Bài giảng môi trường và con người ( combo full slides 6 chương )

Bài giảng môi trường và con người ( combo full slides 6 chương ) Bài giảng môi trường và con người ( combo full slides 6 chương ) Bài giảng môi trường và con người ( combo full slides 6 chương ) Bài giảng môi trường và con người ( combo full slides 6 chương ) Bài giảng môi trường và con người ( combo full slides 6 chương ) Bài giảng môi trường và con người ( combo full slides 6 chương )

KHOA MÔI TRƯỜNG

BỘ MÔN ĐỊA SINH THÁI VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

BÀI GIẢNG

MÔI TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI

NỘI DUNG MÔN HỌC:

Môn học gồm 6 chương:

Chương 1 Khái niệm chung về môi trường, con người Chương 2 Các nguyên lý sinh thái áp dụng trong MT Chương 3 Dân số và môi trường

Chương 4 Tài nguyên thiên nhiên

Chương 5 Ô nhiễm môi trường và các vấn đề môi trường sinh thái

Chương 6 Quản lý môi trường, phát triển bền vững

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Xuân Cự, Nguyễn Thị Phương Loan, 2010 Giáo trình Môi trường và con người NXB Giáo dục Việt Nam, Hà

Nội

[2] Lê Văn Khoa (Chủ biên) và nnk, 2011 Giáo trình Con người và môi trường NXB Giáo dục Việt Nam, Hà Nội [3] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thị Lan Anh, 2008 Sinh thái học môi trường NXB Bách khoa, Hà Nội

[4] Nguyễn Thị Kim Thái, Lê Hiếu Thảo, 1998 Sinh thái học và bảo vệ môi trường NXB Xây dựng, Hà Nội

[5] Lê Thanh Vân, 2013 Con người và môi trường NXB

Đại học Sư phạm, Hà Nội

[6] Robert May and Angela McLean, 2007 Theoretical Ecology Oxford University press

Chương 1

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÔI TRƯỜNG, CON NGƯỜI 1.1 MỐI QUAN HỆ CON NGƯỜI VÀ MÔI TRƯỜNG

Mối quan hệ giữa con người và môi trường được thiết lập lâu đời, từ khi con người đặt chân lên Trái đất này Chúng tương tác liên tục với nhau với mối quan hệ hai chiều phức tạp.

Hình 1.1 Mối quan hệ giữa tự nhiên và xã hội

* Tác động của con người đến sinh quyển:

1 Thay đổi cấu trúc bề mặt Trái đất

2 Thay đổi thành phần sinh quyển, chu trình tuần hoàn và cân bằng các chất của chu trình đó

3 Thay đổi cân bằng năng lượng, cân bằng nhiệt trong khu vực và toàn cầu

4 Thay đổi khu hệ sinh vật

* Các thách thức môi trường toàn cầu:

Biến đổi khí hậu, tần suất thiên tai gia tăng; Tầng ozôn đang bị cạn kiệt;

Sự mất nơi ở và giảm đa dạng sinh học; Tài nguyên bị suy giảm và cạn kiệt;

Ô nhiễm môi trường đang xảy ra ở quy mô rộng; Sự gia tăng dân số

==> Việc điều chỉnh hành vi con người để tăng năng lực môi trường nhằm duy trì sự phát triển của xã hội loài người là việc làm cấp bách để bảo vệ môi trường

1.2.1 Môi trường

Khái niệm: Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật (Luật Bảo vệ môi trường, 2014)

Thành phần môi trường: là yếu tố vật chất tạo thành môi trường

gồm đất, nước, không khí, âm thanh, ánh sáng, sinh vật và các hình thái vật chất khác

Ô nhiễm môi trường: là sự biến đổi của các thành phần môi

trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật

Suy thoái môi trường: là sự suy giảm về chất lượng và số lượng

của thành phần môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật

1.2 MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI

1.2 MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI

Sự cố môi trường là sự cố xảy ra trong quá trình hoạt động của

con người hoặc biến đổi của tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trường nghiêm trọng

Sức chịu tải của môi trường là giới hạn chịu đựng của môi

trường đối với các nhân tố tác động để môi trường có thể tự phục hồi

Khoa học môi trường: là ngành khoa học nghiên cứu các tác

động qua lại giữa các thành phần vật lý, hóa học, sinh học của môi trường, tập trung vào sự ô nhiễm và suy thoái môi trường liên quan đến các hoạt động của con người và tác động của sự phát triển địa phương, toàn cầu lên sự đa dạng sinh học và tính bền vững

Các nhân tố môi trường: là các thực thể hay hiện tượng tự nhiên

cấu trúc nên môi trường

Nhóm nhân tố sinh thái vô sinh: Là tất cả các nhân tố vật lý và

hóa học của môi trường như: nhân tố khí hậu, thổ nhưỡng, nước và địa hình

Nhóm nhân tố sinh thái hữu sinh: Là thế giới hữu cơ của môi

trường, bao gồm mối quan hệ giữa sinh vật này với sinh vật khác sống xung quanh, đặc biệt vai trò của con người đối với tự nhiên và sự phát triển sinh vật

• Nhân tố sinh thái: là những nhân tố của MT có ảnh hưởng trực tiếp,

gián tiếp hoặc tác động qua lại đối với sự tồn tại, sinh trưởng, phát triển và những hoạt động của sinh vật Bao gồm:

* Chức năng cơ bản của Môi trường:

Là không gian sống

Là nơi cung cấp tài nguyên

Là nơi chứa đựng các chất phế thải

Là nơi giảm nhẹ các tác động có hại của thiên nhiên tới con người và sinh vật trên trái đất

Là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người

* Đối với SV trên bề mặt Trái đất tồn tại bốn kiểu môi trường tự nhiên cơ bản: thạch quyển (lithosphere), sinh quyển (biosphere), khí quyển (atmosphere) và thủy quyển (hydrophere), một số tài liệu còn phân chia thêm trí quyển (noosphere)

1.2.2 Chức năng, thành phần môi trường

1.2.3.1 Nhân tố vô sinh trên bề mặt Trái đất

a) Năng lượng môi trường (ASMT)

Ánh sáng được coi là nhân tố sinh thái quan trọng

* Ảnh hưởng của ánh sáng tới đời sống của thực vật:

Ánh sáng mang tính chất chu kỳ và ảnh hưởng lớn đến sự quang hợp của thực vật Tuỳ theo cường độ ánh sáng chia:

Nhóm các cây ưa sáng Nhóm các cây ưa bóng Nhóm các cây chịu bóng

Ánh sáng ảnh hưởng đến vòng đời thực vật: Sự ra hoa của cây phản ánh rõ nhất chu kỳ chiếu sáng

Cây ngắn ngày Cây dài ngày

1.2.3 Nhân tố sinh thái vô sinh

* Ảnh hưởng của ánh sáng tới đời sống của động vật:

Các nhóm động vật thích nghi với điều kiện AS khác nhau Nhóm động vật ưa sáng

Nhóm động vật ưa tối

Ánh sáng là điều kiện cho động vật nhận biết các vật và định hướng trong không gian

Ánh sáng đóng vai trò như tín hiệu điều khiển nhịp điệu sinh học của động vật

Sinh sản của nhiều loại động vật mang tính chất mùa rõ rệt, như cá hồi đẻ vào mùa thu

Nhịp điệu sinh học ngày đêm được thể hiện rõ nhất ở loài dơi Nhịp điệu sinh học tuần trăng: các loài giun ít tơ

Trên cạn, lượng mưa và độ ẩm quyết định đến sự phân bố, mức độ phong phú của các loài sinh vật, nhất là thảm TV

Đối với thực vật: tuỳ theo nhu cầu về nước và độ ẩm không

khí với đời sống chia:

- Thực vật thuỷ sinh - Thực vật chịu hạn - Thực vật ưa ẩm - Thực vật ưa ẩm vừa

Đối với động vật:

Tuỳ theo nhu cầu về nước và độ ẩm không khí với đời sống có những loài ưa ẩm, loài ưa ẩm vừa phải và loài ưa khô

Độ ẩm không khí cũng quyết định đến sự phân bố địa lý và tập tính sinh hoạt của động vật

b) Độ ẩm không khí

Nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng, phát triển, phân bố của các sinh vật Các sinh vật chủ yếu sống trong phạm vi nhiệt độ từ 00C ÷ 500C

Trong giới hạn nhiệt độ thích hợp, sự biến đổi nhiệt độ đã ảnh hưởng lên toàn bộ các chức năng của cơ thể sinh vật:

* Đối với thực vật: nhiệt độ ảnh hưởng đến đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh thái

* Đối với động vật: Nhiệt độ ảnh hưởng đến đặc điểm sinh thái của động vật Chia 2 nhóm: ĐV đẳng nhiệt và ĐV biến nhiệt

+ Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự phân bố, tập tính sinh thái

+ ĐV có cơ chế riêng để thích nghi ở những vùng nhiệt độ quá lạnh hoặc quá nóng

+ Ảnh hưởng rõ rệt lên thời gian hoặc tốc độ phát triển của động vật + Ảnh hưởng tới khả năng sinh sản

c) Nhiệt độ

a) Nước trong đất: chia làm 3 dạng

Nước hút ẩm: có nguồn gốc từ độ ẩm không khí Thực vật

và động vật không sử dụng được nước này

Nước mao dẫn: chiếm ở các khe hở giữa các hạt đất Nếu d

< 2m: thực vật và động vật không sử dụng được Nếu d > 10m thì chỉ thực vật sử dụng được Đây cũng là môi trường sống của động vật nguyên sinh cỡ nhỏ

Nước trọng lực: Chiếm ở những khe hở lớn hơn và chỉ tồn

Thành phần cơ giới của đất là tỉ lệ các cấp hạt của đất

Cấu trúc của đất là các kiểu gắn kết tạo nên hình khối không gian của đất

Cấu trúc đất và thành phần cơ giới của đất ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống thực vật vì đây chính là nơi hoạt động của bộ rễ

c) Độ thoáng của đất (độ xốp của đất)

Độ xốp của đất ảnh hưởng đến sự di chuyển nước trong đất,  liên quan đến độ thoáng khí đất

Các động vật sống trong đất chịu ảnh hưởng rất lớn bởi độ

b) Các chất lơ lửng trong nước

Ảnh hưởng đến độ trong của nước

O2, sau đó là H2S, CH4

Khí O2 hoà tan trong nước chiếm tỉ lệ thấp

Khí CO2 hoà tan trong nước cao hơn nhiều so với không khí, đóng vai trò quan trọng trong quang hợp thực vật, tham gia gián tiếp tạo các vỏ bọc, xương mai của động vật sống trong nước

1.2.3.3.Nhân tố vô sinh của môi trường nước

1.2.4.1 Khái quát về mối quan hệ giữa các sinh vật

Sinh vật đều trực tiếp hoặc gián tiếp ảnh hưởng đến nhau

Các ảnh hưởng gián tiếp: gồm những ảnh hưởng thông qua các

nhân tố sinh thái khác của môi trường

Các ảnh hưởng trực tiếp: là những ảnh hưởng giữa các sinh vật

chủ yếu dưới dạng quan hệ về nơi ở và ổ sinh thái Khái niệm về nơi ở và ổ sinh thái:

Nơi ở: là khoảng không gian mà cá thể hay quần thể, loài

chiếm cứ

Ổ sinh thái: là một không gian sinh thái mà nơi đó các

nhân tố của môi trường quy định sự tồn tại và phát triển lâu dài của loài

Nơi ở có thể chứa nhiều ổ sinh thái đặc trưng cho từng loài

1.2.4 NHÂN TỐ HỮU SINH

Hình 1.2 Sự phân chia nơi ở và ổ sinh thái của các loài sẻ trên tán cây rừng rụng lá ôn đới

Sẻ ấp lò

Chim gõ kiến Chim đớp ruồi Sẻ đầu đỏ

Trong tự nhiên mối quan hệ giữa các sinh vật rất phức tạp

Các quan hệ hỗ trợ:

1 Quan hệ cộng sinh: khi hai SV khác loài sống chung thì cả hai cùng có lợi, nhưng bắt buộc phải sống chung với nhau Ví dụ: San hô và tảo vàng

1.2.4.2 Các mối quan hệ cơ bản của sinh vật

2 Quan hệ hợp sinh:

Hai loài khi sống chung hai bên đều có lợi, nhưng không nhất thiết phải sống cùng nhau Ví dụ: Sáo và trâu

1.2.4.2 Các mối quan hệ cơ bản của sinh vật

3 Quan hệ hội sinh:

Là quan hệ giữa hai loài, trong đó loài sống hội sinh có lợi, loài kia dường như không bị ảnh hưởng Ví dụ: Cá hề và hải quỳ

1.2.4.2 Các mối quan hệ cơ bản của sinh vật

1 Quan hệ cạnh tranh: xảy ra khi các loài có cùng chung nhau nguồn sống và nguồn sống không đáp ứng đủ nhu cầu Cạnh tranh giành thức ăn, nơi ở, các cá thể đực tranh giành cá thể cái và dinh dưỡng của vật chủ để sống, loài kí sinh có lợi còn vật chủ bị hại Ví dụ giun sán ký sinh trong ruột

Một loài trong quá trình sinh sống đã gây ảnh hưởng cho loài

Một loài ăn thịt loài kia, một bên có lợi còn bên kia bị hại Ví dụ: hổ và sơn dương

2.1 Sinh thái học, quy luật sinh thái

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

CHƯƠNG 2 CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI ÁP DỤNG TRONG LĨNH VỰC MÔI TRƯỜNG

2.1.2 Các quy luật sinh thái:

1 Định luật tối thiểu của Liebig

2 Quy luật chống chịu của Shelford

3 Quy luật tác động đồng thời và tác động qua lại

1 Định luật tối thiểu của Liebig

Định luật: Chất có hàm lượng tối thiểu điều khiển năng

suất, xác định sản lượng và tính ổn định của mùa màng theo thời gian

Ý nghĩa định luật:

Việc phát hiện các nhân tố giới hạn và khắc phục sự tác động giới hạn của chúng, là mục tiêu thực tiễn quan trọng trong việc tăng năng suất cây trồng và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên

2 Quy luật chống chịu của Shelford (Quy luật giới hạn sinh thái )

Giới hạn sinh thái: là khoảng giá trị xác định của một nhân tố sinh thái mà trong khoảng đó sinh vật có thể tồn tại và phát triển ổn định theo thời gian

Khoảng giữa tối thiểu và tối đa sinh thái là giới hạn chống

* Quy luật:

Tất cả các sinh vật đều chịu sự tác động của các nhân tố sinh thái trong một giới hạn nhất định Tuỳ thuộc vào từng nhân tố sinh thái và khả năng chịu đựng của từng loài sinh vật mà người ta có các sự phân loại khác nhau

Ý nghĩa của quy luật: Qui luật giới hạn được sử dụng

trong các giải pháp bảo vệ môi trường khỏi sự nhiễm bẩn vượt quá tiêu chuẩn về các chất độc hại

3 Quy luật tác động đồng thời và tác động qua lại

Các nhân tố sinh thái tác động lên sinh vật và không thể thay thế cho nhau Ví dụ như trong đất có đủ muối khoáng nhưng cây không sử dụng được khi độ ẩm không thích hợp; nước và ánh sáng không thể có ảnh hưởng tốt đến thực vật khi trong đất thiếu muối khoáng

Tác động của các nhân tố sinh thái lên các sinh vật rất đa dạng Điều kiện môi trường tác động lên SV làm chúng không ngừng biến đổi và ngược lại Ví dụ như chế độ chiếu sáng trong rừng thay đổi thì nhiệt độ, độ ẩm không khí và đất sẽ thay đổi và sẽ ảnh hưởng đến hệ động vật không xương sống và vi sinh vật đất, từ đó ảnh hưởng đến chế độ dinh dưỡng khoáng của thực vật

Ứng dụng của quy luật: trồng dứa cải tạo đất phèn, nuôi giun

cải tạo đất, luân canh giữa đậu và lúa để tăng độ đạm cho đất, trồng cây gây rừng

2.2 QUẦN THỂ

* Định nghĩa: Quần thể sinh vật là tập hợp các cá thể trong

cùng một loài, cùng sinh sống trong một khoảng không gian xác định, vào một thời gian nhất định, có khả năng sinh sản và tạo thành thế hệ mới

2.6.2 Các đặc trưng cơ bản của quần thể

a) Sự phân bố không gian của cá thể trong quần thể

Sự phân bố cá thể của quần thể có ảnh hưởng tới khả năng khai thác nguồn sống trong khu vực phân bố Với các kiểu phân bố:

* Phân bố theo nhóm: Xuất hiện khi điều kiện sống phân bố không đồng đều trong môi trường, các cá thể sống thành bầy, đàn và thích tụ họp với nhau Đây là kiểu phân bố phổ biến nhất Phân bố nhóm giúp cho các cá thể hỗ trợ nhau chống lại điều kiện bất lợi của môi trường.

* Phân bố ngẫu nhiên: Xuất hiện khi điều kiện sống phân bố đồng đều trong môi trường, giữa các cá thể trong quần thể không có sự cạnh tranh gay gắt, cá thể không có xu hướng sống tụ họp với nhau Kiểu phân bố này ít gặp trong tự nhiên

b) Thành phần, cấu trúc tuổi và tỷ lệ giới tính

Thành phần tuổi: thể hiện đặc tính chung của biến động số

lượng quần thể

Tuổi thọ: là chỉ số đơn vị thời gian đã sống của cá thể sinh vật từ lúc sinh ra đến lúc chết, bao gồm:

Tuổi thọ sinh lý; Tuổi thọ sinh thái; Tuổi thọ quần thể

Tỷ lệ sinh sản (tỷ lệ sinh đẻ): là khả năng gia tăng của quần

thể, bao gồm: tỷ lệ sinh đẻ tối đa và tỷ lệ sinh đẻ thật

Tỷ lệ chết: biểu thị bằng số lượng cá thể bị chết trong từng

thời kỳ nhất định hoặc dưới dạng tỷ lệ chết đặc trưng, bao gồm: tỷ lệ chết sinh thái và tỷ lệ chết tối thiểu

Sự tồn tại của quần thể không phải là tỷ lệ chết mà là mức độ sống sót

* Cấu trúc tuổi của quần thể:

Là tổ hợp các nhóm tuổi của quần thể, ảnh hưởng đến tỷ lệ sinh sản và tử vong  biến động số lượng cá thể của quần thể

Quần thể có 3 nhóm tuổi sinh thái:

- Nhóm tuổi trước sinh sản: làm tăng trưởng khối lượng và kích thước của quần thể

- Nhóm tuổi sinh sản: quyết định mức sinh sản của q.thể

- Nhóm tuổi sau sinh sản: không ảnh hưởng nhiều đến sự phát triển quần thể

Bao gồm: Quần thể trẻ/phát triển, quần thể ổn định và quần thể già/suy thoái

Ý nghĩa của việc nghiên cứu nhóm tuổi: giúp chúng ta bảo vệ và khai thác tài nguyên sinh vật có hiệu quả hơn

* Tỷ lệ giới tính:

Là tỷ lệ giữa số lượng cá thể đực và cái trong quần thể Trong tự nhiên, tỷ lệ đực/cái các loài thường là 1/1

Các nhân tố sinh thái ảnh hưởng đến tỷ lệ giới tính như điều kiện môi trường sống, đặc điểm sinh sản, tỷ lệ tử vong, tập tính của sinh vật

Tỉ lệ giới tính của quần thể là đặc trưng quan trọng đảm bảo hiệu quả sinh sản của quần thể trong điều kiện môi trường thay đổi.

– Ngỗng và vịt có tỉ lệ giới tính là 40/60

– Trước mùa sinh sản, nhiều loài thằn lằn, rắn có số lượng cá thể cái nhiều hơn cá thể đực Sau mùa sinh sản, số lượng cá thể đực và cá thể cái gần bằng nhau

Tỉ lệ giới tính thay đổi do tỉ lệ tử vong không đồng đều giữa các cá thể đực và cái, cá thể cái trong mùa sinh sản chết nhiều hơn cá thể đực

c) Mật độ cá thể của quần thể

Mật độ cá thể của quần thể là số lượng cá thể hay khối lượng hoặc năng lượng tính trên một đơn vị diện tích hay thể tích

Mật độ cây thông là 1000 cây/ha diện tích

+ Nó biểu thị mối tương quan của quần thể này với các quần thể khác trong quần xã + Mật độ ảnh hưởng tới mức độ

sử dụng nguồn sống, lan truyền vật ký sinh, khả năng gặp nhau giữa cá thể đực, cái + Mật độ là tín hiệu cho sự điều

chỉnh số lượng cá thể

d) Kích thước quần thể

Kích thước của quần thể là tổng số cá thể hay tổng sản lượng hoặc tổng năng lượng của cá thể trong quần thể đó Kích thước quần thể dao động từ giá trị tối thiểu tới giá trị tối đa và khác nhau giữa các loài

- Kích thước tối thiểu: là số lượng cá thể ít nhất mà quần thể cần có để duy trì và phát triển Nếu kích thước quần thể xuống dưới mức tối thiểu, quần thể dễ rơi vào trạng thái suy giảm dẫn đến diệt vong

- Kích thước tối đa: là giới hạn lớn nhất về số lượng mà quần thể đạt được, phù hợp với khả năng cung cấp nguồn sống của môi trường Nếu kích thước quá lớn, cạnh tranh giữa các cá thể cũng như ô nhiễm, bệnh tật… tăng cao nên một số cá thể di cư khỏi quần thể và mức tử vong cao

Những nhân tố ảnh hưởng đến kích thước quần thể: Sinh sản, Tử vong, Xuất cư, Nhập cư

Sự tăng trưởng:

Sự tăng trưởng quyết định chiều hướng biến đổi của quần thể

Sự biến động số lượng cá thể của quần thể: - Biến động không có chu kì: Biến động số

lượng không theo chu kì gây ra do các nhân tố ngẫu nhiên như: bão, lụt, cháy, ô nhiễm, dịch bệnh, khai thác quá mức…

- Biến động có chu kì: gồm Chu kì ngày,

đêm, Chu kì tuần trăng và hoạt động của thuỷ triều, Chu kì mùa, Chu kì nhiều năm

- Quần thể tăng trưởng theo tiềm năng sinh học: nếu môi trường là lí tưởng thì mức

sinh sản của quần thể là tối đa, còn mức tử vong là tối thiểu, do đó, sự tăng trưởng đạt tối đa;

- Quần thể tăng trưởng trong điều kiện môi trường không hoàn toàn thuận lợi: sự tăng

trưởng kích thước quần thể của đa số loài trong thực tế đều bị giới hạn bởi các nhân tố môi trường

Hình 2.4 Những nhân tố làm thay đổi kích thước quần thể

quan hệ với nhau và với môi trường để tồn tại và phát triển một cách ổn định theo thời gian