1. Khái niệm và thành phần hệ sinh thái
Hệ sinh thái là một hệ thống hoàn chỉnh và tương đối ổn định bao gồm quần xã sinh vật và sinh cảnh (môi trường vô sinh) tương tác qua trao đổi chất và năng lượng. Một hệ sinh thái có hai thành phần chính:
- Thành phần vô sinh: ánh sáng, nhiệt độ, nước, đất, khí CO₂, chất khoáng.
- Thành phần hữu sinh: sinh vật sản xuất (cây xanh), sinh vật tiêu thụ (động vật) và sinh vật phân giải (vi khuẩn, nấm).
2. Phân loại hệ sinh thái
2.1. Hệ sinh thái tự nhiên
- Trên cạn: rừng nhiệt đới, savan, sa mạc, đồng rêu hàn đới.
- Dưới nước: nước ngọt (sông, hồ) và nước mặn (đại dương, rừng ngập mặn).
2.2. Hệ sinh thái nhân tạo
Do con người tạo ra như đồng ruộng, ao cá, rừng trồng. Đặc điểm: thành phần loài ít, năng suất cao nhưng kém ổn định, cần con người duy trì bằng phân bón, thuốc trừ sâu.
3. Chuỗi và lưới thức ăn
3.1. Chuỗi thức ăn
Là dãy gồm nhiều loài có quan hệ dinh dưỡng tuyến tính. Ví dụ: Cỏ → Châu chấu → Ếch → Rắn → Đại bàng. Có hai loại chuỗi: bắt đầu bằng sinh vật sản xuất hoặc bằng mùn bã hữu cơ.
3.2. Lưới thức ăn và bậc dinh dưỡng
Là tập hợp nhiều chuỗi thức ăn có mắt xích chung. Lưới càng phức tạp, hệ sinh thái càng ổn định. Mỗi sinh vật có thể thuộc nhiều bậc dinh dưỡng.
3.3. Tháp sinh thái
Quy luật 10%: chỉ khoảng 10% năng lượng được chuyển lên bậc dinh dưỡng kế tiếp, 90% mất đi do hô hấp, bài tiết, nhiệt. Ví dụ: nếu sinh vật sản xuất tích luỹ 10⁶ kcal thì sinh vật tiêu thụ bậc 1 chỉ thu được 10⁵ kcal.
4. Chu trình sinh địa hoá quan trọng
4.1. Chu trình carbon
- CO₂ trong khí quyển → cây xanh quang hợp → chất hữu cơ.
- Sinh vật hô hấp, phân giải xác hữu cơ, đốt nhiên liệu hoá thạch → trả CO₂ về khí quyển.
- Đốt rừng và than đá quá mức gây hiệu ứng nhà kính, biến đổi khí hậu.
4.2. Chu trình nitrogen
- N₂ khí quyển → vi khuẩn cố định đạm (Rhizobium ở nốt sần rễ đậu) → NH₄⁺.
- NH₄⁺ → vi khuẩn nitrate hoá → NO₃⁻ → cây hấp thụ tổng hợp protein.
- Vi khuẩn phản nitrate hoá trả N₂ về khí quyển, khép kín chu trình.
4.3. Chu trình nước
Bốc hơi từ đại dương, ao hồ, thoát hơi nước ở cây → ngưng tụ thành mây → mưa → ngấm vào đất, chảy ra sông biển. Phá rừng làm rối loạn chu trình, gây lũ lụt và hạn hán.
5. Ý nghĩa thực tiễn và lưu ý khi ôn thi
Hiểu hệ sinh thái và chu trình sinh địa hoá giúp đề xuất biện pháp bảo vệ môi trường: trồng rừng, hạn chế khí thải, bảo tồn đa dạng sinh học. Đề thi tốt nghiệp thường ra dạng đúng-sai về hiệu ứng nhà kính và trả lời ngắn tính hiệu suất sinh thái theo quy luật 10%.