Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Môi trường, nhân tố sinh thái và giới hạn sinh thái
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em xác định được giới hạn dưới, điểm cực thuận và giới hạn trên của một nhân tố sinh thái từ số liệu hoặc đồ thị cho trước, đồng thời phân biệt được ổ sinh thái với nơi ở và dự đoán được loài nào chiếm ưu thế khi ổ sinh thái của hai loài chồng lấn nhau.
Kiến thức nền cần nhớ
Ở môn Khoa học tự nhiên lớp 9, em đã học sơ lược sinh vật và môi trường sống: mỗi loài sống trong một môi trường nhất định và chịu tác động của các yếu tố xung quanh (prior-grade review). Bài này đi sâu hơn một bậc: không chỉ liệt kê yếu tố môi trường, mà xét đúng khoảng giá trị nào của mỗi yếu tố sinh vật còn sống được, và vì sao hai loài trông có vẻ giống nhau lại không thể cùng đông đúc ở một chỗ.
Khởi động
Cây xoài trồng ở Đồng bằng sông Cửu Long ra hoa đều mỗi năm; cùng giống xoài đó trồng ở Sa Pa gần như không ra hoa dù được chăm bón kỹ. Đất tương tự, giống cây giống nhau, chỉ khác nhiệt độ trung bình quanh năm. Vì sao một khác biệt về nhiệt độ lại quyết định cả việc cây có sinh sản được hay không?
Kiến thức trọng tâm
Môi trường sống của một sinh vật là toàn bộ những gì bao quanh nó, tác động trực tiếp hoặc gián tiếp tới đời sống của nó — môi trường trên cạn, môi trường nước, môi trường trong đất, hoặc môi trường bên trong một cơ thể sinh vật khác đối với loài kí sinh. Mọi thứ trong môi trường ảnh hưởng tới sinh vật gọi là nhân tố sinh thái, chia làm hai nhóm. Nhân tố vô sinh gồm ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, độ mặn, pH đất và nước — những yếu tố vật lý, hoá học không có sự sống. Nhân tố hữu sinh gồm tất cả sinh vật sống xung quanh: cùng loài, khác loài, và cả con người, vì hoạt động khai thác, canh tác của con người tác động rất mạnh tới hầu hết môi trường sống ngày nay.
Với mỗi nhân tố sinh thái, một loài chỉ tồn tại và phát triển bình thường trong một khoảng giá trị nhất định, gọi là giới hạn sinh thái. Trong khoảng đó có một điểm cực thuận, nơi sinh vật sinh trưởng và sinh sản tốt nhất; càng xa điểm cực thuận về hai phía, sinh vật càng gặp khó khăn, cho tới giới hạn dưới và giới hạn trên — vượt qua hai mốc này sinh vật không thể sống được nữa. Một ví dụ quen thuộc trong tài liệu Sinh học phổ thông Việt Nam là cá rô phi: giới hạn dưới khoảng 5,6°C, giới hạn trên khoảng 42°C, điểm cực thuận khoảng 30°C. Dưới 5,6°C hoặc trên 42°C cá rô phi chết hàng loạt; càng gần 30°C cá càng sinh trưởng khoẻ.
Nơi ở chỉ trả lời câu hỏi loài sống ở đâu — cá rô phi sống trong ao nước ngọt, chẳng hạn. Ổ sinh thái đi xa hơn nhiều: nó mô tả toàn bộ những gì loài đó cần và làm để tồn tại lâu dài — khoảng nhiệt độ nó chịu được, loại thức ăn nó ăn, thời điểm nó hoạt động trong ngày, tầng nước nó thường bơi. Có thể hình dung nơi ở là địa chỉ nhà, còn ổ sinh thái là cả cách một loài kiếm sống, sinh hoạt tại địa chỉ đó. Hai loài có thể sống chung một nơi ở nhưng ổ sinh thái khác nhau — khi đó chúng ít cạnh tranh nhau. Ngược lại, khi ổ sinh thái của hai loài chồng lấn nhiều, ở đúng vùng chồng lấn ứng với điều kiện mà một loài thích nghi tốt hơn hẳn loài kia, loài kém thích nghi hơn thường bị thu hẹp ổ sinh thái thực tế, có khi bị loại hẳn khỏi vùng đó — đây chính là cơ sở của cạnh tranh khác loài mà em sẽ gặp đầy đủ hơn ở chương Quần xã.
Giới hạn sinh thái luôn có ba mốc: giới hạn dưới, điểm cực thuận, giới hạn trên — số liệu minh hoạ, thường gặp trong tài liệu Sinh học phổ thông.Vùng chồng lấn 20–30°C là nơi hai loài cạnh tranh trực tiếp; số liệu cá chép mang tính minh hoạ để so sánh.
Ví dụ
Đọc giới hạn sinh thái từ đồ thị
1
Đồ thị tỉ lệ sống sót của cá rô phi theo nhiệt độ nước cho thấy: tỉ lệ sống sót bằng 0% tại 5,6°C, tăng dần, đạt 100% quanh 30°C, rồi giảm dần về 0% tại 42°C. Xác định giới hạn dưới, điểm cực thuận và giới hạn trên; nêu khoảng nhiệt độ tốt nhất để nuôi cá rô phi.
2
Ta có tỉ lệ sống sót bằng 0% ngay tại 5,6°C — đây chính là giới hạn dưới của nhân tố nhiệt độ đối với cá rô phi, vì dưới mốc này cá không tồn tại được.
3
Xét đoạn đồ thị tỉ lệ sống sót tăng dần rồi đạt đỉnh 100% tại 30°C: đây là điểm cực thuận, nơi cá sinh trưởng và sinh sản tốt nhất.
4
Tương tự, tỉ lệ sống sót giảm dần về 0% tại 42°C, nên 42°C là giới hạn trên.
5
Vậy giới hạn sinh thái nhiệt độ của cá rô phi là khoảng 5,6°C–42°C, điểm cực thuận khoảng 30°C. Người nuôi nên giữ nhiệt độ ao càng gần 30°C càng tốt, và tuyệt đối tránh để nhiệt độ chạm hai mốc 5,6°C hoặc 42°C vì cá sẽ chết hàng loạt.
Ví dụ
Dự đoán loài chiếm ưu thế khi ổ sinh thái chồng lấn (dạng đề thi)
1
Một ao nước ngọt nuôi chung cá rô phi và cá chép. Cá chép có giới hạn sinh thái nhiệt độ khoảng 2°C–35°C, điểm cực thuận khoảng 20°C (số liệu minh hoạ). Vào mùa hè, nhiệt độ nước ao ổn định quanh 29–30°C. Loài nào có khả năng chiếm ưu thế trong ao vào thời điểm này? Giải thích.
2
Ta có cá rô phi sống được từ 5,6°C đến 42°C, cá chép sống được từ 2°C đến 35°C, nên ổ sinh thái nhiệt độ của hai loài chồng lấn trong khoảng 5,6°C–35°C, đoạn cả hai loài đều tồn tại được.
3
Nhiệt độ 29–30°C rất gần điểm cực thuận 30°C của cá rô phi, nên cá rô phi sinh trưởng gần mức tối đa. Cùng nhiệt độ đó lại cách khá xa điểm cực thuận 20°C của cá chép — cá chép vẫn sống được nhưng không ở trạng thái sinh trưởng tốt nhất.
4
Do đó ở vùng chồng lấn tại 29–30°C, cá rô phi có lợi thế sinh trưởng rõ rệt hơn cá chép. Nếu hai loài cạnh tranh cùng nguồn thức ăn và không gian trong ao, cá rô phi nhiều khả năng chiếm ưu thế vào mùa hè, còn cá chép bị thu hẹp ổ sinh thái thực tế.
5
Vậy tại nhiệt độ 29–30°C, cá rô phi chiếm ưu thế cạnh tranh so với cá chép, vì điều kiện này gần điểm cực thuận của cá rô phi hơn nhiều so với cá chép — kết quả có thể đảo ngược nếu nhiệt độ ao hạ xuống gần 20°C vào mùa đông.
Sai lầm thường gặp
Nhiều em nhầm giới hạn sinh thái rộng nghĩa là loài đó phân bố ở khắp nơi. Thực ra giới hạn sinh thái chỉ nói loài chịu đựng được khoảng giá trị nào của MỘT nhân tố — loài đó còn phải vượt qua giới hạn của những nhân tố khác (thức ăn, độ ẩm, đối thủ cạnh tranh...) mới thực sự phân bố được ở một nơi. Một nhầm lẫn khác là gộp ổ sinh thái với nơi ở làm một: nơi ở chỉ là vị trí, ổ sinh thái là toàn bộ điều kiện sống và cách kiếm ăn — hai loài có thể trùng nơi ở nhưng khác ổ sinh thái, và ngược lại.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Giới hạn sinh thái luôn có ba mốc: giới hạn dưới, điểm cực thuận, giới hạn trên. Ổ sinh thái rộng hơn nơi ở: nó gồm mọi điều kiện sống và cách kiếm ăn của loài. Khi ổ sinh thái hai loài chồng lấn, loài thích nghi tốt hơn ở vùng chồng lấn thường chiếm ưu thế.
Bài tiếp theo phóng to góc nhìn từ một cá thể sang nhiều cá thể cùng loài sống chung: quần thể — quần thể được mô tả bằng những đặc trưng nào, và vì sao một quần thể không thể tăng số lượng mãi mãi dù nguồn sống có vẻ dồi dào.
Ở môn Khoa học tự nhiên lớp 9, em đã học sơ lược sinh vật và môi trường sống: mỗi loài sống trong một môi trường nhất định và chịu tác động của các yếu tố xung quanh (prior-grade review). Bài này đi sâu hơn một bậc: không chỉ liệt kê yếu tố môi trường, mà xét đúng khoảng giá trị nào của mỗi yếu tố sinh vật còn sống được, và vì sao hai loài trông có vẻ giống nhau lại không thể cùng đông đúc ở một chỗ.
Môi trường sống của một sinh vật là toàn bộ những gì bao quanh nó, tác động trực tiếp hoặc gián tiếp tới đời sống của nó — môi trường trên cạn, môi trường nước, môi trường trong đất, hoặc môi trường bên trong một cơ thể sinh vật khác đối với loài kí sinh. Mọi thứ trong môi trường ảnh hưởng tới sinh vật gọi là nhân tố sinh thái, chia làm hai nhóm. Nhân tố vô sinh gồm ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, độ mặn, pH đất và nước — những yếu tố vật lý, hoá học không có sự sống. Nhân tố hữu sinh gồm tất cả sinh vật sống xung quanh: cùng loài, khác loài, và cả con người, vì hoạt động khai thác, canh tác của con người tác động rất mạnh tới hầu hết môi trường sống ngày nay.
Với mỗi nhân tố sinh thái, một loài chỉ tồn tại và phát triển bình thường trong một khoảng giá trị nhất định, gọi là giới hạn sinh thái. Trong khoảng đó có một điểm cực thuận, nơi sinh vật sinh trưởng và sinh sản tốt nhất; càng xa điểm cực thuận về hai phía, sinh vật càng gặp khó khăn, cho tới giới hạn dưới và giới hạn trên — vượt qua hai mốc này sinh vật không thể sống được nữa. Một ví dụ quen thuộc trong tài liệu Sinh học phổ thông Việt Nam là cá rô phi: giới hạn dưới khoảng 5,6°C, giới hạn trên khoảng 42°C, điểm cực thuận khoảng 30°C. Dưới 5,6°C hoặc trên 42°C cá rô phi chết hàng loạt; càng gần 30°C cá càng sinh trưởng khoẻ.
Nơi ở chỉ trả lời câu hỏi loài sống ở đâu — cá rô phi sống trong ao nước ngọt, chẳng hạn. Ổ sinh thái đi xa hơn nhiều: nó mô tả toàn bộ những gì loài đó cần và làm để tồn tại lâu dài — khoảng nhiệt độ nó chịu được, loại thức ăn nó ăn, thời điểm nó hoạt động trong ngày, tầng nước nó thường bơi. Có thể hình dung nơi ở là địa chỉ nhà, còn ổ sinh thái là cả cách một loài kiếm sống, sinh hoạt tại địa chỉ đó. Hai loài có thể sống chung một nơi ở nhưng ổ sinh thái khác nhau — khi đó chúng ít cạnh tranh nhau. Ngược lại, khi ổ sinh thái của hai loài chồng lấn nhiều, ở đúng vùng chồng lấn ứng với điều kiện mà một loài thích nghi tốt hơn hẳn loài kia, loài kém thích nghi hơn thường bị thu hẹp ổ sinh thái thực tế, có khi bị loại hẳn khỏi vùng đó — đây chính là cơ sở của cạnh tranh khác loài mà em sẽ gặp đầy đủ hơn ở chương Quần xã.
Nhiều em nhầm giới hạn sinh thái rộng nghĩa là loài đó phân bố ở khắp nơi. Thực ra giới hạn sinh thái chỉ nói loài chịu đựng được khoảng giá trị nào của MỘT nhân tố — loài đó còn phải vượt qua giới hạn của những nhân tố khác (thức ăn, độ ẩm, đối thủ cạnh tranh...) mới thực sự phân bố được ở một nơi. Một nhầm lẫn khác là gộp ổ sinh thái với nơi ở làm một: nơi ở chỉ là vị trí, ổ sinh thái là toàn bộ điều kiện sống và cách kiếm ăn — hai loài có thể trùng nơi ở nhưng khác ổ sinh thái, và ngược lại.