Bài Giảng Môi Trường Trong Xây Dựng

Dưới đây sẽ nêu lên hai định nghĩa được sử dụng nhiều ở nước ta: 1 Của UNESCO 1981: “MT là toàn bộ các hệ thống tự nhiên và các hệ thống nhân tạo, những cái hữu hình dưới dạng vật thể ho

PGS.TS TRẦN CÁTTRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC ĐÀ NẴNG

BÀI GIẢNG

MÔI TRƯỜNG

TRONG XÂY DỰNG

ĐÀ NẴNG, 2008

CHƯƠNG 1 MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

1.1 CÁC ĐỊNH NGHĨA VỀ MÔI TRƯỜNG (MT)

Định nghĩa khái quát và phổ biến trên thế giới: “MT của một vật thể hoặc một

sự kiện là tổng hợp các điều kiện bên ngoài có liên quan đến vật thể và sự kiện đó” Bất cứ một vật thể, một sự kiện nào cũng đều tồn tại và diễn biến trong một

MT nhất định

Khi nghiên cứu về các cơ thể sống người ta đưa ra định nghĩa về MT sống của

các cơ trhể sống Đó là : “Tổng hợp các điều kiện bên ngoài có liên quan đến sự sống và sự phát triển của các cơ thể sống đó”.

Về môi trường sống của con người, có nhiều định nghĩa Dưới đây sẽ nêu lên hai định nghĩa được sử dụng nhiều ở nước ta:

1) Của UNESCO (1981): “MT là toàn bộ các hệ thống tự nhiên và các hệ thống nhân tạo, những cái hữu hình dưới dạng vật thể hoặc phi vật thể (phong tục, tập quán, niềm tin …), trong đó con người sinh sống và bằng lao động của minh khai thác các tài nguyên thiên nhiên và nhân tạo nhằm thoả mãn nhu cầu của con người”

2) Luật BVMT của CHXHCN Việt Nam (29/11/2005): “MT bao gồm các yếu

tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật”

Các định nghĩa trên đã khẳng định MT sống của con người không chỉ là nơi tồn tại, sinh trưởng và phát triển cho một thực thể sống là con người (trong phạm vi môi trường tự nhiên - MTTN) mà còn là "khung cảnh của cuộc sống, của lao động

và sự vui chơi giải trí cùng những nhân tố phát triển trí tuệ của con người, do chính mối quan hệ giữa con người với con người tạo ra (môi trường xã hội - MTXH)

1.2 PHÂN LOẠI VÀ CẤU TRÚC MT

MT được phân loại theo các thành phần cơ bản, theo mục đích và nội dung nghiên cứu hoặc theo nghĩa rộng hay hẹp

1) Theo các thành phần cơ bản, cấu trúc MT được phân thành ba thành phân

vật lý (vô sinh) và một thành phần sinh học (hữu sinh):

a) Thạch quyển (Lithosphere:) chỉ lớp vỏ trái đất dày 60-70 km trên phần

lục địa và 2-8km dưới đáy đại dương Thành phần hoá học, tính chất lý học của thạch quyển ảnh hưởng rất cơ bản đến cuộc sống con người, đến sự phát triển sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp và duy trì cuộc sống hoang dã Tuy nhiên do tính chất tương đối ổn định của nó so với các thành phần khác nên trong nhiều chương trình giám sát MT ở quy mô toàn cầu (GEMS) cũng như quy mô từng quốc gia việc quy định các tiêu chuẩn chất lượng liên quan đến thạch quyển là không thống nhất và không bắt buộc giám sát với tất cả mọi nơi

b) Thuỷ quyển (Hydrosphere): là phần nước của trái đất, bao gồm đại

dương, sông suối, hồ ao, nước ngầm, băng tuyết, hơi nước trong đất và trong không khí Thủy quyển đóng vai trò không thể thiếu được trong việc duy trì cuộc sống con người, các loài động thực vật và trong việc cân bằng khí hậu toàn cầu

c) Khí quyển (Atmosphere): là lớp không khí bao bọc xung quanh trái đất

Khí quyển đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc duy trì sự sống nói chung và quyết định đến tính chất khí hậu thời tiêt của quả đất

Do không khí và nước là các thành phần linh động, dễ biến đổi, luân chuyển, lan truyền, tác động trong khu vực rộng lớn nên việc giám sát mức độ ô nhiễm của chúng là bắt buộc trong hệ thống GEMS của LHQ Hầu hết các quốc gia đều có mạng lưới quan trắc, giám sát các loại MT này

Ba quyển trên là các thành phần vật lý vô sinh, được cấu thành từ các nguyên tố vật chất và chứa đựng năng lượng dưới các dạng khác nhau như thế năng, cơ năng, quang năng, hoá năng, điện năng v.v…

d) Sinh quyển (Biosphere): là các thành phần có tồn tại sự sống Sinh quyển

bao gồm các cơ thể sống và những bộ phận của thạch quyển, thuỷ quyển và khí quyển Có thể viết: Sinh quyển = các cơ thể sống + thạch, thuỷ và khí quyển

Sinh quyển bao phủ từ vùng núi cao đến đáy đại dương, cả lớp dưới của khí quyển và lớp trên của thạch quyển Sinh quyển bao gồm các thành phần vô sinh và hữu sinh, quan hệ chặt chẽ và tương tác phức tạp với nhau Sinh quyển không thể tách rời khỏi các thành phần khác mà luôn chịu tác động của việc thay đổi tính chất

lý, hoá học của các thành phần đó

Khác với các thành phần vật chất vô sinh, trong sinh quyển ngoài vật chất và năng lượng còn có thông tin sinh học với tác dụng duy trì cấu trúc và cơ chế tồn tại

và phát triển của các vật sống Dạng thông tin phức tạp nhất và phát triển cao nhất

là trí tuệ con người, nó đang tác động ngày càng mạnh mẽ đến sự tồn tại và phát triển của Trái đất Những biến đổi to lớn trên hành tinh chúng ta hiện nay cũng như những hoạt động của con người trong vũ trụ đều do trí tuệ con người tạo ra Vì vậy, ngày nay người ta thừa nhận có sự tồn tại một quyển mới là “Trí quyển” (Noosphere), bao gồm các bộ phận trong trái đất và trong vũ trụ, tại đấy có tác động của trí tuệ con người Trí quyển chính là nơi đang xảy ra những biến động to lớn về

MT mà khoa học MT đang đi sâu nghiên cứu

Trong thế kỷ 21, dự đoán sẽ xuất hiện một nền kinh tế mới có tên là "Kinh tế trí thức" và

nhiều tên gọi khác Nền kinh tế mới được phát triển dựa trên trí thức khoa học cho nên tốc độ tăng trưởng của nó tỷ lệ thuận với tốc độ tăng trưởng của khối lượng trí thức khoa học mà loài người tích luỹ được Người ta cho rằng, số lượng trí thức mà loài người sáng tạo ra trong thế kỷ 20 bằng tổng lượng tri thức khoa học mà loài người đã tích luỹ trong suốt lịch sử hơn 500 ngàn năm tồn tại của mình Trong thế kỷ 21, khối lượng tri thức đó lại được nhân lên gấp bội Do đó cần phải khôn khéo và tìm mọi cơ hội để năm lấy ngay kẻo muộn Nếu không sẽ phải trả giá đắt cho sự phát triển của mình.

2) Theo mục đích và nội dung nghiên cứu:

Khái niệm chung về MT sống của con người còn được phân thành MT thiên nhiên, MT nhân tạo và MT xã hội

a) MT thiên nhiên (Natural Environment): bao gồm các nhân tố tự nhiên như

vật lý, hóa học và sinh học MT này tồn tại khách quan ngoài ý muốn của con người hoặc ít chịu sự chi phối của con người

b) MT xã hội (Social Environment): là tổng thể các mối quan hệ giữa con người

với con người, giữa cá thể con người với cộng đồng xã hội MTXH được chia ra nhiều phân hệ: như môi trường văn hoá, kinh tế, giáo dục, luật pháp, chính trị, đô thị v.v… MT này sẽ tạo ra thuận lợi hoặc trở ngại cho sự tồn tại và phát triển của cá

nhân và cộng đồng xã hội: hoà bình hay chiến tranh, hợp tác hữu nghị hay đối kháng v.v

c) MT nhân tạo (Artificial Environment): bao gồm những nhân tố vật lý, hoá

học, sinh học và xã hội học do con người tạo ra và chịu sự chi phối của con người.Trong thực tế, 3 loại MT này cùng tồn tại, xen kẻ vào nhau và tương tác chặt chẽ với nhau

3) Theo nghĩa rộng hay hẹp:

Rộng: MT bao gồm các nhân tố tự nhiên và xã hội cộng với các loại tài nguyên

cần thiết phục vụ cho sự sống và phát triển con người, kể cả các nhân tố về chất lượng MT đối với sức khoẻ và tiện nghi sinh sống của con người

Hẹp: MT chỉ gồm các nhân tố tự nhiên và xã hội như không khí, đất, nước,

quan hệ chính trị xã hội tại nơi sinh sống và làm việc của con người nhưng không xét đến yếu tố tài nguyên

1.3 CÁC CHỨC NĂNG CỦA MT

ĐỐi với con người, MT sống có chất lượng cao là môi trường thoả mãn được các chức năng cơ bản sau đây:

1 MT là không gian sống của con người và thế giới sinh vật

Trong cuộc sống của mình, con người cần một khoảng không gian sống với một

độ lớn và một chất lượng nhất định Trái đất, thành phần môi trường cơ bản và gần gũi nhất của loài người có tổng diện tích khoảng 15 tỷ hecta và diện tích đó hầu như không thay đổi trong hàng trăm triệu năm qua Trong lúc đó, dân số loài người trên Trái đất đã và đang tăng lên theo cấp số nhân Diện tích đất bình quân đầu người theo đó giảm xuống nhanh chóng Quá trình tăng dân số và thu hẹp diện tích đất bình quân tính theo đầu người trên thế giới theo thời gian được đưa ra như sau:

Bảng 1.1

Năm Dân số (triệu

người) Diện tích đất bình quân đầu người (ha)

độ tăng càng nhanh, chỉ trong vòng 39 năm từ 1960 đến 1999 đã tăng gấp đôi từ 3

tỷ lên 6 tỷ

Ở Việt Nam: chúng ta có khoảng 31.168.800 ha đất, đầu thế kỷ 18 có khoảng 4 triệu người, đến nay đã trên 85 triệu người, diện tích đất bình quân chỉ có 0,38 ha/đầu người Quá trình tăng dân số và thu hẹp diện tích đất bình quân đầu người của Việt Nam như bảng 1.2 dưới đây.

Bảng 1.2

Năm Dân số (triệu

người) Diện tích đất bình quân đầu người (ha)

- Khoảng sử dụng môi trường (environmental use space) là tổng các ngùon

tài nguyên thiên nhiên có thể được sử dụng hoặc những ô nhiễm có thể phát sinh để đảm bảo một môi trường lành mạnh cho thế hệ hôm nay và mai sau

- Dấu chân sinh thái (ecological footprint) được phân tích dựa trên định lượng

tỷ lệ giữa tải lượng của con người lên một vùng nhất định và khả năng của vùng để duy trì tải lượng đó mà không làm cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên (đơn vị tính là hecta) Nước Mỹ năm 1993 cần sản xuất 1 dấu chân sinh thái để đảm bảo mức sống trung bình của người dân là 8,49 ha, nó chiếm gấp hơn 5 lần so với mức trung bình của một người dân trên thế giới (1,7 ha) Chỉ những nước có dấu chân sinh thái cao hơn 1,7 ha mới có thể tồn tại bền vững mà không làm cạn kiệt vốn tài nguyên thiên nhiên

2 MT là nơi cung cấp các nguồn tài nguyên cần thiết cho con người

Trong lịch sử phát triển của mình, loài người đã trải qua nhiều giai đoạn với nhiều nền sản xuất khác nhau từ săn bắt, hái lượm đến nông nghiệp, công nghiệp và hậu công nghiệp Xét về bản chất thì mọi hoạt động đó đều nhằm vào việc khai thác các tài nguyên thiên nhiên thông qua lao động cơ bắp, công cụ, vật tư và trí tuệ Con người đã lấy từ tự nhiên những nguồn tài nguyên sản xuất ra của cải vật chất nhằm đáp ứng nhu cầu của mình Nhu cầu của con người về các nguồn tài nguyên không

ngừng tăng lên cả về số lượng, chất lượng và mức độ phức tạp theo trình độ phát triển của nó Các nguồn tài nguyên thiên nhiên mà con người có thể sử dụng sản xuất ra của cải vật chất cho mình rất đa dang, phong phú, bao gồm: rừng tự nhiên, các thuỷ vực, không khí, năng lượng (mặt trời, gió, nước…), các lòai dầu mỏ, quặng

đá, các lòai động thực vật v.v… Dân số càng tăng lên, kỹ thuật sản xuất càng tiến

bộ, văn minh loài người càng nâng cao bao nhiêu thì tài nguyên thiên nhiên càng bị khai thác cạn kiệt bấy nhiêu

Để khắc phục điều đó, con người phải tiến hành thăm dò, khai thác các vùng đất mới, các dạng tài nguyên mới như các nước Trung Quốc, Ấn Độ đã tiến hành trong thời kỳ Trung Cổ, các nước công nghiệp châu Âu đã làm đối với châu Mỹ, châu Phi, châu Á và châu Đại Dương trong thời kỳ cận đại và hiện đại Con người phải thăm dò để phát hiện và khai thác các tài nguyên tiềm tàng trong lòng đất, trong biển cả để có thêm nguồn tài nguyên mới Con người cũng đã sử dụng khoa học và công nghệ để chế tạo ra các loại vật liệu nhân tạo thay thế vật liệu tự nhiên như nhựa tổng hợp, vật liệu compôsit … Nhưng đồng thời với việc sáng tạo ra những loại vật liệu mới, tạo ra những tiến bộ quan trọng trong cuộc sống của mình, con người cũng đã tạo ra những vấn đề gay cấn về MT cần phải lưu ý giải quyết như nhựa tổng hợp không thể phân huỷ tự nhiên được, thuốc BVTV có chu kỳ phân huỷ lâu, gây bệnh cho người v.v…

3 MT là nơi chứa đựng và xử lý các loại phế thải do con người tạo ra

Trong việc khai thác, sản xuất và sử dụng tài nguyên thiên nhiên vào cuộc sống của mình, con người chưa bao giờ và cũng sẽ không bao giờ đạt được hiệu suất 100%, tức là không bao giờ sử dụng được hết mà luôn tạo ra các loại phế thải như phế thải trong sinh hoạt, trong sản xuất v.v… MT chính là nơi phải chứa đựng các loại phế thải đó

Các chất thải sẽ được các loài vi sinh vật và các yếu tố môi trường khác phân huỷ Trong thời kỳ sơ khai, khi dân số loài người còn ít, phương thức sản xuất còn đơn giản, thủ công, các chất thải sẽ được phân huỷ tự nhiên sau một thời gian nhất định hoặc được sử dụng lại để lại trở thành nguyên liệu của tự nhiên như các chất bài tiết của sinh vật được làm phân bón, các phế thải từ sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp được làm thức ăn cho gia súc, làm nhiên liệu đốt v.v… Sự tăng dân số thế giới cùng với quá trình công nghiệp hoá và đô thị hoá diễn ra một cách nhanh chóng làm cho số lượng chất thải tăng lên không ngừng, nhiều nơi, nhiều chỗ trở nên quá tải, làm ô nhiễm môi trường Vấn đề chứa đựng và xử lý phế thải trở thành vấn đề bức xúc về môi trường tại nhiều nơi trên thế giới Khả năng tiếp nhận và phân huỷ

chất thải trong một khu vực nhất định được gọi là khả năng đệm (buffer capacity)

của khu vực đó Khi lượng chất thải lớn hơn khả năng đệm hoặc thành phần chất thải có nhiều chất độc hại, vi sinh vật phân huỷ khó khăn thì chất lượng môi trường

sẽ giảm và có thể bị ô nhiễm Các nước công nghiệp phát triển đã tạo ra một lượng chất thải quá lớn hoặc rất độc hại, phải chôn lấp tại các vùng xa xôi hẻo lánh trong lãnh thổ của mình hoặc ở các nước nghèo sau khi mua quyền sử dụng đất Còn tại các nước nghèo, điều kiện vệ sinh kém, phế thải không được thu dọn, không được

xử lý, người phải sống chung với phế thải, với nguồn độc hại và dịch bệnh Vì vậy, phế thải đã trở thành vấn đề môi trường mà mức độ gay cấn càng tăng lên không những đối với các nước giàu mà cả đối với các nước nghèo kém phát triển

4 Môi trường còn là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người

Có thể nói môi trường là một thư viện bao la, là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người, vì :

- Trái đất là nơi "ghi chép" và lưu trữ lịch sử địa chất, lịch sử tiến hoá của vật chất và sinh vật, lịch sử xuất hiện và phát triển văn hoá của loài người

- Trái đất là nơi biểu hiện các chỉ thị về không gian, thời gian và những hiện tượng mang tính tín hiệu cảnh báo sớm các hiểm hoạ đối với con người và sinh vật sống trên Trái đất như: phản ứng sinh lý của các cơ thể sống trước khi xảy ra các tai biến tự nhiên như bão, động đất, núi lửa v.v…

- Trái đất là nơi lưu trữ và cung cấp cho con người sự đa dạng các nguồn gen, các loài động thực vật, các hệ sinh thái tự nhiên và nhân tạo, các vẽ đẹp cảnh quan

có giá trị thẩm mỹ, tôn giáo, đa dạng văn hoá v.v…

Môi trường được xem là suy thoái nếu không có đủ các chức năng trên hoặc thiếu một trong các chức năng trên Thiếu không gian sống hoặc không gian sống không có chất lượng, thiếu tài nguyên để duy trì cuộc sống, thiếu hoặc không chứa

và xử lý nổi chất thải hoặc làm mất đi những nguồn gen quý hiếm … đều làm cho môi trường bị suy thoái

1.4 TÀI NGUYÊN

1 Khái niệm

Tài nguyên có thể hiểu theo nghĩa rộng và hẹp

Theo nghĩa rộng thì Tài nguyên (TN - Resources) bao gồm tất cả các nguồn nguyên vật liệu (Materials), năng lượng (Energy) và thông tin (Information) có trên trái đất và trong vũ trụ mà con người có thể sử dụng phục vụ cho sự tồn tại

và phát triển của mình.

Có thể biểu diễn khái niệm đó thành đẳng thức: R = M + E + I (R- Resources,

M-Materials, E-Energy và I-Information)

Còn theo nghĩa hẹp thì khi nói đến Tài nguyên người ta chỉ xét đến những tài nguyên gắn liền với các nhân tố tự nhiên, không xét đến các nhân tố xã hội Theo đó

thì "Tài nguyên thiên nhiên là tất cả những loại vật chất có ích cho sự sống và phát triển của con người"

Trong bất cứ chế độ xã hội nào thì hoạt động của con người cũng đều là quá trình dùng năng lượng để biến đổi vật chất từ dạng tự nhiên có trong môi trường (các loại tài nguyên) thành các dạng có ích cho cuộc sống của mình Mọi hoạt động của con người đều chỉ là qúa trình biến đổi vật chất từ dạng này sang dạng khác chứ không làm biến mất vật chất

2 Các điều kiện để con người có tài nguyên

Tài nguyên là thuộc tính của môi trường, được con người đánh giá là có số lượng và chất lượng qua thời gian và không gian Nó không chỉ là thuộc tính hữu hình mà bao gồm các mối quan hệ chức năng được ràng buộc bởi nhu cầu của con người, bởi khả năng và quan niệm của con người về đánh giá và sử dụng TN Vì vậy, con người muốn có TN cần các điều kiện sau:

- Khi con người có nhu cầu, có khả năng hiểu biết đúng về môi trường sống của mình, về một vật hoặc loài nào đó của môi trường thì vật, loài đó mới có thể trở

Hoặc trong thiên nhiên có đến trên 30 triệu loài sinh vật nhưng con người chỉ mới biết được khoảng dưới 3 triệu loài (<10%); trong thiên nhiên có đến 75.000 loài thực vật có thể làm lương thực thực phẩm, thuốc chửa bệnh cho con người nhưng hiện nay con người mới chi biết được khoảng 150 loài

v.v…

Trình độ khoa học và công nghệ càng phát triển, càng tiến bộ thì con người càng sử dụng được nhiều TN hơn, việc chế biến TN thành sản phẩm tiêu dùng càng đa dạng, càng phức tạp hơn Con người cũng phối hợp được nhiều loại TN hơn trong việc chế tạo sản phẩm của mình Con người càng đi sâu hoàn thiện bản thân mình thì nhu cầu đối với TN ngày càng tăng, nên ngày càng có nhiều vật, loài trở thành TN Cuộc cách mạng khoa học - công nghệ chính là những mốc đánh giá trình độ nhận thức của con người đối với việc khai thác và sử dụng TN

3 Phân loại tài nguyên

Tài nguyên là nguồn lực của mọi quốc gia, là đầu vào của mọi quá trình sản xuất

Vì vậy, TN có thể phân loại như sau:

a) Tài nguyên thiên nhiên (TNTN - natural Resources): là những tài nguyên gắn

liền với các nhân tố thiên nhiên như đất, nước, không khí, rừng, biển v.v…; nó tồn tại khách quan, ngoài ý muốn chủ quan của con người

TNTN được chỉa làm hai loại: TN tái tạo được và không tái tạo được.

TN tái tạo được (renewable Resources) là loại TN có thể tự duy trì, tự bổ sung

một cách liên tục khi được quản lý một cách khôn ngoan và hợp lý Đó là những loại

TN được cung cấp hầu như liên tục và vô tận từ vũ trụ như năng lượng mặt trời, nước, gió, thuỷ triều … hoặc là những TN tồn tại và phát triển trong chu trình tiến hoá tự nhiên như TN sinh học, nếu không bị chính con người phá hoại Các loại tài nguyên này có đặc điểm là có thể trở lại trạng thái ban đầu sau một chu trình sử dụng Cũng phải thừa nhận rằng, nếu sử dụng không hợp lý, tuy là TN tái tạo được nhưng chúng vẫn có thể bị suy thoái không thể tái tạo được, thí dụ: TN nước là lọai TN tái tạo, nhưng do quản lý và sử dụng không tốt, dẫn đến bị ô nhiễm nặng nề, gây nguy hại cho cuộc sống đến mức phải xử lý mới có thể sử dụng được Hoặc như năng lượng mặt trời cũng vậy, nó không bị mất đi, nhưng con người trong một thời gian dài đã không kiểm soát được các loại khí gây hiệu ứng nhà kính, hậu quả là nhiệt độ bề mặt trái đất nóng lên, phá vỡ sự cân bằng nhiệt của trái đất, khí hậu bị biến đổi, băng tan nhanh chóng ở các cực … Hoặc như sinh vật là loại TN tái tạo được nhưng con người đã đánh bắt quá mức hay gây ô nhiễm môi trường sống của một số loài sinh vật, làm cho nhiều loài bị tiệt chủng v.v…

TN không tái tạo được (unrenewable Resources) là những TN tồn tại một cách

hữu hạn, nó sẽ biến mất hoặc biến đổi không còn giữ được tính chất ban đầu sau quá trình sử dụng (các loại khoáng sản, nhiên liệu, dầu mỏ, các thông tin di truyền của các loài sinh vật quý hiếm bị mai một không còn giữ được cho các thế hệ sau…) Về thực chất, TN không tái tạo được có thể lại được hình thành sau hàng triệu triệu năm nữa, nhưng điều ấy sẽ không còn ý nghĩa gì cho cuộc sống và nhân loại ngày hôm nay

Trong quá trình sử dụng, TNTN còn được chia ra theo dạng vật chất cụ thể như

TN đất, TN nước, TN rừng, TN biển, TN sinh học v.v…

Khi xét về trữ lượng người ta còn có thể phân ra là : TN hữu hạn, TN vô hạn Các nguồn TNTN mà hiện nay con người phải đặc biệt quan tâm là đất, rừng, nước, khoáng sản, năng lượng, sinh vật, biển và khí hậu cảnh quan

b) Tài nguyên nhân văn: (Human Resources) là những TN gắn liền với các nhân

tố con người và xã hội, tồn tại cùng với sự tồn tại của con người và là sản phẩm của con người Có thể phân biệt hai loại TN nhân văn:

- Di sản tinh thần (cơ sở chính trị, xã hội, văn hoá, khoa học, công nghệ, quan hệ giữa con người với nhau …)

- Cộng đồng dân cư: nguồn lao động, dân số …

Trong TN nhân văn cũng có thể phân thành hai loại: tái tạo được và không tái tạo được Con người cần nguồn TN để đảm bảo cuộc sống và phát triển Vì vậy, xét về mặt BVMT trên quan điểm sử dụng TN là biết khai thác, sử dụng hợp lý và có hiệu quả (khôn ngoan) mọi nguồn TN đảm bảo cho MT có thể tự phục hồi được

4 Khai thác TN

a) Khai thác TN đất

Đất là dạng TN vật chất của con người Đất có hai nghĩa: nghĩa thứ nhất là thổ nhưỡng (soil) - là mặt bằng để sản xuất nông lâm nghiệp, nghĩa thứ hai là đất đai (land)

- là nơi ở và xây dựng cơ sở hạ tầng của con người

- Giá trị thổ nhưỡng của đất được tính bằng số lượng diện tích (ha hay km2) và

độ phì (độ mầu mỡ) thích hợp cho trong cây lương thực và công nghiệp

- Giá trị đất đai được thể hiện qua diện tích và các thông số kỹ thuật của công trình hạ tầng kỹ thuật như nhà ở, đường giao thông, khu công nghiệp và đô thị

Theo số liệu thống kê năm 1980, tổng diện tích TN đất của thế giới là 14.777 triệu ha, trong đó có 526triệu ha đất đóng băng Đất canh tác chiếm 12%, rừng 32%, đồng cỏ 24%, còn lại 32% là đất cư trú và đầm lầy

Thực trạng TN đất của thế giới đang bị suy thoái nghiêm trọng do nhiều nguyên nhân: xói mòn, rửa trôi, bạc màu, nhiễm phèn, ô nhiễm, biến đổi khí hậu Hiện có tới 10% đất có tiềm năng canh tác nông nghiệp đang bị sa mạc hoá

TN đất của Việt Nam so với thế giới là rất hạn hẹp, có khoảng 33 triệu ha, trong

đó đất lâm nghiệp 11,8 triệu ha, chiếm 35,7%, đất nông nghiệp 7 triệu ha, chiếm 21%, đất chuyên dùng 1,4 triệu ha, chiếm 4,2%, đất chưa sử dụng là 13 triệu ha, chiếm 39% Diện tích đất bình quân đầu người của nước ta hiện nay là 0,45ha/người, bằng 17% mức trung bình của thế giới (2,37 ha/người), trong đó đất nông nghiệp chỉ có 0,095ha/người, băng 10% mức trung bình của thế giới Diện tích đó đang bị thu hẹp dần do quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá Đáng lo ngại nhất là trong tổng 33 triệu ha đất thì đã có 11 triệu ha đất đồi núi đang bị xói mòn thành đồi trọc Lượng đất nhiễm mặn lên tới 175.000 ha, nhiễm phèn là 602.190 ha, đất có nguy cơ bị sụt lở vùng ven biển, ven sông khoảng 1 triệu ha…

Trong các nguồn TN thì tài nguyên đất có giá trị hơn cả vì nó bao hàm mọi sự sống trên phần lục địa (trên cạn) và hàm chứa các nguồn tài nguyên khác như tài nguyên rừng, tài nguyên khí hậu v.v… Vì vây, việc bảo vệ tài nguyên đất được đặt ra hàng đầu cùng với phong trào chống đói nghèo và nạn thiếu lương thực trên thế giới.

b) Khai thác TN rừng:

Rừng là thảm thực vật của những cây thân gỗ trên bề mặt trái đất, giữ vai trò to lớn đối với con người:

- cung cấp gỗ

- điều hoà khí hậu (nhiệt độ không khí trong rừng nhỏ hơn nhiệt độ vùng đất trống 3 - 50C)

- giữ ẩm, bảo vệ nguồn nước sông hồ (hệ số dòng chảy trên mặt đất do nưa tạo

ra tỷ lệ nghịch với độ che phủ thực vật, đất có độ che phủ 75% thì hệ số dòng chảy chỉ bằng 1/2 hệ số dòng chảy của đất có độ che phủ 35%).

- duy trì nồng độ ô-xy và thu nhận khí CO2 trong khí quyển (một hecta rừng hàng năm tạo ra 16 - 30 tấn ô-xy và hấp thụ hàng chục tấn khí CO2

- ngăn chặn gió bão, lũ quét, chống xói mòn (lượng xói mòn của đất rừng chỉ bằng 10% so với lượng xói mòn của vùng đất trống)

- là nơi cư trú của các loài động vật hoang dã

- là nơi tàng trữ các nguồn gen quý hiếm, v.v…

Giá trị của TN rừng là giá trị tổng hợp chứ không phải chỉ là giá trị kinh tế đơn thuần là khai thác gỗ ; giá trị về môi trường của nó còn lớn hơn rất nhiều so với giá trị kinh tế Có

thể nói bảo vệ rừng là đồng nghĩa với việc bảo vệ các nguồn TN khác Vì vậy, tỷ

lệ đất có rừng che phủ của một quốc gia được xem là chỉ tiêu an sinh môi trường quan trọng Tỷ lệ này phải >45% diện tích lãnh thổ quốc gia (gần 1/2 diện tích quốc gia là rừng) sẽ là tỷ lệ an toàn tối ưu về môi trường.

Để khai thác, bảo vệ và phát triển rừng, người ta phân loại rừng như sau:

- Rừng phòng hộ: là rừng được sử dụng với mục đích môi trường như bảo vệ

nguồn nước, bảo vệ đất chống xói mòn, hạn chế thiên tai, điều hoà khí hậu, làm sạch khí quyển … Tuỳ thuộc mục đích phòng hộ nó còn được phân thành: rừng phòng hộ đầu nguồn, rừng chắn gió, chắn cát, chắn sóng, rừng lấn biển …

- Rừng đặc dụng: là rừng được sử dụng với mục đích bảo tồn thiên nhiên,

danh lam thắng cảnh, di tích lịch sử, văn hoá …Khả năng phục vụ của nó rất rộng như nghiên cứu khoa học (đa dạng sinh học, nguồn gen quý hiếm…), nghỉ ngơi, du lịch sinh thái … Chúng được phân thành các loại: rừng quốc gia, rừng bảo tồn thiên nhiên, rừng nghiên cứu thí nghiệm…

- Rừng sản xuất: là rừng được dùng để sản xuất, khai thác gỗ, các loại lâm

sản khác cũng như động vật rừng

Rừng trên trái đất ngày càng bị thu hẹp về diện tích và trữ lượng Đầu thế kỷ

XX rừng thế giới là 6 tỷ ha, năm 1958 còn 4,4 tỷ ha, hiện nay còn khoảng hơn 2,0

tỷ ha Tốc độ mất rừng trung bình hàng năm là 20 triệu ha/năm

Ở Việt Nam năm 1943 có 13,3 triệu ha rừng, chiếm 43,8% diện tích quốc gia, hiện nay còn khoảng 8,7 triệu ha, chiếm 28,3% Tốc độ mất rừng của ta khoảng 180.000 - 200.000 ha/năm

Rừng đang là vấn đề sống còn của con người trước những biến đổi môi trường

và thiên tai Vì vậy, từ năm 1991 Chình phủ đã ban hành Luật bảo vệ và phát triển rừng: đóng của rừng tự nhiên, chấm dứt du canh, khai thác hợp lý, hạn chế khai hoang chuyển rừng thành đất nông nghiệp, trồng rừng mới, bảo vệ rừng phòng hộ, phủ xanh đất trống đồi trọc v.v…

c) Khai thác TN nước

Nước là tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý, là cơ sở của sự sống và là

phương tiện để giữ gìn sự cân bằng sinh thái trên hành tinh chúng ta Tổng khối lượng của thuỷ quyển khoảng 14.1018 tấn (xấp xỉ bằng 7% khối lượng thạch quyển), trong đó đại dương có khối lượng 97,4%, khoảng 361 triệu km2 với 1,338.1036 m3

nước TN nước mà chúng ta có thể sử dụng trực tiếp là nước ngọt lục địa gồm hệ thống sông hồ (nước mặt) và nước ngầm có trữ lượng rất bé so với thuỷ quyển, chỉ khoảng 4,3%, trong đó nước ngầm khoảng 4,12% và nước mặt là 0,02%

Nước được khai thác để sử dụng cho sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp và các mục đích khác Con người khai thác sử dụng khoảng 35.000km3/năm, trong đó khoảng 8% cho sinh hoạt, 23% cho công nghiệp, 63% cho nông nghiệp và khoảng 6% cho các mục đích khác

Việc sử dụng TN nước trên thế giới hiện nay đang có những vấn đề sau:

- Nước phân bố không đều trên bề mặt trái đất: có nơi lượng mưa trung

bình hàng năm rất ít (vùng sa mạc: < 100mm/năm) nhưng có nơi lại rất lớn (Ấn Độ, VN… >5000mm/năm) Như vậy hạn hán, nước không đủ dùng có thể xảy ra ở vùng này nhưng vùng khác lại thừa nước, gây ngập lụt Những biến đổi khí hậu, nguyên nhân là do con người gây ra hiện nay, đang làm trầm trọng thêm sự phân bố không đều TN nước trên trái đất

- Nhu cầu sử dụng nước của con người ngày càng tăng lên theo sự phát

triển các mặt của con người Ngày nay con người khai thác và sử dụng nhiều TN nước hơn (lượng nước ngầm khai thác trên thế giới vào năm 1990 tăng 30 lần lượng khai thác năm 1960) Mức tăng bình quân hàng năm của nhu cầu sử dụng nước lên đến 6% Điều này làm cho nguồn nước ngọt có nguy cơ cạn kiệt về trữ lượng, gây

ra những biến động mạnh trong sự cân bằng nước tự nhiên

- Nguồn nước đang bị ô nhiễm do các hoạt động của con người gây ra: con

người đã thải ra môi trường nước các chất hữu cơ, các hoá chất và thuốc trừ sâu, các loại kim loại năng, độc hại …

Việt Nam có TN nước vào loại phong phú của thế giới, lượng mưa trung bình/năm cao khoảng 2.000mm/năm, gấp 2,6 lần lượng mưa trung binh của vùng lục địa trên thế giới Tổng lượng mưa trên toàn bộ lãnh thổ Việt Nam là 650km3/năm, tạo ra dòng chảy mặt trong vùng nội địa là 325km3/năm Tuy nhiên do mật độ dân số vào loại cao nên bình quân lượng nước phân bố theo đầu ngườì vào loại trung bình thấp của thế giới Việc khai thác, sử dụng TN nước ở Việt Nam cũng

có những tồn tại tương tự như của thế giới:

- Hiện tượng thiếu nước vào mùa khô và lũ lụt vào mùa mưa xảy ra hầu như ở khắp cả nước Kết quả tính toán cân bằng nước năm 2000 và 2010 cho thấy, nhu cầu dùng nước trong mùa khô của ta đều vượt quá 30% tổng lượng nước đến, đặc biệt vùng Nam Trung bộ có nhu cầu vượt đến 80 - 90% Theo tiêu chuẩn của FAO, lượng nước sử dụng không được vượt quá 30% tổng lượng nước đến, thì Việt Nam

sẽ thiếu nước trong mùa khô

- Tình trạng ô nhiễm nguồn nước kể cả nước mặt và nước ngầm Có thể nói hầu hết các sông rạch ở Việt Nam đã và đang bị ô nhiễm, nhiều nơi rất nặng nề như sông Thị Vải, sông Đồng Nai (Đồng Nai), sông Phú Lộc (Đà Nẵng), sông Cầu (Bắc Giang), sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu (Hà Nội) … do các nguồn thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp ngày càng gia tăng Việc sử dụng nước ngầm một cách

bừa bãi, thiếu quy hoạch đã làm thay đổi cân bằng áp suất gây nên sụt lún, mặn hoá

TN khoáng sản thường được phân loại như sau:

- Theo trạng thái tồn tại: rắn (khoáng), khí (khí đốt, Argon, Heli…) hoặc lỏng (dầu, Hg…)

- Theo nguồn gốc : khoáng sản nội sinh (trong lòng đất), ngoại sinh (lộ thiên trên bề mặt trái đất)

- Theo thành phần hoá học: kim loại (đen, màu, quý hiếm), phi kim loại (vật liệu khoáng, đá quý, vật liệu xây dựng), nhiên liệu (than, dầu, khí đốt …)

TN khoáng sản của Việt Nam rất đa dạng về loại hình (có khoảng 80 loại hinh với 3.500 mỏ lớn nhỏ)

Việc khai thác sử dụng TN khoáng sản có tác động mạnh mẽ tới môi trường sống Một mặt TN khoáng sản là nguồn nguyên vật liệu để tạo ra các dạng vật chất

có ích cho con người Mặt khác các vấn đề môi trường phát sinh trong khai thác, vận chuyển, chế biến và sử dụng khoáng sản sẽ rất lớn như mất đất, mất rừng, ô nhiễm nước, bụi, kim loại nặng, các hoá chất độc hại … tác động trực tiếp đến con người ở nhiều thế hệ Vì vậy cần phải được nghiên cứu tính toán kỹ lưỡng trước khi đầu tư khai thác

Hiện nay, dư luận đang rất quan tâm đến vấn đề khai thác bô-xit ở Tây Nguyên TCT Than và Khoáng sản Việt Nam (TKV) đang triển khai hai dự án là Nhân Cơ (Đắc Nông) và Tân Rai (Lâm Đồng) Các nhà khoa học và môi trường của Việt Nam cả trong và ngoài nước đã và đang có ý kiến, phân tích lợi và bất lợi, nên hay không nên của các dự án này Trước tình hình

dư luận có nhiều ý kiến lo lắng và phản đối, Thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng đã quyết định tổ chức cuộc hội thảo để tập hợp ý kiến rồi xem xét và quyết định Những ý kiến của các nhà khoa học xung quanh các vấn đề:

Một là: Hiện nay nước ta chưa hội đủ các điều kiện cho phép khai thác bô-xit ở Tây Nguyên có lợi cho sự phát triển bền vững của đất nước Thế giới đã đúc kết và đưa ra kết luận chỉ nên khai thác bô-xít để luyện nhôm khi có những điều kiện xếp theo thứ tự như:

- có nguồn điện dồi dào,

- có nguồn nước dồi dào,

- nơi khai thác có vị trí hoang vắng (xa khu dân cư hay vùng kinh tế) và địa thế thích hợp (thấp, trong thung lũng, không phải vùng đầu nguồn các sông), thuận lợi cho việc tổ chức bảo

vệ môi trường (xử lý nước thải và bùn đỏ nhiễm hoá chất…).

- có khả năng giảm xuống mức thấp nhất chi phí vận tải

- có trữ lượng bô-xit dồi dào với hàm lượng cho phép đạt chuẩn 4/2/1 (4 tấn quặng làm

ra 2 tấn alumina để có 1 tấn nhôm)

- có nguồn lao động rẻ hoặc được cơ giới hoá cao độ khâu khai thác.

Ta chỉ có 2 điều kiện cuối cùng và là 2 điều kiện thấp nhất trong 6 điều kiện cần phải có,

đó là nguồn TN dồi dào và giá lao động rẻ.

Ngoài ra còn có hai vấn đề cực kỳ quan trọng khác trong khai thác bô-xit ở Tây Nguyên không thể bỏ qua là: a) vấn đề an ninh quốc gia và b) tác động đối với quê hương sinh tồn của đồng bào các dân tộc ít người.

Vì vậy họ đang kiến nghị là nên đình chỉ các dự án này trước khi còn chưa muộn.

đ) Khai thác TN năng lượng

Năng lượng là dạng TN vật chất, xuất phát từ hai nguồn: năng lượng Mặt trời

và năng lượng Lòng đất

Năng lượng Mặt trời tồn tại dưới các dạng: bức xạ mặt trời, năng lượng sinh học dưới dạng sinh khối động thực vật, năng lượng chuyển động của khí quyển, huỷ quyển (gió, sóng, thuỷ triều, hải lưu, dòng chảy …)

Năng lượng Lòng đất gồm: năng lượng dưới dạng nhiệt độ cao của lòng đất biểu hiện như nguồn nước nóng, núi lửa, phóng xạ của các mỏ Uran, Th, Po, mỏ nhiên liệu hoá thạch …

Nhu cầu sử dụng năng lượng của con người ngày một cao (giữa thế kỷ XX là 70.000kcal/người-ngày, hiện nay là 200.000kcal/người-ngày) Tiềm lực năng lượng mỗi quốc gia khác nhau: Nhật, Pháp chủ yếu là năng lượng hạt nhân, Trung Quốc, Đức, Anh là than, Mỹ, Nga là dầu khí …

Việc khai thác than đá, dầu khí thường gây ô nhiễm môi trường: ô nhiễm bụi,

ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm biển, mất thảm thực vật, gây sụt lún mặt đất và vùng thềm lục địa v.v…

Thuỷ năng được coi là năng lượng sạch (VN có trữ lượng thuỷ điện 30.970

MW = 1,4% tổng trữ lượng thế giới) nhưng việc xây dựng hàng loạt các nhà máy thuỷ điện cũng sẽ gây tổn hại đến môi trường như có thể gây ra động đất cưỡng bức, làm thay đổi khí hậu, thời tiết, mất đất canh tác nông lâm nghiệp, làm biến đổi chế độ thuỷ văn vùng hạ lưu các sông…

Năng lượng hạt nhân là năng lượng nhận được từ quá trình phân rả hạt nhân các nguyên tố phóng xạ U, Th… hoặc tổng hợp nhiệt hạch Một gr U235 có năng lượng giải phóng bằng đốt 2 tấn than đá Nguồn năng lượng này không tạo ra khí ô nhiễm, bụi nhưng lại có nguy cơ rủi ro dò rỉ phóng xạ lớn dưới dạng khí, rắn hoặc lỏng

Các nguồn năng lượng khác như gió, thuỷ triều, bức xạ mặt trời, địa nhiệt nếu được sử dụng thì đẩm bảo hoàn toàn là năng lượng sạch Tuy nhiên với điều kiện hiện nay thì chưa thể khai thác được với khối lượng lớn để có thể phục vụ cho con người mà có thể chỉ đủ phục vụ cho nhu cầu dân sinh vùng xa, cao …

Việt Nam có nhiều nguồn TN năng lượng lớn: than Quảng Ninh, dầu Vũng Tàu, Côn Đảo, khí ở Thái Bình, Vũng Tàu, Nam Côn Sơn, thuỷ điện ở nhiều nơi … Việc khai thác các nguồn năng lượng này đã mang lại hiệu quả to lớn, tuy nhiên cần

có các phương án bảo vệ môi trường để không gây thảm hoạ cho đất nước

e) Khai thác TN biển:

Biển và đại dương chiếm 71% diện tích bề mặt trái đất, sâu trung bình 3.710m, dung lượng nước 1,37 tỷ km3 TN biển rất đa dạng, bao gồm nhiều nguồn lợi: (1) hoá chất và khoáng chất trong nước và trầm tích đáy, (2) nhiên liệu (dầu, khí), năng lượng sạch khai thác từ gió biển, nhiệt độ nước biển, các dòng hải lưu và thuỷ triều, (4) sinh vật biển bao gồm các nhóm động, thực vật và vi sinh vật với khối lượng khổng lồ (550 tỷ tấn), là nguồn lợi có giá trị rất quan trọng đối với con người Ngoài ra TN biển còn thể hiện ở hệ thống giao thông thuỷ tiện lợi, cảnh quan

du lịch, nghỉ dưỡng …

Do biển có giá trị như vậy nên việc khai thác biển ngày càng gia tăng Theo đánh giá của FAO, khai thác thuỷ sản biển không được vượt quá ngưỡng tái tạo là

100 triệu tấn/năm, nhưng hiện nay đã đạt ngưỡng và có xu hướng vượt quá Hiện tượng chôn chất phóng xạ và đổ chất thải độc hại ra biển vẫn chưa được kiểm soát triệt để Các sự cố tràn dầu trên biển do tai nạn khi vận chuyển vẫn liên tiếp xảy ra

Vì vậy, vấn đề ô nhiễm biển cũng đã xuất hiện ngày một nhiều trên các vùng biển thế giới

5 Luật bảo tồn TN

a) Khái niệm

Dưới mọi hình thái xã hội, quá trình sống của con người bao gồm hai quá trình cơ bản là sản xuất và tiêu dùng Sản xuất là quá trình dùng năng lượng để biến đổi TNTN thành sản phẩm có ích, thoả mãn được nhu cầu và nguyện vọng của con người Còn tiêu dùng là quá trình sử dụng sản phẩm tức là quá trình biến đổi TN từ dạng phù hợp với nhu cầu và nguyện vọng con người thành dạng không còn phù hợp và bị thải bỏ lại môi trường Mọi hoạt động của con người đều chỉ là quá trình biến đổi vật chất từ dạng này sang dạng khác chứ không làm biến mẩt vật chất.Con người muốn đưa toàn bộ TN khai thác được vào hệ thống hoạt động của mình (tức là vào hai quá trình sản xuất và tiêu dùng) và TN ấy tồn tại dưới dạng hoặc là sản xuất hay tiêu dùng, còn tổng lượng vật chất của TN vẫn luôn được bảo tồn Có thể diễn đạt quan niệm đó dưới dạng một đồng nhất thức:

R tn = R hc + R kt = R sd + R mt

trong đó: Rtn- tổng lượng TNTN của một quốc gia; Rhc- tổng lượng TNTN hiện có dưới mọi hình thức (kể cả trong sản phẩm đang tiêu dùng tại thời điểm xét); Rkt- tổng lượng TNTN khai thác được trong thời gian xét; Rsd- tổng lượng TN được sử dụng và Rmt- tổng lượng TN hoàn trả lại môi trường

b) Những vấn đề cần chú ý khi xem xét đồng nhất thức trên:

- MT ở đây bao gồm những nơi chốn có khai thác TN và tất cả những nơi TN được thải bỏ lại, nghĩa là bao gồm cả thạch, thuỷ và khí quyển Nhưng thực tế, TN khai thác được phần lớn là từ thạch quyển, một số ít từ thuỷ quyển và khí quyển, song phần thải bỏ lại MT của hoạt động con người trước hết là vào khí quyển (các loại khí thải), sau đó là thuỷ quyền và bề mặt thạch quyển Quy trình khai thác và thải bỏ ngược nhau đó là nguyên nhân gây ra sự mất cân bằng trong MT, tức là tạo

- Trong đồng nhất thức trên, chúng ta chỉ mới xét đến khối lượng vật chất của

Rmt tức là khối lượng TN bị thải bỏ lại MT, còn chất lượng của Rmt như thế nào thì chưa xét đến, mà Rmt có chất lượng ra sao lại do chính hành vi của con người quyết định, trong khi đó Rkt lại do thiên nhiên quyết định Thải bỏ như thế nào cho hợp lý

để MT có thể tự phục hồi được là tuỳ thuộc vào con người, tức là chính con người quyết định chất lượng MT sống của chính mình

- Giá trị sử dụng TN của Rsd phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ chế tạo thành Trong đồng nhất thức trên, công nghệ chế tạo TNTN cũng chưa được xét đến Khi

xét Rsd cũng không tính đến lượng TN bị hao hụt không sử dụng được mà phảỉ hoàn trả lại MT ngay, tức là chỉ xét đến cái thu được cụ thể mà không tính đến sự tổn hại của MT Mọi quá trình tiêu dùng đều không làm biến đổi vật chất, song khối lượng tiêu dùng hay giá trị sử dụng của Rsd phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ chế tạo thành và hành vi sử dụng của con người Đó là hai mặt của vấn đề con người quyết định chất lượng MT sống của mình mà trong đồng nhất thức trên chưa được xét đến.

- Khi xét đến Rmt chúng ta thường chú ý đến quá trình sản xuất năng lượng bằng việc đốt cháy dầu, than đá, khí đốt … để cung cấp cho các quá trình sản xuất khác Nhưng năng lượng lại không tham gia cấu thành sản phẩm, không có mặt trong sản phẩm, trong khi đó quá trình sản xuất năng lượng lại là nguyên nhân lớn gây ô nhiễm MT, làm biến đổi MT Xã hội càng văn minh, sản xuất càng phát triển, loài người càng cần nhiều năng lượng, do đó các nguồn TN để tạo ra MT càng được khai thác đến cạn kiệt và ô nhiễm MT ngày càng nặng nề hơn Loài người sẽ phải tìm các nguồn năng lượng sạch khác để thay thế cho than, dầu như năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt …

c) Phương hướng nâng cao chất lượng MT sống con người xét về mặt TN:

Từ đồng nhất thức trên, theo quan điểm kinh tế TN & MT có thể nhận thấy phương hướng nâng cao chất lượng MT sống trong sử dụng TN như sau:

R tn = R sd + R mt , từ đó có thể viết: R mt = R tn - R sd

Như vậy, để có thể nâng cao chất lượng MT sống của mình thì cần phải giảm

thiểu lượng TN thải bỏ lại MT, tức là giảm R mt Việc này có thể thực hiện được

bằng hai cách: hoặc là giảm bớt lượng tài nguyên chung R tn hoặc là tăng lượng TN

sử dụng R sd Nhưng:

- Nếu giảm bớt R tn tức là phải hạn chế khai thác TNTN lần đầu từ MT Điều này đồng nghĩa với việc hạn chế sản xuất, giảm tiêu dùng xã hội, tức là làm cho mức sống của xã hội bị suy giảm Đó là điều không thể chấp nhận được trong xã hội văn minh ngày nay Một xã hội nghèo đói, trình độ văn minh thấp chỉ có thể dẫn đến sự lãng phí TNTN nhiều hơn và nghèo đói lại là nguyên nhân gây ô nhiễm MT trầm trọng của các nước kém phát triển hiện nay

- Nếu tăng lượng TN sử dụng R sd ,tức là phải tăng cường sản xuất, tạo ra nhiều sản phẩm, nhiều hàng hoá có chất lượng hơn, phù hợp với quy luật thị trường Nhưng nếu tăng sản xuất quá mức sẽ lại là hành động gây ô nhiễm MT vì sẽ nhanh chóng làm cạn kiệt TNTN đặc biệt là các loại TN quý hiếm và TN không tái tạo được

Vì vậy, không thể chỉ thực hiện một trong hai giải pháp trên mà phải kết hợp

cả hai giải pháp đó một cách hợp lý, đồng thời phải xem xét lại hành vi sử dụng của con người, tức là:

+ Phải triệt để sử dụng lại các chất thải, giảm đến mức tối thiểu lượng R mt để hạn chế việc khai thác TN lần đầu từ MT Đó là một trong những nội dung cơ bản của công tác BVMT trong thời đại hiện nay

+ Phải tìm giải pháp công nghệ tối ưu để nâng cao hiệu quả sử dụng TNTN, nâng cao số lượng sản phẩm thu được từ một đơn vị TN hoặc kết hợp nhiều chủng loại TN trên một sản phẩm, đồng thời phải làm cho sản phẩm đó có thể sử dụng lại được (tái tạo được) Mặt khác, cần nâng cao chất lượng sản phẩm, làm cho sản

phẩm có giá trị sử dụng càng cao, càng bền thì càng ít bị thải bỏ lại MT Đó cũng là biện pháp kinh tế nhất, hữu hiệu nhất để BVMT.

+ Cần xem xét lại hành vi sử dụng của người tiêu dùng, giáo dục cho người tiêu dùng biết tiết kiệm, biết giữ gìn hàng hoá, không tiêu dùng xa hoa, lãng phí …

Resources (R ) - Tài nguyên Waste (W) - Thải bỏ

Production (P) - Sản xuất reuse (r ) - dùng lại

Consumption (C) - Tiêu dùng Assimiliate - Đồng hoá

Environment (E) - Môi trường

nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường

Thuật ngữ STH bắt nguồn từ chữ Hy Lạp là Oikos, có nghĩa là nhà (nơi) ở, được nhà khoa học người Đức là Ernst Heckel đề xướng vào năm 1866 và dùng nó như là một khoa học để xác định mối quan hệ tương hổ giữa các sinh vật với nhau

và với các nhân tố môi trường Có thể nói, STH là khoa học nghiên cứu mối quan

Resources (R) Production (P) Consumption (C)

Waste (W)

Assimilate of Environment

A (E)

hệ tổng hợp phức tạp mà Đac-Uyn gọi là các điều kiện đấu tranh để sinh tồn Học thuyết tiến hoá của Đac-Uyn được hình thành trên cơ sở nhận thức về mối quan hệ chặt chẽ giữa sinh vật với môi trường.

Những năm gần đây, STH đã trở thành khoa học toàn cầu Con người cũng như các sinh vật khác không thể sống tách rời khỏi môi trường cụ thể của mình Nhưng con người khác các sinh vật khác là có khả năng thay đổi, cải tạo các điều kiện môi trường cho phù hợp với mục đích riêng của mình Mặc dù vậy, thiên tai, hạn hán, lũ lụt, dịch bệnh, ô nhiễm môi trường … luôn luôn xảy ra Điều đó nhắc nhở chúng ta rằng, sức mạnh của loài người không phải là vô địch mà không có sai lầm Lịch sử nhân loại đã từng chứng kiến những cuộc khủng hoảng sinh thái do sai lầm của con người gây ra, ví dụ: từ thời cổ xưa, vùng thung lủng sông Tigres và Eufrates phồn vinh bổng biến thành hoang mạc vì bị xói mòn và khô cằn do hệ thống tưới tiêu bố trí không hợp lý; nguyên nhân sụp đổ của nền văn minh Mozopotami vĩ đại cũng do một tai hoạ sinh thái; một trong những nguyên nhân làm tan vỡ nền văn minh Maya ở Trung Mỹ và sự diệt vong của triều đại Khơme trên lãnh thổ Campuchia là do khai thác rừng nhiệt đới quá mức; biển Aral, biển lớn thứ tư thế giới nằm trong lục địa các nước Trung Á đang bị cạn dần (từ năm 1965 đến nay đã mất đi hơn 3/4 thể tích nước và 1/2 diện tích bề mặt) do các nguồn nước

bổ cập cho biển của hai sông Amua và Syra bị cắt bớt để chuyển về tưới cho các cánh đồng bông rộng lớn của các nước Trung Á v.v… Như vậy, khủng hoảng sinh thái không phải là vấn đề mới phát hiện ở thế kỷ XX khi ngành STH ra đời mà là những bải học trong quá khứ đã bị lãng quên Nêu lên những điều đó để thấy rằng, con người nếu muốn đạt được một sự thoả mãn nào đó cho nhu cầu phát triển của mình thì trong phần lớn các trường hợp phải chấp nhận những điều kiện của tự nhiên, những điều kiện đó được phản ảnh thông qua những quy luật sinh thái cơ bản

mà các sinh vật phải phục tùng

Trong các loài sinh vật trên hành tinh chúng ta thì con người là sinh vật xuất hiện muộn nhất, cách đây khoảng 1,5 triệu năm, nhưng với sự xuất hiện của con người, thế giới sinh vật đã đạt tới tột đỉnh của sự tiến hoá hữu cơ Cũng từ đó hình thành môi trường sống của con người với những nét đặc thù riêng Cùng với con người, nhân tố văn hoá, xã hội trong môi trường sống của nó cũng xuất hiện Con người đã tạo ra môi trường sống riêng của mình và thích nghi với chúng một cách chủ động

b) Đối tượng nghiên cứu của STH

Sự sống có thể là từ các nguồn gen, các tế bào (đơn, đa bào), các bộ phận (cơ quan) trong cơ thể sống đến các cá thể, quần thể, quần xã và hệ sinh thái Đối tượng nghiên cứu của STH là toàn bộ các mối quan hệ từ các cá thể sống cho đến các hệ sinh thái Còn từ nguồn gen cho đến các bộ phận của cơ thể sống là thuộc đối tượng nghiên cứu của các ngành khác như sinh học, y học v.v…

STH có mối quan hệ chặt chẽ với các ngành khoa học khác Trước hết là với ngành sinh học như sinh lý học, tiến hoá học, tập tính học, di truyền học v.v… vì chúng có chung một đối tượng nghiên cứu là các sinh vật Sau đó là các ngành khoa học nghiên cứu về môi trường như khoa học về ttrái đất, về vũ trụ, về không khí, nước … vì nó là cơ sở để bảo vệ môi trường Có thể nói STH là khoa học tiền bối của khoa học môi trường vì khoa học môi truờng lấy mối quan hệ giữa con người và

các hoạt động của nó với môi trường làm đối tượng nghiên cứu STH lại có quan hệ chặt chẽ với các khoa học về phát triển sản xuất như nông, lâm, ngư nghiệp vì STH

là cơ sở để tăng sản lượng, nâng cao năng suất cây trồng, vật nuôi … sử dụng hợp

lý và bảo vệ các nguồn tài nguyên để phát triển bền vững

c) Bản chất của STH

STH nghiên cứu 2 vấn đề chính:

- Nghiên cứu các yếu tố của môi trường và các nhân tố sinh thái có liên quan đến sự sông của các sinh vật để điều chỉnh các hệ sinh thái thích nghi với môi trường và các nhân tố sinh thái đó

- Nghiên cứu các quy luật cơ bản của hệ sinh thái như quy lụât tác động tổng hợp các NTST, quy luật giới hạn sinh thái, quy luật tác động không đều của các NTST lên cơ thể sống của các sinh vật, quy luật tác động qua lại giữa sinh vật với môi trường

2.1.2 Phân loại STH

a) Theo số lượng và loài

- STH cá thể: nghiên cứu một cá thể sinh vật riêng lẽ với môi trường, tìm ra

các giới hạn thích hợp và điều kiện cực thuận của các NTSTMT đối với sinh vật

Nó cũng nghiên cứu ảnh hưởng của các NTSTMT lên hình thái cấu tạo, sinh lý, tập tính của sinh vật

- STH quần thể: Quần thể là tập hợp các cá thể của cùng một loài, khác nhau

về kích thước, lứa tuổi và giới tính… được phân bố trong một không gian nhất định

và ở vào một thời điểm nhất định Quần thể là tổ chức sinh vật cao hơn mức cá thể STH quần thể nghiên cứu các đặc điểm của các quần thể về chất cũng như về lượng, nghiên cứu sự biến động số lượng cá thể và nguyên nhân gây ra sự biến động đó

- STH quần xã: Quần xã là tổ hợp các quần thể của ít nhất là hai loài khác

nhau cùng sống trong một không gian nhất định và ở vào một thời điểm nhất định

Ví dụ: quần xã ếch - nhái - cá trong một hồ nước; gà - vịt - ngan - ngỗng trong một vườn nuôi; các quần xã rừng (rừng già, rừng trẻ, rừng ôn đới, nhiệt đới …) Quần xã

là một tổ chức cao hơn quần thể STH quần xã nghiên cứu mối quan hệ giữa các loài sinh vật với nhau và với các nhân tố môi trường trong quần xã

- 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 còn có cả các điều kiện tự nhiên của môi trường như đất, nước, không khí cũng như tất cả các mối tương tác giữa các sinh vật với nhau và giữa các sinh vật với môi trường Ví dụ một hồ nước, một khu rừng, một thành phố… trong

đó có các sinh vật với môi trường sống của nó được gọi là hệ sinh thái hồ, hệ sinh thái rừng, hệ sinh thái đô thị v.v… Các hệ sinh thái trên trái đất tập hợp lại thành sinh quyển

b) Theo đối tượng nghiên cứu: STH phân ra: STH động vật, STH thực vật,

vi sinh vật, thú, người v.v… tức là lấy đối tượng là động vật, thực vật, vi sinh vật …

để nghiên cứu

c) Theo cách ứng dụng: STH phân ra: STH nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư

nghiệp, môi trường …, tức là lấy việc nghiên cứu ứng dụng trong nông, lâm, ngư nghiệp hoặc bảo vệ môi trường làm mục đích

2.1.3 Nhân tố sinh thái môi trường (NTSTMT)

Các NTST sẽ làm cho các sinh vật thích nghi về tập tính, về sinh lý và về hình thái cấu tạo thông qua hoạt động phối hợp của hệ thần kinh và hệ nội tiết Sự thích nghi về sinh lý được gọi là sự thuần hoá Môi trường luôn thay đổi đã làm tiền đề cho các sinh vật phải thay đổi theo để thích nghi Đó chính là quá trình hình thành

và tiến hoá của các loài sinh vật

b) Phân loại: Các NTSTMT được phân thành các nhóm sau:

- Nhóm nhân tố vô sinh như khí hậu, thời tiết, địa hình, nguồn nước, đất …

- Nhóm nhân tố hữu sinh như các quần thể sống của các loài động vật, thực vật, vi sinh vật… Đó là thế giới hữu cơ, một thành phần rất quan trọng của môi trường Các nhân tố này có thể cạnh tranh, ký sinh, thù địch …

- Nhóm nhân tố con người: là nhân tố ngày càng tác động mạnh mẽ lên môi trường Khác với nhóm nhân tố hữu sinh, con người tác động vào môi trường bởi các nhân tố về xã hội (như chế độ chính trị), tác động có ý thức (còn động vật thì không có ý thức), và tác động của con người ngày càng lớn v.v…

- Nhóm nhân tố độc lập hay phụ thuộc vào mật độ NTST độc lập mật độ là nhân tố không thay đổi hiệu quả nếu mật độ cá thể của quần thể thay đổi (thời tiết, khí hậu …), còn NTST phụ thuộc mật độ thì ngược lại sẽ thay đổi hiệu quả nếu mật

độ cá thể quần thể thay đổi (thức ăn, không gian sống, sự cạnh tranh …)

- Nhóm nhân tố có chu kỳ sơ cấp (nhiệt độ, ánh sáng …), chu kỳ thứ cấp (độ

ẩm không khí) hay nhóm nhân tố không có chu kỳ (bão… lũ …)

2.1.4 Nhân tố sinh thái giới hạn - Luật giới hạn sinh thái

NTST giới hạn: là nhân tố mà khi tác động lên các sinh vật được giới hạn

từ điểm cực hại thấp đến điểm cực hại cao thông qua điểm cực thuận Dưới điểm

cực hại thấp và trên điểm cực hại cao sinh vật không thể tồn tại được Ví dụ: nhiệt

độ, độ mặn là NTST giới hạn đối với các sinh vật; ánh sáng là NTST giới hạn đối với thực vật nhưng không phải là NTSHGH đối với động vật

Luật nói về các NTSTGH được gọi là luật giới hạn sinh thái, còn được gọi

là luật Shelford Shelford (1913) đã phát hiện thấy yếu tố giới hạn có thể không chỉ

là sự thiếu thốn mà còn có cả sự dư thừa Các sinh vật được giới hạn đặc trưng bởi tối thiểu và tối đa sinh thái, khoảng giữa hai đại lượng này tạo ra giới hạn của sự

chống chịu Do đó, Shelford đã phát biểu về định luật này như sau: "Tất cả các sinh vật đều chịu sự tác động của các NTSTMT trong một giới hạn nhất định

Tùy thuộc vào từng NTST, tuỳ thuộc vào khả năng chịu đựng của từng loài sinh vật mà chúng có sự phân loại rộng, hẹp, cao, thấp, nhiều, ít … khác nhau."

Ví dụ: đối với nhân tố là nhiệt độ, tuỳ theo loài sinh vật, ta có thể phân loại chúng thành loài chịu nhiệt rộng như hổ, báo; loài nhiệt hẹp như cây chuối, phong lan, san hô, gấu trắng, hải cẩu …; loài nhiệt nhiều (cây dương xỉ, xương rồng…), loài nhiệt ít (ếch, nhái …) v.v…

Sơ đồ đường cong Shelford biểu diễn giới hạn sinh thái là nhiệt độ như sau: Y

Sự sinh trưởng

Vùng tác động có lợi nhất

T0

Giới hạn sinh thái

Trong giới hạn sinh thái đó có vùng tác động có lợi nhất (opt.) Còn điểm tác động có lợi nhất của nhân tố đó đối với cơ thể sinh vật được gọi là điểm cực thuận Càng lệch xa vùng tác động có lợi nhất thì càng bất lợi cho cơ thể sinh vật

Có 4 quy luật giới hạn sinh thái như sau:

- Những sinh vật khác nhau thì có giới hạn sinh thái và điểm cực thuận khác nhau Các sinh vật có thể có giới hạn sinh thái rộng đối với NTST này nhưng lại có phạm vi chịu đựng hẹp với NTST khác

- Các sinh vật có giới hạn sinh thái rộng đối với tất cả các NTST thì thường được phân bố rộng hơn đối với các sinh vật khác (hổ, báo …)

- Khi một NTST nào đó không thích hợp với loài thì giới hạn sinh thái đối với những NTST khác có thể bị thu hẹp

- Giới hạn sinh thái đối với cá thể đang ở giai đoạn sinh sản thường hẹp hơn

so với giai đoạn trưởng thành không sinh sản

2.1.5 Nhân tố nhiệt độ

Nhìn chung các sinh vật chỉ có thể sống trong một phạm vi nhiệt độ khá hẹp (0 - 500C) Giới hạn này là giới hạn nhiệt độ của quá trình trao đổi chất trong cơ thể các loài sinh vật Đối với mỗi loài ta có thể xác định các loại nhiệt độ như nhiệt độ gây chết thấp (cực hại thấp), nhiệt độ chịu đựng thấp, nhiệt độ cực thuận (tối ưu), nhiệt độ chịu đựng cao và nhiệt độ gây chết cao (cực hại cao) Ta có thể biểu diễn

sơ đồ minh hoạ luật Shelford về quan hệ của cơ thể sinh vật và gradien nhiệt độ NTSTGH như sau:

Y

Sự sinh trưởng

Giới hạn sinh thái về nhiệt độ

Mỗi một loài sinh vật đều có vùng nhiệt độ cực thuận Ở nhiệt độ này mọi hoạt động của cơ thể được thực hiện một cách tốt nhất Giới hạn nhiệt độ thích hợp

và nhiệt độ cực thuận đối với các sinh vật thay đổi theo giai đoạn phát triển, theo trạng thái sinh lý của cơ thể và theo giới tính v.v…

Ta sẽ xét ảnh hưởng của NTST là nhiệt độ lên cơ thể sinh vật:

Khi nhiệt độ thay đổi:

- Làm thay đổi toàn bộ các chức năng của cơ thể sinh vật Với động vật, đó là

sự hô hấp, tuần hoàn, tiêu hoá, bài tiết, trao đổi chất, vận động, sinh sản, sinh trưởng, ngủ đông, ngủ hè v.v… Với thực vật đó là sự quang hợp, hô hấp, thoát hơi nước, thụ phấn, ra hoa, kết quả v.v…

- Làm thay đổi sự phân bố địa lý của các sinh vật trong các hệ sinh thái Do ảnh hưởng của nhiệt độ lên chức năng của cơ thể sinh vật nên buộc chúng phải tìm nơi có nhiệt độ thích hợp để sinh sống

- Các sinh vật phải có cấu tạo thích nghi phù hợp Các sinh vật sống trong môi trường nóng, nhiệt độ cao (ở các sa mạc) có khoang cánh rỗng để chống nóng, có thân sáp chống mất nước, chịu khát cao…; ngược lại các sinh vật sống ở nơi có nhiệt độ thấp (vùng cực) có tai, đuôi, chân (các phần phụ thò ra ngoài) ngắn lại, lông dày hơn, mỡ nhiều hơn … để chống rét v.v…

- Làm thay đổi thời gian (T) và tốc độ phát triển (Z) của các loài sinh vật Nhiều loài sinh vật, nhất là các loài biến nhiệt thì sự phát triển phụ thuộc rất nhiều

vào nhiệt độ Nếu nhiệt độ tăng lên thì thời gian phát triển sẽ giảm đi, tức là tốc độ phát triển sẽ nhanh hơn Tốc độ phát triển là số nghịch đảo của thời gian phát

triển Điều này có thể biểu diễn bằng toán học như sau:

Gọi k là nhiệt độ mà ở đó sinh vật bắt đầu phát triển, x là nhiệt độ của môi trường, nhiệt độ phát triển tốt nhất của sinh vật đó sẽ là (x - k).

Gọi Y là thời gian phát triển, Z là tốc độ phát triển đủ để hình thành một thế

hệ, thì

Y(x-k) = S

S là một hằng số và được gọi là tổng nhiệt của sự phát triển cho thế hệ sinh

vật đó, đơn vị tính là 0C/ngày, ta có phương trình biểu diễn thời gian và tốc độ phát triển của loài sinh vật đó phụ thuộc vào nhiệt độ như sau:

Các sinh vật đều có quan hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau Quan hệ trực tiếp là quan hệ thông qua nơi ở (habitat) và tổ sinh thái (ecological niche), vì mỗi sinh vật đều có một nơi ở và một tổ sinh thái nhất định Nơi ở là không gian mà loaì

đó chiếm cứ, còn tổ sinh thái là nơi cung cấp thức ăn và các nhu cầu khác cho đời sống của loài đó tồn tại và phát triển Còn quan hệ gián tiếp là quan hệ thông qua các NTST khác của MT

Mối quan hệ giữa hai cá thể sinh vật sống trong tự nhiên rất phức tạp, có thể

là giữa động vật với động vật hoặc động vật với thực vật Người ta có thể tổng kết một vài mối liên hệ giữa chúng như sau:

- Bàng quan (neutralisme): khi cả hai loài không có ảnh hưởng gì với nhau

như cây rừng, cây cỏ và con hổ;

- Cạnh tranh (compatition): khi cả hai loài đều bị hại vì cạnh tranh nhau về

thức ăn như cá quả - cá vược chẳng hạn Sự cạnh tranh này có thể cùng loài hoặc khác loài, có thể chiếm cứ lãnh thổ (nơi ở và tổ sinh thái) của nhau, sát hại lẫn nhau, thậm chí ăn thịt lẫn nhau Cạnh tranh là một trong những nguyên nhân dẫn tới sự tiến hóa của các loài sinh vật;

- Cộng sinh (symbiose): khi cả hai loài đều có lợi và cầnn thiết phải sống với

nhau như con kiến - cành cam;

- Hợp sinh (cooperation): khi cả hai loài đều có lợi nhưng không nhất thiết

phải sống với nhau (cá nước lợ - cây đước);

- Hội sinh (commonolisme): khi một loài có lợi còn loài kia không chịu ảnh

hưởng gì (cây họ đậu (lợi) - vi khuẩn cố định đạm)

- Hãm sinh (amenoalisme): khi một loài không bị ảnh hưởng gì còn loài kia

bị hại (nấm - vi khuẩn);

- Ký sinh (parasitisme): khi một loài có lợi còn loài kia bị hại trong mối quan

hệ sống bắt buộc (giun sán (vật ký sinh) và lợn (vật chủ));

- Vật dữ - con mồi (predation): khi một loài là đối tượng thực phẩm của loài

kia (chim sáo - giun đất, linh miêu - thỏ …)

Trong các mối quan hệ giữa các sinh vật với nhau thì quan hệ về thức ăn là rất quan trọng Chất và lượng thức ăn đã ảnh hưởng đến các chức năng sinh lý cơ thể sinh vật Mà thức ăn của động vật có thể là thực vật hoặc động vật Và vì cả động vật và thực vật đều chịu ảnh hưởng của các NTSTMT nên mối quan hệ của các sinh vật trong tự nhiên về mặt thức ăn rất phức tạp Trong quá trình hình thành loài, các loài động vật đều đã có những cấu tạo cơ thể thích nghi với thức ăn của mình (mỏ của các loài chim ăn các loại thức ăn khác nhau rất khác nhau: chim ăn thịt có mỏ diều hâu, chim ăn cá có mỏ nhọn dài, chim ăn hạt có mỏ ngắn phần dưới rộng hơn phần trên, chim ăn sâu bọ thì ngược lại v.v…)

b) Sự cân bằng sinh thái qua các chuỗi và lưới thức ăn:

- Xét quan hệ giữa hai loài :

A (con mồi) - B (vật dữ ăn mồi)

Nếu số lượng con mồi A giảm đi sẽ gây ra khan hiếm thức ăn cho vật dữ B và làm cho số lượng B giảm đi Và vì B giảm đi nên A lại có xu thế tăng lên, và vì A tăng lên nên B lại cũng có xu hướng tăng lên Vì vậy trong thiên nhiên luôn tạo được sự cân bằng sinh thái

- Xét tiếp quan hệ giữa ba cá thể (3 loài), trong đó hai loài A và B là con mồi còn C là vật dữ

A

con mồi C (vật dữ)

B

Nếu dân cư loài A giảm đi thì C sẽ có thể tập trung vào thói quen ăn con mồi

B và do đó sẽ tạo điều kiện cho A phục hồi mà không gây ảnh hưởng gì tới hệ sinhh thái Đến lúc nào đó dân số B giảm đi thì C lại phải tập trung ăn A làm cho B có điều kiện phục hồi Cứ như vậy sẽ tạo ra sự cân bằng sinh thái qua các chuỗi và lưới thức ăn

Một chuỗi thức ăn đơn giản có 4 mức dinh dưỡng là:

- cây xanh (vật sản xuất P),

- côn trùng ăn cây xanh - vật tiêu thụ cấp 1 (C1) như châu chấu chẳng hạn,

- chim thú ăn côn trùng - vật tiêu thụ cấp 2 (C2) và

- các loài sinh vật và vi sinh vật phân huỷ (D)

2.1.7 Sự tăng trưởng, biến động số lượng cá thể, chiến lược tăng trưởng : a) Sự tăng trưởng - đường cong tăng trưởng:

Sự tăng trưởng được biểu hiện bằng sự thay đổi số lượng cá thể của quần thể trong tự nhiên theo chiều hướng tăng lên Đường cong biểu diễn sự thay đổi đó gọi

là đường cong tăng trưởng Ta có thể xét đường cong tăng trưởng ở điều kiện lý tưởng và diều kiện thực tế

Gọi N là số lượng cá thể, t là thời gian tăng trưởng Giả sử là quần thể tồn tại trong điều kiện lý tưởng, tức là khi chỗ ở, thức ăn ổn định, không có kẻ thù, dịch

bệnh …, ta có: dN/dt = rN , với r - chỉ số sinh trưởng nội tại tự nhiên của quần thể

và đồ thị là một đường cong theo hàm luỹ thừa (hàm mủ)

Nhưng trong thực tế thì không thể có cự sinh trưởng theo hàm luỹ thừa một cách lý tưởng như vậy mà luôn có sự giới hạn của các điều kiện môi trường Các

điều kiện đó có thể biểu thị bàng k và k chính là số lượng tối đa cá thể của quần thể cho phép đạt được trong một môi trường nhất định (mỗi một môi trường chỉ

cho phép quần thể gia tăng đến một số lượng tối đa Nmax. nhất định mà thôi) Trong điều kiện đó, phương trình đường cong tăng trưởng thực tế sẽ là:

- Biến động có chu kỳ (nhiều năm, theo mùa …) Sự biến động nhiều năm thường thấy ở các quần thể chim và thú vùng cực; theo mùa thường thấy ở quần thể côn trùng, động vật thuỷ sinh, một số loài chim, ruồi, muỗi …

- Biến động không có chu kỳ, thường gặp ở loài cò xám, chúng chết về mùa đông rét đậm, một vài năm mới phục hồi

- Biến động bất thường: có thể thấy ở các quần thể mới nhập vào một môi trường lạ, chúng sinh trưởng đặc biệt nhanh như cừu, thỏ nhập vào Úc, ốc bươu vàng nhập vào một số nước châu Á; hoặc do các tai biến bất thường như động đất, núi lửa … giết chết một số quần thể nào đó

Sự biến động số lượng cá thể phụ thuộc vào 4 yếu tố: sinh, tử, nhập cư, di cư

Ta có thể biểu diễn số lượng cá thể của quần thể bằng biểu thức:

N t = N 0 + B - D + I - E

trong đó: Nt - (Number on the time t), số lượng cá thể ở thời điểm t; N0 - số lượng cá thể ở thời điểm gốc (t=0); B - (Birth), số lượng cá thể được sinh ra trong thời gian từ 0 đến t; D - (Death), số lượng cá thể chết đi; I - (Immỉgration) - số lượng cá thể nhập cư từ các quần thể khác vào; E - (Emỉgration), số lượng cá thể di

cư đi nơi khác Thông thường để tính toán sự biến động số lượng cá thể, người ta chỉ tính tỷ lệ sinh và tử còn bỏ qua tỷ lệ nhập và di cư

c) Chiến lược tăng trưởng

Người ta nghiên cứu hai thông số có liên quan đến chiến lược tăng trưởng của

quần thể, đó là chỉ số sinh trưởng tự nhiên nội tại của quần thể r và khả năng giới hạn của môi trường k.

Nếu gọi b là tỷ lệ sinh (bỉrth rate) và d là tỷ lệ chết (death rate) của các cá thể trong quần thể thì hiệu số (b - d) = r được gọi là tỷ lệ tăng trưởng các cá thể trong

quần thể đó hay còn gọi là chỉ số sinh trưởng nội tại tự nhiên của quần thể đó Ví dụ: con mọt lúa có r = 6,2; chuột cống r = 5,4; chuột đồng r = 4,5; người r = 0,0055 v.v…

Khả năng giơí hạn của môi trường k rất phức tạp và phụ thuộc vào các điều

kiện cụ thể của môi trường

Nhận xét: Các quần thể trong tự nhiên có hai kiểu chọn lọc tự nhiên thích nghi là chọn lọc theo kiểu r hoặc chọn lọc theo k (tăng r hay tăng k) Các quần thể sống trong môi trường ổn định, ít biến động thường chọn lọc theo kiểu k và các

quần thể sống trong môi trường hay biến động (trên các vũng nước tạm thời hay

trên xác chết các sinh vật) thường có kiểu chọn lọc theo r Áp lực chọn lọc tự nhiên

lên các cá thể của quần thể sẽ khác nhau và kết quả là phát triển được các gen có đặc trưng thich nghi cao nhất

2.1.8 Mô hình toán về sự cạnh tranh của hai quần thể

Mô hình này được suy ra từ phương trình đường cong sinh trưởng thực tế:

dN/dt =rN(k-N)/k, trong đó k - số lượng tối đa các cá thể của quần thể có thể

đạt được trong một môi trường nhất định và đó chính là khả năng giới hạn của môi trường

Gọi N 1 , N 2 là số lượng cá thể của quần thể 1 và quần thể 2 cạnh tranh nhau về

cùng một nguồn thức ăn; r 1 , r 2 là chỉ số sinh trưởng mội tại tự nhiên của quần thể 1

và quần thể 2 và k 1 và k 2 là khả năng giới hạn của môi trường đối với quần thể 1 và quần thể 2, ta có:

1

2 1 1 1 1

k

N N k N r dt dN

với α1 ,α2 là hệ số cạnh tranh của quần thể này với quần thể kia

Giải

2.2 CÁC HỆ SINH THÁI

2.2.1 Định nghĩa, cấu trúc, chức năng và đặc điểm của hệ sinh thái

Định nghĩa: Hệ sinh thái (HST) (Ecological system - ES) là một hệ thống bao

gồm sinh vật và môi trường tác động lẫn nhau thông qua các vòng tuần hoàn vật chất và dòng năng lượng Hay nói cách khác, HST là hệ thống bao gồm các quần xã

và sinh cảnh của nó HST có thể là tự nhiên hay nhân tạo Ví dụ: một cái hồ, một lưu vực sông, một khu rừng, một thành phố, một bể nuôi cá cảnh, một con tàu vũ trụ

… bao gồm các sinh vật và môi trường của nó được gọi là các HST hồ, sông, rừng (các HST tự nhiên), HST đô thị, cá cảnh, tàu vũ trụ … (các HST nhân tạo)… HST

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 HST được coi như một tổ chức sinh học, một cộng đồng cơ thể chiếm lĩnh không gian và tác động tương hỗ theo thời gian trong môi trường vật lý

Cấu trúc: Một HST (ES) gồm có 4 thành phần: Môi trường (E) vật sản xuất

(Producer), vật tiêu thụ (Consumer) và vật phân huỷ (Decomposer) Có thể viết:

ES = E + P + C + D

- Môi trường (E) bao gồm tất cả các nhân tố sinh thái của sinh cảnh như chất

vô cơ, hữu cơ, các yếu tố vật chất như đất, nước, nhiệt độ, ánh sáng … Môi trường đáp ứng tất cả các yêu cầu của sinh vật sống trong HST

- Vật sản xuất (P) bao gồm các vi khuẩn hoá tổng hợp và cây xanh, tức là các sinh vật có khả năng tổng hợp được chất hữu cơ nhờ năng lượng mặt trời để tự nuôi

cơ thể mình Vật sản xuất còn được gọi là sinh vật tự dưỡng

- Vật tiêu thụ (C) bao gồm cả động vật và thực vật Chúng sử dụng chất hữu

cơ lấy trực tiếp hoặc gián tiếp từ vật sàn xuất Vật tiêu thụ là sinh vật dị dưỡng Người ta chia vật tiêu thụ ra các cấp: cấp 1 (C1) là động vật ắn thực vật, cấp 2 (C2)

là động vật ăn động vật và có thể là C3 (động vật ăn cả thực vật và động vật)

- Vật phân huỷ (D) là vi khuẩn và nấm Chúng phân huỷ chất thải và xác chết của cả sinh vật sản xuất và sinh vật tiêu thụ

Chức năng: HST có hai chức năng cơ bản là thực hiện vòng tuần hoàn vật

chất và dòng năng lượng giữa 4 thành phần Trong HST luônn có sự trao đổi vật chất và năng lượng giữa các quần xã sinh vật và sinh cảnh Trong chu kỳ trao đổi vật chất luôn có một bộ phận sinh cảnh chuyển thành sinh vật, đồng thời lại có một

bộ phận sinh vật chuyển hoá thành sinh cảnh qua quá trình phân huỷ và biến đổi xác sinh vật thành chất vơ cơ, từ đó sẽ tạo ra sự biến dổi và phát triển không ngừng của các HST

Đặc điểm: HST có 2 đặc điểm cơ bản:

- Cân bằng cơ thể - môi trường HST là hệ thống cân bằng giữa các cơ thể sinh vật và môi trường Khả năng cân bằng phụ thuộc vào thể chế cấu trúc và chức năng của hệ thống trong mỗi giai đoạn phát triển, tức là phụ thuộc vào mức độ trưởng thành của HST HST càng trưởng thành thì cân bằng cơ thể - môi trưởng càng lớn, càng ổn định Ngược lại, HST càng trẻ, càng ít có sự cân bằng cơ thể - môi trưởng, càng ít ổn định Ví dụ: rừng nguyên thuỷ và rừng mới trồng…

- Thích nghi sinh thái (TNST): TNST là khả năng phù hợp của các nhân tố thành phần trong HST (nhất là các nhân tố hữu sinh như các loài sinh vật P, C, D) với các điều kiện của môi trường TNST được biểu hiện qua cân bằng cơ thể và môi trường Mọi HST đều là đối tượng của sự chọn lọc, của quá trình biến đổi nhưng đồng thời cũng là kết quả các các quá trình đó Chính áp lực chọn lọc đã tạo ra cơ chế thích nghi của các loài và sự vận động này dẫn đến một thế cân bằng, một sự ổn định tương đối Nếu có sự biến đổi lớn về quy mô và tính chất của sự TNST thì các phần hợp thành của giới hữu sinh trong HST cũng sẽ thay đổi đến mức làm thay đổi

cả HST Lúc đó sẽ có sự cân bằng và thích nghi trong điều kiện mới Cứ như thế, HST biến đổi, phát triển và tíên hoá không ngừng

2.2.2 Vòng tuần hoàn các vật chất

Các nguyên tố vật chất như C, H2 N2, O2, P, S, Ca, K, Na … luôn có sự tuần hoàn trong tự nhiên, tức là từ môi trường bên ngoài đi vào cơ thể các sinh vật, từ sinh vật này qua sinh vật khác, rồi lại từ các sinh vật trở lại môi trường bên ngoài Vòng tuần hoàn các vật chất như vậy còn được gọi là vòng sinh địa hoá

Các sinh vật cần khoảng 40 nguyên tố hoá học để xây dựng nên chất nguyên sinh cho cơ thể Các nguyên tố đó được chia làm hai nhóm: nhóm đa lượng như C,

N, Hydro, Oxy, P, S … và nhóm vi lượng như: Ca,K, Na, Mg, Fe, Zn … Nguồn dự trữ quan trọng của các nguyên tố này là ở trong tự nhiên (có thể là ở trong khí quyển như C, Oxy, N… hoặc là trong các khối nham thạch và trầm tích như P, S

…) Vì thế có thể có rất nhiều vòng tuần hoàn vật chất Người ta phân chúng thành hai loại: vòng tuần hoàn vật chất hoàn toàn và không hoàn toàn VTHVC hoàn toàn

là khi lượng vật chất này chứa trong thành phần vô sinh rất lớn, thừa thải và tồn tại nhiều vòng liên hệ ngược nhau, ví dụ các vòng tuần hoàn của C, N, O2 …Còn không hoàn toàn là khi có một lượng vật chất bị tồn đọng, không được sử dụng, ví

dụ như vòng tuần hoàn của P, S … vì có một lượng lớn P, S bị tồn đọng ở dạng trầm tích đại dương không được sử dụng

Vòng tuần hoàn vật chất khác dòng năng lượng ở hai chỗ: - vòng THVC là

vòng kín, còn dòng năng lượng là vòng hở và - Vật chất thì được các thành phần

của HST sử dụng lại, còn năng lượng thì không được sử dụng lại mà bị phát tán và tiêu hao dưới dạng nhiệt và các dạng khác.

Dưới đây là sơ đồ các vòng tuần hoàn của nước, cácbon và nitơ:

a) Vòng tuần hoàn của nước:

Nước trên biển, sông hồ, đầm lầy … và từ trong các sinh vật được nhiệt mặt trời đun nóng làm bốc hơi, phát tán bay vào khí quyển, ngưng tụ lại thành mây, mây gặp lạnh thành mưa rơi xuống đất, một phần lại bốc hơi vào khí quyển, một phần ngấm xuống đất hoặc chảy tràn ra sông suối, ra biển rồi lại bốc thành hơi, phát tán vào khí quyển, ngưng tụ lại thành mây, mây gặp lạnh thành mưa rơi xuống đất … tạo ra chu kỳ tuần hoàn của nước trong tự nhiên Dưới đây là sơ đồ vòng tuần hoàn của nước hàng năm:

bốc hơi từ đất liền bốc hơi từ đạidương

Băng tuyết: 24 triệu km 3

chảy tràn trên đất liền

Cacbon là nguyên tố hoá học quan trọng đầu tiên cấu thành các phân tử hữu

cơ, tạo thành sự sống như đường Glucô, protein, các axit hữu cơ (amin), hydrocácbon …

Khí CO2 được thực vật hấp thụ trong các mô rỗng ở lá; ở đó quá trình quang hợp với năng lượng từ ánh sáng mặt trời kết hợp với H2 và O2 lấy từ nước trong các

tế bào của cây tạo thành đường Glucô và Ô-xy (phản ứng cố định cácbon hay phản ứng tạo đường Clucô) theo phương trình:

6CO 2 + 6H 2 O + hγ C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 (đường Glucô và ô-xy)

Các phân tử Glucô được chuyển từ vật sản xuất (P) (bậc dinh dưỡng đầu tiên) sang các vật tiêu thụ (C ) và phân huỷ (D) (các bậc dinh dưỡng cao hơn) qua quá trình ăn của chúng (vật tiêu thụ ăn vật sản xuất…) và từ đó trả lại môi trường qua 3 đường:

- Thứ nhất là hô hấp tế bào, phân huỷ các phân tử Glucô để lấy lại năng lượng cần thiết cho hoạt động của các tế bào sinh vật theo phản ứng:

n

1

C n H 2n O n + H 2 O CO 2 + 4H + + 4e - (CO2 được trả lại khí quyển)

- Thứ hai là sự giải phóng Cácbon từ các phế thải bài tiết và xác chết của các sinh vật bởi sự dinh dưỡng của vật phân huỷ

- Thứ ba là từ việc thiêu đốt tự nhiên hoặc nhân tạo của than đá, dầu lửa, của cây cỏ v.v… cũng trả lại Cacbon vào khí quyển

Cácbon tồn đọng ở dạng CO2 trong thuỷ quyển với hàm lượng rất lớn, gấp khoảng 50 lần lượng CO2 trong khí quyển Khi tỷ lệ CO2 trong khí quyển tụt xuống thì CO2 trong thuỷ quyển sẽ tự động toả lên bù vào chỗ thiếu đó

Con người can thiệp vào vòng tuần hoàn của Cacbon theo hai loại hoạt động chính: 1) Chặt hạ các thảm rừng, cây cỏ…, và 2) Đốt các loại nhiên liệu than, dầu khí… So với những năm 70 thế kỷ trước, hàm lượng CO2 trong khí quyến hiện nay

đã tăng lên khoảng 25% Việc tăng hàm lượng khí CO2 trong khí quyển đang gây ra hiện tượng hiệu ứng nhà kính, làm cho nhiệt độ trung bình tại bề mặt trái đất tăng lên, đe dọa toàn diện nền văn minh của nhân loại và sự sống của các sinh vật trên hành tinh chúng ta

c) Vòng tuần hoàn của Nitơ:

Nitơ là một trong các nguyên tố hoá học quan trọng cấu thành các phân tử hữu

cơ, trước hết là axit amin, prôtein và các axit nucleic (các AND, ADN - vật liệu di truyền của các sinh vật) Nitơ có rất nhiều trong khí quyển, chiếm 79% các loại khí trong không khí Nitơ từ khí quyển, đất, nước đi vào các sinh vật rồi từ các sinh vật trở lại đất, nước và khí quyển, tạo thành chu trình tuần hoàn của Nitơ

Khác với CO2 Nitơ không được thực vật hấp thụ trực tiếp mà phải qua các loài vi khuẩn như vi khuẩn cố định Nitơ, vi khuẩn Nỉtrosomas, Nỉtrobachter, Nitritbachter … Thực vật và động vật chỉ có thể hấp thụ NH3 (Amonia) hoặc NO3

(Nitrat) Quá trình tuần hoàn của Nitơ chủ yếu thông qua hoạt động của các sinh vật Nitơ trong các sinh vật trở lại khí quyển thông qua sự phân huỷ chất thải Các

vi khuẩn phân giải và một số nấm trong đất ăn các chất giàu Nitơ và chuyển Nitơ hữu cơ thành các muối NH4 và NH3 Các muối NH4 được bộ rể của cây cỏ hấp thụ

NH3 bay hơi vào khí quyển hoặc được vi khuẩn sống trong đất biến thành Nitrit và Nitrat mà cây cỏ có thể hấp thụ được qua rể Đó là các quá trình cố định và giải phóng Nitơ qua các phản ứng hoá học sau:

2NH3 + 3O2 + tác động của Nitrosomas 2NO2 + 2H+ + 2H2O

2NO2 + O2 + tác động của Nitrobachter 2NO3 bộ rể thực vật

thực vật các sinh vật N2 vào khí quyển

a) Xét theo tỷ lệ % khối lượng:

Sự phân bố tỷ lệ % năng lượng mặt trời chiếu xuống trái đất như sau:

- 68% được hấp thụ bởi không khí, đất, nước để tạo ra sự chuyển động của không khí, nước, các hiện tượng khí tượng, thời tiết và cân bằng khí hậu toàn cầu

- 30 - 30,5% được phản xạ lại vũ trụ (21% từ mây, 5% từ bụi và 3,5 - 4% từ các vật khác)

- Chỉ có khoảng 1,5 - 2% được hấp thụ bởi thực vật qua quá trình quang hợp

để tạo ra chất hữu cơ nuôi cơ thể Như vậy chất hữu cơ thực vật là nguồn năng lượng mặt trời được tích luỹ trên bề mặt trái đất Lượng này rất ít nhưng lại rất quan trọng vì từ đó xây dựng nên toàn bộ sự sống trên trái đất

b) Xét về mặt sinh thái:

Dòng năng lượng xảy ra đồng thời với vòng tuần hoàn vật chất ở hệ sinh thái.Năng lượng bức xạ tổng cộng LT của mặt trời chiếu xuống trái đất chỉ một phần được các hệ sinh thái hấp thụ LA còn phần lớn bị phát tán và tiêu hao không sử dụng được NU1 (Non used Energy), tức là: L T = L A + NU 1

Phần năng lượng được hệ sinh thái hấp thụ LA chỉ một phần được vật sản xuất sử dụng trong quang hợp để tạo ra chất hữu cơ của cơ thể mà ta gọi là sức sản xuất sơ cấp thô GPP (Gros Primary Productivity), còn phần lớn năng lượng không dùng được vì bị tiếp tục phát tán và tiêu hao dưới dạng nhiệt CH (Calorific Heat),

tức là L A = G PP + C H

Phần năng lượng của sức sản xuất sơ cấp thô GPP lại phân thành hai phần: một phần cung cấp cho sức sản xuất sơ cấp tinh NPP (Net Primary Productivity) và một phần mất đi do hô hấp của bản thân vật sản xuất R1 (Respiration): G PP = N PP +

Phần năng lượng A1 của vật tiêu thụ cấp 1 lại phân thành hai phần: năng lượng cung cấp cho sức sản xuất thứ cấp PS1 (Production Second) và năng lượng bị mất đi do hô hấp của vật tiêu thụ cấp 1 (R2), tức là A 1 = PS 1 + R 2

Cũng lập luận tương tự ta có đối với bậc dinh dưỡng tiếp theo (C2) thì năng

lượng dùng làm thức ăn cho vật tiêu thụ cấp 2: I 2 = A 2 + NA 2 và A 2 = PS 2 + R 3, trong đó: A2 - năng lượng thực tế do vật tiêu thụ cấp 2 sử dụng; NA2 - năng lượng được thải qua nuớc tiểu và phân của vật tiêu thụ cấp 2; PS2 - năng lượng sức sản xuất thứ cấp của vật tiêu thụ cấp 2; R3 - năng lượng mất đi do hô hấp của vật tiêu thụ cấp 2

Cứ thế, từ vật tiêu thụ này sang vật tiêu thụ khác, năng lượng tồn tại dưới dạng chất hữu cơ của cơ thể chúng cứ giảm dần Và tất cả các phần năng lượng được tồn trữ dưới dạng chất hữu cơ của vật sản xuất và vật tiêu thụ khi bị phát tán

và chết (NU2, NU3) cũng như phế thải của chúng (NA1, NA2) sẽ được vật phân huỷ

sử dụng

c) Các nguyên lý về dòng năng lượng

Dòng năng lượng của HST tuân thủ cùng một lúc hai nguyên lý cơ bản của nhiệt động học Đó là:

- Nguyên lý về sự bảo tồn năng lượng, tức là năng lượng qua một cơ thể, một quần thể hay một bậc dinh dưỡng … có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác, ví

dụ từ quang năng sang hoá năng, nhiệt năng, cơ năng … và

- Nguyên lý về sự giáng cấp, tức là năng lượng đi qua các bậc dinh dưỡng của HST thì lần lượt bị suy thoái (bị giáng cấp khi chuyển từ bậc nọ sang bậc kia)

và không được quay vòng trở lại như vòng tùân hoàn vật chất, ví dụ quang năng có thể chuyển đổi toàn bộ thành hoá năng, nhiệt năng, cơ năng … nhưng ngược lại, cơ năng, nhiệt năng, hoá năng … chỉ có thể chuyển đổi một phần thành quang năng mà thôi còn phần lớn sẽ phải ở dạng năng lượng thấp hơn

d) Hiệu suất sinh thái và năng suất sinh học của hệ sinh thái

- Hiệu suất sinh thái là tỷ số (%) giữa phần năng lượng hấp thụ ở bậc dinh dưỡng sau (cấp 2, hay bậc n+1) so với bậc dinh dưỡng trước (cấp 1, hay bậc n), đó chính là các tỷ số :

GPP/ LA ; NPP/ GPP ; A1/I1 …

- Năng suất sinh học (NSSH) của HST là khả năng chuyển hoá năng lượng

mặt trời thành năng lượng chứa trong các chất của cơ thể sinh vật của HST Năng suất sinh học HST được phân làm hai loại: NSSH sơ cấp và NSSH thứ cấp NSSH

sơ cấp của HST là khối lượng chất hữu cơ sản xuất và tồn trữ được của vật sản xuất,

có thể tính bằng đơn vị (gr.C/m2-năm) hay (Kcal/m2-năm) Còn NSSH thứ cấp là khối lượng chất hữu cơ sản xuất và tồn trữ được ở vật tiêu thụ và vật phân huỷ, trong đó NSSH thứ cấp của vật tiêu thụ cấp 1 C1 kém hơn vật tiêu thụ cấp 2 C2 (cần 80kg cỏ mới sản xuất được 1kg thịt bò nhưng chỉ cần 0,2 kg thịt có thể sản xuất được 1kg cá hồi)

2.2.4 Khai thác hợp lý cực đại và phòng trừ sinh học

- Khai thác hợp lý cực đại: Việc khai thác các HST với cường độ khác nhau

sẽ làm thay đổi các đặc trưng của HST như giảm số lượng cá thể, thay đổi thành phần tuổi, tỷ lệ giới tính, chỉ số sinh trưởng, tử vong v.v… Nếu khai thác hợp lý sẽ kích thích sự sinh trưởng cá thể trong quần thể, làm giảm chỉ số tử vong tự nhiên,

không làm ảnh hưởng đến sự tồn tại và phát triển của các quần thể trong HST Đối với mỗi một HST đều có thể tìm ra được một mức độ khai thác hợp lý cực đại, tức là mức độ khai thác mà trên hoặc dưới giới hạn đó đều không có lợi (dưới thì lãng phí, trên thì dẫn đến huỷ hoại).

-Phòng trừ sinh học là biện pháp sử dụng một loài sinh vật nào đó để gây hại

cho một loài sinh vật đang làm hại cây trồng hoặc vật nuôi, tức là dùng phương pháp sinh học (những sinh vật có lợi) thay cho các loại thuốc BVTV gây ô nhiễm môi trường để tiêu diệt sinh vật có hại Mục tiêu của phòng trừ sinh học là giữ cho

số lượng cá thể quần thể vật gây hại luôn ở dưới ngưỡng gây hại Nguyên lý của

phương pháp phòng trừ sinh học là : Mật độ (số lượng cá thể) của vật gây hại (cả thực vật và động vật) đều có thể được kiểm soát bởi các quần thể thù địch của nó (ký sinh, vật dữ - con mồi, tác nhân gây bệnh v.v…) Việc phòng trừ sinh học đuợc

thực hiện chủ yếu đối với các loại côn trùng gây hại, diệt cỏ, diệt nấm… Các biện pháp phòng trừ sinh học gồm: thả côn trùng ký sinh hay vật ăn thịt, sử dụng các tác

nhân gây bệnh (vi khuẩn, nấm, vi rút…, sử dụng biện pháp di truyền, biện pháp canh tác hay chọn giống đề kháng Hiện nay phương pháp này được dùng phổ biến trong chương trình quản lý dịch hại tổng hợp (IPM - Integrated Pest Management) Chương trình IPM không dùng thuốc trừ sâu mà dựa trên 4 nguyên tắc: chọn giống tốt, bảo vệ thiên địch, thăm đồng thường xuyên và đào tạo người sản xuất thành những chuyên gia giỏi Chương trình này đang khẳng định tính ưu việt của nó hiện nay.

2.2.5 Tính ổn định và sự tự lập cân bằng của HST Duy trì sự cân bằng tự nhiên và quy hoạch STH

Các HST không bao giờ tĩnh tại mà luôn thay đổi Môi trường của HST thay

đổi, các thành phần của HST sẽ thay đổi theo Tính ổn định của HST là ổn định

động, cân bằng của HST là cân bằng động Các HST có khả năng tự lập cân bằng động, có nghĩa là khi bị ảnh hưởng vì một lý do ào đó thì lại có thể tự phục hồi để trở về trạng thái ban đầu nếu mức độ ảnh hưởng không vượt quá giới hạn nào đó Khả năng trở lại trạng thái ban đầu của các HST gọi là khả năng hoàn nguyên của

các HST Có hai cơ chế chính để các HST thực hiện chức năng tự cân bằng, đó là

cơ chế sinh dân số học (biodemographic) - tức là sự điều chỉnh đa dạng sinh học của HST và cơ chế sinh địa hoá học (biogeochemic) - tức là cơ chế thông qua chu

trình sinh địa hoá giữa các thành phần của HST Cả hai cơ chế trên cũng chỉ thực hiện trong một giới hạn nhất định Nếu cường độ tác động không lớn, xảy ra trong một thời gian ngắn thì quán tính và tính hoàn nguyên sẽ đưa HST về trạng thái ban đầu Nếu cường độ tác động trên mức giới hạn thì HST không thể tự lập cân bằng được và hậu quả cuối cùng là HST bị huỷ diệt Thí dụ: một trận mưa lớn có thể rửa trôi nhiều chất hữu cơ từ các khu dân cư xuống sông Các vi khuẩn trong nước sông sẽ ăn các chất hữu cơ đó và tăng trưởng nhanh chóng, sử dụng nhiều ôxy hoà tan trong nước hơn trước đây làm cho cá và một số động vật thuỷ sinh do thiếu ôxy

sẽ bị chết hoặc phải di cư đi nơi khác Nhưng sau khi hết mưa, không còn chất hữu

cơ đổ vào sông, một số vi khuẩn do thiếu thức ăn sẽ bị chết, lượng ô-xy hòa tan trong nước lại trở lại bình thường, cá và các loài thuỷ sinh khác có thể trở về sông

và HST được hoàn nguyên Nhưng nếu cường độ tác động lớn, kéo dài, môi trường

bị thay đổi hẵn thì các sinh vật trong HST sẽ biến đổi qua một số giai đoạn cho tới khi có một quần xã mới thích nghi và trưởng thành trong bối cảnh mới được hình

thành Sự chuyển từ một quần xã sinh vật này sang một quần xã khác đó chính

là diễn thế sinh thái

Các HST tự nhiên luôn được tiến hoá theo hướng ngày càng phức tạp và bền

vững với điều kiện không có sự can thiệp của con người Đó là sự cân bằng tự nhiên của các HST Phá đi các HST tự nhiên và thay vào đó các HST nhân tạo, con

người đã làm mất đi tính phức tạp đa dạng và bền vững của nó Mặc dù con người

đã cung cấp cho cây trồng, vật nuôi ở các HST nông nghiệp những nhu cầu của chúng một cách tối đa nhưng không phải vì thế mà tránh được những rủi ro đối với chúng Khi tạo ra những HST phục vụ cho cuộc sống của mình, con người đã thực

sự can thiệp thô bạo vào sự cân bằng tự nhiên, nhiều khi không mang lại kết quả mong muốn mà còn gây ra những hậu quả đáng tiếc, ví dụ: việc nhập cầy ăn chuột phá mía ở Jamaica năm 1872, các đàn gia súc nhập vào nuôi ở các savan nhiệt đới châu Mỹ làm cho dơi hút máu (Vampirus) mang mầm bệnh dại phát triển, việc đào

kênh dẫn nước từ các sông Damua Zaria và Syr Ảria để tưới cho những cánh đồng trồng bông rộng lớn ở Trung Á đã làm huỷ diệt biển Aral; việc nhập ốc bươu vàng,

cá cọp, chuột hải ly vào Việt Nam v.v… Cho nên vấn đề đặt ra là mỗi khi con người muốn can thiệp vào tự nhiên thì phải nghiên cứu kỹ sự cân bằng của chúng Nếu cần thì phải tìm cách khắc phục bằng cách tạo dựng sự cân bằng mới (nhập bò và cừu vào nuôi ở Úc phải nhập luôn cả côn trùng phân huỷ phân của chúng vì các loại côn trùng địa phương không phân huỷ được)

Để duy trì được sự cân bằng tự nhiên, làm cho hoạt động của con người đạt hiệu quả tốt nhất, phát triển kinh tế phải hài hoà với tự nhiên một cách bền vững,

cần phải làm tốt việc quy hoạch STH, tức là quy hoạch sử dụng hợp lý nhất các

HST tự nhiên

Theo yêu cầu của con người, các HST tự nhiên được phân ra 4 loại sau: HST sản xuất, HST bảo vệ, HST đô thị (dân cư) và HST với các mục đích khác (giải trí, nghỉ ngơi, khai thác mỏ v.v… Quy hoạch STH cũng có nghĩa là sắp xếp và quản lý cân đối, hài hoà cả 4 HST trên

2.3 HỆ SINH THÁI ĐÔ THỊ

2.3.1 Khái niệm về sinh thái học đô thị (STHĐT)

STHĐT là một khoa học nghiên cứu các mối quan hệ giữa con người với môi trường xung quanh trên địa bàn đô thị để từ đó đưa ra được các giải pháp quy hoạch

đô thị, tổ chức xây dựng và sản xuất cũng như các giải pháp để bảo vệ môi trường sống một cách tốt nhẫt

HSTĐT là HST nhân tạo, do con người tạo nên, được sử dụng như một điểm dân cư sống tập trung và thường theo yêu cầu của sự phát triển công nghiệp Các đô thị xuất hiện cách đây trên 5000 năm, đánh dấu bước ngoặt của nền văn minh loài người Những đô thị cổ xưa nhỏ và cấu tạo đơn giản, chúng ra đời và tồn tại dựa vào sự cung cấp lương thực, thực phẩm từ các vùng lân cận Các đô thị hiện đại rộng lớn và phức tạp hơn rất nhiều Cách mạng công nghiệp đã thúc đẩy sự phát triển các đô thị Ở các nước đang phát triển, dân số nông thôn gia tăng quá mức, bình quân đất đai do đó giảm đi, sản xuất nông nghiệp không đủ sống, dân chúng bị thất nghiệp kéo ra các đô thị để kiếm sống Ngược lại, ở các nước công nghiệp phát triển thì đô thị thiếu nhân công và do đó phải thu hút lao động từ các nơi khác đến

- Con người và các loài sinh vật trong môi trường đô thị (thành phần hữu sinh)

- Thành phần công nghệ: nhà máy, cơ quan, xí nghiệp, trường học, bệnh viện

…

trong đó thành phần công nghệ quyết định và chi phối các dòng năng lượng qua hệ sinh thái

Môi trường đô thị là một thành phần của môi trường vùng xung quanh, nó là kết quả của hoạt động vật chất cuả con người trong quá trình tác động tới thiên nhiên Môi trường đô thị luôn vận động và phát triển theo quy luật động học phức tạp và tuân theo các quy luật của tự nhiên cũng như các quy luật nhân tạo do con người tạo ra Môi trường trong HSTĐT rất quan trọng, nó phải đáp ứng những nhu cầu cơ bản của con người sống trong đô thị như không khí, nước, thức ăn, không gian để xây dựng nhà ở … và phải bảo đảm được cảnh quan thiên nhiên cần thiết ở

đô thị

Trong HSTĐT có thể phân ra các vùng:

- Vùng trung tâm đô thị: vùng này có mật độ dân cư đông đúc, nhiều cơ quan, cửa hàng, công sở, nhiều tuyến giao thông đi lại … dẫn đến hàng loạt thay đổi về môi trường sống, làm cho môi trường trở nên quá tải Các hồ ao, ruộng lúa, rừng cây được san lấp để xây dựng làm cho HST tự nhiên bị phá vỡ và xâm phạm một cách thô bạo

- Vùng ngoại thành (ven đô): mật độ dân cư thấp, ít cửa hàng, công sở, nhiều diện tích thoáng, nhiều cây xanh, ít tiếng ồn, môi trường không khí trong lành … Đây là vùng đệm, tạo nên HST chuyển tiếp từ HST tự nhiên sang HST nhân tạo.Giưa hai vùng này có sự liên kết chặt chẽ với nhau về mọi phương diện như sản xuất, trao đổi hàng hoá, xử lý và khắc phục ô nhiễm v.v… Quy mô và mức dộ liên kết của nội và ngoại thành phụ thuộc vào số lượng, cường độ và khoảng cách của các mối quan hệ không gian giữa nội và ngoại thành

2.3.3 Các tính chất và đặc điểm cơ bản của HSTĐT:

Tính chất:

- HSTĐT khác với HST tự nhiên: vật cung cấp không được sản xuất tại chỗ

mà phải vận chuyển từ nơi khác đến như lương thực, thực phẩm, rau quả … Vật tiêu thụ chủ yếu và quan trọng nhất là người dân đô thị Tại đây, thực vật và động vật hoang dại không đóng vai trò chủ yếu to lớn trong vật sản xuất và tiêu thụ

- Hoạt động của HSTĐT là do con người điều khiển Con người phải đảm bảo vòng tuần hoàn vật chất và dòng năng lượng của HST

- Các nhân tố vô sinh trong môi trường của HSTĐT khác biệt rất nhiều so với các HST lân cận: bụi trong không khí thường lớn gấp 10 - 20 lần; bức xạ kém hơn

10 - 20%; mây phủ nhiều hơn 5 - 10%; nhiệt độ cao hơn 1 - 2 độ C; độ ẩm không khí thấp hơn 3 - 10%; hàm lượng các khí CO, CO2, SO2, NOx … trong không khí đều cao hơn Các vực nước như sông hồ thuộc HST đô thị đều bị ô nhiễm nhiều hơn

- Các nhu cầu tiêu thụ về vật chất, về năng lượng của đô thị đều tăng lên rất nhanh, thường là theo hàm số mũ và đi kèm theo đó là các loại chất thải ra như nuớc thải, rác thải … đều tăng lên tương ứng

- Dân số đô thị (vật tiêu thụ chính của HSTĐT) tăng lên rất nhanh (do gia tăng tại chỗ và chủ yếu là sự di dân từ các vùng nông thôn đến), do vậy mà hạ tầng cơ sở

đô thị xuống cấp rất nhanh: thiếu nhà ở gay gắt, thiếu điều kiện vệ sinh, thiếu nước, tắt nghẽn giao thông, thiếu nơi đổ rác, ô nhiễm môi trường tăng lên

- Tập quán sinh hoạt, cường độ hoạt động, nghề nghiệp … của người dân đô thị cũng mang sắc thái riêng khác với người dân vùng nông thôn

Đặc điểm:

- HSTĐT là một HST hở, luôn có sự thay đổi theo thời gian và không gian cả

về chất lượng lẫn số lượng (lúc mới hình thành là đô thị nhỏ, yếu kém về cơ sở vật chất dần dần trở thành đô thị lớn, có cơ sở vật chất đầy đủ và hiện đại v.v…

- HSTĐT là HST mang tính động (không cố định, tĩnh tại mà luôn phát triển theo sự phát triển của xã hội) Sự phát triển này có thể ổn định hoặc không ổn định tuỳ thuộc vào mối quan hệ giữa các thành phần trong HST

- HSTĐT là một HST có thể có nhiều vùng khác nhau: trung tâm, ven đô và vùng ngoài Các vùng này luôn có sự thay đổi về cấu trúc do sự phát triển về kinh tế

xã hội của nó qua các thời kỳ

- Bậc dinh dưỡng cuối cùng của HSTĐT là con người Con người là thành phần đặc biệt trong HSTĐT và cũng là thành phần mang năng lượng thứ cấp cuối cùng Trong HSTĐT ngoài các tác động của các yếu tố tự nhiên, con người còn chịu tác động của các yếu tố xã hội (con người với nhau, của luật pháp, thể chế …) Các yếu tố xã hội tác động lên con người rất mạnh, mạnh hơn các thành phần sinh vật khác trong HST

- Quy luật giới hạn sinh thái trong HSTĐT là tổ hợp tất cả các quy luật

2.3.4 Các nguyên tắc Quản lý và Quy hoạch HSTĐT

HSTĐT là HST nhân tạo, được xây dựng theo yêu cầu của con người Muốn cho HSTĐT tồn tại và phát triển bền vững phải quy hoạch và quản lý nó theo những nguyên lý của sinh thái học Do đó cần phải làm tốt các việc sau:

- Tính đủ mức tiêu thụ và gia tăng dân số cho đô thị, thoả mãn các yêu cầu về lương thực, thực phẩm, năng lượng … cho dân đô thị

- Giải quyết và xử lý tốt các loại chất thải: rác, nước thải của các khu dân cư, khu công nghiệp và dịch vụ … bao gồm nơi đổ, hệ thống thu gom, vận chuyển và nơi xử lý

- Thường xuyên kiểm soát ô nhiễm môi trường, dịch bệnh

- Quy hoạch và quản lý tốt việc sử dụng đất đai, gia tăng các khu vực giải trí, công viên, thảm cây xanh, diện tích mặt nước …

- Bảo đảm giao thông thuận lợi cho việc di chuyển của người và hàng hóa trong đô thị

Để đảm bảo mức độ ổn định tương đối cho các HSTĐT, làm cho các yếu tố tác động lên con người là tối ưu, trong quy hoạch đô thị cần đảm bảo các nguyên tắc sau:

+ Tổ chức quy hoạch đô thị một cách hợp lý.Xác định rõ ranh giới của các vùng đô thị thông qua việc phân vùng chức năng theo quy hoạch Sự phân vùng này phải dựa trên các yếu tố như không gian, cơ cấu chức năng hoặc theo hệ thống kỹ thuật công nghệ của các vùng

+ Tổ chức tối ưu mạng lưới giao thông đô thị, hạn chế đến mức thấp nhất việc

đi lại bên trong thành phố để giảm bớt tiếng ồn và ô nhiễm không khí

+ Tạo lập và giữ gìn không gian xanh ở vùng trung tâm, bảo vệ đất rừng tự nhiên ở bên cạnh các khu đô thị

2.4 HỆ SINH THÁI NHÀ Ở

2.4.1 Khái niệm

Nhà ở là vật kiến trúc của con người, do con người sáng tạo ra để sinh sống, lao động, nghỉ ngơi, thờ cúng tổ tiên, gìn giữ truyền thống dòng họ gia đình v.v… Sinh thái học nhà ở (STHNO) là khoa học nghiên cứu về mối quan hệ giữa con người với vật kiến trúc và thiên nhiên, trong đó con người là chủ thể sang tạo

Mối quan hệ giưa con người với vật kiến trúc và thiên nhiên được hình thành

từ rất lâu đời Từ ngàn xưa, tổ tiên chúng ta đã hiểu được các đặc điểm của đẩt trời, khí hậu, thời tiết, biết khai thác và sử dụng chúng vào việc làm nhà Ngày nay, các mối quan hệ này đã được con ngưồi nâng cao và hoàn thiện hơn rất nhiều

Nhiệm vụ của STHNO là nghiên cứu các tác động của môi trường, đặc biệt là các tác động của các điều kiện khí hậu và thời tiết để sáng tạo ra những vật kiến trúc

có chất lượng cao về hình thức và nội dung nhằm thoả mãn nhu cầu cần thiết của con người về ăn ở và sinh hoạt

Về không gian, vật kiến trúc (nhà ở) có tác dụng hạn chế, thu nhỏ, ngăn cách môi trường bên ngoài - vốn chịu ảnh hưởng trực tiếp của các nhân tố sinh thái môi trường với môi trường bên trong, nơi con người cự ngụ

2.4.2 Các nguyên tắc chủ đạo khi chọn hướng nhà

Trong việc làm nhà, con người đã tìm được biện pháp hữu hiệu đầu tiên, không tốn kém mà lại cải thiện được rất nhiều các điều kiện ăn ở, đó là việc chọn hướng nhà

Nói đến đặt hướng nhà tức là phải nói đến vị trí công trình kiến trúc trong không gian so với vòng chân trời, tức là vị trí các cửa đón gió Hướng nhà là hướng cửa thường xuyên mở được của các phòng chính

Đặt hướng nhà là một biện pháp quy hoạch kiến trúc quan trọng, vì vậy cần

theo nguyên tắc: "tăng cường các yếu tố có lợi, hạn chế các tác động có hại của các nhân tố tự nhiên tới cuộc sống con người trong nhà" Cụ thể là các yếu tố về

gió, bức xạ và nhiệt độ, tức là:

- Về gió: Hướng nhà hợp lý phải là hướng có lợi về gió, tận dụng được gió

mát về mùa hè, hạn chế gió lạnh về mùa đông Theo tiêu chuẩn này, đối với nước ta thì hướng Đông Nam là tốt nhất vì về mùa Hè gió mát có tần suất lớn chính diện; về mùa đông đón được gió Đông Nam ấm áp nhưng tần suất không lớn, tránh được gió Đông Bắc lạnh với tần suất lớn Tuy nhiên, không phải bất kỳ cuộc đất nào cũng chọn được hướng Đông Nam hoặc vùng có khí hậu đặc thù khác, ví dụ nơi có gió chủ đạo mùa Hè không phải là gió Đông Nam mà là gió Tây Nam (ví dụ như thành phố Vinh, Nghệ An có gió Tây Nam tần suất 14%, trong khi đó gió Đông Nam chỉ

có 7,4%) thì phải có nghiên cứu thực nghiệm tại chỗ kết hợp với kinh nghiệm truyền thống dân gian để chọn hướng hợp lý

- Về bức xạ: Hướng nhà hợp lý còn là hướng có lợi về bức xạ mặt trời, đáp

ứng được nhu cầu cho cả hai mùa: mùa hè lượng bức xạ mặt trời vào nhà phải là ít nhất và về mùa đông phải nhiều nhất (tia nắng mặt trời vào nhà ít nhất vào mùa hè

và nhiều nhất vào mùa đông) Trong hướng từ Đông Nam tới Tây Nam, bức xạ mặt trời có trị số nhỏ nhất về mùa Hè (từ 100 - 1.000kcal/m2/ngày và lớn nhất về mùa đông (2.000 - 3.300kcl/m2/ngày) Theo tiêu chuẩn này thì hướng Nam đối với nước

ta là tốt nhất

- Về nhiệt độ: Hướng nhà hợp lý là hướng cân bằng được nhiệt độ giữa các

mùa, mùa hè không quá nóng và mùa đông không quá lạnh Hướng Tây Nam vào

mùa Hè có nhiệt độ cực đại, rất bất lợi; còn hướng Bắc thì về mùa Đông mặt trời không chiếu vào nên hướng không tốt.

Vậy xét tổng hợp cả ba nhân tố đó thì hướng nhà hợp lý đối với ta là từ Nam đến Đông Nam Tuy nhiên nếu không chọn được hướng hợp lý thì phải chọn các giải pháp kiến trúc khác (có thể là chống nóng hoặc chống lạnh) để khắc phục

2.4.3 Quan hệ giữa khí hậu địa phương và kiến trúc nhà ở

Khi đặt vấn đề thiết kế một công trình kíên trúc mà cần phải xét đến việc ưu tiên phải chống nóng hay chống lạnh thì phải nghiên cứu từng vùng khí hậu cụ thể mới chính xác được Ở nước ta, theo bản đồ phân vùng khí hậu năm 1982 có 5 vùng khí hậu đặc trưng sau đây:

- Vùng A 1 - đồng bằng Bắc Bộ, trong năm có một mùa nóng và một mùa lạnh

rõ rệt, cho nên chống nóng và chống lạnh là ngang nhau Thường các nhà ở vùng đồng bằng Bắc bộ có cấu trúc cân đối, có hiên lớn, tường và mái có kết cấu ngăn che nhẹ và thoáng hở, cửa đi quay ra hướng chính và mở rộng suốt các gian giữa, có các cách che nắng cơ động và phong phú như mành, liếp, sáo …Tất cả đều phản ảnh điều kiện khí hậu của một vùng gió mùa nóng ẩm, nắng lắm, mưa nhiều

- Vùng A 2 - vùng Tây Bắc Bắc bộ (có dãy Hoàng Liên Sơn bao bọc) Tuy có dãy Hoàng Liên Sơn chống gió mùa Đông Bắc nhưng vì là vùng núi cao nên mùa đông rất lạnh Về mùa nóng ít có gió vì xa biển, khí hậu oi bức, lại chịu ảnh hưởng của gió Lào, do đó yêu cầu chống nóng và chống lạnh cũng đều quan trọng, nhưng cần chống lạnh cao hơn là chống nóng Khu vực Tây Bắc có hình thức nhà sàn xinh xắn, có chiều cao, nên nhà đặt ở hướng nào là tuỳ thuộc địa hình, bếp bố trí ngay giữa nhà nên mùa đông dùng bếp làm lò sưởi chung

- Vùng A 3 - vùng trung du, từ đồng bằng Bắc Bộ đến đồng bằng và duyên hải Trung bộ Vùng này có mùa nóng kéo dài liên tục, mùa lạnh có gió rét thổi gián đoạn, khí hậu ẩm ướt do đó yêu cầu chống nóng cho các công trình kiến trúc là cơ bản nhưng đồng thời cũng cần chống rét trong mùa lạnh Riêng vùng từ Quảng Bình đến Quảng Nam có khí hậu mùa đông ôn hoà, mùa hè, mùa thu đều nóng, trong mùa hè có gió Lào khô nóng, vì vậy yêu cầu chống nóng là chính Các vùng từ Thanh Hoá đến Hà Tĩnh cần hết sức chú ý giảm nhẹ tác động của gió Lào

- Vùng B 1 - Nam Trung bộ và Nam Bộ, có mùa đông ấm áp, ít mưa, mùa Hè nóng và mưa nhiều theo kiểu mưa rào, cho nên không cần thiết kế chống lạnh Biện pháp chống nóng chủ yếu là thông gió tự nhiên Che nắng cho cửa sổ và cách nhiệt mái nhà Chú ý cách nước và thoát nước mưa trên mái nhà và chống hắt nước mưa qua cửa vào nhà

- Vùng B 2 - khu vực Tây Nguyên, nơi có độ cao trên 1.000m so với mực nước biển, có khí hậu mát mẻ, ôn hoà, có nơi nhiệt độ mùa đông xuống thấp, cần chú ý chống lạnh

Nhìn chung, nước ta có khí hậu nhiệt đới nên vấn đề chống nóng là chính Muốn vậy, người thiết kế phải có cách nhìn toàn diện, giải quyết nhiều vấn đề bằng nhiều biện pháp khác nhau, trong đó biện pháp thông gió tự nhiên là chủ yếu, biện pháp che bức xạ mặt trời, cách nhiệt, giảm nhiệt là quan trọng, đồng thời kết hợp chặt chẽ các biện pháp khác như trồng cây xanh, xây dựng các hồ nhân tạo v.v…

2.4.4 Mối quan hệ giữa các thành phần kiến trúc trong nhà

a) Về chiều cao nhà:

Trong kiến trúc nhà ở, việc chọn chiều cao nhà hợp lý, đảm bảo yêu cầu sinh hoạt và vệ sinh của con người, đồng thời đảm bảo mỹ quan kiến trúc cũng như kinh phí xây dựng tối ưu là vấn đề cần thiết

Kết quả nghiên cứu đo đạc hơn 10 kiểu loại chiều cao khác nhau từ 2,1m đến 3,6m, cách nhau từ 10 đến 30cm tại nhiều nơi ở Hà Nội và Vinh cho thấy: Trong điều kiện khí hậu nóng ẩm và ảnh hưởng gió Lào, yếu tố chiều cao nhà ảnh hưởng không đáng kể đến các điều kiện vi khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm và gió) trong phòng Trong các phòng có chiều cao chênh lệch nhau từ 25 - 110 cm thì nhiệt độ

trong phòng chỉ xê dịch từ 0 - 0,50 C; độ ẩm xê dịch từ 0 - 0,7% và tốc độ gió từ 0,04 - 0,2 m/s mà thôi Ví dụ nhà có chiều cao là 3,2m so với nhà có chiều cao 3,45m thì nhiệt độ và độ ẩm không thay đổi mấy, vận tốc gió chỉ thay đổi 0,04m/s Như vậyu, yếu tố chiều cao nhà không ảnh hưởng mấy đến cảm giác nhiệt như các biện pháp khác (cách nhiệt, thông gió, che nắng, trồng cây …) Chiều cao nhà không cải thiện được điều kiện vi khí hậu so với các biện pháp khác Theo tính toán nếu tăng chiều cao nhà lên 20cm thì giá thành lm2 xây dựng sẽ tăng lên khoảng 2,5% mà hiệu quả giảm nhiệt độ lại không đáng kể (chỉ từ 0,2 - 0,40C) Theo tiêu chuẩn quy định của nhà nước ta hiện nay thì chiều cao danh nghĩa (từ mặt sàn tầng dưới đến mặt sàn tầng trên) cho phòng ở và làm việc là 3,0 mét

b) Kích thước cửa:

Cửa là phương tiện liên hệ trực tiếp giữa không gian kín trong nhà với thiên nhiên thoáng đãng bên ngoài Ngoài ra cửa còn có chức năng thông gió, che nắng, lấy ánh sáng, hạn chế tiếng ồn, bảo vệ tài sản trong nhà v.v…

Lối cửa chính phải mở ra chỗ rộng nhất của phòng hay đại sảnh Đại sảnh là nơi mở ra đón không khí bên ngoài và là ấn tượng đầu tiên của người vào nhà Nơi này cần sáng sủa, khoan khoái, ấm cúng và thân mật Cánh cửa phải mở thuận chiều Kích thước cửa phải tương đương vừa cỡ so với căn nhà hay kích thước từng phòng Chiều rộng của cửa không nên nhỏ hơn 1/2 chiều rộng của phòng (B cửa đi/B phòng >=1/2) Kinh nghiệm cho thấy, với cùng một diện tích thì cửa sổ hình chữ nhật ngang thông gió tôt hơn hình chử nhật đứng Cửa sổ càng thấp và càng chạy hết chiều rộng của phòng sẽ đạt yêu cầu thông gió tốt nhất Tỷ lệ giữa chiều cao cửa sổ và chiều cao phòng phải >= 0,4 (Hcửa sổ/Hphòng >= 0,4), giữa chiều rộng cửa và chiều rộng phòng >= 0,45 (B cửa sổ/B phòng >=0,45) là hợp lý Để hạn chế ánh nắng có thể kết hợp cửa sổ với mành hoặc các tấm chắn che nắng, che mưa

Có thể tham khảo kích thước cửa của Lỗ Ban, người sống cùng thời với

Khổng Tử của Trung Hoa cổ đại Ông là nhà địa lý, đã tính toán và tìm ra các kích thước dùng cho các cửa chính, cửa phòng các cung điện, dinh thự và nhà dân Ông

đã lập ra 48 bộ kích thước cửa với bộ đầu tiên là 1m935 và bộ 48 là 92m88 và xếp vào 12 tính chất ứng với từng bộ là Kiến (nguyên cát), Trừ (bỏ đi), Mãn (đầy đủ), Bình (vừa phải), Định (không thay đổi), Chấp (bắt lấy), Phá (xung sát), Nguy (không yên ổn), Thành (thành đạt), Thu (thu hoạch lấy), Khai (sinh khí), Bế (tai họa) Theo ông thì bề rộng của ngôi nhà cửa không được phạm Mãn, Bình, Thu, Bế Còn chiều dài của nhà cửa phải lấy: Thành, Định, Chấp, Khai

Cũng có thể tham khảo kích thước cửa của các nhóm Bát trạch của Việt Nam (Huế và Đồng Nai), kích thước cơ bản là 40cm (Húê), hoặc 42cm (Đồng Nai)

theo 8 cung sau: Tài (lợi lộc), Bệnh (bệnh tật), Tai (tai nạn), Nghĩa (nhân nghĩa),

Quan (thăng tiến), Kiếp (sát, khó khăn), Hại (tai hại, thoái tài) và Bản (cung gốc : Phục viị Như vậy mỗi cung là 5cm hoặc 5,02cm, trong đó các cung tốt là Tài, Nghĩa, Quan, Bản Ví dụ: ước tính cửa chính là 1m x 2m, ta sẽ có cung Nghĩa từ 0,96m đến hết cung Quan (từ 1,01m đến 1,05m), cung Bản từ 1,96m đến 2,0m và cung Tài từ 2,01 đến 2,05m.

Hiện nay trên thị trường có bán loại thuớc kéo cỡ 5m, có ghi các cung như trên cũng được gọi là thuớc Lỗ Ban

c) Vật liệu xây dựng (VLXD) và trang trí nội thất công trình:

VLXD nhà phải bền chắc, không bị ô-xy hoá, không bị nấm mốc … vì môi trường không khí bên trong nhà rất dễ bị ô nhiễm do các loại vật liệu xây dựng và trang trí nội thất gây ra Vì vậy:

- Không dùng các cấu kiện vật liệu sản xuất từ sợi, bông, amiăng để làm kết cấu bao che nhà, ốp lát trần, tường, sàn hay làm đồ dùng khác trong nhà

Cây xanh có ảnh hưởng tốt đến vi khí hậu nhà ở Về mùa hè, nhiệt độ không khí dưới đám cây xanh thấp hơn nhiệt độ ngoài trời Thực nghiệm cho thấy nhiệt độ không khí trong các nhà như nhau nhưng ở vùng có cây xanh và hồ ao sẽ thấp hơn các vùng không có cây xanh từ 2 - 30C, độ ẩm không khí tăng lên 4%, nhiệt độ bề mặt da người giảm trung bình 1 - 2,20C Cây xanh có khả năng hút khí CO2, cung cấp O2 cho thế giới xung quanh, lọc và hạn chế bụi lơ lững trong không khí Lá cây phong có thể giữ được 21 - 86% bụi, giảm ô nhiễm do vi khuẩn đến 44%

Khi xây dựng và cải tạo đô thị phải hết sức giữ gìn và tận dụng cây xanh sẵn

có, tổ chức hợp lý cảnh quan xung quanh, cải tạo điều kiện vi khí hậu, khôi phục thế cân bằng sinh thái bị phá vỡ

Tuỳ điều kiện cụ thể, việc tạo cây xanh có thể thực hiện bằng các hình thức như trồng cây xung quanh làm hàng rào nhà, trồng cây ănn quả, trồng xedn, làm hàng rào chống gió v.v…

Tiêu chuẩn cây xanh trong khu nhà ở là khoảng 45 - 50m 2 / đầu người ở vùng khí hậu nóng ẩm và 22 - 45 m 2 /đầu người ở vùng khí hậu lạnh.

Từ bao đời nay, người dân Việt Nam đã sống gắn bó, gần gũi với thiên nhiên Cây xanh gắn bó mật thiết với từng gia đình, thôn xóm, lang quê Việt Nam luôn gắn

liền với hình ảnh luỹ tre xanh thân thuộc Phương thức trồng cây "chuối sau, cau trước" cho các nhà hướng Nam và Đông Nam của ông cha ta là kinh nghiệm quý

báu được đúc kết từ ngàn xưa Những hàng chuối thấp, lá to bản sum suê, hạn chế được gió Bắc thổi hun hút sau nhà về mùa đông, còn hàng cau phía trước có tán lá cao chót vót nhưng vẫn chừa cho ta tận hưởng ngọn gió Nam mất lành về mùa hè, dành phần nắng trước sân để phơi thóc lúa, rơm rạ … Đó là một phương thức trồng cây hợp lý, tuyệt vời!

b) Các yếu tố khác:

- Núi đồi: Các nhà xây dựng lưng chừng một ngọn đồi quay mặt về hướng

Nam hoặc Đông Nam là tốt nhất, vì chống được gió Bắc lạnh, không bị lụt lội, có ánh sáng mặt trời đầy đủ, người cư ngụ trong nhà sẽ cảm thấy dễ chịu và sung mãn.Nếu không có đồi núi thì nên xây dựng nhà ở những nơi cao ráo, thoáng đãng, không khí lưu thông trong lành, nguồn nước trong sạch, mát mẻ, mặt trời ấm áp, cây cỏ tốt tươi

- Sông, hồ: hoặc một vùng nước nào đó gần nhà đều tốt Mặt nước là một

trong những cảnh quan kiến trúc quan trọng Nhiệt độ không khí nơi gần mặt nước đều thấp hơn nơi không có mặt nước Độ ẩm của không khí ổn định hơn so với nơi khác Đất ẩm vừa phải là tốt, ẩm ướt quá sẽ gây ra những vấn đề về da, về phổi, người cư ngụ bị suy nhược, khó thành công trong cuộc đời

- Chợ: Nếu được ở gần chợ cũng tốt, rất tiện lợi cho việc mua bán, trao đổi

hàng hoá Ông cha ta thường nói : nhất cận thị, nhị cận giang

- Các loài động vật: Có thể dựa vào sức khoẻ, màu sắc, âm thanh của những

động vật để đánh giá chất lượng môi trường khi chọn vị trí xây nhà Các chuyên gia phong thuỷ cho rằng, khi bắt gặp động vật khoẻ mạnh, có màu sắc đẹp, tiếng hót vui, thánh thót … là điều tốt, khi gặp quạ và các loài chim móng nhọn (diều hâu) hoặc gặp chó hoang, rùa … là điều xấu

- Hàng xóm láng giềng: Người láng giềng cũng phản ánh tính chất của môi

trường, nếu họ khoẻ mạnh, nổi tiếng, đời sống sung túc, vui vẻ, thân thiện … thì chắc chắn khí đất ở đó là tốt

- Cảnh quan đô thị: trong kiến trúc đô thị phải tạo ra cho được cảnh quan

thiên nhiên cần thiết như: công viên, vườn bách thú, hồ nước, cây xanh … vì các công trình trong thành phố ảnh hưởng rất lớn đến các yếu tố tự nhiên, nên cần quan tâm đến yếu tố cảnh quan trong quy hoạch phát triển đô thị