CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3

Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013



CHƯƠNG 4



HỆ SINH THÁI

4.1. KHÁI NIỆM



4.1.1.Định nghĩa hệ sinh thái

Vào những năm 40 của thế kỷ XX, các nhà sinh thái học đã nhận thức được

rằng, quần xã và mơi trường khơng chỉ có tác động tương hỗ với nhau mà còn tạo

thành một đơn vị thống nhất và là đơn vị cơ sở của tự nhiên, đó là các hệ sinh thái

(ecosystem).

Khái niệm “ecosystem” được nhà sinh thái học người Anh Tansley đưa ra vào

năm 1935. Theo Tansley thì: Hệ sinh thái là một thuật ngữ biểu thị một tập hợp các

vật sống (thực vật, động vật, vi sinh vật) và môi trường vơ cơ nơi chúng sinh sống

(khí hậu, đất).

Theo Odum (1971) thì:



Hệ sinh thái là một đơn vị bất kỳ của tự nhiên bao gồm tất cả các sinh vật

của một khu vực nhất định, tác động qua lại với môi trường vật lý xung quanh

bằng các dòng năng lượng, tạo nên một cấu trúc dinh dưỡng xác định, sự đa

dạng về thành phần lồi và vòng tuần hồn vật chất trong mạng lưới.

Hệ sinh thái được xác định như đơn vị cơ bản của tự nhiên với c hức năng là

trao đổi vật chất năng lượng giữa sinh vật với môi trường. Hệ thống phát sinh, biến

động, phát triển và tái sản xuất nhờ:

- Dòng vật chất.

- Dòng năng lượng.

- Dòng thơng tin.

- Dòng tái sản xuất.

Dòng vật chất là dòng cơ sở. Hoạt động của hệ chính là sự vận động của 4

dòng này.

4.1.2. SƠ LƯỢC VỀ CẤU TRÚC CỦA HỆ SINH THÁI



Về mặt dinh dưỡng, hệ sinh thái được chia thành 2 thành phần:

32



Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013



1. Thành phần tự dưỡng: bao gồm các loài cây xanh và một số loại tảo có khả

năng hấp thụ các hợp chất vô cơ dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời để

tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ, xây dựng nên cơ chất của mình theo

hình:

Bức xạ mặt trời

nCO2 + n H2O



(CH2O) n + nO2



2. Thành phần dị dưỡng, bao gồm sinh vật tiêu thụ các bậc từ sinh vật ăn thực

vật, cho đến sinh vật ăn thịt các bậc và sinh vật phân hủy.

(CH2O) n + nO2



——— nCO2 + nH2O +NL



Về mặt cơ cấu, hệ sinh thái được chia thành 2 thành phần sau:

1. Thành phần vô sinh: bao gồm

- Các chất vô cơ như C, N, CO2, H2O, O2.... và các chất hữu cơ (Protit, lipit,

mùn) tham gia vào chu trình sinh địa hóa trong hệ sinh thái.

- Chế độ khí hậu như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, và các yếu tố vật lý khác.

2. Thành phần hữu sinh: bao gồm sinh vật chủ yếu là cây xanh, sinh vật tiêu

thụ các bậc và các sinh vật hoại sinh (quan trọng là vi khuẩn và nấm).

Về mặt chức năng, hoạt động của hệ sinh thái được phân biệt thành các nhóm

sau:

1. Dòng năng lượng.

2. Chuỗi thức ăn.

3. Sự phân bố theo không gian và thời gian.

4. Vòng tuần hồn vật chất.

5. Phát triển và tiến hóa.

6. Điều khiển (Cybernetic) / điều chỉnh

1.4.1 Các đặc trưng của hệ sinh thái



1. Độ lớn: Các hệ sinh thái có quy mơ lớn nhỏ rất khác nhau:

- Hệ sinh thái nhỏ: Một bể nuôi cá nhỏ trong phòng, một chậu cây cảnh.

- Hệ sinh thái vừa: Một thảm rừng, một cánh đồng lúa, một hồ chứa.

- Hệ sinh thái lớn: Đại dương, lục địa.

Tập hợp tất cả các hệ sinh thái trên bề mặt hành tinh của chúng ta làm thành

một hệ sinh thái khổng lồ - đó là sinh quyển hay sinh thái quyển.

2. Tinh hệ thống:

Hệ thống được xem là tập hợp của các đối tượng được liên kết với nhau bằng



33



Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013



nhiều mối tương tác hay hệ thống là một chuỗi sự vật hoặc hiện tượng có liên quan

với nhau và có những hoạt động chung. Liên quan đến trao đổi vật chất và năng

lượng người ta chia hệ thống thành hệ thống kín, hệ thống hơi kín, hệ thống hở.

Nhìn chung các hệ sinh thái trên bề mặt Trái Đất đều là cá hệ thống hở, nghĩa là các

hệ thống này có q trình trao đổi vật chất và năng lượng với hệ thống bên cạnh

hoặc với môi trường xung quanh.

3. Tính phản hồi (Mối liên hệ ngược/cơ chế tự điều chỉnh): Phản hồi là

thuộc tính của hầu hết các hệ thống, là hiện tượng xuất hiện khi có sự thay đổi một

trong các thành phần của hệ thống và sau đó bắt đầu một loạt thay đổi trong các

thành phần khác và cuối cùng “ phản hồi “ trở lại thành phần ban đầu.

- Phản hồi tiêu cực: Phản hồi tiêu cực có hiệu ứng làm giảm nhịp điệu thay

đổi trong thành phần ban đầu, mà thành phần đó là nguồn gốc của hàng loạt các thay

đổi trong các thành phần khác. Là cơ chế để đạt và duy trì được trạng thái cân bằng,

ổn định trong hệ sinh thái.

- Phản hồi tích cực: Đó là sự phản hồi mà trong đó sự thay đổi một trong

các thành phần của hệ thống sẽ gây ra hàng loạt sự thay đổi các thành phần khác

trong hệ thống, kết quả làm gia tăng tốc độ biến đổi ban đầu. Đó chính là cơ chế gia

tăng cường độ thay đổi và làm mất cân bằng.

1.5 ĐẶC ĐIÊM TỒN TẠI VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ SINH THÁI.

4.2.1. Cấu trúc của hệ sinh thái

Cấu trrúc của hệ sinh thái bao gồm bốn thành phần chủ yếu là: Sinh vật sản

xuât (Producer - P), sinh vật tiêu thụ các bậc (Consumer - C), sinh vật phân hủy

(Decomposer - D) và môi trường vật lý (Environment- E).

Môi trường (E)

Vật sản xuất

P



Vật tiêu thụ

Các cấp



Vật phân huỷ

(D)

P



Hình

5

Sơ đồ

cấu trúc hệ sinh thái

+ Sinh vật sản xuất (Producer - P) là những sinh vật tự dưỡng (autotrophy),

gồm các lồi thực vật có màu xanh và một số nấm, vi khuẩn có khả năng quang

hợp hoặc hóa tổng hợp.

+ Sinh vật tiêu thụ (Consumer - C) là những sinh vật dị dưỡng

(heterotrophy) bao gồm tất cả các lồi động vật và những vi sinh vật khơng có khả

34



Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013



năng quang hợp và hóa tổng hợp, nói một cách khác, chúng tồn tại được là dựa

vào nguồn thức ăn ban đầu do các sinh vật tự dưỡng tạo ra.

Tuỳ theo đặc điểm tiêu thụ của chúng, được chia ra:

- Sinh vật tiêu thụ bậc 1 (C1): bao gồm những loài động vật ăn thực vật.

- Sinh vật tiêu thụ bậc 2 (C2): Bao gồm sinh vật ăn thịt, sử dụng sinh vật tiêu

thụ bậc 1 làm thức ăn.

- Sinh vật tiêu thụ bậc 3 và bậc 4 (C3 và C4) có thể là sinh vật ăn thịt, sử

dụng sinh vật tiêu thụ bậc 2 làm thức ăn. Cũng có thể là ký sinh trùng sống ký

sinh trên sinh vật tiêu thụ bậc1 hoặc bậc 2 hoặc động vật ăn xác chết.

+ Sinh vật phân hủy (Decomposer - D) là tất cả các vi sinh vật dị dưỡng,

sống hoại sinh (saprophy).

Từ bản chất là sinh vật dị dưỡng nên các vi sinh vật tham gia vào thành

phần cấu trúc của hệ sinh thái cũng được xem là sinh vật tiêu thụ, còn một số loài

động vật trong hệ sinh thái cũng được xem là sinh vật phân hủy. Khác với vi sinh

vật, động vật tham gia vào quá trình phân hủy ở giai đoạn thơ, giai đoạn trung

gian, còn vi sinh vật phân hủy các chất ở giai đoạn cuối cùng, giai đoạn khống

hóa. Hầu hết các hệ sinh thái tự nhiên gồm đầy đủ bốn thành phần cơ bản ấy. Tuy

nhiên trong một số hệ sinh thái khơng có đủ cả bốn thành phần

Cấu trúc đầy đủ của hệ sinh thái gồm:

- Sinh vật sản xuất (Producer - P)

- Sinh vật tiêu thụ (Consumer - C)

- Sinh vật phân hủy (Decomposer - D)

- Các chất vô cơ (CO2, O2 , H2O, CaCO3...) .

- Các chất hữu cơ (protein, lipit, gluxit, vitamin, enzym, hoocmon...)

- Các yếu tố khí hậu (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, lượng mưa...).

Như vậy, 3 thành phần đầu chính là quần xã sinh vật, 3 thành phần sau chính là

mơi trường sống

Trong hệ sinh thái, dòng năng lượng bắt đầu từ mặt trời chuyển đổi qua hoạt

động chức năng của sinh vật chỉ theo một chiều mà khơng quay vòng trở lại. Còn

thức ăn cần thiết để bảo tồn sự sống thì vận động theo chu trình kín, từ nguồn vật

chất vô cơ ban đầu (CO2 + H2O) qua các đối tượng sinh vật, cuối cùng lại trở về

nguồn.

Vậy là, vật chất vận động trong chu trình được hòan ngun, còn năng lượng

hữu hiệu nạp vào với bức xạ mặt trời thì giảm dần qua mỗi mức tiêu thụ.

Tất cả các hệ sinh thái trong tự nhiên có cấu trúc và phương thức phát triển

riêng của mình, phụ thuộc vào cường độ trao đổi vật chất và năng lượng giữa bốn

thành phần cấu thành. Những biến đổi diễn ra nhanh hay chậm tùy thuộc vào hệ sinh

thái.

4.2.2. Sự tự điều chỉnh của hệ sinh thái

Các hệ sinh thái có khả năng điều chỉnh riêng, nghĩa là khả năng lập lại cân

bằng về số lượng giữa các quần thể, lập lại cân bằng của vòng tuần hồn vật chất và

năng lượng giữa các thành phần trong hệ thống. Cân bằng này gọi là cân bằng sinh

thái (nội cân bằng động).



35



Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013



Sự tự điều chỉnh của hệ sinh thái là kết quả tổng hợp của sự tự điều chỉnh của

từng cơ thể, quần thể,quần xã và hệ sinh thái khi có sự thay đổi của các yếu tố

ngoại cảnh. Trong thiên nhiên, sự phong phú về thể loại trong sinh giới chính là một

thứ “van“ bảo hiểm cho sự ổn định, bền vững của hệ sinh thái.

Bản chất sự tự điều chỉnh của sinh vật







Mức độ cá thể: Thay đổi hình thái, cấu trúc và hoạt động sinh lý cơ thể

Mức độ quần thể: Bản chất là điều chỉnh các yếu tố liên quan mật độ



Cấu trúc tuổi

Câu trúc giới

Tập tính hoạt động

Phân bố







Tốc độ sinh sản

Tỷ lệ tử vong

Sinh trưởng

Tăng trưởng



Trao đổi vật chất

năng lượng giữa

quần thể với ngoại

cảnh



Mức độ quần xã: Bản chât là điều chỉnh các yếu tố liên quan tương quan số

lượng các lồi:



Trao đổi vật chất năng lượng

trong và ngồi quần xã



Tính đa dạng

Phân bố khơng gian

Quan hệ dinh dưỡng

Tính chất lồi sống chung



Cơ chế điều chỉnh ở mức độ hệ sinh thái bao gồm: (1) cơ chế dự trữ và thải bỏ

chất dinh dưỡng, (2) cơ chế tổng hợp và phân giải chất hữu cơ.

Quan hệ tương tác của chu trình vật chất và dòng năng lượng trong hệ sinh

thái lớn tạo nên sự tự điều chỉnh của nội cân bằng mà khơng cần sự can thiệp từ

bên ngồi.

Mỗi cơ thể, quần thể, quần xã có giới hạn nhất đinh đối với từng yếu tố sinh thái, tùy

thuộc vào vị trí tiến hóa của cơ thể, quần thể, quần xã cũng như mức độ và tần suất

tác động của các nhân tố sinh thái khác. Sự tự điều chỉnh của các hệ sinh thái có giới

hạn nhất định, nếu sự thay đổi vượt quá giới hạn, hệ sinh thái bị phá vỡ cơ chế tự

điều chỉnh, mất khả năng lập lại cân bằng, hệ bị phá hủy. Sự mất cân bằng lúc đầu

xảy ra ở một thành phần trong hệ thống, sau lan ra các thành phần khác và có thể di

chuyển từ hệ sinh thái này sang hệ sinh thái khác.

Một số nguyên nhân của sự phá vỡ sự cân bằng sinh thái

Sự cân bằng của hệ sinh thái bị phá vỡ do quá trình tự nhiên và nhân tạo. Các quá

trình tự nhiên như núi lửa, động đất …. Các q trình nhân tạo chính là các hoạt

động sống của con người như tiêu diệt một loại thực vật hay động vật, hoặc đưa vào

hệ sinh thái một hay nhiều loại sinh vật mới lạ; hoặc phá vỡ nơi cư trú vốn đã ổn

định từ trước tới nay của các lồi; hoặc q trình gây ơ nhiễm, độc hại; hoặc sự tăng

nhanh số lượng và chất lượng một cách đột ngột của một lồi nào đó trong hệ sinh

thái làm phá vỡ sự cân bằng.



36



Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013



Như vậy, khi một mắc xích quan trọng trong tồn hệ sinh thái bị phá vỡ nghiêm

trọng thì hệ sinh thái đó dễ dàng bị phá vỡ.

4.3. Khái niệm ô nhiễm: Ô nhiễm là hiện tượng do hoạt động của con người hoặc

một số quá trình tự nhiên dẫn đến sự thay đổi các yếu tố sinh thái vượt ra ngoài

giới hạn sinh thái của cá thể, quần thể, quần xã.

- Kiểm sốt được ơ nhiễm mơi trường: xác định được giới hạn của cơ thể,

quần thể, quần xã đối với từng yếu tố sinh thái.

- Xử lý ô nhiễm: là áp dụng và thực thi các giải pháp nhằm đưa các yếu tố

sinh thái trở về giới hạn thích ứng của cá thể, quần thể và quần xã. Bởi vậy, quan

trọng là hiểu rõ được cấu trúc, chức năng của từng hệ sinh thái, nguyên nhân làm

cho các yếu tố sinh thái vượt qua giới hạn thích ứng. Đây là nguyên lý sinh thái cơ

bản nhất được vận dụng vào việc sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ

mơi trường.

1.6



TUẦN HỒN VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI



1.6.1 Tuần hồn vật chất



Chu trình tuần hồn khơng ngừng các ngun tố hố học và các nguyên tố

dinh dưỡng từ môi trường vào cơ thể và từ cơ thể ra môi trường gọi là chu trình

sinh-địa-hố

Trong một chu trình như vậy thường có hai nguồn:

- Nguồn “dự trữ” có một khối lượng lớn, khối lượng các chất này thường

xuyên ở trong sinh quyển. Nhưng chúng chu chuyển rất chậm và thường không liên

hệ lắm đối với sinh vật.

- Nguồn “ trao đổi” là nguồn dự trữ có khối lượng nhỏ hơn nhiều, là nguồn

có những chất trao đổi thường xuyên giữa sinh vật với môi trường xung quanh.

Có hai loại chu trình:

- Chu trình các chất khí có nguồn dự trữ trong khí quyển hoặc trong thủy

quyển, như chu trình đạm –Nitơ (N), chu trình đioxyt Cacbon (CO2) và nước (H2O).

- Chu trình lắng đọng, trầm tích có nguồn gốc dự trữ nằm trong vỏ quả đất,

điển hình là chu trình lân (P), lưu huỳnh (S).

Trong hơn một trăm nguyên tố hóa học có trong tự nhiên, cơ thể sinh vật cần

khoảng chừng 30 nguyên tố.

- Các nguyên tố tối cần thiết cho cơ thể sinh vật như C, N, O, P, K, Ca, S.. và

cần với một khối lượng lớn, đó là các nguyên tố đa lượng.

- Một số nguyên tố khác như Bo, Mo, Cl, Cu, Zn..., sinh vật cần với một hàm



lượng nhỏ, nhưng thiếu vắng chúng thì các chu trình sinh học bị gián đoạn/ rối loạn,

khơng có hiệu suất cao, gọi là những nguyên tố vi lượng.



37



Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013



Các nguyên tố này đều tham gia vào các chu trình sinh - địa - hóa.

Chu trình vật chất trong hệ sinh thái hoạt động tuân theo định luật bảo toàn

vật chất. Trong thực tế, mỗi nguyên tử khi tham gia vào vòng tuần hồn thường

được sử dụng đi và sử dụng lại nhiều lần để xây dựng lên cơ thể động thực vật.

Bởi vì các phân tử vật chất ln tồn tại một năng lượng hóa học bên trong nên

khi vật chất di chuyển, dòng năng lượng cũng được vận hành. Nói cách khác thì chu

trình vật chất và dòng năng lượng là hai chức năng cơ bản luôn luôn phối hợp cùng

nhau hoạt động trong một hệ sinh thái.



Hình 6



Quan hệ tương hỗ giữa chu trình dinh dưỡng và dòng năng lượng trong HST (Nguồn: L.V Khoa, 2002)



Dưới đây là một số chu trình vật chất điển hình.

- Chu trình CO2: (Sơ đồ 11)



Hình 7



Sơ đồ chu trình cacbon trong tự nhiên (Wallace 1986)



38



Bài giảng sinh thái mơi trường 4-2013



- Chu trình Nitơ: (N )



Hình 8



Sơ đồ chu trình nitơ trong tự nhiên (Blackburn 1983)



- Chu trình Phốtpho (P):



Hình 9



Sơ đồ chu trình phốt pho trong tự nhiên (Wallace 1986)



1.6.2 Sự trao đổi năng lượng trong hệ sinh



thái

Tất cả tính chất đa dạng của cuộc sống đều gắn liền với sự chuyển hố năng

lượng. Sẽ khơng có sự sống lẫn hệ sinh thái nếu khơng có sự chuyển hoá năng

lượng. (xem thêm định nghĩa HST)

Năng lượng sử dụng trong các hệ sinh thái biểu thị ở các dạng và trạng thái

khác nhau. Có 4 dạng quan trọng nhất:



39



Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013



1. Năng lượng bức xạ mặt trời: được sắp xếp thành phổ rộng lớn, gồm các tia

bức xạ điện từ phát ra từ mặt trời, có bước sóng từ 0,2 đến 24 m, chia thành 3

nhóm (nhóm tia hồng ngoại, nhóm tia ánh sáng và nhóm các tia tử ngọai)

2. Năng lượng hóa học: là năng lượng tích lũy trong các hợp chất cao năng

ATP (Adenosine Triphosphate) trong cơ thể thực vật, gọi là năng lượng hoá học.

Trong thời gian quang hợp, ánh sáng được thực vật sử dụng để sản xuất

hyđratcacbon, lipit trong thực vật. Các hợp chất này có thể coi như các kho dự trữ

năng lượng.

3. Năng lượng nhiệt: là kết quả từ sự biến đổi ngẫu nhiên cho đến sự chuyển

động có hướng của các phân tử. Dạng năng lượng này được giải phóng bất kỳ lúc

nào và sinh ra công. Tất cả các dạng công sản sinh ra ở đây, không chỉ đối với sự co

cơ mà cả với sự sinh trưởng phức tạp của cơ thể.

4. Động năng: là năng lượng từ sự vận động của cơ thể. Thế năng của các

chất hóa học được biến đổi thành động năng bởi sự vận động và giải phóng khi làm

việc.

Đơn vị năng lượng được sử dụng trong hệ sinh thái là Kcal - là lượng nhiệt

cần thiết để nâng nhiệt độ của một lít nước (1 kg) ở điều kiện tiêu chuẩn lên 1o C.

Dòng năng lượng đi qua hệ sinh thái, hoạt động tuân theo các quy luật vật lý

cơ bản - quy luật nhiệt động học:

Quy luật thứ nhất: Năng lượng không tự nhiên sinh ra hoặc mất đi, mà chỉ

chuyển từ dạng này sang dạng khác.

Ví dụ: năng lượng ánh sáng chuyển qua năng lượng hóa học qua q trình quang hợp.



Quy luật thứ hai: Khi năng lượng chuyển từ dạng này sang dạng khác

không được bảo toàn 100 % mà thường bị mất đi một số năng lượng nhiệt nhất

định. Trong quá trình biến đổi sinh học từ nguyên liệu thực vật thành nguyên

liệu động vật thì một số năng lượng bị hao phí.

Như vậy, toàn bộ năng lượng mặt trời được cố định trong thực vật đều phải

trải qua một trong ba quá trình:

- Nó có thể đi qua hệ sinh thái bởi mạng lưới thức ăn.

- Nó có thể tích lũy trong hệ sinh thái như năng lượng hóa học trong các

nguyên liệu thực vật - động vật - vi sinh vật.

- Nó có thể đi ra khỏi hệ sinh thái dưới dạng nhiệt, động năng (thơng qua

q trình hơ hấp) hoặc các sản phẩm nguyên liệu, hoặc các chất thải như cành rơi, lá

rụng, phân, nước tiểu, các q trình xói mòn, rửa trơi.

Năng lượng đi ra khỏi hệ sinh thái như thế nào ?

Trong hệ sinh thái, năng lượng được tích lũy trong các nguyên liệu động vật

và thực vật. Nó có thể được biểu thị bằng nhiều cách, nhưng chủ yếu là sinh khối

chất khô trên một đơn vị diện tích. Số năng lượng sẽ giảm dần từ mức dinh dưỡng

này sang mức dinh dưỡng khác. Điều đó xảy ra do hai nguyên nhân:

- Năng lượng bị mất đi giữa các mức dinh dưỡng. Điều này liên quan đến

hiệu suất sinh thái trong q trình chuyển hố thức ăn.



40



Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013



Năng lượng bị mất đi trong cùng mức dinh dưỡng. Điều này liên quan đến

sự thải nhiệt, sự hô hấp, sự bài tiết, sự tỉa thưa, tỉa cành...

Kết quả là đối với sản xuất lương thực và thực phẩm không một sự chuyển

đổi năng lượng nào trong hệ sinh thái được giữ nguyên vẹn 100 %. Cứ mỗi lần

chuyển đổi năng lượng có một phần lớn bị mất đi, mức tiêu thụ lý thuyết tới 90

%.

-



Thực vậy, trừ một số ít mùa vụ gieo trồng trong điều kiện tối ưu có thể chuyển hóa được khoảng 5 7 % năng lượng mặt trời thành hóa năng, còn đại bộ phận các hệ sinh thái chỉ có thể chuyển hóa được

trong khoảng 1 % - 3% năng lượng mặt trời.

Động vật ăn cỏ tất nhiên không tiêu thụ hết năng lưọng chuyển đổi bởi cây xanh: dành cho chúng

chỉ khoảng 10 %, còn 90 % tích lũy ở dạng vật chất hữu cơ thực vật và vùi lấp trong các địa tầng dưới

dạng nhiên liệu khoáng như than đá, dầu mỏ, hơi đốt. Ở đây năng lượng cho sản xuất hữu hiệu đối với

động vật cũng chỉ còn một nửa, còn lại bị sử dụng cho q trình chuyển hóa và thối hóa nhiệt. Tương tự

như vậy, năng lưọng tích lũy được trong nguyên liệu của sinh vật tiêu thụ cấp II chỉ còn 1/ 10.000 năng

lượng bức xạ mặt trời ban đầu.



4.5. Năng suất ở các hệ sinh thái

Năng suất là lượng chất khô do hệ sinh thái sản xuất ra trong một đơn vị thời

gian trên một đơn vị diện tích nhất định,

Năng suất của hệ sinh thái bao gồm:

- Năng suất sinh học sơ cấp: Là khối lượng chất hữu cơ sản xuất được bởi

tác nhân sản xuất, được tính bằng kg vật chất khô hay gam cacbon tồn trữ được ở tác

nhân sản xuất hay số năng lượng tương đương bằng Kcal/đơn vị diện tích/đơn vị

thời gian.

- Năng suất sinh học thức cấp: Là lượng chất hữu cơ sản xuất và tồn trữ

được ở vật tiêu thụ và vật phân hủy. Trên thực tế chỉ tính ở vật tiêu thụ.

Định nghĩa chính xác hơn:

“Năng suất là suất biểu diễn bằng dòng năng lượng trên một đơn vị diện

tích trong một đơn vị thời gian”.

4.6. Chu trình các chất dinh dưỡng vùng nhiệt đới

Có thể gọi sự vận chuyển các nguyên tố cần thiết cho sự sống (các nguyên

tố sinh học) và các hợp chất vô cơ từ cơ thể ra môi trường và từ mơi trường vào

cơ thể là chu trình các chất dinh dưỡng.

Chu trình này chịu ảnh hưởng nhiều của khí hậu , do đó chu trình này ở vùng nhiệt

đới và vùng ơn đới có nhiều điểm rất khác biệt nhau. Các đặc tính của chu trình các

chất dinh dưỡng được xác định bằng hàng loạt các đặc điểm quan trọng:

i) Sự phân bố các chất hữu cơ và chất dinh dưỡng: Theo Odum (1975) (Hình14 )



6%



40%

C hữu cơ

60%



Mặt đất



58%

C hữu cơ



75%

Đạm



42%



25%



Đạm

94%



60%ƠN ĐỚI



41



NHIỆT ĐỚI



Bài giảng sinh thái mơi trường 4-2013



Hình 10 Sơ đồ phân bố đạm và các bon hữu cơ ở rừng nhiệt đới và ôn đới



Ở vùng ôn đới phần lớn các chất hữu cơ và chất dinh dưõng nằm trong đất

và trong các lớp trầm tích.

- Ở vùng nhiệt đới phần lớn các chất này phân bố trên bề mặt đất, tập trung

chủ yếu trong sinh khối của động thực vật, và tuần hoàn giới hạn trong phần hữu

sinh của hệ sinh thái, tức là trao đổi trực tiếp trong nội bộ sinh khối.

-



ii) Tính chất của chu trình dinh dưỡng

- Do nền nhiệt, ẩm thấp tại vùng ôn đới, mà tốc độ phân hủy các hợp chất

hữu cơ ở đây diễn ra từ từ, thưòng dừng lại ở dạng sản phẩm trung gian (bán phân

hủy). Từ đó, tạo điều kiện để tái tổng hợp lại, tạo nên hợp chất cao phân tử đặc biệt

của đất, đó là mùn. Có thể coi đây là kho dự trữ dinh dưỡng của đất, hạn chế q

trình rửa trơi các chất dinh dưỡng.

- Nhiệt độ và độ ẩm của vùng nhiệt đới cao thúc đẩy nhanh tốc độ của q

trình phong hóa và khống hóa. Q trình phân giải các hợp chất hữu cơ ở đây được

đặc trưng bởi tính chất: nhanh, mạnh và triệt để cho đến các sản phẩm cuối cùng dưới dạng các chất vô cơ.

- Hơn nữa trong điều kiện nhiệt ẩm cao, đất nhiệt đới được đặc trưng bởi

q trình Feralit hóa, tức là q trình rửa trơi các kim loại kiềm và kiềm thổ, cũng

như các q trình tích tụ sắt nhơm, làm cho đất nhiệt đới thường chua hơn so với đất

ở vùng ơn đới.

Như vậy, ở vùng ơn đới chu trình dinh dưỡng có tính chất vật lý hơn, còn ở

vùng nhiệt đới thì lại mang tính chất sinh học nhiều hơn.

Do đó, trong q trình sản xuất nơng - lâm nghiệp ở vùng nhiệt đới, cần mô

phỏng các hệ sinh thái tự nhiên, mà điển hình là hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới

4.7. Sự phát triển của hệ sinh thái

Hệ sinh thái xem là một tổ chức vật sống, do đó nó cũng có sự vận động, phát

triển và tiến hóa. Xu hướng chung của diễn thế là từ hệ sinh thái trẻ không ổn định

tiến tới hệ sinh thái già ổn định, với sự thích nghi và sự phân hóa cao của các quần

thể sinh vật.

Trong q trình diễn thế, các đặc điểm của hệ sinh thái thay đổi như sau:

i) Về mặt năng lượng:

- Các hệ sinh thái trẻ thường có năng suất cao, tỷ lệ giữa năng suất quang

hợp trên sinh khối lớn. Sản xuất tổng thể (goss hay total production) - hay quang

hợp P bao giờ cũng vượt quá nhu cầu của hô hấp R (Respiration) và kết quả là tỷ số

(P: R) > 1. Do đó, sản xuất hữu hiệu (Net production) đã tạo ra phần dư thừa tích

lũy trong vật chất hữu cơ, tức là sinh khối B (Biomass) cũng có tỷ số (P: B) > 1.

42