Tổng ôn lý thuyết Các vấn đề của Chuyên đề VI - Sinh thái học Sinh học 12

CÁC VẤN ĐỀ CỦA CHUYÊN ĐỀ VI: SINH THÁI HỌC SINH HỌC 12

VẤN ĐỀ I: CÁ THỂ VÀ QUẦN THỂ SINH VẬT

1. Cơ thể và môi trường

1.1. Môi trường và các nhân tố sinh thái

• Nhân tố sinh thái (NTST) là những nhân tố môi trường có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới đời sống sinh vật. Có hai nhóm NTST cơ bản :

• Nhân tố vô sinh (nhân tố không phụ thuộc mật độ cá thể của quần thể): các nhân tố vật lí, hóa học của môi trường (Ánh sáng, t⁰, A⁰, độ pH, không khí, gió, bão, mưa, thủy triều, …).
• Nhân tố hữu sinh (nhân tố phụ thuộc mật độ) : là mối quan hệ giữa sinh vật với các sinh vật khác trong đó con người là nhân tố hữu sinh có ảnh hưởng lớn tới đời sống của nhiều sinh vật.

• Sự tác động qua lại giữa sinh vật và các nhân tố sinh thái qua nhiều thế hệ hình thành ở sinh vật những đặc điểm thích nghi với các điều kiện khác nhau của môi trường về hình thái, giải phẫu, sinh lí và tập tính hoạt động. Đồng thời sinh vật cũng tác động trở lại môi trường, làm thay đổi tính chất của các nhân tố sinh thái.

1.2. Giới hạn sinh thái và ổ sinh thái

• Các nhân tố sinh thái tác động lên cơ thể sinh vật theo các quy luật :

Quy luật giới hạn sinh thái : Mỗi loài có một giới hạn chịu đựng đối với một nhân tố sinh thái nhất định. Ngoài giới hạn sinh thái, sinh vật không thể tồn tại được.

• Nơi ở là địa điểm cư trú của các loài.
• Ổ sinh thái của một loài là một “không gian sinh thái” mà ở đó tất cả các nhân tố sinh thái của môi trường nằm trong giới hạn sinh thái cho phép loài đó tồn tại và phát triển lâu dài.

∆ Thế nào là ổ sinh thái, nguyên nhân và ý nghĩa của việc hình thành ổ sinh thái?

1.3. Sự thích nghi của sinh vật với môi trường sống

1.3.1. Sự thích nghi của sinh vật với ánh sáng :

Ánh sáng được coi là nhân tố sinh thái vừa có tác dụng giới hạn, vừa có tác dụng điều chỉnh, Ánh sang trắng là nguồn năng lượng của cây xanh và ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống động vật.

• Liên quan đến ánh sáng, động vật được chia thành 2 nhóm: nhóm ưa hoạt động ban ngày và nhóm ưa hoạt động ban đêm.
• Thực vật thích nghi với điều kiện chiếu sáng của môi trường. Người ta chia thực vật thành các nhóm :

* Thực vật ưa sáng, có các đặc điểm :

• Thân cây nếu mọc riêng lẻ thường thấp, phân cành nhiều, tán rộng ; cây mọc ở nơi nhiều cây thân cây cao, mọc thẳng, cành tập trung phần ngọn, lá và cành phía dưới sớm rụng.
• Lá nhỏ, tầng cutin dày, màu nhạt, phiến lá dày, mô dậu phát triển, lá thường xếp xiên góc.
• Lục lạp có kích thước nhỏ.
• Cây ưa sáng có cường độ quang hợp và hô hấp cao dưới ánh sáng mạnh.

* Thực vật ưa bóng có các đặc điểm :

• Thân cây nhỏ ở dưới tán các cây khác.
• Lá to, tầng cutin mỏng, màu đậm, phiến lá mỏng, mô dậu kém phát triển, lá thường xếp xen kẽ nhau và nằm ngang so với mặt đất.
• Lục lạp có kích thước lớn.
• Cây ưa bóng có cường độ quang hợp và hô hấp cao dưới  ánh sáng yếu.

* Thực vật  chịu bóng : Mang những đặc điểm trung gian giữa hai nhóm trên.

1.3.2. Sự thích nghi của sinh vật với nhiệt độ :

• Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của sinh vật hoặc ảnh hưởng gián tiếp thông qua các yếu tố khác như lượng mưa, độ ẩm, gió,…và sinh vật có những biến đổi về hình thái, và các tập tính sinh thái để thích nghi với sự biến đổi nhiệt độ của môi trường.
• Theo sự thích nghi của sinh vật với nhiệt độ môi trường người ta chia làm hai nhóm :

• Nhóm sinh vật biến nhiệt : Thân nhiệt biến đổi theo sự biến đổi nhiệt độ của môi trường (các loài: Vi sinh vật, thực vật, ĐVKXS, lưỡng cư, bò sát).
• Nhóm sinh vật hằng nhiệt : Thân nhiệt ổn định, độc lập với sự biến đổi của nhiệt độ môi trường(Chim và thú).

• Ở động vật hằng nhiệt để thích nghi với sự biến đổi nhiệt độ môi trường, sinh vật đã có những biến đổi về hình thái, cấu tạo cơ thể theo các quy tắc:

• Quy tắc về kích thước cơ thể(quy tắc Becman):

“ Động vật hằng nhiệt sống ở vùng ôn đới (khí hậu lạnh) thì kích thước cơ thể lớn hơn so với động vật cùng loài hay loài có quan hệ họ hàng gần nhau sống ở vùng nhiệt đới ấm áp ”.

• Quy tắc về diện tích bề mặt cơ thể(quy tắc Anlen):

“Động vật hằng nhiệt sống ở vùng ôn đới có tai, đuôi và các chi... thường bé hơn tai, đuôi, chi ...của động vật ở vùng nóng”.

2. Quần thể sinh vật

{-- Nội dung phần 2. Quần thể sinh vật của tài liệu Các vấn đề của Chuyên đề VI - Sinh thái học Sinh học 12 vui lòng xem ở phần xem online hoặc tải về --}

VẤN ĐỀ II: QUẦN XÃ SINH VẬT

1. Khái niệm

Quần xã là tập hợp các quần thể sinh vật thuộc nhiều loài khác nhau, cùng sống trong không gian và thời gian nhất định, các sinh vật có mối quan hệ gắn bó với nhau như một thể thống nhất và do vậy quần xã có cấu trúc tương đối ổn định.

2. Quan hệ giữa các loài

Trong quần xã có các mối quan hệ hỗ trợ (cộng sinh, hội sinh, hợp tác.  và quan hệ đối kháng (cạnh tranh, kí sinh, ức chế - cảm nhiễm, sinh vật ăn sinh vật).

Quan hệ	Đặc điểm	Ví dụ
Cộng sinh	Hai loài cùng có lợi khi sống chung và nhất thiết phải có nhau ; khi tách riêng cả hai loài đều có hại.
Hợp tác	Hai loài cùng có lợi khi sống chung nhưng không nhất thiết phải có nhau ; khi tách riêng cả hai loài đều có hại.
Hội sinh	Khi sống chung một loài có lợi, loài kia không có lợi cũng không có hại gì ; khi tách riêng một loài có hại còn loài kia không bị ảnh hưởng gì.
Cạnh tranh	- Các loài cạnh tranh nhau về nguồn sống, không gian sống. - Cả hai loài đều bị ảnh hưởng bất lợi, thường thì một loài sẽ thắng thế còn loài khác bị hại nhiều hơn.
Kí sinh	Một loài sống nhờ trên cơ thể của loài khác, lấy các chất nuôi sống cơ thể từ loài đó.
Ức chế – cảm nhiễm	Một loài này sống bình thường, nhưng gây hại cho loài khác.
Sinh vật ăn sinh vật khác	- Hai loài sống chung với nhau. - Một loài sử dụng loài khác làm thức ăn. Bao gồm : Động vật ăn động vật, động vật ăn thực vật.
Hiện tượng khống chế sinh học	Khống chế sinh học là hiện tượng số lượng cá thể của một loài bị khống chế ở một mức nhất định do quan hệ hỗ trợ hoặc đối kháng giữa cá loài trong quần xã.

3. Các đặc trưng cơ bản của quần thể

Quần xã có các đặc trưng cơ bản :

3.1. Đặc trưng về thành phần loài

• Số lượng loài, số lượng cá thể của mỗi loài biểu thị mức độ đa dạng của quần xã. Quần xã ổn định thường có số lượng loài lớn và số lượng cá thể trong mỗi loài cao.
• Loài đặc trưng là loài chỉ có ở một quần xã nào đó, hoặc có số lượng nhiều hơn hẳn và vai trò quan trọng hơn loài khác.

   Ví dụ: cá cóc là loài đặc trưng ở rừng nhiệt đới Tam Đảo, cây tràm là loài đặc trưng ở rừng U Minh, cây cọ ở vùng đồi Vĩnh Phú, …

• Loài ưu thế (loài chủ chốt) là loài đóng vai trò quan trọng trong quần xã do số lượng cá thể nhiều, sinh khối lớn hoặc hoạt động mạnh.

   Ví dụ: trong ruộng lúa thì lúa là loài ưu thế

3.2. Đặc trưng về phân bố không gian (theo chiều ngang, theo chiều thẳng đứng).

• Phân bố theo chiều thẳng đứng

   Ví dụ: Sự phân tầng của thực vật trong rừng mưa nhiệt đới (5 tầng) : vượt tán, tạo tán, dưới tán, cây bụi, cỏ hay sự phân tầng của các loài sinh vật trong ao, ...

• Phân bố theo chiều ngang

Ví dụ: Phân bố của sinh vật từ đỉnh núi → Sườn núi → chân núi, hay phân bố của sinh vật biển từ đất ven bờ biển → vùng ngập nước ven bờ → vùng khơi xa.

Sự phân bố cá thể trong không gian → giảm mức độ cạnh tranh giữa các loài và nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn sống của môi trường.

4. Diễn thế sinh thái

{-- Nội dung phần 4. Diễn thế sinh thái của tài liệu Các vấn đề của Chuyên đề VI - Sinh thái học Sinh học 12 vui lòng xem ở phần xem online hoặc tải về --}

VẤN ĐỀ III : HỆ SINH THÁI, SINH QUYỂN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG

1. Hệ sinh thái

1.1. Khái niệm:

• Hệ sinh thái bao gồm quần xã sinh vật và sinh cảnh của quần xã, trong đó các sinh vật tác động qua lại với nhau và với các thành phần của sinh cảnh tạo nên các chu trình sinh địa hoá. Nhờ đó, hệ sinh thái là một hệ thống sinh học hoàn chỉnh và tương đối ổn định.
• Có các kiểu hệ sinh thái chủ yếu : Hệ sinh thái tự nhiên (trên cạn, dưới nướC.  và nhân tạo (trên cạn, dưới nước).

1.2. Cấu trúc của hệ sinh thái

• Thành phần vô sinh(Sinh cảnh):

• Các chất vô cơ :
• Các chất hữu cơ
• Các yếu tố khí hậu : ánh sáng, độ ẩm…

• Thành phần hữu sinh: là quần xã sinh vật và tùy theo hình thức dinh dưỡng chúng ta chia thành 3 nhóm:

• Sinh vật sản xuất: Thực vật và VSV tự dưỡng.
• Sinh vật tiêu thụ: Động vật ăn thực vật, động vật ăn động vật.
• Sinh vật phân giải: Vi khuẩn, nấm, một số ĐVKXS (giun, sâu bọ,…)

1.3. Trao đổi chất trong hệ sinh thái

1.3.1. Trao đổi chất trong quần xã sinh vật:

* Chuỗi thức ăn:

• Chuỗi thức ăn là một dãy các loài sinh vật có mối quan hệ với nhau về mặt dinh dưỡng, trong đó loài này ăn loài khác phía trước và là thức ăn của loài tiếp theo phía sau.
• Có 2 loại chuỗi thức ăn :

• Chuỗi thức ăn bắt đầu bằng sinh vật tự dưỡng:

Ví dụ : Cỏ → Châu chấu → Ếch → Rắn

• Chuỗi thức ăn bắt đầu bằng sinh vật ăn mùn bã hữu cơ.

Ví dụ : Giun (ăn mùn) → tôm → người.

* Lưới thức ăn:

• Lưới thức ăn là tập hợp các chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái, có những mắt xích chung.
• Quần xa sinh vật càng đa dạng về thành phần loài thì lưới thức ăn trong quần xã càng phức tạp.

Ví dụ : Cho lưới thức ăn:        

Số chuỗi thức ăn trong lưới thức ăn đó:

      A. 4.         

      B. 5.

      C. 6.         

      D. 7          

* Bậc dinh dưỡng:

Bậc dinh dưỡng là những loài cùng mức năng lượng và sử dụng thức ăn cùng mức năng lượng trong lưới thức ăn (hoặc chuỗi thức ăn).

• Tập hợp các loài sinh vật có cùng mức dinh dưỡng hợp thành một bậc dinh dưỡng.
• Trong quần xã có nhiều bậc dinh dưỡng:

• Bậc dinh dưỡng cấp 1 : Sinh vật sản xuất
• Bậc dinh dưỡng cấp 2 : Sinh vật tiêu thụ bậc 1
• Bậc dinh dưỡng cấp 3 : Sinh vật tiêu thụ bậc 2, ...

* Tháp sinh thái:

• Bao gồm nhiều hình chữ nhật xếp chồng lên nhau, các hình chữ nhật có chiều cao bằng nhau, còn chiều dài biểu thị độ lớn của mỗi bậc dinh dưỡng. Tháp sinh thái cho biết mức độ dinh dưỡng ở từng bậc và toàn bộ quần xã.
• Có 3 loại hình tháp sinh thái  :

• Hình tháp số lượng (hinh A. : xây dựng dựa trên số lượng cá thể sinh vật ở mỗi bậc dinh dưỡng.
• Tháp sinh khối (hinh B. : xây dựng dựa trên khối lượng tổng số của tất cả các sinh vật trên một đơn vị diện tích hay thể tích ở mỗi bậc dinh dưỡng.
• Tháp năng lượng (hinh C. : xây dựng dựa trên số năng lượng được tích luỹ trên một đơn vị diện tích hay thể tích trong một đơn vị thời gian ở mỗi bậc dinh dưỡng.

1.3.2. Trao đổi chất giữa quần xã với môi trường và ngược lại

1.3.2.1. Trao đổi chất qua chu trình sinh địa hóa:

* Chu trình sinh địa hoá :

• Là chu trình trao đổi các chất trong tự nhiên.
• Một chu trình sinh địa hoá gồm có các thành phần: Tổng hợp các chất, tuần hoàn chất trong tự nhiên, phân giải và lắng đọng một phần vật chất (trong đất, nước...).

* Một số chu trình sinh địa hóa:

•  Chu trình cac bon:

• Cacbon đi từ môi trường vô cơ vào quần xã dưới dạng CO₂, SV tự dưỡng đồng hóa CO₂  chất hữu cơ.
• Cacbon trao đổi trong quần xã qua chuỗi và lưới thức ăn.
• Cacbon trở lại môi trường vô cơ qua các con đường.

• Hô hấp của động -thực vật
• Phân giải của sinh vật
• Sự đốt cháy nhiên liệu trong công nghiệp

• Chu trình nitơ:

• Các Nitơ: NH₄⁺, NO₂^-, NO₃^- được hình thành trong tự nhiên bằng con đường vật lí, hóa học và sinh học.
• TV hấp thụ nitơ dưới dạng muối amôn (NH₄⁺) và nitrat (NO₃^-)
• Nitơ từ xác SV trở lại môi trường đất, nước thông qua hoạt động phân giải chất hữu cơ của VK, nấm,…
• Hoạt động phản nitrat của VK trả lại một lượng nitơ phân tử cho đất, nước và bầu khí quyển.

• Chu trình nước:

• Nước mưa rơi xuống đất, một phần thấm xuống các mạch nước ngầm, một phần tích lũy trong sông, suối, ao, hồ,…
• Nước mưa trở lại bầu khí quyển dưới dạng nước thông qua hoạt động thoát hơi nước của lá cây và bốc hơi nước trên mặt đất.

1.3.2.2. Dòng năng lượng trong hệ sinh thái

* Dòng năng lượng trong hệ sinh thái :

• Năng lượng của hệ sinh thái bắt nguồn từ năng lượng ánh sáng mặt trời. Năng lượng từ ánh sáng mặt trời đi vào quần xã ở mắt xích đầu tiên là sinh vật sản xuất → sinh vật tiêu thụ các cấp → sinh vật phân giải → trả lại môi trường.

Giải thích: Dạng năng lượng trong hệ sinh thái bắt nguồn từ môi trường, được sinh vật sản xuất hấp thụ và biến đổi thành dạng năng lượng hóa học qua quá trình quang hợp, sau đó năng lượng truyền qua các bậc dinh dưỡng và cuối cùng năng lượng truyền trở lại môi trường.

• Trong chu trình dinh dưỡng, năng lượng truyền từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao. Càng lên bậc dinh dưỡng cao hơn thì năng lượng càng giảm.
• Trong hệ sinh thái năng lượng được truyền một chiều từ sinh vật sản xuất qua các bậc dinh dưỡng, tới môi trường, còn vật chất được trao đổi qua chu trình dinh dưỡng.

* Hiệu suất sinh thái:

• Hiệu suất sinh thái là tỉ lệ % chuyển hoá năng lượng qua các bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái
• Hiệu suất sinh thái của bậc dinh dưỡng sau tích luỹ được thường là 10% so với bậc trước liền kề

2. Sinh quyển và bảo vệ môi trường

{-- Nội dung phần 2. Sinh quyển và bảo vệ môi trường​ của tài liệu Các vấn đề của Chuyên đề VI - Sinh thái học Sinh học 12 vui lòng xem ở phần xem online hoặc tải về --}