- Nhân tố sinh thái là gì?
- Các loại nhân tố sinh thái?
- 1. Nhân tố vô sinh
- 2. Nhân tố hữu sinh
- 3. Mối quan hệ giữa nhân tố vô sinh và nhân tố hữu sinh
- Giới hạn sinh thái
- Ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái tới đời sống sinh vật
- 1. Ảnh hưởng của ánh sáng tới đời sống sinh vật
- 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới đời sống sinh vật
- 3. Ảnh hưởng của nước và độ ẩm tới đời sống sinh vật
- 4. Ảnh hưởng của các nhân tố khác tới đời sống sinh vật
Nhân tố sinh thái là gì?
Nhân tố sinh thái là nhân tố ở môi trường có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến quá trình sống của sinh vật.
Nó có thể là một hay nhiều nhân tố (hoặc yếu tố) ở môi trường sống có tác động đến một hay nhiều sinh vật.
Các loại nhân tố sinh thái?
Tùy theo tính chất của các nhân tố sinh thái, người ta chia chúng thành hai nhóm:
1. Nhân tố vô sinh
- Là các nhân tố không sống, thường gọi là sinh cảnh (biotope) hay môi trường vật lí của quần xã. Bao gồm:
+ Các chất vô cơ (nước, các loại khí như CO2, O2, N2, các loại muối v.v), ánh sáng, nhiệt độ, v.v. trong đó, các nhân tố khí hậu (chủ yếu là ánh sáng, nhiệt độ, ẩm độ v.v)
+ Các chất hữu cơ không trong cơ thể sinh vật đang sống, như mùn, chất bã, chất thải hữu cơ, các chất trong những vật thể rơi rụng (lá rơi, lông rụng, xác rắn lột) … có thể chứa prôtêin, lipid, cacbôhyđrat.v.v.
2. Nhân tố hữu sinh
- Là những nhân tố sống (bao gồm con người và các loài sinh vật) tác động lớn đến môi trường sinh thái, được gọi là quần xã sinh vật.
- Nhân tố hữu sinh bao gồm:
+ Sinh vật sản xuất phổ biến là thực vật có khả năng quang hợp gồm cây xanh (trên cạn) và các loại tảo (dưới nước), ngoài ra còn một số loài vi khuẩn quang hợp và hóa hợp.
+ Sinh vật tiêu thụ gồm hầu hết sinh vật dị dưỡng, chủ yếu và phổ biến nhất là các động vật: động vật ăn cỏ; động vật ăn thịt và động vật ăn mùn, bã.
+ Sinh vật phân giải (chủ yếu là nấm và nhiều loài vi khuẩn) là các sinh vật dị dưỡng, sống nhờ bằng chất hữu cơ "mùn, bã" có sẵn đồng thời phân hủy chất hữu cơ thành chất vô cơ, trả lại sinh cảnh.
- Nhân tố con người được tách ra thành một nhóm nhân tố sinh thái riêng vì hoạt động của con người khác với các sinh vật khác. Con người có trí tuệ nên bên cạnh việc khai thác tài nguyên thiên nhiên, con người còn góp phần to lớn cải tạo thiên nhiên.
3. Mối quan hệ giữa nhân tố vô sinh và nhân tố hữu sinh
Trong một hệ sinh thái, thành phần vô sinh và thành phần hữu sinh bao giờ cũng tương tác chặt chẽ với nhau.
Ví dụ: Tập tính của các loài động vật và quá trình quang hợp, thanh lọc không khí của chúng phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ, khí hậu, ánh sáng.
Nếu điều kiện môi trường sống của công vật thay đổi, các nhân tố cũng thay đổi để thích nghi với môi trường bằng cách tiến hóa như tự tản nhiệt, đóng băng cơ thể, thay đổi huyết tính, hoặc những cây ưa sáng, cây ưa bóng v.v…
Giới hạn sinh thái
Ngoài các nhân tố sinh thái thì còn có giới hạn sinh thái. Đây là khoảng giá trị của một nhân tố sinh thái mà trong đó sinh vật có thể tồn tại và phát triển ổn định theo thời gian. Trong giới hạn sinh thái có khoảng thuận lợi và khoảng chống chịu:
+ Khoảng thuận lợi là khoảng của các nhân tố sinh thái ở mức độ phù hợp, đảm bảo cho sinh vật thực hiện các chức năng sống tốt nhất.
+ Khoảng chống chịu là khoảng của các nhân tố sinh thái gây ức chế cho hoạt động sinh lý của sinh vật
Ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái tới đời sống sinh vật
1. Ảnh hưởng của ánh sáng tới đời sống sinh vật
Ánh sáng là nhân tố cơ bản của môi trường tự nhiên, do :
- Ánh sáng chi phối trực tiếp hoặc gián tiếp đến mọi nhân tố khác của môi trường.
- Cường độ ánh sáng giảm dần từ xích đạo đến cực Trái Đất, từ mặt nước đến đáy sâu và biến đổi tuần hoàn theo ngày đêm và theo mùa.
- Thành phần của phổ ánh sáng có tác dụng lên đời sống sinh vật ở nhiều mặt:
| Thành phần phổ ánh sánh | Tác dụng lên đời sống sinh vật |
|---|---|
| Phổ tử ngoại | Tham gia vào sự chuyển hoá vitamin ở động vật; song cường độ mạch, tia tử ngoại có thể huỷ hoại chất nguyên sinh và hoạt động của các hệ men, gây ung thư da. |
Ánh sáng nhìn thấy (từ 3600-7600 Å) | Trực tiếp tham gia vào quá trình quang hợp, quyết định đến thành phần cấu trúc của hệ sắc tố và sự phân bố của các loài thực vật. |
Phổ hồng ngoại (>7600 Å ) | Chủ yếu tạo nhiệt. |
a. Sự thích nghi của thực vật với ánh sáng
| Tác động của ánh sáng | Đặc điểm của thực vật | Ý nghĩa thích nghi của đặc điểm đó |
|---|---|---|
| Ánh sáng mạnh, nơi có nhiều cây gỗ mọc dày đặc | Cây ưa sáng, thân cao thẳng, cành chỉ tập trung ở phần ngọn. Lá và cành ở phía dưới sớm rụng. Lá cây nhỏ, màu nhạt, mặt trên của lá có lớp cutin dày, bóng, mô giậu phát triển. Lá cây xếp nghiêng so với mặt đất. Có cường độ quang hợp và hô hấp cao dưới ánh sáng mạnh. | Cây thích nghi theo hướng giảm mức độ ảnh hưởng của ánh sáng mạnh, lá cây không bị đốt nóng quá mức và mất nước. |
| Ánh sáng yếu ở dưới bóng cây khác | Cây ưa bóng ở dưới tán các cây khác. Thân nhỏ. Lá to, mỏng, màu sẫm, mô giậu kém phát triển. các lá xếp xen kẽ nhau và nằm ngang so với mặt đất. Có khả năng quang hợp dưới ánh snág yếu, khi đó cường độ hô hấp của cây yếu. | Nhờ có các đặc điểm hình thái thích nghi với điều kiện ánh sáng yếu nên cây thu nhận đủ ánh sáng cho quang hợp. |
| Ánh sáng chiếu nhiều về một phía của cây | Cây có tính hướng sáng, thân cây cong về phía có nhiều ánh sáng. | Tán lá tiếp nhận được nhiều ánh sáng. |
| Cây mọc trong điều kiện ánh sáng dưới đáy hồ ao | Lá cây hông có mô giậu hoặc mô giậu kém phát triển, diệp lục phân bố cả trong biểu bì lá và có đều ở 2 mặt lá. | Tăng cường khả năng thu nhận ánh snág cho quang hợp. |
b. Sự thích nghi của động vật với ánh sáng
- Những loài ưa hoạt động ban ngày (ong, thằn lằn, nhiều loài chim, thú) với thị giác phát triển và thân có màu sắc nhiều khi rất sặc sỡ.
Ánh sáng giúp cho động vật có khả năng định hướng trong không gian. Nhiều loài động vật, nhất là chim định hướng đường bay theo ánh sáng Mặt Trời và các vì sao khi di cư từ miền Bắc về miền Nam bán cầu - nơi có khí hậu ấm áp. Ong sử dụng vị trí của Mặt Trời để đánh dấu và định hướng bay đến nguồn thức ăn
- Những loài ưa hoạt động ban đêm hoặc sống trong hang như bướm đêm, cú, cá hang... thân có màu xẫm. Mắt có thể rất tinh (cú, chim lợn) hoặc nhỏ lại (lươn) hoặc tiêu giản, thay vào đó là sự phát triển của xúc giác và cơ quan phát sáng (cá biển ở sâu).
- Nhiều loài ưa hoạt động vào xẩm tối (muỗi, dơi) hay sáng sớm (nhiều loài chim).
2. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới đời sống sinh vật
Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trao đổi chất của cơ thể sinh vật và sự phân bố của sinh giới. Liên quan đến nhiệt độ, sinh vật gồm những loài biến nhiệt (côn trùng, cá, ếch nhái, bò sát) và những loài hằng nhiệt hay đồng nhiệt (chim, thú).
- Động vật hằng nhiệt do có khả năng điều hòa và giữ được thân nhiệt ổn định nên phân bố rất rộng.
+ Quy tắc về kích thước cơ thể (quy tắc Becman) : động vật hằng nhiệt sống ở vùng ôn đới (nơi có khí hậu lạnh) thì kích thước cơ thể lớn hơn so với động vật cùng loài hay loài có quan hệ họ hàng gần nhau sống ở vùng nhiệt đới ấm áp. Ví dụ như voi và gấu ở vùng khí hậu lạnh có kích thước cơ thể lớn hơn voi và gấy ở vùng nhiệt đới. Động vật hằng nhiệt sống ở vùng ôn đới có kích thước cơ thể lớn có lớp mỡ dày nên khả năng chống rét tốt.
+ Quy tắc về diện tích bề mặt cơ thể (quy tắc Anlen) : động vật hằng nhiệt sống ở vùng ôn đới có tai, đuôi và các chi... thường bé hơn tai, đuôi, các chi... của động vật ở vùng nóng. Ví dụ, thỏ ở vùng ôn đới lạnh có tai, đuôi nhỏ hơn tai và đuôi của thỏ ở vùng nhiệt đới.
Hai quy tắc trên chứng tỏ, động vật hằng nhiệt sống ở vùng ôn đới có nhiệt độ lạnh có tỉ lệ giữa diện tích bề mặt cơ thể (S) với thể tích cơ thể (V) giảm - (tỉ lệ S/V nhỏ), góp phần hạn chế sự tỏa nhiệt của cơ thể. Sống ở vùng nhiệt đới nóng có tỉ lệ S/V lớn, góp phần tỏa nhiệt nhanh cho cơ thể.
- Động vật biến nhiệt phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ môi trường (nhiệt độ môi trường tăng hay giảm thì nhiệt độ cơ thể của chúng cũng tăng, giảm theo) nên nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng rất lớn tới sự phát triển của chúng. Tốc độ phát triển và số thế hệ trong một năm phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, khi nhiệt độ xuống quá thấp thì động vật không phát triển được, ngược lại khi nhiệt độ môi trường lên càng cao thì thời gian phát triển cá thể càng ngắn.
Ví dụ: Ở ruồi dấm, thời gian phát triển từ trứng đến ruồi trưởng thành ở nhiệt độ 25℃ là 10 ngày đêm, ở nhiệt độ 18℃ là 17 ngày đêm.
a. Một số đặc điểm thích nghi của thực vật với nhiệt độ môi trường
| Các đặc điểm hình thái, cấu tạo | Ý nghĩa thích nghi |
|---|---|
| Lá có lớp cutin, sáp hoặc lông ánh bạc hoặc có nhiều lông tơ | Giảm bớt tia sáng xuyên qua lá đốt nóng lá |
| Lá xếp xiên góc hoặc rũ xuống | Tránh các tia sáng chiếu thẳng góc vào bề mặt lá làm cho lá đỡ bị đốt nóng |
| Lá rụng vào mùa đông lạnh | Hạn chế thoát hơi nước và tiết kiệm năng lượng, tránh cho nước trong tế bào lá bị đông cứng |
| Vỏ cây dày, tầng bần phát triển | Lớp cách nhiệt tốt bảo vệ các cơ quan bên trong của cây |
| Hạt có vỏ cứng và dày | Tồn tại trong điều kiện quá nóng hoặc quá lạnh, khi gặp nhiệt độ thích hợp sẽ nảy mầm |
| Cây có rễ củ, chồi ngầm và thân ngầm dưới đất | Bảo vệ tránh các điều kiện khắc nghiệt như hạn hán, cháy ... gặp điều kiện thuận lợi sẽ phát triển thành cá thể mới |
| Tăng cường thoát hơi nước khi nhiệt độ tăng cao, độ ẩm thấp | Thoát hơi nước mạnh làm giảm nhiệt độ lá cây |
| Cây sống nơi khô hạn có mô tích lũy nước | Cây giữ được lượng nước cần thiết để duy trì các hoạt động sống |
b. Một số đặc điểm thích nghi của động vật với nhiệt độ môi trường
| Các đặc điểm hình thái, cấu tạo | Ý nghĩa thích nghi |
|---|---|
| Thích nghi về hình thái và giải phẩu | |
| Nhiều loài có lớp lông bao phủ và lớp mỡ dày dưới da (như gấu trắng Bắc cực) | Tạo lớp cách nhiệt cơ thể |
| Voi, gấu ở vùng khí hậu lạnh có cơ thể lớn, tai và đuôi nhỏ | Cơ thể tích lũy được nhiều chất dinh dưỡng, hạn chế tỏa nhiệt của cơ thể qua tai và đuôi |
| Voi, gấu ở vùng nhiệt đới có kích thước cơ thể nhỏ, tai và đuôi lớn | Tăng cường tỏa nhiệt qua bề mặt cơ thể, tai và đuôi |
| Lớp mỡ nằm dưới da của động vật sống dưới nước rất dày | Làm giảm khả năng bị mất nhiệt của cơ thể |
| Thích nghi về sinh lí | |
| Gặp nhiệt độ lạnh, cơ có phản ứng tăng hoạt động, trao đổi chất tăng mạnh hơn | Sản sinh thêm một lượng nhiệt, nhừ đó chống được nhiệt độ lạnh của môi trường |
| Khi trời lạnh, máu dẫn ra da và các cơ quan như tai, mặt ... ít | Hạn chế mức độ tỏa nhiệt của cơ thể |
| Khi trời nóng, nhiều loài mở rộng miệng và thở mạnh | Làm tăng khả năng tỏa nhiệt của cơ thể, nhờ đó nhiệt độ cơ thể giảm xuống |
| Thích nghi về mặt tập tính | |
| Tập trung thành đàn đông đúc khi nhiệt độ môi trường xuống quá thấp | Nhiệt độ cơ thể tỏa ra làm ấm các cá thể bên cạnh |
| Ngủ đông, ngủ hè | Tránh cho cơ thể bị đốt nóng hoặc bị lạnh |
3. Ảnh hưởng của nước và độ ẩm tới đời sống sinh vật
- Mỗi loài sinh vật thích nghi với một giới hạn độ ẩm nhất định.
+ Thực vật có 3 nhóm: nhóm cây ưa ẩm, nhóm cây chịu hạn và nhóm cây trung sinh.
+ Động vật trên cạn có 3 nhóm thích nghi với độ ẩm môi trường: nhóm động vật ưa ẩm, nhóm động vật ưa khô và nhóm động vật ưa ẩm vừa phải.
- Nước ảnh hưởng lớn tới sự phân bố của sinh vật, ở sa mạc rất ít sinh vật, vùng nhiệt đới ẩm và nhiều nước thì sinh vật rất đông đúc. Sinh vật sống trong nước có các đặc điểm về hình thái, phân bố, hấp thụ các chất, khả năng di chuyển thích nghi với môi trường nước.
a. Đặc điểm thích nghi của sinh vật sống trong nước
| Đặc điểm môi trường nước | Đặc điểm thích nghi của sinh vật |
|---|---|
| Nước có độ đặc lớn nên có tác dụng nâng đỡ cho các cơ thể sống. | - Nhiều loài thực vật có kích thước lớn như lá cây nong tằm, có phao nổi như ở thân cây dừa nước, có mô xốp bao bọc lấy thân như ở cây rau rút... - Cơ thể nhiều loài động vật bơi nhanh nhờ hệ cơ phát triển và mình thon nhọn hạn chế sức cản của nước. |
| Nước có nhiệt độ ổn định hơn trong không khí | - Sinh vật sống trong nước là những loài có giới hạn nhiệt hẹp. |
| Cường độ ánh sáng trong nước yếu hơn trong không khí | - Thực vật trong nước là những loài ưa bóng và ngày ngắn - Nhiều loài động vật không định hướng theo ánh sáng mà có khả năng định hướng bằng âm thanh. Các loài cá nhận biết vị trí bờ biển nhờ âm thanh của sóng, sứa nhận biết bão qua nhịp sóng và chúng kịp thời lặn xuống sâu. |
| Nồng độ ôxi hòa tan trong nước thấp | - Thực vật có cơ quan dự trữ khí như trong cuống lá cây bèo Nhật Bản, trong cuống lá và thân cây sen, súng... - Sinh vật trong nước hấp thụ ôxi qua bề mặt cơ thể hoặc qua cơ quan chuyên hóa ở động vật như mang (cá, cua, hàu). - Một số loài động vật tăng cường bề mặt trao đổi khí giữa cơ thể và môi trường nước bằng cách kéo dài cơ thể ra như nhiều loài giun; hải quỳ và thủy tức có nhiều tua miệng luôn khua nước. |
b. Đặc điểm thích nghi nổi bật của thực vật và động vật sống trong điều kiện khô hạn
Trong điều kiện khô hạn, sinh vật thích nghi bằng cách: tích nước, giảm sự mất nước, tìm nước, trốn hạn đối với thực vật và lẫn tránh vào nơi có độ ẩm thích hợp đối với động vật.
4. Ảnh hưởng của các nhân tố khác tới đời sống sinh vật
a. Những biến đổi về hình thái của thực vật và động vật để thích nghi với điều kiện lộng gió
- Thực vật: nhiều hạt phấn và hạt phấn nhẹ, quả và hạt có lông, cánh ... để phát tán nhờ gió ; cây thân thấp, bò, rễ bám sâu hoặc có thân rễ (đước), rễ phụ (đa, si...), bạnh rễ (lim, sấu ...)
- Tiêu giảm cánh để gió khỏi thổi bạt ra biển. nhiều loài chim có cánh rộng , sải cánh dài để bay giỏi hay lượn giỏi ...
b. Những đặc điểm nổi bật của cây thích nghi với lửa
Thích nghi với lửa tự nhiên: có vỏ chịu được lửa lướt qua, có thân ngầm dưới mặt đất, mặt nước.