Bai giang môi trường và con người

CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI VÀ SỰ THÍCHNGHI CỦA SINH V ẬT Trong môi tr ờng, sự sinh tr ởng và phát triển của sinh vật luôn chịu tác động của rấtường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ m

CHƯƠNG 1 : MỞ ÐẦU VỀ MÔN HỌC

I

I ÐỊNH NGHĨA VỀ MÔI TRƯỜNG VÀ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Thuật ngữ môi trường liên quan đến mọi thứ xung quanh chúng ta: không khí, nước,

đất cũng như thực vật, động vật và vi sinh vật sống ở các nơi vừa nói Ngược lại, con người cũng là một sinh vật với đầy đủ ý nghĩa của nó, tác động lên môi trường nhưng với qui mô

chưa từng có trong lịch sử cuả trái đất

Xung quanh khái niệm về môi trường có nhiều cách định nghĩa khác nhau:

Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, cóảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật (Điều 3,Luật BVMT sửa đổi năm 2005)

Đối với con người, môi trường chứa đựng nội dung rộng hơn Theo định nghĩa củaUNESCO (1981): Môi trường của con người bao gồm toàn bộ các hệ thống tự nhiên và hệthống do con người tạo ra, những cái vô hình (tập quán, niềm tin,…) và hữu hình trong đó conngười sống và lao động, họ khai thác TNTN và nhân tạo nhằm thoả mãn những nhu cầu củamình

Như vậy, môi trường sống đối với con người không chỉ là nơi tồn tại, sinh trưởng vàphát triển cho một thực thể sinh vật và con người mà còn là khung cảnh của cuộc sống, của laođộng và sự vui chơi giải trí của con nười

Theo nghĩa rộng, môi trường là tất cả các yếu tố tự nhiên, xã hội cần thiết cho sự sống,hoạt động kinh tế của con người như các TNTN, hệ thống kết cấu hạ tầng kĩ thuật, ngững quan

hệ xã hội

Theo nghĩa hẹp, môi trường sống của con người chỉ bao gồm các nhân tố tự nhiên vànhân tố xã hội trực tiếp liên quan tới chất lượng cuộc sống của con người như: số m2 nhà ở, antoàn thực phẩm, nước an toàn sinh hoạt, điều kiện vệ sinh, điều kiện vui chơi giải trí,…

Khoa học môi trường là ngành khoa học nghiên cứu mối quan hệ và tương tác qua lạigiữa con người và môi trường xung quanh nhằm mục đích bảo vệ môi trường sống của conngười trên trái đất"

Môn học này đề cập tới những vấn đề sâu rộng gây ra bởi sự gia tăng dân số quá mức,

sự cạn kiệt tài nguyên và ô nhiễm môi trường Ðây là những vấn đề then chốt cho sự sống cuảcon người

II ÐỐI TƯỢNG VÀ NHIỆM VỤ

Môi trường là đối tượng nghiên cứu của nhiều ngành khoa học như sinh học, địa học,hoá học, v.v Tuy nhiên, các ngành khoa học đó chỉ quan tâm đến một phần hoặc một thànhphần của môi trường theo nghĩa hẹp mà không có một ngành khoa học nào đang có hiện nay

đủ điều kiện nghiờn cứu và giải quyết mọi nhiệm vụ của cụng tỏc bảo vệ mụi trường là quản lý

và bảo vệ chất lượng cỏc thành phần mụi trường sống của con người và sinh vật trờn trỏi đất

Cú thể xem mụn học Mụi trường và Con người là phần ứng dụng của sinh thỏi học,nhằm giải quyết cỏc vấn đề núng bỏng của xó hội éú là cỏc vấn đề dõn số (population); tài

nguyờn (resources); và ụ nhiễm (pollution) đang gõy nờn cuộc khủng hoảng mụi trường hiện nay Đối tượng nghiờn cứu của KHMT tập trung vào cỏc nhịờm vụ sau:

- Nghiờn cứu đặc điểm của cỏc thành phần mụi trường (TN, XH, NT) cú ảnh hưởnghoặc chịu ảnh hưởng của con người, KHMT tập trung nghiờn cứu mối quan hệ tỏc động qualại giữa con người với cỏc thành phần của mụi trường sống

- Nghiờn cứu cụng nghệ, kĩ thuật xử lớ ụ nhiễmbảo vệ chất lượng cn sống của conngười

- Nghiờn cứu tổng hợp cỏc biện phỏp quản lớ về khoa học kinh tế, phỏp luật, xó hộinhằm BVMT và PTBV trỏi đất, quốc gia, vựng lónh thổ, ngành cụng nghiệp

- Nghiờn cứu về phương phỏp như mụ hỡnh hoỏ, phõn tớch hoỏ học, vật lớ, sinh vật phục

vụ cho 3 nụi dung trờn

III CÁC PHÂN MễN CỦA KHOA HỌC MễI TRƯỜNG

Giữa khoa học môi tr ờng và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớiường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớinhau và bổ sung cho nhau ở các mặt để hiểu rõ hơn những đối t ợng cần nghiên cứu Khoaường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớihọc môi tr ờng liên quan đến các lĩnh vực tự nhiên (toán, vật lý, sinh vật, hoá học, kỹ thuật),ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớixã hội - văn hoá (luật, xã hội học, chính trị, lịch sử, văn học, nghệ thuật, tôn giáo)

Các phân môn của khoa học môi tr ờng nh sinh thái học (sinh thái học môi tr ờng; sinhường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớithái học quần thể; thuỷ sinh học ), kinh tế học môi tr ờng, kỹ thuật môi tr ờng, khoa họcường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớimôi tr ờng cơ bản ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

IV PHÂN LOẠI MễI TRƯỜNG VÀ CÁC CHỨC NĂNG CHỦ YẾU CỦA MễI TRƯỜNG

1 Phõn loại mụi trường

Mụi trường sống của con người thường được phõn chia thành cỏc loại sau

- Mụi trường tự nhiờn: Bao gồm cỏc nhõn tố thiờn nhiờn như vật lớ, hoỏ học, sinh họctồn tại ngoài ý muốn của con người nhưng cũng ớt nhiều chịu sự tỏc động của con người Đú lànước, đất, khụng khớ, động thực vật, ỏnh sang mặt trời

- Mụi trường xó hội: Là tổng thể cỏc quan hệ giữa người và người tạo nờn sự thuận lợihay trở ngại cho sự tồn tại và phỏt triển của cỏc cỏ nhõn và cộng đồng người: Đạo đức, thúiquen, tụn giỏo, phỏp luật,…

- Mụi trường nhõn tạo: bao gồm tất cả cỏc nhõn tố vật lớ, hoỏ học, sinh học do conngười tạo ravà chịu sự chi phối của con người: Ngà mỏy, cụng sở, khu đụ thị, cụng viờn, nhàở,…

Sự phõn chia này chỉ là tương đối và chủ yếu để phục vụ cụng tỏc nghiờn cứu, phõntớch cỏc hiện tượng phức tạp trong mụi trường Trong thực tế cả 3 loại mụi trường này cựngtồn tại, xen lẫn vào nhau và tỏc động tương hỗ với nhau

2 Cỏc chức năng chủ yếu của mụi trường

a Môi trường là không gian sống

- Để tồn tại và phát triền, con người cần một không gia với một phạm vi và chất lượng

nhất định để thoả mãn các hoạt động của con người: Ăn uống, nghỉ ngơi, đi lại, học hành, vui

chơi giải trí và nhiều nhu cầu khác nữa

- Dân số thế giới không ngừng gia tăng -> Diện tích bình quân đầu người giảm xuống

- Đòi hỏi không gian sống của mỗi người thay đổi tuỳ thuộc vào sự phát triển của lực

lượng sản xuất mà đặc biệt là kĩ thuật công nghệ

- Sự đòi hỏi về không gian sống không chỉ về lượng mà còn cả về chất Chất lượng

môi trường sống thường bị dao động theo các chiều hướng trái ngược nhau và phụ thuộc rất

lớn vào con người

b Môi trường là nơi chứa đựng các tài nguyên cần thiết cho cuộc sống và sản xuất của

con người

Môi trường là nơi chứa đựng và cung cấp mọi tài nguyên cần thiết cho cuộc sống và

sản xuất của con người, chức năng này còn gọi là nhóm chức năng sản xuất tự nhiên gồm có:

- Rừng tự nhiên: Có chức năng bảo tồn tính đa dạng sinh học và độ phì tự nhiên của

đất, điều hoà chu trình nước, cung cấp gỗ, củi, dược liệu, cải thiện điều kiện sinh thái

- Các thuỷ vực: Cung cấp nước, các nguồn thuỷ sản, là nơi vui chơi giải trí…

- Động, thực vật: Cung cấp lương thực, thực phẩm và các nguồn gen quý

- Không khí, năng lượng mặt trời…là yếu tố cần thiết cho sự tồn tại của con người

-khoáng sản: là nguồn nguyên vật liệu, năng lượng

c Môi trường là nơi chứa đựng chất thải

Hoạt động của con người đã thải các chất thải vào môi trường Tại đây các chất thải sẽ

được phân huỷ dưới sự tác động của vi sinh vật và các yếu tố môi trường khác

Khả năng tiếp nhận và phân huỷ của môi trường là có hạn Trước đây khi xã hội công

nghiệp chưa phát triển lượng chất thải ít vì vậy môi trường có khả năng tự làm sạch, ngày nay

lượng chất thải đặc biệt là chất thải độc hại quá lớn vượt quá khả năng chịu tải của môi trường

đã làm cho môi trường bị ô nhiễm

d Môi trường là nơi lưu giữ và cung cấp thông tin cho con người

- Cung cấp sự ghi chépvà 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

- Cung cấp các chỉ thị không gian, tạm thời mang tính chất tín hiệu và bào động sớm

các hiểm hoạ đối với con người và các sinh vật khác sống trên Trái Đất như phản ứng sinh lí

của cơ thể sống trước khi sảy ra các tai biến tự nhiên và hiện tượng tai biến tự nhiên, đặc biệt

như bão, núi lửa, động đất

- Lưu trữ và cung cấp cho con người sự đa dạng các nguồn gen, các loài động và thực

vật, các hệ sinh thái tự nhiên và nhân tạo, các vẻ đẹp, cảnh quan có giá trị thẩm mỹ…

V MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA DÂN SỐ, SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

Theo mô hình đơn giản thì sự suy thóai và ô nhiễm môi trường ở cùng một nơi tùy thuộc vào 3

yếu tố: (1) số người dân, (2) số đơn vị năng lượng mỗi người sử dụng và (3) khối lượng của sự

suy thoái và ô nhiễm môi trường do mỗi đơn vị năng lượng gây ra (Miller, 1993)

Sự đông dân bao gồm sự quá nhiều người và sự quá nhiều tiêu thụ Sự quá nhiều người xảy ra

ở những nơi mà số người nhiều hơn thức ăn, nước uống và các tài nguyên khác Việc này

thường xảy ra ở các nước đang phát triển, làm suy thoái các tài nguyên tái tạo và là nguyên

nhân của sự nghèo đói Sự quá nhiều tiêu thụ xảy ra ở các nước công nghiệp, khi một số ít

người sử dụng một lượng lớn tài nguyên Ðây là nguyên nhân chính làm cạn kiệt nguồn tài nguyên không thể phục hồi và làm ô nhiễm môi trường

Bảng phân tích các mối tương quan giữa dân số, tài nguyên và môi trường

2 Dân số

lên ô

nhiễm

Dân số gây ra ô nhiễm qua việc khai thác và sử dụng tài nguyên Ô nhiễm

có thể xảy ra từ việc sử dụng một tài nguyên như là nơi chứa rác thải sinh hoạt và công nghiệp Ngoài ra khai thác tài nguyên (than đá, dầu và khí) gây ra sự suy thoái môi trường Khối lượng tài nguyên và cách thức khai thác và sử dụng chúng xác định khối lượng ô nhiễm

3 Tài

nguyên

lên dân số

Tác động dương Khám phá và sử dụng tài nguyên mới (dầu, than) làm

tăng dân số, cũng như sự phát triển xã hội, kinh tế, công nghệ Tài nguyên cho phép con người di chuyển đến các nơi ở mới cũng như việc lấy và sử dụng tài nguyên trước đây không được dùng Thêm vào đó sự phát triển tàinguyên tạo nhiều nơi ở trong các môi trường khó khăn

Tác động âm Cạn kiệt tài nguyên làm giảm dân số và làm giảm sự phát

triển xã hội, kinh tế, công nghệ Suy thoái môi trường (ô nhiễm không khí)

có thể làm giảm dân số hay tiêu diệt quần thể

5 Ô nhiễm

lên dân số

Ô nhiễm có thể làm giảm dân số cũng như giảm sự phát triển xã hội, kinh

tế và công nghệ Ô nhiễm làm gia tăng tử vong và bệnh tật nên ảnh hưởng xấu lên kinh tế và xã hội Ô nhiễm có thể làm thay đổi thái độ của con người từ đó làm thay đổi luật lệ, cách thức khai thác và sử dụng tài nguyên

Mô hình Dân số - Tài nguyên - Môi trường cho thấy con người sử dụng tài nguyên và gây ô nhiễm Cả ba thành phần này có tác động tương hỗ như bảng phân tích ở trên

Chúng ta thấy sự đông dân khiến người ta sử dụng nhiều tài nguyên hơn và làm suy thoái môi trường nhiều hơn Chừng nào chúng ta chưa thay đổi cách sống, chưa ngừng hủy hoại môi sinh và các sinh vật khác thì sự sống sót và sự phát triển cuả chúng ta còn bị nhiều nguy cơ

Môn học này cung cấp cho chúng ta các kiến thức cơ bản về mối quan hệ giữa con người với môi trường và với các sinh vật khác Từ đó chúng ta có thể có thái độ và hành vi nhằm làm cho xã hội loài người tiếp tục phát triển mà không làm hại các sinh vật khác và sử dụng lâu bền các nguồn tài nguyên.

Hình 1 Mối tương quan giữa dân số, sử dụng tài nguyên và ô nhiễm môi trường

CHƯƠNG 2 : CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI ÁP DỤNG CHO KHOA HỌC

MÔI

Trong sinh thỏi học, người ta khảo cứu cỏc mối quan hệ qua lại giữa sinh vật và mụitrường, đồng thời người ta cũng khảo cứu sự thớch nghi của loài, quần thể, quần xó và sự thớchnghi với mụi trường của chỳng

Sự tiếp cận thực nghiệm về hai khỏi niệm trờn là bước cơ bản trong sinh thỏi học, dẫntới việc xỏc định cỏc đặc tớnh của mụi trường sống cuả sinh vật Cỏc đặc tớnh này cú thể đượckhảo cứu nhờ vào cỏc thụng số lý, húa (vụ sinh) và hữu sinh cuả mụi trường, được gọi là cỏcnhõn tố sinh thỏi

Người ta cú thể nghiờn cứu cỏc nhõn tố chớnh yếu của một hệ sinh thỏi trờn một cơ thểđơn độc, trờn một quần thể của loài xỏc định Người ta cũng cú thể phõn tớch ảnh hưởng củacỏc nhõn tố trờn cho cả một quần xó sinh vật

I CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI VÀ SỰ THÍCHNGHI CỦA SINH V ẬT

Trong môi tr ờng, sự sinh tr ởng và phát triển của sinh vật luôn chịu tác động của rấtường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớinhiều nhân tố sinh thái (gồm các yếu tố trực tiếp và gián tiếp) Các nhân tố này rất đa dạng,chúng có thể là tác nhân có lợi cung nh có hại đối với các sinh vật ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

1 Các nhân tố sinh thái

Trong các nhân tố sinh thái có những nhân tố cần thiết cho đời sống sinh vật, cũng cónhững nhân tố tác động có hại Tập hợp các nhân tố tác động cần thiết cho sinh vật mà thiếu nósinh vật không thể tồn tại đ ợc, gọi là các điều kiện sinh tồn của sinh vật Sinh vật tồn tại trênường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

bề mặt trái đất bị chi phối bởi 4 kiểu môi tr ờng là: Môi tr ờng đất, môi tr ờng n ớc, môiường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

tr ờng không khí và môi tr ờng các sinh vật ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

Dựa vào nguồn gốc và đặc tr ng tác động của các yếu tố sinh thái, ng ời ta chia raường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớinhóm các yếu tố vô sinh và nhóm các yếu tố hữu sinh

+ Yếu tố vô sinh: Là thành phần không sống của tự nhiên, gồm các chất vô cơ tham giavào chu trình tuần hoàn vật chất nh COường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với 2, N2, O2, C, H2O các chất hữu cơ riêng biệt nhường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớiprotein, lipid, glucid, mùn) và các yếu tố vật lý khác nh yếu tố khí hậu (ánh sáng, nhiệt độ,ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

n ớc, không khí - gió - áp suất), đất thành phần khoáng vật, thành phần cơ giới đất, các tínhường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớichất lý hoá học của đất), địa hình (độ cao, trũng, dốc h ớng phơi của ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với địa hình)

+ Yếu tố hữu sinh: Gồm các cá thể sống nh : thực vật, động vật, nấm, vi sinh vật ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớiMỗi sinh vật th ờng chịu ảnh h ởng trực tiếp hoặc gián tiếp của các cơ chế khác nhau trongường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớimối liên hệ cùng loài hay khác loài ở môi tr ờng xung quanh Các yếu tố này là thế giới hữuường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớicơ, một thành phần rất quan trọng của môi tr ờng Trong các yếu tố hữu sinh thì thức ăn và kẻường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớithù là 2 yếu tố rất quan trọng đối với sự sinh trởng và phát triển của các loài sinh vật

- Thực vật: ảnh h ởng trực tiếp và t ơng hỗ của các thực vật sống cùng (cơ học, cộngường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớisinh, kí sinh) ảnh h ởng gián tiếp làm thay đổi môi tr ờng sống qua các sinh vật khác (quaường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

động vật và vi sinh vật), qua môi tr ờng vô sinh (cạnh tranh, cảm nhiễm qua lại) ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

- Động vật: Tác động trực tiếp (ăn, dẫm, đạp, làm tổ, truyền phấn, phát tán hạt) và giántiếp qua môi tr ờng sống ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

+ Yếu tố con ng ời: Con ng ời đ ợc tách ra làm yếu tố độc lập vì con ng ời có thểường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớitác động vào môi tr ờng tự nhiên một cách có ý thức và quy mô lớn Tất cả các hoạt động củaường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớixã hội loài ng ời đều làm biến đổi môi tr ờng sống tự nhiên của các sinh vật ậ một góc độường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớinhất định, con ng ời và động vật đều có những tác động t ơng tự đến môi tr ờng (lấy thứcường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

ăn, thải chất thải vào môi tr ờng ) Tuy nhiên do con ng ời có sự phát triển trí tuệ cao hơn,ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớihoạt động của con ng ời cũng đa dạng nên đã tác động mạnh đến môi tr ờng, thậm trí có thểường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớilàm thay đổi hẳn môi tr ờng và sinh giới ở nơi này họăc nơi khác ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

2 Đặc tr ng tác động của các yếu tố sinh thái lên sinh vật ưng tác động của các yếu tố sinh thái lên sinh vật

Tác động của các yếu tố sinh thái sinh vật rất đa dạng Một số yếu tố chủ đạo ảnh

h ởng mạnh mẽ và quyết định lên hoạt động sống của sinh vật, số khác ảnh h ởng yếu hơn, ítường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớihơn Một số ảnh h ởng nhiều mặt, số khác chỉ ảnh h ởng một số mặt nào đó của quá trìnhường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớisống Về mặt số l ợng, ng ời ta chia những tác động của các yếu tố sinh thái thành các bậc: ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

- Bậc tối thiểu (Giới hạn dới - minimum): Nếu yếu tố sinh thái đó thấp hơn sẽ gây tửvong cho sinh vật

- Bậc tối u (Điểm cực thuận - optimum): Tại điều kiện này hoạt động của sinh vật đạtường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớitối u ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

- Bậc tối cao (Giới hạn trên - maximum): Nếu yếu tố sinh thái đó cao hơn nữa thì sẽ gây

tử vong cho sinh vật

Khoảng giới hạn của một yếu tố sinh thái từ bậc tối thiểu đến bậc tối cao đ ợc gọi là giới hạnường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớisinh thái hay biên độ sinh thái

Các yếu tố sinh thái tác động lên sinh vật hoặc loại trừ chúng khỏi vùng đang sống nếu

nh chúng không còn thích hợp, còn trong tr ờng hợp bình th ờng ảnh h ởng đến các hoạtường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

động sống của sinh vật nh sinh sản, sinh tr ởng, di c và chính các yếu tố sinh thái ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với đãlàm cho các sinh vật xuất hiện các thích nghi về tập tính, về sinh lý, về hình thái

3 Quy luật sinh thái

* Quy luật tác động đồng thời (tác động tổng hợp)

Các yếu tố sinh thái tác động đồng thời lên các sinh vật, sự tác động tổ hợp trong nhiều

tr ờng hợp không giống nh các tác động riêng lẻ ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

* Quy luật tác động qua lại

Sự tác động của các yếu tố sinh thái lên sinh vật và sự phản ứng trở lại của sinh vật làmột quá trình qua lại; C ờng độ tác động, thời gian tác động, cách tác động khác nhau dẫnường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớitới những phản ứng khác nhau của sinh vật

Sự phát triển của các yếu tố ngoại cảnh (vật chất và năng l ợng) quyết định xu thế ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớiphát triển chung của sinh vật Sự tác động trở lại của sinh vật đến môi tr ờng cũng làm biếnường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

đổi môi trờng

* Quy luật tác động không đồng đều: Các nhân tố sinh tháI có ảnh hởng khác nhau lêncác chức phận của cơ thể, có nhân tố cực thuận với quá trình này nhng lại có hại hoặc nguyhiểm với quá trình khác

* Quy luật về l ợng ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

- Quy luật tối thiểu: Để sống và chống chịu trong những điều kiện cụ thể, sinh vật phải

có những chất cần thiết để tăng tr ởng và sinh sản Năm 1840, Liebig đã đ a ra nguyên tắc "ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớichất có hàm l ợng tối thiểu điều khiển năng suất, xác định sản l ợng và tính ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ổn định của mùamàng theo thời gian"

- Quy luật về sự chống chịu (quy luật về giới hạn sinh thái): năm 1913, Shelford đãphát biểu quy luật về sự chống chịu nh sau: " Năng suất của sinh vật không chỉ liên hệ vớiường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớisức chịu đựng tối thiểu mà còn liên hệ với sức chịu đựng tối đa đối với một liều l ợng quáường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớimức của một nhân tố nào đó từ bên ngoài"

Ví dụ cá rô phi có giới hạn sinh thái về nhiệt độ từ 5,60C đến 420C và phát triển thuậnlợi nhất ở 300C, cá chép có giới hạn sinh thái về nhiệt độ từ 200 C đến 440C

Hỡnh 2 Loài rộng và loài hẹp theo định luật về sự chống chịu

4 Tác động của một số yếu tố sinh thái lên sinh vật và sự thích nghi của chúng

+ ánh sáng: ánh sáng giúp cho cây xanh thực hiện chức năng quang hợp Mỗi loàithực vật có c ờng độ quang hợp cực đại ở c ờng độ ánh sáng khác nhau Ng ời ta phân raường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

ba nhóm thực vật: Cây a ánh sáng; cây a bang và cây chịu bang.ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

ánh sáng tác động rõ rệt đến sự sinh sản của thực vật Thời gian chiếu sáng càng dàithì cây ở các vùng ôn đới (cây dài ngày) phát triển nhanh, ra hoa sớm, ng ợc lại phần lớn cácường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớicây nhiệt đới (cây ngắn ngày) ra hoa muộn ánh sáng đã tạo nên các đặc điểm thích nghi vềhình thái, giải phẫu và sinh lý ở các thực vật

+ Nhiệt độ:

Mỗi loài sinh vật chỉ có thể sinh sản ở một nhiết độ tối thiểu gọi là nhiệt độ nền vàphát triển trong một biên độ nhiệt nhát định Vì vậy, có sinh vật rộng nhiệt, sinh vật hẹp nhiệt,

có động vật đẳng nhiệt, động vật biến nhiệt

Nhiệt độ trên trái đất phụ thuộc vào năng l ợng mặt trời và thay đổi theo các vùng ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với địa

lý, theo những chu kỳ trong năm Nhiệt độ có thể tác dụng trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự sinh

tr ởng phát triển và sự phân bố các cá thể, quần thể, quần xã Nhiệt độ còn ảnh h ởng đếnường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớicác yếu tố khác của môi tr ờng nh : độ ẩm, đất ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

Sự khác nhau về nhiệt độ trong không gian và thời gian đã tạo ra nh ng nhóm sinh tháiường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

- Thực vật a ẩm: mọc ở các vùng bờ ao, đầm lầy, ruộng lúa ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

- Thực vật cần độ ẩm trung bình: cần nhiệt độ, ánh sáng, dinh d ỡng vừa phải và phổường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớibiến khá rộng

- Thực vật chịu hạn: là những cây vừa chịu nóng, a ánh sáng và có khả năng tự tíchường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớiluỹ n ớc hoặc điều tiết n ớc, ít thoát hơi n ớc nh họ x ơng rồng, họ thầu dầu, họ hoàường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớithảo

N ớc có vai trò quan trọng đối với với đời sống của các sinh vật Trong cơ thể sinh vậtường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

có khoảng 60 - 90% khối l ợng là n ớc N ớc cần cho các phản ứng sinh hoá diễn ra trongường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớicác cơ quan, mô và tế bào của các sinh vật, n ớc là nguyên liệu cho cây quang hợp, làường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

ph ơng tiện vận chuyển các chất vô cơ, hữu cơ, vận chuyển máu và chất dinh d ỡng ở độngường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớivật N ớc còn tham gia vào quá trình trao đổi năng l ợng và điều hoà nhiệt độ cơ thể ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

Độ ẩm t ơng đối là yếu tố quyết định tốc độ mất n ớc đo bay hơi, là yếu tố sinh tháiường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớiquan trọng đối với thực vật ở trên cạn Trên thực tế, ảnh h ởng của độ ẩm t ơng đối th ởngường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớikhó tách rời khỏi ảnh h ởng của nhiệt độ ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

+ Không khí - gió: Gió có ảnh h ởng rõ rệt đến nhiệt độ, độ ẩm của môi tr ờng dẫnường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

đến sự thay đổi thời tiết, ảnh h ởng đến sự thoát hơi n ớc của thực vật Gió có vai trò rấtường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớiquan trọng trong phát tán vi sinh vật, bào tử, phấn hoa, quả, hạt thực vật đi xa

Nông dân ta có câu ca dao "Gió đông là chồng lúa chiêm, gió bắc là duyên lúa mùa"nói lên sự quan hệ giữa gió và lúa Gió đông thổi từ biển đông và thời tiết ấm, nhiều hơi n ớc,ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

gây m a (lúa chiêm cấy tr ớc tết âm lịch, gặt và tháng sáu) Gió đông thổi vào cuối mùaường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớixuân trời ấm là cho lúa chiêm t ơi tốt, đẻ nhánh, khoẻ và trổ bông Gió Bắc thổi từ đông Bắcường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớivùng Xiberi tới mang tính chất lục địa khô và lạnh Lúa mùa đ ợc cấy từ cuối tháng sáu khiường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớigió bắc tới (cuối tháng m ời) khí hậu trở nên mát mẻ thích hợp cho lúa mùa phát triển, ngoàiường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

ra khi gió mùa tới sẽ giúp cho lúa thụ phấn

Vũng bãi biển có loài cỏ lăn quả xếp toả tròn quanh một trục, khi gió thổi mạnh quả bịgẫy lăn trên bãi cát đến đâu hạt rụng đến đấy đã giúp phát tán đi xa do đó chúng phân bố rấtrộng trên các bãi biển nhiệt đới Châu á, Châu Phi, Châu Đại d ơng Gió cung giúp cho một sốường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

động vật di chuyển dễ dàng hơn, nh chồn bay, cầy bay nhờ gió mà l ợn dễ dàng hơn ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

Tuy nhiên, nếu gió mạnh sẽ gây hại cho động vật, thực vật và phá hủy môi tr ờng (gióường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớimạnh làm hạn chế khả năng bay của động vật, ong mật chỉ bay đ ợc khi tốc độ gió 7,09ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớim/giây, muỗi 3,6 m/giây)

Không khí cung cấp oxy cho sinh vật hô hấp sinh ra năng l ợng dùng cho cơ thể.ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớiThực vật lấy khí cacbonic từ không khí d ới tác dụng của ánh sáng mặt trời tạo ra chất hữuường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết vớicơ Không khí chuyển động (gió) có ảnh h ởng đến nhiệt độ, độ ẩm ường và các ngành khoa học khác có môi quan hệ mật thiết với

Đối với những loài sinh sản hữu tớnh thỡ cỏc cỏ thể trong quần thể đú phải cú khả nănggiao phối sinh sản ra con cỏi, cũn với những loài sinh sản vụ tớnh thỡ khụng cần khả năngđú

Thớ dụ quần thể tràm ở rừng U Minh; quần thể Dơi Quạ ở Súc Trăng, quần thể Thụngtại Đồi thụng Thanh Hoỏ

Những loài cú vựng phõn bố rộng, điều kiện mụi trường khụng đồng nhất thường xuấthiện nhiều quần thể, đú là những loài đa hỡnh(polymorphis) Những loài cú vựng phõn bốhẹp, điều kiện mụi trường đồng nhất thường chỉ cú một quần thể, đú là những loài đơn

hỡnh (monomorphis).

2 Đặc trưng cơ bản của quần thể

a Cấu trỳc giới tớnh, cấu trỳc sinh dục

Cấu trỳc giới tớnh là tỉ lệ số cỏ thể đực/cỏi của quần thể Cấu trỳc giới tớnh trong thiờn nhiờn và trong tổng số cỏc cỏ thể mới sinh thường là 1:1 Tuy nhiờn tỉ lệ này luụn thay đổi phụthuộc vào đặc tớnh của loài, tập tớnhsinh sản, điều kiện mụi trường, sức sống của cỏc cỏ thể đực/cỏi

Cấu trỳc sinh sản là tỉ lệ đực/cỏi trong đàn sinh sản Tỉ lệ này phụ thuộc vào tập tớnh sinh sản của từng loài, nhằm nõng cao khả năng thụ tinh cho trứng hay sức sống của thế hệ con

b Thành phần nhúm tuổi

Đời sống của sinh vật thường gồm 3 nhóm tuổi sinh thái: trước sinh sản, sinh sản, sau sinh sản Thành phần nhóm tuổi là tỉ lệ 3 nhóm tuổi đó trong quần thể, và phụ thuộc vào: tuổi thọ trung bình của loài, vùng phân bố, điều kiện sống, khả năng sống sót của từng nhóm tuổi.

Thành phần tuổi của quần thể thể hiện đặc tính chung cuả biến động số lượng quần thể

vì nó ảnh hưởng đến khả năng sinh sản hay tử vong của quần thể Thành phần tuổi thường được biểu diễn bằng tháp tuổi Tháp tuổi được thành lập bởi sự xếp chồng lên nhau cuả các hình chữ nhật có chiều cao bằng nhau, còn chiều dài thì tỉ lệ với số lượng cá thể trong mỗi lứa.Các cá thể đực và cái được xếp thành hai nhóm riêng ở hai bên đường phân giác cuả hình tháp,bởi vì sự tử vong không giống nhau ở hai cá thể đực và cái

* Tháp tuổi

Khi xếp chồng hình biểu thị các nhóm tuổi lên nhau ta được tháp tuổi (đối với quần thểngười là tháp dân số) Có 3 dạng tháp như sau:

 Tháp phát triển: Đáy rộng, đỉnh nhọn dần chứng tỏ số con non nhiều, số cá thể già ít, tỉ

lệ sinh nhiều, tử nhiều

 Tháp ổn định: đáy rộng vừa phải, canh tháp gần như thẳng đứng chứng tỏ tỉ lệ sinh/tử xấp xỉ nhau

 Tháp suy thoái: đáy hẹp, đỉnh rộng chứng tỏ tỉ lệ tử nhiều, sinh ít, nhiều cá thể già, ít con non

Hình 5 Ba dạng tháp tuổi chính yếu của con nguời

c Sự phân bố cá thể

Sự phân bố cá thể là sự chiếm cứ không gian của các cá thể trong sinh cảnh, phụ thuộc vàođiều kiện môi trường và tập tính của loài

Có 3 dạng phân bồ:

 Phân bố đều khi điều kiện môi trường đồng nhất, các cá thể có tính lãnh thổ cao Dạngphân bố này hiếm gặp trong tự nhiên.

 Phân bố theo nhóm khi điều kiện môi trường không đồng nhất, các cá thể có xu hướng

tụ lại với nhau Dạng phân bố này hay gặp trong tự nhiên

 Phân bố ngẫu nhiên là dạng trung gian của hai dạng trên, khi điều kiện môi trườngđồng nhất, các cá thể không có tính lãnh thổ cao cũng không có xu hướng tụ lại Dạngphân bố này cũng ít gặp trong tự nhiên

d Kích thước và mật độ

Kích thước là tổng số cá thể, khối lượng hoặc năng lượng trong quần thể phù hợp vớinguồn sống, không gian mà nó chiếm cứ Những loài có kích thước cơ thể nhỏ thường tồn tạitrong quần thể có kích thước lớn và ngược lại, những loài có kích thước cơ thể lớn thườngsống trong quần thể có kích thước nhỏ Mối quan hệ này bị kiểm soát chủ yếu bởi nguồn nuôidưỡng của môi trường và đặc tính thích nghi của từng loài

Kích thước của quần thể thường có 2 mức: tối thiểu và tối đa

 Mức tối thiểu đặc trưng cho loài, là mức đảm bảo đủ khoảng cách cho các cá thể cókhả năng duy trì và phát triển số lượng, để thực hiện các mối quan hệ nội bộ giữa các

cá thể với nhau ( như mối quan hệ sinh sản, hỗ trợ, hiệu quả nhóm ); cũng như duy trìvai trò của quần thể trong thiên nhiên Dưới mức này, quần thể sẽ bị suy thoái và diệtvong

 Mức tối đa: là số lượng của quần thể có thể đạt được tương ứng với các điều kiện củamôi trường Vì vậy mức tối đa của kích thước quần thể phụ thuộc vào điều kiện sốngcủa môi trường và các yếu tố sinh thái khác ( cạnh tranh, bệnh tật ) Theo quy luậtchung thì số lượng quần thể có thể phát triển tới mức vô hạn Nhưng trên thực tế,không gian và nguồn sống của môi trường có hạn và luôn bị chia sẻ cho những loàikhác, quần thể khác nên kích thước quần thể chỉ có thể phát triển tới một giới hạn tối

đa cân bằng với điều kiện môi trường

Mật độ là số lượng, khối lượng hay năng lượng cá thể của quần thể trên một đơn vị diện tíchhay thể tích mà quần thể sinh sống Nó cũng chỉ ra khoảng cách trung bình giữa các cá thểtrong vùng phân bố của quần thể

Mật độ có ý nghĩa sinh học lớn, như một tín hiệu sinh học thông tin cho quần thể về trạng thái

số lượng thưa hay mau để tự điều chỉnh Khi số lượng cá thể tăng lên sẽ làm cho mật độ quầnthể tăng Điều này kéo theo việc nguồn sống của môi trường giảm đi, ô nhiễm môi trường Do

vậy mà sức sinh sản giảm, bệnh tật tăng lên làm cho nhiều cá thể bị chết, số lượng cá thể vàmật độ giảm đi Mật dộ giảm thì nguồn sống của môi trường cung cấp cho cá thể lại nhiều lên,

sự ô nhiễm môi trường giảm đi, sức sống, sức sinh sản của cá thể tăng lên làm số lượng cá thểtăng Quá trình này lặp đi lặp lại giúp quần thể duy trì số lượng phù hợp với điều kiện môitrường Và theo đó mật độ cũng chi phối hoạt động sinh lí của cá thể

 Thực vật, động vật đáy (ít di chuyển): xác định số lượng trên ô tiêu chuẩn

 Cá trong vực nước: đánh dấu cá thể, bắt lại, từ đó tìm ra kích thước của quần thể, suy

ra mật độ Công thức:

(Petersent, 1896)hoặc

(Seber 1982)

Trong đó:

 N: Số lượng cá thể của quần thể tại thời điểm đánh dấu

 M: Số cá thể được đánh dấu của lần thu mẫu thứ nhất

 C: Số cá thể được đánh dấu của lần thu mẫu thứ hai

 R: Số cá thể được đánh dấu xuất hiện ở lần thu mẫu thứ hai

 Động vật lớn: Quan sát trực tiếp hoặc gián tiếp: đếm tổ (chim), dấu chân (trên đường

di kiếm ăn), số con bị mắc bẫy

Sự tử vong là mức giảm số lượng cá thể của quấn thể Nó phụ thuộc vào:

 Giới tính: sức sống của cá thể cái so với đực

 Nhóm tuổi (cá hay tử vong ở giai đoạn trứng, thủy tức sự tử vong đồng đều ở các lứatuổi)

 Điều kiện sống

f Tăng trưởng cuả quần thể

Sự tăng trưởng của quần thể là sự gia tăng số lượng cá thể cuả quần thể Sự gia tăng này cóthể bằng hình thức sinh sản vô tính hay hữu tính Chúng ta hãy xem xét sự tăng trưỏng trongcác điều kiện môi trường khác nhau

* Khi môi trường tạm thời không có tác nhân giới hạn

Các quần thể tự nhiên gia tăng rất nhanh về số lượng Khi đó tỉ lệ gia tăng tự nhiên sẽ là:

Trong đó N là số lượng cá thể; dN là số lượng cá thể tăng trong khoảng thời gian dt

Tỉ lệ tăng tự nhiên là tiềm năng sinh học cuả loài Nó biểu diễn sự sinh sản tối đa của loài khikhông có tác nhân hạn chế của môi trường

Từ công thức trên ta có thể viết:

dN = r N dt (2) hay N = N0 e r(t-t0) (3)

Nếu lấy t0 = 0; ta có N = N0.e rt (4)

Ta thấy rằng khi một quần thể đặt dưới điều kiện không có tác nhân hạn chế thì nó sẽ tăngtrưởng theo lũy tiến, tức tăng trưởng rất nhanh và đường biểu diễn có dạng hình chữ J

Tỉ lệ gia tăng tự nhiên được chi phối bởi sinh suất b và tử suất m của quần thể, tức là : r = b

Theo trên ta thấy cứ đà tăng dân số như hiện nay thì 33 năm sau , tức là vào năm 2030 dân sốViệt Nam sẽ là: 152 triệu người

Từ công thức (1) ta có thể suy ra vận tốc cuả sự gia tăng số lượng cá thể của quần thể như sau:V=dN/dt =rN (5)

Công thức (5) cho thấy tốc độ tăng trưởng gia tăng theo số lượng cá thể Số lượng cá thể cànglớn thì tốc độ càng cao

b Khi có sự hiện diện các yếu tố giới hạn của môi trường

Các quần thể tự nhiên bị kiềm chế tiềm năng sinh học trong việc giảm thiểu sinh suất và giatăng tử suất của các cá thể Tất cả ảnh hưởng của các yếu tố giới hạn cuả môi trường tạo thành

sự đối kháng (đề kháng) cuả môi trường Sự đối kháng càng mạnh khi quần thể càng đông Do

đó trong môi trường mà nguồn thức ăn có hạn thì sự tăng trưởng cuả quần thể không thể theolũy thừa bởi vì sự đối kháng tăng lên mãnh liệt khi mật độ đạt tới một giới hạn nào đó

Hình 6 Ðường tăng trưởng của quần thể khi không có nhân tố hạn chế (a) và khi có nhân tố

hạn chế (b)

Sức đề kháng của môi trường K cho thấy khả năng hạn chế của môi trường tức là số lượng tối

đa các cá thể cuả quần thể có thể đạt trong một môi trường Ơí một môi trường có khả nănghạn chế, tốc độ gia tăng khối lượng sẽ là:

Theo công thức trên ta thấy tốc độ nhanh vào lúc đầu khi số lượng ít Dần dần khi N tiến đến

K thì tốc độ đi dần đến 0, số lượng cá thể không tăng nữa Do đó đường biểu diễn tăng trưởng

có dạng hình chữ S

g Sự phát tán của quần thể

Quần thể luôn có su hướng mở rộng khu phân bố, một số cá thể trong QT thường phát tán từkhu vực phân bố này sang khu vực phân bố khác Khi điều kiện môi trường sống khác nghiệtthì sự phát tán là một trong những phương thức gieúp sinh vật có thể tồn tại.

III QUẦN XÃ VÀ CÁC ÐẶC TRƯNG

1 Quần xã sinh vật

Quần xã sinh vật là một tập hợp sinh vật cùng sống trong một khoảng không gian nhất định làsinh cảnh, được hình thành trong một quá trình, liên hệ với nhau do tính chất chung nhất cácđặc trưng sinh thái, biểu hiện đặc tính thích nghi giữa sinh vật và ngoại cảnh

Qua định nghĩa trên chúng ta rút ra một số nhận xét sau:

- Sinh cảnh là khu vực sống của quần xã, là một phần của ngoại cảnh ở đấy mọi nhân tố sinhthái đều tương đối đồng nhất Theo định nghĩa sinh cảnh là môi trường vô sinh song trên thực

tế để nhận biết và phân biệt, người ta dùng chỉ thị là thảm thực vật vì lẽ yếu tố thực vật thườngchiếm ưu thế trong sinh cảnh và có ảnh hưởng rõ rệt lên sinh cảnh

- Quần xã không phải là một kết hợp máy móc giữa các loài sinh vật trong một sinh cảnh nhấtđịnh mà là tập hợp của những loài sinh vật đã được hình thành trong một quá trình, lien hệ vớinhau bởi những quan hệ sinh thái

- Quan hệ giữa các loài trong quần xã gián tiếp chịu ảnh hưởng của những biến đổi môi trường

do chính bản than các loài trong quần xá đó gây ra

- Quần xã có cấu trúc ổn định trong một thời gian nhất đ nh.ịnh

2 Đặc trưng cơ bản cuả quần xã

a Đặc trưng về thành phần loài

 Độ nhiều:

Ứng với số lượng cá thể của loài sống trên một đơn vị diện tích hay thể tích

Thay đổi theo thời gian ( biến động theo mùa, năm hay do đột xuất)

 Độ thường gặp hay chỉ số có mặt:

Là tỉ số % số địa điểm lấy mẫu có loài được xét so với tổng số địa điểm lấy mẫu trong vùng nghiên cứu

 Tần số:

Là tỉ lệ % số cá thể một loài đối với tòan bộ cá thể của quần xã trong một lần thu mẫu hay trong toàn bộ các lần thu mẫu của quần xã.

đó ảnh hưởng đến các loài khác trong quần xã

Ví dụ: Bò rừng Bison là loài chiếm ưu thế trong quần xã đồng cỏ lớn ở Bắc Mỹ

+ Loài ưa thích: có mặt ở nhiều quần xã, nhưng ưa thích nhất một quần xã trong số đó

+ Loài lạc lõng: ngẫu nhiên có mặt trong quần xã

+ Loài phổ biến: có mặt ở nhiều quần xã Loài phổ biến có giới hạn sinh thái rộng

 Độ đa dạng:

Chỉ mức độ phong phú về số lượng loài trong quần xã

Ví dụ: Khi di chuyển từ miền địa cực xuống vùng xích đạo thường có sự thay đổi số lượng loài

và theo chiều hướng gia tăng

b Đặc trưng về cấu trúc phân tầng

Bất cứ quần xã nào cũng có một cấu trúc đặc trưng ứng với sự phân bố cá thể các loài khác nhau theo chiều ngang và theo chiều thẳng đứng

 Phân tầng theo chiều thẳng đứng:sự phân tầng theo chiều thẳng đứng thể hiện rõ

nhất ở các quần xã ở rừng, ở vườn, ở trong nước

Ví dụ:

+ Rừng nhiệt đới thường có năm tầng, trong đó có 2 - 3 tầng cây gỗ lớn, 1 tầng cây bụi thấp, 1 tầng cỏ và dương xỉ

+ Vườn cây thường có 4 tầng:

Tầng A ( tầng vượt tán, tầng cao nhất): > 10mTầng B (tầng trung bình): 5 - 10m

Tầng C (tầng thấp): 1 - 5m

Tầng D (tầng sát mặt đất): 0 - 1m

 Sự phân tầng theo chiều ngang:sự phân tầng theo chiều ngang có thể gặp trong các

quần xã ở biển, sông, hồ, vườn nhà

Ví dụ:

+ Ở biển: sinh vật nổi vùng khơi có những đặc trưng về thành phần loài và số lượng cá thể cácloài nghèo hơn so với vùng ven bờ

c Đặc trưng về quan hệ dinh dưỡng

Giữa các loài trong quần xã thường có mối quan hệ dinh dưỡng với nhau và được thể hiện thông qua chuỗi và lưới thức

 Chuỗi thức ăn :

–Là một dãy nhiều loài sinh vật có quan hệ dinh dưỡng với nhau Mỗi loài trong chuỗi thức ănvừa là sinh vật tiêu thụ mắt xích phía trước, vừa là sinh vật bị mắt xích phía sau tiêu thụ.–Ví dụ : Cây cỏ → Sâu → Chuột

 Lưới thức ăn :

–Trong tự nhiên, một loài sinh vật không chỉ tham gia vào một chuỗi thức ăn mà đồng thời còn tham gia vào chuỗi thức ăn khác Các chuỗi thức ăn có nhiều mắt xích chung tạo thành một lưới thức ăn.

–Một lưới thức ăn hoàn chỉnh bao gồm 3 thành phần chủ yếu : sinh vật sản xuất (thực vật), sinh vật tiêu thụ (động vật ăn thực vật và động vật ăn thịt) và sinh vật phân giải (vi khuẩn, nấm )

Hình 6: Lưới thức ăn

* Hiệu suất sinh học

Ðó là tỉ lệ các trị số của dòng năng lượng trong các bậc dinh dưỡng khác nhau cuả chuỗi

thức ăn trong hệ sinh thái Cứ qua mỗi bậc thì đa số năng lượng mất đi, chỉ một phần nhỏ được

sử dụng để làm sinh khối cuả cá thể Qua mỗi bậc dinh dưỡng, phần lớn năng lượng bị mất đi

do chuyển thành nhiệt trong sự hô hấp Cho nên hiệu suất sinh thái là rất thấp Chuỗi thức ăn càng dài (có nhiều bậc dinh dưỡng) thì năng lượng nhận ở cuối chuỗi càng ít

Năng lượng từ 1.000.000 Kcal của ánh sáng mặt trời

Hình 7 Hiệu suất sinh thái

d Đặc trưng về diễn thế sinh thái

Hệ sinh thái trẻ → Hệ sinh thái già → Hệ sinh thái cao đỉnh, khi đó cân bằng sinh thái tự nhiênđược thiết lập Con người là nhân tố quan trọng trong diễn thế sinh thái, có thể làm đảo ngượcquá trình này

3 Quan hệ giữa các loài

a Sự cạnh tranh (competition)

Là sự tranh giành nhau nguồn tài nguyên giữa hai sinh vật cùng một loài hoặc thuộc hai loàikhác nhau Cạnh tranh cùng loài khi các cá thể cuả một quần thể cùng tranh nhau thức ăn,nước uống, đối tượng sinh dục

Cạnh tranh khác loài xảy ra khi các cá thể của hai loài khác nhau cùng tranh nhau một nguồntài nguyên

b Sự ăn mồi (predation)

Là hiện tượng một sinh vật bắt và ăn một sinh vật khác Thí dụ thỏ ăn cỏ, thỏ là vật ăn mồi còn

cỏ là mồi Khi sói ăn thỏ thì thỏ là con mồi và sói là vật ăn mồi

c Sự ký sinh (parasitism)

Là hiện tượng một sinh vật sống lợi dụng một sinh vật khác Trên hay trong cơ thể động thựcvật có rất nhiều ký sinh vật

Có nhiều điểm giống và khác nhau giữa sự ăn mồi và sự ký sinh; trong sự ký sinh, vật ký sinhthường nhỏ hơn vật chủ và không nhất thiết phải giết chết vật chủ, trong khi vật ăn mồi nhấtthiết phải giết chết con mồi

d Sự tiết chất cảm nhiễm ở thực vật

Người ta thường phân biệt sự tiết chất kháng sinh ở thực vật bậc thấp như nấm Thí dụ nấmPenicilium tiết chất penicilin Ở thực vật bậc cao có hiện tượng tiết chất độc xa nguồn(teletoxie) Thí dụ như cây Artemisia californica tiết ra một chất terpène bay hơi có tác dụngngăn cản sự nẩy mầm của các hoà bản và các cây nhất niên khác

e Sự hội sinh (commensalism)

Ðây là mối quan hệ đơn giản và bước đầu cuả sự phát triển quan hệ hai bên cùng có lợi Thí

dụ : điạ y trên cây xoài, mận; dương xỉ, lan trên cây rừng

4 Ổ sinh thái (ecological niche)

Theo Elton (1927) thì ổ sinh thái là vai trò và vị trí cuả loài trong sự hoạt động của hệsinh thái Ðã từ lâu có một sự lầm lẫn đáng tiếc giữa sự định vị không gian của một loài với ổsinh thái của nó Ðó là do có ba hình thức cơ bản trong quan hệ giữa một loài với môi trường

tự nhiên; đó là vùng phân bố địa lý, nơi ở và ổ sinh thái

- Vùng phân bố địa lý: la bề mặt cuả đất liền hay của biển mà ở đó có mặt loài này hay loàikhác

- Nơi ở: là nơi sinh sống của sinh vật và môi trường xung quanh Trong một sinh cảnh có thể

có nhiều nơi ở nhỏ Các sinh cảnh càng khác biệt càng tạo ra nhiều vi môi trường Thí dụtrong một khu rừng các chồi cây, tán lá, vỏ cây tạo thành nhiều nơi ở Ở biển , các hốc đá táncuả tảo nâu, vỏ ốc rỗng tạo thành nơi cư trú đặc biệt Còn ở các sinh cảnh đồng nhất , ta có cácđại môi trường sống như savanes, đồng cỏ, Thuật ngữ môi trường sống (nơi ở) cũng có thể

áp dụng cho quần xã hay toàn thể sinh vật của một vùng Thí dụ môi trường sống cuả các côntrùng ở cồn cát duyên hải

- Ổ sinh thái có thể định nghiã một cách đơn giản là vị trí chuyên môn của một loài trong quần

xã Theo Odum (1959) thì ổ sinh thái là nghề nghiệp, còn môi trường sống là địa chỉ của loài

đó

Hutchinson (1957)có một khái niệm khác về ổ sinh thái Theo ông thì sinh vật của một loài chỉ

có thể sống sót, tăng trưởng, sinh sản trong một giới hạn nhiệt độ Khoảng nhiệt độ đó là ổsinh thái một chiều của loài Nhưng sinh vật không chỉ chịu ảnh huởng của một nhân tố sinhthái đơn lẻ Còn các nhân tố khác như độ ẩm chẳng hạn Sự tác động đồng thời của hai nhân tốnày tạo thành ổ sinh thái hai chiều và tạo thành một vùng Nếu xét thêm nhân tố độ mặn sẽ có

ổ sinh thái ba chiểu tạo thành khối Trong môi trường có rất nhiều nhân tố tác động cùng mộtlúc lên sinh vật tạo thành ổ sinh thái nhiều chiều Sự kết hợp khác nhau trong không gian vàthời gian sẽ tạo điều kiện cho sự xuất hiện các ổ sinh thái khác nhau

Cần thấy rằng thuật ngữ ổ sinh thái là một khái niệm trừu tượng, diễn tả các điều kiện môitrường cần thiết cho sinh vật và sự chuyên hóa của các sinh vật cần thiết cho điều kiện này Trong các quần xã tự nhiên , sự chuyên hóa cuả ổ sinh thái là một lợi thế tiến hóa quan trọng.Trong các hệ sinh thái thường thì các loài có thể sống chung trong các đại môi trường và đôikhi cả trong các vi môi trường Các khảo cứu tỉ mỉ cho thấy rằng mỗi loài ở đây có các ổ sinhthái phân biệt rõ rệt Ví dụ trong các ao vũng quanh ta Hai loài côn trùng thuộc BộHeteroptera là Notonecta glauca và Corixa punctata, có kích thước tương đương nhau, sốngtrong cùng một sinh cảnh lại chiếm hai ổ sinh thái hoàìn toàn khác nhau: Notonecta là loài ănthịt, còn Corixa ăn cây cỏ mục nát (Ramade, 1984)

Nhiều nghiên cứu trên nhiều thông số cho phép xác định giới hạn cuả ổ sinh thái và khẳngđịnh nguyên tắc căn bản sau đây:

Do vậy mỗi loài tìm thấy một lợi thế sống trong khi tự vệ chống lại sự cạnh tranh cuảloài lân cận của cùng một quần xã, đặc biệt bởi sự chuyên biệt về dinh dưỡng

Thí dụ về chế độ ăn cuả hai loài chim biển cùng giống Phalaccrocorax (còng cọc) Cả hai cùngsống trong một môi trường, làm tổ trên các dốc đá và cùng bắt cá ở một vùng biển Nhưngkhảo sát chế độ ăn uống của chúng cho thấy chúng chiếm giữ các ổ sinh thái khác biệt rõ ràng

Thức ăn (%) Phalacrocorax carbo Phalaccroconax aritotelis

IV HỆ SINH THÁI VÀ CÁC ÐẶC TRƯNG

1 Ðịnh nghĩa

Tập hợp quần xã sinh vật và sinh cảnh tạo thành một thể thống nhất một đơn vị chức

năng gọi là hệ sinh thái Vậy hệ sinh thái là một hệ thống của sinh vật và môi trường trong

đó diễn ra các quá trình trao đổi năng lượng và vật chất giữa sinh vật với sinh vật; giữa sinh vật với môi trường

Một trong những đặc điểm chung nhất cuả hệ sinh thái là quan hệ tương hỗ của cácsinh vật tự dưỡng và sinh vật dị dưỡng Các sinh vật này và chức năng do chúng đảm nhận cóthể tìm thấy trong không gian và thời gian khác nhau Trong không gian chúng có thể chiathành tầng lớp Sự trao đổi chất tự dưỡng thường xảy ra mạnh ở tầng trên, "tầng xanh" nơinhận nhiều ánh sáng mặt trời nhất Còn sự trao đổi dị dưỡng xảy ra ở tầng dưới, trong lòng đấthay trong các trầm tích, "tầng nâu" là nơi tích lũy nhiều chất hữu cơ

Chức năng của sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng đôi khi cũng phân biệt theo thời gian.Sinh vật dị dưỡng có thể chậm trễ rất nhiều trong việc sử dụng sản phẩm cuả sinh vật tựdưỡng Chỉ một phần rất ít sản phẩm quang hợp được sử dụng ngay ( ăn cỏ và ký sinh), cònphần lớn dưới dạng lá, gỗ và chất dinh dưỡng dự trữ dưới dạng hạt, rễ sẽ rơi vào lớp mụcthực vật và sẽ được tiêu thụ rất lâu sau đó

S phân chia không gian v th i gian c a các quá trình dinh dà thời gian của các quá trình dinh dưỡng cho phép chia ời gian của các quá trình dinh dưỡng cho phép chia ủa các quá trình dinh dưỡng cho phép chia ưỡng cho phép chiang cho phép chiadòng n ng lư ng theo hai ki u: (1) ki u g m c l quá trình tr c ti p s d ng c cây hayểu: (1) kiểu gặm cỏ là quá trình trực tiếp sử dụng cả cây hay ểu: (1) kiểu gặm cỏ là quá trình trực tiếp sử dụng cả cây hay ặm cỏ là quá trình trực tiếp sử dụng cả cây hay ỏ là quá trình trực tiếp sử dụng cả cây hay à thời gian của các quá trình dinh dưỡng cho phép chia ếp sử dụng cả cây hay ử dụng cả cây hay ụng cả cây hay ả cây hay

t ng ph n c a cây s ng; ó l ki u x y ra h sinh thái ủa các quá trình dinh dưỡng cho phép chia đó là kiểu xảy ra ở hệ sinh thái đồng cỏ (2) Kiểu ăn chất hữu à thời gian của các quá trình dinh dưỡng cho phép chia ểu: (1) kiểu gặm cỏ là quá trình trực tiếp sử dụng cả cây hay ả cây hay ở hệ sinh thái đồng cỏ (2) Kiểu ăn chất hữu ệ sinh thái đồng cỏ (2) Kiểu ăn chất hữu đó là kiểu xảy ra ở hệ sinh thái đồng cỏ (2) Kiểu ăn chất hữuồng cỏ (2) Kiểu ăn chất hữung c (2) Ki u n ch t h uỏ là quá trình trực tiếp sử dụng cả cây hay ểu: (1) kiểu gặm cỏ là quá trình trực tiếp sử dụng cả cây hay ất hữu ữu

c m c nát hay n các ph li u l quá trình phân h y hay tích t các v t ch t ch t, nhụng cả cây hay ếp sử dụng cả cây hay ệ sinh thái đồng cỏ (2) Kiểu ăn chất hữu à thời gian của các quá trình dinh dưỡng cho phép chia ủa các quá trình dinh dưỡng cho phép chia ụng cả cây hay ật chất chết, như ất hữu ếp sử dụng cả cây hay ư

h sinh thái r ng sát ệ sinh thái đồng cỏ (2) Kiểu ăn chất hữu

2 Cấu trúc của hệ sinh thái

Trong mỗi hệ sinh thái đều có các thành phần sau:

- Các chất vô cơ: C, N, H2O, CO2 tham gia vào chu trình vật chất

- Các chất hữu cơ: chất đạm, bột đưòng, chất béo, chất mùn, liên kết các phần tử hữu sinh và

vô sinh

- Chế độ khí hậu: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm,

- Sinh vật sản xuất: là sinh vật tự dưỡng, chủ yếu là cây xanh

- Sinh vật tiêu thụ, dị dưỡng chủ yếu là động vật

- Sinh vật phân hủy: hoại sinh, dị dưỡng, chủ yếu là vi khuẩn và nấm

Ba nhóm đầu là thành phần không sống thuộc về môi trường và sinh cảnh Ba nhóm sau là cácsinh vật tạo thành các quần lạc sinh vật

Bất kỳ một diện tích nào có ánh sáng ( mặt trời hay đèn) đều có vai trò của một hệ sinh thái Tuy nhiên để khảo cứu thì việc lựa chọn kích thước và đối tượng sinh học làm sao cho phù hợp và được dễ dàng Một các ao là một hệ sinh thái với đầy đủ ý nghĩa và tỏ ra lý tưởng cho một nghiên cứu sinh học

- Chất vô sinh bao gồm các chất vô cơ và hữu cơ: nước, CO2, O2, Ca, muối, N2, acid amin, acid humic

- Sinh vật sản xuất: thực vật lớn thủy sinh và phiêu sinh thực vật phân bố nơi tầng mặt nơi có nhiều ánh sáng

- Sinh vât tiêu thụ: gồm các động vật (ấu trùng côn trùng, tôm, cua, cá, ) ăn trực tiếp thực vật hoặc xác bã thực vật và ăn thịt lẫn nhau, được chia làm 3 nhóm: phiêu sinh động vật, bơi lội vàtrầm sinh Sinh vật tiêu thụ bậc nhất I như phiêu sinh động vật, bậc II như côn trùng ăn thịt, cá

ăn thịt; bậc III như cá lớn ăn các loài tiêu thụ bậc II

- Sinh v t phân h y: nh vi khu n nật chất chết, như ủa các quá trình dinh dưỡng cho phép chia ư ẩn nước, trùn chỉ, nấm, phân bố đều trong ao, nơi tích ước, trùn chỉ, nấm, phân bố đều trong ao, nơi tích c, trùn ch , n m, phân b ỉ, nấm, phân bố đều trong ao, nơi tích ất hữu đó là kiểu xảy ra ở hệ sinh thái đồng cỏ (2) Kiểu ăn chất hữuều trong ao, nơi tích u trong ao, n i tích

l y xác ũy xác động vật và thực vật đó là kiểu xảy ra ở hệ sinh thái đồng cỏ (2) Kiểu ăn chất hữuộng vật và thực vật ng v t v th c v t ật chất chết, như à thời gian của các quá trình dinh dưỡng cho phép chia ật chất chết, như

3 Sự trao đổi năng lượng

a Khái niệm

Sự hoạt động của tất cả sinh vật đòi hỏi sử dụng năng lượng từ ngoài vào Năng lượngnày là ánh sáng ở sinh vật tự dưỡng, hoặc là trong các hợp chất hóa học (như glucid chẳnghạn) cho các sinh vật dị dưỡng Trong mọi trường hợp thì năng lượng mặt trời là nguồn nănglượng duy nhất được trực tiếp hay gián tiếp sử dụng bởi các sinh vật Số lượng sinh vật trongmỗi hệ sinh thái, sự phát triển và sinh sản nhanh hay chậm là tùy thuộc vào mức độ xâm nhậpcủa năng lượng vào HST, vào tốc độ di chuyển của dòng năng lượng và lưu chuyển vật chấtqua hệ

Cần phân biệt sự khác nhau giữa dòng năng lượng và chu trình vật chất Các chất C, N,H2O, P, di chuyển giữa môi trường và sinh vật, được sử dụng và tái sử dụng vô tận Chutrình vật chất như vậy là khác với dòng năng lượng di chuyển một chiều xuyên qua sinh vậtsống trong sinh quyển Ðó là một hiện tượng phổ biến và tuân theo hai định luật căn bản củanhiệt động học (nguyên lý Carnot)

b Trái đất nhận năng lượng từ ánh sáng mặt trời

ánh sáng này phát tán liên tục trong khoảng không vũ trụ, với năng lượng là 2 cal/cm2phút, gọi là hằng số mặt trời Khi đi qua khí quyển, ánh sáng này giảm rất nhiều, nhất là khi điqua lớp lớp mây mù, lớp nước và thảm thực vật, sống ở trên hoặc gần mặt đất, sinh vật chịutác động của dòng năng lượng gồm bức xạ ánh sáng mặt trời và bức xạ nhiệt có độ dài sóngdài từ các vật thể ở cự ly gần Cả hai yếu tô únày đã quyết định điều kiện khí hậu cuả môitrường Ðó là nhiệt độ, sự bốc hơi nước, chuyển động cuả không khi ï(gió, bão) và của nước(mưa, sông, suối)

Thực vật chỉ hấp thu khoảng 1% năng lượng mặt trời tới trái đất; trong vài trường hợphiếm hoi như các hoa màu cao sản, có thể tới 3%

c Khái niệm về hình tháp sinh thái

Mạng lưới dinh dưỡng trong hệ sinh thái tiêu biểu cho một cấu trúc được đặc trưng bởitính chất và số lượng sinh vật ở mỗi bậc dinh dưỡng Cấu trúc này tương ứng với một trị sốđặc thù cuả mối tương quan "kích thước cá thể/kiểu biến " cuả các loài trong quần xã

Ngoài ra, sự di chuyển cuả vật chất trong hệ sinh thái là sự chuyển hóa liên tục nănglượng dưới dạng sinh hóa theo chiều từ sinh vật tư dưỡng đến sinh vật dị dưỡng

Nguyên lý thứ hai cuả nhiệt động học cho thấy rằng, trong tất cả phản ứng về nănglượng, hiệu suất luôn luôn dưới 100% Do vậy, chuỗi thức ăn phải đặc trưng bởi sự giảm nănglượng tự do hiện diện ở mỗi bậc dinh dưỡng mỗi khi lên bậc cao hơn Sự biến dưỡng cuả quần

xã sinh vật đều chịu sự chi phối của nguyên lý này

Các hình tháp sinh thái diễn tả bằng dạng hình học cấu trúc dinh dưỡng trong hệ sinhthái Người ta đặt các hình chữ nhật có cùng chiều cao nhưng chiều dài thì tỉ lệ với tầm quantrọng cuả thông số tính toán Do đó ta có được các hình tháp số lượng, sinh khối và nănglượng Chúng cho thấy hai tính chất cơ bản của cấu trúc dinh dưỡng của í bất cứ hệ sinh tháinào Ðó là:

- Chiều cao của tháp tỉ lệ với chiều dài cuả chuỗi thức ăn, tức là số lượng bậc dinh dưỡng cuảchuỗi

- Dạng hình tháp sẽ rộng hay hẹp là tùy vào hiệu quả cuả sự chuyển hóa năng lượng bậc nàylên bậc khác Hiệu suất của phản ứng nhiệt động học càng cao, thì lượng vật chất sinh hóa chocác bậc kế tiếp càng lớn

* Hình tháp số lượng

Nó là hình thức đơn giản nhất để nghiên cứu cấu trúc dinh dưỡng cuả một hệ sinh thái.Người ta thấy rằng, theo qui tắc tổng quát thì trong môi trường có nhiều cây cỏ hơn động vật,nhiều vật ăn cỏ hơn vật ăn thịt, nhiều côn trùng hơn chim

Trong mọi trường hợp, các động vật có kích thước nhỏ thì nhiều hơn và sinh sản nhanhhơn Hơn nữa, mỗi vật ăn mồi cần con mồi với kích thước tối ưu Việc săn bắt một khối lượngcon mồi có kích thước nhỏ thì mất nhiều công hơn Trái lại, con mồi quá lớn lại gây bối rốicho vật ăn thịt

Người ta thấy rằng qua mỗi bậc dinh dưỡng thì số lượng cá thể giảm đi Nhưng kíchthước lại gia tăng Chẳng hạn trên một ha đồng cỏ, người ta đếm được gần 6 triệu cây (bậcdinh dưỡng I) hơn 700 ngàn côn trùng ăn thực vật (bậc dinh dưỡng II) hơn 350 côn trùng vànhện thiên địch (bậc dinh dưỡng III) và chỉ có 3 con chim ăn côn trùng (bậc dinh dưỡng IV)(Odum, 1959)

Tuy nhiên có nhiều thay đổi về hình dạng cuả hình tháp số lượng, đôi khi có dạng đảongược Chẳng hạn trong một cánh rừng, có ít đại mộc ( sinh vật sản xuất sơ cấp) hơn là côntrùng ăn cỏ Chuỗi dinh dưỡng ký sinh hoặc chuỗi ăn xác bã cũng vậy

Rốt cuộc hình tháp số lượng không tiêu biểu cho mối quan hệ dinh dưỡng cuả quần xãbởi vì nó chấp nhận tầm quan trọng như nhau cho các cá thể bất kể kích thước hay trọng lượng

ra sao

* Hình tháp sinh khối

Nó phản ánh khá trung thực các mối quan hệ dinh dưỡng trong HST Dạng cuả nócũng giống như dạng cuả số lượng Nhưng đôi khi sinh khối cuả vật tiêu thụ lại lớn hơn sinhkhối cuả vật sản xuất Ðiều này thường thấy trong môi trường nước nơi mà sản lượng sơ cấp

do các sinh vật li ti (phiêu sinh thực vật ) đảm nhiệm Chúng có vận tốc đổi mơí rất nhanh vàbiến dưỡng mạnh (sinh khối nhỏ, sức sản xuất quan trọng) Chẳng hạn người ta thấy ở biểnManche, sinh khối phiêu sinh thực vật là 4g/m2 trong khi tới 21g/m2 cuả phiêu sinh động vật(Ramade,1987)

Hình tháp sinh khối cũng có nhược điểm là cho các mô có cùng một tầm quan trọng như nhau cho dù cấu tạo sinh hóa tức giá trị năng lượng không bằng nhau.

* Hình tháp năng lượng: Hiệu suất cuả các hệ sinh thái

Hình 13 Hình tháp năng lượngTháp năng lượng tiêu biểu cho tần suất trao đổi năng lượng và năng suất trong chuỗithức ăn Nó được thiết lập bằng cách tính toán trên đơn vị diện tích và thời gian và lượng kcal

sử dụng cuả mỗi bậc dinh dưỡng Nếu việc xác định giá trị năng lượng cuả chất hữu cơ chứatrong sinh khối là khá dễ dàng, thì việc đánh giá số lượng tổng năng lượng được hấp thu thực

sự bởi mỗi bậc dinh dưỡng là phức tạp hơn nhiều Các sinh vật phân hủy mà tầm quan trọngthì ít hay không đáng kể trong hình tháp sinh khối đã nhận một phần đáng kể năng lượng điqua hệ sinh thái Chỉ một phần nhỏ cuả năng lượng được cố định trong sinh vật cuả mỗi bậcdinh dưỡng và được tích trữ trong sinh khối, còn bao nhiêu thì dùng vào nhu cầu biến dưỡngcuả sinh vật: bảo trì, tăng trưởng, sinh sản Hơn nữa động vật còn tiêu tốn một số lượng quantrọng cho việc tạo ra công cuả cơ

Bây giờ chúng ta hãy khảo sát tỉ mỉ xem dòng năng lượng xuyên qua một chuỗi dinhdưỡng Ta biết rằng chỉ 1% năng lượng mặt trời thực sự được biến đổi thành năng lượng hóahọc bởi sinh vật tự dưỡng ( sinh vật sản xuất sơ cấp) Tổng số chất hữu cơ tạo ra tương ứngvơí sự quang hợp thô (sản lượng sơ cấp thô, PB) Thực vật sẽ sử dụng một phần năng lượngnày để đảm bảo nhu cầu biến dưỡng; nó sẽ được phát tán bởi sự hô hấp (R1) Sự quang hợpnguyên (sản lượng sơ cấp/PN1) là sự chênh lệch giữa sự quang hợp thô và năng lượng mất đi

do hô hấp Chúng ta có hệ thức:

PN1 = PB - R1

Chỉ có một phần cuả sản lượng nguyên này là sẵn sàng cho vật ăn cỏ và các sinh vật dị dưỡngkhác Phần còn lại không được sử dụng tương ứng với sự gia tăng sinh khối thực vật, b1 Sảnlượng sẵn sàng cho vật ăn cỏ (Pd) sẽ là:

Pd = PN1 - b1

Sinh vật ăn cỏ sẽ sử dụng một phần sản luợng thứ cấp sẵn sàng để làm thức ăn (A1); phầnkhông sử dụng được sẽ được phân hủy sau khi rơi xuống đất (NU1) Ta có thể viết hệ thứcsau:

A1 = Pd - NU1

Sản lượng nguyên của động vật ăn cỏ, còn gọi là sản lượng thứ cấp (PS1), sẽ bằng với sựchênh lệch của thức ăn hấp thụ (A1) và sự mất đi do hô hấp (R2) và chất thải (E2) E2 là sảnphẩm cuả sự thóai hoá biến dưỡng và thức ăn không đồng hóa được, được gọi chung là chất

bã Trong điều kiện này chúng ta có:

Gọi b3 là năng lượng cố định trong sinh khối cuả động vật ăn thịt, R3 là năng lượng cho hôhấp cuả chúng và E3 do chất thải, chúng ta có hệ thức sau:

PS2 = A2 - (R3 + E3) và Pd3 = PN3 - b3

Người ta có thể mở rộng lý giải này cho đến bậc dinh dưỡng cuối cùng

Lindeman (1942) đã đề nghị định luật về chuyển hóa năng lượng trong các hệ sinh thái, màngười ta gọi là định luật 10% Luật này xác định là chỉ một phần năng lượng cuả hệ đi vào bậcdinh dưỡng được chuyểín cho sinh vật cuả bậc dinh dưỡng cao hơn

Phần năng lượng này sẵn sàng cho các sinh vật dị dưỡng thường nằm trong khoảng từ 10%đến 20% Áp dụng định luật này ta dễ dàng tính được số năng lượng sẵn sàng cho động vật ănthịt bậc 3 ( bậc dinh dưỡng 5) là bằng 1/10.000 cuả năng lượng cố định bởi sinh vật sản xuất.Như vậy sự biến đổi năng lượng tong một mạng thức ăn được thực hiện với một hiệu số rấtthấp Ðiều này giải thích tại sao số bậc dinh dưỡng trong chuỗi thức ăn cần phải ít, bất kỳ quần

xã ra sao

Hình 14 Năng lượng qua một chuỗi thức ăn

Odum (1959) đưa một thí dụ cổ điển trình bày tầm quan trọng cuả sự mất năng lượngtrong chuỗi thức ăn Ông đã tính sự chuyển đổi năng lượng trong một chuỗi đơn giản tối đanhư sau:

Cỏ ba lá -> bê ->em bé

Giả thiết rằng trong một năm em bé chỉ ăn thịt bê và bê chỉ ăn cỏ ba lá Chỉ có 0,24% ánhsáng mặt trời chiếu trên đồng cỏ là được cố định trong sản lượng sơ cấp(PB) 8% cuả sảnlượng này được con bê sử dụng và chỉ 0,7% sinh khối bê làm thức ăn cho em bé (hiệu suấtthấp bởi vì chỉ một phần nhỏ của bê là ăn được)

Odum cho thấy rằng chỉ có 1phần triệu cuả năng lượng ánh sáng mặt trời đã chuyển thànhsinh khối sinh vật ăn thịt (làm tăng thể trọng em bé), phần còn lại mất đi thoát ra ngoài môitrường Thí dụ này cho thấy hiệu quả sinh thái học thấp của các hệ sinh thái và hiệu suất thấpcuả sự biến đổi năng lượng trong các chuỗi dinh dưỡng Một cách tổng quát thì 1000Kcal/ngày/m2 được tạo ra bởi sinh vật sản xuất, 10 kcal/ngày/m2 đi vào sinh khối vật ăn cỏ, 1Kcal/ngày/m2 trong vật ăn thịt bậc 1 Cho nên ở bậc dinh dưỡng thứ tư, chỉ có một số ít cá thể

có thể sống được với số năng lượng ít ỏi sẵn sàng cho bậc này mà thôi

Tuy nhiên có những thay đổi quan trọng trong giới động vật Hiệu quả chuyển hóa nănglượng thay đổi lớn giữa các loài Chẳng hạn cần 10 kcal thức ăn để được một kcal bò; 5 kcalthức ăn cho 1kcal heo và 3,5 kcal cho 1 kcal gà Các con số này cho thấy hiệu suất trong sựtăng trưởng là hết sức quan trọng cho nhà chăn nuôi

Ngoài ra, các động vật đẳng nhiệt có hiệu suất thấp hơn động vật biến nhiệt, bởi vì mộtphần đáng kể của thức ăn được dùng để giữ cho thân nhiệt ở mức cao và ổn định

4 Chu trình vật chất

Các chất hoá học và dinh dưỡng luôn luôn được trao đổi qua lại giữa sinh vật với môitrường

Trong mỗi hệ sinh thái hiện diện các nhóm sinh vật có sự biến dưỡng và nhu cầu dinhdưỡng bổ túc lẫn nhau, tạo ra sự quay vòng thường xuyên các nguyên tố cần thiết cho tế bàosống Do đó có sự chuyển động tuần hoàn vật chất giữa sinh vật tự dưỡng và sinh vật dị dưỡngtrong hệ sinh thái Các loài khác nhau của mỗi nhóm sinh vật này tìm kiếm và hấp thu liên tụccác chất tối cần thiết cho sự tăng trưởng, duy trì, sinh sản của chúng và loại ra môi trường cácchất thải, cặn bã vô cơ và hữu cơ ít nhiều phức tạp

Cho nên các nguyên tố C, H, O, P, S và khoảng 30 nguyên tố khác không ngừng đượcbiến đổi thành chất sinh hóa glucid, lipid, protid hoặc là được hấp thu dưới dạng ion vô cơbởi sinh vật tự dưỡng, sau đó được sử dụng bởi sinh vật dị dưỡng và các vi sinh vật phân hủy.Các vi sinh vật này phân hủy các chất thải, các mảnh vụn thực vật và các xác chết thành cácchất khoáng tan trong nước hay các chất khí trở về đất hoặc khí quyển

Ở mức độ sinh quyển người ta sử dụng thuật ngữ chu trình sinh địa hóa để chỉ sự dichuyển tuần hoàn của các chất giữa môi trường vô sinh và sinh vật mà nhiều pha của chu trìnhdiễn ra trong hệ sinh thái

Sự hiện diện cuả chu trình này làm cho sinh quyển có khả năng tự điều chỉnh, đảm bảocho các sự trường tồn cuả các hệ sinh thái và sự giữ cân bằng các chất có trong mỗi môitrường

Người ta có thể phân biệt 3 nhóm chính của các chu trình:

- Chu trình nước

- Chu trình của các chất chủ yếu ở dạng khí

- Chu trình của các chất chủ yếu ở dạng trầm tích

a Chu trình nước

Nước là chất cần thiết cho sự sống Về số lượng nước là thành phần vô cơ quan trọngnhất trong vật chất sống Ở người nước chiếm 63% trọng lượng cơ thể, 80% ở nấm, đến 98%

ở sứa Các hạt thực vật lượng nước chiếm dưới 10%, tức là ở dạng sống chậm (tiềm sinh).Hiện tượng này cũng gặp ở động vật không xương sống khi môi trường không thuận lợi: mấthầu hết nước trong cơ thể

Sinh khối ở lục địa thì tỉ lệ với lượng thủy sa (mưa, sương, tuyết) ở nơi đó Nước có ở cả

ba dạng đặc, lỏng và khí Gần bề mặt trái đất được bao phủ bởi thủy quyển (363 triệu km2 trên

510 triệu km2) Biển và đại dương chiếm hơn 97% cuả lượng nước trong thủy quyển

Mặc dù có trị số tương đối nhỏ, chính nước trong khí quyển có vai trò to lớn trong sự tuầnhoàn của nước, và do đó chu trình nước mơi thực hiện được Thật vậy, nước trong khí quyểnđược phân bố rất không đồng đều, cắt nghĩa sự khác nhau rất nhiều về vũ lượng ở các vùngkhác nhau của sinh quyển

Ðộ ẩm không khí là do sự bôcú thoát hơi nước từ lớp nước mặt dưới ảnh hưởng của nănglượng mặt trời Các khối khí có mang hơi nước di chuyển trong khi hơi nước đặc lại thànhmây Sự làm lạnh của mây hơi nước rơi xuống mặt đất hay biển dưới dạng mưa, tuyết haymưa đá hay dưới dạng sương Có đến 7/9 của lượng mưa rơi xuống biển, 2/9 trên đất liền Do

đó phần lớn của chu trình nước xảy ra giữa khí quyển và đại dương

Nước đến mặt đất sẽ theo các đường sau đây:

- Bằng sự thấm lọc

- Bằng sự bốc thoát hơi của đất và cây cối

- Chảy tràn trên mặt đất đến chỗ trũng ( ao, hô,ö sông, suối) sau cùng ra biển

b Chu trình carbon

Chu trình carbon thực hiện chủ yếu giữa khí CO2 và sinh vật Ðó là chu trình hoàn bịnhất, bởi vì vận tốc rất lớn cuả CO2 di chuyển qua các môi trường vô cơ và sinh vật qua mạnglưới thức ăn

* Carbon là chất tạo sự sống hàng đầu Nó hiện diện trong thiên nhiên dưới hai dạng

khóang chủ yếu Ở trạng thái carbonate là đá vôi, tạo nên các quặng khổng lồ ở một số nơi cuảthạch quyểín Dạng thứ hai ở thể khí, CO2 là dạng di động cuả carbon vô cơ Khí quyển chỉchứa 340 ppm CO2 nhưng do vận tốc trao đổi cuả nó mà thực vật tự dưỡng đảm bảo Sảnlượng sơ cấp cho sinh quyển Sản lượng này được ước lượng là 164 tỉ tấn chất hữu cơ mỗinăm (Whittaker và 1975 in Ramade, 1984) Số lượng này tương đương với hàng chục tỉ tấnCO2 được cố định hằng năn bởi quang hợp Bởi vì lượng CO2 khí quyển ổn định theo thờigian, cho phép nghĩ rằng có một sự di động mạnh của carbon và hiện diện một dự trữ, khácvới khí quyểín, có vai trò điều hoà sự di chuyển cuả CO2 Ðại dương tiêu biểu cho nguồn dựtrữ này: hàm lượng CO2 hoà tan trong nước tương đương 50 lần tổng khối lượng CO2 cuả khíquyển Sự trao đổi CO2 giữa khí quyển, thủy quyển và thạch quyển được biểu diễn bằng cácphản ứng sau:

Trong nước ở lục địa, acid carbonic (H2CO3) hoà tan có thể tấn công nham thạch Trongtrường hợp như carbonate de calcium (đá vôi) sẽ làm cho Ca ở dạng carbonate acid, hoà tantrong nước:

* Carbonat calci hoà tan trong nước được mang ra biển và được trầm hiện dưới dạng calcite vàaragonite trong các vỏ hay hệ ngoại cốt cuả nhiều động vật không có xương sống ở biển Việcnày tạo nên các kho trầm tích khổng lồ qua các thời kỳ địa chất lâu dài

* Có hai quá trình sinh học căn bản điều khiển sự di chuyển cuả C trong sinh quyển: quang hợp và hô hấp CO2 khí quyển và CO2 hoà tan trong nước là nguồn C duy nhất của

tất cả các sinh hoá cấu tạo nên tế bào từ sự quang hợp Công thức tổng quát của quang hợp và

hô hấp là đối nghịch nhau:

n CO2 + 2n H2O + N kcal === nO2 + nH2O + Cn (H2O)n

N kcal có được là do năng lượng chủ yếu từ dãy sóng đỏ (độ dài sóng 650 700nm = 6500

-7000 Ao) và được thu nhận bởi diệp lucû tô.ú

* Tất cả sinh vật đều tiêu thụ năng lượng để thực hiện công hóa học và công thẩm thấu cần thiết cho sự bảo trì, tăng trưởng và sinh sản, cũng như điện (tế bào thần kinh), cơ (di

chuyển) ở động vật Năng lượng này do sự hô hấp cung cấp Sự hô hấp cho phép tổng hợpATP (adenosine triphosphate) rất giàu năng lượng cần thiết cho hoạt động của tế bào

Ngoài sự hô hấp cuả động vật và thực vật, còn có sự phân hủy các chất hữu cơ mục nát, xácchết và chất thải bởi các sinh vật ăn chất cặn bã (saprophages) và vi khuẩn Chúng thải ra CO2

từ sự hiếu khí hay hiếm khí ( dậy men)

* Ở môi trường đất liền, có một sự chậm lại cuả chu trình C, do sự thành lập chất mùn (humus) Kết hợp với đất sét, chất mùn tạo thành một phức hệ hấp phụ đóng vai trò quan

trọng trong việc giữ và lưu thông các muối dinh dưỡng

Trong nhiều trường hợp các chất hữu cơ không được hoàn toàn biến thành chất khoáng màtích tụ trong các trầm tích gây ra sự ngưng đọng trong chu trình carbon Ðó là sự thành lậpthan bùn và trong quá khứ là sự thành lập than đá dầu và đá vôi

Tóm lại, chu trình carbon khá hoàn chỉnh từ đầu kỷ đệ tứ cho đến thời kỳ kỹ nghệ hóa hiệnđại Phần lớn sản phẩm quang hợp được sử dụng bởi hô hấp của sinh vật Khí CO2 thải ra hôhấp do cân bằng với CO2 của í quang hợp

c Chu trình Oxygen

Oxygen là chất cấu tạo chính của sự sống Cơ thể con người chứa 62,8% oxy và 19,4%carbon

Chu trình O2 rất phức tạp, vì nó có thể kết hợp với các chất khác dưới nhiều dạng khác nhau

Do đó có rất nhiều chu trình ngoại vi giữa khí quyển, sinh quyển và thủy quyển

O2 khí quyển và các nham thạch (trầm tích vôi và các quặng mỏ sắt ) có nguồn gốc sinh vật.O2 không có trong khí quyển nguyên thủy cuả trái đất Chính các sinh vật tự dưỡng tạo ra O2

và các ion sắt Sự tạo thành màng ozon xảy ra khi nồng độ O2 khoảng 1% nồng độ ngày nay

O2 phân tử có thể từ sự phân ly nước ở thượng tầng khí quyển dưới ảnh hưởng cuả bức xạgiàu năng lượng Nhưng O2 khí quyển có nguồn gốc từ sinh vật là chính Do đó O2 được thựchiện chủ yếu giữa khí quyển và sinh vật Chu trình O2 va CO2 là đối nghịch với nhau.

Ðây là chu trình phức tạp và hoàn bị Nitơ trong phần lớn các trường hợp đi chung với carbon

và cùng kết hợp với carbon để tạo ra các hợp chất protein Sự tham gia của các sinh vật vàochu trình nitơ cho thấy một sự phân cấp rõ rệt: chỉ vài loại sinh vật là có khả năng can thiệpvào mỗi pha cuả chu trình

Nitơ chiếm khoảng 78% thể tích không khí Nó bị tách ra khỏi không khí do sấm chớp Vikhuẩn và thanh tảo cố định đạm biến nitơ thành nitrat hoà tan Nitrat sẽ đi vào đất hay nướcnơi chúng được thực vật sử dụng Xác bã động thực vật và các chất thải cuả chúng sẽ được các

vi khuẩn phân giải Khi đó các hợp chất chứa nitơ sẽ biến thành amoniac, NH3, (amoniac cònđược sinh ra do núi lửa) Vi khuẩn nitrat hóa (Nitrosomonas) biến amoniac thành nitrit, NO2;rồi được một loại vi khuẩn khác (Nitrobacter) biến thành nitrat, NO3 Vi khuẩn khử đạm(Pseudomonas) trả lại nitơ cho khí quyển

Hình 18 Chu trình Nitrogen

Vi khuẩn cố định đạm có thể sống tự do hay cộng sinh Các loài tự do như Azotobacter ( hiếu khí) và Clostridium (hiếm khí) hay tự dưỡng như Rhodospirillum Vi khuẩn cộng sinh với cây đậu là các sinh vật cố định đạm mạnh nhất; thuộc giống Rhizobium có thể cố định nitơ khí quyển nhờ một hệ thống biến dưỡng phức tạp có chứa molypdène như là chất xúc tác và một

huyết sắc tố (hemoglobine), một hiện tượng ngoại lệ trong giới thực vật

Trong môi trường nước, cũng có nhiều vi khuẩn cố định đạm, nhưng vai trò của chúng ít quantrọng hơn các thanh tảo, như Anabaena, Nostoc, Trichodesmum

Ngoài ra, núi lửa mang đến một lượng nitơ để bù đắp sự mất đi do nitơ thoát ra khỏi chu trìnhbởi trầm tích ở đáy biển sâu

Tóm lại, chu trình N khá phức tạp nhưng ổn định Các quá trình khử và cố định N làm cho nó

có đủ sức đáp ứng được nhu cầu cao cho sản xuất của các hệ sinh thái

e Chu trình lưu huỳnh (S, soufre)

Mặc dù có sự hiện diện cuả nhiều hợp chất dạng khí của lưu huỳnh, như H2S, SO2, phần lớn chu trình này có tính chất trầm tích và thực hiện giữa nước và đất

Hình 19 Chu trình lưu huỳnh Nguồn chính của S sẵn sàng cho sinh vật là các sulfat được hấp thu bởi thực vật và biến nóthành acid amin chứa S (methionin, cystein và cystin)

Các chất thải hữu cơ được phân hủy bởi các vi khuẩn dị dưỡng Các vi khuẩn này sẽ phóngthích H2S từ các protein chứa S Ngoài ra vài vi khuẩn giống Desulfovibrio cũng có thể tạo raH2S từ sulfat trong điều kiện hiếm khí

Bùn đen gặp ở đáy biển, hay ao hồ trong điều kiện tự nhiên hay do ô nhiễm của con người,chứa nhiều sinh vật khử lưu huỳnh có khả năng sống trong những điều kiện hoàn tòan hiếmkhí Một vài giống vi khuẩn như Beggiatoa, có khả năng khử H2S thành S nguyên tố

Ngược lại có nhiều vi khuẩn có thể tái oxid hóa H2S thành sulfat, làm cho S được tái sử dụngbởi sinh vật sản xuất Ðó là vi khuẩn hóa tổng hợp bởi vì chúng có thể lấy năng lượng từ sựoxyd hóa một chất hóa học đơn giản, chứ không phải từ ánh sáng Các Thiobaccillus, vi khuẩn

tự dưỡng, chúng cố định CO2 bằng cách tổng hợp các chất sinh hóa từ năng lượng tạo ra bởi

sự oxyd hóa H2S thành sulfat trong môi trường tối thường xuyên

Giai đoạn cuối của chu trình S là trầm tích hoàn toàn Nó bao gồm sự trầm hiện cuả S trongđiều kiện hiếm khí khi có mặt cuả sắt Các bước của hiện tượng này có thể chuyển đổi được,làm cho việc tái sử dụng dự trữ này có thể xảy ra Các phản ứng như sau:

Chu trình sẽ dẫn tới sự tích tụ chậm và liên tục của S trong các trầm tích biển sâu Các trầmtích này là nguồn chủ yếu của sinh quyển, dưới dạng pyrite cũng như sulfat (như thạch caochẳng hạn)

Chu trình P ở đất liền được xảy ra một cách tối ưu với sự thất thoát tối thiểu của P Ðiều này không có ở biển, bởi vì sự trầm tích liên tục của các chất hữu cơn như xác cá giàu P Các ảnh vụn này không được sử dụng và tích tụ ở đáy biển Nếu các trầm tích này ở vùng ven bờ thì cóthể được trở lại chu trình sau khi được khoáng hóa Còn ở đáy biển sâu thì chúng không được tái sử dụng

Chu trình P do đó không hoàn chỉnh, P trở thành nhân tố hạn chế cho hệ sinh thái lục địa

5 ý nghĩa của việc vận dụng các nguyên lý sinh thái học trong khoa học môi trường

Sinh thái học đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong lịch sử phát triển của xã hội loàingười Chính nhờ sự hiểu biết về môi trường xung quanh mà loài người tồn tại và phát triển.Mọi hoạt động của con người đều có quan hệ với môi trường Khoa học môi trường và sinhthái học đóng góp cho nền văn minh nhân loại cả về lý luận và thực tiễn

- Giúp cho con người hiểu biết sâu về bản chất của sự sống trong mối tương tác với các yếu tốmôi trường, cả hiện tại và quá khứ trong đó bao gồm cả cuộc sống và sự tiến hoá của conngười

- Tạo kết quả và định hướng cho hoạt động của con người đối với tự nhiên để phát triển vănminh nhân loại theo đúng nghĩa hiện đại của nó: không huỷ hoại sinh giới và không phá huỷmôi trường

* Trong lĩnh vực nông - lâm nghiệp có 2 nhiệm vụ đặt ra cho sinh thái học đó là:

- Đấu tranh có hiệu quả đối với dịch bệnh và cỏ dại, đòi hỏi không chỉ các loài có hại, mà việc

đề ra các nguyên lý chiến lược và biện pháp phòng chống trên cơ sở sinh thái học

- Đề ra các nguyên tắc và phương pháp thành lập các quần xã nông – lâm nghiệp thích hợpcho năng suất sinh học và kinh tế cao, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên cũng như

có khả năng bảo vệ và cải tạo môi trường đất, duy trì sức sản xuất lâu dài

* Trong lĩnh vực bảo vệ sức khoẻ, vấn đề sinh thái trung tâm là nghiên cứu các ổ dịch tự nhiênđối với con người và gia súc; tìm phương pháp vệ sinh ổ dịch Vấn đề sinh thái đặc biệt to lớn

và quan trọng, phức tạp là đấu tranh với ô nhiễm và sự đầu độc môi trường bởi quá trình đô thịhoá diễn ra nhanh chóng và sản xuất nông nghiệp mạnh mẽ

* Trong việc phát triển nghề cá, săn bắt đòi hỏi phải nghiên cứu các chu trình sống, các tậptính di truyền, sinh sản của các loài, quan hệ dinh dưỡng của chúng; nghiên cứu lý thuyết vàphương pháp thuần dưỡng

* Trong bảo vệ đa dạng sinh học, vấn đề mũi nhọn là bảo vệ và khôi phục các loài quý hiếm.Loài người không được để mất đi một loài nào đã được tồn tại trong thiên nhiên, vì bất kỳ mộtloài nào cũng có một giá trị khoa học và kinh tế không trong hiện tại thì cũng trong tương lai.Vấn đề cấp thiết là phải lập các vườn quốc gia, các khu bảo tồn và đề ra các nguyên tắc bảo vệthiên nhiên Các khu bảo vệ không chỉ là những mẫu hình của tự nhiên mà còn là những phòngthí nghiệm sinh thái học ngoài trời

Sinh thái học là cơ sở cho công tác nghiên cứu các biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm và đầu độcmôi trường Cần phải nghiên cứu các nguyên tắc và phương pháp sinh thái học đảm bảo thiếtlập mối quan hệ giữa con người và thiên nhiên làm cho thiên nhiên ngày càng phong phú vàphát triển

CHƯƠNG 3 NHU CẦU VÀ CÁC HOẠT ĐỘNG NHẰM THOẢ MÃN NHU CẦU CỦA CON NGƯỜI

I NHU CẦU LƯƠNG THỰC THỰC PHẨM

Sự gia tăng dân số tự nhiên trên toàn thế giới hiện nay ước tính khoảng hơn 238.000

người cho mỗi ngày, dân số thế giới năm 2009 khoảng hơn 6,7 tỉ Vấn đề đặt ra ở đây là để

đảm bảo cho sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người trong giai đoạn hiện nay và trong

tương lai thì con người cần phải được cung cấp đủ lương thực, thực phẩm, quần áo, thuốc

men, nhà ở và nhiều nhu cầu khác

Trước tình hình các nguồn tài nguyên tự nhiên càng ngày càng cạn kiệt và suy thoái, sự

ô nhiểm môi trường càng ngày càng trầm trọng; bên cạnh đó nạn hạn hán và lũ lụt đã và đang

xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới, sự tấn công phá hoại của các loài dịch hại , đã ảnh hưởng tiêu

cực đến sản lượng lương thực và thực phẩm của con người Ðó là những nguyên nhân dẫn đến

nguy cơ của nạn đói có thể xảy ra cho nhân loại

Vấn đề này đang được các nhà khoa học của các quốc gia trên thế giới đặc biệt quan

tâm và từ đó vạch ra nhiều biện pháp nhằm có thể làm tăng nhanh sản lượng lương thực và

thực phẩm cho nhân loại trong thời gian tới thì mới hy vọng có thể tránh được nguy cơ nầy

A CÁC HỆ THỐNG NÔNG NGHIỆP TRÊN THẾ GIỚI

Thực vật và động vật là hai nguồn tài nguyên cung cấp lương thực và thực phẩm nuôi sống

nhân loại trên toàn thế giới Theo sự đánh giá, hiện nay có khoảng hơn 80.000 loài thực vật có

thể sử dụng được để làm thức ăn (Miller, 1988), trong đó có khoảng 30 loài được con người sử

dụng làm lương thực với 4 loài chủ yếu là lúa, lúa mì, lúa mạch và khoai tây Các loài động

vật cung cấp thịt, sửa, trứng, bơ và phó mát; hầu hết các loại thực phẩm này chủ yếu lấy từ các

động vật nuôi như heo, bò, gà, gà tây, ngỗng, trừu, dê, trâu và cá , một số nơi còn sử dụng

các động vật hoang dã bổ sung thêm cho khẩu phần ăn hàng ngày

Tuy nhiên, việc sử dụng lương thực và thực phẩm không giống nhau ở các quốc gia trên thế

giới Ở các quốc gia chậm phát triển (LDCs) thì các loại thực phẩm từ thịt và các sản phẩm

khác từ thịt thì vẫn còn đắt đối với bộ phận lớn dân cư, nhất là đối với những người lao động

nghèo, nên trong khẩu phần ăn của họ chủ yếu là ngủ cốc còn thịt và các sản phẩm từ thịt thì

lại rất ít; vì thế trong khẩu phần ăn mà họ sử dụng rất nghèo chất dinh dưỡng, vitamin và

khoáng chất

Ngược lại, ở các quốc gia phát triển (MDCs), do nền nông nghiệp được cơ giới hóa và chăn

nuôi phát triển với qui mô lớn nên sản lượng lương thực, thực phẩm sản xuất ra rất dồi dào; vì

thế trong khẩu phần ăn của họ thì thịt và các sản phẩm từ thịt là chủ yếu, còn ngủ cốc thì sử

dụng rất ít, nên khẩu phần ăn rất dồi dào chất dinh dưỡng, các vitamin và khoáng chất