Sinh thái môi trường rừng

BÀI 6:
SINH THÁI MÔI TRƯỜNG RỪNG
CÁC KHÁI NiỆM VỀ SINH THÁI RỪNG
CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI CỦA RỪNG
MỐI QUAN HỆ GiỮA QUẦN XÃ THỰC VẬT RỪNG VÀ MÔI TRƯỜNG
QUAN HỆ, TÁI SINH, SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN TRONG HỆ SINH THÁI MÔI TRƯỜNG RỪNG
DiỄN THẾ RỪNG
CÁC KiỂU RỪNG
CÁC KHÁI NiỆM VỀ SINH THÁI RỪNG
Sinh thái rừng là môn khoa học nghiên cứu về rừng, nghĩa là nghiên cứu về quần xã sinh vật, về mối quan hệ ảnh hưởng lẫn nhau giữa các cây rừng và giữa chúng với các sinh vật khác trong quần xã, cũng như mối quan hệ lẫn nhau giữa các sinh vật với hòan cảnh xunh quanh (E. Odum 1986)
Rừng là một tổng thể cây gỗ, có mối liên hệ lẫn nhau, nó chiếm một phạm vi không gian nhất định ở mặt đất và trong khí quyển (G.F. Môrôđốp, 1930)
Rừng là một bộ phận của cảnh quan địa lý, nó được tạo ra bởi một tổng thể lớn các cây gỗ, giữa chúng có mối quan hệ sinh học rất chặt chẽ với nhau và với hòan cảnh xung quanh trên phạm vi một vùng lãnh thổ nhất định (M.E. Tcachencô, 1952)
CÁC KHÁI NiỆM VỀ SINH THÁI RỪNG
Phân bố của rừng trên trái đất có tính chất theo đới. Căn cứ trên điều kiện sinh thái và các thành phần, cấu trúc, đặc điểm sinh trưởng, sản lượng rừng mà người ta chia ra các lòai rừng:
Rừng lá kim hay rừng Taiga ở hai cực
Rừng hỗn giao của vùng khí hậu ôn đới (lá rộng và là kim)
Rừng ẩm vùng khí hậu nóng (lá rộng và là kim)
Rừng lá rộng thường xanh ẩm nhiệt đới
Rừng mưa xích đạo
Rừng thưa khô hạn
CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI CỦA RỪNG
Bức xạ mặt trời, cường độ ánh sáng, lượng mưa, ẩm độ không khí, thành phần không khí, sấm sét, điện trường, gió bão…ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển và phân bố của rừng
Oxy trong đất, độ chua, tính chất vật lý của đất, độ dày của tầng đất, thảm khô, thảm mục và mùn…ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển và phân bố của rừng
Các nhân tố địa hình có tác dụng phân phối các nhân tố sinh thái trên bề mặt mùn…ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển và phân bố của rừng
Các nhân tố thực vật ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển rừng (phụ thuộc vào đặc tính sinh vật học, sinh thái học của từng lòai)
MỐI QUAN HỆ GiỮA QUẦN XÃ
THỰC VẬT RỪNG VÀ MÔI TRƯỜNG
Rừng và ánh sáng
Rừng và nhiệt độ
Rừng và nước
Rừng và không khí, gió
Rừng và ánh sáng
Sự sống của thực vật phụ thuộc vào quang hợp
Ánh sáng ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây. Khi ánh sáng thiếu thì cây có xu hướng phát triển chiều cao, khi thừa ánh sáng thì cây có xu hướng phát triển nhánh
Ánh sáng ảnh hưởng đến hình thái cây rừng. Lá cây ngòai ánh sáng dày và nhỏ, trong bóng thì mỏng và lớn
Rừng và nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng đến các qúa trình như quang hợp, hô hấp, hút các chất hữu cơ và vô cơ, sinh trưởng, tăng sinh khối, hình thành quả và hạt và cả phân bố rừng.
Mùa đông, nhiệt độ trong rừng cao hơn ngòai 0,5 – 30C. Mùa hè thấp hơn 1,5 – 2,50C.

Rừng và nhiệt độ
Rt = Eqh + Ebt + Ebd + Etk + Et
Rt : dòng nhiệt bức xạ trên tán rừng
Eqh : chi phí nhiệt cho quang hợp
Ebt : chi phí nhiệt cho bốc hơi từ tán cây
Ebd : chi phí nhiệt cho bốc hơi từ mặt đất
Ebd : chi phí nhiệt cho trao đổi không khí giữa rừng và khối không khí đi qua
Et : chi phí nhiệt cho thóat hơi nước
Rừng và nước
Nước là điều kiện tồn tại không thể thiếu của sinh vật. Trong cây rừng có chứa 60-80% trọng lượng là nước.
Theo chiều hướng gia tăng độ khô thì rừng cũng dịch chuyển theo hướng từ cây cao đến cây bụi, thực vật thân cỏ…độ tàn che củ atầng ưu thế sinh thái sẽ biến đổi theo hướng từ kín đến thưa
Căn cứ vào nhu cầu nước có thể chia ra:
Thực vật chịu hạn
Thực vật chịu khô
Thực vật trung tính
Thực vật ưa ẩm
Rừng và nước
Cân bằng nước trong rừng:
R = E + T + S + W
R: nguồn nước mưa
E : nước bốc hơi
T : thóat hơi nước
S : dòng chảy mặt
W : dòng thấm vào đất
Rừng và nước
Có thể mở rộng như sau:
P = I + E1 + E2 + T + S + W ± W’
P : lượng mưa
E1 : Lượng bốc thóat hơi từ đất rừng
E2 : lượng bốc thóat hơi từ thảm thực vật
T : thóat hơi nước từ tán rừng
S : dòng chảy mặt
W: dòng thấm xuống đất và tầng nước ngầm
W’ : sự biến đổi độ ẩm trong đất
Rừng và không khí, gió
Hình thành 1 tấn chất khô rừng sẽ hấp thụ 1,7 – 1,9 tấn CO2 và giải phóng 1,4 1,5 tấn O2 (S.V. Bêlốp, 1980)
1 Ha rừng hấp thụ được 8 kg H2CO3 torng 1 h (8kg CO2), bằng 200 người thải ra không khí 1 ngày. Ngăn cản được 70-80tấn bụi/năm
Rừng có khả năng chắn gió, bảo vệ mùa màng. Cây rừng thưa, lá hẹp có khả năng chắn gió tốt hơn cây rừng kín lá rộng.
QUAN HỆ, TÁI SINH, SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN TRONG HỆ SINH THÁI MÔI TRƯỜNG RỪNG
Các kiểu quan hệ:
Di truyền: sự thụ phấn, hình thành phôi, mầm…
Sinh lý: qúa trình trao đổi chất, nước, cộng sinh, ký sinh
Dinh dưỡng: cùng sống trên một vùng nhất định và cùng có nhu cầu dinh dưỡng, sự quan hệ này có thể là cạnh tranh hoặc cùng có lợi
Sinh hóa: Các lòai thực vật đều có khả năng tiết ra các chất hóa học (phitônxit) có khả năng ảnh hưởng tốt hoặc xấu đến lòai khác
Lý sinh: sự cạnh tranh khi cùng chịu tác động của các yếu tố sinh thái làm thay đổi hình thái các lòai.
Cơ giới: việc tồn tại sát nhau làm ảnh hưởng đến hệ rễ, than, cành và sự va đập khi có gió…
QUAN HỆ, TÁI SINH, SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN TRONG HỆ SINH THÁI MÔI TRƯỜNG RỪNG
Tái sinh: là qúa trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Hiểu theo nghĩa rộng là là sự tái sinh hệ sinh thái rừng.
Tái sinh tự nhiên: tạo thành thế hệ rừng mới bằng con đường tự nhiên
Tái sinh nhân tạo: tái sinh rừng do sự sắp đặt của con người
Xúc tiến tái sinh tự nhiên: là qúa trình tái sinh trung gian giữa tái sinh nhân tạo và tái sinh tự nhiên. Ở đó con người tạo điều kiện để qua 1trình tái sinh tự nhiên diễn ra mạnh mẽ hơn.
SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN TRONG HỆ SINH THÁI MÔI TRƯỜNG RỪNG
Sinh trưởng của cây rừng là sự tăng lên về kích thước và trọng lượng cây (hoặc bộ phận cây) liên quan đến sự tạo mới các cơ quan, tế bào…
Phát triển cá thể cây rừng là tiến trình có tính quy luật của những biến đổi về chất lượng của các chất chứa trong tế bào và của qúa trình tạo hình (cơ quan, bộ phận…)
Sinh trưởng của HST rừng theo thời gian là sự tăng lên về kích thước các cây rừng và sự gia tăng mức độ ảnh hưởng giữa chúng với nhau và với hòan cảnh sống. Qau 1trình này luôn xuất hiện cá thể mới và mất đi các cá thể.
Phát triển của HST rừng theo thời gian là sự thay đổi về cấu trúc lòai và các qúa trình sinh học trong quần xã.
DiỄN THẾ RỪNG
Diễn thế rừng là qúa trình thay thế hệ sinh thái rừng này bằng thế hệ sinh thái rừng khác. (E. Odum, 1956). Nguyên nhân (V.N. Sukanốp, 1964):
Nguyên nhân thuần nội tại: do quan hệ cạnh tranh giữa các lòai cây
Nguyên nhân nội tại sinh thái: sự thay đổi bên trong quần thể dẫn đến thuận lợi cho lòai này và trở ngại với lòai khác
Nguyên nhân bên ngòai:
Do khí hậu biến đổi
Do đất đai bị biến đổi
Do động vật
Do con người
Diễn thế nguyên sinh rừng
Diễn thế nguyên sinh rừng dẫn tới việc hình thành một HST rừng tương đối ổn định trên đất chưa từng có thực vật sinh trưởng. Qúa trình này chia làm 4 pha:
Pha di cư: di cư mầm móng thực vật đến vùng đất mới
Pha định cư: các mầm móng thực vật nảy mầm, bắt rễ vào đất và sinh trưởng
Pha quần tạp: xuất hiện hiện tượng tái sinh, hình thành các nhóm cây con xunh quanh cây mẹ
Pha xâm nhập: nhóm thực vật này xâm nhập vào nh1om thực vật khác

Diễn thế thứ sinh rừng
Diễn thế thứ sinh rừng xảy ra trên cơ sở diễn thế nguyên sinh, bắt đầu từ giai đọan HST rừng bị tiêu hủy hết hoặc bị phá họai do chặt phá, đốt lửa, chăn nuôi…
Rừng thứ sinh có chiều cao trung bình thấp hơn rừng nguyên sinh
Rừng thứ sinh còn non có tính chất thuần nhất về cấu trúc
Dây leo phát triển nhiều trên các lỗ trống trong rừng thứ sinh
Thành phần lòai cây của rừng thứ sinh nghèo nàn hơn rừng nguyên sinh.
Phân bố các lòai cây gỗ rừng thứ sinh rộng rãi hơn rừng nguyên sinh
Thành phần thực vật rừng thứ sinh xuất hiện các lòai cây rụng lá.
CÁC KiỂU RỪNG
Quan điểm của G.F. Môrôdốp (1904)
Quan điểm V.N. Sucasép (1958)
Hệ thống phân lọai rừng Việt Nam theo Thái Văn Trừng (1970)
Quan điểm của G.F. Môrôdốp (1904)
Kiểu rừng là một tập hợp các lâm phần có sự đồng nhất về điều kiện nơi mọc hoặc điều kiện đất đai.
Kiểu rừng cơ bản: xuất hiện do kết quả tiến hóa lâu dài của đất và thảm thực vật rừng
Kiểu rừng thứ sinh: xuất do ảnh hưởng của các nhân tố bên ngòai với sự thay đổi thành phần lòai.
Tên các kiểu rừng theo Môrôdốp:
Rừng thông trên đất sét đỏ
Rừng giẻ trên đất sét màu đen
Rừng giẻ trên đất kiềm mặn…

Quan điểm V.N. Sucasép (1972)
Kiểu rừng là những lâm phần có sự đồng nhất về tất cả các đặc trưng quan trọng như thành phần cây gỗ, sự sinh trưởng, cây bụi, thảm tươi…(1925)
Kiểu rừng là những lâm phần có sự đồng nhất về tổ thành lòai cây cao, về các tầng thực vật khác và động vật, về VSV, về tổ hợp các điều kiện thực vật rừng (khí hậu, thổ nhưỡng, thủy văn), về các mối quan hệ giữa các thực vật với nhau và giữa chúng với hòan cảnh, về các quá trình phục hồi và hướng diễn thế rừng. (1972)
Hệ thống phân lọai rừng Việt Nam theo Thái Văn Trừng (1970)
Bốn tiêu chuẩn để phân lọai kiểu rừng:
Dạng sống ưu thế trong tầng lập quần: bao gồm: rừng – rú (cây bụi chiếm ưu thế) – trảng cỏ (thực vật thân cỏ) – truông (cỏ mọc từng đám thưa).
Tàn che của tầng ưu thế sinh thái : rừng kín – rừng thưa
Hình thái sinh thái của lá: cây lá rộng, lá cứng, lá kim, lá lúa, gai, thân mọng…
Trạng mùa của tán lá: thường xanh – rụng lá – nửa rụng…
Các kiểu rừng rú kín vùng thấp
I. Kiểu rừng kín thường xanh, mưa ẩm nhiệt đới (cây gỗ cao 40-50m; cây gỗ cao trung bình 20-30m; tầng dưới tán cây cao 8-15m; cây bụi thấp mọc rải rác 2-8m; tầng cỏ quyết <2m)
II. Kiểu rừng kín nửa rụng lá, ẩm nhiệt đới ( 25-75% cây thuộc lòai rụng lá, thay tòan bộ lá hàng năm: dầu, bàng, ôrô, xoan, bồ hòn…)
III. Kiểu rừng kín rụng lá, hơi ẩm nhiệt đới (cấu tạo 2 tầng: tầng cao gồm cây rụng lá 35-45m; tầng dưới 15-20m và thường thưa)
IV. Kiểu rú kín lá cứng, hơi khô nhiệt đới (hai tầng hoặc 1 tầng cây cao 10-15m)
Các kiểu rừng thưa
V. Kiểu rừng thưa cây lá rộng, hơi khô nhiệt đới (phân bố chủ yếu ở Đắk Lắk, Ninh Thuận, Bình Thuận, Sơn La, Nghệ An…)
VI. Kiểu rừng thưa cây lá kim, hơi khô nhiệt đới núi thấp (phân bố Lâm Đồng, Quảng Trị, Quảng Ninh…)
VII. Kiểu rừng thưa cây lá kim á nhiệt đới núi thấp (phân bố Mộc Châu, Yên Châu (Sơn La), Đà Lạt, Langbiang…)
Các kiểu trảng, truông
VIII. Kiểu trảng cây to, cây bụi, cỏ cao khô nhiệt đới (phân bố ở Ninh Thậun, Bình Thuận, Khánh Hòa, Đák Lắk, Hà Bắc, Lai Châu…)
IX. Kiểu truông bụi gai, hạn nhiệt đới (Phan Rang, Phan Thiết, Khánh Hòa…)
Các kiểu rừng kín vùng núi cao
X. Kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm á nhiệt đới núi thấp (Lang Sơn, Bắc Giang, Sơn La, Vĩnh Phúc, Lao Bảo, Đà Nẵng, Komtum…)
XI. Kiểu rừng kín hỗn hợp lòai cây lá rộng, lá kim ẩm á nhiệt đới núi thấp (Sơn La, Lai Châu, Nam Trung Bộ)
XII. Kiểu rừng kín cây lá kim, ẩm ôn đới núi vừa (Lai Châu, Nam Trung Bộ, Bình Trị thiên cũ)
Các kiểu quần hệ khô lạnh vùng núi cao
XIII. Kiểu quần hệ khô vùng núi cao (Mộc Châu, Yên Châu, Tuần Giáo…)
XIV. Kiểu quần hệ lạnh vùng núi cao (Langbiang, Chư Yang Shin..)