BÀI 23. HỆ SINH THÁI

Mở đầu: 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?

Giải nhanh:

Các nhân tố vô sinh quyết định sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật, và sinh vật cũng có thể ảnh hưởng đến các nhân tố vô sinh.

I. KHÁI QUÁT VỀ HỆ SINH THÁI

Câu 1: 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.

Giải nhanh:

- Các nhóm sinh vật trong quần xã: ngựa vằn, trâu rừng, cỏ,...

- Nhân tố vô sinh: nước, ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm,...

- Khu vực vày được coi là một hệ sinh thái bao gồm quần xã sinh vật và môi trường vô sinh tương tác với nhau trong một không gian nhất định.

Câu 2: 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.

Giải nhanh:

II. TRAO ĐỔI VẬT CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI

Câu 1: 

• 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.

Giải nhanh:

- Chuỗi thức ăn:

1. Tảo → Ấu trùng ruồi → Côn trùng → Cá hồi.

2. Tảo → Ấu trùng ruồi → Cá gai → Cá hồi.

- Mắt xích chung: côn trùng, cá gai, ấu trùng ruồi, cá rutilut.

Luyện tập: 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.

Giải nhanh:

- Chuỗi thức ăn:

- Lưới thức ăn: cỏ → côn trùng → chim → đại bàng.

Câu 2: 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.

Giải nhanh:

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.

Câu 3: Phân biệt các dạng tháp sinh thái.

Giải nhanh:

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 của các bậc dinh dưỡng trên một đơn vị diện tích hoặc thể tích.

- Tháp số lượng: Biểu diễn số lượng hoặc mật độ cá thể của các bậc dinh dưỡng.

III. SỰ BIẾN ĐỘNG CỦA HỆ SINH THÁI

Câu 1: Nêu một số nguyên nhân bên trong và nguyên nhân bên ngoài dẫn đến diễn thế sinh thái.

Giải nhanh:

- Nguyên nhân bên ngoài: Thường liên quan đến các hiện tượng bất thường của môi trường như bão, lũ lụt, cháy rừng, ô nhiễm,...

- Nguyên nhân bên trong: Sự cạnh tranh giữa các loài trong quần xã.

Luyện tập: 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.

Giải nhanh:

Sau đám cháy rừng U Minh, quần xã tiên phong xuất hiện trên lớp mùn đất cháy, sau đó phát triển dần và giúp rừng phục hồi.

Câu 2: 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?

Giải nhanh:

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.

Luyện tập: Sự ấm lên toàn cầu, phì dưỡng và sa mạc hóa ảnh hưởng thế nào đến sự cân bằng của các hệ sinh thái?

Giải nhanh:

- 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. 

IV. THỰC HÀNH THIẾT KẾ HỆ SINH THÁI NHÂN TẠO

1. Cơ sở lí thuyết

Quần xã sinh vật và các yếu tố vô sinh của môi trường tác động qua lại với nhau. Quần xã bao gồm các sinh vật sản xuất, tiêu thụ và 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 để duy trì sự tồn tại của quần xã.

2. 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.

3. Báo cáo

Câu 1: So sánh thành phần và số lượng cá thể của các sinh vật sản xuất và sinh vật tiêu thụ ở thời điểm mới xây xong bể và thời điểm sau 1 tuần.

Giải nhanh:

Thành phần loài không thay đổi, số lượng cá tăng, số lương cây thủy sinh giảm.

Câu 2: So sánh thành phần sinh vật ở hai lần quan sát, bao gồm các loài sen, bèo tấm, ốc, cá và các vi sinh vật khác (nếu có).

Giải nhanh:

Thành phần loài không thay đổi sau hai lần quan sát. 

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. 

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.

Giải nhanh:

• Hiệu suất sinh thái giảm mạnh qua các bậc dinh dưỡng.

• Tháp sinh thái năng lượng: