Chuong 14

CHƯƠNG 14

SINH THÁI HỌC CÁ THỂ

SINH THÁI HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

Sinh thái học - Mối quan hệ hai chiều giữa sinh vật với môi trường - Các điều kiện cần thiết cho sự tồn tại của sinh vật và môi trường

Nội dung cơ bản của sinh thái học: - Nghiên cứu sự thích nghi của cá thể sinh vật với môi trường, nguyên nhân hình thành các đặc điểm thích nghi đó - Nghiên cứu quy luật hình thành và phát triển quần thể trong mối quan hệ giữa quần thể và môi trường trong những điều kiện cụ thể - Nghiên cứu quy luật hình thành và phát triển quần xã qua mối quan hệ tương hỗ giữa + Các cá thể của những loài khác nhau + Giữa cá thể với điều kiện môi trường

- Môi trường bao gồm tất cả các yếu tố bao quanh sinh vật, có tác động trực tiếp, gián tiếp hoặc tác động qua lại với sự tồn tại, sinh trưởng, phát triển và những hoạt động của sinh vật + Tác động trực tiếp: động vật ăn thực vật + Tác động gián tiếp: nước ô nhiễm → gây độc cho động, thực vật + Tác động qua lại: động vật sinh sôi nhiều → phân nhiều → nguồn dinh dưỡng cho thực vật)

- Là nơi sống của sinh vật và sinh vật có thể tăng trưởng và phát triển: vùng đất, khoảng không gian, trong đó sinh vật này sống cùng với một số loại sinh vật khác - Môi trường sống của động vật là một vùng rộng lớn - Môi trường sống của thực vật thường nhỏ hẹp → các yếu tố của môi trường sống cần phải ổn định để đảm bảo cho sự sống của sinh vật - Yếu tố môi trường thay đổi → biến dị → nguyên liệu cho sự hình thành các thứ, loài mới

Các loại môi trường sống của sinh vật: - Môi trường nước: nước mặn (biển, hồ nước mặn), nước lợ (nước vùng cửa sông, ven biển), nước ngọt (ao, hồ, sông, suối) - Môi trường đất: các loại đất khác nhau trên đó có các sinh vật sinh sống - Môi trường không khí: các lớp khí quyển bao quanh trái đất - Môi trường sinh vật: thực vật, động vật, con người

CÁC YẾU TỐ SINH THÁI HỌC

Các yếu tố không sống: - Khí hậu: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, không khí, gió… - Thổ nhưỡng: đất, đá, các thành phần cơ học và tính chất lý hoá của đất - Nước: nước biển, nước ao, hồ, sông, suối, nước mưa - Địa hình: độ cao, độ trũng, độ dốc, hướng phơi của địa hình

Các nhân tố sống - Các cơ thể sống như vi sinh vật, nấm, thực vật, động vật - Các cơ thể sống ảnh hưởng trực tiếp/gián tiếp tới các cơ thể sống ở xung quanh trong mối quan hệ cùng loài hay khác loài - Là thế giới hữu cơ rất quan trọng của môi trường

Nhân tố con người - Tác động của con người vào tự nhiên là tác động có ý thức, có quy mô rộng lớn - Làm thay đổi mạnh mẽ môi trường và sinh giới

TÁC ĐỘNG CỦA CÁC YẾU TỐ SINH THÁI TRÊN SINH VẬT

Ánh sáng - Tất cả sinh vật trên trái đất đều cần đến ánh sáng mặt trời - Năng lượng mặt trời ở dạng sóng điện từ - Độ dài sóng từ 290 – 340.000nm

Ảnh hưởng trên thực vật - Sự thích nghi với điều kiện ánh sáng Thực vật được chia thành 3 nhóm: + Nhóm cây ưa sáng: sống ở nơi quang đãng, thảo nguyên, savan, rừng thưa, núi cao và hầu hết cây nông nghiệp Ví dụ: tếch, xà cừ, phi lao...

+ Nhóm cây ưa bóng: sống ở nơi ít ánh sáng và ánh sáng tán xạ, sống chủ yếu dưới tán rừng, trong hang động... Ví dụ: lim, vạn niên thanh, nhiều loài thuộc họ gừng, họ cà phê + Cây chịu bóng: sống ở điều kiện ánh sáng vừa phải, là trung gian của nhóm ưa bóng và ưa sáng Ví dụ: dầu rái, ràng ràng...

- Sự ảnh hưởng của ánh sáng đến hình thái giải phẫu + Thân cây • Cây ở trong rừng: thân cao, thẳng, cành tập trung ở phần ngọn, cành nhánh phía dưới héo và rụng sớm (hiện tượng tỉa cành tự nhiên) • Cây mọc nơi trống trải, ánh sáng mạnh có thân thấp, nhiều cành và tán cây rộng

+ Lá cây • Lá dưới tán: lá thường nằm ngang → nhận được ánh sáng tán xạ • Lá ở tầng trên: xếp nghiêng để tránh tia nắng chiếu thẳng góc • Cây có lá nằm ngang thường lá xếp xen kẽ nhau • Lá nơi nhiều ánh sáng: phiến dày, cứng, màu xanh nhạt, cutin dày, lục mô giậu phát triển, có nhiều gân • Lá cây ở trong bóng: phiến mỏng, gân ít, màu xanh đậm, lục mô giậu kém phát triển

- Ảnh hưởng của ánh sáng tới hoạt động sinh lý của thực vật + Cây ưa sáng: cường độ quang hợp cao dưới ánh sáng mạnh + Cây ưa bóng: • có khả năng quang hợp ở ánh sáng yếu • hô hấp yếu để tiết kiệm sản phẩm quang hợp

Ảnh hưởng trên động vật - Sự phân chia nhóm động vật tùy theo khả năng chịu ánh sáng + Nhóm động vật ưa sáng: • Có thể chịu được sự thay đổi cường độ ánh sáng, thời gian chiếu sáng và có giới hạn rộng về độ dài sóng • Gồm động vật hoạt động ban ngày + Nhóm động vật ưa tối: • Động vật chịu được giới hạn ánh sáng hẹp • Động vật hoạt động về đêm, sống trong hang, dưới đất hay ở đáy biển

- Ánh sáng và sự sinh sản của động vật + Cường độ và thời gian chiếu sáng ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và hoạt động sinh sản của động vật + Ví dụ: • Tăng thời gian chiếu sáng → rút ngắn thời gian phát triển ở cá hồi • Chồn sương, nhím, sóc, ngựa... sinh sản vào mùa xuân, hè (ngày dài) • Cừu và hươu sinh sản vào mùa thu và mùa đông

Nhiệt độ Ảnh hưởng trên thực vật - Ảnh hưởng đến các đặc điểm hình thái và giải phẫu của thực vật + Nơi nhiệt độ cao và ánh sáng mạnh: • Cây thường có vỏ dày, tầng bần phát triển nhiều lớp → cách nhiệt với môi trường ngoài • Lá có lớp cutin dày → chống thoát hơi nước + Cây vùng ôn đới: • Rụng lá vào mùa đông • Hình thành các vảy để bảo vệ chồi non

- Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động sinh lý + Cây có hoạt động quang hợp tốt ở 20 – 30oC + Cây ngừng quang hợp và hô hấp khi nhiệt độ quá thấp (0oC)/quá cao (trên 40oC)

Ảnh hưởng trên động vật - Ảnh hưởng trên hình thái động vật + Động vật đẳng nhiệt (chim và thú) ở vùng nhiệt độ thấp sẽ có kích thước lớn hơn là ở vùng có nhiệt độ cao + Động vật biến nhiệt (cá, lưỡng thê, bò sát...) ở vùng có khí hậu ấm áp sẽ có kích thước lớn hơn ở vùng có nhiệt độ thấp + Bộ lông của động vật thay đổi theo nhiệt độ

- Ảnh hưởng trên sự phát triển + Nhiệt độ xuống quá thấp/tăng quá cao: động vật biến nhiệt không thể phát triển → ngưỡng nhiệt phát triển + Mỗi loài sinh vật có một ngường nhiệt phát triển nhất định - Ảnh hưởng trên sự sinh sản + Nhiều loài động vật chỉ sinh sản trong một giới hạn nhiệt độ thích hợp nhất định + Ví dụ: cá chép chỉ đẻ trứng khi nhiệt độ nước cao hơn 15oC

- Trạng thái tạm nghỉ + Nhiệt độ môi trường cao quá hoặc thấp quá sẽ gây ra trạng thái ngủ hè hay ngủ đông của động vật + Ví dụ: động vật biến nhiệt (ếch nhái), động vật đẳng nhiệt (gấu, dơi) ngủ đông - Ảnh hưởng trên sự phân bố + Loài chịu nhiệt hẹp: phân bố ở vùng nhiệt đới + Loài chịu nhiệt rộng: phân bố trên khắp thế giới, núi cao 2200m

Nước Đối với thực vật - Sự cân bằng nước ở thực vật + Môi trường khô hạn: rễ có sức hút nước lớn, tăng trưởng nhanh, đâm nhánh mạnh để lan ra xa hơn + Sự cân bằng nước trong cơ thể được điều hoà qua 3 quá trình: • Hút nước bởi rễ cây • Vận chuyển và tích lũy nước trong cây • Thoát hơi nước

- Sự thích nghi với điều kiện sống + Cây ngập nước định kỳ: • Sống trên đất bùn dọc bờ sông, ven bờ biển, vùng cửa sông, hàng ngày chịu tác động của thủy triều • Hệ thống rễ rất phát triển → cây đứng được trên lớp bùn mềm • Rễ hô hấp mọc từ rễ bên, đâm thẳng từ dưới lên trên mặt đất, mô của rễ xốp để chứa không khí • Lá cứng, hạ bì phát triển để dự trữ nước • Một số cây có tuyến tiết muối thừa

+ Cây ưa ẩm: • Sống ở các môi trường có độ ẩm cao (bờ ruộng, bờ ao, sông suối, trong rừng ẩm) • Cây ưa ẩm chịu bóng: ♦ Lá mỏng, bản rộng, khí khẩu ít và phân bố ở cả hai mặt lá ♦ Cutin mỏng, lục mô giậu ít phát triển ♦ Khả năng điều tiết nước yếu, dễ bị héo khi mất nước • Cây ưa ẩm chịu sáng: ♦ Lục mô giậu phát triển ♦ Lá hẹp, ít diệp lạp ♦ Không chịu được điều kiện khô hạn của môi trường

+ Cây chịu hạn: • Có thể sống ở những vùng khô hạn kéo dài (sa mạc, thảo nguyên, savan, đụn cát) • Trong điều kiện khô hạn: các quá trình sinh lý trong cây sẽ giảm xuống • Có hai loại cây chịu hạn: cây chịu hạn lá cứng và cây chịu hạn mọng nước

+ Cây trung sinh: • Có tính chất trung gian giữa cây chịu hạn và cây chịu ẩm • Phân bố rất rộng từ vùng ôn đới đến vùng nhiệt đới • Lá cây có kích thước trung bình, mỏng; biểu bì và lớp cutin mỏng; khí khẩu ở mặt dưới lá, bộ rễ không phát triển lắm • Khả năng điều tiết thoát hơi nước không cao → dễ mất nước khi khô hạn

Cân bằng nước ở động vật trên cạn Thể hiện qua: - Quá trình lấy nước - Sử dụng nước - Thải nước Các phương thức hạn chế mất nước: - Bài tiết ít nước tiểu - Thải phân đặc - Tìm nơi trú ẩn có độ ẩm cao - Động vật (lạc đà) có khả năng hạn chế sự mất nước khi nhiệt độ môi trường cao: + Sự thoát hơi nước ngừng lại + Có thể chịu đựng sự gia tăng thân nhiệt lên đến 5 – 6oC

3.4. Đất a. Ý nghĩa của đất đối với đời sống sinh vật - Là môi trường sống của sinh vật - Cung cấp chất dinh dưỡng cho sinh vật (ngoại trừ động vật sống dưới nước bắt buộc) b. Sự thích nghi của sinh vật sống trong đất Đất là môi trường sinh thái khá ổn định nên sinh vật sống trong đất khá phong phú.

- Thực vật + Quá trình nảy mầm của hột phụ thuộc vào: • Kích thước và hình dạng của hột • Khả năng tiếp xúc của hột với đất • Nhiệt độ và độ ẩm của đất + Sự phát triển của rễ phụ thuộc vào: • Độ ẩm đất • Nhiệt độ đất • Thành phần và cấu trúc đất • Chất dinh dưỡng trong đất

+ Vùng núi đá vôi: • Rễ len lỏi vào các khe đá, • Bao quanh cả một tảng đá lớn + Vùng sa mạc khô cằn: • Một số cây có hệ thống rễ mọc sát mặt đất để hút sương • Một số cây có rễ ăn rất sâu để hút nước ngầm trong đất + Vùng ngập nước: • Rễ cọc chết sớm • Cây phát triển nhiều rễ bên nhô lên cao để lấy không khí

- Vi sinh vật đất + Xạ khuẩn: cơ thể có dạng sợi mỏng, có thể chịu được môi trường khô hạn + Nấm: ở các vùng đất có pH thấp (4,5 – 5,5)

- Động vật đất + Microfauna (kích thước dưới 100µm): động vật nguyên sinh, trùng bánh xe, giun tròn + Mesofauna (100µm đến 2mm): sâu bọ không cánh, sâu bọ có cánh, động vật nhiều chân + Macrofauna (2 – 20mm): ấu trùng của nhiều loài sâu bọ, giun đốt, động vật nhiều chân… + Megafauna (kích thước trên 20mm): giáp xác, động vật nhiều chân, giun đất, ốc sên và ấu trùng nhiều loài cánh cứng… + Sự phân bố của các nhóm động vật này khác nhau ở từng vùng và thay đổi theo vĩ độ của trái đất

3.5. Không khí a. Ý nghĩa của không khí đối với đời sống sinh vật - Cung cấp CO2 cho hoạt động quang hợp ở thực vật và vi sinh vật quang dưỡng - Cung cấp O2 cho hô hấp của tất cả các sinh vật - Có ở trong đất, nước và trong tất cả các cơ thể sống

b. Sự thích nghi của sinh vật với các điều kiện không khí - Khí oxygen Mỗi loài động vật chỉ có thể chịu được một độ cao nhất định (càng lên cao nồng độ O2 càng giảm) - Khí carbonic + Nồng độ CO2 quá cao trong đất, không khí → gây độc đối với sinh vật + Gây nên hiệu ứng nhà kính → nhiệt độ trái đất tăng cao + Nồng độ CO2 trong không khí thay đổi theo nhịp ngày và đêm

- Khí nitrogen + Có mặt trong thành phần protein của sinh vật + Cung cấp cho thực vật dưới dạng nitrite, nitrate và ammonium + Cung cấp cho động vật dưới dạng protein, amino acid + Vi khuẩn cố định đạm Rhizobium, Clostridium hay các vi khuẩn lam có khả năng cố định nitrogen thành nitrite, nitrate