Nhân tố sinh thái nước

TÁC ĐỘNG CỦA NHÂN TỐ NƯỚC LÊN ĐỜI SỐNG SINH VẬT
3.1 Khái niệm
Nước (Hydrogen hydroxyde – H20 ) là chất lỏng không màu ,không mùi, không vị, khối lượng riêng 1g/cm3, đóng băng ở 00c và sôi ở độ 1000C.
Cấu trúc hóa học của nước
3.2 Vai trò của nước đối với đời sống sinh vật
Cấu trúc không thể thiếu trong các tế bào sống, chiếm 80 – 95% khối lượng của các mô sinh trưởng
Tham gia hầu hết các hoạt động sống của sinh vật, là môi trường sống của nhiều loài thủy sinh.
Là nguyên liệu cho quá trình quang hợp, phương tiện vận chuyển và trao đổi khoáng trong cây
Là phương tiện vận chuyển máu và chất dinh dưỡng ở động vật. Tham gia trao đổi năng lượng và điều hòa nhiệt cơ thể.

3.2 Các dạng nước trong khí quyển
Khi nhiệt độ hạ thấp, hơi nước trong không khí sẽ đọng lại thành các dạng mù, sương, mưa, tuyết.

3.2.1 Mù: gồm những hạt nước li ti xuất hiện vào lúc sáng sớm.
Vai trò: Mù làm tăng độ ẩm không khí.
Thuận lợi cho nhiều loài thực vật và cả sâu bọ sinh trưởng.
3.2.2 Sương: thường hình thành vào ban đêm, nhiệt độ và độ ẩm tương đối cao: bức xạ hiệu dụng mạnh, nhiệt độ các cảnh vật trên mặt đất hạ thấp. Khộng khí tiếp xúc với chúng bị lạnh và hơi nước ngưng kết lại thành các giọt nước bám vào cảnh vật ấy.
Vai trò: là nguồn cung cấp nước chủ yếu cho nhiều lào sinh vật nơi khô hạn, núi đá.
Ở sa mạc, nhiều loài cây cỏ rễ ăn nổi trên mặt đất hút sương vào ban đêm.
3.2 Các dạng nước trong khí quyển
3.Mưa: có 3 kiểu
- Mưa rào
- Mưa phùn
- Mưa đá
Vai trò: đóng vai trò quan trọng nhất trong việc cung cấp nước cho sinh vật.
3.2 Các dạng nước trong khí quyển
4.Tuyết: rơi vào những ngáy mùa đông ở vùng ôn đới. Trong các đám mây với nhiệt độ dưới -10 °C, các phân tử nước tụ hợp lại và hình thành tinh thể đá nhỏ, kích thước ban đầu khoảng 0,1 mm. Các tinh thể này dần tăng trọng lượng và rơi xuống dưới. Sự lắng đọng của hơi nước cũng góp phần vào quá trình hình thành tinh thể tuyết. Các tinh thể tuyết có rất nhiều hình dạng như hình lăng trụ, hình ngôi sao, hình hỗn hợp.
Vai trò: Lớp tuyết dày là tấm thảm xốp cách nhiệt, dưới lớp tuyết sâu nhiệt độ ít thay đổi bảo vệ cho chồi cây và nhiều loài động vật nhỏ. Khi tuyết tan cung cấp một lượng nước cho đất.
3.2 Các dạng nước trong khí quyển
Độ ẩm không khí: độ ẩm không khí được xác định bằng các đại lượng chủ yếu: độ ẩm tương đối và độ ẩm tuyệt đối.
- Độ ẩm tương đối(RH) là tỉ lệ phần trăm áp suất hơi nước có trong không khí với áp suất hơi nước cực đại có thể có trong không khí trong cùng 1 điều kiện nhiệt độ.

Ví dụ: RH = 80% ở 20˚C
 Có nghĩa là áp suât hơi nước có trong không khí bằng 80% áp suất hơi nước bão hoà ở nhiệt độ 20˚C
- Độ ẩm tuyệt đối(HA) là lượng hơi nước chứa trong 1m³ không khí tính bằng gamở 1 thời điểm nhất định và tính theo công thức sau:

0,632 * 1293 * e 1,062
HA = ──────────── = ───── (g/m³)
760(1 + αt) (1 + αt)

Trong đó: + 0,623 là tỉ trọng hơi nước so với không khí;
+ 1293 là khối lượng khô của không hkí ở nhiệt độ 0˚C và áp suất 760mmHg;
+ α là hệ số nở của các chất khí bằng 1/273
t: là nhiệt độ của không khí;
e : là áp suất hơi nước chứa trong không khí tính bằng mmHg;


- Cơ thể sinh vất sống trên cạn luôn có phản ứng chống bị mất nước. Khả năng chống bị mất nước phụ thuộc váo từng loài, sự chênh lệch đô ẩm gữa không khí và cơ thể sinh vật. Sự chênh lệch độ ẩm này càng lớn, khả năng chống sự mất nước của cơ thể càng cao.
- Độ ẩm không khí ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật. Yêu cầu về độ ẩm của các loài sinh vật không giống nhau.
Ví dụ như cây samu sinh trưởng tốt nơi có độ ẩm cao. Cây phi lao chiu dược độ ẩm tương đối thấp.
Hàng cây SaMu ven hồ Xuân Hương duy nhất ở Dalat
Cây phi lao chịu được độ ẩm tương đối thấp.
Muỗi Culex fatigans chỉ hút máu khi độ ẩm tương đối từ 40% trở lên.
Nhiều loài động vật tuy sống trên cạn nhưng trong vòng đời không thể tách khỏi môi trường nước như ếch, nhái…hoặc phải sống trong môi trường ẩm ướt như giun đât, ốc sên……

3.3 Những đặc điểm cơ bản của môi trường nước và sự thích nghi của sinh vật:


3.3.1 Độ đậm đặc của nước:
Nước có độ đậm đặc lớn hơn không khí nhiều. Có tác dụng nâng đỡ cho cơ thể sống.(Đặc biệt là đối với những sinh vật sống trong nước)
Một số đặc điểm thích nghi của sinh vật sống trong nước:


- Tăng cường bề mặt tiếp xúc giữa cơ thể với nước:

Cây nong tằm: Lá có kích thước lớn để nổi trên mặt nước.
Một số đặc điểm thích nghi của sinh vật sống trong nước:

Cơ thể dài nổi trên mặt nước.
Ví dụ: Tảo thảm (Macrocystic pyrifera) ở vùng biển Thái Bình Dương có chiều dài hàng trăm mét, nặng 40-60
- Cây sống trong nước có mô cơ kém phát triển,các yếu tố cơ trong cây tập trung ở phần trung tâm.

- Cơ thể nhiều loài động vật mình thon dài, hệ cơ phát triển bơi nhanh hơn, hạn chế sức cản của nước.
Cá mập trắng có thân thon dài có tốc độ bơi nhanh kỉ lục, tối thiểu là 4,7 km/ giờ.


- Cơ thể thực vật, động vật giảm tỉ trọng cơ thể bằng cách tích lũy lipit hoặc có túi hơi.
Ví dụ 1: Tảo silic dự trữ nhiều giột dầu
Ví dụ 2: Sứa Lược Leidyi bơi theo kiểu phản lực
Ví dụ 3: Trai và mực chuyển động được trong nước nhờ cơ thể có ống xi phông
3.3 Những đặc điểm cơ bản của môi trường nước và sự thích nghi của sinh vật:
 Thích nghi của sinh vật sống trong nước với hàm lượng oxi nhất định:
- Sinh vật trong nước hấp thụ oxi qua bề mặt cơ thể hoặc cơ quan chuyên hóa:mang, phổi, khí quản…
Ví dụ: Cá chép hô hấp bằng mang.
Cá heo hô hấp bằng phổi.
- Thực vật sống chìm trong nước có nhiều khoảng trống chứa khí. Những thực vật lá nỗi trên mặt nước mặt trên có lỗ khí còn mặt dưới không có.
- Động vật hấp thu oxi qua da thường có da mỏng.
Ví dụ: Cá trạch da rất mỏng hấp thu
trung bình 63% oxi qua da
- Những động vật ít di chuyển cử động vây, chân ngực, lắc lư  tăng dòng nước chảy quanh thân tăng khả năng hấp thu oxi.
- Khi thiếu oxi nhiều loài sinh vật nỗi lên mặt nước thở tránh bị ngạt.
Cá voi nỗi lên lấy oxi.
 Thích nghi của sinh vật sống trong nước với hàm lượng oxi nhất định:
3.3.3 Nhiệt độ nước:
- Nước có nhiệt độ tương đối ổn định các sinh vật sống trong nước là sinh vật chịu nhiệt hẹp
- Biên độ giao động nhiệt trong các lớp nước trên cùng của đại dương không qua 10-15 0C. Càng xuống sâu nhiệt độ nước càng ổn định.
3.3.4 Ánh sáng trong nước
- Năng lượng ánh sáng trong nước yếu hơn trong không khí do một phần ánh sáng khi chiếu vào nước phản xạ lại không khí
Trong nước ngày ngắn hơn trên cạn.
- Ánh sáng được phân bố theo các lớp nước nông sâu, tùy theo độ dài sóng khác nhau của từng tia sáng tạo ra sự phân bố khác nhau theo chiều sâu nước của các loài thực vật.
3.3 Những đặc điểm cơ bản của môi trường nước và sự thích nghi
của sinh vật:
Một số thích nghi của sinh vật với yếu tố ánh sáng trong nước:

- Cây sống trong nước lá không có mô giậu hoặc mô giậu kém phát triển. Diệp lục phân bố cả trong biểu bì và cả hai mặt lá. Tăng khả năng hấp thu ánh sáng cho quang hợp.
- Màu sắc của các loài động vật cũng khác nhau theo sự phân bố các tia sáng trong nước
Con cua nhiều màu sắc song hành cùng những con nhím biển màu tím ở vịnh Clallam, Washington.
Cá Angler sống dưới độ sâu khoảng nửa dậm. Loài cá có khả năng phát sáng.


- Động vật sử dụng âm thanh làm phương tiện định hướng
+ Con sứa có thể nhận biết sự biến đổi của nhịp sóng và kịp thời lặn xuống sâu tránh bão.

+ Nhiều loài động vật như cá voi, cá heo dùng âm thanh để liên lạc bầy đàn.

+ Cua, tôm cọ xát các phần cơ thể tạo ra âm thanh.
3.3.5 Độ mặn muối của nước:
- Lượng muối hòa tan trong nước khác nhau giữa các vùng.
- Nước biển có độ mặn 350/00, chủ yếu là mặn muối NaCl.
- Vùng cửa sông ven biển, độ mặn thấp hơn, gọi là vùng nước lợ, vùng này có độ mặn thay đổi theo thủy triều và theo mùa.
- Độ mặn là nhân tố quan trọng ảnh hưởng tới sự phân bố và mức độ phong phú của loài thủy sinh.Tùy theo khả năng chịu mặn mà chia sinh vật ra hai nhóm:
+ Nhóm chịu muối rộng
+ Nhóm chịu muối hẹpchịu ảnh hưởng của độ mặn nhiều hơn, độ mặn tăng lên hay giảm xuốngri một ít là đã là chúng phát triển không bình thường.
3.4 Cân bằng nước ở thực vật, các nhóm cây liên quan đến chế độ nước trên cạn
Cân bằng nước ở thực vật
Để tồn tại và phát triển, các cơ thể sống cần có phương thức duy trì sự cân bằng nước trong cơ thể. Cân bằng nước được thể hiện qua sự điều chỉnh hài hòa giữa ba quá trình:
- Hút nước ở rễ cây
- Vận chuyển và tích lũy nước trong cây
- Thải nước qua cơ quan thoát hơi nước trên lá và thân cây.

Sự cân bằng nước trong cây được biểu thị bằng tỉ lệ giữa lượng nước thoát đi T/ lượng nước hút vào A.
+ Nếu T/A~1: cân bằng nước dương, thuận lợi cho các hoạt động sống.
+ Nếu T/A>1: cân bằng nước âm, thể hiện bằng hình thái héo.
Cây có khả năng hút và tích lũy nước trong cơ thể là nhờ giữ được mức độ chênh lệch thế năng nước giữa các cơ quan rễ, thân, lá và thế năng nước của môi trường đất quanh rễ cây.
- Thế nước trong cây có giá trị âm, và mức độ chênh lệch giá trị thế năng nước giữa tế bào rễ và thế năng nước của môi trường đất càng lớn, lực hút nước của cây càng mạnh

- Thế năng nước trong cây tùy thuộc lượng muối tích lũy trong các mô, do vậy khả năng hút và giữ nước của cây có liên quan chặt chẽ với khả năng hút muối ở rễ và tích lũy muối trong mô.

- Những cây sống ở vùng có độ mặn cao phải tích lũy lượng muối lớn trong các mô, nhờ đó thế năng nước trong cây có giá trị chênh lệch lớn với giá trị của môi trường ngoài, tạo đủ sức hút nước vào trong cây.
Cây bần
Cây sú

- Những cây sống trong môi trường khô hạn thì có hệ rễ phát triển mạnh
Tảo lấy nước ngấm qua toàn bộ
bề mặt cơ thể
Dứa sống bì sinh trên cây, lấy nước nhờ lớp
lông hình vảy trên lá hút sương đêm
Lan hút hơi nước qua rễ
trong không khí
- Nước trong cơ thể thường thoát ra ngoài dưới dạng hơi nước qua lổ khí là chính, một phần nhỏ qua cutin ( 10%) và chu bì
- Sự cân bằng nước chỉ đảm bảo khi ba quá trình hấp thụ nước, dẫn truyền và thoát hơi được phối hợp nhịp nhàng.
- Khi thiếu nước, cây trải qua giai đoạn sinh lý rối loạn cân bằng nước
- Mỗi loài cây có thể chịu đựng được mức độ rối loạn cân bằng nước khác
Các nhóm cây liên quan đến chế độ nước trên cạn
Thực vật trên cạn được chia làm 4 nhóm
Cây ngập nước định kì
Cây ưa ẩm
Cây chịu hạn
Cây trung tính
a. Cây ngập nước định kì
Là các loại cây sống trên đất bùn ở dọc bờ sông, ven bờ biển, cửa sông chịu tác động của thủy triều, hàng ngày bị ngập nước định kì 1 lần hoặc 2 lần.
Cây ngập mặn thường có các đặc điểm thích nghi đặc biệt với môi trường ngập nước mặn như:

+ Rễ hô hấp có mô xốp, tầng bần phát triển và rất nhiều lỗ vỏ có tác dụng nhận và chứa không khí khi nước triều xuống
+ Rễ cây ngập mặn rất phát triển, giúp cây đứng vững được trên lớp bùn mềm
+ Lá cây cứng, lớp hạ bì phát triễn, đôi khi lá dày lên do mô chứa nước phát triễn. Lớp hạ bì và mô nước có tác dụng dự trữ nước làm giame nồng độ muối trong lá
+ Một số loài cây thuộc chi Mắm, sú có Lưu vực tiết muối thừa ra ngoài, góp phần làm giảm nồng độ muối trong mô lá
+ Hiện tượng sinh con trên các cây đước
b. Cây ưa ẩm
Là những cây sống trên đất ẩm như ở các bờ ao, bờ sông, suối… hoặc trong các rừng ẩm. Môi trường sống của chúng là nơi có độ ẩm cao nhiều khi bão hòa hơi nước.


Có hai loại cây
Cây ưa ẩm chịu bóng
Cây ưa ẩm ưa sáng
+ Cây ưa ẩm chịu bóng thường gặp trong rừng ẩm, bờ suối, hốc đá …
Ví dụ: cây dương xỉ

- Lá cây có ít lỗ khí, và lỗ khí có cả ở 2 mặt

Cây thài lài
- Tỉ lệ nước chiếm tới 80% khối lượng cơ thể. Khả năng điều tiết nước rất yếu, khi mất nước thì bi héo rất nhanh
- Lá mỏng, rộng bản, tầng cutin rất mỏng, mô giậu không phát triển

+ Cây ưa ẩm ưa sáng: thường gặp ở ven bờ ruộng, ven hồ ao
- Mô giậu phát triển, lá hẹp, ít diệp lục
- Ví dụ: Cây thủy trúc
c. Cây chịu hạn
Là những cây chịu được điều kiện môi trường khô hạn kéo dài như sáng các vùng sa mạc, thảo nguyên, sa van, đụn cát. Khi gặp điều kiện khô hạn, quá trình trao đổi chất của cây có yếu đi nhưng không dừng hẳn

Có hai loại
Cây chịu hạn mọng nước
Cây chịu hạn lá cứng
* Đặc điểm của cây chịu hạn mọng nước
+ Lá cây mọng nước có tầng cutin dày, trên lá thường có lớp sáp hoặc lông rậm. Lỗ khí nằm chìm sâu trong biểu bì
+ Mô lá có nhiều tế bào lớn tế bào lớn tích nước, gân lá kém phát triển
+ Một số loài tiêu giảm lá, chỉ còn vẩy nhỏ, sớm rụng, hoặc biến thành gai
Ví dụ :
Câyhành
Cây dứa
Cây chịu hạn lá cứng:
Đặc điểm:
+ Thường phân bố ở nơi có khí hậu khô theo mùa
+ lá hẹp, phủ nhiều lông trắng bạc có tác dụng cách nhiệt
+ Thành tế bào biểu bì và lớp cutin dày, gân lá phát triển
d. Cây trung sinh:
Là những cây có tính chất trung gian giữa cây chịu hạn và cây chịu ẩm. Cây phân bố rất rộng từ vùng ôn đới đến nhiệt đới
+ Lá cây có kích thước trung bình, mỏng
+ Biểu bì và lớp cutin mỏng, lổ khí thương chỉ có ở mặt dưới
+ Bộ rễ không phát triển lắm
+ Mô dẫn và mô cơ phát triển trung bình
3.5 Cân bằng nước ở động vật trên cạn, các nhóm động vật liên quan đến chế độ nước

3.5.1 Cân bằng nước ở động vật trên cạn
Là sự cân bằng của các quá trình lấy nước,sử dụng và thải nước ra ngoài môi trường

 Uống nước ở động vật: phần lớn động vật uống nước vào cơ thể do đó môi trường sống của động vật thường phải gần các nguồn nước như sông,suối, ao hồ
Ví dụ: Chim nhạn uống nước trong khi bay ngang qua mặt nước
Một số động vật có khả năng lấy nước rất đặc biệt, thích nghi với điều kiện sống
 Sử dụng nước qua thức ăn: trong thức ăn của động vật có chứa một lượng nước là nguồn nước cung cấp cho cơ thể
Những động vật sống ở sa mạc như Kanguru thì chỉ sử dụng lượng nước có trong thức ăn của chúng

 Hấp thu nước qua bề mặt cơ thể:
Nhiều loài ếch nhái có da là cơ quan chủ yếu hấp thu nước và thải nước
Mọt bột (Tenebrio molitor) thấm nước qua tầng cutin


 Sử dụng nước qua quá trình trao đổi chất: Nước được cung cấp qua quá trình oxy hoá và phân giải các chất lipit, gluxit và protein trong cơ thể ( phương thức sử dụng nước này thường gặp ở động vật ăn khô)
Ví dụ:Lạc đà là động vật chịu đựng được khát nước lâu dài. Khi qua sa mạc, lạc đà sử dụng nguồn nước do oxy hoá mở tích luỹ trong bướu lưng
Thải nước và chống mất nước ở động vật:
Nước trong cơ thể được thải ra ngoài bằng những con đường:
+ Nước tiểu
+ Phân
+ Thoát hơi nước qua da
+Hô hấp
Mức độ nước thoát ra phụ thuộc vào nhiều nhân tố:
+ Lượng nước lấy vào từ môi trường
+ Khả năng điều tiết chống mất nước
+Điều hòa nước của cơ thể.

 Các phương thức hạn chế mất nước và điều hoà nước trong cơ thể động vật:
+ Sự bài tiết nước tiểu ở dạng cần ít nước: đây là hình thức tiết kiệm nước của nhiều loài động vật
Bò sát bài tiết urat đặc thay cho amoniac
Nhện bài tiết guanin hạn chế mất nước


+ Một phương thức khác là tập tính tìm chổ trú ẩn có độ ẩm cao
Các loài chuột đào hang dưới đất hoặc tránh nắng trong các hốc đá
Ruồi giấm (Drosophila subobscura) là loài động vật ưu ẩm, sống ở môi trường có nhiệt độ cao
3.5.2 Các nhóm động vật liên quan đến chế độ nước trên cạn

3.6 Những hình thức thích nghi chính của sinh vật với chế độ nước của MT
Giảm tính thấm của vỏ bao bọc cơ thể sinh vật
Xuất hiện các cơ quan hô hấp bên trong
Lẩn tránh MT có ẩm độ không thích hợp
Kết luận