Tài liệu Tiểu luận nghiên cứu hệ sinh thái rừng cao su tại xã chàval huyện nam giang tỉnh quảng nam

Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa A. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài. Nam Giang là một huyện miền núi,địa hình cách trở,dân cƣ thƣa thớt,phần lớn dân cƣ là ngƣời đồng bào dân tộc thiểu số,đời sống của đại bộ phận ngƣời dân trong vùng còn gặp nhiều khó khăn. Giao thông cách trở, đi lại khó khăn, nhất là mùa mƣa.Việc phát triển kinh tế chủ yếu dựa vào sản xuất nông nghiệp là chính. Huyện Nam Giang có tài nguyên rừng giàu có, nó trở thành một đối tƣợng quan trọng và chủ yếu trong đời sống sản xuất của ngƣời dân. Việc phá rừng làm nƣơng raayxkhai thác nguồn tài nguyên rừng trái phép và quá mức làm cho tài nguyên rừng ngày càng can kiệt. Kéo theo hệ sinh thái rừng cũng bị tác động, môi trƣờng bị ô nhiễm… Để khắc phục tình trạng trên trong những năm qua huyện Nam Giang thực hiện các chƣơng trình trồng cây gây rừng, phủ xanh đất trống đồi trọc, nhƣ trồng keo, đặc biệt trong những năm gần đây diện tích rừng cao su của huyện không ngừng tăng lên. Trong đó, Chàval là một trong những xã có diện tích rừng cao su lớn trong huyện. Đó cũng là một hình thức tạo thức để tạo thêm việc làm và tăng thêm thu nhập cho ngƣời dân trên địa bàn huyện nói chung và ngƣời dân xã Chàval nói riêng. Nhằm giới thiệu sơ lƣợc về hệ sinh thái rừng cao su tại xã Chàval huyện Nam Giang tỉnh Quảng Nam,từ đó có cái nhìn khái quát về sự khác nhau cơ bản giữa hệ sinh thái tự nhiên và hệ sinh thái nhân tạo,đƣa ra những biện pháp hợp lí góp phần nâng cao năng suất cây cao su,đồng thời nâng cao ý thức của ngƣời dân trong việc bảo vệ và cải thiện hệ sinh thái rừng ngày càng phong phú,đa dạng hơn,ngăn ngừa sự phá vỡ môi trƣờng sinh thái tự nhiên ở Việt Nam và trên toàn cầu. Chính vì những lí do trên tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu hệ sinh thái rừng cao su tại xã Chàval huyện Nam Giang tỉnh Quảng Nam” 2. Mục đích nghiên cứu. -Nắm đƣợc đặc điểm cấu trúc của quần xã, mối quan hệ giữa các loài và giữa quần xã với môi trƣờng. SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 1 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa -Nắm đƣợc sự khác nhau cơ bản giữa hệ sinh thái tự nhiên với hệ sinh thái nhân tạo. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu. -Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc, mối quan hệ giữa các loài trong hệ sinh thái rừng cao su. -Nghiên cứu sự chuyển hóa vật chất và năng lƣợng trong quần xã, giữa quần xã với ngoại cảnh thể hiện qua lƣới và chuỗi thức ăn. -Nghiên cứu các nhân tố vô cơ cần thiết cho sinh vật tham gia vào chu trình địa hóa trong thiên nhiên, từ đó xác định rõ mối tƣơng tác giữa các nhân tố làm nâng cao năng suất sinh học của quần xã sinh vật. 4.Đối tƣợng và phạm vì nghiên cứu. 4.1.Đối tƣợng nghiên cứu. -Sinh vật rừng cao su và môi trƣờng vật lý của chúng. 4.2 .Phạm vi nghiên cứu. -Không gian: khu rừng cao su tại xã Chàval, huyện Nam Giang tỉnh Quản Nam. -Thời gian: 1 tuần. 5 .Phƣơng pháp nghiên cứu. -Nghiên cứu tài liệu: sách giáo trình, sách tham khảo, tài liệu internet. -Nghiên cứu ngoài thực địa. SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 2 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa B. NỘI DUNG CHƢƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ SINH THÁI 1.1 .Khái niệm về hệ sinh thái Hệ sinh thái là tập hợp của quần xã sinh vật với môi trƣờng vô sinh (môi trƣờng vật lí) của nó, trong đó, các sinh vật tƣơng tác với nhau và với môi trƣờng để tạo nên chu trình sinh địa hóa và biến đổi năng lƣợng. 1.2.Đặc điểm chung về hệ sinh thái - Hệ sinh thái là một hệ thống gồm quần xã và sinh cảnh của nó,đó là một hệ thống hoàn chỉnh,tƣơng đối ổn định,có sự tác động lẫn nhau giữa sinh vật và môi trƣờng,mà ở đó thực hiện dòng tuần hoàn vật chất và năng lƣợng. - Hệ sinh thái là một hệ thống sinh học hoàn chỉnh một cơ thể, thƣc hiện đầy đủ các chức năng sống nhƣ trao đổi vật chất và năng lƣợng giữa hệ với môi trƣờng thông qua hai quá trình tổng hợp và phân hủy vật chất. Đó chính là sự trao đổi vật chất và năng lƣợng giữa cơ thể trong nội bộ quần xã và giữa quần xã với ngoại cảnh của chúng. Trong hệ sinh thái qua trình tổng hợp “ đồng hóa” do các sinh vật tự dƣỡng thực hiện; còn quá trình phân hủy “dị hóa” do các sinh vật phân giải thực hiện. - Hệ sinh thái là một hệ động lực mở và tự điều chỉnh vì tồn tại dựa vào nguồn vật chất và năng lƣợng từ môi trƣờng; trong giới hạn sinh thái của mình,hệ có khả năng tự điều chỉnh để duy trì trạng thái cân bằng ổn định. 1.3. Khái niệm hệ sinh thái rừng cao su - Hệ sinh thái rừng cao su là tập hợp quần xã sinh vật mà chủ yếu là cây cao su với môi trƣờng vô sinh của nó. Các sinh vật có sự tƣơng tác với nhau và với môi trƣờng để tạo nên các chu trình dịa hóa và biến đổi năng lƣợng trong hệ sinh thái rừng cao su. - Đặc điểm: Hệ sinh thái rừng cao su tƣơng đối đơn giản về thành phần và thƣờng đồng nhất về cấu trúc cho nên khó bền vững. Tuy nhiên năng suất sinh vật và năng suất kinh tế là mục đích hoạt động chủ yếu của ngƣời dân. SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 3 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa 1.4. Các thành phần của hệ sinh thái 1.4.1. Thành phần vô cơ. - Chất vô cơ: Nƣớc, CO2, O2, N2, P,... - Chất hữu cơ: Protein, lipit, gluxit, vitamin, các chất mùn,... - Các yếu tố khí hậu: bao gồm nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, lƣợng mƣa,… Chúng có ảnh hƣởng tổng hợp lên đời sống của hệ sinh thái: đến sự phân bố, cấu trúc, sinh trƣởng, phát triển và năng suất của quần thể hệ sinh thái rừng cao su. Đối với cây cao su ,cây phát triển tốt ở vùng nhiệt đới ẩm, có nhiệt độ trung bình từ 20O C-30OC, 1.4.2. Thành phần hữu cơ 1.4.2.1. Sinh vật sản xuất: Gồm những sinh vật tự dƣỡng trong quần xã, có khả năng sử dụng năng lƣợng mặt trời và các chất vô cơ để tổng hợp nên các chất hữu cơ cho cơ thể, gồm: - Thành phần thực vật: Cây cao su, các loài cây thân bụi, cỏ… + Thành phần cây gỗ: Đây là thành phần chủ yếu với cây cao su là thành phần chính của hệ sinh thái. Ngoài ra còn trồng xen các cây hoa màu,nhƣ cây họ đậu đối với cây cao su khoảng từ năm thứ nhất tới năm thứ 3, vì rễ cây họ đậu có nốt sần cố định đạm do đó cung cấp một phần nitơ cho đất. + Thành phần cây bụi nhỏ và cỏ dại cũng là một phần trong cấu trúc hệ sinh thái rừng cao su. Chúng có ý nghĩa quan trọng, góp phần bảo vệ đất, chống xói mòn, giữ độ ẩm cho đất, tham vào quá trình hình thành, cải tạo đất. Tuy nhiên, chúng cũng có thể là tác nhân cản trở tái sinh gây những khó khăn trong công tác trồng và phục hồi cao su. + Vi sinh vật tự dƣỡng nhƣ tảo và một số vi khuẩn có khả năng quang hợp. 1.4.2.2.Sinh vật tiêu thụ: Gồm những động vật ăn thực vật và những động vật ăn động vật,đƣợc gọi là những sinh vật dị dƣỡng. Sinh vật tiêu thụ đƣợc chia thành các bậc nhƣ sau: SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 4 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa + Sinh vật tiêu thụ bậc 1: Động vật ăn thực vật hay ký sinh trên thực vật. Cây cao su cũng nhƣ các loài cây khác trong hệ sinh thái đều bị nhiều loài côn trùng tấn công,nhƣ côn trùng miêng nhai (mối, sâu róm, châu chấu, sung hại rễ), côn trùng chích hút (nhện, rệp, bọ xít), ốc sên, chim ăn hạt,… + Sinh vật tiêu thụ bậc 2: Là động vật ăn thịt,sử dụng sinh vật tiêu thụ bậc 1 làm thức ăn,nhƣ chim ăn sâu,chuột ăn châu chấu,ếch ăn kiến,thằn lằn ăn côn trùng. + Sinh vật tiêu thụ bậc 3: Là động vật sử dụng sinh vật tiêu thụ bậc 2 làm thức ăn cho mình,nhƣ rắn ăn chuột,ếch:diều hâu,cú ăn chuột. Sinh vật phân giải: gồm các sinh vật song dựa vào sự phân giải các chất hữu cơ cí sẵn. Chúng tham gia vào việc phân giải vật chất để trả lại môi trƣờng các chất vô cơ đơn giản ban đầu, nhƣ vi khuẩn, nấm, giun đất. 1.5. Quan hệ sinh thái giữa các loài trong hệ sinh thái rừng cao su 1.5.1. Quan hệ hỗ trợ - Các cây cao su trong giai đoạn đầu có quan hệ hỗ trợ là chủ yếu, chúng sẽ cùng nhau tạo bóng mát, che phủ đất chống nóng, chống gió bão… - Quan hệ cộng sinh giữa vi khuẩn, nấm men và động vât đơn bào sống trong ống tiêu hóa của sâu bọ, chúng góp phần tăng cƣờng tiêu hóa, nhất là tiêu hóa chất xenluloz. - Quan hệ hội sinh: hiện tƣợng ở gửi của sâu bọ sống nhờ trong tổ kiến, nhờ đó chúng đƣợc bảo vệ tốt hơn và tránh đƣợc khí hậu bất lợi mà không làm hại đến kiến. 1.5.2. Quan hệ đối kháng - Quan hệ cạnh tranh: Các loài tuy khác nhau nhƣng có chung nhu cầu về thức ăn,nơi ở và các điều kiện sống khác,điều đó sẽ dẫn đến sự cạnh tranh và ngày càng gây gắt,nhất là khi các nhu cầu đó không đủ để đáp ứng cho tất cả các loài trong quần xã. + Cây cao su và các cây thân bui cạnh tranh với nhau ở phía trên về ánh sáng, dƣới đất về nƣớc và nguồn dinh dƣỡng. SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 5 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa + Các loài cỏ cạnh tranh về nguồn muối dinh dƣỡng. + Sâu ăn lá cạnh tranh với nhau về nguồn thức ăn khi mật độ cá thể tăng quá cao,… Qun hệ vật ăn thịt và con mồi: Là quan hệ trong đó,vật ăn thịt là động vật sử dụng những loài động vật khác làm thức ăn và con mồi sẽ bị tiêu diệt ngay sau khi bị vật ăn thịt tấn công. + Chuột ăn châu chấu hoặc côn trùng. Quan + Rắn ăn chuột hoặc ếch. + Diều hâu ăn rắn, chuột hoặc chim,… Quan hệ ký sinh – vật chủ: Là quan hệ sống bám của một sinh vật – vật ký sinh,trên cơ thể sinh vật khác – vật chủ,bằng cách ăn mô hoặc thức ăn đã đƣợc vật chủ tiêu hóa,chế biến sẵn để chúng tồn tại và phát triển mà không giết chết ngay vật chủ. + Sâu bọ ký sinh và ăn lá cây cao su. + Vi khuẩn ký sinh trong đƣờng ruột của một số loài đông vật nhƣ chuột, chim,… SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 6 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa CHƢƠNG 2: SỰ CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT TRONG HỆ SINH THÁI RỪNG CAO SU 2.1. Chuỗi thức ăn 2.1.1. Khái niệm - Khái niệm 1: Chuỗi thức ăn thể hiện mối quan hệ dinh dƣỡng giữa các loài trong quần xã, trong đó loài này sử dụng một loài khác hay sản phẩm của nó làm thức ăn, về phía mình nó lại làm thức ăn cho các loài kế tiếp. - Khái niệm 2: Chuỗi thức ăn là một dãy bao gồm nhiều loài sinh vật có quan hệ dinh dƣỡng với nhau. Mỗi loài là một mắt xích thức ăn, vừa là sinh vật tiêu thụ mắt xích phía trƣớc, vừa là sinh vật bị mắt xích ở phía sau tiêu thụ. 2.1.2. Đặc điểm chuỗi thức ăn - Các sinh vật trong một chỗi thức ăn thƣờng đƣợc chia thành 3 nhóm sinh vật: sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ, sinh vật phân hủy. - Nếu căn cứ vào chất hữu cơ đầu tiên là cây xanh hay mun bã hữu cơ sẽ có 2 loại chuỗi. 2.1.2.1. Chuỗi thức ăn mở đầu bằng sinh vật tự dƣỡng - Cấu trúc chuỗi gồm tất cả thực vật có hạt diệp lục. - Có 3 nhóm chính: vật cung cấp, vật tiêu thụ và vật phân giải. + Vật cung cấp: là thực vật (cây cao su, một số loài cây cỏ,cây thân bụi). + Vật tiêu thụ bậc 1(VTTB1): gồm động vật ăn thực vật hay là các sinh vật ký sinh trên thực vật xanh. + Vật tiêu thụ bậc 2(VTTB2): gồm động vật ăn thịt, sử dụng vật tiêu thụ bậc 1 làm thức ăn. + Vật tiêu thụ bậc 3(VTTB3): gồm động vật ăn thịt sử dụng vật tiêu thụ bậc 2 làm thức ăn. + Vật phân hủy: Vi khuẩn, nấm, giun. - Sơ đồ chuỗi: Vật cung cấp ( thực vật ) Động vật ăn thực vật (VTTB1) Động vật ăn động vật ( VTTB2) Động vật ăn động vật ( VTTB3)… SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 7 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa - Ví dụ: + Cỏ (Vật cung cấp)  Châu chấu (VTTB1)  Chuột (VTTB2)  Rắn (VTTB3)  Vi sinh vật phân giải (Vật phân hủy). + Lá cây cao su  Sâu ăn lá  Chim  Diều hâu  Vi sinh vật phân giải. - Nhận xét: Kích thƣớc của các động vật tiêu thụ càng ở các cáp sau càng lớn hơn cấp trƣớc ngay sau nó; số lƣợng cá thể qua mỗi mắt xích ngày càng giảm dần. 2.1.2.2. Chuỗi thức ăn bắt đầu bằng mùn bã sinh vật và vật tiêu thụ bậc 1 là vật phân hủy. Ví dụ: Chất mun bã  Giun (VTTB1)  Chim (VTTB2)  Diều hâu (VTTB3). 2.2. Lƣới thức ăn 2.2.1. Khái niệm - Khái niệm 1: Quần xã gồm nhiều chuỗi thức ăn,có quan hệ với nhau và những chuỗi đó,có những mắc xích dung chung và đƣợc gọi là lƣới thức ăn. - Khái niệm 2: Mỗi loài trong quần xã sinh vật thƣờng là mắc xích của nhiều chuỗi thức Ăn. Các chuỗi thức ăn có nhiều mắc xích dung chung tạo thành một lƣới thức ăn. 2.2.2. Lƣới thức ăn trong hệ sinh thái rừng cao su - Sơ đồ 1. SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 8 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa Sâu Lá Cú Châu chấu Chim Chuột Diều hâu Rắn - Nhận xét: + Mỗi loài sinh vật trong quần xã không chỉ liên hệ với một chuỗi thức ăn mà có thể liên hệ với nhiều chuỗi thức ăn khác. Tất cả các chuỗi thức ăn trong quần xã hợp thành lƣới thức ăn. + Tất cả các chuỗi thức ăn đều là tạm thời và không bền vững nên cấu trúc của quần xã có thể bị thay đổi. SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 9 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa + Do cấu trúc của quần xã rừng cao su ít đa dạng về thành phần loài nên tính ổn định của quần xã thấp. 2.3. Bậc dinh dƣỡng và hình tháp sinh thái rừng cao su 2.3.1. Bậc dinh dƣỡng - Trong chuỗi thức ăn,các mắc xích làm thành các bậc dinh dƣỡng. Trong quần xã,mỗi bậc dinh dƣỡng gồm nhiều loài cùng đứng trong một múc năng lƣợng. - Bậc dinh dƣỡng là đơn vị cấu trúc nên chuỗi thức ăn. Có nhiều bậc dinh dƣỡng: + Bậc dinh dƣỡng cấp 1( sinh vật sản xuất thuộc mắc xích số 1) gồm các sinh vật có khả năng tự dƣỡng. + Bậc dinh dƣỡng cấp 2 (thuộc mắc xích số 2) gồm các động vật ăn các sinh vật sản xuất,đó là sinh vật tiêu thụ bập 1. + Bậc dinh dƣỡng cấp 3 ( thuộc mắc xích số 3) gồm những động vật ăn động vật,đó là sinh vật tiêu thụ bậc 2,… - Ví dụ: + Cỏ (bậc dinh dƣỡng cấp 1)  Châu chấu (bậc dinh dƣỡng cấp 2)  Chuột (bậc dinh dƣỡng cấp 3). + Hạt (bậc dinh dƣỡng cấp 1)  Chim sẻ (bậc dinh dƣỡng cấp 2)  Cú (bậc dinh dƣỡng cấp 3). + Lá cây cao su ( bậc dinh dƣỡng cấp 1)  Sâu ăn lá (bậc dinh dƣỡng cấp 2)  Chim ăn sâu (bậc dinh dƣỡng cấp 3)  Diều hâu (bậc dinh dƣỡng cấp 4) . Tùy thuộc vào việc sử dụng nguồn năng lƣợng nào, một loài có thể ở 1, 2 hay 3 bậc dinh dƣỡng. 2.3.2. Các hình tháp sinh thái học rừng cao su. 2.3.2.1. Khái niệm hình tháp sinh thái học - Quan hệ dinh dƣỡng giữa các loài trong quần xã đƣợc thể hiện bằng chuỗi,lƣới thức ăn và các bậc dinh dƣỡng. Số lƣợng cá thể, sinh vật lƣợng, hoặc năng lƣợng đƣợc xếp theo bậc dinh dƣỡng từ thấp lên cao bao giờ cũng sắp xếp SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 10 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa theo hình tháp. Hình tháp sinh thái đƣợc biểu diễn bằng những hinh chữ nhật xếp chồng lên nhau. Các hình chữ nhật đều có cùng một chiều cao, chiều dài phụ thuộc vào năng lƣợng hay số lƣợng của cùng một bậc dinh dƣỡng. - Hình tháp có dạng thu nhỏ dần ở trên do hình tháp sinh thái học tuân theo quy luật: Sinh khối của sinh vật sản xuất bao giờ cũng lớn hơn sinh khối của sinh vật tiêu thụ bạc 1, sinh khối của sinh vật tiêu thụ bậc 1 lại lớn hơn sinh khối của sinh vật tiêu thụ bậc 2,… Nhƣ vậy, tổng năng lƣợng bao gồm (số lƣợng hay khối lƣợng) liên tiêp giảm giữa các bậc dinh dƣỡng, nên hình tháp có đáy to ở dƣới, nhỏ dần ở trên. 2.3.2.2. Phân loại: Có 3 loại hình tháp 2.3.2.2.1. Hinh tháp số lƣợng: - Là hình tháp đƣợc xây dựng trên cơ sở phân tích các bậc dinh dƣỡng theo số lƣợng cá thể. - Đặc điểm hình tháp: + Có đỉnh nhọn, đáy rộng, vì số lƣợng cá thể ở bậc dinh dƣỡng thấp bao giờ cũng lớn hơn số lƣợng cá thể ở bậc dinh dƣỡng cao,đáy rộng biểu thị bậc dinh dƣỡng thấp, đỉnh nhọn biểu thị bậc dinh dƣỡng cao. + Kích thƣớc cơ thể của những cá thể thuộc bậc dinh dƣỡng cao thƣờng lớn hơn kích thƣớc cơ thể của những cá thể ở bậc dinh dƣỡng thấp. + Số lƣợng cá thể ở bậc dinh dƣỡng cao lại ít hơn số lƣợng cá thể ở bậc dinh dƣỡng thấp. - Ví dụ: Chuỗi thức ăn: Cỏ lạc  Sâu róm  Chim ăn sâu. Chim ăn sâu 10 con Sâu róm 1000 con Cỏ lạc 100.000 cây Hình 1. Sơ đồ hình tháp số lƣợng SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 11 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa 2.3.2.2.2. Hình tháp sinh vật lƣợng - Là hình tháp biểu thị tổng trọng lƣợng chất khô ( gam, kg) hay các chỉ số đo khác của tổng số chất sống. Nó đƣợc xây dựng trên cơ sở phân tích các bậc dinh dƣỡng theo sinh vật lƣợng và chuỗi thức ăn có vật ăn thịt, thƣờng có dạng hình tháp với đỉnh nhọn phía trên. - Đặc điểm hình tháp + Có đáy rộng, đỉnh nhọn. + Nó có giá trị khoa học cao hơn hình tháp số lƣợng, vì mỗi bậc dinh dƣỡng đƣợc biểu thị bằng số lƣợng chất sống (gam, kg), do đó có thể so sánh phần nao các bậc dinh dƣỡng với nhau. + Hạn chế: Thành phần hóa học và giá trị dinh dƣỡng của chất sống trong các bậc dinh dƣỡng là khác nhau; không chú ý đến thời gian trong việc sinh vật lƣợng ở mỗi bậc dinh dƣỡng; hình tháp sinh vật lƣợng này không đề cập tới vi khuẩn, vì tuy kích thƣớc nó nhỏ nhƣng tốc độ chuyển hóa và tác dugj của nó rất lớn. - Ví dụ: 5kg Chim ăn sâu Sâu róm 40kg Cỏ lạc 5000kg Hình 2. Sơ đồ hình tháp sinh vật lƣợng. 2.3.2.2.3. Hình tháp năng lƣợng - Đây là loại hình tháp hoàn thiện nhất. Các bậc dinh dƣỡng trong hình tháp đƣợc trình bày dƣới dạng tỷ số giữa số năng lƣợng ( tính bằng kcal ) đƣợc tích lũy trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích hay thể tích. - Đặc điểm: SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 12 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa + Đáy rộng, đỉnh nhọn, do khi chuyển từ bậc dinh dƣỡng thấp lên bậc dinh dƣỡng cao luôn có sự mất năng lƣợng, nên chỉ còn giữ lại một phần năng lƣợng rất nhỏ cần thiết cho sự tăng trƣởng của cơ thể. + Nó là loại hoàn thiện và có giá trị nhất, vì nó không những cho phép so sánh các hệ sinh thái với nhau, mà còn có thể đánh giá vai trò của quần thể các loài trong hệ sinh thái. - Ví dụ: Năng lƣợng mặt trời  Cỏ lạc  Sâu róm  Chim ăn sâu. 2.4. Chu trình địa hóa trong hệ sinh thái rừng cao su - Chu trình địa hóa ( chu trình vật chất) trong hệ sinh thái là sự trao đổi liên tục của các nguyên tố hóa học giữa môi trƣờng và quần xã sinh vật. Nhờ hoạt động quang hợp, cây xanh hấp thu CO2, muối khoáng và nƣớc để tổng hợp cacbonhydrat và các chất dinh dƣỡng khác. Những hợp chất này cây xanh sử dụng làm thức ăn,cuối cùng lại đƣợc sinh vật phân giải, trả lại môi trƣờng những chất ban đầu. - Chu trình địa hóa là chu trình trao đổi các chât trong tự nhiên,theo đƣờng từ môi trƣờng ngoài truyền vào cơ thể sinh vật, qua các bậc dinh dƣỡng, rồi từ cơ thể sinh vật truyền trở lại môi trƣờng. Hay đó còn là chu trình vận động của các chất vô cơ trong hệ sinh thái theo đƣờng từ ngoại cảnh chuyển vào cơ thể sinh vật, rồi từ cơ thể sinh vật truyền trở lại ngoại cảnh. Chu trình địa hóa duy trỳ sự cân bằng vật chất trong sinh quyển. - Chu trình địa hóa đƣợc chia thành 2 nhóm: Chu trình các chất khí và chu trình các chất lắng đọng. + Chu trình các chất khí: Các chất tham gia có nguồn dự trữ trong khí quyển hay thủy quyển, sau khi đi qua quần xã sinh vật, ít bị thất thoát, phần lớn hoàn lại cho chu trình. Bao gồm những nguyên tố: cacbon, nitơ, nƣớc. Ở dạng khí chúng chiếm ƣu thế trong chu trình,măt khác từ cơ thể sinh vật chúng trở lại môi trƣờng tƣơng đối nhanh. + chu trinh các chất lắng đọng: Các chất tham gia có nguồn dự trữ từ vỏ trái đất, sau khi đi qua quần xã, phần lớn tách khỏi chu trình đi vào các chất lắng SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 13 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa đọng, gây thất thoát nhiều hơn. Đây là chu trình của những chát lƣu huỳnh, photpho. - Sơ đồ tổng quát về trao đổi vật chất trong tự nhiên. Chất dinh dƣỡng trong tự nhiên Phần trao đổi giữa quần thể và quần xã với môi trƣờng vô cơ Phần vật chất lắng dọng Sinh vật Sinh vật sản xuất tiêu thụ Sinh vật phân giải 2.4.1. Chu trình nƣớc - Nó không chỉ là nguồn õi, hydromaf còn là thành phần quan trọng cuẩ cơ thể sống. Chu trình nƣớc có 2 dạng quan trọng là: + Quá trình bốc hơi nƣớc trên bề mặt Trái Đất: Năng lƣợng Mặt Trời làm các thủy vực bốc hơi tạo hành hơi nƣớc trong khí quyển, hơi nƣớc tích tụ lại thành mây, mây đƣợc gió mang đi gặp lạnh tạo thành mƣa, mƣa rơi một phần thấm vào đất một phần đổ vào biển và đại dƣơng, Nƣớc thấm vào đất sẽ đƣợc rễ SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 14 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa cây hút rồi thoát hơi nƣớc vào khí quyển, phần khác đƣợc con ngƣời khai thác và sử dụng. Lƣợng nƣớc rơi xuống bề mặt lục địa rất ít, trong đó 2/3 lại bốc hơi vào khí quyển. + Quá trình thoát hơi nƣớc do thực vật: thực vật chỉ dung một phần nƣớc mƣa rơi xuống rồi lại thoát hơi nƣớc vào khi quyển. Khối lƣợng nƣớc bốc hơi do thực vật là rất lớn. Chu trình nƣớc có thể chia thành 4 mảng lớn: Mảng khí quyển ở phía trên bề mặt trái đất. Còn ở bề mặt trái đất có 3 mảng: Mảng lục địa, gồm nguồn nƣớc ao, hồ, sự bốc hơi nƣớc từ các sinh vật và hoạt động của núi lửa thiêu đốt hơi nƣớc làm giảm độ ẩm hơi nƣớc. Mảng đại dƣơng,nhận nƣớc từ lục địa và khí quyển. Mảng các núi bang ở các cực thƣờng xuyên bị chảy ra xuống đại dƣơng do nhiệt độ không khí nóng lên. Giữa các khí quyển và bề mặt Tái Đất có sự luôn chuyển của nƣớc ở dạng hơi nƣớc. 2.4.2. Chu trình cacbon - Cacbon tham gia vào thành phần cấu tạo của cacbonhydrat, chất tiền nhân để hình thành nên các hợp chất hữu cơ khác nhƣ protein, lipit, các vitamin,… - Cacbonhydrat đi vào chu trình dƣới dạng CO2, một phần đƣợc thực vật sử dụng để tạo chất hữu cơ, tạo thức ăn cho các động vật ăn cỏ… Hô hấp của động vật, thực vật và sự phân giải của vi sinh vật đã trả lại CO2 và nƣớc cho môi trƣờng. - Chu trình cacbon có thể chia thành 4 mảng lớn: Mảng khí quyển ở phía trên bề mặt trái đất. Còn ở bề mặt trái đất có thể chia thành 3 mảng; Mảng lục địa do hoạt động của các quá trình địa chất và sinh học; mảng đại dƣơng và mảng do hoạt động của con ngƣời. Giữa khí quyển và bề mặt Trái Đất có sự luân chuyển cacbon. 2.4.3. Chu trình nitơ - Không khí chứa tới 78% nitơ, nhƣng hầu nhƣ không có một sinh vật nào có thể sử dụng đƣợc trực tiệp từ không khí ( trừ vài loài cố định đạm, tảo lam SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 15 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa cộng sinh với bèo dâu). Nitơ xâm nhập vaoh hệ sinh thái là nhờ: Hiện tƣợng phóng điện do sấm sét hay từ chất thải của các quả trình dị hóa, do động vật tạo ra (urê, ammoniac…). Nhờ hoạt động cuae các vi khuẩn cố định đạm đã tạo ra một số lƣợng lớn nitơ. - Chu trình nitơ cũng có thể phân thành 4 mảng lơn: Mảng khí quyể, mảng trầm tích, mảng của vi sinh vật, mảng của động vật và thực vật. 2.4.4. Chu trình photpho - Photpho có trong thành phần của cơ thể sinh vật và và khi sinh vật chết đi tạo ra một nguồn photpho, tham gia vào chu trình lắng đọng, có khối lƣợng lớn dƣới dạng quặng. - Có thể chia thành các mảng: Mảng sinh vật và các chất thải tạo ra từ chúng, mảng các mỏ quặng và các hoạt đông khai khoáng của con ngƣời, mảng trầm tích ở biển và đại dƣơng. 2.4.5. Các con đƣờng hoàn lại vật chất vào chu trình sinh địa hóa - Sự bài tiết sơ cấp (nƣớc tiểu, phân) của động vật. - Sự phân giải các chất hữu cơ bị phân hủy nhờ vi sinh vật (nấm, vi khẩn…). - Xác sinh vật, phân, nƣớc tiểu khi tự tiêu sẽ giải phóng ra 25-27% chất dinh dƣỡng trƣớc khi bị vi sinh vật phân giải. - Do năng lƣợng của Mặt Trời (thủy triều, ánh sáng) và con ngƣời sản xuất tạo ra các loại phân bón (đạm, lân,…). Điều quan trọng nhất trong chu trình trao đổi vật chất không phải là lƣợng các chất có thể trao đổi mà là cƣờng độ của sự trao đổi và tốc độ của dòng vận chuyển vật chất nhanh hay chậm, mạnh hay yếu. SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 16 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa CHƢƠNG 3: SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƢỢNG TRONG HỆ SINH THÁI RỪNG CAO SU VÀ NĂNG SUẤT SINH HỌC 3.1. Năng suất sinh học của hệ sinh thái rừng cao su - Đó là khả năng sản sinh ra chất sống của quần xã, làm tăng khối lƣợng của sinh vật trong hệ sinh thái. - Năng suất sinh học gồm 2 loại: loại sơ cấp và loại thứ cấp. + Năng suất sinh học sơ cấp là khối lƣợng các chất hữu cơ sản xuất đƣợc của sinh vật trên một đơn vị diện tích hay thể tích, trong một đơn vị thời gian. + Năng suất sinh học thứ cấp chỉ khối lƣợng các chất hữu cơ sản xuất đƣợc và tồn trữ ở vật tiêu thụ và vật phân hủy. Hiệu suất chuyển đổi năng lƣợng khác nhau khá lớn, tùy theo bậc dinh dƣỡng. 3.2. Dòng năng lƣợng trong hệ sinh thái rừng cao su - Đó là sự vận chuyển năng lƣợng qua các bậc dinh dƣỡng trong một chuỗi thức ăn của hệ sinh thái. - Các chất hữu cơ do cây tổng hợp, một phần cây sử dụng để sống và sinh trƣởng, một phần mất đi dƣới dạng nhiệt, phần còn lại đƣợc chuyển cho các sinh vật dị dƣỡng. Các sinh vật dị dƣỡng này không trực tiếp ăn các chất khoáng mà phải ăn các chất hữu cơ đã đƣợc chế biến sẵn. Trƣớc hết là các loài ăn cỏ, sau đó chuyển cho các loài ăn thịt. Trong chuỗi của dòng năng lƣợng ấy, ở mỗi một mắc xích mất đi khoảng 80-90% năng lƣợng, và nhƣ vậy chỉ có 10-20% năng lƣợng đƣợc chuyển cho bậc dinh dƣỡng sau. - Các mức của dòng năng lƣợng gồm có 2 mức: + Ở mức cá thể: để sống, sinh trƣởng, và sinh sản cơ thể sinh vật cần có năng lƣợng để đảm bảo 4 hoạt động: Bảo đảm hoạt động trong điều kiện cơ sở nhƣ hô hấp, ổn định thân nhiệt,…; Bảo đảm cho hoạt động vận chuyển; Bảo đảm sự sinh trƣởng sinh ra chất sống mới; Bảo đảm sự tạo ra các yếu tố trong sinh sản (hoa, quả, hạt, trứng, tinh trùng…),chất dự trữ. + Ở mức hệ sinh thái thông qua các bậc dinh dƣỡng. SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 17 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa Cac thành phần của dòng năng lƣợng gồm: + Sản lƣợng sinh vật toàn phần (PB hayA) là lƣợng chất sống do một do một cơ thể hoặc các sinh vật trong một bậc dinh dƣỡng sản sinh ra trong một khoảng thời gian nhất dịnh nào đó trên một đơn vị diện tích. + Sản lƣợng sinh vật thực tế (PN hay PS) là sản lƣợng sinh vật toàn phần, trừ đi phần chất song đã bị tiêu hao trong qua trình hô hấp (R),đó là chất hữu cơ đƣợc tích lũy để làm tăng khối lƣợng sinh vật. + Sản lƣợng sinh vật ban đầu hay sơ cấp có thể là sản lƣợng sinh vật ban đầu toàn phần (A) hay sản lƣợng thực tế (PN). + Sản lƣợng sinh vật thứ sinh là sản lƣợng sinh vật đối với vật tiêu dung. + Sản lƣợng sinh vật riêng (P/B) còn đƣợc gọi là vận tốc đổi mới của sinh vật lƣợng. P là sản lƣợng sinh vật toàn phần hoặc thực tế, B là sinh vật lƣợng, P/B biểu thị sản lƣợng sinh vật của một đơn vị sinh vật lƣợng trong khoảng thời gian nhất định. Dòng năng lƣợng trong một chuỗi thức ăn + Đối với vật cung cấp: LT = LA + NU1 LA = PB + CH PB = PN + R1 Trong đó: LT : Tổng năng lƣợng bức xạ chiếu xuống hệ sinh thái LA : Năng lƣợng cây hấp thụ đƣợc NU1 : Phần năng lƣợng bị mất đi PB : Sức sản xuất sơ cấp thô CH : Năng lƣợng phát tán dƣới dạng nhiệt PN : Sức sản xuất sơ cấp nguyên R1 : Phần năng lƣợng mất đi do hô hấp + Đối với vật tiêu thụ PN = I1 + NU2 I1 = A1 + NA1 SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 18 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa A1 = PS1 + R2 Trong đó: I1 : Một phần năng lƣợng của sức sản xuât sơ cấp nguyên. NU2 : Vật phân hủy. A1 : Một phần năng lƣợng vật tiêu thụ cấp 1 sử dụng. NA2 : Phần năng lƣợng không sử dụng và thải ra ngoài. PS1 : Sức sản xuất thứ cấp. Tóm lại, một phần năng lƣợng đã tích tụ ở vật cung cấp sẽ đƣợc động vật ăn thực vật sử dụng, tiếp đó một phần năng lƣợng đƣợc tích tụ ở động vật ăn thực vật lại đƣợc động vật ăn thịt sử dụng và cứ thế theo chu trình đó, cho đến các bậc dinh dƣỡng tiếp theo, cuối cùng là đến sinh vật phân hủy. Nhƣ vậy có một quá trình vận chuyên năng lƣợng qua các bậc dinh dƣỡng. Trong quá trình vận chuyển qua mỗi bậc dinh dƣỡng đều có sự giảm dần dần số năng lƣợng. Sự vận chuyển năng lƣợng qua các bậc dinh dƣỡng nhƣ thế đƣợc gọi là dòng năng lƣợng. 3.3. Khái niệm về hiệu suất và cân đối năng lƣợng 3.3.1. Cân đối năng lƣợng - Ta có thể cân đối phần năng lƣợng đi vào, phần năng lƣợng giữ lại và phần đi ra. Năng lƣợng đi từ nguồn năng lƣợng Mặt Trời, qua các bậc dinh dƣỡng lần lƣợt bị giáng cấp và không đƣợc quay vòng sử dụng trở lại nhƣ đối với vật chất. - Dòng năng lƣợng của hệ sinh thái cùng một lúc tuân thủ 2 định luật của nhiệt động học: Nguyên lý bảo toàn năng lƣợng và nguyên lý giáng cấp qua mỗi lần chuyển bậc. 3.3.2. Khái niệm về hiệu suất sinh thái - Đó là tỷ lệ (%) chuyển hóa năng lƣợng giữa các bậc dinh dƣỡng trong hệ sinh thái. - Phân loại hiệu suất sinh thái có 7 loại:Hiệu suất quang hợp; hiệu suất sinh thái ở tiêu dung cấp 1; hiệu suất sinh thái ở tiêu dung cấp 2; hiệu suất khai thác; hiệu suất đồng hóa; hiệu suất tăng trƣởng mô; hiệu suất tăng trƣởng chung. SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 19 Bài tiểu luận GVHD Triệu Thy Hòa 3.4. Sản lƣợng sinh vật sơ cấp - Sản lƣợng sinh vật sơ cấp đƣợc sinh vật sản xuất, trƣớc hết là thực vật và tảo tạo ra trong quá trình quang hợp. Trong quang hợp cây xanh chỉ tiếp nhận từ 0.2-0.5% tổng lƣợng bức xạ để tạo ra sản lƣợng sinh vật sơ cấp thô cho các hoạt động sống, khoảng 60-70% còn lại đƣợc tích lũy làm thức ăn cho sinh vật dị dƣỡng, đó là sản lƣợng sinh vật sơ cấp tinh hay sản lƣợng sinh vật thực tế để nuôi các nhóm sinh vật dị dƣỡng. Công thức:PN = PG - R Trong đó: PN là sản lƣợng sinh vật sơ cấp tinh; PG là sản lƣợng sinh vật sơ cấp thô; R là phần hô hấp của thực vật. SVTH: Hiêng Thị Hiệp trang 20