Ch¬ng 1 Tæng quan vÒ ®a d¹ng sinh häc Môc ®Ých Ch¬ng nµy nh¾m cung cÊp cho sinh viªn nh÷ng kiÕn thøc tæng quan vÒ §a d¹ng sinh häc (§DSH) Môc tiªu Tr×nh bµy ®îc c¸c kh¸i niÖm vÒ ®a d¹ng sinh häc vµ[.]
Chơng Tổng quan đa dạng sinh học Mục đích: Chơng nhắm cung cấp cho sinh viên kiến thức tổng quan Đa dạng sinh học (ĐDSH) Mục tiêu: - Trình bày đợc khái niệm đa dạng sinh học giá trị đa dạng sinh học - Giải thích đơc suy thoái nguyên nhân gây suy thoái đa dạng sinh học Bài Khái niệm Đa dạng sinh học Khái niệm ĐDSH Nhiều khái niệm ĐDSH khác giới Thuật ngữ ĐDSH đợc dùng vào năm 1988 (Eilson, 1988) Khái niệm thờng đợc dùng: Công ớc ĐDSH (1992) ĐDSH đa dạng phong phú giới sinh vật từ nguồn trái đất, bao gồm đa dạng loài (gen), loài, đa dạng hệ sinh thái Khái niệm khoa học công nghệ môi trờng (Nhà XB,KH&KT 2001): ĐDSH thuật ngữ dùng để mô tả phong phú ĐD giới tự nhiên.ĐDSH phong phú thể sống từ nguồn, HST đất liền HST dới nớc khác tổ hợp sinh thái mà chúng tạo nên ĐDSH đợc thể cấp độ (3 phạm trù) - Đa dạng loài (Đa dạng di truyền/gen) - Đa dạng loài (Đa dạng loài) - Đa dạng hệ sinh thái ( Đa dạng hệ sinh thaí) Đa dạng sinh học khác tài nguyên sinh vật/học - Đa dạng sinh học nh đà đợc trình bầy trên( Mô tả phong phú tất giới sinh vật tự nhiên) - Tài nguyên sinh vật gồm nguồn lợi sinh vật có tự nhiên nhằm phục vụ lợi ích cho ngờivà đợc ngời ý tới 1.1 Đa dạng gen/di truyền 1.1.1 Khái niệm: mức độ đa dạng biến dị di truyền, tổng số thông tin di truyền chứa gen cá thể sống Tổng số gen: khác loài, từ 1000 gen thể đơn bào đến 400 000 gen TV có hoa ĐV - Cơ sở vật chất di truyền axit nucleic, gồm loại là: ADN ARN Vai trò đa dạng gen: giúp loài thích nghi với thay đổi môi trờng 1.1.2 Nhân tố tố ảnh hởng đa dạng di truyền Yếu tố làm tăng đa dạng gen: + Đột biến gen: biến đổi xảy gen, nguồn tạo gen mới, sở biến dị di truyền, làm tăng lợng biến dị tăng đa dạng di truyền + Sự xâm nhập, di trú làm thay đổi tần số gen quần thể chỗ Yếu tố làm giảm đa dạng gen: + Phiêu bạt gen/Lạc dòng gen (genetic drift): xảy quần thể nhỏ gây nên biến đổi tần số gen + Chọn lọc tự nhiên nhân tạo Chọn lọc tự nhiên: làm giảm lợng biến dị Chọn lọc nhân tạo: xói mòn di truyền, làm giảm lợng biến dị 1.2 Đa dạng loài 1.2.1 Khái niệm loài: có vật chất di truyền giống nhau, có khả trao đổi thông tin di truyền (giao phối, thụ phấn) sinh sản hữu thụ Đa dạng loài: phong phú số lợng loài, phân loài (loài phụ) trái đất, vùng địa lí, Quốc Gia hay sinh cảnh định Sự đa dạng loài đợc thể tổng số loài Theo dự đoán nhà phân loại học có từ 30 triệu loài sinh vật trái đất mà phần lớn vi sinh vật côn trùng Số loài sinh vật đà đợc mô tả Thế giới Đa dạng loài Số lợng cá thể loài, qui mô ĐDSH gồm mức độ(đa dạng alpha, bêta, gama) *Đa dạng alpha Số lợng loài sinh cảnh Có loài khu vực định? Các ô/màu đại diện cho sinh cảnh khác * Đa dạng beta Tính đa dạng tồn vùng giáp danh sinh cảnh Sự giống động thực vật sinh cảnh khu vực đến møc nµo? NÕu Ýt gièng nhau/Ýt loµi chung cã nghÜa lµ đa dạng beta cao *Đa dạng gama Tính đa dạng tồn quy mô địa lí Các ô màu xanh đen có tổ thành loài vị trí? đa dạng mầu đỏ so với mầu khác ? Tất mầu ô ? - Nghiên cứu quy mô ĐDSH theo hệ thống có ý nghĩa quan trọng việc xem xét quy mô thiết lập u tiên công tác bảo tồn - Sự đa dạng loài đà tạo cho quần xà SV khả thích ứng thích nghi tốt với thay đổi điều kiện ngoại cảnh Một ví dụ: Sự có mặt loài tăng thêm tính đa dạng QXSV, loài SV có quan hệ chặt chẽ với TV nguồn thức ăn cho ĐV, tạo nên môi trờng sống cho loài ĐV, ĐV giúp TV phát tán 1.2.2 Những nhân tố ảnh hởng tới đa dạng loài Yếu tố làm tăng đa dạng loài Hình thành loài chủ yếu qua trình là: + Quá trình đa bội hoá - Đa bội hoá: bội hoá số lợng thể nhiễm sắc loài ban đầu cá thể lai hai loài (N.H.Nghĩa, 1999) - Đa bội hoá yếu tố tiến hoá quan trọng - Đa bội hoá có ý nghĩa to lớn với thực vật, cho phép loài xâm lấn lai hữu thụ với loài địa để sinh loài + Hình thành loài địa lí Lý thuyết tiến hoá đại cho thấy hầu hết loài SV hình thành loài thông qua cách ly địa lý, cách ly sinh sản trình đợc gọi hình thành loài khác vùng phân bố (Allopatric speciaton) Ví dụ: Hạt loài đợc phát tán tới đảo nhờ ĐV, gió Quần thể loài dó đợc tạo thành qua nhiếu năm, nhiều hệ có sai khác so với qun thể gc mà chúng đà phát tán tới Hình thành loài địa lí vùng phân bố: trình phổ biến với nòi côn trùng sống chủ khác nhau, hay quần thể ĐV phát triển không gian khác cách ly mặt sinh sản(mùa giao phối, ĐKS) đa dạng quần x· sinh vËt hƯ sinh th¸i Kh¸i niƯm vỊ hƯ sinh thái (HST): Là đơn vị cấu trúc chức sinh quyển, bao gồm quần xà sinh vật, đất đai, khí hậu (vô hữu cơ) Đa dạng HST: Là phạm trù phong phú môi trờng cạn dới nớc đất Đợc phản ảnh đa dạng sinh cảnh qua mối quan hệ quần xà SV trình sinh thái sinh quyển(Chu trình vật chất, QH SV) Quần xà sinh vật: sinh vật sinh cảnh định - Việc xác định hệ sinh thái hay sinh cảnh thực tế khó, ranh giới chúng không rõ ràng - Sinh cảnh nơi điều kiện sống loài thực vật tơng đối đồng nhất: Rừng núi đất, rừng núi đá vôi, khu rõng trång… - ChØnh thĨ: Trªn thÕ giíi cã nhiều chỉnh thể SV Sự phân chia tuỳ thuộc vào điều kiện khí hậu, sinh vật sống đó, chỉnh thể gồm nhiều hệ sinh thái khác Những tố ảnh hởng đến đa dạng HST Môi trờng vật lí ảnh hởng đến QXSV: cạn (tốc độ gió, độ ẩm, nhiệt độ), dới nớc (độ trong, độ đục, độ nông sâu, độ muối, ) Quần xà sinh vật ảnh hởng đến môi trờng vật lí: tảo, san hô, động vật, Loài u thế: có vai trò định đến khả tồn tại, phát triển nhiều loài khác ổ sinh thái loài Mỗi loài cần tạo cho tập hợp định loài sinh vật khác quanh cã, mét quÇn x· sinh vËt Mt s h sinh thỏi Một số vùng giàu ĐDSH giới Vùng nhiệt đới, đặc biệt rừng ma nhiệt đới, rạn san hô nhiệt đới - Rừng nhiệt đới chiếm 7% bề mặt trái đất - Chiếm 50% chí đến 90% tổng số loài động thực vật giới Vùng gần xích đạo đa dạng vùng hai cực (nam, bắc), đa dạng sinh học giảm dần/ tỉ lệ nghịch với độ cao ĐD chim ĐBVN Rừng ôn đới Rừng nhiệt đới Nguyên nhân khác biệt Có nhiều ý kiến đồng ý với giải thích dới đây: + Khí hậu vùng nhiệt đới ổn định + Sinh vật vùng nhiệt đới hình thành lâu đời + Nhiệt độ, ẩm độ vïng nhiƯt ®íi cao + TØ lƯ giao phÊn cđa thực vật vùng nhiệt đới cao nhờ hỗ trợ côn trùng + Vùng nhiệt đới tiếp nhận nhiều lợng ánh sáng mặt trời, sức s¶n xuÊt cao Bài Giá trị Da dạng sinh hc Mục tiêu: sau học xong này, sinh viên trình bày đợc giá trị tầm quan trọng a dng sinh hc Giá trị đa dạng sinh học Định giá giá trị ĐDSH Các giá trị ĐDSH Định giá giá trị ĐDSH Các nguồn tài nguyên nh đất , nớc, loài Đ, TV, VSV quý hiếmcác nguồn TN thờng không quy đổi thành tiền đợc nhiều QG suy giảm tài nguyên thiên nhiên xuống cấp môi trờng đợc xác định chủ yếu nguyên nhân kinh tế, vây việc ngăn chặn phải dựa NT.KT Định giá giá trị tài nguyên thiên nhiên ĐDSH việc khó nhng cần thiết ? Định giá cần dựa môn học tổng hợp: kinh tế môi trờng (kinh tế, phân tích kinh tế, sách cộng đồng, môi trờng, ) Các giá trị thay đợc loài Các giá trị ĐDSH 2.1 Giá trị trực tiếp Là giá trị thu đợc từ sản phẩm sinh vật, đợc ngời trực tiếp khai thác sử dụng 2.1.1 Giá tri sử dụng cho tiêu thụ Bao gồm sản phẩm tiêu dùng cho sống hàng ngày Các sản phẩm không xuất thị trờng Không đóng góp cho thu nhËp nhng thiÕu chóng ngêi sÏ gỈp khó khăn định Gồm loai ĐV,TV làm thức ăn, gỗ, củi, dợc liệu, NL vídụ: Hàng năm TG tiêu thụ khỏang 100 triệu cá, phần lớn số cá đợc sử dung địa phơng.Con ngời đà sử dụng hàng nghìn loài Đ,TV làm thức ăn, tinh dầu, dơc liệu, thức ăn gia súc 2.1.2 Giá trị sử dụng cho sản xuất Là giá trị thu đợc thông qua việc bán sản phẩm thu hái, khai tác đợc từ thiên nhiên thị trờng Giá trị cho sản xuất ĐDSH có tất QG TG, từ n ớc công nghiệp đại nớc phát triển Ví dụ: - Tại Mỹ hàng năm có 4,5 tổng thu nhập quốc dân tơng đơng 87 tỷ USD từ loài hoang dà (Allen, Phạm Nhật 1999) - VN điều tra sơ có khoảng 3200 loài 64 loài ĐV đựoc ngời sử dụng làm dợc liệu (thống kê tới năm 1997, Võ Văn Chi) giá tri thật cha thể tính đợc * Sản phẩm từ gỗ Là nguån cung cÊp nguyªn liªu cho xây dựng giao thông, nguyên liệu giấy sơị, đồ gia dung, trạm khắc thị trờng giới: tØ USD, 1989 (WCMC, 1992) *Sản phẩm gỗ Đồ th cụng m ngh Song, Mây, Tre trúc dùng để sản xuất mặt hàng thủ công mỹ nghệ có giá trị xuất caoĐợc a chuông TG Chất đốt: nhiều nơi phụ thuộc hoàn toàn vào rừng nguồn chất đốt, nớc phát triển thờng sử dung lợng củi lớn Sinh vt cnh: Cỏc loài động thực vât sở tạo nên vờn sinh vât cảnh cho ngời học tập, vui chơi, gải trí Nguồn cung cấp dợc liệu: + Ước lợng số loài sử dụng cộng đồng Việt Nam 6.000 + Hiện đà tập hợp đợc 39.381 thc gia trun theo kinh nghiƯm d©n gian cđa 12.531 lơng y + Có nhiều sách thuốc đà mô tả hình thái, công dụng nh cách gây trồng, chăm sóc thu hái chế biến VN điển hình: Võ Văn Chi, Lê Trần Đức, Đỗ Tất Lợi + Nhiều cộng đồng giới sử dụng loài TV làm thuốc chữa bệnh cho cộng đồng: Trung Hoa, Nê Pan,và Việt Nam +Theo báo cáo Tổ chøc Y tÕ ThÕ giíi (WHO): Ngµy cã cã khoảng 80% dân số nớc phát triển (khoảng 3,5 đến tỉ ngời) phụ thuộc vào y học cổ truyền việc chăm sóc sức khoẻ ban đầu +Tài nguyên cỏ đối tợng sàng lọc để tìm thuốc +Viện Ung th Quốc gia Mỹ đà sàng lọc đến 35.000 số 250.000 loài cỏ Đà có khoảng 3.500 cấu trúc hoá học có nguồn gốc từ thiên nhiên đợc phát hiện, 2.618 số từ thực vật bậc cao, 512 tõ thùc vËt bËc thÊp vµ 372 tõ nguồn khác + Có 119 chất đợc chiết tách từ khoảng 90 loài thực vật bậc cao đợc sử dụng làm thuốc toàn giới + Dự đoán phát triển tối đa thuốc thảo mộc từ nớc nhiệt đới, làm khoảng 900 tỉ USD/năm cho kinh tế nớc giới thứ + có nhiều loài thuốc đợc trồng giới Việt Nam: Cây Anh túc (thuốc phiện), Sâm Ngọc Linh, Thảo quả, Sa nhân, Bui bui Một số dợc chất chiết xuất Y học cổ truyền/dân tộc Việt Nam Mỗi gia đình thờng biết sử dụng từ vài đến vài chục thuốc để chữa chứng bệnh thông thờng Mỗi cộng đồng thờng có 2-5 thầy lang có kinh nghiệm sử dụng nhiều loài cỏ Nhiều dợc phẩm đợc phát triển gần dựa tri thức sử dụng cộng đồng nh Ampelop dựa tri thức sử dụng Chè dây để chữa bệnh ngời Tày Cao Bằng Giá trị văn hoá Sử dụng cỏ làm thuốc đặc trng văn hoá dân tộc khác Ví dụ ngời Dao có thuốc tắm để chữa bệnh, tăng cờng thể lực cho phụ nữ sau đẻ Bài thuốc tắm cho ngời mệt mỏi, làm công việc nặng ngày, Thuốc tắm ngời Dao Rất đợc khách nớc nớc a thích Sa Pa Trao đổi, mua, bán thuốc cộng đồng Vờn thuốc cộng đồng Cây thuốc đợc trồng cộng đồng đẫ mang lại nhiều tiện ích Biện pháp phòng trừ sinh học: Sự đa dạng hệ thống trồng giúp ngăn ngừa sâu bệnh hại: chuỗi thức ăn, ví dụ California (cây mâm xôi, ong, vờn nho) + Nhiều loài sinh vật vi sinh vật đợc dùng làm thiên địch việc phòng trừ sâu bệnh hại, ví dụ ong mắt đỏ, + Loài nhập nội phát triển thành sâu/bệnh hại: ví dụ dùng loài nhậy để kiểm soát xơng rồng, Virut để kiểm soát thỏ Australia + ốc bơu vàng nhập vào Việt Nam? Giá trị sử dụng trực tiếp khác Ngân hàng gen: lợng biến dị lớn cần thiết cho công tác cải thiện giống (các loai lơng thực thực phẩm có chất lợng cao nhng chất lợng thấp đợc gây trồng dẫn tới tuyệt chủng) Giống chịu hạn, chịu rét, chịu sâu bệnh, chất lợng tốt, suất cao Ví dụ: Các loài nông nghiệp: lúa, khoai tây,Cây dợc liệu, gỗ: thông, bạch đàn, Các loại công nghiệp, 2.2 Giá trị gián tiếp Là lợi ích ĐDSH mang lại cho cộng đồng Đó lợi ích đo đếm đợc nhiều giá trị vô giá thay đợc Các giá trị gián tiếp nhiều, nhng tóm tắt qua giá trị lớn sau: + Giá trị sinh thái + Giá trị khoa học giáo dục + Giá trị văn hoá đạo đức + Giá tri sinh thái - ĐDSH góp phần trì trình sinh thái: quang hợp, điều hoà khí hậu, bảo vệ nớc, chống xói mòn, thụ phấn, phân huỷ chất thải, - Rừng đợc ví nh: phổi xanh trái đất + Giá trị khoa học giáo dục - Phục vụ nghiên cứu khoa học mục đích giáo dục: vừa mang lại lợi ích kinh tế vừa nâng cao nhận thøc, vèn sèng cho ngêi Gióp cho chóng ta hiểu rõ giá trị đa dạng sinh học + Giá trị văn hoá đạo đức - Đa dạng văn hoá gắn liền với ĐDSH Hệ thống giá tri hầu hết tôn giáo, triết học VH cung cấp nguyên tắc đạo lý cho BT loài - Mỗi cộng đồng, nhóm dân tộc, tộc, có truyền thống, tập quán riêng, đặc trng quản lí sử dụng tài nguyên sinh vật + Giá trị đạo đức Giá trị nội tại: loài sinh có quyền tồn không phụ thuộc vào giá trị sử dụng loài Giá trị tiềm năng: kiến thức ngời loài/giá trị loài hạn chế tơng lai nhiều loài tởng nh giá trị hôm có nhiều giá trị to lớn Giá trị lựa chọn: bảo tồn loài/đa dạng hôm nay, thÕ hƯ mai sau sÏ cã nhiỊu lùa chän Giá trị lớn đa dạng sinh học S đa dng ca loài sinh vật trn giới đợc ví nh cm nang để giữ cho trái đất ca vận hành cách hũ hiệu S mát ca loài ví nh s nhng trang sách ca cun cm nang Nếu nh lúc đó, cần đến thông tin ca cun cm nang để baỏ vệ loài khác thi không tìm đâu đợc Mụt số cách tính G/T ĐDSH HST rừng giới Căn hàng đầu nýớc giới dựa vào: + Các chức hệ sinh thái rừng có sẵn hay tái tạo đýợc + Tất giá trị đýợc định lýợng rõ ràng thông qua định mức kinh tế + Các để đánh giá đýợc thể qua tiêu chung Các tiêu chung GT ĐDSH Nguồn lợi du lịch đem lại (Du lịch sinh thái, du lịch mạo hiểm, dịch vụ cho du lịch đem lại…) Bảo vệ nguồn nýớc Bảo vệ đất Chống sói mịn Dịch vụ sức khoẻ cộng đồng Bảo vệ động,thực vật hoang dã Cung cấp Oxy Ở Nhật Bản Nýớc có hõn 25 triệu rừng chiếm 68% diện tích lãnh thổ, rừng trồng chiếm 41%, với tổng trữ lýợng 3448 mét khối, khai thác hàng năm 24,447 mét khối, chiếm 1,79%, giá trị đa dạng sinh học rừng năm đýợc thống kê nhý sau: Nguồn lợi từ chức Giá trị ( Tỷ USD) Bảo vệ nguồn nýớc 34,1 Bảo vệ đất 63,8 Chống sói mòn 1,4 Dịch vụ sức khoẻ cộng đồng 61,4 Bảo vệ ĐV/TV hoang dã 5,5 Cung cấp Oxy 147,6 Total 313,6 Chýa tính giá trị nguồn lợi từ du lịch! (2004) Ở Trung Quốc Kết N/C của: Chýõng Gia Bình, viện hàn lâm Vân Nam Trung Quốc (2004) lýu vực sông Vân Nam đýa giá tri tiền liên quan tới khả giữ nýớc, đất phân bón rừng với ha: Giá tri gián tiếp 4.450 NDT(8.455.855VND) Giá trị trực tiếp (Than, gỗ, củi…)1.384.528VND Chỉ chiếm 12,1% mà thơi Chýa tính đến giá trị nguồn lợi từ du lịch! Thế giới Cõ cấu giá trị củ HST rừng ĐDSH tiêu chí chính: Bảo tồn ĐDSH, hấp thụ bon, bảo vệ đầu nguồn, vẻ đẹp cảnh quan… nhý sau: Hấp thụ bon Bảo tồn ĐDSH Bảo vệ nguồn nuớc Bảo vệ cảnh quan đẹp Các giá trị khác Bài Suy thoái Đa dạng sinh học Mục tiêu: sau học xong sinh viên trình bày đợc khái niệm trình suy thoái ĐDSH - Giải thích đợc nguyên nhân gây suy thoái ĐDSH -Trình bày đợc thang bậc phân hạng mức đe doạ ĐDSH 1.Khái niệm suy thoái ĐDSH 1.1 Khái niệm: suy giảm tính đa dạng sinh học, làm giảm giá trị, chức ĐDSH Biểu mặt: + Hệ sinh thái bị biến đổi + Mất loài + Giảm đa dạng di truyền 1.2 Quá trình suy thoái ĐDSH Dấu hiệu quan trọng suy thoái ĐDSH: Là tuyệt chủng loài môi trờng sống bị thay ®ỉi Kh¸i niƯm vỊ tut chđng cã nhiỊu nghÜa kh¸c nhau: số hình thức (dạng) tuyệt chủng + Tuyệt chủng: Loài bị coi tuyệt chủng không cá sống sót nơi đâu giới Một số loài đà tụyệt chủng Việt Nam Bò xoắn, Lợn vòi, Bò xám, Tê giác sừng, cầy rái cá + Tuyệt chủng hoang dã: Cịn sót lại số cá thể nhờ chăm sóc, ni trồng ngýời HC.Thầy tu hawai(Xắp TC) + Tuyệt chủng cục bộ: Lồi khơng sống sót nõi sinh sống, nhýng cịn tìm thy chỳng ti nừi khỏc t nhiờn (Tê giác sừng, Thông Dà Lạt, Sam đỏ) + Tuyệt chủng phýõng diện sinh thái học: Loài mà số cá thể cịn lại tới mức ảnh hýởng khơng cịn ý nghĩa đến lồi khác trông quần xã + Cái chết sống: Quần thể lồi cịn dýới mức báo động, nhiều khả bị tuyệt chủng (Hỉ, B¸o, Voi,…).(Quỷ Sarcophilus harris) - loài ? - loài động vật ? Nếu tác động ? C¸c mèc tut chủng khứ Sự sống cách đay -4 tỷ năm Cùng với tăng tính ĐDSH tuyệt chủng bắt đầu xuất lần tuyệt chủng hàng loạt: Lần 1: cuối kỉ Ordovican (450 triệu năm) Lần 2: cuối kỉ Devon (365 triệu năm), kéo dài triệu năm lam 60% số loài tuyệt chủng lần lại biến Lần 3: kỉ Permian (242 triệu năm) kéo dài tới triệu năm ... ảnh đa dạng sinh cảnh qua mối quan hệ quần xà SV trình sinh thái sinh quyển(Chu trình vật chất, QH SV) QuÇn x· sinh vËt: sinh vËt mét sinh cảnh định - Việc xác định hệ sinh thái hay sinh cảnh... gian khác cách ly mặt sinh sản(mùa giao phối, ĐKS) đa dạng quần xà sinh vật hệ sinh thái Khái niệm hệ sinh thái (HST): Là đơn vị cấu trúc chức sinh quyển, bao gồm quần xà sinh vật, đất đai, khí... alpha Số lợng loài sinh cảnh Có loài khu vực định? Các ô/màu đại diện cho sinh cảnh khác * Đa dạng beta Tính đa dạng tồn vùng giáp danh sinh cảnh Sự giống động thực vật sinh cảnh khu vực đến