Các sinh đới vùng nước và các sinh đới thủy
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (782.21 KB, 12 trang )
• Các sinh đới vùng nước và các sinh đới thủy bao gồm sinh đới thủy vực nước ngọt,
thềm lục địa, đáy biển,…thường có những đặc trưng riêng, nhân tố sinh thái chủ yếu
quyết định đặc điểm của sinh đới là tốc độ dòng chảy, thành phần trầm tích đáy, hàm
lượng khí O
2
hòa tan, áp suất, hàm lượng chất dinh dưỡng và độ mặn.
3.3. Cơ chế hoạt động của hệ sinh thái
HST là hệ thống các quần thể sinh vật và các thành phần của MT sống bao quanh,
trong một quan hệ chặt chẽ và tương tác với nhau.
Trong HST có 2 loại nhân tố : nhân tố vô sinh và nhân tố hữu sinh .
Xét về mặt cấu trúc, HST có 4 thành phần cơ bản: các yếu tố MT, sinh vật sản
xuất, sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân hủy.
Sinh vật sản xuất là thực vật và các vi khuẩn có khả năng tổng hợp chất dinh
dưỡng từ các chất vô cơ và ánh sáng mặt Trời. Sinh vật tiêu thụ lấy chất dinh dưỡng từ
sinh vật sản xuất thông qua tiêu hóa thức ăn. Sinh vật tiêu thụ bậc 1 là động vật ăn cỏ;
sinh vật tiêu thụ bậc 2 là động vật ăn thịt bậc 1; sinh vật tiêu thụ bậc 3 là động vật ăn thịt
bậc 2,...Sinh vật phân hủy gồm vi khuẩn và nấm có chức năng phân hủy xác chết và thức
ăn thừa, chuyển chúng thành các yếu tố MT.
Giữa các thành phần trên luôn có sự trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin.
Quan hệ dinh dưỡng giữa các thành phần trên trong HST được thực hiện thông qua
chuỗi thức ăn.Có 2 chuỗi thức ăn: chuỗi thức ăn thực vật và chuỗi thức ăn phân hủy.Tập
hợp các chuỗi thức ăn cùng tồn tại trong một HST tạo thành mạng hoặc lưới thức ăn.
HST có khả năng tự duy trì và tự điều chỉnh để giữ nguyên tính ổn định của
mình.HST không tĩnh, nhưng luôn luôn duy trì tính ổn định . Chúng duy trì và tự điều
chỉnh tính ổn định của mình nhờ 3 cơ chế: điều chỉnh tốc độ dòng năng lượng đi qua hệ;
điều chỉnh tốc độ chuyển hóa vật chất ben trong hệ và điều chỉnh bằng tính đa dạng sinh
học của hệ. Tốc độ chuyển hóa vật chất bên trong HST được điều chỉnh bằng tốc độ phân
hủy xác động thực vật, tốc độ của vòng tuần hoàn sinh địa hóa. Nhờ các cơ chế trên, các
HST tự nhiên duy trì tính ổn định trong suốt một quá trình lâu dài trước các thay đổi của
MT và tự nhiên.
3.4. Dòng năng lượng và năng suất sinh học của hệ sinh thái
3.4.1. Dòng năng lượng
Các HST ở cạn tồn tại và phát triển chủ yếu nhờ nguồn năng lượng vô tận của mặt
trời. Sự biến đổi của năng lượng mặt trời thành hóa năng trong quá trình quang hợp là
điểm khởi đầu của dòng năng lượng trong các HST. Bức xạ mặt trời gồm gần như toàn
bộ các bước sóng ngắn và 98% là các bước sóng từ 0,15-3,0 m. Khi bức xạ mặt trời tới
mặt đất, được mặt đất hấp thụ một phần, còn một phần bị phản xạ trở lại khí quyển ở
dạng bức xạ sóng ngắn và được định lượng bằng chỉ số Albedo.
3.4.2. Năng suất sinh học của hệ sinh thái
Nguồn năng lượng duy trì các hoạt động bình thường của các HST là năng lượng
Mặt trời và năng lượng bên trong lòng Trái đất.Sự phân bố năng lượng Mặt Trời tới Trái
đất được trình bày ở sơ đồ hình 3.2.
Theo sơ đồ này chỉ có một phần rất nhỏ _< 1% năng lượng Mặt trời tạo nên
nguồn năng lượng cho sự hoạt động của HST.
Phân bố của dòng năng lượng sinh thái trong một bậc của chuỗi thức ăn có dạng
hình như sau:
ND E
P
R
Hình 3.2: Sơ đồ dòng năng lượng sinh thái trong một bậc thức ăn
I - Năng lượng đầu vào
ND - Năng lượng không tiêu hóa
P - Năng lượng được tiêu hóa
R - Năng lượng dùng cho hô hấp
E - Năng lượng bị bài tiết
G - Năng lượng tăng trưởng
I = ND + R + E + G G/I <_ 10% năng lượng đầu vào
Theo sơ đồ, dòng năng lượng sinh thái theo chuỗi thức ăn ngày càng bé đi do bị
phát tán vào MT xung quanh. Sự thu nhỏ của dòng năng lượng sinh thái theo sự phát
triển của chuổi thức ăn, tạo nên tháp sinh thái hoặc tháp năng lượng sinh thái. Mô hình về
tháp năng lượng sinh thái có thể lấy theo ví dụ tháp sinh thái của ao, hồ VN của Tác giả
Vũ Trung Tạng
4 Kcal/m
2
/năm
40 Kcal/m
2
/năm
400 Kcal/m
2
/năm
400 Kcal/m
2
/năm
Cá lớn
Cá béï
Động vật trôi nổi
Thực vật trôi nổi
Mặt trời
Sinh vật sản
xuất
Sinh vật tiêu
thụ, phân
huỷ
Nhiệt năng
Cơ năng
Nhiệt năng
Năng lượng
Hoá học
Dòng
năng lượng
bức xạ
Hình 3.1: Dòng năng lượng đi qua HST
Hình 3.3: Tháp sinh thái của ao hồ Việt Nam
Năng suất sinh học của HST là khả năng chuyển hóa năng lượng Mặt trời hoặc
năng lượng chứa trong thức ăn ban đầu thành sinh khối.
3.5. Chu trình tuần hoàn sinh địa hóa
Dòng năng lượng đi qua HST chỉ theo một chiều, không hoàn nguyên. Ngược lại,
vật chất tham gia tạo thành các cơ thể sống luôn vận động, biến đổi trong nhiều chu trình
từ các cơ thể sống vào MT vật lý không sống và ngược lại. Chu trình này được gọi là chu
trình sinh địa hóa.(xem hình 3.4)
Như vậy, chu trình sinh địa hóa là chu trình vận động có tính chất tuần hoàn của
vật chất trong sinh quyển từ môi trường bên ngoài chuyển vào trong cơ thể sinh vật, rồi
từ cơ thể sinh vật lại chuyển trở lại MT.
Ánh sáng
Thực vật
Động vật ăn cỏ
Động vật ăn thịt
Sinh vật phân hủy
Xác
chết
động
thực
vật
Môi trường
đất, nước,
không khí
Hình 3.4: Sơ đồ tổng quát chu trình sinh địa hóa tự nhiên của Trái đất
Chu trình tuần hoàn sinh địa hóa là vòng tuần hoàn khép kín về vật chất và vòng
tuần hoàn hở về năng lượng, được biểu diễn bằng sơ đồ tổng quát ở hình vẽ trên(hình 3.4)
Chu trình sinh địa hóa của các nguyên tố hóa học được chia làm 2 loại:
- Chu trình sinh địa hóa chủ yếu : C,P,N,S, nước.
- Các chu trình còn lại là chu trình thứ yếu.
• Chu trình cacbon.
Chu trình cacbon bắt đầu từ phản ứng quang hợp của thực vật, thực hiện dưới tác
động của ánh sáng Mặt trời với chất xúc tác là các hạt diệp lục( clorophyll) và kết thúc
bằng việc tạo ra các hợp chất hữu cơ theo phản ứng:
Ánh sáng Mặt Trời
CO
2
+ H
2
O -------------------------- C
6
H
12
O
6
+ O
2
+ Q
Clorophyll
Trong phản ứng quang hợp trên,Q là năng lượng sơ cấp thô chứa trong sinh khối
thực vật, có giá trị bằng 674 kcal/kg, tồn tại dưới dạng năng lượng liên kết H-C-O của
cacbuahydro C
6
H
12
O
6
. Cùng với việc tổng hợp C
6
H
12
O
6
, quá trình quang hợp còn tạo ra
oxy cần thiết để duy trì sự sống trên Trái đất.(xem hình 3.5)
C
6
H
12
O
6
Động vật ăn cỏ
Động vật ăn thịt bậc 1
Động vật ăn thịt bậc cao
Sinh vật phân hủy
Xác
chết
động
thực
vật
Hô hấp
Môi trường
CO
2,
H
2
O,
khí quyển
Ánh sáng
Quang hợp
TV
Bảng 3.2: Cacbon trong sinh quyển (tỷ tấn)(Bolin et al, 1979)
- Khí quyển
- Nước đại dương
-Trong trầm tích
- Cơ thể sinh vật
- Nhiên liệu hóa thạch
+ Tổng cacbon hữu cơ
+ Tổng cacbon vô cơ
692
35.000
>10.000.000
3.432 (đang sống 529 và chết 2840)
>5.000
8.432
10.035.692
• Chu trình Nitơ
Chu trình Nitơ có vai trò quan trọng trong đời sống của Trái đất, vì N là nguyên tố
cấu thành nên các prôtit, axit amin, AND,ARN (xem hình 3.6)
Hình 3.5: Chu trình cacbon hữu cơ của Trái Đất
Động vật
Động vật
Thực vật
Thực vật
Cây cỏ
Vi khuẩn cố
định đạm
trong cây họ
đậu
N
2
NO
2
N
2
O
N
2
Bài tiết
xác chết
NH
3
NO
2
NO
3
Khí quyển
Vi khuẩn cố định đạm
Vi khuẩn khử
Vi khuẩn Nitrobacter
Ôxy hóa
Ôxy hóa
Phân giải yếm khí
Khí quyển
