Sự đa dạng của hệ sinh thái thủy vực - Chương 1

Sự đa dạng của hệ sinh thái thủy vực CHƯƠNG 1 SỰ ĐA DẠNG CỦA HỆ SINH THÁI THỦY VỰC 1 CÁC THÀNH PHẦN CỦA MÔI TRƯỜNG Bao quanh hành tinh trái đất gồm: - Địa quyển hay thạch quyển Lithos

Sự đa dạng của hệ sinh thái thủy vực

CHƯƠNG 1

SỰ ĐA DẠNG CỦA HỆ SINH THÁI THỦY VỰC

1 CÁC THÀNH PHẦN CỦA MÔI TRƯỜNG

Bao quanh hành tinh trái đất gồm:

- Địa quyển hay thạch quyển (Lithoshpere):

- Thủy quyển (Hydrosphere)

- Khí quyển (Atmosphere)

- Sinh quyển (Bioshphere)

Bề mặt trái đất gồm 30% là lục địa và 70% là mặt biển

Địa quyển (lithosphere): môi trường đất bao gồm vỏ trái đất, thành phần hóa học của

đất ảnh hưởng cơ bản đến cuộc sống của con người và sự duy trì đời sống hoang dã

Thủy quyển (hydrosphere) là môi trường nước bao gồm tất cả phần nước trên trái đất

như nước đại dương, sông, hồ, suối, 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 sự

sống của sinh vật và cân bằng khí hậu toàn cầu

Khí quyển (atmossphere): là lớp không khí bao quanh trái đất và đóng vai trò quan

trọng trong việc duy trì sự sống và quyết định đến tính chất khí hậu, thời tiết của trái

đất

Sinh quy ể n (biosphere): là các phần của môi trường vật lý có tồn tại sự sống bao gồm

phần lớn thủy quyển, phần dưới của khí quyển và phần trên của địa quyển (Hình 1-1

và Bảng 1-1) Những yếu tố môi trường cần thiết cho sự sống gồm: năng lượng, nước,

khí và chất khoáng

Hình 1-1 Thành phần tự nhiên của hệ thống

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản

Hình 1-1 Các thông số môi trường và chức năng tự nhiên

Tiềm năng thủy năng lượng

Đặc điểm thủy triều

Độ cao, mật độ, cấu trúc và tính đa dạng (hỗn tạp)

Giai đoạn sinh trưởng Sinh khối, Chlorophyl-a

Sự phân tán/di cư Các chức năng đặc trưng như giá trị dinh dưỡng, đặc tính sinh hóa, vai trò chỉ thị sinh học

Đời sống quần xã:

Sinh khối, quang hợp Tiêu thụ và hô hấp Phân hủy

Quan hệ dinh dưỡng (chuỗi thức ăn) Chu trình carbon và dinh dưỡng Bioturbation

5 Các thông số hệ sinh thái Tính tự nhiên, tính toàn vẹn và giá trị di sản

Tính khác thường, tính rõ ràng Tính đa dạng, tính phong phú Khả năng tích lũy và tính bất ổn

Sự phục hồi và thay thế Giá trị thông tin, liên quan đến tự nhiên, phong cảnh và văn hóa

Vùng sinh thái nước ngọt có giới hạn của nồng độ muối hòa tan nhỏ hơn 0,5‰ Đây

là vùng nước thiên nhiên xa biển dưới các loại hình thủy vực khác nhau như: sông,

suối, hồ, ao, ruộng lúa Đặc tính chung là trong nước có ít thành phần muối Na , Cl ,

SO ; nhiều thành phần muối Ca , HCO , CO

Sự đa dạng của hệ sinh thái thủy vực

2.1.1 Sơ lược thành phần hóa học của nước sông

Sông là loại hình thủy vực nước chảy tiêu biểu nên hàm lượng oxy hòa tan trong nước

sông thường cao, ở những đoạn chảy siết, hàm lượng oxy hòa tan có thể lên đến bão

hòa pH tương đối ổn định, dao động trong khoảng 6-8 Nhìn chung hàm lượng các

muối dinh dưỡng và vật chất hữu cơ trong nước sông thường nghèo nàn Hàm lượng

TAN (tổng đạm amôn) ít khi vượt quá 0,1 ppm Hàm lượng NO ít khi vượt quá 0,02

ppm có khi chỉ có lượng vết Vì hàm lượng oxy cao nên dạng đạm này dễ dàng bị oxy

hóa thành dạng đạm nitrate (NO ) Hàm lượng NO thường gặp trong khoảng 0,1-

0,5ppm Hàm lượng dạng này trong nước sông thường thay đổi theo mùa: mùa hạ,

thực vật phù du phát triển mạnh - quá trình quang hợp của chúng hấp thu nhiều NO

làm hàm lượng muối này trong thủy vực giảm xuống đáng kể có khi bằng 0; vào mùa

thu hàm lượng muối này tăng lên hẳn và đạt cực đại ở mùa đông và sang mùa xuân

-bắt đầu giảm xuống Hàm lượng PO 4 3- dao động trong khoảng 0,03-0,1 ppm và cũng

dao động theo mùa, vào mùa nước lũ hàm lượng PO

vào thủy vực Hàm lượng SiO 3 2-

3-

4 thường cao do nước mưa mang dao động trong khoảng 2-10 mg/L Hàm lượng muối sắt hòa tan trong nước sông thường rất thấp vì hàm lượng oxy hòa tan cao, các muối

hòa tan của sắt dễ dàng bị oxy hóa thành dạng keo Fe(OH)3 không hòa tan Tuy

nhiên, hàm lượng sắt tổng sẽ cao đối với những vùng chịu ảnh hưởng của đất phèn

(Vùng Đồng Băng Sông Cửu Long) COD của nước sông thường rất thấp chỉ dao

động trong khoảng 2-5mg/L Thành phần trung bình của các ion khác trong nước sông

được trình bày trong bảng sau:

Bảng 1-2: Thành phần trung bình của các ion chính trong nước sông ở các lục địa

khác nhau

Hàm lượng ion (mg/L) Lục địa

18,4 12,5 21,0 31,1 3,9

2+

Mg 9,3 11,0 9,0 5,5 2,9

2,3

- 1,4 1,7 1,4

79,0 43,0 68,0 95,0 31,6

8,4 13,5 20,0 24,0 2,0

-

Cl 8,7 12,1 8,0 6,9 10,0

NO2

0,7 0,8 1,0 3,7 0,05 Lượng oxy hòa tan trong nước lớn, CO2 tự do ít, vật chất hữu cơ trong nước sông

thấp, độ pH thuộc loại trung bình, dao động từ 6.9 - 7.2 Nhìn chung, thành phần hóa

học của nước giữa các khúc trong một dòng sông thì không hoàn toàn giống nhau, nó

phụ thuộc vào vị trí địa lý của từng khúc sông và nguồn bổ sung

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản

2.1.2 Sơ lược thành phần của nước ao

Ao là loại hình thủy vực nước đứng, nhỏ, nông, được hình thành chủ yếu là do các nguyên nhân nhân tạo Nhìn chung những tính chất vật lý, thành phần hóa học của nước trong ao biến động lớn Mức độ biến động của các yếu tố phụ thuộc vào độ lớn của thủy vực và phụ thuộc vào chế độ chăm sóc của con người

- Hàm lượng oxy hòa tan trong nước biến động lớn theo ngày đêm, mức độ biến động tùy theo hàm lượng vật chất dinh dưỡng trong ao

- pH dao động từ 6-9,5 tùy theo mật độ của tảo trong ao

- Hàm lượng các muối dinh dưỡng thường phong phú hơn nước sông do sự chăm sóc bón phân của con người

- Hàm lượng TAN dao động trong khoảng 0,1-1,0 mg/L; NO dao động trong khoảng 0,7-1,0 ppm, ở những ao giàu dinh dưỡng có thể lên tới vài mg/L

- COD có thể đạt đến 30 mg/L

2.2 Hệ sinh thái nước lợ

Vùng sinh thái nước lợ có giới hạn nồng độ muối hòa tan từ 1-30‰, bao gồm các vùng ven cửa sông, ven biển hoặc có khi cả vùng biển bị nước trong lục địa tràn ra làm nhạt nồng độ muối đi Đây là vùng sinh thái có đặc tính thủy lý hóa và thủy sinh vật rất phức tạp và đặc sắc Nồng độ muối trong các thủy vực ở vùng sinh thái nước lợ rất không ổn định, luôn luôn thay đổi theo mùa, mùa mưa giảm và tăng dần trong mùa khô Tùy thuộc vào nồng độ muối hòa tan mà phân chia thành các vùng sinh thái khác nhau: vùng sinh thái nước lợ nhạt có nồng độ muối từ 1-5‰, vùng sinh thái nước lợ vừa giới hạn nồng độ muối từ 5-18‰, vùng sinh thái nước lợ mặn có giới hạn nồng

độ muối từ 18-30‰ Nhìn chung, thành phần hóa học của nước trong vùng sinh thái nước lợ rất phức tạp, vừa mang đặc tính của vùng sinh thái nước ngọt, vừa mang đặc tính của vùng sinh thái nước mặn

2.3 Hệ sinh thái nước mặn

Vùng sinh thái nước mặn bao gồm biển và đại dương Nước biển là nước thiên nhiên rất đặc biệt, có thành phần hóa học rất phức tạp Hiện nay, đã phát hiện có tất cả 60 nguyên tố hòa tan trong nước biển và phần lớn tồn tại dưới dạng ion, những ion này

có biến đổi theo sự khác nhau của những điều kiện lý, hóa, sinh học và địa chất của vùng biển Trong nước biển, ngoài thành phần hóa học phức tạp ra còn có sinh vật, những thể hữu cơ này rất cần nhiều thành phần hóa học để sống và khi sinh vật chết đi

sẽ trả lại thành phần hóa học trong cơ thể của chúng vào trong nước biển Vì vậy nước biển không chỉ là thành phần hóa học phức tạp mà còn là thể tổng hợp của thể hữu cơ Thành phần hóa học của nước biển có những đặc tính sau đây:

Tất cả nước biển đều có thành phần muối hòa tan phong phú, trừ những vùng biển đặc biệt, nói chung là có nồng độ muối tương đối ổn định, khoảng 35‰

4

-3

Sự đa dạng của hệ sinh thái thủy vực

Thành phần hóa học của tất cả nước biển đều giống nhau và thành phần tương đối ổn

định, trong đó ion Cl chiếm 55,25%, ion Na chiếm 30,63%, ion SO 4

muối cacbonate chiếm 0,3% tổng số các ion hòa tan, các muối của N, P, Si và vật chất

hữu cơ chiếm khoảng 0,3 %

Thành phần ion của tất cả nước biển hầu như không biến đổi theo thời gian và không

gian Trong nước biển có các nguyên tố: Cl, Na, Mg, S, Ca, K, Br, C, Sr, B, F, Si, N,

Al, Rb, Li, P, Ba,I As, Fe, Mn, Cu, Zn, Pb, Se, Cs, V, Mo, Th, Ce, Ag, La, Y, Ni, Sc,

Hg, Au, Ro, Cd, Co, Sn, O, H, Ar, He, Ne, 11 nguyên tố đầu là những nguyên tố chủ

yếu trong thành phần nước biển và hàm lượng trung bình của chúng được trình bày ở

3

Nồng độ

19,337 2,708 0,097 0,006 0,06 0,011

Ở tầng nước mặt của biển và đại dương tương đối giàu oxy: do sự xáo trộn mạnh của

sóng làm oxy khuếch tán từ không khí vào nước dễ dàng Ở tầng đáy các biển, hàm

lượng oxy hòa tan rất thấp vì quá trình đối lưu thẳng đứng yếu không bao quát được

toàn bộ khối nước, ở độ sâu 200-1000m hàm lượng oxy hòa tan gần như bằng 0

Hàm lượng TAN ở vùng khơi đại dương đạt 0,03 mg/L, vùng ven bờ có thể lên tới

0,2 mg/L hay lớn hơn Hàm lượng NO cũng rất thấp Hàm lượng PO 3

nitrate khoảng 10 lần, ở tầng nước mặt hàm lượng PO 4 3-

4 ít hơn muối không vượt quá 0.02 ppm Ở dưới sâu hàm lượng các muối hòa tan của nitơ, phosphor nhiều hơn trên tầng mặt tới

hàng chục hay hàng trăm lần Do đó, ở đâu có sự xáo trộn nước từ tầng đáy lên mạnh

thì ở đó sinh vật sẽ phát triển mạnh mẽ, còn nơi không có sự xáo trộn nước thì sinh

vật nơi đó rất nghèo nàn

Hàm lượng các muối hòa tan của sắt trong nước biển thường rất thấp, thấp hơn hàng

trăm lần so với hàm lượng sắt trong các thủy vực nước ngọt

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản

2.3.1 Hệ sinh thái đất ngập nước

Các hệ sinh thái đất ngập nước bao gồm các đầm lầy và rừng ngập mặn (mangroves) Có 3 dạng đầm lầy: (i) đầm lầy ngập nước sâu và thực vật bậc cao phát triển (swamp), (ii) đầm lầy ngập nước ít với nhiều loài thực vật bậc thấp kích thước lớn phát triển (marsh), (iii) đầm lầy không ngập nước, nhiều bùn nhão và có nhiều than bùn (bog), loài thực vật phát triển chủ yếu là rêu Trong các hệ sinh thái này thì nước ít lưu thông và tích tụ nhiều vật chất hữu cơ có nguồn gốc thực vật nên nước có chất lượng kém Đối với hệ sinh thái rừng ngập mặn thì môi trường nước mang đặc tính của thủy vực nước lợ giàu dinh dưỡng

Định nghĩa về đất ngập nước:

Theo Cục nghề Cá và Đời sống hoang dã Hoa Kỳ (Cowarddin et al., 1979), đất ngập nước "Là vùng đất chuyển tiếp giữa hệ thủy sinh và trên cạn nơi mực nước thường ở

bề mặt hoặc gần bề mặt của đất được ngập một lớp nước khá cạn"

Theo Hội nghị Rasmar (1971), đất ngập nước "Là những đầm lầy, vùng đầm lầy, đất hoặc nước có than bùn tự nhiên hoặc nhân tạo, thường xuyên hoặc tạm thời, với nước ngọt, lợ hoặc mặn tĩnh hoặc chảy, bao gồm cả những vùng nước biển có độ sâu mực nước lúc triều thấp không vượt quá 6m »

Hệ sinh thái vùng đất ngập nước chủ yếu

Sự đa dạng của hệ sinh thái thủy vực

Hình 1-2 Chu kỳ tự nhiên của lũ và hạn ở thung lũng sông Senegal Theo Van Lavieren

& Van Wetten (1990) © Euroconsult Trích dẫn bởi C.K Lin and Yang Yi

(2001)

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản

Hình 1-3: Lũ nhỏ và các giai đoạn tiến triển ở vùng đồng bằng ngập lũ do sông theo lý

thuyết

8

Đồ

V ùng

H

ồ ùng

Sự đa dạng của hệ sinh thái thủy vực

Chức năng, nguồn lợi và đặc điểm của vùng đất ngập nước

Bảng 1-4 Giá trị của vùng đất ngập nước

Các hệ sinh thái đất ngập nước

6 Giữ lại chất dinh dưỡng

7 Cung cấp sinh khối

8 Ngăn chặn bão, chắn gió

9 Ổn định vùng tiểu khí hậu

10 Vận chuyển nước

11 Giải trí/du lịch

Sản phẩm

1 Nguồn lợi cây rừng

2 Nguồn lợi động vật hoang dã

3 Nguồn lợi thủy sản

4 Nguồn lợi thức ăn cho gia súc

5 Nguồn lợi nông nghiệp

Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản

Nguyên nhân làm mất đi đất ngập nước

Bảng 1-5 Những nguyên nhân làm mất đi đất ngập nước

Tác động bởi con người

Trực tiếp

Tháo cạn cho mục đích quản lý nông nghiệp,

lâm nghiệp và khống chế muỗi

Sên vét và đào kênh dẫn nước và phòng

chống lũ lụt

San lấp nhằm chôn rác thải rắn, làm đường và

phát triển những khu công nghiệp, thương

mại và dân cư

Chuyển đổi cho mục đích nuôi trồng thủy hải

sản

Xây dựng bờ bao, đập ngăn nước, đê điều

nhằm kiểm soát lũ lụt, cung cấp nước, tưới

tiêu và phòng chống bão lụt

Thải bỏ nông dược, chất dinh dưỡng từ chất

thải sinh hoạt, nông nghiệp và cặn lắng

Khai thác khoáng sản vùng ngập nước như

chì, than đá, sỏi, phospho và những vật liệu

khác

Khai thác nước ngầm

Gián tiếp

Sự tích tụ của cặn lắng do đê đập, kênh

mương sâu và những cấu trúc khác

Sự thay đổi các yếu tố thủy lực học do kênh

mương, đường xá và những cấu trúc khác

Mực nước rút dần do khai thác nguồn nước

Ghi chú: P = Không hiện diện hoặc hiếm; O = hiện diện nhưng không phải là nguyên nhân chính Q = nguyên

nhân quan trọng và phổ biến tạo ra sự suy thoái và mất đi đất ngập nước

10

Sự đa dạng của hệ sinh thái thủy vực

Bảo vệ vùng đất ngập nước

- Qui hoạch chung việc sử dụng và quản lý nguồn tài nguyên đất ngập nước

- Xây dựng những hướng dẫn về chính sách vùng đất ngập nước

- Cải tiến thông tin và nhận thức

Hình 1-4: Chu kỳ thủy học ở hệ sinh thái ngập lũ

2.3.2 Các thủy vực lớn của thế giới