Lý thuyết Môi trường sống và các nhân tố sinh thái (Sinh 12 Cánh diều Bài 20)

Với tóm tắt lý thuyết Sinh 12 Bài 20: Môi trường sống và các nhân tố sinh thái hay nhất, ngắn gọn sẽ giúp học sinh lớp 12 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Sinh học 12.

Lý thuyết Môi trường sống và các nhân tố sinh thái (Sinh 12 Cánh diều Bài 20)

TRẮC NGHIỆM ONLINE

I. MÔI TRƯỜNG SỐNG CỦA SINH VẬT

- Khái niệm: Môi trường sống của sinh vật là tất cả các nhân tố bao quanh sinh vật có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự tồn tại, sinh trưởng, phát triển và các hoạt động của sinh vật.

- Phân loại môi trường sống: Môi trường trên cạn, môi trường nước, môi trường đất và môi trường sinh vật (cơ thể sinh vật).

Môi trường sống của một số loài sinh vật trong rừng mưa nhiệt đới

(a) Môi trường trên cạn: hươu, thỏ, chuột,…

(b) Môi trường trong đất: giun đất, chuột chũi,...

(c) Môi trường nước: cá, tôm, cua,…

(d) Môi trường sinh vật: giun đũa, sâu, ve chó,…

- Mỗi loài sinh vật thường có môi trường sống đặc trưng:

+ Trong tự nhiên, một loài sinh vật thường sống trong một môi trường xác định. Ví dụ: cá sống trong nước, giun đất sống trong đất, chim sống trên cạn, nấm da sống kí sinh trên da của động vật hoặc con người,…

+ Tuy nhiên, một số loài sinh vật có thể tồn tại và sinh sống trong nhiều môi trường khác nhau. Ví dụ: các loài lưỡng cư sống trong cả môi trường nước và môi trường trên cạn; nhiều loài vi sinh vật có thể sống trong nước, trong đất hoặc kí sinh hay cộng sinh trên cơ thể của các sinh vật khác;…

Ếch sống ở cả môi trường nước và môi trường trên cạn

II. CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI

1. Khái niệm và các loại nhân tố sinh thái

- Khái niệm: Nhân tố sinh thái là các yếu tố của môi trường có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến đời sống của sinh vật.

- Phân loại: Tùy theo nguồn gốc mà các nhân tố sinh thái được chia thành nhóm nhân tố sinh thái vô sinh và nhóm nhân tố sinh thái hữu sinh.

+ Nhân tố vô sinh gồm các yếu tố vật lí, hóa học, thổ nhưỡng của môi trường. Ví dụ như nhiệt độ, ánh sáng, nước, pH, áp suất, nồng độ oxygen,...

+ Nhân tố hữu sinh gồm các yếu tố sinh học của môi trường, tác động đến sinh vật thông qua các mối quan hệ như hỗ trợ hoặc đối kháng. Ví dụ: cây xanh, thỏ, rắn, mèo rừng, đại bàng,…

+ Trong nhóm nhân tố sinh thái hữu sinh, nhân tố con người có ảnh hưởng mạnh đến môi trường cũng như đời sống của các loài sinh vật khác vì các tác động của con người có thể gây ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến môi trường cũng như đời sống của các loài sinh vật khác. Ví dụ: Hoạt động chặt phá rừng, săn bắt bừa bãi, xả rác thải, thải khí công nghiệp,... gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường tự nhiên và các loài sinh vật. Bên cạnh đó, các hoạt động như khôi phục tài nguyên rừng; các chính sách bảo tồn thiên nhiên; xây dựng các ao, hồ, kênh, sông nhân tạo;... góp phần bảo vệ môi trường và đa dạng sinh học.

Phá rừng gây ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống của các sinh vật khác

2. Quy luật tác động của các nhân tố sinh thái

a. Giới hạn sinh thái

- Khái niệm: Giới hạn sinh thái là khoảng giá trị xác định của một nhân tố sinh thái mà sinh vật có thể tồn tại và phát triển.

- Giới hạn sinh thái thường được chia thành hai khoảng: khoảng thuận lợi và khoảng chống chịu.

+ Khoảng thuận lợi: là khoảng của các nhân tố sinh thái ở mức độ phù hợp cho sinh vật thực hiện các chức năng sống tốt nhất. Nằm ngoài khoảng thuận lợi sẽ làm giảm khả năng sống sót của sinh vật.

+ Khoảng chống chịu: là khoảng của các nhân tố sinh thái gây ức chế cho hoạt động của sinh vật. Sinh vật sẽ chết nếu giá trị của nhân tố sinh thái nằm ngoài giới hạn chống chịu.

+ Điểm gây chết: gồm điểm gây chết dưới hoặc điểm gây chết trên. Khi cường độ tác động vượt qua điểm gây chết, sinh vật sẽ không tồn tại được.

Sơ đồ mô tả giới hạn sinh thái của sinh vật

- Ví dụ: Cây lúa (Oryza sativa L.) thường có giới hạn sinh thái về nhiệt độ môi trường trong khoảng 12 – 38 °C, trong đó nhiệt độ thuận lợi cho sinh trưởng và phát triển khoảng 25 – 32 °C.

- Đặc điểm:

+ Những loài có giới hạn sinh thái rộng đối với nhiều nhân tố sinh thái thì sẽ có vùng phân bố rộng và ngược lại.

+ Giới hạn sinh thái đối với một loài sinh vật có thể thay đổi phụ thuộc vào tuổi, thể trạng cơ thể, chế độ dinh dưỡng,... Ví dụ: Khi mắc bệnh, hoạt động sống trong cơ thể bị suy giảm, khả năng chống chịu của cơ thể giảm nên giới hạn sinh thái về nhiệt độ sẽ bị thu hẹp, vì vậy cơ thể chúng ta sẽ chịu lạnh kém hơn so với bình thường.

b. Tác động tổng hợp của các nhân tố sinh thái

- Môi trường gồm nhiều nhân tố sinh thái gắn bó chặt chẽ với nhau thành một tập hợp sinh thái và cùng tác động lên sinh vật.

- Để tồn tại và phát triển thì tất cả các nhân tố sinh thái phải nằm trong giới hạn sinh thái của sinh vật. Sự phát triển bình thường của sinh vật sẽ bị ảnh hưởng khi một nhân tố sinh thái nào đó không thuận lợi.

- Ví dụ: Cây trồng chịu sự tác động đồng thời của nhiều nhân số sinh thái khác nhau như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, chất dinh dưỡng,... Sự thay đổi của một trong các nhân tố sinh thái này cũng có thể ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây. Dù trong môi trường có ánh sáng và nhiệt độ thích hợp nhưng độ ẩm của đất thấp thì cây sẽ bị thiếu nước và thiếu chất dinh dưỡng do cây khó hấp thụ được muối khoáng → cây sinh trưởng và phát triển kém.

Một số nhân tố sinh thái tác động lên đời sống của cây xanh

c. Tác động không đồng đều của nhân tố sinh thái

Các nhân tố sinh thái tác động không đồng đều lên đời sống sinh vật:

- Sự phát triển của một loài sinh vật đôi khi chịu ảnh hưởng rất lớn bởi một nhân tố sinh thái, trong khi các nhân tố khác ảnh hưởng rất nhỏ. Ví dụ: Sự hình thành giới tính của rùa chịu tác động rất lớn bởi nhiệt độ môi trường, 100% trứng của rùa biển Chelonia mydas nở thành con đực khi ấp ở nhiệt độ nhỏ hơn hoặc bằng 27,6 ^oC và 100% trứng nở thành rùa cái khi ấp ở nhiệt độ lớn hơn hoặc bằng 30,6 ^oC.

Nhiệt độ quyết định giới tính ở một số sinh vật

- Nhân tố sinh thái tác động không đồng đều lên các giai đoạn phát triển và các chức phận của cơ thể sống: Mỗi giai đoạn phát triển và mỗi bộ phận chức năng của cơ thể sống cần có những điều kiện sinh thái khác nhau.

Ví dụ:

+ Cá hồi (Salmo salar), sinh ra và lớn lên ở vùng nước ngọt, đến khi trưởng thành chúng bơi ra vùng nước mặn để sinh sống, đến mùa sinh sản chúng quay trở về vùng nước ngọt đẻ trứng.

Cá hồi di cư về vùng nước ngọt vào mùa sinh sản

+ Ở cây Tidestromia oblongifolia (một loài thực vật sống ở sa mạc), khi nhiệt độ môi trường từ 40 – 50 ^oC sẽ thuận lợi cho quá trình quang hợp, đồng thời cũng tăng tốc độ thoát hơi nước dẫn đến sự mất nước của cây.

+ Ở cây lúa nước, vào giai đoạn đẻ nhánh cần giữ nước trong ruộng ở mức 3 – 5 cm, sau khi lúa đẻ nhánh tối đa, phân hóa đốt thì rút bớt nước để hạn chế lúa đẻ nhánh vô hiệu.

Lúa ở giai đoạn đẻ nhánh có nhu cầu về nước cao

3. Sự tác động qua lại giữa môi trường và sinh vật

a. Ảnh hưởng của một số nhân tố sinh thái đến sinh vật

• Sự tác động của ánh sáng đến sinh vật:

- Đối với thực vật:

+ Ánh sáng ảnh hưởng tới các quá trình sinh lí của cây như quang hợp, hô hấp,... do đó ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng, phát triển và sinh sản của thực vật.

+ Dựa vào sự thích nghi với điều kiện ánh sáng khác nhau, thực vật có thể được chia thành hai nhóm cây: nhóm cây ưa sáng và nhóm cây ưa bóng.

Tiêu chí	Cây ưa sáng	Cây ưa bóng
Nơi sống	Những nơi quang đãng hoặc ở tầng trên của tán rừng	Những nơi có ánh sáng yếu hoặc dưới tán của các cây khác
Đặc điểm thích nghi	Lá nhỏ, phiến lá dày và cứng, mô giậu phát triển, mô dẫn phát triển mạnh, lá xếp nghiêng so với mặt đất, nhờ đó tránh được những tia nắng chiếu thẳng vào bề mặt lá.	Lá thường lớn, phiến lá mỏng, mạng gân lá ít, ít khí khổng, lá xếp xen kẽ và thường nằm ngang, nhờ đó thu nhận được nhiều ánh sáng.
Ví dụ	Chò nâu, bạch đàn, lúa, ngô, phi lao,…	Lá dong, cà phê, phong lan, vạn niên thanh,…

- Đối với động vật:

+ Ánh sáng giúp động vật định hướng trong không gian và nhận biết các sự vật, hiện tượng xung quanh, từ đó nhận ra đồng loại, tìm kiếm thức ăn hoặc chạy trốn kẻ thù.

+ Dựa vào sự thích nghi với điều kiện ánh sáng khác nhau, động vật cũng được chia thành hai nhóm là động vật ưa hoạt động ban ngày và động vật ưa hoạt động ban đêm.

Tiêu chí	Động vật ưa hoạt động ban ngày	Động vật ưa hoạt động ban đêm
Thời điểm hoạt động chủ yếu	Ban ngày	Ban đêm
Đặc điểm thích nghi	Cơ quan thị giác phát triển, thân con vật thường có màu sắc đa dạng.	Thân thường có màu nâu đen, mắt có thể phát triển (cú, chim lợn,...) hoặc nhỏ lại (lươn); phát triển xúc giác, thính giác; một số loài có cơ quan phát sáng.
Ví dụ	Trâu, bò, hươu, nai,…	Dơi, chuột, rắn cạp nia,…

• Sự tác động của nhiệt độ đến sinh vật:

- Nhiệt độ ảnh hưởng tới sinh trưởng, phát triển, phân bố của các loài sinh vật. Trong một năm, nhiệt độ thay đổi theo mùa và tác động lên sinh vật, hình thành nhịp sinh trưởng theo mùa.

- Đối với thực vật:

+ Nhiệt độ ảnh hưởng rõ rệt đến các hoạt động sinh lí của thực vật như quang hợp, hô hấp, thoát hơi nước,…, do đó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của cây. Ví dụ: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của cây ngô (Zea mays).

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ sinh trưởng của cây ngô (Zea mays)

+ Tuỳ theo nơi sống có nhiệt độ cao hay thấp, cây có những hình thức thích nghi khác nhau. Ví dụ: Cây mít, vải, nhãn, lúa, ngô,... thường sống ở nơi có cường độ ánh sáng mạnh và nhiệt độ cao; cây sẽ thích nghi theo hướng chống nóng và chống thoát hơi nước với các đặc điểm như có vỏ dày, tầng bần phát triển nhiều lớp để cách nhiệt, lá có tầng cuticle dày để hạn chế thoát hơi nước.

Sự thích nghi của thực vật với nhiệt độ

- Đối với động vật: Nhiệt độ ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển và hình thái của động vật. Hình thái của nhiều loài cũng thay đổi để thích nghi với các điều kiện nhiệt độ khác nhau, ví dụ: Thỏ Himalaya sống ở vùng nhiệt độ cao có lông màu trắng, ngược lại, nếu sống ở vùng nhiệt độ thấp có lông ở mũi, tai, chân và đuôi màu đen.

Màu sắc lông thỏ Himalaya khi sống ở các điều kiện môi trường khác nhau: nhiệt độ cao (a) và nhiệt độ thấp (b)

- Dựa vào nhiệt độ, sinh vật được chia thành hai nhóm:

+ Sinh vật biến nhiệt: Là sinh vật có thân nhiệt chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường. Ví dụ: thực vật, cá, lưỡng cư,…

+ Sinh vật đẳng nhiệt: Là sinh vật có thân nhiệt ổn định. Ví dụ: chim, thú. Động vật đẳng nhiệt sống ở vùng ôn đới thì có kích thước lớn hơn động vật cùng loài hoặc có quan hệ họ hàng gần sống ở vùng nhiệt đới ấm áp; Động vật đẳng nhiệt sống ở vùng ôn đới có tai, đuôi, chi,... thường bé hơn tai, đuôi, chi của động vật tương tự sống ở vùng nóng.

Ví dụ: Gấu trắng bắc cực có kích thước cơ thể lớn hơn nhưng kích thước của các bộ phận như tai, mõm nhỏ hơn so với gấu nâu. Gấu trắng bắc cực có kích thước cơ thể lớn, còn các bộ phận tai, mõm có kích thước nhỏ → tỉ lệ S/V càng nhỏ (diện tích tiếp xúc giữa bề mặt cơ thể với môi trường nhỏ) → tăng khả năng giữ ấm cơ thể ở môi trường có nhiệt độ thấp. Ngoài ra, gấu trắng bắc cực có màu trắng trong khi gâu nâu có màu đen cũng giúp ngụy trang tốt hơn với môi trường xung quanh.

Sự khác nhau về hình thái của gấu nâu (sống ở vùng nhiệt đới) và gấu trắng bắc cực (sống ở vùng cực)

b. Ảnh hưởng của sinh vật đến môi trường

- Sự phát triển của sinh vật cũng ảnh hưởng rất lớn đến môi trường sinh thái. Hoạt động sống của các loài sinh vật có thể làm thay đổi các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, hàm lượng các chất trong đất, nước và khí quyển,...

- Ví dụ: Hoạt động trao đổi chất của các loài động vật làm thay đổi hàm lượng O₂​ và CO_2​ của môi trường; hoạt động sống của các loài động vật sống trong đất tác động làm thay đổi cấu trúc đất; các loài động vật ăn thực vật như cào cào, châu chấu, trâu, bò, huơu, nai,… có thể tác động làm thay đổi hệ thực vật; sự phát triển của các loài thực vật giúp điều hoà thành phần không khí, duy trì tầng ozone, điều hoà nhiệt độ và độ ẩm của môi trường;…

Hoạt động của giun đất giúp đất tăng độ tơi xốp

III. NHỊP SINH HỌC

- Khái niệm: Nhịp sinh học là những phản ứng nhịp nhàng của cơ thể sinh vật với những thay đổi có tính chu kì của các nhân tố môi trường.

- Phân loại: Tùy theo sự thay đổi diễn ra bên trong hoặc bên ngoài cơ thể mà nhịp sinh học được chia thành nhịp sinh học bên ngoài và nhịp sinh học bên trong.

+ Nhịp sinh học bên ngoài: là sự biến đổi của cơ thể được điều khiển bởi các yếu tố môi trường bên ngoài, có thể thay đổi theo chu kì ngày đêm, chu kì mùa, chu kì tuần trăng. Ví dụ: Lá ở cây Acacia tortuosa (một loài họ Đậu) mở ra vào buổi sáng và khép lại vào buổi tối,…

+ Nhịp sinh học bên trong: là những biến đổi liên quan đến các quá trình sinh lí của sinh vật, có thể duy trì cả khi không chịu tác động bởi yếu tố môi trường bên ngoài. Ví dụ: chu kì tế bào, chu kì tim, nhịp thở,…

- Vai trò: Sự thay đổi nhịp nhàng của sinh vật tương thích với những thay đổi có tính chu kì của môi trường chính là cơ chế thích nghi giúp sinh vật tồn tại và phát triển phù hợp với từng điều kiện môi tường.

- Một số ví dụ về nhịp sinh học ở sinh vật:

+ Hoa mười giờ thường nở vào khoảng 10 giờ sáng.

+ Gấu trắng Bắc Cực thường ngủ đông, hoạt động khi mùa đông đã qua.

+ Lá cây me mở vào buổi sáng và khép lại vào buổi tối.

+ Ở người, nhịp sinh học điển hình là nhịp ngày đêm: con người thường thức, thực hiện các hoạt động vào ban ngày và thường ngủ vào ban đêm. Khi trời tối, đồng hồ sinh học của cơ thể báo hiệu cho các tế bào hoạt động chậm lại, cơ thể sản sinh melatonin đạt giá trị cao nhất vào khoảng 2 – 4 giờ sáng, sau đó giảm xuống thấp nhất vào 7 giờ 30 phút sáng, giúp con người tỉnh táo và bắt đầu các hoạt động.

Đồng hồ sinh học của con người theo chu kì ngày đêm

TRẮC NGHIỆM ONLINE

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Sinh học lớp 12 Cánh diều hay khác:

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 19: Sự phát sinh, phát triển sự sống trên Trái Đất và hình thành loài người

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 21: Sinh thái học quần thể

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 22: Sinh thái học quần xã

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 23: Hệ sinh thái

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 24: Chu trình sinh - địa - hoá và Sinh quyển

• Lý thuyết Sinh 12 Bài 25: Sinh thái học phục hồi và bảo tồn

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 12 hay khác:

• Giải sgk Sinh học 12 Cánh diều
• Giải Chuyên đề Sinh 12 Cánh diều
• Giải SBT Sinh học 12 Cánh diều
• Giải lớp 12 Cánh diều (các môn học)
• Giải lớp 12 Kết nối tri thức (các môn học)
• Giải lớp 12 Chân trời sáng tạo (các môn học)

---