Bài 20: Môi trường sống và các nhân tố sinh thái

I. MÔI TRƯỜNG SỐNG CỦA SINH VẬT

Môi trường sống của sinh vật là tất cả các nhân tố bao quanh sinh vật có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự tồn tại, sinh trưởng, phát triển và các hoạt động của sinh vật. Mỗi trường sống của sinh vật có thể được chia thành bốn loại: môi trường nước, môi trường đất, môi trường trên cạn và môi trường sinh vật.

Trong tự nhiên, một loài sinh vật thường sống trong một môi trường xác định. Ví dụ: cá sống trong nước, giun đất sống trong đất, chim sống trên cạn, nấm da sống kí sinh trên da của động vật hoặc con người. Tuy nhiên, một số loài sinh vật có thể tồn tại và sinh sống trong nhiều môi trường khác nhau. Ví dụ như các loài lưỡng cư sống trong cả môi trường nước và môi trường trên cạn. Nhiều loài vi sinh vật có thể sống trong nước, trong đất hoặc kí sinh hay cộng sinh trên cơ thể của các sinh vật khác.

II. CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI

1. Khái niệm

Nhân tố sinh thái là các yếu tố của môi trường có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến đời sống của sinh vật. Nhân tố sinh thái được chia thành hai loại: nhân tố vô sinh và nhân tố hữu sinh.

Nhân tố vô sinh gồm các yếu tố vật lí, hoá học, thổ nhưỡng của môi trường. Nhân tố hữu sinh gồm các yếu tố sinh học của môi trường, tác động đến sinh vật thông qua các mối quan hệ như hỗ trợ hoặc đối kháng. Con người là nhân tố hữu sinh đặc biệt có ảnh hưởng rất lớn đến sinh vật.

2. Quy luật tác động của các nhân tố sinh thái

Sự tồn tại của các sinh vật phụ thuộc vào sự tác động của các nhân tố sinh thái, sự tác động đó thường tuân theo các quy luật: giới hạn sinh thái, tác động tổng hợp và tác động không đồng đều.

Giới hạn sinh thái

Giới hạn sinh thái là khoảng giá trị xác định của một nhân tố sinh thái mà sinh vật có thể tồn tại và phát triển. Giới hạn sinh thái đối với một loài sinh vật có thể thay đổi phụ thuộc vào tuổi, thể trạng cơ thể, chế độ dinh dưỡng,... Giới hạn sinh thái thường được chia thành hai khoảng khoảng thuận lợi và khoảng chống chịu. Sinh vật sẽ chết nếu giá trị của nhân tố sinh thái nằm ngoài giới hạn chống chịu. 

Tác động tổng hợp của các nhân tố sinh thái

Môi trường gồm nhiều nhân tố sinh thái gắn bó chặt chẽ với nhau thành một tổ hợp sinh thái và cùng tác động lên sinh vật. Để một sinh vật có thể tồn tại và phát triển thì tất cả các nhân tố sinh thái phải nằm trong giới hạn sinh thái của sinh vật đó. 

Sự phát triển bình thường của sinh vật sẽ bị ảnh hưởng khi một nhân tố sinh thái nào đó không thuận lợi. Ví dụ: Nhiệt độ và ánh sáng phù hợp, trong đất có đầy đủ các chất khoáng nhưng cây sẽ không sinh trưởng và phát triển nếu thiếu nước.

Tác động không đồng đều của nhân tố sinh thái

Các nhân tố sinh thái tác động không đồng đều lên đời sống sinh vật. Sự phát triển của một loài sinh vật đôi khi chịu ảnh hưởng rất lớn bởi một nhân tố sinh thái, trong khi các nhân tố khác ảnh hưởng rất nhỏ. Sự hình thành giới tính của rùa chịu tác động rất lớn bởi nhiệt độ môi trường.

Nhân tố sinh thái tác động không đồng đều lên các giai đoạn phát triển và các chức phận của cơ thể sống. Một giá trị sinh thái có thể thuận lợi với giai đoạn hay quá trình phát triển này nhưng lại không thuận lợi cho giai đoạn hay quá trình phát triển khác. 

3. Sự tác động qua lại giữa môi trường và sinh vật

3.1. Ảnh hưởng của một số nhân tố sinh thái đến sinh vật

Sự tác động của ánh sáng đến sinh vật

Ánh sáng ảnh hưởng tới các quá trình sinh lí của cây như quang hợp, hô hấp,... do đó ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng, phát triển và sinh sản của thực vật. Dựa theo sự thích nghi với điều kiện ánh sáng khác nhau, thực vật có thể được chia thành hai nhóm cây: nhóm cây ưa sáng và nhóm cây ưa bóng.

Ánh sáng cũng ảnh hưởng lớn đến hoạt động của các loài động vật. Ánh sáng giúp cho các loài động vật định hướng trong không gian và nhận biết các sự vật, hiện tượng xung quanh, nhờ đó có thể nhận ra đồng loại, tìm kiếm thức ăn hoặc chạy trốn kẻ thù.

Dựa vào sự thích nghi với điều kiện ánh sáng khác nhau, động vật cũng được chia thành hai nhóm là nhóm động vật ưa hoạt động ban ngày và nhóm động vật ưa hoạt động ban đêm.

Sự tác động của nhiệt độ đến sinh vật

Nhiệt độ ảnh hưởng tới sinh trưởng, phát triển, phân bố của các loài sinh vật. Trong một năm, nhiệt độ thay đổi theo các mùa và tác động lên sinh vật; hình thành nhịp sinh trưởng theo mùa. Nhiệt độ ảnh hưởng rõ rệt đến các hoạt động sinh lí của thực vật như quang hợp, hô hấp, thoát hơi nước,... do đó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của cây.

Tuỳ theo nơi sống có nhiệt độ cao hay thấp, cây có những hình thức thích nghi khác nhau. 

Nhiệt độ ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển và hình thái của động vật. Hình thái của nhiều loài động vật đã thay đổi để thích nghi với những điều kiện nhiệt độ khác nhau.

3.2. Ảnh hưởng của sinh vật đến môi trường

Sự phát triển của sinh vật cũng ảnh hưởng rất lớn đến môi trường sinh thái. Hoạt động sống của các loài sinh vật có thể làm thay đổi các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, hàm lượng các chất trong đất, nước và khí quyển,...

III. NHỊP SINH HỌC

Các yếu tố của tự nhiên thường biến đổi theo quy luật có tính chu kì, ví dụ: chu kì ngày đêm, chu kì của thuỷ triều, chu kì trăng, chu kì của các mùa trong năm,... Tính chu kì của điều kiện môi trường đã quyết định đến các quá trình sinh lí, hoá sinh trong cơ thể mỗi loài sinh vật, làm cho các loài sinh vật hoạt động theo những nhịp điệu phù hợp với sự biến đổi của môi trường. Như vậy, nhịp sinh học là những phản ứng nhịp nhàng của cơ thể sinh vật với những thay đổi có tính chu kì của các nhân tố môi trường.

Sự thay đổi nhịp nhàng của sinh vật tương thích với những thay đổi có tính chu kì của môi trường chính là cơ chế thích nghỉ giúp cho sinh vật tồn tại và phát triển phù hợp với từng điều kiện môi trường. 

Ở người, nhịp sinh học điển hình là nhịp ngày đêm: con người thường thức, thực hiện các hoạt động vào ban ngày và thường ngủ vào ban đêm. Khi trời tối, đồng hồ sinh học của cơ thể báo hiệu cho các tế bào hoạt động chậm lại. Cơ thể sản sinh melatonin có tác dụng gây buồn ngủ, nồng độ melatonin đạt giá trị cao nhất vào khoảng 2 – 4 giờ sáng, sau đó giảm xuống thấp nhất vào 7 giờ 30 phút sáng. Khi trời sáng, con người tỉnh táo và lại bắt đầu các hoạt động.