BÀI 23. HỆ SINH THÁI
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 23. HỆ SINH THÁI
Khởi động
Giới thiệu bài
Ảnh
Giới thiệu bài
Mục tiêu
Ảnh
Mục tiêu:
Phát biểu được khái niệm hệ sinh thái. Phân biệt được các thành phần cấu trúc của hệ sinh thái và các kiểu hệ sinh thái chủ yếu của Trái Đất, bao gồm các hệ sinh thái tự nhiên và các hệ sinh thái nhân tạo. Phân tích được quá trình trao đổi vật chất và chuyển hóa năng lượng trong hệ sinh thái. Phân tích được sự biến động của hệ sinh thái. Thiết kế được hệ sinh thái thủy sinh hoặc hệ sinh thái trên cạn.
Khởi động
Ảnh
Khởi động
Khi đi vào một khu rừng, em có thể quan sát thấy rất nhiều loài sinh vật (như thực vật, động vật) và các nhân tố vô sinh (như đất, nước, ánh sáng,...). Các thành phần này tương tác với nhau như thế nào?
Khái quát về hệ sinh thái
1. Khái niệm và cấu trúc hệ sinh thái
Ảnh
1. Khái niệm và cấu trúc hệ sinh thái:
+ Hệ sinh thái là một hệ thống hoàn chỉnh và tương đối ổn định gồm một quần xã sinh vật và các nhân tố vô sinh có tác động qua lại với nhau trong một khoảng không gian xác định (ví dụ hệ sinh thái đồng cỏ (hình 23.1). + Quần xã sinh vật bao gồm các sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ và các sinh vật phân giải. Môi trường vô sinh của quần xã gồm các nhân tố khí hậu, các chất vô cơ, các chất hữu cơ,... Các sinh vật trong quần xã tác động qua lại với nhau và tác động qua lại với các nhân tố vô sinh trong môi trường.
Câu hỏi
Ảnh
Câu hỏi: Quan sát hình 23.1, kể tên một số nhóm sinh vật trong quần xã và nhân tố vô sinh. Giải thích tại sao khu vực này được xem là một hệ sinh thái?
Trả lời: + Một số nhóm sinh vật trong quần xã: ngựa vằn, trâu rừng, cỏ,... + Nhân tố vô sinh: nước, ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm,... + Khư vực vày được xem là một hệ sinh thái vì khu vực này bao gồm quần xã sinh vật và môi trường vô sinh có tác động qua lại với nhau trong một khoảng không gian nhất định.
Hình 23.1
Ảnh
Ảnh
2. Phân loại hệ sinh thái
Ảnh
2. Phân loại hệ sinh thái:
Dựa và nguồn gốc tạo thành, các hệ sinh thái được chia thành hệ sinh thái tự nhiên và hệ sinh thái nhân tạo: + Hệ sinh thái tự nhiên là hệ sinh thái được hình thành và phát triển theo quy luật của tự nhiên, không có hoặc có ít tác động của con người. Hệ sinh thái tự nhiên gồm hệ sinh thái trên cạn và hệ sinh thái dưới nước (hình 23.2). + Hệ sinh thái nhân tạo do con người tạo nên như đồng lúa, ao nuôi tôm, khu đô thị, khu công nghiệp (hình 23.3). Các hệ sinh thái nhân tạo có vai trò quan trọng đối với con người như cung cấp nguồn thức ăn, nơi ở, đồ dùng sinh hoạt, giải trí,....
Câu hỏi
Ảnh
Câu hỏi: Phân biệt hệ sinh thái tự nhiên và hệ sinh thái nhân tạo. Nêu một số ví dụ về hệ sinh thái tự nhiên và hệ sinh thái nhân tạo?
Ảnh
Hình 23.2
Ảnh
Ảnh
Hình 23.3
Ảnh
Ảnh
Trao đổi vật chất và chuyển hóa năng lượng trong hệ sinh thái
1. Chuỗi thức ăn, lưới thức ăn và bậc dinh dưỡng
Ảnh
1. Chuỗi thức ăn, lưới thức ăn và bậc dinh dưỡng:
+ Chuỗi và lưới thức ăn biểu hiện mối quan hệ về dinh dưỡng và năng lượng giữa các sinh vật trong hệ sinh thái. Chuỗi thức ăn là chuỗi các sinh vật được sắp xếp theo thứ tự chuyển hóa năng lượng hoặc dinh dưỡng bắt đầu với sinh vật sản xuất và kết thúc với sinh vật tiêu thụ. Các chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái liên kết với nhau thông qua các mắt xích chung tạo thành lưới thức ăn (hình 23.4). Mỗi sinh vật hoặc thành phần tương ứng trong chuỗi thức ăn được gọi là một mắt xích.
Hình 23.4
Ảnh
Ảnh
Hình 23.5
Ảnh
Ảnh
Câu hỏi
Ảnh
Câu hỏi: Quan sát và vẽ ít nhất hai chuỗi thức ăn có trong hình 23.5. Xác định ít nhất một loài là mắt xích chung của các chuỗi thức ăn?
Trả lời: + Chuỗi thức ăn: Tảo => Ấu trùng ruồi => Côn trùng => Cá hồi. Tảo => Ấu trùng ruồi => Cá gai => Cá hồi. Mắt xích chung: côn trùng, cá gai, ấu trùng ruồi, cá rutilut.
Tình huống
Ảnh
Câu hỏi: Vẽ một chuỗi thức ăn và một lưới thức ăn đơn giản với các sinh vật quan sát được trong một hệ sinh thái ở địa phương?
Ảnh
2. Sự chuyển hóa năng lượng giữa các bậc dinh dưỡng
Ảnh
2. Sự chuyển hóa năng lượng giữa các bậc dinh dưỡng:
+ Hầu hết năng lượng của các hệ sinh thái trên Trái Đất nhận được từ ánh sáng mặt trời. Do góc chiếu của tia sáng đến mặt đất giảm dần theo vĩ độ nên vùng có vĩ độ càng cao, cường độ ánh sáng ở mặt đất càng yếu, lượng nhiệt nhận được càng thấp. Hệ sinh thái nhận được lượng năng lượng mặt trời cao thường có sản lượng sinh vật cao. + Năng lượng đi vào, truyền qua các thành phần và ra khỏi hệ sinh thái (hình 23.6). Năng lượng từ ánh sáng mặt trời được chuyển hóa thành năng lượng hóa học nhờ các sinh vật sản xuất. Thông qua lưới thức ăn, năng lượng hóa học được chuyển qua cấc sinh vật trong hệ sinh thái. Cuối cùng, năng lượng thải ra môi trường dưới dạng nhiệt.
Hình 23.6
Ảnh
Ảnh
Câu hỏi
Ảnh
Câu hỏi: Dựa vào thông tin ở hình 23.6, hãy mô tả khái quát dòng năng lượng đi vào và đi ra khỏi hệ sinh thái?
Trả lời: + Năng lượng đi vào, truyền qua các thành phần và ra khỏi hệ sinh thái. Năng lượng từ ánh sáng mặt trời được chuyển hoá thành năng lượng hoá học nhờ các sinh vật sản xuất. Thông qua lưới thức ăn, năng lượng hoá học được chuyển qua các sinh vật trong hệ sinh thái. Cuối cùng, năng lượng được thải ra môi trường dưới dạng nhiệt.
3. Hiệu suất sinh thái và tháp sinh thái
Ảnh
3. Hiệu suất sinh thái và tháp sinh thái:
+ Mỗi bậc dinh dưỡng có khả năng chuyển hóa năng lượng ở mức độ khác nhau, được biểu diễn bởi sản lượng. Sản lượng ở một bậc dinh dưỡng là lượng chất hữu cơ hoặc năng lượng được chuyển hóa tính trên một đơn vị diện tích của hệ sinh thái trong một khoảng thời gian. + Trong hệ sinh thái, chỉ một phần năng lượng được chuyển hóa từ bậc dinh dưỡng thấp hơn lên bậc sinh dưỡng cao hơn. Tỉ lệ phần trăm năng lượng được chuyển hóa qua các bậc dinh dưỡng được gọi là hiệu suất sinh thái giữa các bậc dinh dưỡng.
- Các dạng sinh thái
Ảnh
Các dạng sinh thái:
Có ba dạng tháp sinh thái: + Tháp năng lượng biểu diễn sản lượng của mỗi bậc dinh dưỡng (hình 23.7a). + Tháp sinh khối biểu diễn sinh khối (khối lượng trên một đơn vị diện tích hoặc thể tích) của các bậc dinh dưỡng (hình 23.7b). + Tháp số lượng biểu diễn số lượng hoặc mật độ cá thể của các bậc dinh dưỡng (hình 23.7c).
Câu hỏi
Ảnh
Câu hỏi: Phân biệt các dạng tháp sinh thái?
Trả lời: Có ba dạng tháp sinh thái: + Tháp năng lượng biểu diễn sản lượng của mỗi bậc dinh dưỡng. + Tháp sinh khối biểu diễn sinh khối (khối lượng trên một đơn vị diện tích hoặc thể tích) của các bậc dinh dưỡng. + Tháp số lượng biểu diễn số lượng hoặc mật độ cá thể của các bậc dinh dưỡng.
Hình 23.7
Ảnh
Ảnh
Sự biến động của hệ sinh thái
1. Diễn thế sinh thái
Ảnh
1. Diễn thế sinh thái:
+ Ở các hệ sinh thái, cấu trúc của quần xã sinh vật và các yếu tố môi trường có thể thay đổi rõ rệt khi có nhiễu loại môi trường hoặc do tác động bởi các yếu tố nội tại của hệ sinh thái. Sự biến đổi tuần tự của các quần xã sinh vật tương ứng với sự biến đổi của môi trường được gọi là diễn thế sinh thái. Diễn thế sinh thái được chia làm hai loại là: diễn thế nguyên sinh và diễn thế thứ sinh. + Nghiên cứu diễn thế sinh thái giúp con người dự đoán những biến đổi của quần xã, từ đó chúng ta có những tác động phù hợp để duy trì hoặc phục hồi những quần xã suy thoái.
Câu hỏi
Ảnh
Câu hỏi: Nêu một số nguyên nhân bên trong và nguyên nhân bên ngoài dẫn đến diễn thế sinh thái?
Trả lời: + Nguyên nhân bên ngoài: Thường liên quan đến các hiện tượng bất thường của môi trường ngoài như: bão, lũ lụt, cháy, ô nhiễm,... + Nguyên nhân bên trong: Là sự cạnh tranh giữa các loài trong quần xã.
Hình 23.8
Ảnh
Ảnh
Tình huống
Ảnh
Câu hỏi: Lấy một ví dụ về diễn thế sinh thái ở địa phương em. Phân tích sự biến đổi cơ bản về quần xã sinh vật trong quá trình diễn thế sinh thái?
Trả lời: Ví dụ: diễn thế thứ sinh ở rừng U Minh sau đám cháy. Sau một thời gian, quần xã tiên phong xuất hiện trên lớp mùn sau đám cháy để lại, sau đó phát triển dần trở lại và rừng được phục hồi.
2. Một số hiện tượng ảnh hưởng đến hệ sinh thái
Ảnh
2. Một số hiện tượng ảnh hưởng đến hệ sinh thái:
+ Hiện nay các hệ sinh thái trên Trái Đất chịu những tác động ở phạm vi toàn cầu do các nguyên nhân tự nhiên và đặc biệt là do tác động mạnh mẽ của con người.
- Sự ấm lên toàn cầu
Ảnh
Sự ấm lên toàn cầu:
+ Những ghi nhận hiện nay cho thấy nhiệt độ Trái Đất đang ngày càng tăng. Từ nửa cuối thế kỉ XIX đến nay, nhiệt độ trung bình trái đất tăng khoảng 1,2 độC. Sự ấm lên toàn cầu có tương quan với sự gia tăng nồng độ CO2 trong khí quyển (hình 23.9). Những hoạt động của con người như khai thác và sử dụng than đá, dầu mỏ,... làm tăng lượng khí nhà kính, đặc biệt là CO2 trong khí quyển, làm tăng nhiệt độ Trái Đất do hiệu ứng nhà kính tăng cường. + Sự ấm lên toàn cầu gây nhiều hậu quả nghiêm trọng như sự tan băng ở các cực của Trái đất, nước biển dâng, các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt như mưa bão; lũ lụt; hạn hán.
Câu hỏi
Ảnh
Câu hỏi: Hãy cho biết nếu trong 10 năm tới nồng độ CO2 tiếp tục biến đổi theo xu hướng như trong hình 23.9 thì nhiệt độ trung bình toàn cầu sẽ thay đổi như thế nào?
Trả lời: + Nếu trong 10 năm tới nồng độ CO2 tiếp tục biến đổi theo xu hướng như trong hình 23.9 thì nhiệt độ trung bình toàn cầu sẽ tăng.
Hình 23.9
Ảnh
Ảnh
- Phì dưỡng
Ảnh
Phì dưỡng:
+ Hoạt động của con người làm tăng hàm lượng dinh dưỡng ở một số khu vực khác nhau trên Trái Đất, được gọi là phì dưỡng. Sử dụng phân bón trong sản xuất nông nghiệp làm gia tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng trong đất, chủ yếu là nitrogen và phosphorus. Các chất dinh dưỡng thấm xuống đất, gây ô nhiễm các mạch nước ngầm, gây nguy hại cho sinh vật và con người. + Các chất dinh dưỡng bị rửa trôi đến các hệ sinh thái trên cạn khác và hệ sinh thái dưới nước.
Hình 23.10 và 23.11
Ảnh
Ảnh
- Sa mạc hóa
Ảnh
Sa mạc hóa:
+ Sa mạc hóa là hiện tượng suy thoái hệ sinh thái trên cạn, trong đó sản lượng sinh vật bị suy giảm và đất bị khô cằn (hình 23.11) do các nguyên nhân tự nhiên hoặc sự tác động của con người. Quần xã sinh vật bị suy giảm do nhiều yếu tố như biến đổi khí hậu, chặt phá rừng, chăn thả gia xúc, khai thác nguồn nước ngầm cho sản xuất nông nghiệp, thiếu các cơ chế quản lí đất bền vững. Các vùng đất khô là những khu vực bị đe dọa mạnh mẽ nhất.
Tình huống
Ảnh
Câu hỏi: Sự ấm lên toàn cầu, phì dưỡng và sa mạc hóa ảnh hưởng thế nào đến sự cân bằng của các hệ sinh thái?
Trả lời: + Sự ấm lên toàn cầu gây nhiều hậu quả nghiêm trọng như sự tan băng ở các cực của Trái Đất, nước biển dâng, các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt như mưa bão, lũ lụt, hạn hán, các đợt nóng, lạnh bất thường xảy ra thường xuyên hơn. Những hiện tượng này đe doạ, gây suy giảm đa dạng sinh học ở các hệ sinh thái và ảnh hưởng đến đời sống của các cộng đồng dân cư địa phương. + Phì dưỡng: Nhiều nghiên cứu cho thấy, ở khu vực đồng cỏ gần các hệ sinh thái nông nghiệp, độ đa dạng của thực vật bị suy giảm do hàm lượng dinh dưỡng trong đất tăng. Hàm lượng dinh dưỡng trong nước cao dẫn tới sự phát triển mạnh của thực vật phù du, gây ô nhiễm các thuỷ vực. + Sa mạc hoá: Quần xã sinh vật bị suy giảm do nhiều yếu tố như biến đổi khí hậu, do chặt phá rừng, chăn thả gia súc, khai thác nguồn nước ngầm cho sản xuất nông nghiệp, thiếu các cơ chế quản lí đất bền vững.
Thực hành thiết kế hệ sinh thái nhân tạo
Cơ sở khoa học
Ảnh
Cơ sở khoa học:
+ Quần xã sinh vật và các yếu tố vô sinh của môi trường luôn có tác động qua lại với nhau. Quần xã sinh vật có các sinh vật sản xuất, các sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân giải. Để xây dựng một hệ sinh thái cần thiết lập một quần xã sinh vật đơn giản và các điều kiện môi trường cần thiết nhằm duy trì sự tồn tại của quần xã sinh vật.
Các bước tiến hành
Ảnh
Các bước tiến hành:
- Chuẩn bị: + Nguyên vật liệu: bể kính, đất, cát, đá, nước. + Dụng cụ, thiết bị: lam kính, lamen, ống hút, kính hiển vi, thiết bị chụp ảnh (nếu có). Sinh vật: các thực vật thuỷ sinh (2 - 4 cây sen nhỏ, 100 - 200 cây bèo tấm) và các loài động vật nhỏ (10 con ốc, 10 con cá). - Tiến hành: + Tạo sinh cảnh đáy bể: đổ đất, cát với độ dày 10 cm. Thêm đá và cành cây khô để tạo thêm tiểu cảnh. + Tạo nhóm sinh vật sản xuất ban đầu bằng cách trồng cây sen xung quanh bể và thả bèo tấm trên mặt đất. + Nhẹ nhàng đổ nước vào bể, tạo độ sâu 20 cm nước. + Thêm các sinh vật tiêu thụ (ốc, cá) vào bể. + Đặt bể ở nơi có ánh sáng vừa phải. Theo dõi sự thay đổi của các sinh vật ban đầu sau 1 tuần. Chụp ảnh hệ sinh thái. + Khi mới xây xong bể, lấy các mẫu nước ở 5 vị trí khác nhau trong bể và quan sát các vi sinh vật trên kính hiển vi. Sau 1 tuần, tương tự như lần đầu, lấy mẫu nước và quan sát các vi sinh vật.
Báo cáo
Ảnh
BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM - Tên thí nghiệm: Thiết kế hệ sinh thái nhân tạo (bể cá). - Nhóm thực hiện: - Kết quả và thảo luận: Thu được hệ sinh thái nhân tạo với các thành phần loài không thay đổi sau hai lần quan sát. - Kết luận: + Cần phải cần trong khi chọn nuôi các loài cá, tìm hiểu kĩ tập tính của từ loài. + Có kế hoạch kiểm soát sự sinh trưởng và phát triển của các sinh vật trong bể cá. + Nên dọn bể cá định kì để đảm bảo môi trường sống cho các sinh vật.
Luyện tập
Bài 1
Bài tập trắc nghiệm
Hệ sinh thái tự nhiên có cấu trúc ổn định và hoàn chỉnh vì?
A. có cấu trúc lớn nhất.
B. có chu trình tuần hoàn vật chất.
C. có nhiều chuỗi và lưới thức ăn.
D. có sự đa dạng sinh học.
Bài 2
Bài tập trắc nghiệm
Sinh vật nào dưới đây được ghép cặp đúng với bậc dinh dưỡng của chúng?
A. Vi khuẩn lam - sinh vật tiêu thụ bậc 1.
B. Châu chấu - sinh vật phân giải.
C. Thực vật phù du - sinh vật sản xuất.
D. Nấm - sinh vật tiêu thụ bậc 2.
Bài 3
Bài tập trắc nghiệm
Sự ấm lên toàn cầu không gây ra hậu quả nào dưới đây?
A. Tan băng ở các cực của Trái Đất.
B. Thời tiết khắc nghiệt như mưa bão, lũ lụt, hạn hán,...
C. Suy giảm đa dạng sinh học.
D. Tăng số lượng các loài động vật.
Vận dụng
Vận dụng
Ảnh
Vận dụng
Bảng 23.1 thể hiện năng lượng của một số thành phần khác nhau trong hệ sinh thái đầm lầy nước mặn? + Nhận xét hiệu suất sinh thái giữa các bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái này. + Vẽ tháp sinh thái năng lượng tương ứng với các bậc dinh dưỡng?
Ảnh
Cảm ơn
Ảnh