Bài giảng môi trường sinh thái

Nó nghiên cứu mối quan hệ tương tác không chỉ giữa các cá thể sinh vật, mà còn giữa tập thể, giữa cộng đồng với các điều kiện môi trường tự nhiên bao quanh nó Lê Huy Bá, 2005.. • - Sin

Sinh thái Môi trường

CBGD: TS Ngô An

Sinh thái môi trường học cơ bản (30 tiết)

(Chung cho 3 chuyên ngành)

• 1) Những nguyên lý cơ bản của STH, HST môi trường, Cân bằng sinh thái.

• 2) Phương pháp luận và PP nghiên cứu của

STMT.

• 3) Dòng năng lượng, chuổi thức ăn trong HST.

• 4) Sinh thái quần thể, quần xã.

• 6) Chu trình sinh địa hoá.

• 7) Các yếu tố MT vật lý ảnh hưởng đến HST

• 8) Ảnh hưởng của bộc phát dân số đến STMT

• 9) Cây xanh, rừng, Đa dạng sinh học và MTST

• 10) Chỉ thị môi trường sinh thái

• 1) Suy thoái MT và diễn thế sinh thái.

• 2) PHú dưỡng hoá

• 3) Sinh thái môi trường đất ước

• 4) Sinh thái đô thị và đô thị sinh thái

• 5) Sinh thái môi trường nông thôn

• 6) Thách thức và hiểm hoạ sinh thái môi trường

toàn cầu

• 7) Một số ứng dụng về sinh thái môi trường

Sinh thái môi trường học ứng dụng (15 tiết)

(Chuyên ngành Kỹ thuật MT và Quản lý TNTN)

Nhóm khái niệm về sinh thái, môi trường

•MT của con người bao gồm toàn bộ các hệ thống tự nhiên và các hệ thống do con người tạo ra, những cái hữu hình (tập

quán, niềm tin ), trong đó con người sống và lao động, họ khai

thác các tài nguyên thiên nhiên và nhân tạo nhằm thoã mản những nhu cầu của mình ( UNESCO, 1981 ).

Nơi lưu trữ và

cung cấp các

nguồn thông tin

Nơi chứa đựng các nguồn tài nguyên

Nơi chứa đựng các phế thải

do con người tạo

ra trong cuộc sống Các chức năng chủ yếu của MT

Môi trường

• - MT sống của con người theo nghiã rộng là tất cả các nhân tố tự nhiên và xã hội cần thiết cho sự

sống, sản xuất của con

người như tài nguyên thiên nhiên, không khí, đất ,

nước, ánh sáng, cảnh

quan, quan hệ xã hội

• - MT sống CCN theo nghiã hẹp chỉ bao gồm yếu tố tự nhiên và nhân tố xã hội

trực tiếp liên quan tới chất lượng cuộc sống con

người => là tất cả những

gì xung quanh chúng ta, tạo điều kiện để chúng ta sống, hoạt động và phát triển (MT tự nhiên + MT xã hội)

Lê Huy Bá, 1997

Lê Huy Bá, 1997

Sinh thái môi trường

• - Sinh thái môi trường là môn học thuộc ngành môi trường học Nó nghiên cứu mối quan hệ

tương tác không chỉ giữa các cá thể sinh vật,

mà còn giữa tập thể, giữa cộng đồng với các điều kiện môi trường tự nhiên bao quanh nó (Lê Huy Bá, 2005).

• - Sinh thái môi trường ngoài nhiệm vụ của môi trường sinh thái học cổ điển còn tập trung vào mối quan hệ giữa con người và môi trường sống thông qua các hoạt động công , nông nghiệp, khai thác tài nguyên, hoạt động văn hoá xã hội (du lịch, vui chơi giải trí…)

• - Sinh thái học môi trường là gạch nối giữa sinh thái học cổ điển và môi trường học.

Các phân môn của STMT:

sống:

• - Sinh thái môi trường học cá thể

• - Sinh thái môi trường học quần thể

• - Sinh thái môi trường học quần xã

• - Hệ Sinh thái môi trường

• - Sinh quyển học

• Căn cứ vào mục đích nghiên cứu:

• - Sinh thái môi trường cơ sở : Nghiên

cứu các khiá cạnh của sinh thái môi trường và đưa ra các lý thuyết về môi trường học

• - Sinh thái môi trường ứng dụng : Ứng dụng các kiến thức lý thuyết vào

thực tế để quản lý, cải tạo môi

trường

• Căn cứ vào tính chất môi trường:

• - Sinh thái môi trường đất

• - Sinh thái môi trường nước

• - Sinh thái môi trường không khí

theo đặc trưng khác:

• - Sinh thái môi trường rừng

• - Sinh thái môi trường biển

• - Sinh thái môi trường sông

• - Sinh thái môi trường ven biển

• - Sinh thái môi trường nông thôn

• - Sinh thái môi trường đô thị

• Mỗi loại môi trường, có thể chia thành đơn vị nhỏ hơn:

• Ví dụ: Sinh thái môi trường rừng

• - Sinh thái môi trường rừng mưa nhiệt đới

• - Sinh thái môi trường rừng ngập mặn

• - Sinh thái môi trường rừng tràm

• - Sinh thái môi trường rừng rụng lá

• - Sinh thái môi trường rừng lá kim

• - Sinh thái môi trường tự nhiên

• - Sinh thái môi trường nhân tạo

Các loại hệ sinh thái trong sinh quyển

• - HST tự nhiên: Rừng, đồng cỏ, ao hồ, biển

và đại dương….

• - HST đô thị: Các thành phố lớn và các

khu công nghiệp.

• - HST Nông nghiệp: Là một vùng hay 1 ĐV

sản xuất nông nghiệp HST nhân tạo do

con người tạo ra Gồm các thành phần:

• + Đồng ruộng cây hàng năm

• + Vườn cây lâu năm

• + Đồng cỏ chăn nuôi

• + Ao cá

• + Khu vực dân cư nông thôn.

Khái niệm về sinh thái học

 Sinh thái học là khoa học về quan hệ của sinh vật hoặc một nhóm sinh vật với môi trường xung quanh, hay là khoa học về

quan hệ qua lại giữa sinh vật và môi

trường (Odum, 1971).

 Sinh thái học (Ecology), theo Heckel E

(1896), hình thành từ chửû Hy Lạp Oikos

(nhà ở, nơi sinh sống) + Logos (khoa học, môn học) Do đó, sinh thái học (sinh môi học) là khoa học về các cơ thể sống

“trong nhà” của mình.

• - X.X Chvartch, 1975 (Liên Xô): Sinh thái

học là khoa học về cấu trúc tự nhiên,

khoa học mà sự sống bao phủ hành tinh đang hoạt động trong sự toàn vẹn của

mình.

• - Sinh thái học là khoa học về cấu trúc và chức năng của thiên nhiên mà đối tượng của nó là tất cả các mối quan hệ hổ

tương giữa sinh vật và môi trường (Lê Huy Bá, 2005)

• Sinh thái học là khoa học tổng hợp, những kiến thức của nó bao gồm kiến thức các

khoa học khác:

Động vật học, thực vật học

Sinh lý học, sinh hoá học

Di truyền học, tiến hoá học

Trồng trọt, chăn nuôi, trồng chăm sóc rừng ,

 Toán học, hóa học, vật lý học

Địa lý, xã hội học, kinh tế học, pháp quyền

Sinh thái tế bào, di truyền sinh thái, sinh thái nông nghiệp,

• 1) Tóm lại, Sinh thái học là 1 khoa học

cơ bản trong sinh vật học, nghiên cứu:

• - Các mối quan hệ sinh vật với sinh

vật;

• - và sinh vật với môi trường;

• - ở mọi mức tổ chức, từ cá thể ,

quần thể, đến quần xã sinh vật và hệ sinh thái

• 2) Sinh thái học là môn học nghiên

cứu về tất cả các quan hệ giữa sinh vật và MT và những điều kiện cần

thiết cho sự tồn tại của chúng.

• 3) Sinh thái và Môi trường giúp tối ưu hoá

việc sử dụng các nguồn tài nguyên thiên

nhiên, lãnh thổ, giúp quy hoạch tổng thể

phát triển lâu bền.

• 4) Giúp dự đoán những biến đổi của môi trường trong tương lai

• 5) Giúp nhìn nhận lại những khả năng thực sự của con người trong xây dựng các hệ

nhân tạo, thấy rõ được những tác động bất lợi của con người đến môi trường

• 6) Đề xuất các biện pháp cãi thiện môi

trường sống nói chung và trái đất của

chúng ta.

Nhiệm vụ Sinh thái MT học

• - Xem xét tất cả các mối quan hệ giữa con

người và môi trường sống bao gồm các lĩnh vực sinh hoạt, khai thác sử dụng nguồn tài nguyên

thiên nhiên, sản xuất sản phẩm cho xã hội

• - Theo dõi các biến đổi vật lý, hoá học, sinh học của môi trường,

• - Xem xét, tìm cách ngăn ngừa những ảnh hưởng xấu do sự biến đổi môi trường lên sức khoẻ lâu dàu và phương tiện sống của con người, giảm

thiểu tác hại do con người gây ra cho môi

trường.

• - Dựng lại những đặc điểm của môi trường trong quá khứ, trong lịch sử hình thành và phát triển

của trái đất

• - Giải quyết những mâu thẫn giữa con người và môi trường

Đối tượng nghiên cứu của STH

• - Là tất cả các mối quan hệ giữa cơ thể sinh vật với môi trường, hay còn gọi là sinh học môi trường (E.P.Odum, 1983).

• - Đối tượng NC có thay đổi theo các giai đoạn:

• + Từ TK 19 về trước : Chủ yếu là nghiên cứu cá thể hay “ tự sinh thái” (Autoecologia);

• - Nghiên cứu quan hệ cá thể với môi trường sống của nó như: Hình thái, tập tính thích nghi với MT (trên căn bản học thuyết tiến hoá của Dawin bằng con đường chọn lọc tự nhiên) –> Sinh thái học cá thể (Ontoecology)

• + Cuối TK 19 đến nay: Nghiên cứu ở mức tổ chức sinh vật cao hơn như quần xã, hệ sinh thái, (tổng sinh thái – Synecologia) -> Sinh thái học quần thể (Population, Community Ecology)

Phương pháp nghiên cứu:

- Khi một môi trường thành phần hoặc một mắt xích trong

chuỗi thức ăn bị gây ảnh hưởng hoặc bị phá vỡ sẽ kéo theo

hoạt động giải phóng năng lượng bị Phá vỡ và tiếp theo đó là hoạt động của toàn bộ hệ sinh thái cũng bị phá vỡ

- Các hoạt động trao đổi vật chất và năng lượng trong môi

trường sinh thái luôn ở trạng thái cần bằng ''động'', trong đó các thành phần của môi trường có mối quan hệ qua lại và ràng buộc lẫn nhau Vì vậy, cần phải có sự nghiên cúu chi tiết về các mối tương quan lẫn nhau cùng với sự tương tác giữa các

thành phần và yếu tố môi trường.

-Nghiên cứu mồi trường sinh thái không được coi nhẹ thành phần nào trong hệ sinh thái môi trường Bởi vì hầu hết các chất

ô nhiễm xuất hiện trong môi trường thành phần này có thể lan truyền sang các môi trường thành phần khác một cách dễ

dàng.

- Nghiên cứu môi trường sinh thái cũng chính là tìm hiểu các yếu tố trội và chủ đạo trong hệ tương tác môi trường Xác định được tính đồng nhất và tính trội mới, xác định được chiều

hướng phát triển của đối tượng cần nghiên cứu, thậm chí cả

hệ sinh thái môi trường

- Phương pháp nghiên cứu môi trường sinh thái là môn khoa học đa chuyên ngành, đa liên ngành nhưng có giới hạn Không phải tất cả các ngành học đều có thể là môi trường học mà chỉ giới hạn ở một số ngành liên quan; trong một hoàn cảnh nhất định có thể lấy một ngành học nhất định làm nền tảng chủ đạo còn các ngành khác phụ trợ.

2 Các phương pháp nghiên cứu

a) Một số phương pháp nghiên cứu cổ điển

- Xác định về tính chất của các động, thực vật hay về chất lượng của chuỗi năng lượng và các hướng khác của cộng đồng sinh thái Gồm có :

- Phương pháp xác định kiểu phân bố của cá thể trong

quần cư.

- Phương pháp đánh giá số lượng cá thể của quần thể

trong hệ sinh thái

- Phương pháp khảo sát biến động quần thể trong hệ sinh thái.

- Phương pháp xác định chuỗi thức ăn và năng lượng.

b) Các phương pháp nghiên cứu sinh thái môi trường hiện đại:

- Phương pháp GIS - viễn thám.

- Phương pháp mô hình hóa.

• Kết quả 2 phương pháp trên là cơ sở cho các phương pháp nghiên cứu tổng hợp:

• - Mô hình hoá dựa trên toán học và thông tin được xử lý trên máy tính (phương pháp mô phỏng - modelling)

• - Phương pháp đánh giá tác động môi

trường EIA (Environmental Impact

• Quần thể (Population): Những cá thể của cùng một loài sống chung với nhau ở một vùng lãnh thổ.

• Quần xã (Community): Tất cả những cơ thể sống được tìm thấy trong một môi trường đặc trưng Bao gồm tất cả những quần thể của những loài khác nhau sống chung với nhau ở một vùng lãnh thổ.

• HST (Ecosystem): Một quần xã và MT của nó, bao gồm tất cả mối quan hệ tương hỗ giữa sinh vật và

MT vật lý bao quanh giữa chúng với nhau.

• Sinh quyển (Biosphere): Gồm tất cả những cơ thể sống trên trái đất (TĐ)hoặc tất cả các quần xã trên

TĐ

• Sinh thái quyển (Ecosphere): Gồm tất cả những cơ thể sống trên TĐ và các tác động tương hỗ của

chúng với nhau và với đất đai, nước, không khí.

• Trái đất là hệ sinh thái khổng lồ

Các thuật ngữ sinh thái học

Quần xã thực vật trên núi

Quần thể Đước

Quần thể Thông ba lá

Hệ sinh thái rừng

Quần thể Voi (Tây

Nguyên)

Quần thể Sếu đầu đỏ (Đồng Tháp)

• HỆ SINH THÁI

• 1- Định nghĩa

• - HST là đồng tổ hợp của một quần xã sinh vật với MT vật lý xung quanh nơi mà quần xã đó tồn tại, trong đó các sinh vật, MT tượng tác với nhau để tạo nên chu

trình vật chất và sự chuyển hoá của năng lượng

• - Nói cách khác, HST bao gồm các sinh vật sống và các điều kiện tự nhiên (môi trường vật lý) như ánh

sáng, nước, nhiệt độ, không khí, Điều quan trọng là tất cả các điều kiện hữu sinh (Biotic component) và vô sinh (abiotic component) tác động tượng hỗ với nhau

và giữa chúng luôn xảy ra quá trình trao đổi năng

lượng, vật chất và thông tin

• - Có thể minh hoạ HST bằng công thức toán học:

• Quần xã sinh vật + Môi trường xung quanh + Năng

lượng mặt trời = Hệ sinh thái

Quần

xã sinh

vật

Môi trường xung quanh

Năng lượng mặt trời

Hệ sinh thái

Quần

xã sinh

vật

Môi trường xung quanh

Năng lượng mặt trời

Hệ sinh thái

NĐ, Muối, Khí CO2ø,

pH, O 2, , Khoáng (N,

P, Ka, Na…), Vi lượng

Hệ sinh thái rừng

• 2- Độ lớn

• Các HST có thể có những quy mô lớn nhỏ khác nhau Theo A Tanslay (l935) đưa ra các khái

trên TĐ làm thành một HST khổng lồ và được gọi

là sinh thái quyển (ecosphere)

• 3- Tính hệ thống

• - Trong HST, tính hệ thống được thể hiện chủ

yếu là mối quan hệ tượng hỗ giữa sinh vật với

là dòng nội lưu (inner flow)

• - Trừ vũ trụ ra thì tất cả các hệ thống tự nhiên

bao gồm tất cả các HST đều là những hệ thống hở.

• 4- Tính phản hồi

• - HST luôn là một hệ thống hở và tự điều chỉnh, bởi vì trong quá trình tồn tại và phát triển, HST thường xuyên phải tiếp nhận vật chất, năng lượng, thông tin và cả

những sức ép, cú sốc (stress) từ MT

• => HST có hai tính chất đặc thù :

• + Tính chất tự cân bằng (homestagis) nghĩa là khả năng HST phản kháng lại các thay đổi và giữ được trạng thái cân bằng.

• + Năng lực chịu tải (carrying capicity), nghĩa là khả

năng của các HST có thể gánh chịu những sức ép,

những cú sốc trong những điều kiện khó khăn nhất

• - Tuy nhiên, các HST cũng chỉ có giới hạn xác định

trong phản hồi và khả năng chịu tải => khi chịu một tác động vừa phải từ bên ngoài, các HST sẽ phản ứng lại

một cách thích nghi bằng cách sắp xếp lại các mối quan

hệ trong nội bộ và toàn thể hệ thống để duy trì sự ổn

định của mình trong điều kiện MT biến động

• - Đối với những tác động quá lớn, quá mạnh, vượt khỏi sức chịu đựng của hệ, hệ không thể tự điều chỉnh được

và cuối cùng bị suy thoái rồi bị huỷ diệt

• Các nhân tố sinh thái

• Nhân tố sinh thái là nhân tố của MT có ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp lên sinh vật Người ta chia thành 3 nhóm:

• 1 Các nhân tố không sống bao gồm các yếu tố tự nhiên

như:

• - Địa hình : độ cao, độ trũng, độ dốc, hướng phơi địa hình

• - Khí hậu : nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, gió,

• - Nước : nước mặn, nước ngọt, mưa,

• 3- Nhân tố con người

• - Về thực chất, con người và động vật đều có những tác động tương tự đến MT như lấy thức ăn, thải bỏ chất thải vào MT

• - Nhưng do sự phát triển cao về trí tuệ nên con người còn tác động vào MT bởi các nhân tố xã hội và thể chế

• - Các nhân tố sinh thái không phải có tác động giống nhau đến sinh vật, mà phụ

thuộc vào đặc điểm của từng loài và

hoàn cảnh MT cụ thể

• - Một số nhân tố có tác động định hướng hoặc điều khiển sự tồn tại và phát triển của sinh vật, những nhân tố này được

gọi là những nhân tố đíều khiển

Một số quy luật cơ bản của sinh thái học

• Các nhân tố sinh thái tác động đến MT theo một số

quy luật nhất định Đó là :

• 1 Quy luật giới hạn sinh thái

• - Mỗi loải có một giới hạn đặc trưng về mỗi nhân tố

• 2- Quy luật tác động tổng hợp các nhân tố

sinh thái

• - Tất cả các nhân tố sinh thái đều gắn bó chặt chẽ với nhau thành tổ hợp sinh thái

• - Tác động đồng thời của nhiều nhân tố tạo nên

một tác động tổng hợp lên cơ thể sinh vật Đồng thời mỗi nhân tố sinh thái của MT chỉ có thể biểu hiện hoàn toàn tác động của nó đến đời sống sinh vật khi mà các nhân tố sinh thái khác cũng ở trong điều kiện thích hợp

• - Ví dụ, trong đất có nhiều chất dinh dưỡng,

nhưng cây trồng chỉ hút thu được các chất này khi đất có độ ẩm thích hợp, hoặc khi cây sống ở điều kiện có đầy đủ ASMT, nhưng khả năng quang

hợp của nó sẽ kém đi khi trong đất thiếu độ ẩm,

thiếu các chất dinh dưỡng khoáng

• 3- Quy luật tác động không đồng đều của

nhân tố sinh thái lên chức năng sống của

cơ thể

• - Các nhân tố sinh thái có ảnh hưởng khác nhau lên các chức năng của cơ thể sống, có nhân tố cực thuận lợi đối với quá trình này, nhưng đại

có hại hoặc nguy hiểm cho quá trình khác

• - Ví dụ, nhiệt không khí tăng lên 40-50 độ C làm tăng quá trình trao đổi chất ở động vật máu

lạnh, nhưng lại kìm hảm sự di chuyển, con vật rơi vào tình trạng đờ đẫn vì nóng