Sinh thái học biển (Phần I)

1- Sinh thái học là gì?

Hội đồng về chất lượng môi trường định nghĩa: sinh thái học là khoa học về các mối quan hệ qua lại phức tạp của sinh vật với môi trường hữu cơ và vô cơ xung quanh chúng ta.

2- Hệ sinh thái là gì?

Người ta không nêu ra một định nghĩa chặt chẽ mà chỉ làm sáng tỏ khái niệm đó qua các thí dụ: hồ, cửa sông, rừng, là những hệ sinh thái. Trong hệ sinh thái, những thành phần tự nhiên sống và không sống quan hệ qua lại với nhau và hợp thành thể thống nhất.

3- Quần xã sinh vật là gì?

Quần xã sinh vật là những hệ sinh thái lớn hơn hoặc tập hợp các hệ sinh thái tồn tại trong những điều kiện khí hậu gần nhau và có đặc trưng thực vật giống nhau. Những thí dụ về quần xã sinh vật là đồng cỏ trơ trọi bao la ở Bắc cực, đồng cỏ lớn (ở Bắc Mỹ), biển Sargasso.

4- Sinh quyển là gì?

Sinh quyển bao gồm lớp bề mặt Trái đất, nước và không khí bọc quanh nó, rất cần thiết cho sự sống tồn tại và gồm tất cả sinh vật trên Trái đất.

5- ở đại dương có tồn tại các mùa trong nǎm không?

Mùa đông, trong thời kỳ động biển, lớp bề mặt đại dương xáo trộn mạnh mẽ, do đó các chất dinh dưỡng từ các lớp nước sâu chuyển lên trên mặt. Mùa xuân tới, nhờ nguồn dinh dưỡng phong phú, tảo silic sinh sôi nẩy nở rất nhanh, làm thức ǎn cho động vật nổi. Mùa hè, lớp bề mặt nước bị đốt nóng, chất dinh dưỡng không thể chuyển lên được nữa, thực vật nổi do vậy bị hao mòn nhanh hơn là hồi phục. Mùa thu, lại quan sát thấy sự nở rộ của sinh vật nổi, vì trong quá trình xáo trộn, do bão biển, các chất dinh dưỡng tích luỹ trong mùa hè - do động thực vật chết - lại được đưa lên lớp mặt đại dương.

6- Cá phản ứng lại sự biến đổi nhiệt độ theo mùa như thế nào?

Nhiệt độ ở đại dương biến đổi không nhanh như nhiệt độ nước ngọt, và sự biến đổi đó không lớn. Vì vậy các loại cá biển ít thích nghi với sự biến đổi mạnh của nhiệt độ. Một số loài cá, về mùa đông di chuyển xuống phía nam, có những loài cá khác lại đi xuống sâu, nơi những dao động nhiệt độ theo mùa rất nhỏ. Có các loài cá chuyển động rất ít hoặc vùi mình dưới bùn.

7- ở đại dương có tồn tại những hàng rào nhiệt độ hay không?

Vùng mũi Cod là một thí dụ về hàng rào loại này. Nhiệt độ nước phía nam của mũi ấm hơn ở phía bắc 5,5^oC. Rất nhièu loài cá chỉ có hoặc ở phía bắc, hoặc ở phía nam của mũi. Thậm chí có những loài kiếm ǎn cả ở hai nơi, nhưng chúng đẻ trứng chỉ ở một nơi nào đó nhất định.

8- Vùng nước ấm hay vùng nước lạnh có sự sống phong phú hơn?

ở vùng nước lạnh Bắc cực thế giới động vật không đa dạng về loài như ở các vùng biển ấm, tuy nhiên các động vật ở đó lại lớn hơn và mỗi loài có số lượng cá thể nhiều hơn. Trong nước lạnh, khí oxy và cacbonic hoà tan tốt hơn. Ngoài ra, ở những vùng biển Bắc cực chất dinh dưỡng cần thiết cho sự tǎng trưởng của các thực vật nổi - mắt xích đầu tiên của chuỗi thức ǎn ở đại dương, có nhiều hơn.

9- Những loài cá sống ở vùng cửa sông có thích nghi với những biến đổi lớn của nhiệt độ không?

Những loài cá đó thích hợp với những dao động của nhiệt độ tốt hơn là cá ở đại dương, nhưng không bằng các loài cá ở nước ngọt. Nhiều loài cá không chịu đựng nổi nhiệt độ nước cao hơn 32^oC (nhiệt độ này xuất hiện trong những ngày hè nóng bức ở vùng vĩ độ thấp). Thậm chí sự nóng lên chút ít do nước thải công nghiệp hay nước làm lạnh lò phản ứng hạt nhân cũng có thể làm cho chúng chết.

10- Kích thước của tôm hùm (Humarus) có phụ thuộc nhiệt độ nước hay không?

Những kết quả thực nghiệm tiến hành ở Mỹ và Canada chỉ ra rằng sự tǎng nhiệt độ nước, tôm hùm phát triển nhanh hơn. Thí dụ, ở nhiệt độ 13^oC, bốn giai đoạn ấu trùng thường hoàn thành trong vòng 30 ngày, ở nhiệt độ 17^oC- trong 20 ngày và ở 21C -trong 10 ngày. Ngoài ra, ở nhiệt độ cao hơn, các ấu trùng dễ sống hơn. ở nhiệt độ cao người ta quan sát thấy sự phát triển trong giai đoạn ấu thể hay giai đoạn gần trưởng thành nhanh hơn. Song với những kết luận cuối cùng về nhiệt độ thích hợp nhất đối với tốc độ phát triển của tôm hùm còn chưa khẳng định được.

Sinh thái học biển (Phần II)

1- ở vùng cửa sông có tồn tại các hàng rào muối hay không?

Rất nhiều động vật nước ngọt không thể chuyển từ sông ra vùng nước lợ cửa sông, song một số khác, chẳng hạn như ốc nước ngọt có thể tự do di chuyển từ sông ra vùng cửa sông. Các loại sò, hàu, cua và tôm thích nghi với phạm vi rộng của độ muối. Loài thân mềm hai vỏ có phạm vi độ mặn hẹp, còn loài sao biển nhìn chung không thể sống ở vùng nước có độ muối nhỏ hơn 1,5%.

2- Vì sao ở đáy đại dương sự sống lại nghèo hơn ở lớp mặt biển?

Một nguyên nhân là không đủ thức ǎn. Nhưng nếu có đủ thức ǎn thì cũng bị một điều kiện quan trọng hạn chế đó là không đủ oxy hoà tan trong nước.

3- Oxy có ý nghĩa gì?

Oxy hoà tan có ý nghĩa rất quan trọng đối với sự chuyển hoá của sinh vật. Ngoài ra nó còn tham gia vào quá trình tạo thành và hoà tan canxi cacbonat và cần thiết cho sự phân huỷ các chất hữu cơ.

4- Oxy hoà tan vào nước biển bằng cách nào?

Lớp nước tầng mặt hấp thụ oxy từ không khí. Từ mặt cho tới độ sâu ánh sáng có thể xâm nhập tới, oxy được tạo thành trong quá trình quang hợp của thực vật. Nhờ sự xáo trộn của lớp nước bề mặt và chuyển động thẳng đứng, lớp nước mặt giàu oxy thâm nhập xuống sâu hơn.

5- Vì sao đihyđro sunfua (H₂S) lại tích tụ ở đáy biển Đen?

Có một số sông lớn chảy vào biển Đen, do đó lớp bề mặt có độ muối nhỏ. Vì nước ở bề mặt nhẹ hơn rất nhiều so với nước ở dưới nên hầu như trong nước biển đó không có hoàn lưu thẳng đứng. Vì thế oxy ở các lớp trên không thâm nhập xuống lớp sát đáy được. Khi không có oxy, vi khuẩn khử lưu huỳnh tạo ra đihyđro sunfua từ các sunfat chứa trong nước.

6- Sự tác động của đihyđro sunfua như thế nào?

Đihyđro sunfua gây chết đối với phần lớn các sinh vật. Ngoài ra nó còn ǎn mòn rất mạnh nhiều vật liệu. Sự làm đen bột mì trắng (chì cacbinat) là hiện tượng rất rõ đối với các cửa sông bị ô nhiễm nặng.

7- Cá có thể sống trong phạm vi nào của độ pH?

Nhìn chung cá có có thể sống được với độ pH từ 5 đến 9. Song những biến đổi trong độ axit có thể làm tǎng thêm độ độc hại của một số chất ô nhiễm thông dụng. Do có thể chết với độ pH nhỏ hơn 5, nhưng một số loài cá lại thích nghi được với giá trị pH bé tới 3,7.

8- Những nguyên tố vi lượng nào cần thiết cho sự phát triển của thực vật biển?

Những nguyên tố thiết yếu cho sự phát triển thực vật là đồng, kẽm, molipđen và coban. Có dẫn liệu cho thấy rằng thiếu sắt cũng hạn chế sự phát triển của thực vật.

9- Sinh vật biển tích các nguyên tố hóa học nào?

Nhiều sinh vật như sò và các loại tôm tích đồng. Có những nguyên tố không phát hiện ra trong nước biển, nhưng lại tập trung ở trong các sinh vật biển. Trong các động vật có vỏ và hải sâm, người ta thấy có vanađi, còn ở thân động vật thân mềm có niken, tôm hùm và vẹm có coban. Trong các tảo nâu có tích iot và brom. Những nǎm gần đây đã nảy ra một mối lo lắng lớn về nồng độ những nguyên tố phóng xạ và thuỷ ngân trong các sinh vật mà con người sử dụng làm thức ǎn.

10- Các sinh vật ảnh hưởng đến thành phần nước biển như thế nào?

Hầu như tất cả các muối hoà tan trong nước đều được các sinh vật biển sử dụng để sinh sống, mặc dù ở mức độ khác nhau. ở những nơi sinh vật hoạt động mạnh thì nồng độ của các chất như photphat, các hợp chất của nitơ có thể bị giảm xuống dưới mức thông thường. Sự phân huỷ thực và động vật cũng làm thay đổi cục bộ thành phần hoá học của nước.

11- Khí cacbonic tạo thành trong nước như thế nào?

Khí cacbonic cần thiết để quang hợp được tạo thành trong quá trình thở của sinh vật và nó còn được thâm nhập trực tiếp vào nước từ khí quyển.

12- Các chất dinh dưỡng hoá học trong đại dương có đủ hay không?

Các nguyên tố như: kali, canxi và mage luôn luôn có trong nước với lượng vượt quá nhu cầu của thực vật biển. Còn nitơ, photpho, silic thì hàm lượng của chúng không phải luôn luôn dư thừa, và trong những điều kiện thuận lợi cho quang hợp thực vật có thể tiêu thụ hết nguồn dự trữ của chúng.

13- Nguồn chất dinh dưỡng trong đại dương được bổ sung bằng cách nào?

Trong nông nghiệp, để duy trì nǎng suất cao, nguồn dinh dưỡng cần thiết cho thực vật được bổ sung bằng cách bón phân nhân tạo. Trong đại dương, nguồn đó được khôi phục lại nhờ các quá trình tự nhiên, như hoạt động của vi khuẩn, dòng nước lục địa mang theo các loại phân bón nông nghiệp và nước thải. Sự phân huỷ các xác động vật và thực vật biển cũng là nguồn bổ sung chất dinh dưỡng.