Môi trường và con người - Chương 1 doc

http://www.ebook.edu.vn 5 Chơng 1: Môi trờng v sinh thái 1.1. Môi trờng 1.1.1. Khái niệm Môi trờng có thể đợc định nghĩa nh sau: Môi trờng là tập hợp (aggregate) các vật thể (things), hoàn cảnh (conditions) và ảnh hởng (influences) bao bọc quanh một đối tợng nào đó". Định nghĩa này cho thấy, khi nói về môi trờng ta phải đứng trên một đối tợng nhất định và đối tợng này chịu tác động của các thành phần môi trờng bao quanh nó, đối tợng này không nhất thiết là con ngời (loài ngời, cá thể ngời hoặc cộng đồng loài ngời) mà có thể là bất cứ một vật thể, hoàn cảnh, hiện tợng nào đó tồn tại trong không gian có chứa các yếu tố tác động tới sự tồn tại và phát triển của nó. Với cách nhìn này, có thể làm chúng ta lầm tởng mỗi đối tợng chỉ tiếp nhận chỉ tiếp nhận những tác động của các yếu tố khác ở xung quanh. Thực ra bản thân đối tợng đó cũng cũng có những tác động ngợc lại các yếu tố xung quanh và chính nó trở thành một yếu tố của môi trờng đối với một yếu tố khác đợc xem là đối tợng của môi trờng. Vì vậy môi trờng có thể còn đợc định nghĩa nh sau: Môi trờng là khoảng không gian nhất định có chứa các yếu tố khác nhau, tác dụng qua lại với nhau để cùng tồn tại và phát triển. Khi nói tới môi trờng, ngời ta nghĩ ngay đến mối quan hệ của những yếu tố xung quanh tác động tới đời sống của sinh vật mà trong đó chủ yếu là con ngời. Quan điểm về môi trờng nhìn từ góc độ sinh học là những quan điểm phổ biến, sau đây là một số định nghĩa - Môi trờng là tập hợp các yếu tố vật lý, hoá học, sinh học, kinh tế - xã hội bao quanh và tác động tới đời sống và sự phát triển của một cá thể hoặc một công đồng ngời (theo Liên hiệp quốc - UNEP chơng trình môi trờng của Liên hiệp quốc, 1980). - Môi trờng là tất cả các hoàn cảnh bên ngoài tác động lên một cơ thể sinh vật hoặc một cơ thể nhất định đang sống, là mọi vật bên ngoài một cơ thể (theo G. Tyler Miler -Environmental Science, USA, 1988). - Môi trờng là hoàn cảnh vật lý, hoá học sinh học bao quanh các sinh vật (Encyclopedia of Environmental Science, USA, 1992). - Môi trờng là tất cả các hoàn cảnh hoặc điều kiện bao quanh một hay một nhóm sinh vật hoặc môi trờng là tổng hợp các điều kiện xã hội hay văn hoá ảnh hởng tới cá thể hoặc cộng đồng. Vì con ngời vừa tồn tại trong thế giới tự nhiên và đồng thời tạo nên thế giới văn hoá, xã hội và kỹ thuật, và tất cả đều là thành phần môi trờng sống của con ngời. Qua các định nghĩa trên, môi trờng đợc xem nh là những yếu tố bao quanh và tác động lên con ngời (cá thể hay cộng đồng) và sinh vật. Thật vậy nếu một môi trờng nào đó có những yếu tố hoàn toàn không liên quan tới sự sống và con ngời sẽ chẳng ai quan tâm. Với cách nhìn trên dễ làm cho ngời ta ngộ nhận rằng mối quan hệ giữa con ngời và môi trờng là mối quan hệ một chiều: Môi trờng tác động tới con ngời và con ngời nh là một trung tâm tiếp nhận các tác động đó. Thực ra, mỗi con ngời lại là một tác nhân tác động đến các yếu tố chính trong môi trờng mà nó đang tồn tại. http://www.ebook.edu.vn 6 Trong những năm gần đây, ngời ta có cái nhìn toàn diện hơn về mối quan hệ giữa con ngời và môi trờng: - Con ngời sống trong môi trờng không phải chỉ tồn tại nh một sinh vật, mà con ngời là một sinh vật biết t duy, nhận thức đợc môi trờng và biết tác động ngợc lại các yếu tố môi trờng để cùng tồn tại và phát triển. - Mối quan hệ giữa môi trờng là mối quan hệ tơng tác (tác động qua lại), trong đó bao gồm cả những tơng tác giữa các cá thể ngời, các cộng đồng con ngời. - Con ngời sống trong môi trờng không phải chỉ nh một sinh vật, một bộ phận sinh học trong môi trờng mà còn là một cá thể trong cộng đồng xã hội con ngời. Con ngời ở đây vừa có ý nghĩa sinh học, vừa có ý nghĩa xã hội học. Chính vị vậy những vấn đề về môi trờng không thể giải quyết bằng các biện pháp lý- hoá- sinh, kỹ thuật học mà còn phải đợc xem xét và giải quyết dới các góc độ khác nhau nh kinh tế học, pháp luật, địa lý kinh tế - xã hội Luật bảo vệ môi trờng của Việt Nam nêu rõ " Môi trờng bao gồm các yếu tố tự nhiên (bao gồm thạch quyển, thuỷ quyển và khí quyển) và các yếu tố vật chất nhân tạo (đồng ruộng, vờn tợcn công viên, thành phố, các công trình văn hoá, các nhà máy sản xuất công nghiệp ), quan hệ mật thiết với nhau bao quanh con ngời, có ảnh hởng trực tiếp tới đời sống sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con ngời và thiên nhiên" 1.1.2. Sự tiến hoá của môi trờng Lịch sử trái đất đợc đanh dấu bởi hai mốc cơ bản là xuất hiện sự sống và xuất hiện loài ngời. a) Trớc khi sự sống xuất hiện - Khí quyển nguyên thuỷ: là một khối cô đặc gồm hydro (H) và Helium (He). khi hành tinh nóng lên (cách đây khoảng 4,5-5 tỷ năm), H và He biến mất. - Khí quyển chuyển hoá: xuất hiện các khí trên hành tinh gồm: hơi nớc (85%), CO 2 (10-15%), nitơ và dioxit lu huỳnh (1-3%). Các thành phàn này giống nh các thành phần khí do núi lửa phun. - Hành tinh lạnh: đại dơng đông lại quan trọng cho sự tiến hoá của sự sống Dới mặt đóng băng không bị đông, các tia cực tím không xuyên qua đợc nên sự sống có thể tồn tại. Trên khí quyển, O 2 rất ít nên không ngăn chặn đợc sự xâm nhập các tia có hại vì thế sự sống không thể tồn tại (bất cứ sinh vật nào muốn lên bờ đều đều bị chết bởi các tia cực tím). Địa cầu ban đầu tồn tại với các điều kiện hoạt động phi sinh vật. Môi trờng bao gồm địa chất, đất,nớc, khí, bức xạ mặt trời. Trong quá trình tồn tại hàng tỷ năm, quả đất và môi trờng bao quanh đã sản sinh ra một sản phẩm đó là oxy với lợng không lớn lắm, là kết quả của quá trình hoá học hoặc lý hoá đơn thuần. Sau đó ozone đợc tạo thành dần dần. Lớp ozone dày lên có tác dụng ngăn cản sự xân nhập các tia tử ngoại bức xạ mặt trời lên bề mặt trái đất, vì vậy sự sống xuất hiện và tồn tại. b) Từ khi xuất hiện sự sống Khi xuất hiện sự sống đầu tiên, môi trờng toàn cầu chuyển sang một giai đoạn mới. Môi trờng gồm hai thành phần, tuy lúc đầu cha phân biệt rõ lắm đó là phần vô http://www.ebook.edu.vn 7 sinh và phần hữu sinh. Các sinh vật đầu tiên sống trong điều kiện vô cùng khắc nghiệt, chủ yếu là các vi khuẩn kỵ khí (3,5 tỷ năm). Lúc này cha có quá trình hô hấp của các sinh vật mà chủ yếu thông qua bằng con đờmg sinh hoá lên men để cung cấp năng lợng cho các hoạt động sinh vật. Sinh vật phát triển thông qua chọn lọc tự nhiên, bớc đầu là các sinh vật sơ khởi có diệp lục đơn giản (tảo lam đã xuất hiện cách đậy 2,5 tỷ năm) nên có khả năng quang hợp, hấp thụ CO 2 , H 2 O và thải ra khí O 2 . Nhờ quá trình quang hợp đã tạo ra sự biến đổi sâu sắc về môi trờng sinh thái địa cầu, O 2 đợc tạo ra nhanh chóng. từ đó, kéo theo sự xuất hiện hàng loạt các vi sinh vật khác. Lợng O 2 tăng lên đáng kể đủ để tạo ra ozone (O 3 ), lợng O 3 từ từ tăng lên tạo thành lớp ozone. Lớp ozone dày lên dày lên đủ để bảo vệ sự sống trên trái đất sinh sôi nảy nở. Cùng với quá trình này, nhiệt độ trái đất ấm dần lên, sự phát triển nhanh của sinh vật về chủng loại và số lợng. Mặc dù trải qua hàng chục quá trình thay đổi địa chất, mối quan hệ phụ thuộc giữa các yếu tố của môi trờng ngày càng chặt chẽ. Sự phát triển hệ gen của sinh vật cũng theo đó ngày càng đa dạng và phong phú cả trên cạn lẫn dới nớc. Trên trái đất dần dần hình thành các quyển: Khí quyển, thuỷ quyển, địa quyển (còn gọi là thạch quyển) và sinh quyển. Sau đó xuất hiện loài ngời, quá trình tiến hoá loài đã làm cho môi trờng sinh thái địa cầu có sự phong phú vợt bậc về số lợng lẫn chủng loại. Bên cạnh chọn lọc tự nhiên đã xuất hiện hệ sinh vật phát triển theo chọn lọc nhân tạo. Loài ngời đợc xem nh là một loài sinh vật siêu đẳng không những chỉ phụ thuộc vào môi trờng tự nhiên mà còn có thể cải tạo môi trờng, bắt môi trờng phục vụ cho cuộc sống của mình. Từ đây môi trờng không chỉ vô sinh và hữu sinh mà còn có con ngời và các hoạt động sống của con ngời. Từ đó xuất hiện các dạng môi trờng dân số xã hội, môi trờng nhân văn, môi trờng đô thị, môi trờng nông thôn, môi trờng ven biển.v.v các loại môi trờng này đều lấy con ng ời làm trung tâm, các thành phần vật chất và môi trờng khác liên quan chặt chẽ với sự sinh tồn và phát triển của loài ngời. 1.1.3. Thành phần môi trờng Môi trờng nói chung bao gồm tập hợp tất cả các thành phần của thế giới vật chất bao quanh có khả năng tác động đến sự tồn tại và phát triển của mọi sinh vật. Môi trờng sống của con ngời bao gồm các thành phần môi trờng tự nhiên, môi trờng xã hội, môi trờng nhân tạo. - Môi trờng tự nhiên: bao gồm các yếu tố tự nhiên nh vật lý, hoá học, sinh học tồn tại khách quan, ngoài ý muốn con ngời hoặc ít chịu tác động chi phối của con ngời. - Môi trờng nhân tạo: gồm các yếu tố vật lý, sinh học, xã hội .v.v do con ngời tạo dựng và chịu sự chi phối của con ngời. - Môi trờng xã hội: gồm mối quan hệ giữa con ngời với con ngời (con ngời ở đây với t cách là cá thể, cá nhân và nhân cách nghĩa là quan hệ giữa con ngời với con ngời, con ngời với cộng đồng, cộng đồng với cộng đồng. Ba thành phần môi trờng này cùng tồn tại, xen lẫn vào nhau và tơng tác chặt chẽ với nhau. Các thành phần môi trờng luôn chuyển hoá và diễn ra theo chu kỳ, thông http://www.ebook.edu.vn 8 thờng là ở dạng cân bằng động. Sự cân bằng này đảm bảo cho sự sống trên trái đất phát triển ổn định. Các chu trình tuần hoàn phổ biến thờng gặp là: chủ trình tuần hoàn các bon, nitơ, lu huỳnh, phospho gọi chung là chu trình sinh địa hoá học. Sinh vật và môi trờng xung quanh luôn có quan hệ tơng hỗ lẫn nhau về vật chất và năng lợng thông qua các thành phần về môi trờng nh khí quyển, thuỷ quyển, địa quyển và sinh quyển, cùng các hoạt động của hệ mặt trời. Sống là phơng thức tồn tại với những thuộc tính đặc biệt của vật chất trong điều kiện nhất định của môi trờng. Trong quá trình xuất hiện, phát triển, tiến hoá, sự sống luôn gắn chặt với môi trờng mà nó tồn tại - không hề có sự sống tồn tại ngoài môi trờng và ngợc lại, cũng không có môi trờng không có sự sống. Không hề có sự sống trong môi trờng mà nó tồn tại mà lại không thích ứng. Con ngời vừa là một thực thể sinh học, vừa là một thực thể văn hoá - môi trờng sống của con ngời (còn gọi là môi trờng nhân văn), là tổng hợp các điều kiện vật lý, hoá học, sinh học, kinh tế, chính trị, xã hội, văn hoá bao quanh và có ảnh hởng đến sự sống và phát triển của từng cá nhân và của các cộng đồng ngời. 1.1.4. Các quyển trên trái đất a) Khí quyển (Atmosphere) + Cấu trúccủa khí quyển Khí quyển hay môi trờng không khí là hỗn hợp các khí bao quanh bề mặt trái đất, có khối lợng khoản 5,2x10 15 tấn (0,0001% khối lợng trái đất). Khí quyển đóng vai trò quyết định trong việc duy trì cân bằng nhiệt của trái đất, thông qua quá trình hấp thụ bức xạ hồng ngoại từ mặt trời và tải phản xạ khỏi trái đất. Khí quyển đợc chia thành nhiều tầng khác nhau theo sự thay đổi của chiều cao và chênh lệch nhiệt độ, bao gồm: - Tầng đối lu (Troposphere): cao đến 10km tính từ mặt đất. Nhiệt độ và áp suất của tầng này giảm theo chiều cao. Trên mặt đất có nhiệt độ trung bình là 15 0 C, lên đến độ cao 10km chỉ còn -50 đến -80 0 C. - Tầng bình lu (Stratosphere): ở độ cao từ 10-50km. Đặc điểm của tầng bình clu là nhiệt độ và áp suất của tầng này tăng theo chiều cao. Các nhà khoa học giải thích rằng sự gia tăng nhiệt độ là do càng lên cao càng gần với lớp ozone. Lớp ozon là lớp khí trong đó có hàm lợng khí ozone rất cao, có khả năng hấp thụ tia cực tím của mặt trời. Lớp ozone xuất hiện ở độ cao từ 18-30km. Nồng độ ozone cao nhất ở độ cao 20-25km, cao hơn 1000 lần so với ở tàng đối lu. - Tầng trung lu (Mesosphere): ở độ cao từ 50-90km. Đặc điểm của tầng trung lu là nhiệt độ giảm dần từ đỉnh của tầng bình lu (50km) đến hết tầng trung lu (90km). Nhiệt độ giảm nhanh hơn ở tầng đối lu có thể đạt nhiệt độ -100 0 C. - Tầng khí quyển (Thermosphere), và tầng ngoài (Exosphere). Đặc điểm của tầng khí quyển là nhiệt độ tăng lên rất nhanh và rất cao. Mật độ phân tử khí ở đây rất loãng. + Thành phần khí ở tầng đối lu: Khí quyển gồm các thành phần sau: Các khí không thay đổi nh O 2 (20,95%), N 2 (78,08%), Ar (0,93%), và một số khí khác nh Ne (18,18ppmV), He (5,24 ppmV), Kr(1,14 ppmV), Xe (0,087 ppmV); Các khí thay đổi nh hơi nớc (1- 4%, thay đổi tuỳ theo nhiệt http://www.ebook.edu.vn 9 độ) và CO 2 (0,03%, thay đổi tuỳ theo mùa); các dạng vết nh O 3 , NO, SO, CO các khí này thờng thay đổi có hàm lợng rất thấp và thờng là các chất ô nhiễm trong không khí. + Vai trò của khí quyển Khí quyển cung cấp oxy (cần thiết cho sự sống trên trái đất), CO 2 (cần thiết cho quá trình quang hợp của thực vật), cung cấp nitơ cho vi khuẩn cố định nitơ và các nhà máy sản xuất amoniac để tạo chất nitơ cần thiết cho sự sống. Khí quyển còn là phơng tiện vận chuyển nớc từ các đại dơng tới đất liền nh một chu trình tuần hoàn nớc. Khí quyển có nhiệm vụ duy trì và bảo vệ sự sống trên trái đất. Nhờ khí quyển hấp thụ hầu hết các tia vũ trụ và phầm lớn bức xạ điện từ của mặt trời không tới đợc mặt đất. Khí quyển cchỉ truyền các bức xạ cận cực tím, cận hồng ngoại (3000-2500nm) và các sóng radi (0,1-0,4 micron), đồng thời ngăn cản bức xạ cực tím có tính chất huỷ hoại mô (các bức xạ dới 300nm). b) Thuỷ quyển (Hydrosphere) Thuỷ quyển bao gồm mọi nguồn nớc, ở đại dơng, biển, các sông hồ, băng tuyết, nớc dới đất, hơi nớc, khối lợng thuỷ quyển ớc chừng 1,38 18 tấn (0,03% khối lợng trái đất) trong đó: 97% là nớc mặn, có hàm lợng muối cao, không thích hợp cho sự sống của con ngời; 2% dới dạng băng ở hai đầu cực trái đất; 1% đợc con ngời sử dụng (30% dùng cho tới tiêu, 50% dùng để sản xuất năng lợng, 12% dùng cho sản xuát công nghiệp và 7% dùng cho sinh hoạt của con ngời). Nớc là yếu tố không thể thiếu đợc của sự sống và đợc con ngời sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau. Tuy nhiên, hiện nay nớc mặt và nớc ngầm đang bị nhiễm bẩn bởi các loại thuốc trừ sâu, phân bón có trong nớc thải vùng sản xuất nông nghiệp, các loại nớc thải sinh hoạt và công nghiệp. Các bệnh tật đợc mang theo nớc thải sinh hoạt đã từng gây tử vong hàng triệu ngời. Bảng 1.1: Thể tích các khí trong không khí và trong đại dơng Khí Trong không khí (%) Trong đại dơng (%) Nitơ (N 2 ) 78,08 48 Oxy (O 2 ) 20,95 36 Dioxid Cacbon (CO 2 ) 0,035 15 c) Thạch quyển (Lithosphere) Thạch quyển, còn gọi là môi trờng đất, bao gồm lớp vỏ trái đất có độ dày khoảng 60-70km trên mặt đất và 2-8km dới đáy biển. đất là hỗn hợp phức tạp các hợp chất vô cơ, hữu cơ, không khí, nớc và là bộ phận quan trọng nhất của thạch quyển. Thành phần vật lý, tính chất hoá học của thạch quyển nhìn chung tơng đối ổn định và có ảnh hởng lớn đến sự sống trên địa cầu. Đất trồng trọt, rừng, khoáng sản là những tài nguyên đang đợc con ngời khai thác triệt để, dẫn đến những nguy cơ cạn kiệt. d) Sinh quyển (Biosphere). Sinh quyển là nơi có sự sống tồn tại, bao gồm các phần của thạch quyển có độ dày từ 2-3 km (kể từ mặt đất), toàn bộ thuỷ quyển và khí quyển (độ cao đến 10km - đến tầng ozone). Các thành phần trong sinh quyển luôn tác động tơng hỗ lẫn nhau (ví dụ: khí O 2 và CO 2 phụ thuộc vào mức độ sinh tồn của thực vật và mức độ hoà tan của chúng trong môi trờng nớc). http://www.ebook.edu.vn 10 Sinh quyển có các cộng đồng sinh vật khác nhau từ đơn giản đến phức tạp, từ dới nớc đến trên cạn, từ xích đạo đến các vùng cực (trừ những miền khắc nghiệt) Sinh quyển không có giới hạn rõ rệt vì chúng nằm cả trong các quyển vật lý và không hoàn toàn liên tục vì chỉ tồn tại và phát triển trong những điều kiện môi trờng nhất định. Trong sinh quyển ngoài vật chất, năng lợng còn có thông tin với tác dụng duy trì cấu trúc và cơ chế tồn tại, phát triển của các vật thể sống. Dạng thông tin phức tạp và cao nhất là trí tuệ con ngời, có tác dụng ngày càng mạnh mẽ đến sự tồn tại và phát triển trên trái đất. 1.1.5. Chu trình sinh địa hoá học a) Khái niệm Là chu trình vận động các chất vô cơ trong hệ sinh thái theo đờng từ ngoại cảnh chuyển vào trong cơ thể sinh vật, rồi đợc chuyển lại vào môi trờng. Chu trình vận động các chất vô cơ ở đây khác với sự chuyển hoá năng lợng đi qua các bậc dinh dỡng ở chỗ nó đợc bảo toàn và không bị mất đi một phần nào dới dạng năng lợng và không sử dụng lại Nguồn vật chất Môi trờng Cơ thể sống Trong hơn 90 nguyên tố đợc biết trong thiên nhiên có khoảng 30-40 nguyên tố cần thiết cho cơ thể sống. Một số nguyên tố nh Cácbon, Oxy, Nitơ, Hydro, Phosho cơ thể đòi hỏi với số lợng lớn, một cố nguyên tố khác cơ thể đòi hỏi một lợng nhỏ, có khi cực nhỏ (vi lợng), nhng hết sức cần thiết nh: Đồng, Mangan, cần cho phản ứng oxy hoá - khử. Chu trình sinh địa hoá hoá học là một trong những cơ chế cơ bản để duy trì sự cân bằng trong sinh quyển và đảm bảo sự cân bằng này thờng xuyên, ngời ta phận loại hai chu trình sinh địa hoá học: - Chu trình hoàn hảo: Chu trình của những nguyên tố nh Cácbon, Nitơ mà giai đoạn ở dạng khí, chúng chiếm u thế trong chu trình mà khí quyển là nơi dự trữ chính của những nguyên tố đó, mặt khác từ cơ thể sinh vật chúng trở lại ngoại cảnh tơng đối nhanh. - Chu trình không hoàn hảo: Chu trình của những nguyên tố nh Phospho, Lu huỳnh, những chất này trong quá trình vận chuyển bị đọng lại thể hiện qua chu kỳ lắng đọng trong hệ sinh thái khác nhau của sinh quyển. Chúng chỉ có thể vận chuyển đợc dới tác động của những hiện tợng xảy ra trong thiên nhiên (sự sói mòn), hoặc dới tác động của con ngời b) Chu trình tuần hoàn nớc + Vai trò của nớc trong môi trờng sinh thái Nớc rất quan trọng cho sự sống, tất cả sinh vật và con ngời đều cần đến nớc. Nớc giúp cho quá trình trao đổi vận chuyển thức ăn, tham gia vào các phản ứng sinh hoá học và các mối liên kết cấu tạo trong cơ thể ngời, động vật, thực vật. ở đâu có nớc thì thì ở đó đã và sẽ có sự sống và ngợc lại ở đâu có sự sống thì ở đó tất yếu phải có nớc. Trong cơ thể ngời, nớc chiếm 65%, khi mất nớc 6-8% con ngời cảm giác mệt mỏi, nếu mất n ớc 12% sẽ hôn mê và có thể tử vong. Trong cơ thể động vật có 70% là nớc, ở thực vật đặc biệt ở da hấu có thể đến 90% là nớc. Ngoài ra nớc còn cần cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, trong y học, giao thông vân tải, du lịch http://www.ebook.edu.vn 11 Bảng 1.2: Các dạng tồn tại của nớc Dạng nớc Thể tích (km3x106) Tỷ lệ (%) Đại dơng 507,2 97,22 Đá băng 11,2 2,15 Nớc ngầm 3,2 0,61 Hồ ao nớc ngọt 0,048 0,009 Biển nội địa 0,04 0,008 Độ ẩm của đất 0,025 0,005 Hơi nớc trong không khí 0,005 0,001 Sông, lạch 0,0005 0,0001 Bảng 1.3: Thời gian tồn đọng của các dạng nớc trong tuần hoàn nớc Địa điểm Thời gian lu trữ nớc Khí quyển 9 ngày Các dòng sông 2 tuần Đất ẩm 2 tuần đến 1 năm Các hồ lớn 10 năm Nớc ngầm nông 10-100 năm Tầng pha trộn của các đại dơng 120 năm Sông, lạch 300 năm Nớc ngầm sâu đến 10.000 năm Chóp băng nam cực 10.000 năm Hình 1.1 : Sơ đồ chu trình tuần hoàn nớc Trong chu trình tuần hoàn nớc: nớc vận chuyển không đổi giữa thuỷ quyển, khí quyển và sinh quyển nhờ năng lợng mặt trời và trọng lực. Tổng lợng nớc chảy tràn hàng năm từ đất liền ra đại dơng khoảng 10,3x10 15 gallon. Nớc luôn chuyển đổi liên tục qua nhiều trạng thái, phần lớn qua các dạng nh: băng tuyết; bay hơi; sự thoát hơi nớc ở thực vật; động vật; con ngời ; ma. http://www.ebook.edu.vn 12 + Tác động của con ngời Tổng khối lợng nớc trên trái đất là không đổi, nhng con ngời có thể làm thay đổi chu trình tuần hoàn nớc: - Dân số tăng làm mức sống, sản xuất công nghiệp, kinh tế đều tăng, tăng nhu cầu của con ngời đối với môi trờng tự nhiên có tác động đến tuàn hoàn nớc. - Nhu cầu nớc cho sinh hoạt, nớc cho sản xuất công nghiệp, nông nghiệp tăng làm giá nớc tăng lên. - Các thành phố lớn, khu đô thị, nguồn nớc sạch càng khan hiếm. - Đô thị hoá cùng với hệ thống thoát nớc, cống rãnh xuống cấp làm tăng sự ngập lụt làm ảnh hởng đến quá trình lọc, bay hơi và sự thoát hơi nớc diễn ra trong tự nhiên. - Sự làm đầy tầng nớc ngầm xảy ra với tốc độ ngày càng chậm. Nh vậy con ngời có thể làm thay đổi chất lợng nớc mà môi trờng tự nhiên danh cho con ngời và có thể dẫn đến tình trạng khan hiếm nguồn nớc từ sông, hồ, nớc ngầm trên hành tinh này, vì vậy con ngời cần con ngời phải hiểu và biết bảo vệ nguồn nớc. c) Chu trình tuần hoàn Cacbon Các quá trình trong chu trình tuần hoàn cacbon gồm: quá trình quang hợp, quá trình phân hủy các sản phẩm bài tiết và một số quá trình khác nh quá trình hô hấp, quá trình khuyếch tán khí CO 2 trong khí quyển. Khí quyển là nguồn cung cấp cacbon (chủ yếu ở dạng CO 2 ) chính trong chu trình tuần hoàn cacbon. CO 2 đi và hệ sinh thái nhờ quang hợp và trở lại vào khí quyển nhờ quá tình hô hấp và quá trình đốt cháy. Cacbon có thể tồn tại trong thời gian dài dới dạng vô cơ nh CO 2 (dới dạng hoà tan và khí); H2CO3 (hoà tan); HCO 3 (hoà tan); CO 3 (hoà tan nh:CaCO 3 , NaCO 3 ) hoặc ở dạng hữu cơ nh Glucose, acid acetic, than, đầu, khí. Hình 1.2: Chu trình tuần hoàn cácbon. Một số tác động của con ngời làm tăng lợng CO 2 trong không khí, nớc: - Đốt cháy nhiên liệu (xăng, dầu, than đốt cháy củi gỗ làm trái đất nóng lên, tăng nhiệt độ trên trái đất - Hiệu ứng nhà kính. - Tăng CO 2 và một số chất ô nhiễm khác (NO x , SO x ), gây ma acid (pH 4,0) làm cá chết, thay đổi pH đất, ảnh hởng đến cây trồng. - Sự nóng lên toàn cầu có thể làm tan băng ở Nam cực, tăng mực nớc biển, thay đổi khí hậu, thay đổi sản lợng ngũ cốc và lợng ma. http://www.ebook.edu.vn 13 d) Chu trình tuần hoàn Oxy (O 2 ) Qua nghiên cứu chu trình cacbon, ta thấy trong chu trình có mô tả mô tả sự vận chuyển oxy vì các phân tử này đều có sự hiện diện của O 2 . Trong chu trình tuẩn hoàn oxy thì oxy đợc thải vào không khí từ các sinh vật tự dỡng bằng quá trình quang hợp. Sinh vật tự dỡng và dị dỡng đề hấp thu oxy qua quá trình hô hấp. Thật ra, tất cả oxy trong không khí đều là nguồn gốc phát sinh sự sống. đầu tiên oxy đợc giải phóng từ quá trình quang hợp của các sinh vật tự dỡng (phần lớn là cianobacteria) sống trong môi trờng nớc. Trải qua 2 tỷ năm lợng oxy trong không khí tăng lên hiện nay đạt tỷ lệ gần 21% và là nguồn gốc phát sinh các sinh vật đa bào, cũng nh động vật có xơng sống - vì các loài này nhu cầu oxy rất cao. đ) Chu trình tuần hoàn Nitơ (N) Chu trình tuần hoàn nitơ có vai trò quan trọng trong việc chuyển nitơ trong không khí sang dạng mà thực vật và động vật có thể sử dụng đợc. Trong khí quyển nitơ chiếm khoảng 78% (hầu hết ở dạng khí). Khí nitơ chỉ phản ứng hoá học ở những điều kiện nhất định. Hầu hết các sinh vật đều không thể sử dụng nitơ trong không khí, chỉ sử dụng nitơ dới dạng nitrat (NO 3 ) hoặc nitrit (NO 2 ). Nếu không có nitơ thì protein và acid nucleic không thể đợc tổng hợp trong cơ thể động vật, thực vật cũng nh con ngời. Các quá trình chính trong chu tình tuần hoàn nitơ: Hình 1.3 : Chu trình tuần hoàn nitơ - Cố định nitơ: Nitơ đợc các vi khuẩn cố định, thờng sống trong các nốt sần rễ cây họ đậu, chuyển nitơ dạng khí sang NO 3 . - Amon hoá: Các vi khuẩn phân huỷ sẽ phân huỷ các acid amin từ xác chết của động vật và thực vật giải phóng NH 4 OH. - Nitrat hoá: Các vi khuẩn hoá tổng hợp sẽ oxit hoá NH 4 OH để tạo thành nitrat và nitrit, năng lợng đợc giải phóng để sẽ giúp cho phản ứng giữa oxy và nitơ trong không khí tạo thành nitrat. - Khử nitrat hoá: Các vị khuẩn kỵ khí phá vỡ các nitrat, giải nitơ trở lại vào khí quyển. http://www.ebook.edu.vn 14 Một số tác động của con ngời vào chu trình tuần hoàn nitơ: - Sử dụng phân bón đạm để tăng năng suất cây trồng, làm tăng tốc độ khử nitrit, nitrat đi vào nớc ngầm. Lợng nitơ cuối cùng cũng chảy ra sông, suối, hồ và cửa sông. tại đây có thể sinh ra hiện tợng phú dỡng hoá môi trờng nớc và đất. - Làm tăng sự lắng động nitơ trong không khí vì cháy rừng và đốt nhiên liệu. Cả hai quá trình này đều giải phóng các dạng nitơ rắn ở trạng thái bụi. - Chăn nuôi gia súc làm thải vào môi trờng một lợng lớn khí amoniac (NH 3 ) qua chất thải của chúng, sẽ ngấm dần vào đất, nớc ngầm và lan truyền sang các khu vực khác do chảy tràn. e) Chu trình tuần hoàn Phospho (P) Chu trình tuàn hoàn phospho là chu trình không hoàn hảo. Phospho là chất cơ bản của sinh chất có rtrong sinh vật cần cho sự tổng hợp các chất nh acid nucleic, chất dự trữ năng lợng ATP, ADP. - Nguồn dự trữ phospho: trong thạch quyển dới dạng hoả nham, hiếm có trong sinh quyển. Phospho có khuynh hớng trở thành yếu tố giới hạn cho hệ sinh thái. - Sự thất thoát phospho là do tạo trầm tích sâu hoặc chuyển vào do ngời và động vật. Hình 1.4: Chu trình tuần hoàn phospho Hiện nay phospho là khâu yếu nhất trong mạng lới dinh dỡng. Với sự gia tăng nhu cầu phospho, sói mòn (do đốt phá rừng), thì nguồn dự trữ phospho có nguy cơ sẽ cạn kiệt dần. Khi xảy ra sự mất cân bằng ở các chu trình tuần hoàn thì sẽ có sự cố về môi trờng, ảnh hởng đến sự tồn tại của sinh vật và con ngời trong một khu vực hay toàn cầu. 1.2. Hệ sinh thái. 1.2.1. Các khái niện - Quần thể: là một nhóm cá thể của một loài, sống trong một khoảng không gian xác định, có nhiều đặc điểm đặc trng cho cả nhóm mà không phải của từng cá nhân của nhóm. Hoặc quần thể là cà thể của cùng một loài sống trong cùng khu vực. - Quần xã: là tập hợp các quần thể sinh vật của nhiều loài khác nhau đợc hình thành trong quá trình lịch sử cùng sống trong một khoảng thời gian xác định (sinh cảnh), [...]... khan hiếm thỏ Theo nguyên tắc ngón tay cái, chỉ khoảng 10 % năng lợng sinh vật tiêu thụ bậc 1 hiện diện ở bậc cao kế tiếp Năng lợng này đợc tích lũy lại trong sinh quyển Ví dụ cần 10 0kg cỏ để tạo thành 10 kg thỏ và 10 kg thỏ thì tạo thành 1kg cáo Hình I 5: Các dạng tháp sinh thái (theo Whittaker năm 19 61) 15 0 ,1, 0 ,1 100 0,7 12 1, 5x104 1, 3 27 7,2x1 010 17 ,7 280 Tháp số lợng 2 (Số lợng/m ) Tháp sinh khối... tồn tại trên bề mặt trái đất bị chi phối bởi 4 kiểu môi trờng là: Môi trờng đất, môi trờng nớc, môi trờng không khí và môi trờng các sinh vật khác (thí dụ sinh vật kỵ khí) Dựa vào nguồn gốc và đặc trng tác động của các yếu tố sinh thái, ngời ta chia ra nhóm các yếu tố vô sinh và nhóm các yếu tố hữu sinh Hình I.8: Sơ đồ về các yếu tố sinh thái trong môi trờng sông thờng xuyên tác động lên đời sông của... tơng đối ít và hàm lợng của nó dao động nên nó là yếu tố giới hạn sinh thái đối với các sinh vật sống dới nớc + Yếu tố con ngời :Con ngời đợc tách ra làm yếu tố độc lập vì con ngời có thể tác động vào môi trờng tự nhiên một cách có ý thức và quy mô đặc trng Tất cả các hoạt động của xã hội loài ngời đều làm biến đổi môi trờng sống tự nhiên của các sinh vật ậ một góc độ nhất định, con ngời và động vật... thái nhỏ - Gốc cây gỗ; Hệ sinh thái tơng đối nhỏ - Một cái ao; Hệ sinh thái vừa - Một khu rừng; Hệ sinh thái lớn - Đại dơng; Hệ sinh thái khổng lồ - Trái đất Hệ sinh thái không nhất thiết phải là một khu rộng lớn, nhng phải có quần xã sinh sống Để khảo sát một hệ sinh thái cần xem hai mặt: - Cấu trúc của hệ sinh thái, nh: Các vấn đề về số loài, số lợng các nhóm sinh vật và đặc tính của môi trờng - Chức... độ nhất định, con ngời và động vật đều có những tác động tơng tự đến môi trờng (lấy thức ăn, thải chất thải vào môi trờng ) Tuy nhiên do con ngời có sự phát triển trí tuệ cao hơn, hoạt động của con ngời cũng đa dạng nên đã tác động mạnh đến môi trờng, thậm trí có thể làm thay đổi hẳn môi trờng và sinh giới ở nơi này họăc nơi khác 1. 3.2 Đặc trng tác động của các yếu tố sinh thái lên sinh vật Tác động... thích hợp đối với N/P trong nớc là 1/ 23 - Canxi (Ca): Hàm lợng canxi cao ngăn chặn đớc sự rút các nguyên tố khác nhau ra khỏi đất Canxi cần cho sự thâm nhập của NH 4- và NO 3- vào rễ Tôm có thể sống đợc ở nớc lợ hoặc nớc ngọt hoàn toàn nhng phải giàu canxi 1. 3.5 Sự thích nghi của sinh vật với các yếu tố sinh thái Các loài sinh vật tồn tại và phát triển trong điều kiện môi trờng nhất định, đều phải có độ... khác nhau + Nớc và độ ẩm: Căn cứ vào nhu cầu thờng xuyên về nớc ngời ta chia thực vật thành 4 nhóm, đó là: - Thực vật thuỷ sinh: sống hoàn toàn trong nớc nh rong, tảo có thân dài mảnh, lá mảnh và dài, mô khí khát triển, lỗ khí nhiều - Thực vật a ẩm: mọc ở các vùng bờ ao, đầm lầy, ruộng lúa - Thực vật cần độ ẩm trung bình: cần nhiệt độ, ánh sáng, dinh dỡng vừa phải và phổ biến khá rộng - Thực vật chịu... ) tham gia vào chu trình tuần hoàn vật chất - Các chất hữu cơ (các chất mùn, acid amin, protein, lipid, glucid) là những chất đóng vai trò làm cầu nối giữa thành phần vô sinh và hữu sinh, chúng là sản phẩm của quá trình trao đổi vật chất giữa hai thành phần vô sinh và hữu sinh của môi trờng 1. 2.3 Chuỗi và lới thức ăn Trong thiên nhiên, các nhóm thực vật, động vật, nấm, vi khuẩn (với vô vàn cá thể)... cấp 1, 2.3) Chủ yếu là động vật Tiêu thụ các hợp chất hữu cơ phức tạp có sẵn trong môi trờng: - Sinh vật tiêu thụ bậc 1: Tiêu thụ trực tiếp các sinh vật sản xuất, chủ yếu là động vật ăn thực vật (cây, cỏ, hoa, trái ) Các động vật, thực vật sống ký sinh trên cây xanh cũng thuộc loại này - Sinh vật tiêu thụ bậc 2: ăn các sinh vật tiêu thụ bậc 1 Gồm các động vật ăn thịt, ăn các động vật ăn thực vật - Sinh... cân bằng Sau đây là một số ví dụ: - ở Châu Phi, có thời kỳ chuột quá nhiều, ngời ta tìm cách tiêu diệt không còn một con Tởng rằng có lợi, nhng sau đó mèo cũng bị tiêu diệt và chét vì đói và bệnh tật từ đó lại sinh ra điều rất tai hại nh mèo điên và bệnh dịch - Sinh vật ngoại lai chính là mối lo toàn cầu Hiệp Hội bảo tông thien nhiên thế giới (WCU) đã công bố danh sách 10 0 loài sinh vật du nhập nguy hiểm . 5 Chơng 1: Môi trờng v sinh thái 1. 1. Môi trờng 1. 1 .1. Khái niệm Môi trờng có thể đợc định nghĩa nh sau: Môi trờng là tập hợp (aggregate) các vật thể (things), hoàn cảnh (conditions) và ảnh. động vật ăn thịt ăn các động vật ăn thịt khác. 15 10 0 1, 5x10 4 7,2x10 10 0 , 1 , 0,7 1, 3 17 ,7 0 ,1 12 27 280 http://www.ebook.edu.vn 17 + Sinh vật phân huỷ: Sinh vật phân huỷ là. muốn con ngời hoặc ít chịu tác động chi phối của con ngời. - Môi trờng nhân tạo: gồm các yếu tố vật lý, sinh học, xã hội .v.v do con ngời tạo dựng và chịu sự chi phối của con ngời. - Môi