MỤc lục chương một: CÁc khái niệm chung về sinh thái họC


Hình 4.3. Sơ đồ dòng năng lượng trong chuỗi thức ăn



tải về 3.98 Mb.
trang16/24
Chuyển đổi dữ liệu01.06.2018
Kích3.98 Mb.
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   24
Hình 4.3. Sơ đồ dòng năng lượng trong chuỗi thức ăn

Trong đó:

L: Ánh sáng; La: Ánh sáng được thực vật hấp thụ;

Pn: Năng suất sơ cấp; P1,2: Năng suất thứ cấp bậc 1,2;

Nu: Năng lượng không dùng; Na: Năng lượng mất do đồng hoá;

R: Năng lượng mất do hô hấp.



Trong hệ sinh thái, năng lượng được tích luỹ trong các nguyên liệu động vật và thực vật. Qua mỗi mức trong chuỗi thức ăn, năng lượng bị giảm đi. Nếu thực vật hút bình quân 1.500kcal/m2/ngày năng lượng bức xạ thì năng suất thuần của cây chỉ còn 15kcal; ở động vật ăn cỏ chỉ còn 1,5 và động vật ăn thịt là 0,3. Càng xa nguồn bao nhiêu, năng lượng trong thức ăn càng giảm đi nhiều bấy nhiêu.

Quá trình di chuyển năng lượng có thể tóm tắt như sau:

• Năng lượng đi vào hệ sinh thái từ năng lượng ánh sáng mặt trời, nhưng không phải tất cả năng lượng này đều được sử dụng trong quá trình quang hợp. Chỉ khoảng một nửa số lượng ánh sáng đến được thảm thực vật và được hấp thu bởi cơ chế quang hợp, song chỉ một tỷ lệ rất nhỏ năng lượng được hấp thu (khoảng 1-5%) được chuyển thành năng lượng hoá học, phần còn lại bị mất đi dưới dạng nhiệt. Một số năng lượng trong thức ăn thực vật được sử dụng trong quá trình hô hấp, quá trình này làm mất nhiệt khỏi hệ sinh thái.

• Năng lượng tích lũy trong nguyên liệu thực vật có thể đi qua chuỗi thức ăn và mạng lưới thức ăn mà cụ thể là qua động vật tiêu thụ và sinh vật hoại sinh. Tại mỗi mức, năng lượng một phần mất đi qua hô hấp, một phần mất đi qua quá trình đồng hoá thức ăn và một phần tồn tại trong thức ăn không được sử dụng. Chính vì thế dòng năng lượng giảm dần qua các mắt xích của chu trình dinh dưỡng. Các động vật ăn cỏ chỉ tích lũy được khoảng 10% năng lượng thực vật cung cấp; tương tự, động vật ăn thịt tích lũy khoảng 10% năng lượng cung cấp bởi con mồi.

• Các nguyên liệu thực vật không bị tiêu thụ, chúng tích lũy lại trong hệ, chuyển sang các sinh vật hoại sinh hoặc đi khỏi hệ khi bị rửa trôi. Hệ sinh thái là một hệ thống hở nên vật chất và năng lượng có thể đi vào và đi ra khỏi hệ sinh thái như sự di cư và nhập cư động vật, các dòng chảy đổ vào các hệ sinh thái ao, hồ...


4.4.2. Nguồn năng lượng và các kiểu hệ sinh thái


Năng lượng sử dụng trong các hệ sinh thái tồn tại ở các trạng thái khác nhau. Có hai dạng cơ bản là: Năng lượng bức xạ mặt trời (trực tiếp + gián tiếp) và năng lượng phi mặt trời (năng lượng hóa học, động năng, nhiệt năng…).

Như vậy, có 2 nguồn năng lượng cung cấp cho các hệ sinh thái:



  1. Năng lượng bức xạ mặt trời: Đó là năng lượng ánh sáng được sắp xếp thành phổ rộng lớn bởi các bước sóng điện từ phát ra từ mặt trời.

  2. Năng lượng phi mặt trời gồm: Năng lượng hoá học, là năng lượng tích luỹ trong các hợp chất hoá học như các chất dinh dưỡng trong đất, nước hoặc trong sinh khối sinh vật; Năng lượng nhiệt (nhiệt do năng lượng mặt trời chuyển đổi và các loại nhiệt khác..); và động năng, là năng lượng từ sự vận động của cơ thể.

Tuy nhiên, phần lớn các hệ sinh thái nhận năng lượng chủ yếu từ mặt trời. Năng lượng ấy có hai dạng: năng lượng bức xạ mặt trời và sự phát xạ nhiệt sóng dài của các vật thể nhận ánh sáng. Hai loại bức xạ này đã tạo nên chế độ khí hậu quyết định điều kiện tồn tại của hệ sinh thái. Một phần nhỏ của năng lượng bức xạ, qua quá trình quang hợp được biến đổi thành năng lượng thức ăn của các thành phần sống trong hệ sinh thái.

Lượng bức xạ mặt trời chiếu xuống mặt đất là 2 cal/cm2/phút và được gọi là hằng số mặt trời. Tuy nhiên, ở điểm nào cũng chỉ có một thời gian nhất định là ban ngày nên lượng ấy bị giảm đi khoảng một nửa. Tính ra ngày, khoảng 14.400 kcal/m2 và năm là 5,25 triệu kcal/m2. Ngoài ra, do bị mây, hơi nước và các khí của khí quyển hút nên lúc đến hệ sinh thái chỉ còn khoảng 1 đến 2 triệu kcal/m2/năm tuỳ vĩ độ và mây. Số lượng này được cây hút khoảng một nửa và từ 1 - 5% của phần bức xạ được hấp thụ biến thành chất hữu cơ làm nên hệ sinh thái và hoạt động của nó.

Năng lượng hóa học tồn tại trong thức ăn và trong các nhiên nguyên vật liệu đưa vào các hệ sinh thái, được chuyển đổi thông qua chu trình dinh dưỡng và quá trình sản xuất. Các chất hữu cơ do cây tổng hợp, một phần cây sử dụng để sống và sinh trưởng (và cũng bị mất đi dưới dạng nhiệt các lượng tương ứng), một phần được chuyển cho các vật sống dị dưỡng. Các vật sống này, không trực tiếp ăn chất khoáng mà phải ăn chất hữu cơ được chế biến sẵn. Trước hết là các loài ăn cỏ, sau đó chuyển cho các loài ăn thịt. Trong chuỗi của dòng năng lượng ấy, ở mỗi chặng bị mất đi khoảng 80 - 90% năng lượng, hay nói cách khác chỉ có 10 - 20% năng lượng được chuyển cho mức sau.

Về mặt trao đổi năng lượng, căn cứ vào tỷ lệ của hai nguồn năng lượng chính kể trên, người ta chia các hệ sinh thái thành các nhóm/kiểu sau:

• Các hệ sinh thái nhận năng lượng mặt trời, không được tự nhiên bổ sung thêm năng lượng, như các hệ sinh thái rừng ôn đới, đồng cỏ, hồ, biển. Năng suất của các hệ sinh thái này không cao nhưng chúng có diện tích rất rộng. Mức năng lượng vào khoảng từ 1.000-10.000 kcal/m2/năm, trung bình 2.000 kcal/m2/năm.

• Các hệ sinh thái nhận năng lượng mặt trời, được tự nhiên bổ sung năng lượng, như các hệ sinh thái cửa sông ven biển, được năng lượng của thuỷ triều, sông và các dòng nước đưa các chất hữu cơ và chất khoáng từ nơi khác đến, làm cho việc sử dụng năng lượng mặt trời hiệu quả hơn. Rừng mưa nhiệt đới nhận thêm năng lượng của nước mưa, các đồng trũng nhận nước trôi từ nơi khác đến cũng thuộc kiểu này. Các hệ sinh thái này có năng suất cao và có thể cung cấp năng lượng bổ sung cho các hệ sinh thái khác. Mức năng lượng vào khoảng từ 10.000-40.000 kcal/m2/năm, trung bình 20.000 kcal/m2/năm.

• Các hệ sinh thái nhận năng lượng mặt trời, được con người bổ sung năng lượng, đây là các hệ sinh thái nông nghiệp. Năng lượng được con người cung cấp thêm dưới dạng nước tưới, phân bón, giống cây trồng vật nuôi, thuốc bảo vệ cây trồng, lao động của con người, gia súc cày kéo, máy móc... Các hệ sinh thái này có mục đích sản xuất nhất định và có năng suất cao hay thấp tuỳ thuộc mức độ năng lượng được bổ sung. Các hệ sinh thái này luôn luôn cung cấp năng lượng cho các hệ sinh thái khác. Mức năng lượng vào khoảng từ 100.000-400.000 kcal/m2/năm, trung bình 200.000 kcal/m2/năm.

• Các hệ sinh thái nhận năng lượng chất đốt hoá học như: Các hệ sinh thái thành thị, công nghiệp, hệ sinh thái đô thị... Đây là các hệ sinh thái nhân tạo mà năng lượng chất đốt thay cho năng lượng mặt trời. Thức ăn ở đây được các hệ sinh thái khác cung cấp. Hệ sinh thái này sản xuất ra rất nhiều của cải vật chất, cho năng suất rất cao và luôn cung cấp năng lượng cho các hệ sinh thái khác. Mức năng lượng vào khoảng từ 100.000-30.000.000 kcal/m2/năm, trung bình 2.000.000 kcal/m2/năm.

4.5. HỆ SINH THÁI NÔNG NGHIỆP

4.5.1. Khái niệm


Từ những năm 40 của thế kỷ XX, do sự xâm nhập của sinh thái học vào các chuyên ngành khoa học khác nhau, đã hình thành những chuyên ngành khoa học mới như Sinh thái - Di truyền, Sinh thái - Sinh lý, Sinh thái - Giải phẫu, Sinh thái học nhân chủng... và Sinh thái học Nông nghiệp.

Trong những năm gần đây, trên thế giới cũng như trong nước, người ta nói nhiều đến hệ sinh thái nông nghiệp, đến sự cần thiết phải xây dựng một nền nông nghiệp sinh thái. Thực tế đã cho thấy không thể giải quyết được nhiều vấn đề do nông nghiệp đặt ra nếu chỉ dựa vào kiến thức của các môn học riêng rẽ. Sản xuất nông nghiệp là tổng hợp và toàn diện, cần phải đặt cây trồng và vật nuôi là các đối tượng của nông nghiệp trong các mối quan hệ giữa chúng với nhau, tức là các hệ sinh thái nông nghiệp.

Hệ sinh thái nông nghiệp chính là hệ sinh thái tự nhiên dưới tác động của con người, vì vậy hệ sinh thái nông nghiệp rất đa dạng, phong phú.

Ví dụ: Quả đồi hoang là một hệ sinh thái tự nhiên, nếu con người cuốc đất trên đồi và trồng các loại cây nông nghiệp phục vụ nhu cầu và mục đích của mình thì chính là con người đã chuyển quả đồi đó thành một hệ sinh thái nông nghiệp (hệ sinh thái đồi cây/vải/cam/chè...). Một dòng suối là một hệ sinh thái tự nhiên, nếu con người đắp đập chắn một khúc suối lại và thả cá thì khúc suối đó chính là hệ sinh thái nông nghiệp.



Khái niệm: Hệ sinh thái nông nghiệp là hệ sinh thái tự nhiên được bổ sung những hoạt động của con người để sản xuất ra lương thực, thực phẩm và những nông sản khác. Nói một cách khác, hệ sinh thái nông nghiệp do con người tạo ra và duy trì trên cơ sở các quy luật khách quan của các hệ sinh thái vì mục đích thỏa mãn nhu cầu nhiều mặt và ngày càng tăng của con người.

4.5.2. Đặc điểm của hệ sinh thái nông nghiệp


Đối tượng nghiên cứu của sinh thái học nông nghiệp là các hệ sinh thái nông nghiệp. Hệ sinh thái nông nghiệp là các vùng sản xuất nông nghiệp, cũng có thể là một cơ sở sản xuất nông nghiệp: Nông trường, hợp tác xã, nông trại… Ngoài hai đặc điểm cơ bản phản ánh cấu trúc, chức năng của các hệ sinh thái nói chung, các hệ sinh thái nông nghiệp còn mang những đặc điểm riêng biệt thể hiện sự hoạt động của nó.

+ Thực tế không có ranh giới rõ ràng giữa hệ sinh thái tự nhiên với hệ sinh thái nông nghiệp. Điều dễ nhận biết để phân biệt một hệ sinh thái tự nhiên với một hệ sinh thái nông nghiệp chính là sự can thiệp của con người. Con người đã tác động vào các hệ sinh thái tự nhiên bằng các kỹ thuật, giống, vật tư, nước tưới và cả sức lao động của mình, nhằm chuyển các hệ sinh thái tự nhiên thành các hệ sinh thái nông nghiệp, phục vụ cho lợi ích nhiều mặt của con người.



+ Mọi sản phẩm làm ra của hệ sinh thái nông nghiệp là để phục vụ cho con người, vì vậy nó rất khó hòa thuận với tự nhiên. Trong thực tế các giống cây trồng và vật nuôi luôn luôn có xu hướng chống lại con người, quay trở về với đặc tính hoang dã riêng của nó (hiện tượng lại giống ở động vật, thoái hóa giống ở thực vật). Do đó con người luôn luôn phải có nhiệm vụ bình tuyển, chọn lọc giống nhằm chống lại tính hoang dã đó của chúng. Các hệ sinh thái tự nhiên có mục đích riêng của chúng. Chúng sống, tồn tại là phục vụ cho bản thân chúng, cho sự duy trì nòi giống, tổ tiên của chính chúng chứ không phải phục vụ cho con người.

+ Các hệ sinh thái nông nghiệp trong từng giai đoạn, thời gian, khối lượng và sinh khối của cây trồng, vật nuôi luôn được lấy ra khỏi hệ sinh thái để cung cấp cho con người và các hệ sinh thái khác (hệ sinh thái đô thị, công nghiệp và các hệ sinh thái khác ở nước ngoài). Vì vậy chu trình vật chất, năng lượng của các hệ sinh thái nông nghiệp là không được khép kín. Trái lại trong các hệ sinh thái tự nhiên có sự trả lại hầu như hoàn toàn khối lượng chất hữu cơ và chất khoáng trong sinh khối của các vật sống cho đất, vì thế chu trình vật chất, năng lượng ở đây là khép kín.

+ Hệ sinh thái nông nghiệp là các hệ sinh thái thứ cấp, do hoạt động của nông nghiệp tạo ra. Do kinh nghiệm sản xuất lâu đời, con người đã thay thế dần các hệ sinh thái tự nhiên bằng các hệ sinh thái nông nghiệp nhằm nâng cao năng suất của chúng. Lao động sống và lao động quá khứ (vật tư, kỹ thuật, máy móc…) mà con người đã đầu tư vào các hệ sinh thái nông nghiệp chính là năng lượng, vật chất bổ sung vào chu trình trao đổi chất của các hệ sinh thái nông nghiệp để bù vào phần năng lượng vật chất bị lấy ra khỏi hệ. Còn hệ sinh thái tự nhiên là hệ sinh thái sơ cấp.

+ Trong các hệ sinh thái nông nghiệp thường có số lượng loài cây trồng và vật nuôi đơn giản hơn, ít thành phần loài hơn so với các hệ sinh thái tự nhiên. Hệ sinh thái nông nghiệp mang đặc tính của một hệ sinh thái trẻ, sinh trưởng mạnh, năng suất cao nhưng không ổn định, dễ bị thiên tai, sâu bệnh phá hoại. Do vậy luôn cần sự quan tâm, chăm sóc của con người, nếu không sẽ không cho thu hoạch sản phẩm. Ngược lại, các hệ sinh thái tự nhiên thường phức tạp hơn, sinh trưởng chậm hơn, năng suất thấp hơn nhưng lại ổn định hơn, xuất phát từ tính đa dạng về thành phần loài và tính chất tự bảo vệ của chúng.





1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   24


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương