Bài 48. Hệ sinh thái và sinh quyển

I. HỆ SINH THÁI VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ SINH THÁI

- Trong hệ sinh thái, các loài sinh vật trong quần xã luôn có sự tác động qua lại với nhau và với các nhân tố sinh thái vô sinh của môi trường. Nhờ đó, hệ sinh thái là một hệ thống sinh học hoàn chỉnh và tương đối ổn định.

- Hệ sinh thái là một hệ thống mở do thường xuyên diễn ra quá trình trao đổi chất và năng lượng với môi trường,  điều chỉnh số lượng loài và số lượng cá thể của mỗi loài để duy trì trạng thái cân bằng ổn định.

- Kích thước của hệ sinh thái rất đa dạng, có thể rất nhỏ như một giọt nước biển hoặc có kích thước lớn như một ao nuôi hay rừng mưa nhiệt đới; Trái Đất là hệ sinh thái lớn nhất.

- Trong quần xã, các loài sinh vật được chia thành ba nhóm dựa vào hình thức dinh dưỡng của chúng.

+ Sinh vật sản xuất: là những loài sinh vật tự dưỡng có khả năng tổng hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ. Nhóm này bao gồm chủ yếu là các loài thực vật, tảo và một số vi sinh vật tự dưỡng.

+ Sinh vật tiêu thụ: là những loài sinh vật không có khả năng tự tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ, chúng lấy chất hữu cơ từ các loài sinh vật khác. Nhóm này bao gồm các loài động vật ăn thực vật, động vật ăn động vật và động vật ăn tạp.

+ Sinh vật phân giải: là những loài sinh vật có khả năng phân giải các chất hữu cơ có sẵn để cung cấp chất dinh dưỡng cho cơ thể. Nhóm này chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng, nấm, ...

II. CÁC KIỂU HỆ SINH THÁI

- Dựa vào nguồn gốc hình thành, các hệ sinh thái có thể chia thành hệ sinh thái tự nhiên và hệ sinh thái nhân tạo.

- Các hệ sinh thái tự nhiên trên Trái Đất được chia thành hai nhóm là hệ sinh thái trên cạn và hệ sinh thái dưới nước. Hệ sinh thái dưới nước gồm có hệ sinh thái nước mặn và hệ sinh thái nước ngọt.

- Hệ sinh thái trên cạn chủ yếu gồm các hệ sinh thái rừng, sa mạc, hoang mạc và đồng cỏ.

- Hệ sinh thái nước mặn gồm có các hệ sinh thái vùng ven bờ (các rừng ngập mặn, rạn san hô, thảm cỏ biển, ...) và hệ sinh thái vùng biển khơi.

- Hệ sinh thái nước ngọt được chia thành hệ sinh thái nước chảy (sông, suối) và hệ sinh thái nước đứng (ao, hồ, ...).

- Ngoài các hệ sinh thái tự nhiên, con người cũng chủ động tạo ra các hệ sinh thái nhân tạo. Các hệ sinh thái này cũng đa dạng về kích thước như hệ sinh thái tự nhiên, ví dụ: bể cá cảnh, đồng ruộng, các khu đô thị, thành phố, ruộng bậc thang, mô hình VAC, ...

III. TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI

1. Tìm hiểu chuỗi thức ăn và lưới thức ăn

- Trong quần xã, mối quan hệ dinh dưỡng giữa các loài được thể hiện qua chuỗi thức ăn và lưới thức ăn.

- Chuỗi thức ăn gồm nhiều loài có mối quan hệ dinh dưỡng với nhau và mỗi loài là một mắt xích của chuỗi. Ví dụ:

+ Chuỗi thức ăn dưới nước: (a) Thực vật phù du → giáp xác → cá trích → cá thu

+ Chuỗi thức ăn trên cạn: (b) Cỏ → châu chấu → ếch → rắn → chim đại bàng

- Lưới thức ăn là một tập hợp gồm nhiều chuỗi thức ăn của quần xã, trong đó, một loài có thể tham gia vào nhiều chuỗi thức ăn (được gọi là mắt xích chung). Một lưới thức ăn cơ bản bao gồm sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân giải.

2. Tìm hiểu tháp sinh thái

- Tháp sinh thái là sơ đồ dạng hình tháp biểu diễn độ lớn của mỗi bậc dinh dưỡng (là tập hợp tất cả các loài có cùng mức dinh dưỡng trong một lưới thức ăn).

- Độ lớn của các bậc dinh dưỡng được xác định dựa trên số lượng cá thể, lượng sinh khối hoặc mức năng lượng ở mỗi bậc dinh dưỡng.

+ Tháp số lượng: được xây dựng dựa trên số lượng cá thể sinh vật ở mỗi bậc dinh dưỡng.

+ Tháp sinh khối: được xây dựng dựa trên khối lượng tổng số của tất cả các sinh vật ở mỗi bậc dinh dưỡng trên một đơn vị diện tích hoặc thể tích.

+ Tháp năng lượng: được xây dựng dựa trên mức năng lượng được tích luỹ ở mỗi bậc dinh dưỡng.

3. Tìm hiểu vòng tuần hoàn các chất trong hệ sinh thái

- Trong hệ sinh thái, các chất dinh dưỡng từ môi trường tự nhiên truyền vào cơ thể sinh vật, qua các bậc dinh dưỡng rồi truyền trở lại môi trường; một phần các chất lắng đọng trong đất, nước.

- Năng lượng từ ánh sáng mặt trời được sinh vật sản xuất hấp thụ và biến đổi thành năng lượng hoá học nhờ quá trình quang hợp. Sau đó, năng lượng truyền qua các bậc dinh dưỡng và cuối cùng truyền trở lại môi trường.

- Phần lớn năng lượng (khoảng 90%) ở mỗi bậc dinh dưỡng bị mất đi do hoạt động hô hấp, bài tiết chất thải, các
phần rơi rụng (lá cây, lông động vật, ...), chỉ một phần nhỏ được sinh vật tích luỹ để sản sinh các chất hữu cơ cho cơ thể.

IV. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC BẢO VỆ HỆ SINH THÁI

V. SINH QUYỂN

1. Tìm hiểu sinh quyển

- Trong sinh quyển, các sinh vật sống và môi trường có sự tương tác qua lại lẫn nhau thông qua vòng tuần hoàn các chất trong hệ sinh thái, hình thành nên hệ thống tự nhiên trên phạm vi toàn cầu.

2. Tìm hiểu các khu sinh học

- Khu sinh học là hệ sinh thái lớn đặc trưng cho khí hậu và đất đai của một vùng địa lí xác định.

- Sinh quyển được chia thành các nhóm khu sinh học lớn:

+ Các khu sinh học trên cạn.

+ Các khu sinh học dưới nước:

• Các khu sinh học nước ngọt gồm hai nhóm chính là hệ sinh thái nước chảy và hệ sinh thái nước đứng.
• Các khu sinh học nước mặn gồm hệ sinh thái ven bờ và các khu sinh học biển.