Bài giảng Sinh thái học - Các khái niệm và ứng dụng (Quyển 1) - ĐH Thủy lợi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI<br /> BỘ MÔN QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN<br /> <br /> SINH THÁI HỌC<br /> CÁC KHÁI NIỆM VÀ ỨNG DỤNG<br /> (Quyển 1)<br /> (Dùng cho sinh viên ngành Thủy lợi)<br /> (L-u hµnh néi bé)<br /> <br /> HÀ NỘI - 2009<br /> 1<br /> <br /> Những người tham gia biên dịch:<br /> PGS.TS. LÊ THỊ NGUYÊN (Chủ biên)<br /> ThS. NGUYỄN THÁI HÒA<br /> ThS. NGUYỄN THỊ HẰNG NGA<br /> TS. NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG<br /> <br /> 2<br /> <br /> GIỚI THIỆU TÁC GIẢ<br /> Dr. Manuel Malles là giáo sư sinh học của trường Đại học New Mexico. Ông là giáo viên<br /> trong khoa và là người quản lý Bảo tàng Sinh học miền Tây Nam từ năm 1975. Ông tốt nghiệp đại<br /> học năm 1971 tại trường Đại học thuộc bang Humboldt và năm 1976 tốt nghiệp tiến sĩ thuộc khoa<br /> Sinh thái học và Tiến hoá Sinh học tại trường Đại học Arizona. Qua việc giảng dạy và nghiên cứu<br /> môn Sinh thái học ở châu Mỹ Latinh, Caribbean và châu Âu, tác giả đã mở rộng môn địa lý học.<br /> Tác giả đã được nhận học bổng nghiên cứu của Fulbright để hướng dẫn nghiên cứu sinh thái học<br /> dòng sông ở Bồ Đào Nha và đã được bổ nhiệm làm giáo sư thịnh giảng khoa động vật học tại<br /> trường Đại học Coimbra, Bồ Đào Nha và tại phòng thí nghiệm thuỷ văn ở trường Đại học bách<br /> khoa của Madrrid, Tây Ban Nha và tại trường Đại học của Trạm sinh học hồ Flathead Montana.<br /> Nền tảng (backgraund) đào tạo của tác giả là nhà sinh thái học biển và nhà sinh học cá ở<br /> trường Đại học New Mexico nên tác giả nghiên cứu chủ yếu về sinh thái học dòng sông và ven<br /> sông. Nghiên cứu của tác giả liên quan đến nhiều kiến thức về các mức độ sinh thái học, bao gồm<br /> sinh thái học hành vi, sinh học quần thể, sinh thái học quần xã, sinh thái học hệ sinh thái, địa lý<br /> sinh học của các loài côn trùng dòng sông và ảnh hưởng của chế độ khí hậu vĩ mô (Elninô) đến<br /> động thái của các hệ sinh thái dòng sông và ven sông ở miền Tây Nam. Nghiên cứu hiện nay của<br /> tác giả liên quan đến tác động của ngập lụt và thực vật ngoại lai đến cấu trúc và động thái của hệ<br /> sinh thái ven sông Ro Grande.<br /> Toàn bộ nội dung kiến thức phụ trách, tác giả đã cố gắng kết hợp áp dụng vào nghiên cứu,<br /> giảng dạy đại học và sau đại học và phục vụ sản xuất. Ở trường đại học New Mexico, tác giả<br /> giảng dạy cho nhiều bộ môn và sau đại học, bao gồm các môn như: Nguyên lý sinh học, Tiến hoá<br /> và Sinh thái học, Sinh thái dòng sông, Hồ học và Hải dương học, Sinh học biển và Quần xã và<br /> Sinh thái học hệ sinh thái. Đồng thời, tác giả giảng dạy những môn như Sinh thái học dòng sông<br /> và sự thay đổi toàn cầu ở trường Đại học Coimbra, Bồ Đào Nha và môn Nước ngầm và Sinh thái<br /> học ven sông ở Trạm Sinh học hồ Flathead. Năm 1995 - 1996, Dr. Manuel được gọi là Teacher of<br /> the Year và Potter Chair về Sinh thái thực vật năm 2000 của trường Đại học New Mexico.<br /> <br /> 3<br /> <br /> LỜI NÓI ĐẦU<br /> Khoảng 2.500 năm trước, triết gia Hy Lạp Zeno nêu ra một nghịch lý đến nỗi làm cho các trợ<br /> giáo và sinh viên của họ phải đối mặt với thách thức. Trong truyền thuyết về Asin và con rùa,<br /> Zeno chỉ rõ rằng một người chạy nhanh như huyền thoại Asin, cho rùa xuất phát trước trong cuộc<br /> đua, anh ta không bao giờ đuổi kịp nó. Zeno cho rằng từ khoảng cách với vô số điểm không xác<br /> định giữa Asin và con rùa, khoảng cách vô cùng ấy làm cho anh ta không bao giờ bắt kịp. Toán<br /> học hiện đại đã giải được bài toán nghịch đó và chúng ta có thể yên chí rằng ngay cả trong lý<br /> thuyết vạn vật của Zeno, những vận động viên chạy Olimpic có thể đuổi kịp những con rùa. Bởi<br /> vậy đây là điều rút ra từ dẫn luận của Zeno cho phạm vi các ngành học với các môn khoa học<br /> năng động như Sinh thái học.<br /> Thách thức cho các trợ giảng và sinh viên Sinh thái học lớn hơn nhiều so với Asin. Lớn hơn<br /> nhiều bởi vì họ có cuộc đấu với những đối thủ mạnh với sự xuất phát trước từ rất lâu. Giống như<br /> họ cố gắng bao trùm khoảng không giữa sự bắt đầu và kết thúc chủ đề này, những bước đi nhanh<br /> của khám phá sự chuyển động của giới hạn những môn học đi trước không phải với tốc độ của rùa<br /> mà là tốc độ của thỏ rừng. Zeno có thể rất hạnh phúc trong thế giới này bởi trong đó các trợ giáo<br /> và sinh viên của họ không bao giờ đuổi kịp. Tuy vậy với sự tổ chức chu đáo và phương tiện hiện<br /> đại như Mạng lưới toàn cầu (Wold - Wide - Web) họ có thể tiến tới gần hơn.<br /> Năm 1991 tại hội nghị về Xã hội hóa Sinh thái học ở San Antonio, Texas America, Paul<br /> Risser nhà sinh thái học lỗi lạc đã cảnh báo giáo sinh của môn sinh thái học phải chú ý tới các<br /> khái niệm chính trong lĩnh vực đó. Nếu chúng ta chia chủ đề lớn và chủ đề động thái về sinh thái<br /> học ra quá nhỏ, chúng ta sẽ không bao trùm được trong một hoặc hai học kỳ đào tạo. Risser cho<br /> rằng, khi tập trung vào các khái niệm lớn, chúng ta sẽ cung cấp cho sinh viên một khung tổng quát<br /> về môn học từ đó sinh viên có thể phát triển ra.<br /> Giáo trình này cố gắng giải quyết thách thức của Risser. Mỗi chương cấu trúc gồm 2 đến 4<br /> các khái niệm lớn để trình bày cho sinh viên có thể hiểu và nhớ được một cách tổng hợp các vấn<br /> đề. Tác giả cho thấy, khi bắt đầu học môn sinh thái học, sinh viên có thể tiếp thu được một số khái<br /> niệm cơ bản, họ có thể bỏ qua những vấn đề chi tiết. Mỗi khái niệm được củng cố bằng các<br /> trường hợp lịch sử qua việc cung cấp các bằng chứng đối với các khái niệm đó và giới thiệu cho<br /> sinh viên các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng trong lĩnh vực sinh thái học khác nhau, những<br /> kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới, cung cấp những kiến thức cơ bản và những<br /> vấn đề cần thiết của môn học cho sinh viên và giúp sinh viên nhớ lại các thông tin được học.<br /> Để học môn sinh thái học, sinh viên cần phải có những kiến thức cơ bản về toán, hoá học,<br /> sinh học đại cương như kiến thức về sinh lý, đa dạng sinh học và tiến hoá sinh vật.<br /> Cấu trúc môn học<br /> Phần đầu giáo trình giới thiệu tổng quát về tự nhiên và lịch sử môn sinh thái học. Phần I gồm<br /> 2 chương. Về lịch sử tự nhiên là sự sống trên cạn và sự sống dưới nước. Từ phần II đến phần VI<br /> gồm những kiến thức: Sinh thái học cá thể; Sinh thái học quần thể; Các quan hệ tương tác sinh<br /> thái học; Quần xã và hệ sinh thái và cuối cùng là Sinh thái vĩ mô gồm các chương về sinh thái<br /> cảnh quan, sinh thái địa lý và sinh thái toàn cầu.<br /> <br /> 4<br /> <br /> Các đặc trưng mới của lần xuất bản này<br /> Có 3 chương mới trong lần xuất bản này, đó là các chương 7, 8 và 12. Những kiến thức của<br /> các chương này là bổ sung thêm về tiến hóa và hành vi ứng xử sinh thái học. Chương 7 “các quan<br /> hệ xã hội của sinh vật” nằm trong phần II của giáo trình này giới thiệu về sinh thái học hành vi<br /> ứng xử. Chương này cũng đề cập đến sinh thái cá thể bao gồm các quan hệ tương tác giữa các cá<br /> thể trong môi trường xã hội. Chương 7 tập trung vào sự lựa chọn giao phối, tuyển chọn giới tính<br /> và tiến hóa trong xã hội. Các nội dung chứng minh sự giao phối của sinh vật thể hiện trong nghiên<br /> cứu về cá nước ngọt, loài bướm và củ cải dại. Tính hợp quần của sinh vật được sử dụng để nghiên<br /> cứu về sự hợp tác giữa chim đầu rìu ăn gỗ và sư tử Châu Phi. Phần ứng dụng và công cụ tiếp tục<br /> thảo luận về tính hợp quần của sinh vật chỉ giới thiệu phương pháp so sánh các loài trong xã hội.<br /> Phần III đã bổ sung chương 8 là chương có tên là “quần thể gen và chọn lọc tự nhiên”. Chương<br /> này giới thiệu những khái niệm cơ bản về sinh thái tiến hóa thông qua các nội dung liên quan đến di<br /> truyền và đa dạng kiểu gen trong các quần thể, nguyên lý Hardy - Weinberg, sự thay đổi về cấu trúc<br /> gen trong các quần thể do quá trình ngẫu nhiên và chọn lọc tự nhiên. Tất cả các nội dung trong<br /> giáo trình cố gắng nghiên cứu rất đa dạng về thực vật, động vật, kể cả động vật có xương sống và<br /> không có xương sống.<br /> Chương mới thứ 3 là chương 12 có tên “lịch sử sự sống của sinh vật”. Chương này bao gồm<br /> phần sinh học quần thể và bổ sung thêm vấn đề về tiến hóa. Các nội dung trong chương này bắt<br /> đầu thảo luận với sự thỏa hiệp giữa kích thước con và số lượng con, còn “nguyên tắc phân bố”<br /> giới thiệu ở chương 6, với các nội dung liên quan đến mối quan hệ giữa sự sống sót ở tuổi trưởng<br /> thành và tuổi bắt đầu sinh sản. Nội dung của chương 12 là sự phân loại lịch sử sự sống, bắt đầu<br /> với sự lựa chọn r và K và kết thúc bằng sự phân loại lịch sử sự sống xuất hiện cơ hội chủ nghĩa<br /> (r), trạng thái cân bằng (K) và lịch sử sự sống theo chu kỳ khi các hướng tiến hóa có sự lựa chọn.<br /> Chương này cũng đề cập đến thực vật và động vật ở khắp nơi. Phần ứng dụng và công cụ cung<br /> cấp những kiến thức về lịch sử sự sống của thực vật hiện nay đang được sử dụng để khôi phục<br /> rừng ven sông ở phía tây Bắc Mỹ.<br /> Các trợ giúp học tập<br /> Trừ chương 1, tất cả các chương đều có kết cấu như sau:<br /> Giới thiệu: Đưa ra những chủ đề có trong thực tế nhằm làm tăng thêm hứng thú học tập của<br /> sinh viên và những thông tin cơ bản quan trọng. Một số vấn đề được giới thiệu là những sự kiện<br /> lịch sử liên quan đến chủ đề môn học và đưa vào làm ví dụ cho quá trình sinh thái học. Mọi cố<br /> gắng là để thu hút và lôi cuốn sinh viên vào thảo luận những vấn đề của mỗi chương.<br /> Các khái niệm (nội dung): Mục tiêu của giáo trình là đưa ra các kiến thức cơ bản để sinh<br /> viên có sự hiểu biết về sinh thái học xung quanh các khái niệm chủ chốt. Các khái niệm được liệt<br /> kê sau phần giới thiệu của mỗi chương để đưa ra cho sinh viên biết về các nội dung chính trong<br /> chương sẽ trình bày và cung cấp những vấn đề để sinh viên có thể tìm thấy trong những mục lục<br /> về các nội dung quan trọng của mỗi chương.<br /> CÁC KHÁI NIỆM<br />  Nhiệt độ không đồng đều trên bề mặt hình cầu của trái đất là do mặt trời và độ nghiêng của<br /> trái đất trên trục của nó kết hợp lại đã cho các dự báo về sự thay đổi khí hậu theo vĩ độ.<br />  Sự phân bố quần xã sinh vật trên cạn theo vùng địa lý thay đổi theo khí hậu, đặc biệt là<br /> nhiệt độ và lượng mưa.<br /> <br /> 5<br /> <br />