MAI SỸ TUẤN (Chủ biên) CÙ HUY QUẢNG ^ NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM MAI SỸ TUẤN (Chủ biên) - c ù HUY QUẢNG ài liệu chuyên Sinh học Trung học p h ố thông MMẤIHỌC (Tái lần thứ năm) NHÀ XUẤT BẢN GIẢO DỤC VIỆT NAM L ời n ó i đ ẩ u Sinh thái học đưa vào giảng dạy từ lớp 9, cấp Trung học sở Đến cấp Trung học phổ thông, Sinh thái học tiếp tục đề cập đến mức độ sâu Để học sinh giáo viên khối chuyên Sinh học Trung học phổ thông nước có tài liệu thống nhất, thuận tiện trình dạy - học kiểm tra, đánh giá, biên soạn “Tài liệu chuyên Sinh học Trung học phổ thông - Sinh thái học” Cuốn sách nằm Tài liệu chuyên Sinh học Trung học phổ thông, gồm với chuyên ngành khác Sinh học : Vi sinh vật học, Sinh học tế bào, Sinh lí học thực vật, Sinh lí học động vật, Di truyền tiến hoá, Sinh thái học Cuốn sách biên soạn dựa Chương trình Sinh thái học dành cho học sinh khối chuyên Sinh học Trung học phổ thông Các tác giả hi vọng sách thực bổ ích cho học sinh giáo viên khối chuyên Sinh CÁC TÁC GIẢ Mỏ ĐẨU Thuật ngữ Sinh thái học (Ecology) bắt nguồn từ ngôn ngữ Hi Lạp “Oikos” có nghĩa nơi ở, nhà ỏ “Logos” môn học, khoa học Theo nghĩa này, Sinh thái học khoa học vể nơi sinh vật Tuy nhiên, theo quan niệm nay, Sinh thái học hợp phần khoa học sống, khoa học nghiên cứu điều kiện sinh tồn phát triển sinh vật, mối quan hệ qua lại sinh vật với sinh vật tác động sinh vật với môi trường, trình tổn tại, phát triển tiến hoá chúng Căn vào mức độ tổ chức sinh vật từ bậc thể trở lên, nhà sinh thái học chia Sinh thái học thành phận : Sinh thái học cá thể (Autecology), Sinh thái học quần thể (Population ecology), Sinh thái học quần xã (Synecology) Căn vào đối tượng nghiên cúru cụ thể, người ta chia Sinh thái học thành chuyên ngành : Sinh thái học động vật, Sinh thái học thực vật, Sinh thái học côn trùng, Sinh thái học đất Sinh thái học môn khoa học có liên quan mật thiết với nhiều môn khoa học khác liên quan tới môn khoa học sống (Giải phẫu học, Hình thái học, Sinh lí học, Tập tính học, Di truyền học ) liên quan tới môn khoa học môi trường (Khí hậu học, Thổ nhưỡng học, Thủy văn học, Hải dương học ) C hưong I CÁ THỂ VÀ MÔI TRƯỜNG I - MÔI TRƯỜNG SỐNG VÀ CÁC NHÂN T ố SINH THÁI M ôi trường sống sinh vât Môi trưcmg sống nơi tồn tại, sinh trưởng, phát triển tiến hoá sinh vật Môi trường sống vùng đất, khoảng không gian sinh vật khác sống xung quanh Với động vật có khả di chuyển, môi trường sống chúng vùng rộng lớn, với thực vật môi trường sống thường nhỏ hẹp Có loại môi trường sống chủ yếu : Môi trường cạn bao gồm mặt đất lớp khí quyển, nơi sống phần lớn sinh vật Trái Đất ; Môi trường nước gồm vùng nước ngọt, nước lợ nước mặn có sinh vật thuỷ sinh ; Môi trưcmg đất gồm lớp đất có độ sâu khác nhau, có sinh vật đất sinh sống ; Môi trưcmg sinh vật gồm thực vật, động vật người, nơi sống sinh vật khác sinh vật kí sinh, cộng sinh Sinh vật tồn phát triển môi trường có điểu kiện sống phù hợp Do vậy, môi trường sống chung cho tất sinh vật, mà loài hay nhóm sinh vật có môi trường thích ứng riêng chúng Các n h ân tố sinh thái Nhân tố sinh thái nhân tố môi trường có ảnh hưcmg trực tiếp, gián tiếp tác động qua lại tới tồn tại, sinh trưởng, phát triển hoạt động sinh vật ♦ Có thể phân biệt, nhân tố môi trường tất nhân tố có môi trưèmg sống sinh vật, nhân tố sinh thái bao gồm nhân tố môi trường có ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến đời sống sinh vật Mỗi cá thể, loài hay nhóm sinh vật có nhân tố sinh thái riêng chúng Người ta chia nhân tố sinh thái thành hai nhóm : - Nhóm nhân tố sinh thái vô sinh tất nhân tố vật lí hoá học môi trường xung quanh sinh vật Các nhân tố vô sinh chủ yếu bao gồm : + Các nhân tố khí hậu : nhân tố ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm không khí, gió + Các nhân tố thổ nhưỡng : đất, đá, thành phần giới, mùn hữu tính chất lí hoá đất + Các nhân tố nước : nước biển ; nước hồ, ao, sông, s u ố i; nước mưa + Các nhân tố địa hình : đô cao, độ trũng, độ dốc, hướng phơi địa hình - Nhóm nhân tô' sinh thái hữu sinh giới hữu môi trường, mối quan hệ sinh vật (hoặc nhóm sinh vật) với sinh vật (hoặc nhóm sinh vật) khác sống xung quanh Trong nhóm nhân tố sinh thái hữu sinh, nhân tô' người nhấn mạnh nhân tô' có ảnh hưcmg lớn tới phát triển nhiều sinh vật Trong hoạt động mình, người không khai thác thiên nhiên mà cải tạo thiên nhiên, biến cảnh quan tự nhiên hoang sơ thành cảnh quan văn hoá tạo dựng nên sở vật chất nhằm thoả mãn nhu cầu vật chất tinh thần ngày cao người Sự can thiệp người vào tự nhiên mô tả qua giai đoạn : Hái lượm —> Săn bắt đánh cá Chăn thả —> Nông nghiệp -> Siêu công nghiệp hoá Đô thị hoá Con người làm cho môi trường phong phú, giàu có dễ làm cho chúng bị suy thoái Một môi trường tự nhiên bị suy thoái có ảnh hưởng lớn tới sinh vật khác, đồng thời đe doạ sống người II - CÁC QUY LUẬT C BẢN CỦA SINH THÁI HỌC Q uy lu ât giới han sinh thái Giới hạn sinh thái khoảng giá trị xác định nhân tô' sinh thái mà khoảng sinh vật tồn phát triển ổn định theo thời gian Nằm giới hạn sinh thái sinh vật tồn Trong giới hạn sinh thái có khoảng thuận lợi khoảng chống chịu hõạt động sống sinh vật (hình 1) - Khoảng thuận lợi khoảng nhân tô' sinh thái mức độ phù hợp, đảm bảo cho sinh vật thực chức sống tốt - Khoảng chống chịu khoảng nhân tô' sinh thái gây ức chê' cho hoạt động sinh lí sinh vật Giới hạn sinh thái Ngoài giới hạn chịu đựng Nhân tố sinh thái Đ iểm gây chết (giới hạn dưới) Điểm gây chết (giâi hạn trên) Hình Sơ đổ tổng quát mô tả giói hạn sinh thái sinh vật Mỗi cá thể, loài khác có giới hạn sinh thái khoảng thuận lợi khác nhau, tuỳ thuộc vào nhiều nhân tố tuổi cá thể, trạng thái thể Cá rô Phi sống biên độ nhiệt từ 5,6 đến 41,5°c, loài thuỷ sinh vật thường sống ỏ độ pH từ 6,5 đến 8,5 Hầu hết thực vật có mạch tồn giới hạn nhiệt hẹp Các hoạt động sinh lí thực vật có mạch xảy nhiệt độ °c 50°c, địch tế bào đóng băng 0°c nhiệt độ 50°c, prôtêin tế bào bị phân huỷ Thực vật vùng ôn đới chịu nhiệt độ môi trường thấp bị tổn thương nhiệt độ cao 30°c Trong đó, thực vật vùng nhiệt đới chịu nhiệt độ môi trường cao hầu hết bị tổn thương nhiệt độ cao °c vài độ Trong trường hợp đặc biệt, số thực vật bậc thấp có giới hạn nhiệt độ rộng sống tốt nhiệt độ 0*^c 50°c Nhiều loài vi khuẩn tảo sống nước đóng băng nhiệt độ 0*^0 suối nước nóng nhiệt độ tối đa có lên tới 90°c Một số loài xương rồng sa mạc chịu nhiệt độ 56°c Có loài có giới hạn sinh thái rộng, có loài có giới hạn sinh thái hẹp, chẳng hạn loài “rộng nhiệt”, “rộng muối” loài “hẹp nhiệt”, “hẹp muối” Loài chuột cát đài nguyên chịu dao động nhiệt độ không khí tới.80°c (từ + 30°c đến - 50”C), loài rộng nhiệt Trong loài Copilỉa mirabiìis sống vùng nước ấm chịu giới hạn nhiệt độ hẹp 6°c (từ 20°c đến 26°C), thuộc loài hẹp nhiệt E Odum (1971) đưa số nhận xét xung quanh quy luật giới hạn sinh thái : - Các sinh vật có giới hạn sinh thái rộng nhân tố sinh thái này, lại có giới hạn sinh thái hẹp nhân tố khác - Những sinh vật có giới hạn sinh thái rộng nhiều nhân tố sinh thái thường có phạm vi phân bố rộng - Khi nhân tố sinh thái không thích hợp cho cá thể sinh vật, giới hạh sinh thái nhân tố sinh thái khác bị thu hẹp Ví dụ, hàm lượng muối nitơ thấp, thực vật đòi hỏi lượng nước cho sinh trưcmg bình thường cao so với môi trường đất có lượng muối nitơ cao - Giới hạn sinh thái cá thể giai đoạn sinh sản thưòfng hẹp giai đoạn trưởng thành không sinh sản Q uy lu ât tác đông tổng hợp nhân tố sinh thái Các nhân tô' sinh thái môi trưcmg có tác động qua lại, biến đổi nhân tố sinh thái dẫn tới thay đổi số lượng có chất lưọfng nhân tô' sinh thái khác sinh vật chịu ảnh hưởng thay đổi Tất nhân tô' sinh thái môi trưòng gắn bó chặt chẽ với thành tổ hợp sinh thái tác động lên đời sống sinh vật Ánh sáng có ảnh hưởng iớn tới trình quang hợp xanh, nhiên, xét tác động tổng hợp nhân tô' sinh thái, cưcmg độ chiếu sáng môi trường gián tiếp ảnh hưởng tới trình dinh dưỡng khoáng thực vật Ví dụ cưòỉng độ ánh sáng chiếu mặt đất thay đổi, độ ẩm không khí đất thay đổi theo ảnh hưởng đến hoạt động phân giải chất vi sinh vật động vật không xương sống đất, từ ảnh hưởng đến hoạt động dinh dưỡng khoáng thực vật Mỗi nhân tô' sinh thái môi trưcmg biểu hoàn toàn tác động lên đời sống sinh vật mà nhân tô' sinh thái khác điều kiện thích hợp Ví dụ : - Trong đất có đầy đủ muối khoáng lấy muối khoáng thuận lợi độ ẩm đất thích hợp ; Ánh sáng môi trường dù có thuận lợi cho quang hợp quang hợp tốt đất thiếu nước muối khoáng - Cá sống ao chịu tác động nhiều nhân tố sinh thái : ánh sáng, nồng độ khí, độ mặn nước, nhiệt độ Khi ánh sáng nước thay đổi nhiệt độ, nồng độ khí, độ pH, độ nước thay đổi theo Ánh sáng cung cấp phần nhiệt độ cho nưỚQ, ánh sáng thay đổi nguyên nhân làm thay đổi nhiệt độ nước Nhiệt độ nước thay đổi ảnh hưởng tới cường độ hô hấp sinh vật thuỷ sinh, kéo theo thay đổi nồng độ khí hoà tan nước Nồng độ khí nhiệt độ nước thay đổi làm thay đổi phản ứng hoá học nước, làm cho độ pH nước thay đổi Ánh sáng nước thay đổi theo thay đổi độ nước Những thay đổi tác động cách đồng thời lên đời sống cá Q uy luât vể tác đông không đểu nhân tố sinh thái Các nhân tố sinh thái có ảnh hưởng khác lên chức thể sống, có nhân tố cực thuận trình lại có hại nguy hiểm cho trình khác Ví dụ, nhiệt độ không khí tăng đến 40°c - ° c làm tăng trình trao đổi chất động vật biến nhiệt, lại kìm hãm di động động vật chúng rơi vào tình trạng đờ đẫn nóng Hầu hết thực vật có nhiệt độ tối ưu cho quang hợp thấp cho hô hấp Rễ chịu nhiệt độ tối thiểu thấp chồi Nhiều loài sinh vật giai đoạn sốhg từ non đến trưởng thành thành thục có nhD cầu nhân tố sinh thái khác nhau, không thoả mãn chúng chết Các sinh vật thường phải di chuyển chỗ giai đoạn sống để thoả mãn nhân tố sinh thái Ví du, tôm he {Penaeus merguietìsis) loài tôm biển, giai đoạn thành thục chúng sống biển khơi (cách bờ biển - km) nơi nước biển có độ mặn muối cao (32 - 35 %o) đẻ đó, ấu trùng tôm lúc đầu sống biển khơi di cư dần vào vùng cửa sông để đến thể chuyển sang giai đoạn sau ấu trùng (postlarval) trôi dạt vào nơi nước lợ có độ mặn thấp (1 -1 %o) Khi tôm trưởng thành chuyển sang giai đoạn thành thục chúng lại di cư trở biển, giai đoạn ấu trùng, tôm không sống nước có nồng độ muối thấp 10 Q uy lu ât v ề tác đông qua lai sinh vât m ôi trường Trong mối quan hệ qua lại sinh vật với môi trường, môi trường tác động lên sinh vật mà sinh vật ảnh hưởng đến nhân tố môi trưòmg làm thay đổi tính chất nhân tố Kết trồng rừng nhiều địa phương cho thấy, rừng trồng sau khép tán đóng vai trò lớn việc cải tạo môi trường tự nhiên Tán rừng che phủ mặt đất làm tăng độ ẩm không khí đất Trong đất xuất nhiều vi sinh vật, thân mềm, giun Các sinh vật đất hoạt động mạnh, phân huỷ mùn bã hữu từ thảm rừng, làm cho đất rừng thêm màu mỡ tơi xốp, nhiều loài động, thực vật xuất hiện, đất không bị xói mòn có khả giữ nước, cung cấp nước cho vùng nông nghiệp xung quanh Như vậy, rừng trồng làm thay đổi nhiều nhân tô' khí hậu, môi trường đất, nước hệ động, thực vật vùng III - Ả N H HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN T ố SINH THÁI LÊN ĐỜI SỐNG CỦA SINH VẬT, THÍCH NGHI CỦA SINH VẬT Thích nghi sinh vật với ánh sáng a) Ý nghĩa ánh sáng đòi sống sinh vật Tất sinh vật Trái Đất sống nhờ vào lượng từ ánh sáng mặt trời Thực vật thu nhận lượng ánh sáng mặt trời cách trực tiếp qua quang hợp, động vật phụ thuộc vào lượng hoá học tổng hợp từ xanh Một số sinh vật dị dưỡng nấm, vi khuẩn trình sống sử dụng phần lượng ánh sáng Tuỳ theo cường độ thành phần tia sáng mà ánh sáng có ảnh hưởng nhiều hay đến quang hợp nhiều hoạt động sinh lí thể sống b) Sự phân bố thành phần quang phổ ánh sáng mặt trời Mặt Trời cung cấp lượng chủ yếu cho sống Trái Đất Phần ánh sáng chiếu thẳng từ Mặt Trời xuống đất gọi ánh sáng trực xạ, phần bị khuếch tán tiếp xúc với nước, hạt bụi khí gọi ánh sáng tán xạ Ánh sáng trực xạ chiếm 63% toàn xạ, lại 37% ánh sáng tán xa 11 T hủng tần g ôzôn Tầng ôzôn lớp khí ôzôn (O3) tập trung độ cao từ 15 đến 40 km mặt đất, tầng bình lưu, tạo thành “tấm áo giáp” che chở cho sinh vật Trái Đất không bị huỷ diệt Tầng ôzôn hấp thụ tia tử ngoại nên ngăn phẫn lớn tia tử ngoại không cho tới mặt đất Nhân tố làm giảm sút tầng ôzôn chất CFC (chloroAuorocarbon) chừng mực định, nhiều chất khí khác nitơôxit, mêtan, lưu huỳnh làm giảm tầng ôzôn Trong táng bình lưu (cách mặt đất khoảng từ 11 đến 65 km) hợp chất khí CFC ảnh hưởng tác động xạ tử ngoại giải phóng nguyên tử clo, nguyên tử clo giải phóng lại phản ứng dây chuyền với 100 nghìn phân tử ôzôn chuyển hoá ôzôn (O3) thành ôxi (O2) làm cho mật độ ôzôn tầng bình lưu bị giảm sút Hiện tượng giảm sút mật độ nguyên tử ôzôn tăng thêm tượng tự nhiên núi lửa thải lượng lớn khí lưu huỳnh Hậu phá huỷ tầng ôzôn lán Theo báo cáo Liên Hợp Quốc tháng 11 năm 1991, giảm sút 10% tầng ôzôn khí làm tăng lên 26% số trường hợp bị ung thư, chiếm tới 50% ung thư da Ngoài ra, tia tử ngoại tăng lên môi trưèmg gây hại cho mắt với bệnh đục thuỷ tinh thể (khi mật độ ôzôn giảm 10%), mắt bị lão hoá mù Sự giảm sút mật độ tầng ôzôn làm biến đổi tính chất chuỗi thức ăn làm giảm suất sinh học Nếu chiếu tia tử ngoại với liều cao vào ngô, hay lúa suất thu hoạch lúa, ngô giảm sút số lượng chất lượng Sự giảm sút tầng ôzôn gây biến đổi mặt khí hậu gia tăng hiệu ứng nhà kính Biến đối k h í h âu nước b iển dâng Biến đổi khí hậu thay đổi bất thường dài hạn yếu tố khí hậu lượng mưa, nhiệt độ không khí, gió Biến đổi khí hậu làm cho nhiệt độ không khí Trái Đất nóng lên, làm ảnh hưởng tói đời sống nhiều sinh vật Hậu biến đổi khí hậu làm cho nhiệt độ trái đất nóng lên làm cho băng đỉnh núi cao hai cực Trái Đất tan ra, mực nưốc biển dâng lên làm ngập lụt nhiễm mặn vùng đất thấp, nhiệt độ lượng mưa thay đổi bất thường gây hạn hán, lũ lụt, cháy rừng đe doạ an toàn nhiều công trình dân cư ven biển 123 III - SINH THÁI HỌC VỚI VIỆC s DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN Tài nguyên th iên nhiên hiên trang sử dụng - Tài nguyên thiên nhiên bao gồm tất nguồn lượng, nguyên liệu, thông tin có Trái Đất không gian vũ trụ mà người sử dụng phục vụ sống phát triển Ví dụ tài nguyên đất, tài nguyên nước, tài nguyên sinh vật, tài nguyên khoáng sản, tài nguyên lượng, tài nguyên biển Có dạng tài nguyên thiên nhiên chủ yếu : + Tài nguyên không tái sinh + Tài nguyên tái sinh + Tài nguyên lượng vĩnh cửu - T i nguyên không tái sinh (non-renewable resource) nguồn nguồn tài nguyên sau khai thác sử dụng bị cạn kiệt dần, tài nguyên khoáng sản - Tài nguyên tái sinh (renewable resource) nguồn tài nguyên sau sử dụng tái sinh ngày phong phú quản lí tốt, tài nguyên đất, rừng, biển, tài nguyên nước tài nguyên nông nghiệp - Tài nguyên lượng vĩnh cửu lượng mặt trời, lượng gió, lượng sóng biển, lượng địa nhiệt Do áp lực tăng dân số nhanh, nhu cầu tiêu thụ vật chất người tăng cao dẫn tới khai thác mức tài nguyên Sản xuất công nghiệp nông nghiệp thải môi trường nhiều chất độc hại Khai thác tài nguyên mức ô nhiễm môi trường nguyên nhân làm suy giảm chất lượng sống người Trong trình phát triển mình, người khai thác ngày nhiều tài nguyên thiên nhiên làm cho môi trường Trái Đất bị thay đổi, gây nên nhiều hậu suy thoái môi trường, ảnh hưởng xấu tới sống người sinh vật Các biện pháp chủ yếu để khắc phục suy thoái môi trường sử dụng bền vững tài nguyên thiên nhiên : Sử dụng bền vững tài nguyên đất,, tài nguyên rừng, tài nguyên nước, tài nguyên biển ven biển ; Bảo vệ đa dạng sinh học tăng cưòfng công tác giáo dục môi trường 124 Bảo vê đa dang sin h hoc a) Khái niệm đa dạng sinh học Thuật ngữ “đa dạng sinh học” xuất từ năm 1980, lúc đầu dùng cho hoạt động nghiên cứu bảo tồn tính đa dạng phong phú sống Trái Đất Dần dần thuật ngữ dùng cách rộng rãi chí coi thuật ngữ khoa học sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khoa học văn hoá, đời sống Theo Công ước Đa dạng sinh học đưa năm 1992 Hội nghị Liên Hợp Quốc môi trưèmg phát triển Rio de laneiro (Brazin), đa dạng sinh học định nghĩa toàn phong phú thể sống tổ hợp sinh thái mà chúng thành viên, bao gồm đa dạng bên loài đa dạng hệ sinh thái Đa dạng sinh học thay đổi vói tiến hoá sinh vật trình hình thành loài mới, tham gia vào loài Nguyên nhân gây biến đổi biến đổi bất thường tự nhiên hoạt động ngưòi Có mức độ biểu đa dạng sinh học quần xã sinh v ậ t: - Đa dạng di truyền : Đa dạng di truyền đa dạng gen quần thể quần thể với Đa dạng di truyền hiểu tần số đa dạng gen bô gen quần thể quần thể với nhau, bao gồm biến dị cấu trúc di truyền cá thể quần thể quần thể, biến dị loài loài Đa dạng di truyền đa dạng cấp độ phân tử đa dạng trao đổi chất, đem lại khác cốt lõi định đa dạng sống Ví dụ, cá thể quần thể thường có gen khác Sự đa dạng gen có cá thể quần thể có số lượng gen giống số gen không giống Những hình thái khác gen thể hiên alen khác biệt đột biến thay đổi cấu trúc ADN cá thể Những aỉen khác gen ảnh hưởng đến phát triển đặc điểm sinh lí cá thể theo cách khác Những trồng lai ghép hay động vật lai giống phát huy gen hình thành nên giống cây, cho suất cao, có khả chống chịu bệnh tật tốt Các đặc tính, hình thái, sinh lí, hoá sinh cá thể định kiểu gen điều kiện môi trường Những khác biệt gen di truyền tăng dần thu nhận đầy đủ tổ họfp gen 125 nhiễm sắc thể bố mẹ thông qua tái tổ hợp gen trìrứi sinh sản Những gen trao đổi nhiễm sắc thể trình giảm phần tổ hợp hình thành nhiễm sắc thể bố mẹ kết hợp thành tổ họp thống cho - Đa dạng loài : Đa dạng loài phong phú số lượng loài quần xã, sở để tạo nên lưới thức ăn với nhiều mắt xích cho hệ sinh thái ổn định bền vững Việc xác định đầy đủ số lượng loài có khó khăn, nhiên việc làm có ý nghĩa mặt kinh tế, xã hội khoa học Việc xác định số lượng loài có giúp loài quý hiếm, bị đe dọa cần bảo vệ Cho đến có khoảng 1,7 triệu loài mô tả Khoa học đa dạng loài có liên quan chặt chẽ với khoa học hệ thống học, phân loại học phát triển tiến hoá sinh giới - Đa dạng hệ sinh thái : Đa dạng hệ sinh thái đa dạng môi trưbng sống sinh vật viộc thích nghi với điều kiện tự nhiên chúng Ví dụ, phong phú hệ sinh thái ưên cạn, hệ sinh thái nước nước mặn hệ sinh thái biển Sự đa dạng hệ sinh thái có liên quan chặt chẽ vứi đa dạng loài Đó kiểu hệ sinh thái có đa dạng loài riêng Một hộ sinh thái cạn có loài cạn khác với hộ sinh thái nước, hệ sinh thái đồng cỏ có loài khác với hộ sinh thái rừng Do vậy, bảo vệ đa dạng hệ sinh thái bảo vệ môi trường sống loài, có vai trò lớn việc bảo vệ đa dạng sinh học b) Vai trò đa dạng sinh học môi trưởng sống cọn người Đa dạng sinh học có vai trò chủ yếu cung cấp nguồn gen cho phát triển kinh tế, xã hội trì cân sinh thái Trái Đất, không thay đư ợ c: - Đa dạng sinh học cung cấp lương thực, thực phẩm nguyên vật liệu cho sống ngư i: + Cuộc sống phụ thuộc nhiều vào loài tự nhiên để sản xuất lương thực, thực phẩm chất hoá học dùng làm thuốc kiểm soát sâu bọ, cải thiện mùa màng chăn nuôi Hiện nay, có nhiều loài hoang dại nghiên cứu sử dụng làm lương thực, dược liệu, gỗ, sợi, nhiên liệu, làm thức ăn cho gia súc nhiều tính sử dụng khác Do vậy, đa dạng sinh học có vai trò bảo đảm an toàn thực phẩm, dược liệu 126 + Trên giới có tới 3000 loài cung cấp thức ăn cho người loài lưcmg thực giới lúa, lúa mì, ngô, khoai tây, lúa mạch, khoai lang sắn, chúng cung cấp tới 75% sản lượng lưcfng thực cho người Trong đó, lúa, lúa mì ngô cung cấp tới 50% lượng lương thực giới Ngoài nhiều loài khác cung cấp thức ăn cho gia súc + Ngoài loài lương thực chủ yếu nêu trên, nhiều loài phát có khả cung cấp lương thực thực phẩm cao tảo xoắn {Spirulinà) Cơ thể tảo xoắn chứa tới 70% prôtêin hàm lưcmg vitamin cao Nhiều loài cỏ biển côn trùng sử dụng làm thức ăn Cá nguồn cung cấp prôtêin nhiều vùng Trái Đất Ngoài lương thực thực phẩm, đa dạng sinh học cung cấp nhiều nguyên vật liệu thiên nhiên có giá trị, dùng cho ngành công nghiệp gỗ, song mây sức kéo từ động vật - Đa dạng sinh học cung cấp nguồn gen sinh v ậ t; Tất loài sinh vật nuôi trồng có nguồn gốc từ hoang dại, loài có tính đặc thù giá trị riêng Tầm quan trọng loài sống điều kiện hoang dại lại có quan hệ họ hàng với loài dưỡng, chúng có gen cần thiết cho phát triển Bằng công nghệ sinh học lai ghép nhân tạo, nuôi cấy tế bào truyền gen người tạo giống vật nuôi trồng có suất cao kiểu hình đặc biệt Những kiểu hình có khả kháng bệnh, có suất chất lượng sử dụng cao, thích nghi với thay đổi môi trưòmg Do vậy, bảo vệ đa dạng nguồn gen có ý nghĩa to lớn việc chọn lọc, trì và-phát triển giống cây, tốt, đáp ứng nhu cầu sống người - Đa dạng sinh học góp phần ổn định hệ sinh thái : mặt sinh thái học, hệ sinh thái có nhiều loài, nghĩa lưới thức ăn có nhiều mắt xích hệ sinh thái có sở để tồn ổn định Do vậy, đa dạng sinh học có chức to lớn việc giữ cân sinh thái Trái Đất Đa dạng sinh học trì chu trình sinh địa hoá, giữ cho khí hậu ổn định, góp phần bảo vệ nguồn nước đất, tăng độ phì đất, điều hoà dòng chảy tuần hoàn nước, điều hoà ôxi khoáng chất khí quyển, sông suối, hồ ao, đất biển Trên Trái Đất, rừng mưa nhiệt đới thưcmg có đa dạng sinh học cao Bảo vộ đa dạng sinh học góp phần bảo vệ hành tinh xanh, kiểm soát khí hậu Trái Đất Tài nguyên đa dạng sinh học tài sản nhân loại, điều có vai trò định tới phát ưiển bền vững quốc gia 127 c) Đa dạng sinh học giới Cho đến nay, người ta chưa biết xác số lượng loài sinh vật có Trái Đất Số lượng loài động vật không xương sống loài vi sinh vật ẩn số lớn Mới có chưa đầy 5% số loài vùng nhiệt đới định loại Trên Trái Đất, đa dạng sinh học cao cho vùng nhiệt đới Rừng nhiệt đới chiếm 1% diên tích Trái Đất chứa tới 50% số loài Những vùng có đa dạng sinh học cao rừng mưa nhiệt đới Đông Nam Á, Trung Tây Phi vùng nhiệt đới Nam Mĩ Các nhà thực vật học ước tính tổng số loài thực vật có mạch giói vào khoảng 250000 loài Chim Thú hai lớp động vật điều tra kĩ lưỡng nhất, nhiều loài chim thú tiếp tục phát Trung bình năm phát loài chim Biển đại dương niềm hi vọng nhân loại tài nguyên đa dạng sinh học khai thác lâu dài, đáp ứng nhu cầu người Sinh vật biển phong phú với số lượng lớn loài sinh vật, tính riêng động thực vật có tới 200000 loài Con người biết khai thác tài nguyên biển từ sớm, sớm nghề đánh bắt cá Hiện nay, cá biển cung cấp gần 24% lượng đạm động vật tiêu thụ giói Hiện nay, với phát triển công nghiệp Trái Đất, tính đa dạng sinh học ngày giảm dần Từ năm 1960 đến nay, người ta thống kê tới 700 loài động vật có xương sống, không xương sống thực vật có mạch bị tuyệt chủng Một số nhà khoa học cho với tốc độ tuyệt chủng sinh vật đến kỷ XXI, khoảng 25% số loài Trái Đất bị d) Đa dạng sinh học Việt Nam Các nghiên cứu xác định Việt Nam có trung tâm đa dạng sinh học : Hoàng Liên Sơn, Bắc Trường Sơn, Tây Nguyên Đông Nam Bộ * Sự đa dạng thực vật Thực vật Việt Nam đa dạng, số lượng loài hệ sinh thái Sự khác biệt lófn khí hậu từ bắc vào nam, từ đỉnh núi cao vùng biên giới phía bắc - giáp vùng có khí hậu cận nhiệt đới vào tới mũi Cà Mau - gần vùng xích đạo, tạo dải rộng thảm thực vật bao gồm nhiều kiểu rừng phong phú Cho đến thống kê khoảng 10386 loài thực vật có mạch, khoảng 800 loài rêu 600 loài nấm Hiện nay, số loài gỗ quý gõ đỏ, gụ mật, nhiều loài thuốc quý ba kích dần Thậm chí, nhiều loài trở nên có nguy bị tuyệt diệt gỗ cẩm lai, hoàng đàn, pơmu Sách đỏ Việt Nam (2007) thống kê 448 loài thực vật có nguy bị 128 tuyệt chủng bị đe dọa cần bảo vệ, có 399 loài thuộc thực vật hạt kín, 27 loài thuộc thực vật hạt trần, lại loài thuộc dương xỉ, bá, rong đỏ, rong nâu nâán * Sự đa dạng vế động vật Hệ động vật Việt Nam phong phú, giàu thành phần loài mà có nhiều nét đặc trưng, đại diện cho hệ động vật vùng Đông Nam Á Bước đầu xác định 11050 loài động yật, có 275 loài thú, 830 loài chim, 180 loài bò sát, 80 loài lưõfng cư, 5500 loài côn trùng nhiều loài động vật không xương sống khác Động vật thuỷ sinh thống kê đựơc 9250 loài phân loài, có 470 loài động vật nổi, 6400 loài động vật đáy 472 loài cá nước Việt Nam có nhiều loài động vật đặc hữu Hơn 100 loài phân loài chim, 78 loài phân loài thú loài đặc hữu Nhiểu loài động vật có giá trị cao cần bảo vệ voi rừng, tê giác, bò rừng, bò tót, trâu rừng, bò xám, hổ, báo, voọc đầu xám, voọc mũi hếch, sếu cổ trụi, nhiều loài bò sát cá sấu, trăn, rắn, rùa (hình 44) a ) Voi rừng c) Bò rừng (B ă n g ten ) Hình 44 b) T ê giác d ) Bò tót H ìn h ả n h n h ữ n g đ ộ n g v ậ t c ó n g u y b ị tu y ệ t c h ủ n g (vo i, tê g iá c , b ò rừng, b ò tó t) c ầ n đư ợ c b ả o vệ, đư ợ c g h i tro n g S c h đ ỏ V iệ t N a m (2 0 ) 129 Việt Nam phát nhiều loài sinh vật Vào đầu kỉ này, vùng rừng biên giới giáp với Lào Campuchia phát loài bò xám - loài bò hoang có quan hệ họ hàng gần gũi với bò nhà Trước đây, rừng Vũ Quang, Hà Tĩnh phát loài trĩ cuối giới Năm 1992 rừng Vũ Quang lại phát thêm la, loài thú móng guốc có sừng rỗng Tiếp sau việc phát la, rừng Vũ Quang lại phát thêm loài" mang lóm (hình 45), to gần gấp lần loài mang thường Sao la mang lớn loài động vật có vú tổng số loài phát giới kỉ XX Từ phát trên, Việt Nam giới công nhận nước có giá trị bảo tồn đa dạng sinh học cao a) Sao la b) Mang lớn Trường Sơn Hình 45 Hình ảnh vể loài thú lớn phát vào cuối kỉ XX Việt Nam 130 c) Mang lớn Tuy nhiên, có số lớn loài động vật có nguy bị tuyệt chủng bị đe dọa liột kê ữong Sách đỏ Việt Nam (2007) vâái đề cần quan tâm : 101 loài động vật không xương sống, 89 loài cá, 13 loài lưỡng cư, 40 loài bò sát, 74 loài chim, 91 loài thú Nhiều loài động vật trâu rừng, hươu, tê giác tri gần bị tuyệt chủng Việt Nam vào kỉ XX, hành động bảo vệ khẩn cấp nhiều loài khác voi châu Á, tê giác Java loài la phát hiộn có nguy bị tuyệt chủng e) Nguyên nhân chủ yếu dẫn tới suy thoái đa dạng sinh học Việt Nam Sự suy thoái hệ sinh thái rừng hệ sinh thái tự nhiên khác nguyên nhân chủ yếu làm suy giảm đa dạng sinh học Việt Nam Trong trình phát triển lịch sử đất nước, đợt di dân lớn, khai khẩn đất hoang góp phần làm cho diện tích rừng ngày giảm sút Trong thời dân Pháp đô hộ, nhiều vùng rừng nguyên sinh phía Nam chuyển sang trồng cao su, cà phê, chè sổ công nghiệp khác 30 năm chiến tranh năm rừng Việt Nam bị thu hẹp diộn tích nhiều Trong 30 năm đó, 72 triệu lít chất diệt cỏ 13 triệu tâái bom đạn, bom cháy hủy diột triệu rừng nhiệt đới loại Vào năm 1943, độ che phủ rừng Việt Nam khoảng 43% diện tích đất tự nhiên nước Sau chiến tranh kết thúc, diện tích rừng lại khoảng 9,5 triộu ha, độ che phủ khoảng 29% Hiện nay, có nhiều nỗ lực viộc bảo vệ, phục hồi trổng nhiều diện tích rừng Sự suy giảm diộn tích rừng bị chặn lại, diện tích rừng ngày tăng Việt Nam, năm gần đây, viộc buôn bán xuất sản phẩm siiứi vật, kể nhũng loài cần bảo vệ diễn phổ biến nhiều nơi góp phần làm suy giảm đa dạng sinh học Nhiểu loài động vật quý tê tê, rùa, rắn, kì đà bí khai thác xuất cách bất hợp pháp sang nước khác g) Hậu suy giảm đa dạng sinh học Suy giảm đa dạng sinh học gây nhiều hậu môi trường sống người n h ; - Diện tích rừng suy giảm gây nhiều hậu nghiêm trọng vể môi trường Hậu rừng nghiêm trọng, bù đắp Tàn phá rừng đầu nguồn gây nên lũ lụt, hạn hán, xói mòn đất gây nhiều tổn thất môi trường phát triển kinh tế - xã hội, cho miền núi mà cho đất nước 131 - Suy giảm đa dạng sinh học dẫn tới ô nhiễm nguồn nước thiếu nước Rừng bị tàn phá, đất bị xói mòn làm ảnh hưởng đến tuổi thọ hồ chứa nước nguyên nhân gây thiếu nưóc ô nhiễm nguồn nước lũ lụt h) Các biện pháp bảo tồn đa dạng sinh học Có nhiều biện pháp bảo tồn thiên nhiên đa dạng sinh học, nhiên phải biện pháp ngăn chặn suy thoái hộ sinh thái Những biện pháp sử dụng phổ biến : Xây dựng khu bảo tồn thiên nhiên, Vườn Quốc gia, khu dự trữ sinh ; Biện pháp bảo tồn nguyên vị loài nguy cấp có nguy bị tuyệt chùng cao môi trưòng sống chúng ; Biện pháp bảo tồn chuyển vị loài nguy cấp nơi ngân hàng gen, vưèfn động vật, vườn thực vật Tăng cường công tác quản lí tài nguyên thiên nhiên, xây dựng hệ thống pháp luật hoàn chỉnh tăng cường công tác giáo dục môi trưcmg Việt Nam, theo Chiến lược quản lí hộ thống khu bảo tồn thiên nhiên Việt Nam đến năm 2010, khu bảo tồn bao gồm hạng sau ; - Vưcm Quốc gia : khu bảo tồn quản lí chủ yếu cho bảo vệ hệ sinh thái, nghiên cứu khoa học, giáo dục môi trưòmg giải trí (tương đương với hạng II lUCN) Nước ta có Vườn Qụốc gia điển : Hoàng Liên-Sa Pa (Lào Cai), Ba Bể (Bắc Cạn), Bái Tử Long (Quảng Ninh), Tam Đảo (Vĩnh Phúc, Thái Nguyên, Tuyên Quang), Cúc Phương (Ninh Bình, Thanh Hoá, Hoà Bình), Vũ Quang (Hà Tĩnh), Bạch Mã (Thừa Thiên-Huế), Yok Đôn (Đak Lak), u Minh Thượng (U Minh), Đất Mũi - Bãi Bồi (Cà Mau) - Khu dự trữ thiên nhiên ; khu quản lí chủ yếu nhằm bảo vệ hộ sinh thái loài, phục vụ nghiên cứu, giám sát, giải trí giáo dục môi trường - Khu bảo tồn loài hoang dã : khu bảo tồn quản lí chủ yếu để bảo vệ môi trưcmg bảo tồn đa dạng sinh học thông qua biện pháp quản lí - Khu bảo tồn cảnh quan : khu bảo tồn quản lí chủ yếu cho mục đích bảo vệ cảnh quan vui chơi giải trí Giáo duc bẵo vê m ôi trường Giáo dục môi trường hoạt động nhằm mục đích nâng cao hiểu biết toàn dân môi trường biện pháp bảo vệ môi trường Từ đó, ngưòd có thái độ hành động thích hợp bảo vộ môi trưòmg sống xung quanh 132 Trách nhiệm người phải tích cực tham gia tuyên truyền, vận động người khác bảo vệ môi trưcmg sống toàn thể cộng đồng CÂU HỎI V À BÀI TẬP Câu Hãy trình bày khái niệm sinh quyển, cấu trúc sinh quyển, đặc điểm khu sinh học cạn khu sinh học nước Câu Hãy trình bày đặc điểm hệ sinh thái rừng Việt Nam, nêu ý nghĩa hệ sinh thái người phát triển kinh tế xã hội nước ta Câu Hãy trình bày loại ô nhiễm môi trường chủ yếu nay, hậu cách khắc phục Câu - Hãy trình bày tượng thủng tầng ôzôn, nguyên nhân hậu cách hạn chế - Thế tượng gây hiệu úfng nhà kính ? Nguyên nhân, hậu cách hạn chế tượng ? -T h ế tượng biến đổi khí hậu ? Nêu nguyên nhân, hậu cách khắc phục Câu Hãy nêu lên cách phân loại dạng tài nguyên thiên nhiên chủ yếu, trạng sử dụng tài nguyên biện pháp sử dụng hợp lí tài nguyên thiên nhiên Câu - Thế đa dạng sinh học ? Đặc điểm đa dạng sinh học Việt Nam gì? - Hãy trình bày vai trò đa dạng sinh học sống người phát triển kinh tê' xã hội nước ta 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO SÁCH TIẾNG VIỆT Cơ sở sinh thái học Tập & (bản dịch từ tiếng Nga) Odum E p (1971) Cơ sở sinh thái học Vũ’Trung Tạng 2(XX) NXB Giáo dục K ế hoạch hành động quốc gia vê đa dạng sinh học Bộ Tài nguyên Môi trường, 2007 Sách đỏ Việt Nam Phần I Động vật học Bộ Khoa học Công nghệ, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam 2(X)7 NXB Khoa học tự nhiên Công Nghệ Sách đỏ Việt Nam Phần II Thực vật học Bộ Khoa học Công nghệ, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, 2007 NXB Khoa học tự nhiên Công Nghệ Sinh thái học đại cương Trần Kiên & Hian Nguyên Hồng, 1990 NXB Giáo dục Sinh thái học môi trường Trần Kiên, Mai Sỹ Tuấn, 2(X)7 Nhà xuất Đại học Sư phạm Hà Nội SÁCH TIẾNG ANH Biology Neil A Campbell The Benjamin Cunưnings Publishũig Company, inc Biology o f plants Peter H Raven, Ray F Evert, Susan E Eichhom w H Ereeman and Company Publishers 10 Concepts o f Ecology (4*.ed.) Kormondy, E.J., 1996 Prentice Hall, Upper Saddle River, New lersey 07458, 599pp 11 Ecology — Concepts and Applications Manuel Higher Education c Molles Mc Graw Hill 12 Elements oýEcoỉogy Thomas M Smith, Robert Leo Smith Pearson Benjamin Cummings 13 Envỉronmental Science -E arth as a lỉvingplanet Danieỉ B Botkin, Edward A Keller, Isobel w Heathcote Canadian edition 134 MỤC LỤC Trang Chương I CÁ THỂ VÀ MÔI TRƯỜNG Chương II QUẦN THỂ SINH VẬT 36 Chương III QUẦN XÃ SINH VẬT 64 Chương IV HÊ SINH THÁI 81 Chương V SINH QUYỂN VÀ SINH THÁI HỌC VỚI VIỆC QUẢN LÍ NGUỒN LỢI THIÊN NHIÊN 106 135 ?z Chịu trách nhiệm xuất : Chủ tịch Hội đồng Thành viên MẠC VĂN THIỆN Tổng Giám đốc kiêm Tổng biên tập GS.TS vũ VĂN HÙNG Tổ chức thảo chịu trách nhiệm nội dung : Phó Tổng biên tập kiêm Giám đôc CTCP Dịch vụ xuât Giáo dục Hà Nội PHAN XUÂN THÀNH Biên tập lần đầu : LÊ THỊ PHƯỢNG Biền tập tái sửa in NGUYỄN THỊ HồNG Trình bày bìa : BÍCH LA C hế : HOÀNG ANH TUẤN Công ty cổ phần Dịch vụ xuất Giáo dục Hà Nội Nhà xuất Giáo dục Việt Nam giữ quyền công bố tác phẩm TÀI LIỆ U C H U YÊN SIN H HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG SINH THÁI HQC Mã s ố : C3S06h5 - CPH In 2.000 (QĐ in: 19TK) khổ 17 X 24cm In Công ty c ổ phần In & Bao bì Đồng Tháp: 212 Lê Lợi - Phường - Thành phố Sa Đéc - Tỉnh Đồng Tháp Số ĐKXB: 08-2015/CXB/58-1889/GD Số QĐXB; 277TK/QĐ-GD ngày 04 tháng 05 năm 2015 In xong nộp lưu chiểu tháng 05 năm 2015 # ? Q l A I T V > >; r VƯƠNG MIỆN KIM CƯƠNG CHẤT LƯỢNG QUỐCTẾ TÌM ĐỌC SÁCH THAM KHẢO MÔN SINH HỌC CỦA NHẢ XUÂT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM Tài liệu chuyên Sinh học Trung học phổ thông Sinh học tế bào N g u y ễ n N h H iề n (C h ủ b iê n ) Tài liệu chuyên Sinh học Trung học phổ thông VI sinh vật học P h m V ă n T y (C h ủ b iê n ) Tài liệu chuyên Sinh học Trung học phổ thông Sinh lí học thực vật V ũ V ă n V ụ (C h ủ b iê n ) Tài liệu chuyên Sinh học Trung học phổ thông Sinh ií học động vật L ê D in h T u ấ n (C h ủ b iê n ) Tài liệu chuyên Sinh học Trung học phổ thông Di truyền tiến hoá P h m V ă n L ậ p (C h ủ b iê n ) Tài liệu chuyên Sinh học Trung học phổ thông Sinh thái học M a i S ỹ T u ấ n (C h ủ b iê n ) Bạn d ọ c có th ể m ua sách c c C ô n g ty S ách - T h iế t bj trường học địa phương h oặc cửa h àn g sách N hà xu ất G iá o dục V iệt Nam : -T i TP Hà Nội 187 Giảng Võ; 232 Tây SOn; 25 Hàn Thuyên; 67B c a Bắc; 45 Phố Vọng; 51 Lò Đúc; 45 Hàng Chuối; Ngõ 385 Hoàng Quốc Việt - Tại TP Đà Năng 78 Pasteur; 247 Hải Phòng; 71 Lý Thường Kiệt - Tại TP Hổ Chí Mình 261C Lê Quang Định, Quận Bình Thạnh; 231 Nguyễn Vắn Cừ, Quận 5; 63 Vĩnh Viễn, Quận 10; 116 Đinh Tiên Hoàng, Phường 1, Quận Bình Thạnh; - Tại TP Cần Thơ 162D đường 3/2, Quận Ninh Kiều - Tại VVebsite bán sách trực tuyến : www.sach24.vn VVebsite : www.nxbgd.vn Giá: 30.000đ ... soạn Tài liệu chuyên Sinh học Trung học phổ thông - Sinh thái học Cuốn sách nằm Tài liệu chuyên Sinh học Trung học phổ thông, gồm với chuyên ngành khác Sinh học : Vi sinh vật học, Sinh học tế... chuyên ngành : Sinh thái học động vật, Sinh thái học thực vật, Sinh thái học côn trùng, Sinh thái học đất Sinh thái học môn khoa học có liên quan mật thiết với nhiều môn khoa học khác liên quan... tế bào, Sinh lí học thực vật, Sinh lí học động vật, Di truyền tiến hoá, Sinh thái học Cuốn sách biên soạn dựa Chương trình Sinh thái học dành cho học sinh khối chuyên Sinh học Trung học phổ thông