ trườøng „ Thứùc ănê „Dịch bệänh „ Sựï ănê thịt „ Sựï cạïnh tranh Cấáu trúùc hệä thốáng sinh tháùi „ Hệä thốáng sinh tháùi đượïc chia thàønh cáùc phầàn như sau: „ Sinh vậät sảûn xuấát „ Sinh vậät tiêuâ thụï „ Sinh vậät phânâ hủûy Cáùc tính chấát cơ bảûn củûa hệä thốáng sinh tháùi 1. Làø 1 đơn vị cấáu trúùc vàø chứùc năngê củûa sinh tháùi họïc 2. Cấáu trúùc củûa mộät hệä thốáng sinh tháùi liênâ quan đếán sựï đa dạïng thàønh phầàn loàøi. 3. Năngê lượïng duy trì HTST phụï thuộäc vàøo độä phứùc tạïp củûa cấáu trúùc. Cấáu trúùc càøng phứùc tạïp thì năngê lượïng duy trì càøng giảûm Cáùc tính chấát cơ bảûn củûa hệä thốáng sinh tháùi 4. Chứùc năngê củûa HTST liênâ quan đếán dòøng năngê lượïng vàø tuầàn hoàøn vậät chấát trong hệä thốáng đóù. 5. HTST đượïc hình thàønh từø đơn giảûn đếán phứùc tạïp 6. Tính bềàn vữngõ củûa môiâ trườøng vàø năngê lượïng trong HTST làø hạïn chếá, dễã bị pháù vỡõ 7. Sựï thay đổåi môiâ trườøng buộäc quầàn thểå phảûi thay đổåi đểå thích ứùng ™Hấáp thu năngê lượïng mặët trờøi, tạïo sinh khốái, cung cấáp thứùc ănê , kiếán tạïo vậät chấát, cung cấáp năngê lượïng từø sinh khốái ™Phânâ hủûy chấát thảûi ™Táùi sinh chấát dinh dưỡngõ (Vd. Cốá định nitrogen) ™Tích lũỹ , làøm sạïch vàø phânâ phốái nướùc ™Tạïo ra vàø bảûo dưỡngõ đấát ™Kiểåm soáùt cônâ trùøng Vai tròø củûa hệä thốáng sinh tháùi ™Thư việän gen cho pháùt triểån cáùc giốáng mớùi ™Thụï phấán cho câyâ trồàng ™Duy trì khôngâ khí đểå thởû ™Kiểåm soáùt khí hậäu ™Cóù khảû năngê thay đổåi vùøng đệäm vàø phụïc hồài hư hạïi từø thiênâ tai như lũõ lụït, cháùy rừøng vàø thiênâ dịch ™Tạïo ra sựï hàøi hòøa trong vẽõ đẹïp tựï nhiênâ Vai tròø củûa hệä thốáng sinh tháùi Dòøng năngê lượïng vàø năngê suấát sinh họïc trong hệä thốáng sinh tháùi Tương quan dinh dưỡngõ Mạïng lướùi thứùc ănê Sốá lượïng vàø Sinh khốái Tương quan số lượng trong chuỗi thức ăn Bậc dinh dưỡng Dòng năng lượng trực tiếp Năngê lượïng trong chuỗiã thứùc ănê Nguồn năng lượng Sinh vật SX Sinh vật Tiêu thụ bậc 1 Sinh vật Tiêu thụ bậc 2 Sinh vật Tiêu thụ bậc 3 Sinh vật phân hủy ASMT SV sản xuất SV tiêu thụ (B1) SV tiêu thụ (B2) SV tiêu thụ (B3) Chất thải Xác chết Dưỡng chất SV phân hủy NHIỆT THẢI Dòng năng lượng trong mạng lưới thức ăn H O  H A ÁP Năng lượng mặt trời Sinh vật sản xuất Sinh vật tiêu thụ (B1) Sinh vật tiêu thụ (B3) Sinh vật tiêu thụ (B2) Sinh vật phân hủy Nhiệt từ các phản ứng hóa học S ư ï p h a â n p h o á i n a ê n g l ư ơ ï n g t r o n g h e ä t h o á n g s i n h t h a ù i Năng lượng mất đi do sự phân hủy Cấu thành vô sinh CO2, NO3, PO4, H2O Sinh vật sản xuất Thực vật Chất hữu cơ Sinh vật phân hủy Vi khuẩn, nấm Hợp chất hữu cơ Sinh vật tiêu thụ Động vật Chất hữu cơ Nhiên liệu hóa thạch Than, Dầu, khí Nhiệt năng Nhiệt năng Nhiệt năng Nhiệt năng Nhiệt năng Năng lượng ASMT Tháp năng lượng Tháp sinh khối Tháp số lượng Sinh vật Sản xuất Động vật ăn cỏ Động vật ăn thịt B1 Sinh vật Sản xuất Sinh vật Sản xuất Động vật ăn cỏ Động vật ăn thịt Động vật ăn thịt B2 Sinh vật tiêu thụ B3 Sinh vật tiêu thụ B2 Sinh vật tiêu thụ B1 Dòng năng lượng trong hệ thống sinh thái Nhiệt Nhiệt NhiệtNăng lượng Dinh dưỡng Sinh vật SX Sinh vật Tiêu thụ Sinh vật Phân hủyDinh dưỡng vô cơ Cáùc chu trình sinh địa hóùa CH U T R Ì N H N Ư Ơ Ù C T R O N G T Ư Ï N H I E  N Cáùc con đườøng di chuyểån củûa nướùc „ Tấát cảû nướùc đếán từø đạïi dương vàø cuốái cùøng trởû lạïi đạïi dương làø do: „ Bốác hơi (Evapration) „ Ngưng tụï (Condensation) „ Mưa, tuyếát rơi, lắéng đọïng (Precipitation) „ Thoáùt hơi từø hoạït độäng củûa thựïc vậät (Transpiration) „ Chảûy tràøn bềà mặët (Surface water runoff) „ Dòøng chảûy ngầàm (Groundwater flow) Hô hấp tế bào Quang hợp Động vật tiêu thụ bậc 1 Đốt cháy Gỗ và nhiên liệu hóa thạch Xác bã Sinh vật phân hủy Động vật tiêu thụ bậc cao hơn CO2 trong khí quyển CHU TRÌNH CARBON TRONG TỰ NHIÊN CHU TRÌNH NITROGEN Nitrogen trong khí quyển Hoạt động núi lửa Nitrate trong đất Phân vô cơ Phân và xác chết Muối amôn VSV nitrate VSV phản nitrate hóa Lắng nền đáy Phân và xác chết Protein ĐV&TV Tảo lục trong nước biển và đại dương Cố định đạm Hấp thu nitrate Protein ĐV&TV Sấm sét, mưa Chu trình phosphorus trong tựï nhiênâ Mưa Thực vật Động vật Vi sinh vật P trong đất Thấm qua QT nâng lên của địa tầng Chảy tràn QT phong hóa P từ đất Phosphate trong nước Lắng đọng nền đáy Tạo nền đáy Đá mới Sựï pháùt triểån vàø tiếán hóùa củûa hệä sinh tháùi DIỄN THẾ NGUYÊN SINH Thực vật nhỏ Cây và cỏ lâu năm Cây Bụi Cây Thân gỗ xốp - thông Cây thân gỗ cứng Thời gian DIỄN THẾ THỰC VẬT DIỄN THẾ THỨ SINH Cây nhỏ Cây Cỏ Xáo động Rừng cực đỉnh Cây bụi