Bài 1: KHÁI NIỆM VỀ SINH THÁI HOC
Câu 1. Hãy nêu hiện trạng môi trường Trái Đất hiện nay?
Trả lời:
1. Tài nguyên thiên nhiên
- Đất bị xói mòn, hoang hóa; Rừng bị hủy hoại, cháy rừng; Nước ô nhiễm, thiếu nước sạch.
- Nhiệt độ tăng dẫn đến hiện tượng thay đổi khí hậu, băng tan, thảm học lũ lụt, lũ quét, bão tố.
- Tài nguyên thiên nhiên ( đặc biệt năng lượng) khai thác cạn kiệt, suy thoái kinh tế.
- Môi trường sống chứa đựng các vật thải của sinh vật ( có con người), nếu quá ngưỡng làm sạch tự
nhiên sẽ gây ra hiện tượng ô nhiễm.
2. Hoạt động nông nghiệp
- Khai thác đất trồng không hiệu quả; gây hoang hóa, sa mạc hóa; thiếu nước sạch cho sinh hoạt và
hoạt động nông nghiệp.
- Ô nhiễm chất thải nông nghiệp bao gồm trồng trọt và chăn nuôi, dẫn đến ô nhiễm tầng nước ngầm,
không khí và đất.
- Lương thực sản xuất nơi thừa, nơi thiếu gây khủng hoảng lương thục và nạn đói cận kề.
3. Hoạt động công nghiệp
- Hoạt động sản xuất quá mức, tạo nhiều khí CO2 và các khí khác gây hiệu ứng nhà kính.
- Băng tan, lũ lụt.
- Tầng ozon bị phá hủy bởi hoạt động công nghiệp, các hoạt động tạo khí NO2 và CFC.
- Mưa axit.
- Ô nhiễm biển chất thải từ lục địa đổ ra, phú dưỡng hóa: Hiện tượng nở hoa, dầu loang.
- Đời sống của động thực vật, con người suy giảm vì rác thải, chất thải công nghiệp.
Câu 2. Hãy giới thiệu và định nghĩa sinh thái học?
Trả lời:
1. Giới thiệu
- Là 1 môn học về môi trường sống dành cho mọi người, nhưng không phải là 1 môn học dễ dàng
áp dụng.
- Không chú trọng nhiều chi tiết sinh học ở mức cá thể nhưng tập trung hơn vào lịch sử, tiến hóa và
các biến cố về địa lý.
- Đòi hỏi kiến thức nâng cao về sinh hóa, khí hậu, địa chất.
- Khía cạnh khác đòi hỏi kiến thức khoa học xã hội, văn hóa xh, luật môi trường.
2. Định nghĩa
- STH là khoa học nghiên cứu tương tác xác định dự phân bố và sự phong phú của sinh vật.
- STH là một môn học nghiên cứu về nơi ở hay nói theo nghĩa rộng STH là môn học về tất cả các
quan hệ giữa sinh vật với môi trường và các điều kiện cần thiết cho sự tồn tại của chúng.
Câu 3: Hãy nêu khái niệm về sinh thái hoc, môi trường, hệ sinh thái và hệ sinh thái con người
là gì?
Trả lời:
1. Sinh thái học
- Sinh vật được nghiên cứu từ mức độ nhỏ nhất đến mức độ to nhất: Gen – Tế bào – Mô-cơ quan –
Cơ thể-quần tụ - Quần thể - Quần xã
- Môi trường sống bao gồm các yếu tố:
+ Vô sinh: Là sự tương tác giữa yếu tố vật lý và yếu tố hóa học
+ Hữu sinh: Là mối quan hệ giữa SV sản xuất, tiêu thu và phân hủy
2. Môi trường
- Là nơi sống của SV chứa các yếu tố tác động lên SV
+ Tự nhiên: Thạch quyển, khí quyển, thủy quyển, sinh quyển
+ Nhân tạo: Xã hội, đầu tư, văn hóa.
3. Hệ sinh thái
- Hệ sinh thái là hệ thống thống nhất giữa quần xã SV và sinh cảnh
- Gồm các sinh đới: Tundra (đồng rêu); taiga; rừng ôn đới; sa mạc; rừng mưa nhiệt đới; hệ sinh thái
nước.
4. Hệ sinh thái con người
- Gắn liền với sự phát triển lịch sử loài người
- Gồm: GĐ hái lượm, GĐ săn bắt, GĐ chăn thả, Nông nghiệp, Công nghiệp, Đô thị hóa
Câu 4: Hãy nêu các thành phần cơ bản của môi trường Trái Đất gồm các quyển nào?
Trả lời:
1. Thạch quyển (Litosphere)
- Vỏ cứng Trái Đất có cấu trúc dày mỏng khác nhau gồm vỏ đại dương và vỏ trên lục địa
- Vỏ dưới đại dương có thành phần đá giàu SiO2, FeO, MgO dày trung bình 8km.
- Vỏ trên lục địa gồm đá basalt dày 1 – 2km nằm ở dưới và các đá khác (granit, sienit…giàu SiO2,
Al2O3) bên trên thường rất dày, trung bình thường 35km.
- Chứa 92 nguyên tố hóa học (8 nguyên tố quan trọng: O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, N, K)
- Tại lằn gợn (ridge) trên đáy đại dương một lượng lớn đá nóng chảy nổi lên từ trong long đất tạo ra
sự chuyển động của các mảng kiến tạo.
- Tại rãnh (trench) một cạnh của mảng bị vùi bên dưới mảng kế cận làm tăng oằn xuống
- Vết nứt trên vỏ Trái Đất nơi các mảng kiến tạo gặp nhau, mảng di chuyển rời xa nhau tạo đường
nứt (rift).
- Đá nóng chảy phun trào trên mảng kiến tạo tại điểm nóng (hot spot).
2. Thủy quyển (hydrosphere)
- Là lớp vỏ lỏng không lien tục bao gồm nước ngọt, nước mặn ở 3 trạng thái: Cứng, lỏng và hơi.
- Khối lượng thủy quyển khoảng 1,4x1018tấn (=7% trọng lượng của thạch quyển), đại dương chiếm
97,4%.
- Chiếm S khoảng 361 triệu km2 (70,8%) bề mặt Trái Đất, độ sâu trung bình là 3800m
- Tỷ trọng nước biển từ 1,0275 – 1,822; nhiệt độ trung bình năm bề mặt đại dương là 17,5oC
- Mực nước biển tương đối ổn định nhưng thay đổi mạnh theo thời kỳ địa chất.
- Chứa hầu hết các nguyên tố hóa học của vỏ Trái Đất, trong đó muối kiềm và kiềm thổ có nồng độ
lớn nhất, trung bình 35g muối/1L
- Biển không phẳng lặng, luôn bị biến động bởi sóng, thủy triều, dòng chảy.
- Hệ thống dòng chảy biển tác dụng quan trọng đến thời tiết, khí hậu, cung cấp dinh dưỡng cho SV
biển và giao thong (hiện tượng Elnino và Lanina)
- Nước ngọt lục địa là 33,5x1018 tấn (=2,3%) nhưng có vai trò quan trọng đối với đời sống SV trên
mặt đất.
3. Khí quyển (Atmosphere)
- Là lớp vỏ ngoài TĐ ranh giới dưới là bề mặt khí quyển, thạch quyển, ranh giới trên là khoảng
không của các hành tinh.
- Hình thành do sự thoát hơi nước từ thủy quyển và thạch quyển.
- Có cấu trúc phân lớp đặc trưng gồm các tầng từ dưới lên: Đối lưu, bình lưu, trung gian, tầng nhiệt,
tầng điện ly.
+ Tầng đối lưu: dày Tb 15km, chứa nhiều hới nước, bụi và các hiện tượng thời tiết chính.
+ Tầng bình lưu: 15-50km, có chứa lớp khong khí giàu ozon
- Thành phần khí quyển ổn định, phần lớn khối lượng khí chứa trong tầng đối lưu, bình lưu (5x1018
tấn) goomg N2, O2, H2O, CO2, H2, O3, NH4, các khí trơ.
- Độ cao 25km của tầng bình lưu có lớp ozon, có khả năng ngăn chặn tia tử ngoại (0,28 )
- Các hoạt động của con người tạo ra khí CFC, CH4, NO, NO2 phá hủy ozon (biến O3 thành O2)
- Khí quyển tiếp nhận 60-70% năng lượng từ MT, dung cho cây xanh quang hợp, phần khác là
nguyên nhân tạo ra tuần hoàn nước.
* Hiệu ứng nhà kính:
- Bức xạ nhiệt (0,5 ) phát ra từ mặt trời xuyên qua khí quyển làm TĐ có nhiệt độ ổn định cân
bằng trong suốt 1 thời gian dài.
- Các hoạt động của con người tạo ra khí CO2, CFC, CH4, NO, NO2 có khả năng hấp thụ mạnh các
bước sóng từ 3,8 - 18 dẫn đến gia tăng nhiệt độ khí quyển => hiệu ứng nhà kính.
- CO2 tăng gấp 2 nhiệt độ TĐ tăng lên 3oC, dự đoán đến 2050 nhiệt độ tăng từ 1,5 – 4,5 oC => thay
đổi lớn khí hậu, mùa màng, thời tiết và đời sống sinh vật.
4. Sinh quyển
- Toàn bộ thế giới SV cùng toàn bộ yếu tố môi trường bao quanh chúng.
- Xuất hiện vào đại thái cổ (3 tỷ năm), số loài SV ngày càng tăng, để lại nhiều khoáng sản, đất đá:
Dầu mỏ, than đá, đá trầm tích.
- Sinh khối ước tính: 4x1014 – 2x1016 tấn
- Bao gồm các hệ thống tương tác Sv với môi trường vô sinh gọi là hệ sinh thái.
- Hệ sinh thái bao gồm 2 thành phần vô sinh:
- Thành phần sinh vật gồm: Sv sản xuất, tiêu thụ, phân hủy
* sơ đồ cấu trúc của sinh quyển: Sinh quyển – Sinh đới (biome) – Hệ sinh thái (ecosystem) – Quần
xã (Community) – Quần thể (population) – Cá thể (Orgamesm)
Câu 4: Sinh quyển là gì? Sinh đới là gì và có bao nhiêu hệ sinh thái trong sinh đới ?
Trả lời :
1. Sinh quyển
- Là 1 quyển đặc biệt của TĐ có tồn tại sự sống, đan xen vào thạch quyển, thủy quyển và khí quyển.
- Thành phần chủ yêu là 3 nguyên tố: C, H, O
- Được chia thành các vùng đặc thù về khí hậu ( nhiêt độ, nước), hệ ĐV, TV và kiểu đất gọi là sinh
đới (biome)
2. Sinh đới
- Đi từ địa cực về xích đạo có khoảng 12 biome, trong mỗi biome có 1 hệ sinh thái ổn định tương
tác với nhau được quy định bởi khí hậu và phân bố địa lý.
2.1. Tundra
- Phân bố ở vùng cực, nhiệt độ lạnh quanh năm trừ mùa hè (3 tháng), hệ thực vật gồm rêu, địa y,
cây bui nhỏ, hệ động vật nghèo nàn gồm các sinh vật chịu lạnh.
2.2. Rừng Taiga
- Phân bố vùng khí hậu lạnh 20oC, hệ thực vật gồm than gỗ, lá nhọn, thông, linh sam, vân sam, hệ
ĐV nghèo: thú ăn cỏ(hươu, nai); thú ăn thịt (gấu, sói, cáo), chim các loại.
2.3. Rừng ôn đới
- Phân bố ở vùng khí hậu ôn đới (Bắc Mỹ, tây Âu, Đong Á), hệ thực vật gồm cây than gỗ: sồi, giẻ,
thông, bạch dương; hệ động vật: thú ăn cỏ (lợn lòi), ăn thịt (chó sói, cáo, gấu), chim(gà gô, mỏ
chéo).
2.4. Thảo nguyên(grassland)
- Phân bố vùng có mùa khô dài, lượng mư nhỏ, lạnh, hệ TV gồm các cây than cỏ, hệ ĐV bao gồm
các loài ăn cỏ và ăn thịt.
2.5. Đồng cỏ (savanne)
- Phân bố vùng có mùa mưa dài, lượng mưa nhỏ, nóng, hệ TV gồm các cây thân cỏ, hệ ĐV gồm các
loài ăn cỏ và ăn thịt.
2.6. Sa mạc (desert)
- Phân bố vùng khí hậu khô hạn, mưa hiếm, hệ TV nghèo bộ rễ phát triển, lá nhỏ (gai); hệ ĐV
nghèo (lạc đà, linh dương, sư tử, gặm nhấm); sâu bọ cánh cứng.
2.7. Rừng nhiệt đới (forest tropical)
- Phân bố vùng Nam Mỹ, Trung Phi, Nam Á, Đông Nam Á, hệ thực vật, động vật rất phong phú, đa
dạng, tổng sinh khối rừng nhiệt đới rất lớn.
* Sinh đới vùng nước, sinh đới thủy: sinh đới thủy vực nước ngọt, thềm lục địa, đáy biển; phân bố
theo độ sâu, nhiệt độ và độ mặn
III. Hệ sinh thái và quan hệ giữa các nhân tố sinh thái
Câu 5. Các thành phần của hệ sinh thái
Trả lời:
- Nhân tố vô sinh – môi trường:
+ Chất vô cơ (C, P, N, CO2, H2O…) tham gia vào chu trình vật chất
+ Chất hữu cơ (protit, gluxit, lipid, mùn bã…) liên kết thành phần vô sinh và hữu sinh
+ Chế độ khí hậu (nhiệt độ và yếu tố vật lý khác)
- Nhân tố hữu sinh – Sinh vật:
+ SV sản xuất (tự dưỡng) chủ yếu là thực vật tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ.
+ SV tiêu thụ (dị dưỡng) sử dụng chất hữu cơ trực tiếp hay gián tiếp từ SV sản xuaart.
+ SV phân hủy (hoại sinh) phân hủy chất hữu cơ thành vô cơ.
Câu 6: Hãy nêu các mối quan hệ giữa các nhân tố sinh thái?
Trả lời:
- Quan hệ trung lập: Quan hê giữa các SV sống cạnh nhau, nhưng loài này không làm lợi hay gây
hại cho sự phát triển của loài kia. Vd: Chim và động vật ăn cỏ.
- Quan hệ lợi 1 phía: Hai loài SV sống cạnh nhau, loài thứ nhất lợi dụng điều kiện do loài thứ 2 đem
lại nhưng không gây hại cho loài thứ 1. Vd: Vi khuẩn cố định đạm ở rễ học đậu, vi khuẩn đường
ruột động vật.
- Quan hệ kí sinh: Giữa 1 loài (ký sinh) sống dựa vào loài khác (ký chủ), gây hại có thể giết chết ký
chủ. Vd: Giun, sán
- Quan hệ thú dữ - con mồi: Giữa 1 loài ăn thịt với loài kia là con mồi
- Quan hệ cộng sinh: hai loài sinh vật sống dựa vào nhau, loài này đem lại lợi ích cho loài kia và
ngược lại. Vd: tảo và địa y; chim rỉa thị và cá sấu
- Quan hệ cạnh tranh: Giữa 2 hay nhiều loài sinh vật cạnh tranh nguồn thức ăn và không gian sống.
Quan hệ này có thể dẫn đến sự tiêu diệt 1 loài. Vd: Giữa các loài ăn cỏ, ong nhập nội – địa phương.
- Quan hệ hạn chế: loài 1 đem lại lợi ích cho loài 2, loài 2 khi phát triển lại hạn chế sự phát triển của
loài 1. Vd: dây leo và cây thân gỗ
Câu 7: Hãy nêu sự chuyển hóa vật chất trong hệ sinh thái?
Trả lời:
1. Chuỗi, lưới thức ăn, bậc dinh dưỡng
- Các thành phần sinh vật trong hệ sinh thái có sự trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin.
- Quan hệ dinh dưỡng giữa các thành phần sinh vật được thực hiện bởi chuỗi, lưới thức ăn và bậc
dinh dưỡng.
- Chuỗi thức ăn là dòng chuyển đổi vật chất và năng lượng của hệ sinh thái bắt đầu bằng sinh vật
sản xuất (TV), kết thúc ở SV tiêu thụ bậc cao và sinh vật phân hủy.
- Lưới thức ăn là tập hợp các chuỗi thức ăn cùng tồn tại trong hệ sinh thái. Trong mạng lưới thức ăn
một loài SV có thể giữ các vị trí dinh dưỡng khác nhau trong các chuỗi thức ăn khác nhau.
- Bậc dinh dưỡng bao gồm các mắt xích thức ăn thuộc thành phần của chuỗi thức ăn: SV cung cấp,
SV tiêu thị cấp 1,2; SV phân hủy. Trật tự xác lập khi SV này ăn SV trước đó và làm mồi cho SV
phía sau.
2. Tháp sinh thái học
- Phân tích sô lượng cá thể, sinh khối và năng lượng theo các bậc dinh dưỡng sắp xếp từ thấp lên
cao sắp xếp theo dạng hình thấp.
- Tháp sinh thái học được biểu diễn bằng các hình chữ nhật chồng lên nhau có cùng chiều cao, phụ
thuộc vào số lượng hay năng lượng của cùng một bậc dinh dưỡng.
- Có 3 loại tháp sinh thái học: Số lượng, sinh khối, năng lượng.
3. Khả năng tự cân bằng của hệ sinh thái
- HST có khả năng tự duy trì và tự điều chỉnh để giữ tính ổn định, 3 khả năng:
+ Duy trì số lượng các loài sinh vật
+ Duy trì số lượng cá thể trong quần thể
+ Duy trì sự cân bằng của các yếu tố vô sinh và hữu sinh
- Trong thực tế khả năng tự điều chỉnh và tự duy trì theo 3 cơ chế:
+ Tốc độ dòng năng lượng (quang hợp, hô hấp)
+ Tốc độ chuyển hóa vật chất (phân hủy, SD hóa)
+ Tính đa dạng sinh học của hệ (loài thay thế)
Câu 8: Hãy trình bày dòng năng lượng và năng suất sinh học của hệ sinh thái?
Trả lời:
1. Dòng năng lượng
- Chủ yếu là năng lượng MT, phần khác là năng lượng từ lòng đất (hóa thạch, phóng xạ…)
- Năng lượng Mt được cây xanh quang hợp hấp thu, chuyển thành chất hữu cơ, tiếp tục theo chuỗi
thức ăn đi đên các thành phần khác của hệ.
2. Năng suất sinh học
- Là khả năng chuyển hóa năng lượng MT hoặc năng lượng chứa trong thức ăn ban đầu thành sinh
khối.
- NSSH sơ cấp thô (GPP): NLMT được thực vật quang hợp và chuyển hóa thành các chất hữu cơ
chứa trong cơ thể và năng lượng để duy trì sự sống (hô hấp).
- NSSH sơ cấp tinh (NPP): NLMT được TV tổng hợp chứa trong các chất hữu cơ
GPP = NPP + R (năng lượng dung cho hô hấp)
GPP được tính theo đơn vị kg/ha/năm(vật chất khô); hoặc kj/m2/năm (năng lượng)
- Tổng NSSH sơ cấp TĐ là 1018kj/năm, mỗi người tiêu thụ 4,2x109 kj/năm => số lượng người đủ
năng lượng: 25 tỷ người
Câu 9: Hãy cho biết sự phát triển của hệ sinh thái diễn ra như thế nào?
Trả lời:
- Trong tự nhiên các quá trình sinh học phát triển thường tuân theo nguyên lý 2 của nhiệt động học:
trình tự diễn biến là quá trình tăng entropi (ds>>2), hay gia tăng trạng thái hỗn loạn vô trật tự.
- Sự phát triển của hệ sinh thái tự nhiên khác biệt với quá trình tự nhiên khác, tăng dần độ trật tự
hay giảm entropi (ds<0) theo thời gian.
- Định luật 2 nhiệt động học tác động lên hệ thống sông. Mỗi lần năng lượng chuyển từ nơi này
sang nơi khác, năng lượng hữu ích ban đầu mất đi dần qua nhiệt khuếch tán vào môi trường.
- HSTTN phát triển dẫn đến mức ổn định giảm tiêu thụ năng lượng để duy trì sự sống bằng cách
giảm tăng trưởng, không tăng số loài.
P/R=>1; P/B=>0
Câu 10. Hãy cho biết sự tiến hóa của hệ sinh thái diễn ra như thế nào?
Trả lời:
- Sự tiến hóa của hệ sinh thái và quần xã sinh vật tuần tự từ dạng này qua dạng khác gọi là diễn thế
sinh thái ( song song với quá trình biến đổi khí hậu, thổ nhưỡng, địa chất hoặc giá thể).
- Có 3 loại diễn thế:
+ Diễn thế nguyên sinh: Khởi đầu từ một môi trường trống => quần xã tiên phong => quần thể
trung gian=> quần xã đỉnh cực (climax). Quần xã sinh thái có sự cân bằng sinh thái giữa quần xã và
ngoại cảnh, tỷ lệ P/B=1; P/B=0.
Thí dụ 1: Diễn thế nguyên sinh từ hồ thành rừng cây trong đó quần xã tiên phong là các thực vật
sống vùng ngập nước.
+ Diễn thế thứ sinh: xuất hiện ở một môi trường đã có ở một quần xã => quần xã bị hủy hoại =>
thây thế dần bởi quần xã trung gian => quần xã đỉnh cực.
+ Diễn thế phân hủy: không dẫn đến quần xã đỉnh cực, môi trường đần dần bị phân hủy qua mỗi
quần xã trong diên thế. Đây là diễn thế của quần xã trên cây ngã hay trên xác của động vật.
Câu 11. Hãy trình bày sự tăng trưởng và sự điều chỉnh quần xã sinh vật?
Trả lời:
1. Nguyên lý 1
- Trong điều kiện không có giới hạn về không gian và nguồn thức ăn, tốc độ tăng trưởng của quần
thể có thể biểu diễn bằng phương trình: Nt = No*exp(r*t)
Trong đó:
No: số lượng cá thể ban đầu
Nt: Số lượng cá thể thời điểm t
r: Hệ số tăng trưởng nội tại
- Đường biểu diễn số lượng sinh vật trong quần thể trong trường hợp r > 0 ( hình j ); r <0 (hình S
ngược).
2. Nguyên lý 2
- Trong điều kiện sự phát triển của quần thể bị giới hạn về không gian và nguồn thức ăn, số lượng
các thể của quần thể sinh vật bị giới hạn bởi khẳ năng mang K (threshold) của hệ sinh thái.
3. Nhận xét
- Quần thể có 2 cách tăng trưởng và tự điều chỉnh
+ Phát triển quần thể r có nội dung tăng về số lượng cá thể, thích hợp với các loài sinh vật yếu, kích
thước nhỏ.
+ Phát triển quần thể K có nội dung giữ số lượng cá thể sinh vật ở mức thích hợp, nhỏ hơn khả năng
mang của hệ sinh thái đối với các loài sinh vật có tính cạnh tranh cao, kích thước lớn.
Câu 12. Hãy trình bày những tác động của con người tới hệ sinh thái?
1. Tạo ra các hệ sinh thái nhân tạo
- HST ổn định có tỷ lệ P/R =1 và P/B = 0.