Môi trường và con người pot

Thủy quyển là một thành phần vơ cùng quan trọng của mơi trường, vì rằng nước là một yếu tố khơng thể thiếu đối với sự sống của mọi sinh vật trên trái đất và cho việc duy trì và phát triể

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 MÔI TRƯỜNG VÀ SINH THÁI HỌC 10

1.1 Môi trường và khoa học môi trường 10

1.1.1 Môi trường 10

1.1.2 Các thành phần của môi trường 11

1.1.3 Yếu tố môi trường 15

1.1.4 Vai trò của môi trường đối với con người 15

1.1.5 Khoa học môi trường 18

1.2 Đại cương về sinh thái học 19

1.2.1 Khái niệm về sinh thái học 19

1.2.2 Ý nghĩa, nhiệm vụ của sinh thái học 20

1.3 Hệ sinh thái 21

1.3.1 Khái niệm chung 21

1.3.2 Sự trao đổi vật chất trong hệ sinh thái 24

1.3.3 Cấu trúc dinh dưỡng của hệ sinh thái 25

1.3.4 Các vòng tuần hoàn vật chất (chu trình sinh địa hoá) 30

1.3.5 Hệ sinh thái nước 34

1.3.6 Sự phát triển của hệ sinh thái 35

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 40

CHƯƠNG 2 CON NGƯỜI TÁC ĐỘNG TỚI MÔI TRƯỜNG 41

2.1 Con người với môi trường trên trái đất 41

2.1.1 Con người trên trái đất 41

2.1.2 Tác động của con người tới môi trường 41

2.2 Dân số và áp lực của gia tăng dân số tới môi trường 42

2.2.1 Sự gia tăng dân số thế giới 42

2.2.2 Áp lực của gia tăng dân số tới môi trường 43

2.2.3 Kiểm soát sự gia tăng dân số 48

2.3 Tài nguyên và suy thoái tài nguyên do hoạt động của con người 49

2.3.1 Các nguồn tài nguyên và vấn đề khai thác sử dụng 49

2.3.2 Khai thác và sử dụng tài nguyên nước 51

2.3.3 Khai thác và sử dụng tài nguyên đất 64

2.3.4 Khai thác và sử dụng tài nguyên khoáng sản 68

2.3.5 Khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng 70

2.3.6 Khai thác và sử dụng tài nguyên sinh học 72

2.3.7 Khai thác và sử dụng tài nguyên rừng 73

2.4 Các hoạt động phát triển của con người ảnh hưởng tới môi trường 79

2.4.1 Hoạt động phát triển 79

2.4.2 Quan hệ giữa phát triển với môi trường 80

2.4.3 Ảnh hưởng của phát triển công nghiệp tới môi trường 82

2.4.4 Ảnh hưởng của phát triển nông nghiệp tới môi trường 82

2.5 Phát triển bền vững, định hướng của nhân loại tiến vào thế kỷ 21 83

2.5.1 Khái niệm 83

2.5.2 Quá trình phát triển của phát triển bền vững 86

2.5.3 Các điều kiện để phát triển bền vững 90

2.5.4 Thực hiện mục tiêu của phát triển bền vững 90

2.6 Đánh giá tác động môi trường là công cụ quan trọng 92

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2 92

CHƯƠNG 3 94

3.1 Thủy vực và các đặc tính của thủy vực 94

3.2 Thành phần và chất lượng nước 95

3.2.1 Các yếu tố tạo nên chất lượng nước 95

3.2.2 Thành phần và chất lượng nước mặt 95

3.2.3 Thành phần và chất lượng nước ngầm 96

3.3 Hiện tượng ô nhiễm nước 99

3.3.1 Khái niệm 99

3.3.2 Các nguồn gây ô nhiễm nước 100

3.3.3 Các loại ô nhiễm nước 103

3.3.4 Ô nhiễm nước ngầm 110

3.4 Các thông số chất lượng nước 111

3.4.1 Thông số vật lý của chất lượng nước 111

3.4.2 Thông số hoá học của chất lượng nước 114

3.4.3 Thông số sinh học của chất lượng nước 128

3.5 Sự biến đổi chất lượng nước sông 131

3.5.1 Sự pha loãng của nước sông 131

3.5.2 Quá trình tự làm sạch của nước sông 131

3.5.3 Sự ô nhiễm nước trong sông 133

3.5.4 Phương trình Streeter - Phelps 136

3.6 Sự biến đổi chất lượng nước trong hồ 137

3.6.1 Khái niệm 137

3.6.2 Ảnh hưởng của hiện tượng phú dưỡng nước hồ 139

3.6.3 Biện pháp làm giảm hiện tượng phú dưỡng 140

3.7 Biện pháp kiểm soát bảo vệ chất lượng nước 140

3.7.1 Ý nghĩa của quản lý bảo vệ chất lượng nước 140

3.7.2 Các biện pháp quản lý chất lượng nước 141

3.8 Ô nhiễm nước biển 145

3.8.1 Các nguồn gây ô nhiễm nước biển 145

3.8.2 Ô nhiễm nước biển do dầu mỏ 147

3.8.3 Tác hại và các biện pháp kiểm soát ô nhiễm nước biển 149

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3 150

CHƯƠNG 4 152

4.1 Khái quát chung 152

4.1.1 Sự hình thành đất 152

4.1.2 Thành phần của đất 153

4.1.3 Đặc tính của đất 154

4.1.4 Tác động của con người tới chất lượng đất 155

4.2 Hiện tượng xói mòn đất 158

4.2.1 Xói mòn đất và các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn 158

4.2.2 Biện pháp hạn chế và khắc phục xói mòn 159

4.3 Sự nhiễm mặn của đất 160

4.3.1 Độ mặn đất 160

4.3.2 Ảnh hưởng của sự mặn hoá của đất 161

4.3.3 Sự mặn hoá do tưới 161

4.3.4 Sự mặn hoá đất do bốc hơi từ nước ngầm 162

4.4 Ô nhiễm đất 163

4.4.1 Khái niệm 163

4.4.2 Các tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm đất 167

4.4.3 Các biện pháp kiểm soát và hạn chế ô nhiễm đất 168

4.4.4 Các chính sách và chương trình quốc gia 169

4.4.5 Chương trình nghiên cứu và chuyển giao công nghệ 170

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 4 170

CHƯƠNG 5 171

5.1 Hiện tượng ô nhiễm không khí 171

5.1.1 Khái niệm 171

5.1.2 Các nguồn gây ô nhiễm không khí 171

5.1.3 Các chất gây ô nhiễm không khí 174

5.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến lan truyền chất ô nhiễm 181

5.2 Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí 183

5.2.1 Ô nhiễm không khí gây nên hiệu ứng nhà kính 183

5.2.2 Ô nhiễm không khí gây nên sự thủng tầng ozon 186

5.2.3 Mưa a xít huỷ hoại hệ sinh thái và ô nhiễm nguồn nước 188

5.2.4 Ô nhiễm không khí tác động đến hệ sinh thái và sức khoẻ của con người 192

5.3 Kiểm soát ô nhiễm không khí 193

5.3.1 Chiến lược toàn cầu về kiểm soát ô nhiễm không khí 193

5.3.2.Kiểm soát ô nhiễm không khí khu vực 194

5.4 Ô nhiễm không khí do tiếng ồn 196

5.4.1 Hiện tượng ô nhiễm không khí do tiếng ồn 196

5.4.2 Tác hại và các biện pháp kiểm soát ô nhiễm không khí do tiếng ồn 198 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5 199

TÀI LIỆU THAM KHẢO 201

CHƯƠNG 1 MÔI TRƯỜNG VÀ SINH THÁI HỌC

1.1 Môi trường và khoa học môi trường

1.1.1 Môi trường

1 Khái niệm chung về môi trường

Môi trường của một vật thể hay sự kiện, theo nghĩa chung nhất là tổng hợp tất cả các thành phần của thế giới vật chất bao quanh, tác động trực tiếp hay gián tiếp tới sự tồn tại và phát triển của vật thể hay sự kiện đó Bất cứ một vật thể hay một sự kiện nào cũng tồn tại

và diễn biến trong một môi trường nhất định và nó luôn luôn chịu tác động của các yếu tố môi trường đó

Có thể nói môi trường là một phần của ngoại cảnh, bao gồm các hiện tượng và các thực thể của tự nhiên mà ở đó cá thể, quần thể, loài có quan hệ trực tiếp hoặc gián tiếp bằng các phản ứng thích nghi của mình Từ khái niệm này có thể phân biệt được đâu là môi trường của loài này, đâu là môi trường của loài khác

Môi trường vô sinh và môi trường hữu sinh Cũng có thể chia môi trường tự nhiên

thành môi trường vô sinh và môi trường hữu sinh Môi trường vô sinh bao gồm những yếu

tố không sống, như là các yếu tố vật lý, hóa học của đất, nước, không khí…Môi trường hữu sinh bao gồm các thực thể sống như là các loài động vật, thực vật và các vi sinh vật Danh từ “môi sinh” thực sự phản ánh bản chất của môi trường loại này

Ngoài ra, theo các thành phần tự nhiên có thể phân thành môi trường đất, môi trường nước và môi trường không khí Những cách phân loại như trên hoặc sâu hơn nữa chỉ là tương đối, tuỳ theo mục đích của nghiên cứu trong mỗi một lĩnh vực cụ thể nào đó

2 Môi trường sống của con người

Nghiên cứu về các cơ thể sống ta có khái niệm về “môi trường sống” Môi trường sống là tổng hợp các điều kiện bao quanh có ảnh hưởng tới sự tồn tại và phát triển của các

cơ thể sống

Đối với con người thì môi trường chứa đựng nội dung rộng hơn Theo định nghĩa của

UNESCO (1981) thì “môi trường sống của con người bao gồm toàn bộ các hệ thống tự nhiên và các hệ thống do con người tạo ra, như những cái hữu hình (như các thành phố, các hồ chứa ) và những cái vô hình (như tập quán, nghệ thuật ), trong đó con người sống và bằng lao động của mình họ khai thác các tài nguyên thiên nhiên và nhân tạo nhằm thoả mãn những nhu cầu của mình” Như vậy, môi trường sống của con người không chỉ là

nơi tồn tại, sinh trưởng và phát triển cho một thực thể sinh vật là con người, mà còn là

“khung cảnh của cuộc sống, của lao động và sự nghỉ ngơi của con người”

Đối tượng nghiên cứu của chúng ta hiện nay chính là môi trường sống của con người Thuật ngữ môi trường thường dùng phổ biến hiện nay cũng đã bao hàm khía cạnh nói về môi trường sống của con người

Theo quan điểm của khoa học hiện đại người ta xem trái đất như một con tàu vũ trụ

lớn du hành trong vũ trụ bao la mà con người chúng ta là những hành khách đi trên con tàu

đó, thì môi trường sống của con người theo nghĩa rộng phải là cả vũ trụ bao la, trong đó các yếu tố của Trái đất và các hành tinh thuộc hệ Mặt trời là các yếu tố môi trường có ảnh hưởng trực tiếp và rõ rệt nhất đến con người

Con người trên trái đất từ khi sơ khai cho đến ngày nay luôn sống trong cộng đồng xã hội có tổ chức chặt chẽ và phát triển ngày càng cao hơn Vì thế, con người sống trong môi trường không chỉ chịu tác động của các điều kiện tự nhiên mà cả của các điều kiện xã hội nên môi trường sống của con người là bao gồm môi trường tự nhiên và môi trường xã hội

Mở rộng hơn nó còn bao gồm thêm cả môi trường nhân tạo do con người tạo ra bằng các

kỹ thuật của mình

- Môi trường tự nhiên biểu thị thế giới vật chất bao quanh con người, thông qua các

yếu tố vật lý, hoá học, sinh học, nó tác động tới con người

- Môi trường xã hội là tổng hợp các mối quan hệ xã hội có tổ chức của con người,

trong đó mỗi con người là thành viên của cộng đồng, chịu sự chi phối và tác động của các điều kiện xã hội đó Trong thực tế, mỗi con người luôn chịu tác động mạnh mẽ của các yếu

tố tự nhiên và xã hội và chỉ có thể tồn tại và phát triển tốt nếu hoà đồng được trong các điều kiện của chúng

- Môi trường nhân tạo bao gồm tất cả những nhân tố vật lý, hoá học, sinh học… do

con người tạo nên phù hợp với mong muốn và chịu sự chi phối của con người Nếu xã hội càng phát triển hiện đại, thì tác động của các yếu tố của môi trường nhân tạo tới đời sống con người sẽ ngày càng tăng lên

Sự tồn tại và phát triển của con người luôn phụ thuộc vào “chất lượng của môi trường sống” Quá trình phát triển kinh tế xã hội của con người ngày nay luôn có các tác động tích

cực và tiêu cực tới chất lượng của môi trường sống Tác động tiêu cực, thí dụ như gây ô nhiễm môi trường đã và đang làm suy giảm nhanh chóng chất lượng môi trường sống của con người đang là điều lo ngại và đáng quan tâm nhất của nhân loại ngày nay

Để con người trên trái đất tồn tại và phát triển một cách bền vững, thì môi trường sống của con người cần phải được bảo vệ Nếu chất lượng của môi trường sống bị giảm sút thì con người sẽ bị ảnh hưởng ngay và nếu chất lượng của môi trường sống giảm đến một mức

độ nguy hiểm thì có thể dẫn đến các hiểm hoạ không thể lường được mà các thế hệ con cháu mai sau sẽ phải gánh chịu Cũng cần lưu ý rằng, việc phá hoại và làm suy giảm chất lượng môi trường thì rất dễ và nhanh chóng, nhưng khi mà chất lượng của môi trường đã suy giảm tới mức độ nguy hiểm thì việc làm tốt lại sẽ vô cùng khó khăn, tốn kém và cũng phải trong một thời gian rất dài mới khôi phục lại được Vì thế, việc bảo vệ môi trường sống luôn là vấn đề quan trọng và cấp thiết của nhân loại trong quá trình sống và phát triển của mình

1.1.2 Các thành phần của môi trường

Với khái niệm như trên thì môi trường sống của con người là cả vũ trụ bao la, trong đó

hệ mặt trời và trái đất là bộ phận ảnh hưởng trực tiếp nhất Các thành phần của môi trường

trong tự nhiên không tồn tại ở trạng thái tĩnh mà luôn có sự chuyển hóa hướng tới trạng thái cân bằng để bảo đảm sự sống trên trái đất phát triển ổn định

Về phương diện vật lý thì môi trường tự nhiên trên trái đất gồm ba quyển là khí

quyển, thủy quyển, thạch quyển Cả ba quyển này đều cấu thành bởi các thành phần vô

sinh (không sống) và chứa đựng năng lượng dưới các dạng khác nhau: thế năng, quang

năng, hoá năng, điện năng…

Xem xét về phương diện sinh học thì môi trường của trái đất còn thêm một thành phần

nữa là sinh quyển Đó là thành phần hữu sinh (có sống), là thế giới sinh vật nằm trong khí

quyển, thạch quyển, thủy quyển và chúng cũng luôn tác động lên bất kỳ một sự vật hay sự kiện nào sống trong môi trường Sau đây là thành phần và những đặc điểm chủ yếu của 4 quyển trên của môi trường trái đất

1 Khí quyển

Khí quyển là lớp vỏ khí bao quanh trái đất được cấu tạo bởi nhiều hợp chất khác nhau Đây là môi trường để truyền bức xạ mặt trời vào trái đất như bức xạ hồng ngoại, tử ngoại, tia rơn ghen và tia gamma Thành phần chủ yếu của khí quyển ở gần bề mặt trái đất: nitơ (chiếm khoảng 78%), ô xy (khoảng 20.9%), cacbonic (khoảng 0.03%), hơi nước và một số khí khác như heli, acgon, bụi

Cấu trúc của khí quyển có thể chia làm 2 phần như hình (1-1), trong đó phần trong của khí quyển gồm các tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung gian và tầng ion, còn phần ngoài là tầng điện ly

Hình 1-1 Cấu trúc phần trong của khí quyển

Tầng đối lưu ở độ cao từ 0 đến 11 km kể từ mặt đất Nhiệt độ trong tầng đối lưu giảm dần theo độ cao từ +400C tới -560C Đây là tầng quyết định khí hậu của trái đất, với thành

phần chủ yếu là N2, O2, CO2 và hơi nước Trong tầng này có sự xáo trộn mạnh dòng hỗn hợp khí và những đám mây hơi nước Các chất ô nhiễm sinh ra do hoạt động của tự nhiên

và con người cũng dễ dàng bị xáo trộn để pha loãng hoặc biến đổi trong tầng đối lưu này Tầng bình lưu ở độ cao từ 11 km đến 50 km Theo độ cao, nhiệt độ trong tầng bình lưu lại tăng dần theo độ cao từ -560C đến -20C Thành phần chủ yếu của tầng bình lưu là các khí ozon, ô xy, nitơ và một số khí gốc hóa học khác Ozon đóng vai trò quan trọng trong tầng bình lưu, nó hoạt động như một lớp màng bao bọc bảo vệ trái đất khỏi những ảnh hưởng độc hại của tia tử ngoại từ mặt trời chiếu xuống Vì sự xáo trộn chậm chạp của không khí ở tầng bình lưu nên thời gian lưu của các phần tử hóa học ở vùng này khá lâu Nếu một chất ô nhiễm bằng cách nào đó tới được tầng bình lưu thì chúng sẽ gây nhiễm độc lâu dài nếu so sánh tác động của nó với các chất khác ở tầng đối lưu dày đặc Sự tăng nhiệt

độ ở tầng bình lưu có thể giải thích là do ozon ở đây hấp thụ tia tử ngoại và tỏa nhiệt ra bên ngoài

Tầng trung gian ở độ cao từ 50 km đến 85 km Nhiệt độ trong tầng này lại giảm theo

độ cao từ -2oC đến -920C Thành phần chủ yếu của không khí trong tầng này gồm các khí ô

xy, ni tơ… và một số i on như NO+, O+

Tầng ion nằm ngoài tầng trung gian ở độ cao từ 85 km đến 100 km Nhiệt độ tăng theo độ cao từ -920C đến 12000C Tại đây do bức xạ mặt trời, nhiều phản ứng hóa học xảy

ra với oxy, ozon, nitơ, hơi nước và sau đó ion hóa thành các ion như NO+, O+, NO2- Tầng điện ly thuộc phần ngoài của khí quyển ở độ cao lớn hơn 800 km Nhiệt độ tăng rất nhanh, tới khoảng 1700 0C

Khí quyển đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cân bằng nhiệt của trái đất thông

qua quá trình hấp thụ tia tử ngoại phát xạ từ mặt trời đến và phản xạ tia nhiệt từ mặt đất lên Nó là nguồn cung cấp O2, CO2, cần thiết cho sự sống trên trái đất, cung cấp nitơ cho quá trình cố định đạm ở thực vật Hơn thế nữa khí quyển còn là môi trường để vận chuyển nước từ đại dương vào đất liền tham gia vào chu trình thủy văn

Đáng tiếc là con người cùng với sự tiến bộ trong khoa học và kỹ thuật ngày nay đã và đang xả các loại khí thải vào khí quyển, làm khí quyển mất dần sự trong lành và đe doạ sự sống của chính con người

Hiện nay chất lượng của khí quyển ngày càng bị tác động theo chiều hướng xấu đi do các hoạt động của con người, đặc biệt là tác động của các khí thải công nghiệp đã gây nên tình trạng ô nhiễm không khí, gây nên hiệu ứng nhà kính cũng như hiện tượng lỗ thủng tầng ôzon ngày càng lan rộng đe doạ cuộc sống của con người Trong chương 5 sẽ trình bày rõ về các hiện tượng này

2 Thủy quyển

Bao gồm tất cả các dạng nước có trên trái đất như nước mặt trong các đại dương, biển, các sông, hồ trên mặt đất, băng tuyết trên mặt đất và ở hai cực của trái đất và cả nước ngầm trong các lớp tầng đất dưới sâu Thủy quyển có khối lượng ước tính vào khoảng 0.03% tổng khối lượng trái đất

Thủy quyển là một thành phần vơ cùng quan trọng của mơi trường, vì rằng nước là một yếu tố khơng thể thiếu đối với sự sống của mọi sinh vật trên trái đất và cho việc duy trì

và phát triển của mọi hệ sinh thái Thủy quyển cũng là nơi tàng trữ nhiều nguồn tài nguyên sinh thái vơ cùng phong phú, rất cần cho sự phát triển của con người

Trong thủy quyển thì nước trong các sơng hồ và nước ngầm là gần gũi nhất đối với sự

sử dụng của con người So với lượng nước trong tồn bộ thủy quyển, lượng nước này chỉ

là một phần rất nhỏ bé, nhưng cực kỳ quan trọng, địi hỏi chúng ta phải biết khai thác và sử dụng một cách thật hợp lý và hiệu quả nhất Hiện nay con người trong khai thác và sử dụng nguồn nước cịn chưa quan tâm đúng mức tới việc bảo vệ nguồn nước khiến cho nguồn nước của nhiều sơng, hồ đang trong tình trạng suy thối và bị ơ nhiễm ngày càng nghiêm trọng, đe doạ sự phát triển lâu bền của nhân loại

3 Thạch quyển

Thạch quyển là lớp vỏ rắn ngồi của trái đất cĩ chiều sâu từ 0 đến 100 km Thành phần của thạch quyển trên mặt là các lớp đất - sản phẩm phong hố của các lớp đá trên bề mặt qua hàng ngàn năm - và các lớp khống vật dưới sâu Cấu trúc của thạch quyển như trong hình (1-2)

Trong thạch quyển, đất là thành phần quan trọng nhất, bao gồm các chất khống, chất hữu cơ, khơng khí và nước và cả các vi sinh vật Trong quá trình phát triển của mình, con người đã khai thác tài nguyên đất và các tài nguyên khống sản trong thạch quyển và thải

ra nhiều chất thải rắn, chất thải lỏng độc hại làm ơ nhiễm đất

Hình 1-2 Cấu trúc của thạch quyển

4 Sinh quyển

Sinh quyển là phần của trái đất trong đĩ cĩ sự sống tồn tại, bao gồm một phần của thạch quyển cĩ độ sâu khoảng 3m kể từ mặt đất, thủy quyển và phần khí quyển tới độ cao 10m trên giới hạn của thực vật

Về phương diện vật lý, sinh quyển là một lớp vỏ tương đối mỏng và khơng hồn

Vỏ cứng trái đất

Khí quyển Thủy quyển Địa quyển

Vùng trên Vùng chuyển tiếp

âu

N ha

5100 2900

0 40 400 900

chỉnh, phủ kín hầu hết thế giới, trên đó chứa đựng các cộng đồng sinh vật khác nhau từ đơn giản đến phức tạp, từ nước đến đất cạn, từ vùng nhiệt đới tới các vùng cực, ngoại trừ những vùng khắc nghiệt của các cực, những dãy núi cao nhất, những hố sâu nhất của đại dương, những miền sa mạc khắc nghiệt nhất, hay những vùng đất và nước bị ô nhiễm nặng

nề

Khác với khí quyển, thạch quyển và thủy quyển, sinh quyển không có giới hạn rõ rệt

vì nó nằm trong cả ba thành phần môi trường kể trên và không hoàn toàn liên tục, vì sự sống chỉ tồn tại và phát triển trong những điều kiện nhất định Vùng sinh quyển nơi sự sản xuất sinh học diễn ra mạnh mẽ dưới dạng quang hợp thì lại hẹp hơn nhiều và thay đổi từ một vài cm đến trên 100m Thí dụ như trong nước có độ đục lớn thì lớp này không dày lắm, ngược lại ở vùng nước đại dương trong suốt thì lớp này có thể dày tới hơn 100m

Nói chung, sinh quyển là một hệ sinh hoá có khả năng thu nhận, chuyển hoá, tồn trữ

và sử dụng năng lượng mặt trời Qua hoạt động của các sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ

và sinh vật phân huỷ mà quá trình chu chuyển vật chất từ dạng này sang dạng khác cần cho

sự sống không ngừng thực hiện, làm cho sinh quyển phát triển thành một hệ có khả năng tự điều chỉnh với những sự cân bằng và kiểm soát sinh thái trong các thành phần khác nhau của nó

Sinh quyển, ngoài chứa các vật chất và năng lượng nó còn chứa các thông tin sinh học với tác dụng duy trì cấu trúc và cơ chế tồn tại và phát triển của các sinh vật sống Dạng thông tin phức tạp và phát triển cao nhất là trí tuệ con người

1.1.3 Yếu tố môi trường

Yếu tố môi trường là những yếu tố biểu thị các đặc tính của môi trường, thí dụ như ánh sáng, nhiệt độ, thức ăn, bệnh tật Thông qua giá trị các yếu tố môi trường có thể biết được chất lượng của môi trường sống xung quanh ta, như chất lượng không khí, chất lượng nước, chất lượng đất…

1.1.4 Vai trò của môi trường đối với con người

Đối với một cá thể con người cũng như đối với cộng đồng nhiều người và cả xã hội loài người, vai trò của môi trường đối với con người thể hiện qua ba chức năng của môi

trường như sau:

Môi trường là không gian sống của con người

Môi trường là nơi cung cấp nguồn tài nguyên cần thiết cho con người

Môi trường là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trong quá trình sống và phát triển kinh tế, xã hội

1 Môi trường là không gian sống của con người

Môi trường trước hết là không gian sống của con người Để sinh sống, con người cần

có một phạm vi không gian nhất định biểu thị bằng độ lớn của vùng sinh sống và một chất lượng môi trường nhất định Trong mỗi vùng nhất định, độ lớn không gian sống của con

người biểu thị qua giá trị bình quân diện tích đất tính theo một đầu người trong vùng, hay biểu thị gián tiếp qua mật độ dân cư (số dân sống trên 1 km2)

Trái đất, không gian sống của toàn thể nhân loại có độ lớn xác định và gần như không thay đổi qua hàng triệu năm, nhưng dân số loài người trên trái đất lại tăng lên không ngừng, từ 1/8 triệu cách đây 1 triệu năm, đã tăng đến 200 triệu vào năm đầu tiên của công nguyên, đến hết năm 1999 đã đạt 6 tỷ, và dự kiến đến năm 2010 sẽ đạt tới 7 tỷ người Do vậy, không gian sống của con người cứ thu hẹp dần Với tổng diện tích trái đất là 15 tỷ ha vào năm đầu công nguyên bình quân mỗi người có thể sử dụng 75 ha, thì nay chỉ còn 3 ha

và tới năm 2010 chỉ còn 1,875 ha Sự hạn chế của không gian sống còn bị sự phân bố không đều của dân cư làm cho thêm căng thẳng Tại các vùng đô thị, khu công nghiệp tập trung đông dân cư thì không gian sống của con người bị thu hẹp rất nhiều, thậm chí chỉ

bằng một phần trăm hoặc một phần ngàn của trị số trung bình trên trái đất

Con người đòi hỏi không gian sống không chỉ cần có phạm vi rộng mà còn cần có cả chất lượng môi trường sống tốt lành Không gian sống có chất lượng cao trước hết phải sạch sẽ, tinh khiết, ít chứa các chất độc hại tới sức khoẻ của con người Không gian sống cũng phải đẹp đẽ, thoả mãn các yêu cầu về tâm lý, thẩm mỹ của con người Tuy nhiên, cũng phải thấy rằng trong tiến trình phát triển, nhất là trong thế kỷ gần đây nhất, sự phát triển của khoa học kỹ thuật một mặt tạo ra khả năng cải tạo và nâng cao chất lượng môi trường sống, nhưng sự phát triển tới một mức độ nhất định thì chính nó lại có thể nảy sinh các biểu hiện làm suy giảm chất lượng của môi trường mà điển hình là gây nên tình trạng ô

nhiễm môi trường, xâm phạm và phá hoại cảnh quan vốn có của môi trường tự nhiên

2 Môi trường là nơi cung cấp tài nguyên thiên nhiên cho con người

Con người để tồn tại và phát triển phải sử dụng các tài nguyên thiên nhiên, tài nguyên

sinh học, các nguồn năng lượng, tất cả đều lấy từ môi trường

Tất cả các nền sản xuất của con người, từ săn bắt, hái lượm, qua nông nghiệp, đến công nghiệp đều phải sử dụng các nguồn nguyên liệu như đất, nước, không khí, khoáng sản và các dạng năng lượng củi, gỗ, than đa, dầu, khí, nắng, gió, nước…bắt nguồn từ năng

lượng mặt trời

Theo sự phát triển của nhân loại, yêu cầu sử dụng các nguồn tài nguyên ngày càng tăng và điều đó dẫn đến các nguồn tài nguyên, nhất là các tài nguyên không tái tạo như các khoáng sản càng ngày càng ít dần đi và một số tài nguyên có nguy cơ cạn kiệt Đó là một nguy cơ và cũng là một thách thức đặt ra cho nhân loại cần phải khai thác và sử dụng các tài nguyên như thế nào để đảm bảo sự bền vững cho chính chúng ta và cho các thế hệ con

cháu trong tương lai

3 Môi trường là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo nên

Quan hệ giữa con người và môi trường được thể hiện thông qua 2 hệ thống luôn tồn tại song song, đó là hệ thống kinh tế xã hội và hệ thống môi trường Hệ thống kinh tế xã

hội là hệ thống trong đó diễn ra các hoạt động sinh sống và phát triển kinh tế của con người, qua đó con người sử dụng tài nguyên tự nhiên để tạo ra các sản phẩm vật chất đáp ứng yêu cầu của con người

Nói chung, hệ môi trường tự nhiên cung cấp các tài nguyên cần thiết cho hệ kinh tế

xã hội, đồng thời nó cũng tiếp nhận các chất thải của các hoạt động phát triển trong hệ kinh

tế xã hội tạo ra Tất cả những hoạt động phát triển nào tạo ra nhiều chất thải độc hại, các chất mà phế thải không được xử lý, tái chế hoặc sử dụng trở lại thì được coi là những hoạt động gây ô nhiễm môi trường

Một hoạt động được coi như không gây ô nhiễm môi trường nếu như hai dòng tài nguyên và phế thải tạo thành một vòng khép kín, trong đó có sự tái chế và sử dụng lại các chất phế thải Mối quan hệ giữa hệ kinh tế và hệ môi trường biểu thị như hình (1-3)

Hình 1-3 Quan hệ giữa hệ kinh tế và hệ môi trường

Ngày nay, trong hoạt động kinh tế, con người nếu chỉ chú trọng chạy theo phát triển sản xuất, gia tăng lợi nhuận, khai thác cạn kiệt các nguồn tài nguyên, trút bừa bãi các loại phế thải vào trong môi trường sẽ khiến cho chất lượng môi trường sống càng ngày càng giảm sút và sẽ ảnh hưởng ngược lại tới sự phát triển của con người Con đường đúng đắn nhất của nhân loại là hướng tới một sự phát triển bền vững bằng việc khai thác và sử dụng

MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN MÔI TRƯỜNG NHÂN TẠO

Nguyên liệu năng lượng

HỆ KINH TẾ

Các chất phế thải

hợp lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ chúng để có thể sử dụng lâu dài, tái chế và

sử dụng lại các chất thải, kiểm soát và hạn chế ô nhiễm môi trường…

1.1.5 Khoa học môi trường

1 Đối tượng và nhiệm vụ của khoa học môi trường

Khoa học môi trường là một ngành khoa học nghiên cứu về môi trường và mối quan

hệ giữa môi trường đối với các sinh vật sống cũng như giữa môi trường với con người

Trong quá trình sống, con người đã luôn nghiên cứu để khai thác các tài nguyên của môi trường phục vụ cho sự phát triển của con người Thí dụ như con người tìm mọi cách

để khai thác tối đa các nguồn tài nguyên thiên nhiên, con người đã nghiên cứu và xây dựng những ngôi nhà ở tốt nhất để ở và nghỉ ngơi, đã nghiên cứu để nắm bắt các quy luật vận động của thời tiết và khí hậu, chế ngự và lợi dụng nó để phục vụ cho con người…

Bên cạnh các vấn đề khai thác và sử dụng tài nguyên môi trường, vấn đề quản lý môi trường phải được đặt ra vì nếu chỉ biết khai thác, tận dụng một chiều các tài nguyên có trong môi trường mà không biết quản lý, bảo dưỡng, sửa chữa những hư hỏng, sự cố, thì tất sẽ dẫn đến thời điểm môi trường bị hủy diệt, tài nguyên thiên nhiên sẽ bị cạn kiệt và lúc

đó con người sẽ lâm vào hoàn cảnh khó khăn khi phải đối mặt với các nguy cơ khủng hoảng môi trường

Khoa học môi trường đã xuất hiện từ lâu trong quá trình phát triển khoa học của nhân loại, nhưng chỉ từ nửa cuối của thế kỷ 20 đến nay, do vấn đề môi trường sống trên trái đất

có nhiều biến động và yêu cầu nghiên cứu bức xúc nên khoa học môi trường mới có điều kiện phát triển một cách mạnh mẽ và toàn diện

Khoa học môi trường có nhiệm vụ giải quyết các vấn đề môi trường nảy sinh trong quá trình phát triển kinh tế xã hội của con người, trong đó chủ yếu là nghiên cứu để tìm ra

các giải pháp để giải quyết và điều hoà tốt nhất các mâu thuẫn nảy sinh giữa môi trường và

sự phát triển kinh tế xã hội, nhất là trong thời đại công nghiệp hóa và hiện đại hóa ngày nay, để đưa xã hội và môi trường sống của con người tiến tới trạng thái phát triển bền vững

2 Mối quan hệ của khoa học môi trường với các ngành khoa học khác

a) Khoa học môi trường là một khoa học liên ngành

Phạm vi nghiên cứu của khoa học môi trường rất rộng, bao gồm tất cả những yếu tố của các thành phần môi trường như khí quyển, thủy quyển, thạch quyển và sinh quyển tác động tới hoạt động sống và phát triển của con người và các mối tương tác qua lại giữa chúng… nên khoa học môi trường là một ngành khoa học liên ngành Khi giải quyết các vấn đề môi trường, nói chung cần phải có sự kết hợp các kiến thức cũng như các chuyên gia của nhiều ngành khoa học khác nhau như là:

• Các ngành khoa học tự nhiên như:

- Sinh học: là khoa học nghiên cứu về sự sống và các sinh vật

- Sinh thái học: là khoa học nghiên cứu về mối tương quan giữa sinh vật và môi

trường

• Các ngành khoa học về trái đất: Địa lý học, địa chất học, địa chất thủy văn, hải dương học, thủy văn học là các khoa học nghiên cứu về những thành phần của môi trường tự nhiên

• Các ngành khoa học xã hội, kinh tế, khoa học nhân văn, chính trị, luật pháp Nghiên cứu giải quyết các mối quan hệ trong phát triển kinh tế xã hội, xây dựng các luật pháp và các chính sách quản lý và bảo vệ môi trường

• Các ngành khoa học công nghệ, kỹ thuật: Các ngành khoa học kỹ thuật công nghệ cũng rất cần thiết để giải quyết các vấn đề môi trường, thí dụ như trong việc quy hoạch thiết kế hệ thống xử lý nước thải, nhà máy xử lý nước thải…

b) Các phân môn của khoa học môi trường

Qua việc ứng dụng của các ngành khoa học khác vào trong lĩnh vực môi trường mà trong khoa học môi trường đã có nhiều phân môn khác nhau, trong đó các phân môn chủ yếu là sinh học môi trường, địa học môi trường, hoá học môi trường, kinh tế - xã hội môi trường, y học môi trường…

1.2 Đại cương về sinh thái học

1.2.1 Khái niệm về sinh thái học

Sinh thái học là khoa học tổng hợp về quan hệ tương hỗ giữa sinh vật và môi trường

và giữa các sinh vật với nhau Đối tượng nghiên cứu của sinh thái học là các hệ sinh thái

Con người cũng như các sinh vật không thể sống tách khỏi môi trường Tuy nhiên, con người khác với các sinh vật khác là bằng kỹ thuật, con người ngày nay có khả năng thay đổi các điều kiện môi trường cho phù hợp với mục đích riêng của mình Tuy nhiên, các mối hiểm hoạ thiên tai bão, lũ, hạn hán, dịch bệnh, ô nhiễm môi trường đang thường xuyên xảy ra, luôn luôn nhắc nhở con người rằng không nên cho rằng mình có một sức mạnh vô song mà cho phép mình có thể làm biến đổi quá lớn các điều kiện môi trường vì như thế có khi phạm những sai lầm

Trong quá khứ, đã có những sai lầm của con người tại những nơi nhất định dẫn đến những cuộc khủng hoảng sinh thái tại nơi đó Thí dụ như đã có những thung lũng phồn vinh từ cổ xưa bị biến thành hoang mạc do bị xói mòn và mặn hoá do hệ thống tưới tiêu bố trí không hợp lý, hoặc do khai thác quá mức rừng nhiệt đới của con người… Khủng hoảng sinh thái là một bài học của quá khứ không thể lãng quên và con người ngày nay phải biết phòng tránh nó một cách khôn ngoan nhất mà vẫn duy trì và đạt được sự phát triển mong muốn của mình

Sinh thái học là khoa học cơ sở cho công tác bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường Nó là một ngành khoa học trẻ, mặc dù ngay từ thời đại của Aristote và các triết gia

cổ Hi Lạp đã có những dẫn liệu bao hàm ý nghĩa sinh thái, nhưng lúc đó sinh thái học chưa phải là ngành khoa học độc lập vì chưa có đối tượng riêng, nhiệm vụ riêng

Thuật ngữ sinh thái học do nhà bác học người Đức Ernst Heckel nêu lên năm 1866 và dùng nó để biểu thị khoa học về mối quan hệ tương hỗ giữa sinh vật và môi trường Vào

những năm thứ 40 của thế kỷ 20, các nhà sinh thái học bắt đầu nhận thức rằng quần xã sinh vật và môi trường không thể chỉ quan hệ tương hỗ với nhau mà chúng còn tạo thành một

đơn vị thống nhất là hệ sinh thái Hệ sinh thái là đơn vị cơ sở của tự nhiên, được mô tả như

một thực thể xác định chính xác trong không gian và thời gian Nó bao gồm không chỉ các sinh vật sống trong đó mà cả các điều kiện tự nhiên (khí hậu, đất, nước ) cũng như tất cả các mối tương tác giữa các sinh vật với nhau và giữa các sinh vật với điều kiện môi trường

Nói cách khác hệ sinh thái là một đơn vị bao gồm các sinh vật sống và ngoại cảnh không sống (hay sinh cảnh) của chúng Các hệ sinh thái trên trái đất tập hợp lại tạo thành sinh

quyển Cho tới những năm 70 của thế kỷ 20, yêu cầu bảo vệ môi trường trái đất trở nên cấp bách và sinh thái học phát triển mạnh mẽ và trở thành một môn khoa học độc lập, giải quyết các vấn đề cụ thể mà sự tồn tại và phát triển của con người đặt ra

Sinh thái học là một môn khoa học tổng hợp Các kiến thức của sinh thái học tổng hợp bao gồm kiến thức của nhiều môn như di truyền học, sinh lý học, khí hậu học, thổ nhưỡng học Sinh thái học có mối quan hệ chặt chẽ với các khoa học nghiên cứu về môi trường Sinh thái học có thể phân chia thành sinh thái học cá thể và sinh thái học quần thể Sinh thái học cá thể nghiên cứu từng cá thể sinh vật, hoặc từng loài (như chu kỳ sống, tập tính, khả năng thích nghi với môi trường của chúng) Sinh thái học quần thể nghiên cứu các nhóm cá thể tạo thành thể thống nhất xác định (quần thể, quần xã) và hệ sinh thái… Ngoài ra cũng có thể dựa vào đặc điểm môi trường sống để phân chia thành: Sinh thái học nước ngọt, sinh thái học nước mặn, sinh thái học trên cạn

1.2.2 Ý nghĩa, nhiệm vụ của sinh thái học

Sinh thái học ngày nay có quan hệ không chỉ với động vật học, di truyền học, tiến hoá học, trồng trọt, chăn nuôi… mà còn với cả các ngành toán học, vật lý học, địa lý và xã hội học

Về ý nghĩa, sinh thái học nghiên cứu một cách tổng hợp và toàn diện mối quan hệ của

các sinh vật với môi trường, trong đó xem các đơn vị sinh thái như là một tổ hợp các yếu tố

có quan hệ theo một chức năng thống nhất Sinh thái học giúp ta xem xét ngăn ngừa các ảnh hưởng xấu của các hoạt động con người tới môi trường, giúp chúng ta biết cách sử dụng hợp lý và hiệu quả các nguồn tài nguyên tự nhiên, ngăn chặn các hành động của chính chúng ta làm biến đổi môi trường dẫn đến các khủng hoảng sinh thái, bảo vệ môi trường sống lâu bền của cả nhân loại

Nhiệm vụ của sinh thái học được đặt ra tuỳ theo từng lĩnh vực hoạt động, như sản xuất

nông nghiệp, lâm nghiệp, chăn nuôi hay thủy sản Thí dụ như trong lĩnh vực nông lâm nghiệp và chăn nuôi, nhiệm vụ đặt ra cho các nhà sinh thái học là: (i) đấu tranh triệt để để phòng trừ dịch bệnh và cỏ dại, (ii) tạo các giống mới có năng suất sinh học và kinh tế cao thích hợp với môi trường Trong phát triển nghề cá, săn bắn đòi hỏi phải tăng cường nghiên cứu chu trình sống, tập tính, di truyền, sinh sản của các loài, quan hệ dinh dưỡng của chúng, bảo vệ và khôi phục các loài quý hiếm Trong bảo vệ sức khoẻ, vấn đề sinh thái tập trung vào nghiên cứu các ổ dịch tự nhiên đối với con người, gia súc và tìm phương

pháp vệ sinh phòng bệnh

Sinh thái học là cơ sở cho việc nghiên cứu các biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm môi trường Cần phải nghiên cứu các nguyên tắc và phương pháp sinh thái học đảm bảo thiết lập mối quan hệ giữa con người và thiên nhiên, làm sao cho thiên nhiên ngày càng phong phú và phát triển, đảm bảo chế độ vệ sinh cần thiết cho môi trường

hệ thống tương tác giữa cộng đồng sinh học (quần xã sinh vật) và môi trường sống của chúng (các thành phần vô sinh)

Như vậy, hệ sinh thái là một khái niệm chỉ sự thống nhất của một phức hợp các loài động vật, thực vật và vi sinh vật với các nhân tố môi trường vật lý tự nhiên của một vùng xác định mà có sự tương tác giữa các sinh vật với nhau và giữa sinh vật với môi trường thông qua các chu trình biến đổi vật chất và dòng năng lượng trong hệ sinh thái

Hệ sinh thái luôn là một hệ động lực hở và tự điều chỉnh, bởi vì trong quá trình tồn tại

và phát triển, hệ phải tiếp nhận cả nguồn vật chất và năng lượng từ môi trường Điều này làm cho hệ sinh thái hoàn toàn khác biệt với các hệ thống vật chất khác có trong tự nhiên Trên bề mặt đất các hệ sinh thái tập hợp thành sinh quyển Trong sinh quyển tồn tại 3 loại hệ sinh thái chủ yếu:

Các hệ sinh thái tự nhiên: Như hệ sinh thái sông, hồ, đầm lầy, rừng, đồng cỏ…

Hệ sinh thái nông nghiệp: Như cây lâu năm, cây ngắn ngày và hoa màu…

Hệ sinh thái đô thị: Các thành phố lớn, các khu công nghiệp

2 Các yếu tố sinh thái

Các yếu tố môi trường khi tác động lên đời sống một sinh vật cụ thể ta gọi là yếu tố sinh thái Các yếu tố sinh thái tác động tới sinh vật thông qua một số đặc trưng như bản chất của nhân tố tác động, cường độ tác động, tần số tác động và thời gian tác động của

yếu tố đó tới sinh vật Các yếu tố sinh thái có thể chia thành hai loại : các yếu tố sinh thái

vô sinh và các yếu tố sinh thái hữu sinh

Yếu tố sinh thái vô sinh là các yếu tố của môi trường vô sinh tác động lên các sinh vật như nhiệt độ, ánh sáng, nước và độ ẩm, các chất khí, các chất khoáng…

Yếu tố sinh thái hữu sinh là các yếu tố tác động tới một sinh vật của các sinh vật khác hay nói cách khác của môi trường hữu sinh bao quanh sinh vật đó

3 Cấu trúc của hệ sinh thái

Một hệ sinh thái hoàn chỉnh được cấu trúc bởi các thành phần:

• Các chất vô cơ như (CO2, O2, H2O, CaCO3 )

• Các chất hữu cơ (protein, lipit, gluxit, vitamin, enzym, hoocmon…)

• Các yếu tố khí hậu (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, lượng mưa…)

• Sinh vật sản xuất

• Sinh vật tiêu thụ

• Sinh vật phân huỷ

Thực chất 3 thành phần đầu chính là môi trường vật lý hay môi trường vô sinh mà trong đó quần xã sinh vật tồn tại và phát triển, còn ba thành phần dưới là quần xã sinh vật hay môi trường hữu sinh Chính vì vậy nói gọn lại hệ sinh thái có 4 thành phần chính là: (1) các chất vô sinh; (2) sinh vật sản xuất; (3) sinh vật tiêu thụ; (4) sinh vật phân hủy

‰ Các chất vô sinh

Các chất vô sinh trong hệ sinh thái bao gồm các chất ban đầu của tự nhiên, thông qua các hoạt động sống của các sinh vật có thể chuyển hoá theo chu trình kín, qua các thành phần của hệ sinh thái Các chất có trong tự nhiên như là nước, các chất khí như ô xy, nitơ, cácbonic, các chất khoáng như NO3-, SO42-, K+ là các chất vô sinh Chúng tồn tại bên ngoài các cơ thể sống, nhưng khi được sinh vật hấp thụ chúng sẽ đi vào các cơ thể sống và trở thành một bộ phận của thế giới sinh vật

Nhiều nguyên tố hoá học có thể tồn tại dưới dạng liên kết trong các hợp chất mà các sinh vật sống không thể sử dụng được như là silic trong đá thạch anh Các nguyên tố hoá học tồn tại trong tự nhiên có thể tồn tại trong dạng này thì sinh vật có thể hấp thụ được, nhưng trong dạng khác thì sinh vật lại không hấp thụ được Thí dụ như ô xy ở dạng tự do thì sinh vật dễ dàng sử dụng được, nhưng nếu ở dạng SiO2 như trong đá granit thì sinh vật không thể sử dụng được Kali tồn tại dưới dạng KCl có trong đất thì thực vật có thể dễ dàng hấp thụ nhưng nếu ở dạng KAlSi3O8 trong đá fenspat thì cây sẽ khó sử dụng được

Vì vậy, dạng và thành phần của các hợp chất của các nguyên tố hoạt động sinh học là những yếu tố quyết định tới năng suất của một hệ sinh thái

‰ Sinh vật sản xuất

Sinh vật sản xuất là những sinh vật tự dưỡng, bao gồm các loại thực vật và một số nấm, vi khuẩn có khả năng quang hợp hoặc hoá tổng hợp Các sinh vật sản xuất có khả năng tổng hợp các hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ đơn giản trong tự nhiên nên chúng có vai trò sản xuất ra vật chất cho hệ sinh thái và là một thành phần không thể thiếu trong bất

kỳ hệ sinh thái nào

Thí dụ như thực vật qua quá trình quang hợp có thể tổng hợp các chất hữu cơ thực vật

từ các chất vô sinh (nước, dinh dưỡng) có trong đất, CO2 trong không khí, ánh sáng

CO + H O + Năng lượng ánh sáng mặt trời → Cacbonhydrate + HO + O

Tất cả các loại cây xanh, kể cả tảo với kích thước nhỏ bé đều là các sinh vật sản xuất

vì chúng đều có khả năng quang hợp nhờ năng lượng bức xạ của mặt trời Một số vi khuẩn

có khả năng quang hợp hoặc hoá tổng hợp như các vi khuẩn cố định đạm trong các nốt sần của cây họ đậu cũng là các sinh vật sản xuất

Nhờ hoạt động quang hợp và hoá tổng hợp của các sinh vật sản xuất mà nguồn thức

ăn ban đầu được tạo thành để nuôi sống, trước tiên chính những sinh vật sản xuất đó Sau

đó, nuôi sống cả thế giới sinh vật còn lại, trong đó có con người Vì thế, mọi sự sống của các sinh vật khác trong hệ sinh thái đều phụ thuộc vào các sinh vật sản xuất Bảo vệ các loài thực vật, các loại cây lương thực, thực phẩm chính là bảo vệ nguồn sản sinh vật chất cho hệ sinh thái duy trì và phát triển, cũng chính là bảo vệ cuộc sống cho con người

‰ Sinh vật tiêu thụ

Các sinh vật tiêu thụ là những sinh vật dị dưỡng như tất cả các loài động vật và những

vi sinh vật không có khả năng quang hợp và hoá tổng hợp Nói một cách khác, chúng tồn tại được là dựa vào nguồn thức ăn ban đầu do các sinh vật tự dưỡng tạo nên

Các sinh vật tiêu thụ bao gồm tất cả các loài động vật, chúng có thể chia thành: (i) sinh vật tiêu thụ đầu tiên (động vật ăn thực vật như trâu, bò, hươu, nai…); (ii) sinh vật tiêu thụ thứ hai (là các loài động vật ăn thịt như hổ, báo ); (iii) sinh vật tiêu thụ hỗn tạp (vừa ăn thực vật, vừa ăn động vật như gấu, con người )

‰ Sinh vật phân hủy

Các sinh vật phân huỷ bao gồm các vi khuẩn và nấm Chúng có khả năng phân huỷ các chất phế thải và xác chết của các sinh vật sản xuất và sinh vật tiêu thụ trở thành các chất vô sinh đơn giản trả về cho môi trường Sự dinh dưỡng của các sinh vật phân huỷ gắn

liền với sự phân rã của các chất hữu cơ, vì thế chúng là những sinh vật tiêu hoá của hệ sinh thái và được ví như “cái dạ dày” của hệ sinh thái…

Trong quá trình phân huỷ, các sinh vật phân huỷ tiếp nhận các nguồn năng lượng hoá học để tồn tại và phát triển, đồng thời giải phóng các chất từ các hợp chất phức tạp ra môi trường dưới dạng những khoáng chất đơn giản hoặc những nguyên tố hoá học ban đầu tham gia vào chu trình ( như CO2, O2, N2 )

Sinh vật phân huỷ giữ vai trò mắt xích chủ yếu cuối cùng của chu trình sống Chúng rất cần cho việc đổi mới sự sống, nhờ có chúng mà chu trình biến đổi vật chất trong hệ sinh thái được khép kín Nếu chúng ngừng hoạt động, các hợp chất hữu cơ sẽ bị giữ chặt trong các phân tử phức tạp không hoà tan, nên thực vật không thể sử dụng để làm chất dinh dưỡng được Mối quan hệ của bốn thành phần trong hệ sinh thái biểu thị như hình (1-4 )

Hình 1-4 Các thành phần của hệ sinh thái và mối quan hệ giữa chúng

1.3.2 Sự trao đổi vật chất trong hệ sinh thái

Chức năng của hệ sinh thái là trao đổi vật chất và năng lượng để tái tổ hợp những

quần xã thích hợp với điều kiện của môi trường bên ngoài tương ứng Hệ thống phát sinh, biến động, phát triển và tái sản xuất của hệ sinh thái nhờ dòng năng lượng và dòng biến đổi vật chất trong hệ sinh thái Sự trao đổi vật chất trong hệ sinh thái bao gồm ba khâu là:

Quang tổng hợp gặp ở các cây xanh, ở một số vi khuẩn màu đỏ lục Quá trình này biểu thị bằng phản ứng tổng quát sau:

Các chất

Sinh vật phân hủy

Hoá tổng hợp gặp ở các vi khuẩn khác, thí dụ như :

Hô hấp háo khí: Thí dụ như:

Với hydrat cacbon: C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 674 kcal

Với rượu: C2H5OH + O2 = C2H4O2 + H2O + 116,2 kcal

Hô hấp yếm khí: Xảy ra ở vùng đáy các thủy vực nơi vắng mặt ô xy Vi khuẩn phân huỷ chất hữu cơ thành khí mê tan như là:

(C6H10O5)n + nH2O = 3nCH4 + 3nCO2

Lên men là sự phân giải các gluxit trong điều kiện yếm khí Thí dụ như:

C6H12O6 → 2C 3H6O3

3 Phân huỷ chất hữu cơ

Trong hệ sinh thái, quá trình phân huỷ chất hữu cơ do vi khuẩn và nấm thực hiện, chúng chuyển chất hữu cơ phức tạp trong các cơ thể chết của sinh vật thành các chất khoáng (chất vô cơ đơn giản) trả lại cho môi trường tự nhiên

CO(NH2)2 + H2O = CO2 + 2NH3

Các sinh vật dinh dưỡng thực bào đặc biệt là những động vật nhỏ (như nguyên sinh động vật, mối đất, tuyến trùng, ốc ) trong thực tế cũng có vai trò phân huỷ chất hữu cơ rất đáng kể trong hệ sinh thái

1.3.3 Cấu trúc dinh dưỡng của hệ sinh thái

Cách sắp đặt các nhóm sinh vật trong quần xã theo chức năng dinh dưỡng tạo nên cấu trúc dinh dưỡng của quần xã Cấu trúc này phản ánh hoạt động chức năng của quần xã, nhờ

nó mà vật chất được chu chuyển và năng lượng được biến đổi

Mối quan hệ về dinh dưỡng giữa các thành phần trong hệ sinh thái được biểu thị qua khái niệm về chuỗi thức ăn và lưới thức ăn

1 Chuỗi thức ăn và lưới thức ăn

Chuỗi thức ăn:

Sự vận chuyển năng lượng dinh dưỡng từ nguồn thực vật đến các sinh vật khác, trong

đó một số sinh vật này được dùng làm thức ăn cho các sinh vật khác gọi là chuỗi thức ăn

Chuỗi thức ăn có thể xem như là các ống dẫn dòng năng lượng và các chất dinh dưỡng đi qua hệ sinh thái Nó cho thấy trật tự mà các sinh vật trong hệ sinh thái bị tiêu thụ, chuyển hoá từ sinh vật này sang sinh vật khác Qua chuỗi thức ăn, chúng ta hiểu rõ các mối quan

hệ sinh học diễn ra bên trong một hệ sinh thái

Nói chung, nguồn năng lượng đầu tiên được sử dụng trong các hệ sinh thái là năng lượng mặt trời Các cây xanh sử dụng nguồn năng lượng mặt trời trong quá trình quang hợp và tích trữ chúng dưới dạng hoá năng để cho bản thân chúng và cho các sinh vật khác Các động vật ăn thực vật và chúng lại ăn lẫn nhau tạo nên chuỗi thức ăn

Trong chuỗi thức ăn, vật chất được chuyển hoá từ bậc thấp lên bậc cao Càng lên bậc cao năng lượng được tích tụ trong mỗi bậc càng giảm, song chất lượng sản phẩm hay sự giàu năng lượng tính trên đơn vị sản phẩm càng lớn Thí dụ một chuỗi thức ăn đơn giản với

4 bậc dinh dưỡng như là:

Cây xanh → côn trùng → ếch nhái → người

Lưới thức ăn:

Trong hệ sinh thái các chuỗi thức ăn thường đan xen vào nhau tạo thành một mạng lưới, gọi là lưới thức ăn Thí dụ như một loài chim có thể ăn nhiều loại sâu bọ và côn trùng

và chúng cũng có thể làm mồi cho nhiều loại chim thú khác, nên chúng có thể tham gia vào

nhiều chuỗi thức ăn khác nhau của lưới thức ăn

Trong một hệ sinh thái ổn định có đa dạng sinh học cao thì các chuỗi thức ăn gồm nhiều bậc dinh dưỡng và tạo thành một mạng lưới rất phức tạp Một loài nào đó bị giảm số lượng cũng không thể ảnh hưởng tức thời đến nguồn thức ăn của một loài khác vì trong một mạng lưới thức ăn phức tạp, mỗi loài có thể có vô số loài khác làm nguồn thức ăn Chính mạng lưới thức ăn phức tạp đó đã khiến cho hệ sinh thái tăng thêm tính ổn định và khó bị kéo ra khỏi trạng thái cân bằng mỗi khi có các tác động từ bên ngoài

Hình 1-5 Chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái

Năng lượng mặt trời SV tiêu thụ II

SV tiêu thụ I

Sinh vật sản xuất Sinh vật phân hủy

2 Dòng năng lượng

Sinh thái học luôn quan tâm tới các nguồn năng lượng trong các hệ sinh thái và sự chuyển hoá của năng lượng này trong các sinh vật sống Năng lượng qua một cơ thể sinh vật có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác Thí dụ như từ quang năng sang hoá năng, nhiệt năng, cơ năng…

Đối với năng lượng, ta chỉ có thể dùng khái niệm "dòng năng lượng" mà không dùng khái niệm "chu trình năng lượng" như trong trường hợp sự biến đổi và chuyển hoá các nguyên tố và các chất dinh dưỡng

Trong hệ thống sống, năng lượng được chuyển dời theo các hướng khác nhau nhưng không thể chuyển về trạng thái ban đầu của nó được, vì vậy chuyển hoá năng lượng trong

hệ sinh thái theo dòng năng lượng chứa không theo chu trình

Sự chuyển hoá năng lượng tuân theo 2 nguyên lý của nhiệt động học về năng lượng Các nguyên lý này là cơ sở cho chúng ta hiểu được về mặt năng lượng học trong hệ sinh thái

Nguyên lý 1: Năng lượng trên trái đất không tự nhiên sinh ra hay mất đi, mà nó được

chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác Thí dụ như từ ánh sáng chuyển sang nhiệt năng,

từ nhiệt năng chuyển sang cơ năng

Nguyên lý 2: Không có một quá trình năng lượng nào lại tự diễn ra chỉ trừ khi đó là

một sự suy giảm năng lượng hay sự khuếch tán năng lượng từ dạng tập trung sang dạng phân tán Do một số năng lượng luôn luôn bị hao phí ở mỗi giai đoạn chuyển hóa nên không có một quá trình chuyển hóa năng lượng nào lại đạt hiệu suất 100% cả Vì thế, đánh giá các phương thức chuyển hoá và hiệu suất chuyển hoá năng lượng là một điều quan trọng của sinh thái học

Hệ sinh thái là một hệ thống lớn và hở, có khả năng tự điều chỉnh Hệ tồn tại được là nhờ nguồn năng lượng vô tận của mặt trời Mặt trời cung cấp một nguồn năng lượng khổng

lồ cho bề mặt trái đất Theo ước tính thì tổng năng lượng mặt trời đi tới trái đất mỗi ngày tương đương với năng lượng chứa trong 684 tỉ tấn than đá Các số liệu sau đây cho thấy sự phân tán năng lượng bức xạ mặt trời (%) hàng năm vào khí quyển:

- Chuyển đổi trực tiếp thành nhiệt 46 %

- Cho bốc hơi, mưa (chu trình thủy văn) 23 %

- Cho gió, sóng, dòng hải lưu 0.2 %

- Cho quá trình quang hợp 0.8 %

Tổng 100 %

Năng lượng này khi đến được trái đất thì chỉ có 50% rơi vào hệ sinh thái, số còn lại chuyển thành nhiệt năng Hệ sinh thái cũng chỉ tiếp nhận được 0,1% của tổng năng lượng bức xạ này để chuyển hoá sang dạng hoá năng, được lưu trữ dưới dạng chất hữu cơ hình thành nhờ quang hợp của thực vật

Bức xạ mặt trời

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

Trên 1m2, ước tính rằng năng lượng mặt trời đến khoảng 5 triệu kcal/năm Nhưng dòng năng lượng này bị giảm theo số mũ khi nó xuyên qua các đám mây, hơi nước, các khí gas của bầu khí quyển Vì vậy, khi tới tầng tự dưỡng của hệ sinh thái, năng lượng chỉ còn lại khoảng 1 tới 2 triệu kcal/ m2 Điều này được minh họa bằng sơ đồ như hình (1-6)

Thông qua quá trình quang hợp, khoảng 15-20% các chất hữu cơ mà thực vật tổng hợp được chúng sử dụng cho sự tồn tại của mình, phần còn lại để nuôi các sinh vật tiêu thụ Đến lượt sinh vật tiêu thụ ở mắt xích đầu tiên (tức là các động vật ăn thực vật) cũng chỉ đồng hóa sử dụng được khoảng 10% năng lượng trên, còn đại bộ phận (như thân cây, các lá già ) không sử dụng được hoặc có hấp thụ cũng không đồng hóa được lại thải ra ngoài dưới dạng nước tiểu, phân Năng lượng hấp thụ phần lớn chuyển thành nhiệt trong quá trình hô hấp Cứ thế động vật ăn thịt bậc 2 cũng chỉ hấp thụ được khoảng 10% năng lượng mà động vật tiêu thụ bậc 1 cung cấp Cứ tiếp tục từ sinh vật tiêu thụ này sang sinh vật tiêu thụ ở mắt xích tiếp theo, năng lượng tồn tại dưới dạng chất hữu cơ ở cơ thể động

vật cứ giảm dần Khi động vật và thực vật chết, phần năng lượng đang tồn tại dưới dạng chất hữu cơ ở

cơ thể chúng được sinh vật phân hủy tức là vi sinh vật và nấm sử dụng

Khả năng chuyển hoá năng lượng mặt trời thành năng lượng chứa trong các chất hữu

cơ của cơ thể sinh vật gọi là năng suất sinh học của hệ sinh thái

Năng suất sinh học sơ cấp là khối lượng chất hữu cơ được các sinh vật sản xuất của hệ sinh thái sản xuất được tính bằng kg vật chất khô trên một đơn vị diện tích (hay thể tích) và trong một đơn vị thời gian (như là Tấn chất khô/ ha/ năm)

Hệ sinh thái rừng là hệ sinh thái trên cạn có năng suất sinh học cao nhất Nếu so sánh giữa hai hệ sinh thái rừng nhiệt đới và rừng ôn đới thì năng suất sinh học sơ cấp thô ở rừng nhiệt đới rất cao, nhưng năng lượng mất đi do hô hấp lại rất lớn nên năng suất sơ cấp nguyên của chúng gần như bằng nhau Năng suất sinh học của các hệ sinh thái nước ngọt dao động rất lớn tuỳ theo nguồn nước là nghèo hay giàu các chất dinh dưỡng và nơi phân

bố Thí dụ trong các hồ bị hiện tượng phì dưỡng do có dư thừa các chất dinh dưỡng thì sẽ

có năng suất sinh học rất cao do các loài tảo rong trong hồ phát triển rất mạnh tạo thành bè mảng che kín cả mặt nước hồ, ảnh hưởng đến chất lượng nước hồ

5 x 10 6 Kcal 1 x 10 6 Kcal 0,5 x10 6 Kcal 2 x10 3 Kcal 2 x10 2 Kcal 40 Kcal

Mặt Trời

Hình 1-6 Sự suy giảm của dòng năng lượng trong hệ sinh thái

KHÍ QUY ỂN

Năng suất sơ cấp của hệ sinh thái nơng nghiệp phụ thuộc vào loại cây trồng, điều kiện khí hậu và kỹ thuật canh tác Khu ruộng trồng mía cĩ năng suất sinh học sơ cấp đặc biệt cao

Hình (1-7) biểu thị một mơ hình các dịng năng lượng trong hệ sinh thái tổng quát để tham khảo

Hình 1-7 Mơ hình các dịng năng lượng của một hệ sinh thái tổng quát

(theo Odum 1959)

Quang

hợp

Hô hấp

Nhập các chất hữu cơ

Động vật ăn cỏ Động vậtăn thịt

Động vật ăn thịt đầu bảng

Sinh vật phân hủy

Tích trữ

Xuất hoặc tích trữ

Hô hấp chung của quần xã

1.3.4 Các vịng tuần hồn vật chất (chu trình sinh địa hố)

Các nhân tố hố học tham gia vào thành phần của hệ sinh thái luơn luơn cĩ sự tuần hồn từ bên ngồi mơi trường vào trong cơ thể sinh vật rồi sau đĩ lại trở lại mơi trường theo các con đường khác nhau Các con đường này mang bản chất sinh học, địa lý học và hố học Trong tự nhiên, các con đường này khép kín và tạo thành các vịng tuần hồn (hay các chu trình) gọi là vịng tuần hồn vật chất (hay các chu trình sinh - địa - hố)

Trong tự nhiên, cĩ nhiều vịng tuần hồn của các chất dinh dưỡng vì yêu cầu của sinh vật cần tới khoảng 92 nguyên tố hố học Tuy nhiên, người ta thường quan tâm đến vịng tuần hồn của các nguyên tố chủ yếu tạo nên vật chất như các nguyên tố các bon, nitơ, phốt pho, lưu huỳnh gọi là các chu trình các bon, chu trình nitơ, chu trình lưu huỳnh, chu trình phốt pho trong tự nhiên

‰ Chu trình các bon

Trong khí quyển, các bon tồn tại dưới dạng khí CO2 Nĩ đi vào hệ sinh thái trên cạn

và dưới nước qua quá trình quang hợp của các lồi thực vật cĩ sử dụng năng lượng mặt trời

và kết hợp với nguyên tố H và O lấy từ nước trong các tế bào của cây tạo nên các phân tử đường gluco và giải phĩng ơ xy

Hình 1-8 Chu trình tuần hồn của các bon trong tự nhiên

Sản

xua

át năn

g ợng

2

10096

To hơ ua

hoïc35

Khoá

hoùa35

HCO 3

-Thành phần các bon trong chất hữu cơ thực vật dần dần được chuyển lên các bậc dinh dưỡng cao hơn theo chuỗi thức ăn thành các bon trong chất hữu cơ động vật Từ động vật, các bon trong các chất hữu cơ trở lại khí quyển theo con đường hơ hấp của tế bào, phân huỷ các phân tử gluco để lấy lại năng lượng cần thiết cho hoạt động của sinh vật Các bon cũng trở lại khí quyển thơng qua quá trình phân huỷ các xác chết sinh vật và các chất thải

do sinh vật bài tiết ra do các vi khuẩn và vi sinh vật

Trong tự nhiên, các bon cịn tồn trữ một lượng lớn trong các nhiên liệu hố thạch như than đá và trong dầu mỏ, khí đốt Việc đốt cháy các cây cỏ, sử dụng các nhiên liệu hố thạch, dầu mỏ trong quá trình sống của con người cũng đưa một lượng đáng kể các bon tồn trữ trong tự nhiên trở lại khí quyển dưới dạng khí CO2 Đĩ là chu trình tuần hồn của các

bon như hình (1-8)

‰ Chu trình nitơ

Nitơ trong khí quyển dưới dạng khí nitơ nhờ cĩ quá trình cố định nitơ (với sự giúp đỡ

của các vi khuẩn và vi sinh vật) mà thành những hợp chất vơ cơ hịa tan NH3, NO3, do đĩ thực vật cĩ thể hấp thụ, chuyển chúng vào chất nguyên sinh bằng cách tổng hợp các axit amin và protein Sau đĩ thơng qua các quá trình phân hủy các chất thải, do hoạt động của

các núi lửa phun, quá trình nitrat hĩa rồi quay lại mơi trường thơng qua quá trình loại nitơ

(với sự giúp đỡ của các vi khuẩn Pseudomoná, Thiobacillus ) Sơ đồ của chu trình nitơ như hình (1-9)

Hình 1-9 Chu trình tuần hồn của nitơ trong tự nhiên

lượng

N 2

10

NO X 3

3

K

hưû nitrit hoùa

120

C

ố đ ịnh nitơ

100

Phân bón 60

Dị hóa

2000 20

Dị hóa 4000 Lắng cặn 40

ÅN

‰ Chu trình phốt pho

Hình 1-10 Chu trình tuần hoàn của phốt pho trong tự nhiên

Phốt pho cũng là một nguyên tố cần thiết cho sự sống Trong tự nhiên nĩ cĩ nguồn gốc từ các đá tảng phốt phát, các chất lắng đọng phốt phát tự nhiên của cá và các lồi động vật hố thạch Phốt pho được chuyển từ các dạng đá tảng do sự xĩi mịn, hoặc khai mỏ, sau

đĩ nhập vào vịng tuần hồn của nước, hay các chuỗi thức ăn mà nĩ được tuần hồn hay quay vịng trong một giai đoạn ngắn và kết thúc ở trong các chất bồi lắng dưới đáy biển sâu, nơi mà nĩ bị mất mát cho đến khi hoạt động địa chất cĩ thể nâng nĩ lên một lần nữa

Sơ đồ chu trình tuần hồn của phốt pho như hình (1-10)

Cũng như các nguyên tố khác, lưu huỳnh cũng cĩ chu trình tuần hồn như hình (1-11) Trong tự nhiên, lưu huỳnh tồn tại ở dạng nguyên tố và các hợp chất như các khí H2S, SO2

trong khí quyển, các sunphit, sunphát trong đất đá, trong các chất hữu cơ động thực vật Các vi khuẩn phân huỷ các chất hữu cơ cĩ trong xác chết các động thực vật trong điều kiện yếm khí tạo ra khí H2S Khí H2S hoặc thốt vào khơng khí hoặc cĩ thể bị vi khuẩn ơ

xy hố tiếp tục thành các sunphat, các sunphat lại cĩ thể bị thực vật hấp thụ lại tạo thành chất hữu cơ thực vật Ngồi ra lưu huỳnh cịn cĩ trong dầu mỏ, than đá và chúng cĩ thể thốt ra khí quyển dưới dạng khí SO2 khi các nhiên liệu này bị đốt cháy…

Hình 1-11 Chu trình tuần hồn của lưu huỳnh trong tự nhiên

Như vậy, vật chất vận động theo vịng lớn - nhỏ, nhanh - chậm tùy thuộc vào hoạt động của sinh vật và các yếu tố mơi trường của hệ sinh thái Nhiều vật chất trong quá trình vận động bị lắng đọng tích lũy tưởng như đã ra khỏi vịng tuần hồn, chẳng hạn như than

đá, dầu lửa hay khí đốt nay lại được con người khai thác và sử dụng chúng, đưa chúng trở lại chu trình tuần hồn

Ôxy ho

ùa lưu huỳnh

baèng

con

đươøng

hóa ho

ïc va

ø qu ang

hoïc

Pha

ân hu

ûy yeám khí

Phân

huûy hiếu khí

Khử

sunfat

coù tích

Khử sunfat không tích tụ

1.3.5 Hệ sinh thái nước

Các thủy vực chứa nước tự nhiên bao gồm sông, hồ, đầm lầy, biển, đại dương Trong các thủy vực chứa nước luôn diễn ra quá trình tạo thành vật chất từ dạng vô cơ sang hữu

cơ rồi lại phân huỷ trở thành dạng vô cơ, và cứ thế luân chuyển tạo nên chu trình vật chất ở trong và ngoài môi trường nước Một thí dụ về chuỗi thức ăn và các mối quan hệ trong một thủy vực như hình (1-12)

CO 2 và NH 3

Các sinh khối phân huỷ

Các động vật đáy

Hình 1-12 Chuỗi thức ăn và các mối quan hệ trong một thuỷ vực chứa nước

Trong các thủy vực chứa nước sẽ hình thành và phát triển các hệ sinh thái nước Hệ sinh thái nước bao gồm các loại như hệ sinh thái hồ và đầm lầy, hệ sinh thái sông, suối và

hệ sinh thái biển

a Hệ sinh thái hồ: Trong hệ sinh thái hồ có các quần xã sinh vật ven hồ, giữa hồ và

tầng đáy Mỗi quần xã có các loài tôm cá và rong tảo phù hợp với điều kiện môi trường nước trong các khu vực của hồ Các nhân tố sinh thái vô sinh trong hồ chủ yếu là tốc độ nước, nhiệt độ, hàm lượng ô xy hoà tan, thành phần các chất dinh dưỡng trong nước (nitơ, phốt pho…), các chất đáy Nhìn chung, năng suất sinh học sơ cấp trong hệ sinh thái hồ

lớn hơn nhiều so với các thủy vực khác

b Hệ sinh thái sông: Trong hệ sinh thái sông có các quần xã sinh vật bao gồm :

• Rong tảo

• Thực vật nổi và các loài cây thủy sinh

• Sinh vật, ấu trùng và các loài giáp xác

c Hệ sinh thái biển: Biển có đặc điểm là diện tích rất lớn, độ sâu của biển cũng rất

rộng lớn, nước biển có hàm lượng muối cao Các yếu tố trên quyết định sự di chuyển của các loài sinh vật biển Các sinh vật sản xuất trong hệ sinh thái biển bao gồm :

• Tảo đơn bào sống cộng sinh với san hô

• Các loại động vật thân mềm hai mảnh vỏ như sò, trai

• Các loài tảo đa bào vùng ven bờ, loài này dùng CO2 và các chất bã hữu cơ thải

ra từ động vật để xây dựng nên cơ thể và cung cấp ngược lại ô xy cho các san

hô ở vùng ven bờ

• Các sinh vật tiêu thụ trong hệ sinh thái biển bao gồm san hô, giáp xác thân mềm, tôm, cua, cá…

1.3.6 Sự phát triển của hệ sinh thái

1 Diễn thế sinh thái

Sự phát triển của hệ sinh thái (hay diễn thế sinh thái) là quá trình biến đổi của hệ sinh thái từ trạng thái khởi đầu, qua giai đoạn chuyển tiếp để đạt được trạng thái ổn định cuối cùng, tồn tại lâu dài theo thời gian

Các hệ sinh thái trẻ nói chung đều có xu hướng phát triển để tiến tới một sự hoàn thiện, đó là một quá trình phát triển có trật tự, kết quả của sự biến đổi môi trường vật lý do

sự sống của thực vật và động vật gây ra

Nói chung, hệ sinh thái có khuynh hướng phát triển các cộng đồng sinh học tương đối

ổn định với các sinh khối lớn nhất và sự phong phú của các sinh vật sống tương ứng với các điều kiện vật lý của môi trường của từng nơi

Trong quá trình diễn thế xảy ra những thay đổi lớn về cấu trúc thành phần loài, các mối quan hệ sinh học trong quần xã tức là quá trình giải quyết các mâu thuẫn phát sinh

trong nội bộ quần xã và giữa quần xã với môi trường, đảm bảo về sự thống nhất toàn vẹn giữa chúng một cách biện chứng

Sự diễn thế xảy ra do những biến đổi của môi trường vật lý nhưng dưới sự kiểm soát chặt chẽ của quần xã sinh vật và do những biến đổi của các mối tương tác cạnh tranh - chung sống ở mức quần thể Như vậy, trong quá trình diễn thế quần xã giữ vai trò chủ đạo, còn môi trường vật lý xác định đặc tính và tốc độ của những biến đổi, đồng thời giới hạn phạm vi của sự phát triển đó

Nếu không có những tác động ngẫu nhiên thì diễn thế sinh thái là một quá trình định hướng, có thể dự báo được Thí dụ như một cánh đồng hoang đương nhiên lâu ngày sẽ trở thành một trảng cây bụi rồi biến thành rừng Một ao hồ nông theo thời gian sẽ bị lấp đầy thành đồng cỏ rồi phát triển thành rừng

Diễn thế sinh thái có thể do các yếu tố hay động lực bên ngoài, thí dụ như một cơn bão lớn đổ bộ vào khu vực sẽ huỷ hoại hệ sinh thái tại khu vực đó, buộc nó phải khôi phục lại trạng thái của mình sau một khoảng thời gian nào đó, gọi là ngoại diễn thế

Diễn thế sinh thái cũng có thể do các yếu tố hay động lực bên trong của hệ sinh thái Trong trường hợp này loài ưu thế của quần xã đóng vai trò chìa khoá và thường làm cho điều kiện môi trường vật lý biến đổi đến mức bất lợi cho chúng nhưng lại thuận lợi cho sự phát triển của một loài ưu thế khác, có sức cạnh tranh cao hơn thay thế Sự thay thế liên tiếp các loài ưu thế trong quần xã cũng chính là sự thay thế liên tiếp các quần xã này bằng các quần xã khác cho đến quần xã cuối cùng, cân bằng với điều kiện vật lý, khí hậu của vùng Theo quan điểm này thì quần xã đỉnh cực không phải hoàn toàn ổn định theo thời gian mà vẫn có những biến đổi, tuy những biến đổi đó diễn ra rất chậm chạp mà đời người không đủ dài để chứng kiến được những nhảy vọt trong tương lai xa xôi của sinh quyển

Sự diễn thế sinh thái có thể thấy rõ rệt trên những đảo núi lửa Lấy ví dụ núi lửa trên đảo Krakatau (Indonesia) Lúc đầu không có loài động hoặc thực vật nào sinh sống ở đây Sau một thời gian, thực vật và động vật được gió và nước mang đến và bắt đầu sinh sôi nảy

nở Sau 1 đến 10 năm, một hệ sinh thái đồng cỏ đã hình thành Sau 10 đến 25 năm hình thành các bụi cây rậm rạp, và sau 50 năm một khu rừng trẻ cùng với nhiều loại động vật đã xuất hiện Cuối cùng, sau 100 năm trên đảo đã mọc thành rừng cây gỗ cứng với sự đa dạng sinh học rất phong phú (trên 720 loài côn trùng, 30 loài chim cư trú, một số loài bò sát và động vật có vú)

2 Cân bằng và ổn định của hệ sinh thái

Do các tác động từ bên ngoài, môi trường của hệ sinh thái có thể bị biến đổi và làm biến đổi các thành phần của hệ sinh thái Điều đó khiến cho một hệ sinh thái tự nhiên không thể ở trong trạng thái tĩnh tại mà nó cũng luôn luôn biến động, nhưng tại bất cứ thời điểm nào của quá trình phát triển, hệ sinh thái cũng luôn hướng tới thiết lập một sự cân

bằng, đó là cân bằng sinh thái

Sự cân bằng sinh thái hiểu theo nghĩa rộng không những là sự cân bằng giữa các loài, giữa vật săn mồi và vật mồi, giữa vật chủ và vật ký sinh, mà còn là sự cân bằng trong các chu trình biến đổi các chất dinh dưỡng chủ yếu và trong quá trình chuyển hoá năng lượng trong hệ sinh thái Khi các sự cân bằng trên được thiết lập thì ta nói hệ sinh thái đã đạt tới trạng thái cân bằng

Hệ sinh thái khi đã cân bằng thì nó có tính ổn định, biểu thị qua khả năng tự điều chỉnh và duy trì sự cân bằng sinh thái đã được thiết lập để ổn định theo thời gian Tuy nhiên, một hệ sinh thái không bao giờ tĩnh tại mà nó luôn luôn bị tác động của môi trường bên ngoài nên tính ổn định của hệ sinh thái cũng chỉ là ổn định động, nghĩa là số lượng và chất lượng của các thành phần của hệ sinh thái luôn thay đổi nhưng cấu trúc và cơ chế hoạt động của hệ, tỷ lệ và tương tác giữa các thành phần trong hệ sinh thái thì gần như vẫn giữ nguyên Vì thế chỉ những hệ đã phát triển chín muồi mới ổn định, hệ mới hình thành và đang phát triển thì không ở vào thế ổn định

Tính ổn định của hệ sinh thái phụ thuộc vào sự đa dạng sinh học của các loài trong quần xã Trong một hệ sinh thái đa dạng sinh học cao thì các chuỗi thức ăn liên kết chằng chịt với nhau tạo thành lưới thức ăn thì khi cá thể của một loài nào giảm xuống, thậm chí bị tiêu diệt hết thì các loài khác vẫn tồn tại và phát triển dựa vào các chuỗi thức ăn khác có giá trị như nhau Trong một hệ sinh thái đã bị giản hoá thì khi một chuỗi thức ăn bị ngắt thì toàn bộ hệ sẽ bị ảnh hưởng ngay Thí dụ như trong hệ sinh thái vùng Bắc cực, nếu vì một

lý do nào đó mà sự sản xuất của địa y bị giảm sút thì toàn bộ hệ sẽ suy sụp vì mọi sự sống

ở đây đều phụ thuộc vào địa y - sinh vật sản xuất của hệ Ngược lại, trong các hệ sinh thái vùng ôn đới và nhiệt đới do có nhiều nguồn thức ăn khác nhau nên một sự tổn thất tạm thời của một loài nào đó không gây thảm họa cho toàn bộ hệ

Những hệ sinh thái trẻ nói chung ít ổn định hơn một hệ sinh thái đã trưởng thành Cấu trúc của hệ sinh thái trẻ bao giờ cũng giản đơn, số lượng các loài ít và số lượng cá thể trong mỗi loài cũng không nhiều lắm Do vậy, tương tác giữa các yếu tố trong thành phần không phức tạp Còn các hệ sinh thái đã trưởng thành có đa dạng sinh học cao và cấu trúc dinh dưỡng phức tạp sẽ an toàn và có tính bền vững sinh thái mà các hệ sinh thái đã bị đơn giản

hóa không thể có được Do đó, tính ổn định của một hệ sinh thái tỷ lệ thuận với độ phức tạp về cấu trúc dinh dưỡng của hệ

Nói sự ổn định của hệ sinh thái cũng cần hiểu đó là một sự ổn định động, nghĩa là

trong lúc chất lượng của các thành phần của hệ luôn thay đổi thì cấu trúc và cơ chế hoạt động của hệ, tỷ lệ và tương tác giữa các thành phần xem như vẫn giữ nguyên Cũng vì thế chỉ những hệ đã phát triển chín muồi mới ổn định, còn hệ mới hình thành và đang phát triển không ở vào thế ổn định Lấy thí dụ một hệ sinh thái của một khu rừng rậm, nếu cứ sau một thời gian khoảng 50 năm, mặc dù có nhiều cây đã chết, nhiều cây mới mọc và sinh sôi phát triển, nhưng tiến hành quan sát nếu thấy số loài cây rừng, số loài động vật cũng như số lượng các cá thể trong từng loài vẫn không thay đổi thì có thể coi như hệ sinh thái

đó là ổn định

Sự mất cân bằng sinh thái và khả năng tự điều chỉnh của hệ để thiết lập lại cân bằng Một hệ sinh thái đang cân bằng có thể lại bị mất cân bằng do những tác động tự nhiên hay nhân tạo tác động vào Tác động tự nhiên chủ yếu là các tác động do các thiên tai gây

ra như bão, lũ, động đất, hạn hán… Tác động nhân tạo là các tác động do các hoạt động của con người gây nên ảnh hưởng tới các thành phần của hệ

Nếu tác động đó là lớn và kéo dài, làm thay đổi rộng lớn điều kiện môi trường thì quần xã sinh vật trong hệ sinh thái sẽ biến đổi lớn và lệch ra khỏi trạng thái cân bằng, đó là mất cân bằng sinh thái

Tuy nhiên, hệ sinh thái tự nhiên mỗi khi bị biến động thì nó lại có khả năng tự điều chỉnh lại các thành phần bên trong hệ sao cho phù hợp với các biến động đó để lập lại cân bằng và trở về trạng thái ban đầu Điều đó biểu thị khả năng thích nghi của hệ sinh thái đối với các biến đổi môi trường bên ngoài Khả năng tự điều chỉnh để lập lại cân bằng của hệ sinh thái phụ thuộc vào cơ chế cấu trúc - chức năng của hệ

Với hệ sinh thái phát triển và trưởng thành dần làm cho số lượng các loài và cá thể trong từng loài tăng lên, quan hệ tương tác cũng phức tạp hơn Do số lượng lớn và tính đa dạng của các mối liên hệ, các tương quan tác động và ảnh hưởng lẫn nhau nên dù xảy ra một sự tắc nghẽn nào hay sự mất cân bằng ở một khu vực nào đó cũng không dẫn đến sự rối loạn chung của toàn bộ hệ sinh thái Hệ sinh thái càng trưởng thành thì cân bằng cơ thể

- môi trường càng lớn

3 Tác động của con người lên hệ sinh thái

Có hai hướng tác động chủ yếu tới sự cân bằng của hệ sinh thái là các tác động từ bên ngoài vào hệ sinh thái như các thiên tai (núi lửa, động đất, bão, lũ, hạn hán ) và tác động tiêu cực của hoạt động sống của con người Các tác động này làm ảnh hưởng xấu tới sự

phát triển của hệ sinh thái, hoặc làm hệ sinh thái bị tổn thương và mất cân bằng

Con người trong quá trình sinh sống và phát triển, cần khai thác các tài nguyên của môi trường Các tác động đó thường gây các ảnh hưởng chủ yếu là làm cho hệ sinh thái bị đơn giản đi, khiến cho hệ sinh thái bị mất dần tính ổn định

Các tác động của con người tới hệ sinh thái biểu thị qua một số khía cạnh sau:

‰ Con người làm thay đổi các nhân tố lý hoá học của các thành phần môi trường qua đó ảnh hưởng tới hệ sinh thái

• Con người gây ô nhiễm không khí, nước, đất thông qua hoạt động sản xuất, sinh hoạt Thí dụ như tạo các thay đổi về nhiệt độ, ánh sáng, âm thanh, bức xạ, những thay đổi thành phần và tính chất hoá học của môi trường qua đó làm biến đổi hoặc phá huỷ cân bằng sinh thái

• Con người làm cạn kiệt tài nguyên do sử dụng quá ngưỡng hồi phục đối với các tài nguyên tái tạo và hoặc khai thác quá mức, sử dụng lãng phí đối với các tài nguyên

không tái tạo

triển của mình

Một trong những tác động sinh thái chủ yếu của con người lên tính ổn định của hệ

sinh thái là làm cho các hệ sinh thái bị đơn giản hóa Thí dụ như việc phá các khu rừng

nguyên sinh để biến thành các khu vực canh tác nông nghiệp của con người Hoạt động này của con người vì mục đích cung cấp lương thực cho cuộc sống của mình, đã thay thế một hệ sinh thái bền vững (đa dạng sinh học cao với hàng ngàn loài động thực vật khác nhau, thích ứng cao với các điều kiện môi trường), bằng một hệ sinh thái nông nghiệp nghèo nàn về số loài và rất yếu ớt trước các tác động mạnh của thiên nhiên, rất dễ bị phá hoại do sâu bệnh, mưa úng, hạn hán, gió rét và các loại hình thời tiết khác… Các hoạt động

đó đã làm giảm tính ổn định của hệ sinh thái và rất dễ dẫn đến sự mất cân bằng khi có các tác động xấu từ thiên nhiên tác động vào

Trong lĩnh vực thủy lợi, khi chúng ta xây một hồ chứa nước thì hệ sinh thái cũ của vùng lòng hồ sẽ bị tiêu diệt và một hệ sinh thái nước sẽ được hình thành và dần dần phát triển Các công trình thủy lợi cũng chiếm nhiều đất đai và việc xây dựng công trình làm thay đổi hoặc ảnh hưởng nhiều đến hệ sinh thái của một khu vực rộng lớn Hoạt động của các công trình như hồ chứa làm biến đổi điều kiện môi trường nước, đất và qua đó ảnh hưởng tới các sinh vật sống trong khu vực dự án và cả vùng hạ lưu hồ…

Nhiệm vụ của con người hiện nay là trong quá trình phát triển khai thác các tài nguyên

tự nhiên vẫn bảo vệ tính đa dạng sinh học, bảo vệ sự cân bằng và ổn định của hệ sinh thái

tự nhiên

‰ Con người làm thay đổi các nhân tố sinh vật của hệ sinh thái

Các hoạt động của con người có thể làm thay đổi các nhân tố sinh vật của hệ sinh thái, như là:

• Con người đem các vật cạnh tranh mới vào hệ sinh thái thông qua việc trồng trọt chăn nuôi đã ảnh hưởng đến cân bằng của hệ sinh thái, hoặc có khi việc đó làm hạn chế sự phát triển và mất đi các giống loài truyền thống của địa phương

• Con người tiêu diệt hoặc đưa thêm vào hệ sinh thái các thú ăn thịt làm thay đổi mạng lưới thức ăn, làm mất cân bằng sinh thái Việc đưa giống ốc bươu vàng vào đồng ruộng Việt Nam trong thập kỷ qua đến nay đã trở thành một hiểm hoạ của nông nghiệp chưa thể diệt trừ nổi cũng là một thí dụ tiêu biểu về vấn đề này

• Con người thông qua hoạt động đi lại, buôn bán, trao đổi đã đem các vi trùng sinh bệnh từ bên ngoài vào hệ sinh thái, làm lây lan bệnh tật ảnh hưởng rất lớn đến hệ sinh thái một nơi nào đó

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1

1 Nêu các thành phần của môi trường và giải thích vai trò của mỗi thành phần môi trường đối với cuộc sống của con người

2 Đối với con người môi trường có các chức năng gì ? Con người phải làm những

gì để duy trì các chức năng đó của môi trường đảm bảo cho phát triển một cách lâu bền ?

3 Thế nào là một môi trường sống tốt đối với con người ? Hiện nay để bảo vệ môi trường sống trên trái đất, nhân loại phải tập trung chủ yếu vào những vấn đề gì ?

4 Hệ sinh thái là gì ? nêu một thí dụ để giải thích về cấu trúc của hệ sinh thái tự nhiên

5 Các vi khuẩn và vi sinh vật có vai trò như thế nào trong hệ sinh thái và trong bảo

vệ môi trường

6 Nghiên cứu về chuỗi thức ăn và lưới thức ăn giúp ta hiểu gì về tính ổn định của hệ sinh thái

7 Nêu thí dụ và giải thích về dòng năng lượng và dòng vật chất trong hệ sinh thái

8 Thế nào là cân bằng sinh thái Những nguyên nhân gì có thể làm một hệ sinh thái mất cân bằng ? Nêu một thí dụ về sự mất cân bằng sinh thái và diễn biến trong hệ

để lập lại cân bằng

9 Nêu và lấy thí dụ về các tác động chủ yếu của con người tới hệ sinh thái ?

CHƯƠNG 2 CON NGƯỜI TÁC ĐỘNG TỚI MÔI TRƯỜNG

2.1 Con người với môi trường trên trái đất

2.1.1 Con người trên trái đất

Có thể nói con người hiện đại là nấc thang tiến hoá cao nhất của sinh giới Con người

ra đời sau cùng và là một thành viên mới của hệ sinh thái, song con người có ngay một vị trí đặc biệt khác xa với những loài động vật Đó là bản chất “sinh vật” được kế thừa và phát triển hoàn hảo hơn bất kỳ một sinh vật nào và bản chất “văn hoá” mà bất kỳ một loài sinh vật nào đều không thể có Bản chất sinh vật và văn hoá phát triển song song, biến đổi

và tiến hoá theo từng giai đoạn lịch sử và quyết định cả mối tương tác của con người với môi trường

Văn hoá xã hội và ngôn ngữ, nét đặc thù của loài người cũng là thành phần của quá trình tiến hoá cao nhất của vật chất hữu cơ mà tiêu biểu là bộ não của con người Chính vì

lẽ đó mà con người không chỉ là một thành viên, là một bộ phận của sinh quyển mà còn trở thành chúa tể của muôn loài, có đầy đủ năng lực và quyền uy chinh phục thiên nhiên, cai quản sinh giới Tuy nhiên, chúng ta cũng không nên quên rằng con người tồn tại và phát triển được là nhờ vào thiên nhiên, vào sinh giới, những cái đã có lịch sử tiến hoá từ rất xa xưa so với lịch sử tiến hoá của con người Nền văn minh của con người và chính cả con người sẽ bị huỷ diệt, nếu sinh giới, thiên nhiên bị con người quá lạm dụng đến mức khánh kiệt và suy tàn

Con người trong quá trình tồn tại và phát triển đã luôn luôn có những tác động tới môi trường và làm biến đổi các điều kiện của môi trường sống, thông qua những hoạt động

khai thác và sử dụng tài nguyên sinh học như sử dụng các loài động, thực vật để sinh sống, khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên để tạo ra của cải vật chất cho xã hội như sử dụng đất, nước, khoáng sản và các nguồn năng lượng

Mặt khác con người trong quá trình sống và khai thác sử dụng tài nguyên như trên cũng tạo ra một lượng chất thải trở lại môi trường Các chất thải này nếu không có biện pháp quản lý và tái chế để sử dụng lại sẽ là nguyên nhân gây nên ô nhiễm môi trường và làm giảm chất lượng môi trường sống của chính con người

2.1.2 Tác động của con người tới môi trường

Tác động của con người tới môi trường trong các thời kỳ phát triển của xã hội loài người, cũng như tại mỗi một nơi trên trái đất không phải là giống nhau mà phụ thuộc vào các yếu tố chủ yếu như dân số, sự tiêu thụ tài nguyên cũng như các hậu quả môi trường để lại trong quá trình khai thác sử dụng

Cường độ tác động của con người đến môi trường có thể biểu thị là tích số của 3 yếu

tố dân số, mức độ tiêu thụ tài nguyên và hậu quả môi trường khi khai thác và sử dụng tài nguyên như trong công thức (2-1) sau đây:

I = P * C * E (2-1)

Trong đó :

P là dân số;

C là mức độ tiêu thụ tài nguyên cho một đầu người;

E là hậu quả môi trường khi khai thác và sử dụng một đơn vị tài nguyên

Trong công thức trên, cả 3 yếu tố P, C, E đều có tầm quan trọng như nhau

Trong các thời kỳ phát triển trước đây của xã hội loài người như thời kỳ nguyên thủy, thời kỳ phong kiến… dân số của con người trên trái đất còn rất thấp Hơn nữa, do trình độ phát triển của con người trong thời gian này còn thấp, nên mức độ tiêu thụ tài nguyên cho mỗi đầu người cũng còn thấp Các tài nguyên bị sử dụng còn chưa đáng kể so với tiềm năng của chúng nên khi đó con người chưa có những tác động vượt quá khả năng tự điều chỉnh của môi trường, làm ảnh hưởng tới sự cân bằng của môi trường

Trong thời kỳ phát triển ngày nay thì bối cảnh trên đã thay đổi theo một xu thế mới, trong đó các tác động xấu của con người tới môi trường ngày càng tăng lên do sức ép của

sự gia tăng dân số và do mức độ tiêu tốn tài nguyên ngày một tăng nhất là ở các nước phát triển Các hậu quả xấu tới môi trường nhất là sự ô nhiễm đã lan rộng và nghiêm trọng, đang thực sự là mối lo ngại cho sự phát triển của nhân loại

Từ công thức trên cũng có thể thấy, con người ngày nay trong quá trình phát triển, muốn hạn chế tác động xấu tới môi trường thì phải hạn chế sự gia tăng dân số, phải thực sự tiết kiệm trong việc sử dụng tài nguyên tự nhiên, đồng thời phải không ngừng cải tiến kỹ thuật để có thể sử dụng tài nguyên một cách thông minh, ít gây hậu quả xấu tới môi trường như là dùng công nghệ “xanh và sạch” để không gây ô nhiễm môi trường

2.2 Dân số và áp lực của gia tăng dân số tới môi trường

2.2.1 Sự gia tăng dân số thế giới

Con người xuất hiện đầu tiên có lẽ ở vùng mà ngày nay được gọi là châu Phi cách đây khoảng 2 triệu năm, sau đó lan tràn khắp trái đất Một vạn năm về trước, dân số trên toàn thế giới khoảng dưới 10 triệu Phần lớn họ sống bằng cách hái lượm các thức ăn có sẵn trong thiên nhiên, nơi trú ngụ của họ đơn giản và hầu như không có tài sản gì

Loài người bắt đầu tăng lên nhanh chóng khi con người biết chăn nuôi và trồng trọt, khai thác tài nguyên đất đai tạo nên lương thực và thực phẩm dồi dào Kể từ thế kỷ 17 con người đã biết dựa trên những số liệu thống kê để ước tính sự biến động dân số thế giới, như

là dùng phương pháp suy luận từ số liệu thu được ở các cộng đồng dân cư nông nghiệp và các dẫn liệu về khảo cổ học Theo kết quả ước tính, khoảng 2000 năm về trước, tức là vào đầu công nguyên, dân số loài người có khoảng 250 triệu, đến năm 1650 dân số ước khoảng

500 triệu người Số dân này tăng gấp đôi lên thành 1 tỷ vào năm 1850, sau đó tăng gấp đôi lần nữa thành 2 tỷ vào năm 1930 Như vậy cần lưu ý rằng theo thời gian không những dân

số thế giới tăng mà cả “chỉ số gia tăng dân số” cũng tăng

Nếu coi chỉ số gia tăng dân số gấp đôi là khoảng thời gian mà sau đó dân số tăng gấp đôi thì thực tế tăng dân số trái đất cho thấy, để dân số tăng gấp đôi từ 500 triệu lên 1 tỷ mất

200 năm, từ 1 tỷ lên 2 tỷ mất 80 năm và từ 2 tỷ đến 4 tỷ mất 45 năm

Số dân 4 tỷ trên trái đất được ghi nhận vào năm 1975 và tháng 12 năm 1999 dân số trái đất đã đạt con số 6 tỷ người Lấy thời điểm năm 1975 để tính thì tại thời điểm đó, thời gian tăng gấp đôi dân số là 36 năm và tiếp tục suy diễn thì trái đất sẽ có 8 tỷ dân vào năm

Từ sau chiến tranh thế giới thứ 2, tỷ lệ tăng dân số có bước đột biến tăng đến 2% một năm Dân số tăng với tốc độ cao đã làm chấn động toàn cầu Một học giả người Mỹ đã ví

sự tăng dân số thế giới như một quả bom Các danh từ quả bom dân số, bùng nổ dân số, dân số tăng như nấm đã trở thành danh từ được toàn cầu chấp nhận

Trong tác phẩm của câu lạc bộ Roma cũng khẳng định dân số thế giới đã tăng đến giới hạn cuối cùng, nếu không nhanh chóng kìm hãm lại thì tài nguyên sẽ bị cạn kiệt và cân bằng sinh thái sẽ bị phá vỡ và đã ví sự tăng dân số như sự phát triển của tế bào ung thư Sự tăng dân số của các châu lục như châu Phi, châu Á, châu Mỹ la tinh hiện nay có thể

ví như một con ngựa tuột cương đang phi về phía trước

Nguyên nhân chủ yếu của sự tăng dân số quá nhanh trong hơn nửa thế kỷ gần đây là

từ sau chiến tranh thế giới thứ 2, nhiều nước Á, Phi và Mỹ la tinh thoát khỏi chế độ thực dân, giành được độc lập, kinh tế và đời sống có xu hướng đi lên Vì thế, tỷ lệ tử vong giảm

từ 30% xuống còn khoảng 20%, trong khi đó tỷ lệ sinh lại tăng ở mức cao từ 30% đến 40% hoặc cao hơn Vì thế, sự bùng nổ dân số đã xảy ra, chủ yếu là ở các nước đang phát triển

và chậm phát triển chiếm khoảng 3/4 dân số thế giới

Đại đa số các chuyên gia nghiên cứu về trái đất đã cho rằng, tốt nhất nên khống chế dân số của trái đất ở 15 tỷ người Hội nghị về môi trường của Liên Hiệp Quốc (LHQ) xuất phát từ góc độ bảo vệ cân bằng sinh thái cũng cho rằng tài nguyên của trái đất có thể nuôi sống được 11 tỷ người là thích hợp Các chuyên gia Trung Quốc qua nghiên cứu cũng cho rằng dân số Trung Quốc lý tưởng là ở khoảng 700 triệu đến 1 tỷ người

2.2.2 Áp lực của gia tăng dân số tới môi trường

Có thể thấy rõ rằng trên quan điểm sinh thái thì nếu dân số cứ tăng mãi thì hoàn toàn

có lý do để lo lắng về tiền đồ sinh tồn của nhân loại sẽ bị đe doạ Nếu không kiểm soát được tốc độ tăng dân số thì tới một thời điểm nào đó nó có thể huỷ diệt nhân loại, huỷ diệt trái đất Xét về khía cạnh nào đó, thì sức ép dân số là sự trả thù của thiên nhiên và xã hội đối với sự tăng trưởng và hoạt động quá độ của con người

Sự tăng dân số đã gây áp lực vô cùng to lớn đến đời sống xã hội và đối với môi trường

và từ cuối thế kỷ 20 đến nay sức ép về dân số đã mang tính toàn cầu, chủ yếu là ở vấn đề

xã hội và nguy cơ về sinh thái

Vấn đề xã hội là gia tăng sự nghèo đói, thất nghiệp, gây khó khăn cho giáo dục, bảo

vệ sức khoẻ của con người, gia tăng tình trạng phạm tội, và phân phối thu nhập không công bằng trong xã hội Vấn đề nguy cơ sinh thái là tác động đến sự thiếu hụt tài nguyên thiên nhiên, gia tăng ô nhiễm môi trường, suy giảm đa dạng sinh học Sau đây sẽ đề cập đến một

số khía cạnh trên do áp lực của sự gia tăng dân số như hiện nay gây nên

1 Dân số với suy kiệt tài nguyên

Do dân số tăng nên tốc độ sử dụng tài nguyên tự nhiên trên trái đất tăng nhanh trong thế kỷ 20, dẫn đến nhiều loại tài nguyên bị suy giảm và có nguy cơ cạn kiệt trong tương lai không xa

Theo dự đoán nêu trong cuốn sách dự báo thế kỷ 21 của các nhà khoa học Trung Quốc thì dầu mỏ với tốc độ khai thác như năm 1982 thì đến năm 2016 các mỏ dầu hiện có sẽ gần cạn kiệt và phải trông chờ vào các mỏ dầu thăm dò mới Tuy nhiên tốc độ thăm dò hiện nay không kịp với tốc độ khai thác Về than đá còn có thể đủ dùng 1600 năm nữa Về nước

sẽ có nhiều vùng thiếu nước ngọt, có những vùng thiếu nước ngọt hoàn toàn Ngoài ra còn khoảng 12 loại tài nguyên khác chỉ duy trì được khoảng 50 năm nữa.Vấn đề này sẽ trình bày thêm trong một số phần sau

2 Dân số với nhu cầu lương thực và thực phẩm

Nhu cầu về lương thực, thực phẩm ngày càng tăng do gia tăng dân số và tăng thu nhập của dân cư Vì vậy, vấn đề cung cấp đủ lương thực cho dân số trên toàn thế giới đang ở tình trạng báo động Hiện nay, trong số trên 6 tỷ người đang sống trên trái đất ngày nay thì

cứ 10 người có 1 người bị đói Số người bị suy dinh dưỡng còn nhiều hơn, ước tính khoảng

500 triệu người

Để tính nhu cầu lương thực và thực phẩm cho một đầu người dân, ta thường quy về số kcal cần cho một ngày đêm Nhu cầu năng lượng cần cho mỗi người phụ thuộc vào mức độ lao động, lứa tuổi, giới tính và nơi sinh sống Nhu cầu năng lượng cần cung cấp cho một người ở châu Âu là 2400kcal/ngày cho nam, 1600 kcal/ngày cho nữ Người Việt Nam có nhu cầu thấp hơn một chút, tương ứng là 2100 kcal/ngày và 1400 kcal/ngày Trong khẩu phần ăn hàng ngày cần phải tính không chỉ số kcal mà còn cả thành phần dinh dưỡng, đặc biệt là protein Nếu thiếu protein động vật thì phải bù bằng protein thực vật Sự thiếu protein trong khẩu phần thức ăn ở các nước kém phát triển rất nghiêm trọng

Ở nước ta, theo điều tra của Viện Dinh dưỡng thì tình hình dinh dưỡng của nhân dân

ta là rất kém Bình quân số kcal cung cấp cho một người mỗi ngày mới chỉ đạt 1950 kcal, tức là còn thiếu khoảng 15% nữa Để đảm bảo nhu cầu năng lượng và thành phần dinh dưỡng qua khẩu phần thức ăn, thông thường người ta tính là trong khẩu phần cần có 2100 kcal từ thức ăn thực vật và 200 kcal từ thức ăn động vật