BÀI GIẢNG CON NGƯỜI và môi TRƯỜNG

Theo thành phần - Phân loại theo thành phần của tự nhiên người ta thường chia ra: + Môi trường không khí + Môi trường đất + Môi trường nước + Môi trường biển - Phân loại theo thành phần

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA

˜™  ™˜

BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: CON NGƯỜI VÀ MÔI TRƯỜNG

DÀNH CHO SINH VIÊN HỆ CAO ĐẲNG

TUY HÒA – 2010

Nội dung

KHÁI NIỆM CƠ BẢN 5

1.1.Giới thiệu đối tượng và nhiệm vụ môn học 5

1.2.Khái niệm môi trường và ô nhiễm môi trường 5

1.2.1.Môi trường 5

1.2.2.Ô nhiễm môi trường 6

1.3.Các thành phần môi trường 7

1.3.1.Khí quyển (Atmosphere) 7

1.3.2.Thủy quyển (Hydrosphere) 7

1.3.3.Thạch quyển (Lithosphere) 7

1.3.4.Sinh quyển (biosphere) 7

1.4.Các chức năng của môi trường 8

1.5.Phát triển bền vững 8

1.5.1.Khái niệm và mục tiêu phát triển bền vững 8

1.5.2.Những nguyên tắc của phát triển bền vững 10

CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÔI TRƯỜNG 11

2.1.Thạch quyển 11

2.2.Thuỷ quyển 13

2.2.1.Sự hình thành đại dương 14

2.2.2.Phân bố tài nguyên nước 14

2.3.Khí quyển 15

2.3.1.Cấu trúc theo chiều thẳng đứng của khí quyển 16

2.3.2.Thành phần không khí của lớp khí quyển gần mặt đất 18

2.4.Sinh quyển 19

2.5.Mối quan hệ giữa con người và các thành phần môi trường 20

CƠ SỞ SINH THÁI HỌC 21

3.1.Nhân tố sinh thái 21

3.2.Quần thể sinh vật 24

3.2.1.Định nghĩa 24

3.2.2.Các chỉ số đặc trưng của quần thể 24

3.2.2.1.Mật độ 24

3.2.2.2.Tháp tuổi và tỉ lệ đực cái 25

TO 25

3.3.Quần xã sinh vật 26

3.3.1.Định nghĩa 26

3.3.2.Đặc trung của quần xã 26

3.3.2.1.Sự phân tầng trong quần xã 26

3.3.3.1.Sự đa dạng của quần xã 27

3.3.4.Mối quan hệ trong quần xã 28

3.4.Hệ sinh thái 29

3.4.1.Định nghĩa 29

3.4.2.Cấu trúc 29

3.4.3.Sự chuyển hóa vật chất trong hệ sinh thái 30

3.4.4.Diễn thế sinh thái 35

3.5.Mối quan hệ giữa con người và hệ sinh thái hệ sinh thái 36

3.5.1.Tác động của các yếu tố sinh thái đến con người 36

3.5.2.Tác động của con người đến sinh quyển 37

TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN 39

4.1.Tài nguyên đất 39

4.2.Tài nguyên nước 48

4.2.1.Vòng tuần hoàn nước 48

4.2.2.Tài nguyên nước của Việt Nam 49

4.2.3.Những thách thức của tài nguyên nước 50

4.2.4.Hoạt động quản lý tài nguyên nước 51

4.3.Tài nguyên khoáng sản và năng lượng 52

4.3.1.Tài nguyên khoáng sản 52

4.3.2.Tài nguyên năng lượng 55

4.4.Tài nguyên sinh học 58

4.4.1.Tài nguyên rừng 58

4.4.2.Tài nguyên sinh vật hoang dã 61

5.1.Bùng nổ dân số 65

5.2.Biến đổi khí hậu 66

5.3.Ô nhiễm môi trường 68

5.4.Suy giảm đa dạng sinh học 69

5.5.Sac mạc hóa 71

Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 73

6.1.Ô nhiễm nước 73

6.2.Ô nhiễm đất 79

6.2.1.Nguồn và tác nhân gây ô nhiễm môi trường đất 79

6.2.2.Suy thoái tài nguyên đất 80

6.3.Ô nhiễm không khí 80

6.3.1.Định nghĩa 80

6.3.2.Nguồn phát sinh ô nhiễm không khí 80

6.3.3.Ảnh hưởng đến con người 81

6.3.4.Ảnh hưởng đối với thực vật 83

6.4.Hiện trạng ô nhiễm môi trường Việt Nam 84

6.4.1.Môi trường nước 84

6.4.2.Môi trường đất 87

6.4.3.Môi trường khí 88

BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 90

7.1.Xu hướng bảo vệ môi trường thế giới 90

7.1.1.Tôn trọng và quan tâm đến cuộc sống cộng đồng 90

7.1.2.Nâng cao chất lượng cuộc sống của con người 91

7.1.3.Bảo vệ sức sống và tính đa dạng sinh học của Trái đất 92

7.1.4.Bảo đảm chắc chắn việc sử dụng các nguồn tài nguyên 92

7.1.5.Giữ vững trong khả năng chịu đựng được của Trái đất 93

7.1.6.Thay đổi thái độ và hành vi của con người 93

7.1.7.Để cho các cộng đồng tự quản lý lấy môi trường của mình 93

7.1.8.Tạo ra một cơ cấu quốc gia thống nhất thuận lợi cho việc phát triển và bảo vệ 94

7.1.9.Xây dựng một khối liên minh toàn thế giới 94

7.2.Định hướng bảo vệ môi trường Việt nam 95

7.2.1.Dân số 95

7.2.2.Sản xuất lương thực 96

7.2.3.Trồng rừng và bảo vệ sinh học 96

7.2.4.Phòng chống ô nhiễm 96

7.2.5.Quản lý và qui hoạch môi trường 96

7.2.6.Tăng cường các biện pháp hỗ trợ : giáo dục, đào tạo 97

7.3.Các chương trình bảo vệ môi trường Thế giới mà Việt Nam tham gia 97

Chương 1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.1 Giới thiệu đối tượng và nhiệm vụ môn học

Ðể giải quyết các vấn đề khổng lồ của sự gia tăng dân số quá mức, sự cạn kiệt tàinguyên và ô nhiễm môi trường, đòi hỏi phải có nhiều kiến thức khoa học: sinh học, sinhthái học, khoa học trái đất, khoa học xã hội, khoa học kinh tế

Có thể xem môn học Môi trường và Con người là phần ứng dụng của sinh thái học,nhằm giải quyết các vấn đề nóng bỏng của xã hội Ðó là các vấn đề dân số (population); tàinguyên (resources); và ô nhiễm (pollution) đang gây nên cuộc khủng hoảng môi trườnghiện nay

1.2 Khái niệm môi trường và ô nhiễm môi trường

1.2.1 Môi trường

Môi trường theo nghĩa rộng là tất cả các nhân tố tự nhiên và xã hội cần thiết cho sự sinhsống, sản xuất của con người, như tài nguyên thiên nhiên, không khí, đất, nước, ánh sáng,cảnh quan, quan hệ xã hội

Môi trường theo nghĩa hẹp không xét tới tài nguyên thiên nhiên, mà chỉ bao gồm cácnhân tố tự nhiên và xã hội trực tiếp liên quan tới chất lượng cuộc sống con người Ví dụ:môi trường của học sinh gồm nhà trường với thầy giáo, bạn bè, nội quy của trường, lớp học,sân chơi, phòng thí nghiệm, vườn trường, tổ chức xã hội như Đoàn, Đội với các điều lệ haygia đình, họ tộc, làng xóm với những quy định không thành văn, chỉ truyền miệng nhưngvẫn được công nhận, thi hành và các cơ quan hành chính các cấp với luật pháp, nghị định,thông tư, quy định

Nói tới môi trường, người ta thường nghĩ ngay tới mối quan hệ của những yếu tố xungquanh tác động tới đời sống của sinh vật mà trong đó chủ yếu là con người Quan điểm vềmôi trường nhìn từ góc độ sinh học là những quan điểm phổ biến Một số định nghĩa như:

và tác động tới đời sống và sự phát triển của một cá thể hoặc một cộng đồng người(UNEP-Chương trình môi trường của Liên hiệp quốc, 1980)

một cơ thể nhất định đang sống; là mọi vật bên ngoài một cơ thể nhất định (G.TylerMiler, Environmental Science, USA, 1988)

bao quanh có khả năng tác động đến sự tồn tại và phát triển của mọi sinh vật(Pepa,1997)

vật hoặc môi trường là tổng hợp các điều kiện xã hội hay văn hóa ảnh hưởng tới cáthể hoặc cộng đồng Vì con người vừa tồn tại trong thế giới tự nhiên và đồng thời tạonên thế giới văn hóa, xã hội và kỹ thuật, nên tất cả đều là thành phần môi trườngsống của con người

yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo, quan hệ mật thiết với nhau, bao quanhcon người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người

và thiên nhiên”

Qua các định nghĩa trên, môi trường được xem như là những yếu tố bao quanh và tácđộng lên con người (cá thể hay cộng đồng) và sinh vật Thật vậy, nếu một môi trường nào

đó có những yếu tố hoàn toàn không liên quan tới sự sống và con người, chắc rằng sẽ chẳngđược ai quan tâm Tuy nhiên, cách nhìn trên làm cho người ta dễ ngộ nhận rằng mối quan

hệ giữa con người và môi trường là mối quan hệ một chiều: môi trường tác động tới conngười và con người như là một trung tâm tiếp nhận những tác động đó Thực ra, mỗi conngười lại là một tác nhân tác động tới các yếu tố chính trong môi trường mà nó đang tồn tại.Tùy theo mục đích nghiên cứu và sử dụng, có nhiều cách phân loại môi trường khácnhau Có thể phân loại môi trường theo các dấu hiệu đặc trưng sau đây:

Theo chức năng

- Môi trường tự nhiên: Môi trường tự nhiên bao gồm các nhân tố của tự nhiên tồn tại

khách quan ngoài ý muốn của con người như không khí, đất đai, nguồn nước, ánh sáng mặttrời, động thực vật Môi trường tự nhiên cung cấp các nguồn tài nguyên tự nhiên cho tanhư không khí để thổ, đất để xây dựng nhà cửa, trồng cây, chăn nuôi, các loại khoáng sản cho sản xuất, tiêu thụ và là nơi chứa đựng, đồng hoá các chất thải, cung cấp cho

ta cảnh đẹp giải trí tăng khả năng sinh lý của con người

- Môi trường xã hội: Môi trường xã hội là tổng hợp các quan hệ giữa người với người.

Đó là những luật lệ, thể chế, cam kết, quy định, ước định, hương ước ở các cấp khác nhau

- Môi trường nhân tạo: Môi trường nhân tạo bao gồm các nhân tố do con người tạo

nên, làm thành những tiện nghi cho cuộc sống của con người như ô tô, máy bay, nhà ở,công sở, các khu vực đô thị, công viên nhân tạo, các khu vui chơi giải trí v.v

Theo quy mô

Theo quy mô chủ yếu người ta phân loại môi trường theo không gian Địa lý như môitrường toàn cầu, môi trường khu vực, môi trường quốc gia, môi trường vùng, môi trườngđịa phương

Theo thành phần

- Phân loại theo thành phần của tự nhiên người ta thường chia ra:

+ Môi trường không khí

+ Môi trường đất

+ Môi trường nước

+ Môi trường biển

- Phân loại theo thành phần của dân cư sinh sống người ta chia ra:

+ Môi trường thành thị

+ Môi trường nông thôn

Ngoài 4 cách phân loại trên có thể còn có các cách phân loại khác phù hợp với mục đích nghiên cứu, sử dụng của con người và sự phát triển của xã hội Tuy nhiên, dù bất cứ cách phân loại nào thì cũng đều thống nhất ở một sự nhận thức chung: Môi trường là tất cả những gì có xung quanh ta, cho ta cơ sở để sống và phát triển

1.2.2 Ô nhiễm môi trường

Theo Luật Bảo vệ Môi trường của Việt Nam:

"Ô nhiễm môi trường là sự làm thay đổi tính chất của môi trường, vi phạm Tiêu chuẩn môi trường".

Trên thế giới, ô nhiễm môi trường được hiểu là việc chuyển các chất thải hoặc nănglượng vào môi trường đến mức có khả năng gây hại đến sức khoẻ con người, đến sự pháttriển sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi trường Các tác nhân ô nhiễm bao gồm các

chất thải ở dạng khí (khí thải), lỏng (nước thải), rắn (chất thải rắn) chứa hoá chất hoặc tácnhân vật lý, sinh học và các dạng năng lượng như nhiệt độ, bức xạ.

Tuy nhiên, môi trường chỉ được coi là bị ô nhiễm nếu trong đó hàm lượng, nồng độhoặc cường độ các tác nhân trên đạt đến mức có khả năng tác động xấu đến con người, sinhvật và vật liệu

1.3 Các thành phần môi trường

1.3.1 Khí quyển (Atmosphere)

Khí quyển hay môi trường không khí là một hỗn hợp các khí bao quanh bề mặt trái đất,

quyết định trong việc duy trì cân bằng nhiệt của trái đất, thông qua quá trình hấp thụ bức xạhồng ngoại từ mặt trời và tái phát xạ khỏi trái đất Khí quyển được chia thành nhiều tầngkhác nhau theo sự thay đổi chiều cao và chênh lệch nhiệt độ

1.3.2 Thủy quyển (Hydrosphere)

Bảng 1.1: Diện tích và tỉ lệ diện tích các Đại dương thế giới

Thủy quyển của Trái đất nằm giữa khí quyển và địa quyển Nó gồm có biển, hồ,sông, đầm, nước ngầm, lạch suối (dưới dạng chất lỏng) và băng hà (dưới dạng chất rắn).Theo ước tính của các nhà khoa học, tổng lượng nước trên bề mặt Trái đất vào khoảng1,370 tỷ km3, trong đó, biển chiếm 97,3% Khối lượng thủy quyển ước chừng

1.3.4 Sinh quyển (biosphere)

Sinh quyển là nơi có sự sống tồn tại, bao gồm các phần của thạch quyển có độ dày 3km kể từ mặt đất, toàn bộ thủy quyển và khí quyển tới độ cao 20km (đến tầng ozone) Vớichiều dày khoảng 26km Các thành phần trong sinh quyển luôn tác động tương hỗ Sinhquyển có các cộng đồng sinh vật khác nhau từ đơn giản đến phức tạp, từ dưới nước đến trêncạn, từ vùng xích đạo đến các vùng cực trừ những miền khắc nghiệt

2-1.4 Các chức năng của môi trường

Môi trường có các chức năng cơ bản sau:

 Môi trường là không gian sống của con người và các loài sinh vật

 Môi trường là nơi cung cấp tài nguyên cần thiết cho cuộc sống và hoạt động sảnxuất của con người

 Môi trường là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trong cuộcsống và hoạt động sản xuất của mình

 Môi trường là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người

Con người luôn cần một khoảng không gian dành cho nhà ở, sản xuất lương thực và táitạo môi trường Con người có thể gia tăng không gian sống cần thiết cho mình bằng việckhai thác và chuyển đổi chức năng sử dụng của các loại không gian khác như khai hoang,phá rừng, cải tạo các vùng đất và nước mới Việc khai thác quá mức không gian và cácdạng tài nguyên thiên nhiên có thể làm cho chất lượng không gian sống mất đi khả năng tựphục hồi

Môi trường trái đất được coi là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người bởi vìchính môi trường trái đất là nơi:

 Cung cấp sự ghi chép và lưu trữ lịch sử địa chất, lịch sử tiến hoá của vật chất vàsinh vật, lịch sử xuất hiện và phát triển văn hoá của loài người

 Cung cấp các chỉ thị không gian và tạm thời mang tính chất báo động sớm cácnguy hiểm đối với con người và sinh vật sống trên trái đất như các phản ứng sinh lý của

cơ thể sống trước khi xẩy ra các tai biến thiên nhiên và hiện tượng thiên nhiên đặc biệtnhư bão, động đất, v.v

 Lưu trữ và cung cấp cho con người sự đa dạng các nguồn gien, các loài độngthực vật, các hệ sinh thái tự nhiên và nhân tạo, các vẻ đẹp và cảnh quan có giá trị thẩm

mỹ, tôn giáo và văn hoá khác

1.5 Phát triển bền vững

1.5.1 Khái niệm và mục tiêu phát triển bền vững

Phát triển bền vững là yêu cầu cấp bách và xu thế tất yếu của toàn cầu

Khái niệm "phát triển bền vững" xuất hiện trong phong trào bảo vệ môi trường từnhữngnăm đầu của thập niên 70 của thế kỷ 20 Năm 1987, trong Báo cáo "Tương lai chungcủa chúng ta" của Hội đồng Thế giới về Môi trường và Phát triển (WCED) của Liên HợpQuốc (LHQ), "phát triển bền vững" được định nghĩa "là sự phát triển đáp ứng được nhữngyêu cầu của hiện tại, nhưng không gây trở ngại cho việc đáp ứng nhu cầu của các thế hệ maisau"

Phát triển bền vững là một khái niệm mới nảy sinh từ sau cuộc khủng hoảng môitrường, do đó cho đến nay chưa có một định nghĩa nào đầy đủ và thống nhất

Một số khái niệm của Khoa học Môi trường bàn về phát triển bền vững:

- Phát triển bền vững là mục tiêu của tăng trưởng kinh tế làm giảm sự khai thác tàinguyên cho phát triển kinh tế, sự suy thoái Môi trường trong tương lai và làm giảm sự đóinghèo

- Phát triển bền vững bao gồm sự thay đổi Công nghệ hiện đại, Công nghệ sạch, Côngnghệ có hiệu quả hơn nhằm tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên hoặc từ sản phẩm kinh tế –xãhội

Muốn vậy, phải giải quyết các mâu thuẫn như sản xuất – nhu cầu – tài nguyên thiênnhiên và phân phối, vốn đầu tư, cũng như Công nghệ tiên tiến cho sản xuất

- Các nước trên thế giới đều có điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên; điều kiệnkinh tế –xã hội khác nhau, đưa đến hiện tượng có nước giàu và nước nghèo, nước côngnghiệp phát triển và nước nông nghiệp Do đó cần xem xét bốn vấn đề: con người, kinh tế,môi trường và công nghệ, qua đó phân tích phát triển bền vững và có đạt được mục tiêuphát triển bền vững

- Về kinh tế, phát triển bền vững bao hàm việc cải thiện giáo dục, chăm lo sức khoẻ chophụ nữ và trẻ em, chăm lo sức khoẻ cho cộng đồng, tạo ra sự công bằng về quyền sử dụngruộng đất, đồng thời xóa dần sự cách biệt về thu nhập cho mọi thành viên trong cộng đồng

xã hội

- Về con người, để đảm bảo phát triển bền vững cần thiết nâng cao trình độ văn hoá,khoa học kỹ thuật cho người dân, nhờ vậy người dân sẽ tích cực tham gia bảo vệ môitrường cho sự phát triển bền vững Muốn vậy phải đào tạo một đội ngũ các nhà giáo đủ về

số lượng, cũng như các thầy thuốc, các kỹ thuật viên, các chuyên gia, các nhà khoa họctrong mọi lĩnh vực của đời sống

- Về môi trường, phát triển bền vững đòi hỏi phải sử dụng tài nguyên như đất trồng,nguồn nước, khoáng sản… Đồng thời, phải chọn lựa kỹ thuật và công nghệ tiên tiến đểnâng cao sản lượng, cũng như mở rộng sản xuất đáp ứng nhu cầu của dân số tăng nhanh.Phát triển bền vững đòi hỏi không làm thoái hoá các ao hồ, sông ngòi, uy hiếp đời sốngsinh vật hoang dã, không lạm dụng hoá chất bảo vệ thực vật trong nông nghiệp, không gâynhiễm độc nguồn nước và lương thực

-Về Công nghệ, phát triển bền vững là giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và sử dụng cácnguồn tài nguyên thiên nhiên trong sản xuất, áp dụng có hiệu quả các loại hình công nghệsạch trong sản xuất Trong sản xuất công nghiệp cần đạt mục tiêu ít chất thải hoặc chất gây

ô nhiễm môi trường, tái sử dụng các chất thải, ngăn ngừa các chất khí thải công nghiệp làmsuy giảm tầng ozon bảo vệ trái đất

- Phát triển bền vững và các mục tiêu phát triển kinh tế –xã hội –văn hoá –môi trường

Sơ đồ “Ven” cho thấy phát triển bền vững là trung tâm, là sự hài hoà của các giá trịkinh tế –xã hội –môi trường… trong quá trình phát triển thế giới nói chung và của ViệtNam nói riêng

Mỗi mục tiêu phát triển có vị trí riêng của nó, songnó được gắn với mục tiêu khác Sựhoà nhập hài hoà hữu cơ này tạo nên sự phát triển tối ưu cho cả nhu cầu hiện tại và tươnglai vì xã hội loài người

1.5.2 Những nguyên tắc của phát triển bền vững

Sự bền vững trong cuộc sống của một dân tộc phụ thuộc rất lớn vào sự hoà hợpcủa dân tộc đó với các dân tộc khác và với thiên nhiên Con người chỉ khai thác được những

gì thiên nhiên mang lại nghĩa là con người chỉ phát triển trong giới hạn thiên nhiên chophép Con người không loại bỏ những phúc lợi do cách mạng kỹ thuật mang lại nhưng cũngphải là những kỹ thuật tuân theo những nguyên tắc nói trên Cuộc sống bền vững phải dựatrên những nguyên tắc nhất định, những nguyên tắc đó liên kết cộng đồng con người lại tạonên một xã hội phát triển bền vững Những nguyên tắc đưa xã hội hướng tới sự phát triểnbền vững liên hệ khăng khít với nhau, chúng hướng dẫn hành vi con người chứ không phải

là mệnh lệnh, nó hướng tới tương lai chứ không quay lại quá khứ, nó liên kết các dân tộcvới nhau để có hành động chung còn mức độ vận dụng lại tuỳ thuộc vào từng dântộc Những nguyên tắc đó là:

Nguyên tắc 1: Tôn trọng và quan tâm đến cuộc sống của cộng đồng

Nguyên tắc 2: Cải thiện chất lượng cuộc sống con người

Nguyên tắc 3: Bảo vệ sự sống và tính đa dạng của trái đất

Nguyên tắc 4: Bảo đảm chắc chắn việc sử dụng các nguồn tài nguyên

Nguyên tắc 5: Giữ vững trong khả năng chịu đựng của Trái đất

Nguyên tắc 6: Thay đổi thái độ và thói quen sống của mọi người

Nguyên tắc 7: Cho phép các cộng đồng tự quản lý lây môi trường của mình

Nguyên tắc 8: Tạo ra một cơ cấu quốc gia thống nhất cho việc phát triển và bảo vệ Nguyên tắc 9: Kiến tạo một cơ cấu liên minh toàn cầu

Chương 2 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÔI TRƯỜNG2.1 Thạch quyển

2.1.1 Sự hình thành trái đất

Các nhà khoa học đã có thể khôi phục lại các thông tin chi tiết về quá khứ của Trái Đất.Những ngày đầu tiên của hệ Mặt Trời là vào khoảng 4,5672±0,0006 tỷ năm trước, và vàokhoảng 4,54 tỷ năm trước (độ sai lệch nằm trong khoảng 1%) Trái Đất và các hành tinhkhác trong hệ Mặt Trời đã hình thành từ tinh vân Mặt Trời - đám mây bụi và khí dạng đĩa

do Mặt Trời tạo ra Quá trình hình thành Trái Đất được hoàn thiện trong vòng 10 đến 20triệu năm Lúc đầu ở dạng nóng chảy, lớp vỏ ngoài của Trái Đất nguội lại thành chất rắntrong khi nước bắt đầu tích tụ trong khí quyển

Khí thải và các hoạt động của núi lửa tạo ra các yếu tố sơ khai của bầu khí quyển Quátrình ngưng tụ hơi nước gia tăng bởi băng và nước ở dạng lỏng được cung cấp bởi các thiênthạch và các tiền hành tinh lớn hơn, các sao chổi, và các vật thể ở xa hơn sao Hải Vươngtạo ra các đại dương Hai giả thuyết chính về sự phát triển của các lục địa được đề xuất là:phát triển từ từ cho đến ngày nay hoặc nhanh chóng phát triển trong quá khứ Các nghiêncứu gần đây cho thấy rằng phương án thứ hai khả quan hơn, với tốc độ phát triển ban đầunhanh của các lớp vỏ lục địa theo sau bởi một quá trình phát triển diện tích lục địa chậm vàdài Trong niên đại địa chất, khoảng thời gian hàng trăm triệu năm, bề mặt Trái Đất liên tụcthay đổi hình dạng của chính nó dưới dạng các lục địa hình thành và phân rã Các lục địa dichuyển trên bề mặt, đôi khi kết hợp với nhau để tạo thành một siêu lục địa Khoảng 750triệu năm trước, một trong những siêu lục địa được biết sớm nhất là Rodinia, đã bắt đầuchia tách Các lục địa sau đó lại kết hợp với nhau để tạo ra Pannotia, 600-540 triệu nămtrước, cuối cùng là Pangaea chia tách vào khoảng 180 triệu năm trước

Căn cứ vào sự khác nhau về thành phần cấu tạo, độ dày… vỏ Trái Đất lại chia thành hai

kiểu chính: vỏ lục địa và vỏ đại dương.

Vỏ Trái Đất được cấu tạo bởi các tầng đá khác nhau.Trên cùng là tầng đá trầm tích docác vật liệu vụn, nhỏ bị nén chặt tạo thành Tầng này không liên tục và có nơi mỏng nơidày Tầng granit gồm các loại đá nhẹ tạo nên như đá granit và các loại đá có tính chất tương

tự như đá granit… được hình thành do vật chất nóng chảy ở dưới sâu của vỏ Trái Đất đôngđặc lại Lớp vỏ lục địa được cấu tạo chủ yếu bằng granit Tầng badan gồm các loại đá nặnghơn như đá badan và các loại đá có tính chất tương tự như đá badan… được hình thành dovật chất nóng chảy phun trào lên mặt đất rồi đông đặc lại Lớp vỏ đại dương cấu tạo chủyếu bằng badan

đóng băng, sự xói mòn bờ biển, sự hình thành của các dải san hô ngầm, và sự va chạm vớicác mảnh thiên thạch lớn cũng làm thay đổi địa hình

Lớp vỏ lục địa bao gồm các vật chất có độ đặc thấp hơn như đá macma granit và

andesit Ít phổ biến hơn là bazan, một loại đá núi lửa đặc là thành phần chính của đáy biển

Đá trầm tích được tạo ra do sự tăng số lượng trầm tích và chúng trở nên gắn kết với nhau

vật silicat ở bề mặt Trái Đất bao gồm thạch anh, fenspat, amphibol, mica, pyroxen, olivin.Các khoáng vật cacbonat bao gồm canxit (tìm thấy trong đá vôi), aragonit và dolomit

Thổ quyển là lớp ngoài cùng nhất của Trái Đất, được cấu tạo bởi đất và chịu tác động

sinh quyển Theo số liệu năm 2009, tổng diện tích đất trồng trọt được chiếm 10.57% tổngdiện tích đất bề mặt, với chỉ 1.04% sử dụng được cho việc trồng trọt lâu dài Gần 40% diện

trung bình trên mặt nước biển là 840m

Lớp Manti

Dưới vỏ Trái Đất cho tới độ sâu 2.900 km là lớp Manti (còn được gọi là bao Manti).Lớp này gồm hai tầng chính Càng vào sâu, nhiệt độ và áp suất càng lớn nên trạng thái vậtchất của bao Manti có sự thay đổi, quánh dẻo ở tầng trên và rắn ở tầng dưới

Vỏ Trái Đất và phần trên cùng của lớp Manti (đến độ sâu khoảng 100km) vật chất ởtrạng thái cứng, người ta thường gộp vào và gọi chung là thạch quyển Thạch quyển dichuyển trên một lớp mềm, quánh dẻo - quyển mềm của bao Manti, như các mảng nổi trênmặt nước

Quyển mềm của bao Manti có ý nghĩa lớn đối với vỏ Trái Đất Đây là nơi tích tụ vàtiêu hao nguồn năng lượng bên trong, sinh ra các hoạt động kiến tạo làm thay đổi cấu trúc

bề mặt Trái Đất như hình thành những dạng địa hình khác nhau, các hiện tượng động đất,núi lửa…

Nhân Trái Đất

Nhân Trái Đất là lớp trong cùng, dày khoảng 3470 km Ở đây, nhiệt độ và áp suất lớnhơn so với các lớp khác

triệu đến 3,5triệu atm, vật chất tồn tại trong trạng thái lỏng Từ 5100km đến 6371 km lànhân trong, áp suất từ 3 triệu đến 3,5 triệu atm, vật chất ở trạng thái rắn Thành phần vậtchất chủ yếu của nhân Trái Đất là những kim loại nặng như niken (Ni), sắt (Fe) nên nhânTrái Đất còn được gọi là nhân Nife

Hình 2.1: Cấu tạo trái đất

2.1.3 Thành phần vật chất của vỏ trái đất

như clo, lưu huỳnh và flo là các ngoại lệ quan trọng duy nhất đối với thành phần này vàtổng khối lượng của chúng trong bất kỳ loại đá nào thông thường đều nhỏ hơn 1%

mặt trong các ôxít, chủ yếu là của silic, nhôm, sắt, canxi, magiê, kali và natri Silica là thành

các loại đá, Clarke đưa ra thành phần phần trăm trung bình theo khối lượng như sau:

Bảng 2.1: Thành phần các nguyên tố trong vỏ trái đất

Oxy (O2) Silic (SiO2) Nhôm (Al) Sắt (Fe) Calci (Ca) Natri (Na) Kali (K) Magne (Mg) Titan (Ti) Hydrogen (H2) Các nguyên tố khác

2.2.1 Sự hình thành đại dương

Hình 2.2: Cấu trúc các Đại dương theo tuổi

Khi lớp khí nóng dày đặc bao phủ trái đất nguội đi và chuyển thành những đám mây.Những đám mây này tạo ra mưa rơi xuống trái đất trong một thời gian dài Nước mưa tích

tụ trong những phần thấp của trái đất tạo thành các đại dương Sau đó, có những thay đổi dữdội bởi vì bề mặt của trái đất có chỗ được nâng cao lên có chỗ bị lún xuống Điều này tạo racác núi lửa Dần dần trái đất trở nên lắng dịu từ từ, các đại dương, núi đồi đã được địnhhình

Đại dương là nơi chứa một lượng nước lớn trên trái đất Đại dương có diện tích 361triệu km² chiếm 75% bề mặt Trái Đất Ban đầu chỉ có một đại dương duy nhất mà thôi vìban đầu phần đất liền của Trái Đất cũng là một khối thống nhất Nhưng sau khi các mảnglục địa được tách ra như bây giờ (thuyết lục địa trôi) thì các đại dương do vậy mà cũngđược chia ra thành 5 phần nhỏ hơn là: Thái Bình Dương, Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương,phần phía Nam cực và phần thứ năm nằm ở phía cực Bắc (Antarctic and ArcticOceans).Tuy nhiên hai phần Nam và Bắc cực đều được gọi chung là Bắc Băng Dương và

do vậy chúng ta đều biết đến tên của bốn đại dương đó là:Thái Bình Dương, Đại TâyDương, Ấn Độ Dương, Bắc Băng Dương

2.2.2 Phân bố tài nguyên nước

toàn cầu ở các đại dương, 3% còn lại là nước ngọt tồn tại ở dạng băng tuyết, nước ngầm,sông ngòi và hơi nước trong không khí Hệ thống nước khí quyển, nguồn động lực của

Trái Đất Trong đó nước ngầm chiếm 30,1%, băng tuyết vĩnh cửu chiếm 68,7%, nước sinhvật 0,003%, nước trong khí quyển 0,04%, nước trong ao hồ, đầm lầy và trong lòng sông chỉchiếm chưa đầy 0,3%, (ao hồ 0,26%, đầm lầy 0.03% và trong sông 0,006%)

Nước mặt

Sự bốc hơi nước trong đất, ao, hồ, sông, biển; sự thoát hơi nước ở thực vật và độngvật , hơi nước vào trong không khí sau đó bị ngưng tụ lại trở về thể lỏng rơi xuống mặt đấthình thành mưa, nước mưa chảy tràn trên mặt đất từ nơi cao đến nơi thấp tạo nên các dòngchảy hình thành nên thác, ghềnh, suối, sông và được tích tụ lại ở những nơi thấp trên lục địahình thành hồ hoặc được đưa thẳng ra biển hình thành nên lớp nước trên bề mặt của vỏ tráiđất

Trong quá trình chảy tràn, nước hòa tan các muối khoáng trong các nham thạch nơi nóchảy qua, một số vật liệu nhẹ không hòa tan được cuốn theo dòng chảy và bồi lắng ở nơikhác thấp hơn, sự tích tụ muối khoáng trong nước biển sau một thời gian dài của quá trìnhlịch sử của quả đất dần dần làm cho nước biển càng trở nên mặn

Có hai loại nước mặt là nước ngọt hiện diện trong sông, ao, hồ trên các lục địa vànước mặn hiện diện trong biển, các đại dương mênh mông, trong các hồ nước mặn trên cáclục địa

Nước ngầm

Ðó là loại nước tích tụ trong các lớp đất đá dưới sâu trong lòng đất, nước tích tụ làmđất ẩm ướt và lấp đầy những tế khổng trong đất Phần lớn nước trong các tế khổng của lớpđất mặt bị bốc hơi, được cây hấp thụ và phần còn lại dưới ảnh hưởng của trọng lực, trực dixuống tới các lớp nham thạch nằm sâu bên dưới làm bảo hòa hoàn toàn các lổ trống bêntrong cho các lớp đá này ngậm nước tạo nên nước ngầm Quá trình hình thành nước ngầmdiễn ra rất chậm từ vài chục đến hàng trăm năm

Có hai loại nước ngầm: nước ngầm không có áp lực và nước ngầm có áp lực

Nước ngầm không có áp lực: là dạng nước được giữ lại trong các lớp đá ngậm nước

và lớp đá này nằm bên trên lớp đá không thấm như lớp diệp thạch hoặc lớp sét nén chặt

Nước ngầm có áp lực: là dạng nước được giữ lại trong các lớp đá ngậm nước và lớp

đá này bị kẹp giữa hai lớp sét hoặc diệp thạch không thấm Do bị kẹp chặt giữa hai lớp đákhông thấm nên nước có một áp lực rất lớn vì thế khi khai thác người ta dùng khoan xuyênqua lớp đá không thấm bên trên và chạm vào lớp nước này nó sẽ tự phun lên mà không cầnphải bơm Loại nước ngầm này thường ở sâu dưới mặt đất, có trữ lượng lớn và thời gianhình thành nó phải mất hàng trăm năm thậm chí hàng nghìn năm

2.3 Khí quyển

Khí quyển là lớp vỏ ngoài của trái đất với ranh giới dưới là bề mặt thuỷ quyển, thạchquyển và ranh giới trên là khoảng không giữa các hành tinh Khí quyển trái đất được hìnhthành do sự thoát hơi nước, các chất khí từ thuỷ quyển và thạch quyển

Thời kỳ đầu, khí quyển chủ yếu gồm hơi nước, amoniac, metan, các loại khí trơ vàhydro Dưới tác dụng phân huỷ của tia sáng mặt trời hơi nước bị phân huỷ thành oxy vàhydro Oxy tạo ra tác động với amoniac và metan tạo ra khí nitơ và cácboníc Quá trình tiếpdiễn, một lượng hidro nhẹ mất vào khoảng không vũ trụ, khí quyển còn lại chủ yếu là hơinước, nitơ, cácboníc, một ít oxy Thực vật xuất hiện trên trái đất cùng với quá trình quang

phát triển mạnh mẽ của động thực vật trên trái đất cùng với sự gia tăng bài tiết, phân huỷ

Hình 2.3: Phân bố nước trên Trái đất

xác chết động thực vật, phân huỷ yếm khí của vi sinh vật đã làm cho nồng độ khí N2 trongkhí quyển tăng lên nhanh chóng, để đạt tới thành phần khí quyển hiện nay.

quyển Các kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy: Gần 50% khối lượng khí quyển phân bố

từ mặt đất đến độ cao 5km, 75% ở độ cao 10km và 95% ở độ cao từ mặt đất đến 20km Lớpkhí quyển trên 80km chỉ chứa 0,5% khối lượng của nó Cho đến nay việc xác định độ caocủa khí quyển còn gặp nhiều khó khăn vì càng lên cao không khí càng thưa loãng Người tacòn quan sát thấy hiện tượng cực quang ở độ cao 1.100 km Ðiều đó cho ta thấy ở độ cao đóvẫn còn không khí Những chất khí ở độ cao 1000 km trở lên hết sức loăng Các chất khí cótốc độ chuyển động lớn vì gần như thoát khỏi trường trọng lực của trái đất và tỏa vào khônggian vũ trụ

2.3.1 Cấu trúc theo chiều thẳng đứng của khí quyển

Hình 2.4: Cấu trúc khí quyển

Dựa trên những đặc tính vật lý và tính chất hoạt động, khí quyển trái đất được chiathành 5 tầng mỗi tầng có những đặc trưng vật lý khác nhau

Tầng đối lưu (Troposphere)

Là tầng không khí gần mặt đất nhất, độ cao trung bình của nó vào khoảng 11 km: ở haicực trái đất chỉ cao từ 8 - 10 km, còn ở vùng xích đạo là 13-15 km Ðộ cao của tầng khíquyển này do độ cao của các dòng đối lưu quyết định, bởi vậy nó thay đổi theo mùa trongnăm và thay đổi theo vĩ độ địa lý, do tính chất nhiệt lực quyết định

Tầng đối lưu là tầng khí quyền hoạt động nhất Các hiện tượng thời tiết, mưa, nắng,mây, dông bão đều xảy ra ở tầng khí quyển này Tầng đối lưu cũng là môi trường sốngcủa tất cả các sinh vật trên trái đất

Ðặc điểm quan trọng của tầng đối lưu là nhiệt độ giảm dần theo độ cao Trung bình cứ

Ở tầng này thường xảy ra hiện tượng các dòng không khí đi lên hoặc đi xuống (do cáctrung tâm khí áp cao, khí áp thấp , do gặp các chướng ngại vật trên mặt đất, do sự tranhchấp giữa các khối không khí ) Hiện tượng thăng giáng của các khối không khí đã làmthay đổi chế độ nhiệt, ẩm của không khí

Hiện tượng thăng, giáng của các khối không khí trong tầng đối lưu thường diễn ra hàngngày, với cường độ mạnh hay yếu tùy theo chế độ nhiệt của mặt đất và là nguyên nhân làmhơi nước ngưng kết, tạo thành mây, mưa Hiện tượng đi xuống của các khối không khí (ở

các trung tâm áp cao, trên các sườn núi xuống ) làm cho không khí nóng lên, độ ẩm xa dầntrạng thái bão hòa Hiện tượng thăng, giáng của các khối không khí là một hiện tượng đặctrưng quan trọng của tầng đối lưu

Tầng đối lưu chiếm 80% khối lượng khí quyển và 90% hơi nước, thành phần khí quyển

ở tầng này luôn luôn diễn ra sự trao đổi giữa mặt đất, mặt đại dương và khí quyển

Tầng bình lưu (Stratosphere)

Tầng bình lưu là tầng tiếp giáp với tầng đối lưu, lên cao tới 50km Ðặc điểm của tầngbình lưu là không khí ít bị xáo trộn theo chiều thẳng đứng Có thể tách tầng này thành hailớp:

- Lớp đẳng nhiệt: nằm sát tầng đối lưu lên cao tới 25km, nhiệt độ ít thay đổi, trung bình

sang tây Kích thước các khối không khí này có thể tới hàng nghìn cây số

- Lớp nghịch nhiệt: ở độ cao từ 25 đến trên 50km Ở tầng này nhiệt độ tăng dần theo độcao, nhiệt độ trung bình vào khoảng 00C, tối đa có thể tới trên +20C

Sư tăng dần nhiệt độ của lớp khí quyển này có thể là do sự có mặt của tầng ôzôn, chấthấp thu mạnh các tia sóng ngắn của bức xạ mặt trời

- Phía trên tầng nghịch nhiệt là đỉnh tầng bình lưu (Stratopause), nhiệt độ khá ổn định,

- Tầng Ôzôn đạt nồng độ cực đại từ độ cao 19 – 23km

Tầng Ôzôn - lá chắn bảo vệ

Tác dụng của bức xạ Mặt trời đã duy trì sự sống trên hành tinh của chúng ta Tác dụng

đó phụ thuộc vào độ dài ban ngày, độ cao Mặt trời, mây, độ ẩm và độ nhiễm bẩn của khôngkhí Bức xạ Mặt trời chiếu xuống Trái đất dưới dạng sóng điện từ với phổ bước sóng rấtrộng Bức xạ Mặt trời chiếu tới giới hạn ngoài của khí quyển Trái đất (độ cao cách mặt đấtkhoảng 3000km) gồm các tia gamma, tia rơn ghen, tia tử ngoại, tia nhìn thấy, tia hồng

thụ và lọc một bộ phận lớn các tia bức xạ Mặt trời Vì vậy, người ta gọi khí quyển là mànchắn các tia bức xạ, nó chỉ dành lại 2 cửa sổ cho một phần bức xạ Mặt trời chiếu xuống mặtđất, đó là “cửa sổ” dành cho các tia nhìn thấy, một số tia tử ngoại đi qua và một "cửa sổ"dành cho các bước sóng dài chiếu xuống Trái đất

Trong khí quyển Trái đất, tới độ cao khoảng 80km là tầng điện ly (tầng ion hoá) Tầng

qua tầng ôzôn, nhưng lại bị phản xạ bởi oxi và nitơ trở lại vũ trụ Như vậy, trên thực tế tồntại một cơ chế tự nhiên bảo vệ sinh quyển chống lại tác động nguy hiểm của các tia tử

vì có tầng ôzôn Khí ôzôn tự nhiên được hình thành là do các tia tử ngoại chiếu vào các

O + O2 = O3

Ôzôn có thể hấp thụ năng lượng bức xạ tử ngoại và lại phân huỷ theo phản ứng:

O3 + Bức xạ tử ngoại = O2 + ONhư vậy, trong thiên nhiên, khí ôzôn luôn luôn phân huỷ và tái tạo, giữ được sự tồntại ổn định cho lớp ôzôn Khí ôzôn hấp thu tia tử ngoại nên có tác dụng che chắn cho bề mặttrái đất Vì thế, lớp ôzôn trong khí quyển được gọi là chiếc "ô bảo vệ" hay "lá chắn" chosinh vật trên Trái đất Ở giới hạn ngoài khí quyển, bức xạ tử ngoại chiếm 7% tổng nănglượng bức xạ mặt trời, khi qua tầng khí quyển bị ôzôn giữ lại, chỉ còn l% chiếu tới mặt đất

Ở mặt đất hàm lượng bức xạ sóng ngắn không những không gây độc hại cho cơ thể sống

mà còn có tác dụng kích thích, thúc đẩy các quá trình trao đổi chất, làm tăng cường sinhtrưởng, phát triển để cho năng suất cao

Tầng trung lưu (Mesosphere)

Tầng trung gian nằm trên tầng bình lưu cho đến độ cao 80 - 90 km Tầng này nhiệt độgiảm dần theo độ cao và đạt đến giá trị -920C

Tầng nhiệt lưu (Thermosphere)

Còn gọi là tầng nhiệt quyển là tầng không khí có độ cao từ 80 - 500km Ở tầng nàykhông khí rất thưa loãng Dưới tác dụng của các tia bức xạ, các chất khí đều bị phân ly và bịion hoá mạnh Khí quyển ở đây có độ dẫn điện cao

Ðộ dẫn điện cao ở tầng điện ly là nguyên nhân làm phản hồi các sóng vô tuyến phát đi

từ mặt đất, nhờ vậy mà mọi thiết bị vô tuyến điện ở mặt đất, ở các vệ tinh nhân tạo mới cóthể hoạt động bình thường được

Tầng ion có thể nhận thấy hai cực đại ion hóa ở độ cao 100 km và 180 - 200km

Ðặc điểm quan trọng của tầng khí quyển này là nhiệt độ không khí cao và tăng nhanh

Tầng khuyếch tán (Exosphere)

Giới hạn trên của tầng này vào khoảng 2000 đến 3000 km, là tầng chuyển tiếp giữa khíquyển và không gian vũ trụ (Outer space), không khí tầng này rất thưa loãng thành phầnchủ yếu là Hydrô và Hêli

2.3.2 Thành phần không khí của lớp khí quyển gần mặt đất

Sự trao đổi liên tục giữa khí quyển, địa quyển, thủy quyển và sinh quyển đã tạo nênnhững cân bằng động duy trì sự có mặt và tồn tại của các chất khí trong khí quyển Trong

0,93% acgon (Ar), 0,03% cacbonic Các chất khí nêon, hê li, cripton, hyđrô, xênon và ôzônchỉ chiếm 0,01% (Bảng 2.2) Trong khí quyển còn có một số chất có thành phần biến độngnhư hơi nước, bụi khói, các chất khí độc hại, các ion và các chất hữu cơ do thực vật thảira

Bảng 2.2: Thành phần không khí khô, không bị ô nhiễm

Các dạng sự sống trên hành tinh đôi khi được nói đến như là "sinh quyển" Người ta nói

là nơi duy nhất đã biết có sự sống tồn tại Các nhà khoa học cho rằng một sinh quyển như ởTrái Đất là rất hiếm

hệ động vật tương đối giống nhau sinh sống Các quần xã sinh vật được phân chia chủ yếu

vòng Bắc cực và vòng Nam cực là tương đối hiếm về thực vật và động vật, trong khi phần

Hình 2.5: Phân bố sinh quyển trên Trái Đất

Sinh quyển của Trái Đất tạo ra các thay đổi khá lớn đối với bầu khí quyển và, ngược

nay Sự thay đổi này tạo điều kiện thuận lợi cho sự phổ biến của các vi sinh vật hiếu khí,

độ trung bình Điôxít cacbon, hơi nước, mêtan và ôzôn là các khí nhà kính đầu tiên trongbầu khí quyển của Trái Đất Nếu không có hiệu ứng duy trì nhiệt này, nhiệt độ trung bình

Trái Đất là nơi sinh sống của hơn 6.740.000.000 người tính đến tháng 11 năm 2008, và

năm 2050 Phần lớn sự gia tăng này diễn ra ở các nước đang phát triển Mật độ dân số rất đadạng ở khắp nơi trên thế giới, nhưng phần lớn sống ở Châu Á.

Sinh quyển Trái Đất tạo ra các sản phẩm sinh học có ích cho con người bao gồm thức

ăn, gỗ, dược phẩm, khí ôxy và tái chế nhiều chất thải hữu cơ Hệ sinh tháilục địa phụ thuộc

tan trong nước được rửa trôi từ đất liền ra Con người cũng sống trên đất bằng cách sử dụngcác vật liệu xây dựng để kiến thiết nhà cửa

2.5 Mối quan hệ giữa con người và các thành phần môi trường

Trái đất, bằng lực hút của mình đã tập trung xung quanh nó một lớp các chất khí đượcgọi là khí quyển Lớp khí quyển gần mặt đất có vai trò hết sức lớn lao đối với sự sống trêntrái đất, là môi trường quan trọng của nền sản xuất nông nghiệp

Trong khí quyển liên tục xẩy ra các quá trình và hiện tượng vật lý: sự tuần hoàn nước,các hiện tượng quang học, điện học Tập hợp các hiện tượng và quá trình vật lý đó chính làchế độ thời tiết của một vùng Ở một chừng mực nào đó sự biến đối của thời tiết đã tạo nênnhững điều kiện cần thiết cho sự sống nói chung và cho ngành sản xuất nông nghiệp nóiriêng Sự biến động thái quá của nó có thế dẫn đến những thiên tai đe dọa cuộc sống và cáchoạt động sản xuất của con người

Giữa khí quyển, sinh quyển, thủy quyển và địa quyển luôn luôn trao đổi tương tác lẫnnhau trong suốt quá trình lịch sử hình thành trái đất đă tạo nên những cân bằng động.Những cân bằng này có tác dụng duy trì, tái tạo các pha của cân bằng tư nhiên Nếu mộtđiều kiện nào đó trong cân bằng bị phá vỡ sẽ gây ra những tổn thất không lường trướcđược Sự hoạt động thiếu ý thức bảo vệ thiên nhiên của con người ngày càng xâm phạm cânbằng sinh thái, làm cho nguồn tài nguyên ngày càng cạn kiệt

Cuộc sống của con người cũng chịu những tác động xấu từ các dạng thời tiết chu kì như

bão, áp thấp nhiệt đới hay các biến động bất thường như động đất, lở đất, sóng thần, phuntrào núi lửa, lốc xoáy, sụt đất, bão tuyết, lũ lụt, hạn hán và các thảm họa thiên tai khác.Con người cũng là thủ phạm của nhiều xáo trộn tiêu cực cho Trái Đất, nhiều trong số

mạc hóa) và của động vật hoang dã (tuyệt chủng loài), hiện tượng bạc màu đất, sự mất đất,

sự xói mòn và sự xuất hiện của các sinh vật xâm hại

Người ta đồng ý rằng có một mối liên hệ giữa các hoạt động của con người với hiện

dâng cao mực nước biển

Việc bảo vệ cân bằng sinh thái là vấn đề quyết định sự tồn vong của loài người Mọingười cần có ý thức bảo vệ nó

Chương 3

CƠ SỞ SINH THÁI HỌC

3.1 Nhân tố sinh thái

3.1.1 Khái niệm

Trong môi trường, sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật luôn chịu tác động của rấtnhiều yếu tố sinh thái (gồm các yếu tố trực tiếp cũng như gián tiếp) Các yếu tố này rất đadạng, chúng có thể là tác nhân có lợi cũng như có hại đối với các sinh vật

Nhân tố sinh thái: Đó là những thành phần cấu thành môi trường sống của các sinh vật.

Ví dụ: ánh sáng, CO2, nước, khoáng chất, đất, địa hình

3.1.2 Phân loại

Dựa vào nguồn gốc và đặc trưng tác động của các yếu tố sinh thái, người ta chia ranhóm các yếu tố vô sinh, yếu tố hữu sinh và con người

Yếu tố vô sinh

Là thành phần không sống của tự nhiên, gồm các chất vô cơ tham gia vào chu trình tuần

glucid, mùn) và các yếu tố vật lý như các yếu tố khí hậu (ánh sáng, nhiệt độ, nước, khôngkhí-gió-áp suất), đất (thành phần khoáng vật, thành phần cơ giới đất, các tính chất lý hóahọc của đất), địa hình (độ cao, trũng, dốc, hướng phơi của địa hình)

Sự phân loại các nhóm sinh thái như trên, chủ yếu cho các sinh vật trên cạn Đối vớicác sinh vật dưới nước cũng chịu tác động tổng hợp của nhiều yếu tố do tính chất của môitrường nước quyết định

Yếu tố hữu sinh

Gồm các cá thể sống như: thực vật, động vật, nấm, vi sinh vật… Mỗi sinh vật thườngchịu ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp của các cơ chế khác nhau trong mối liên hệ cùngloài hay khác loài ở môi trường xung quanh Các yếu tố này là thế giới hữu cơ, một thànhphần rất quan trọng của môi trường

Thực vật: ảnh hưởng trực tiếp và tương hỗ của các thực vật sống cùng (cơ học, cộng

sinh, kỵ khí), ảnh hưởng gián tiếp làm thay đổi môi trường sống qua các sinh vật khác (quađộng vật và vi sinh vật), qua môi trường vô sinh (cạnh tranh, cảm nhiễm qua lại)

Động vật: Tác động trực tiếp (ăn, dẫm, đạp, làm tổ, truyền phấn, phát tán hạt) và gián

tiếp qua môi trường sống

Yếu tố sinh thái giới hạn là yếu tố mà khi tác động đến sinh vật được giới hạn từ điểmcực hại thấp đến điểm cực hại cao qua điểm cực thuận Dưới điểm cực hại thấp và trên điểmcực hại cao, sinh vật không tồn tại được Nhiệt độ, nồng độ muối, pH, chất độc… được coi

là những yếu tố giới hạn đối với sinh vật Nếu các sinh vật có phạm vi chống chịu rộng đốivới yếu tố sinh thái nào đó mà nó có hàm lượng vừa phải và ổn định trong môi trường, thìyếu tố này không phải là yếu tố giới hạn sinh thái Ngược lại, nếu các sinh vật có phạm vichống chịu hẹp đối với một yếu tố thay đổi nào đó, thì chính yếu tố đó là yếu tố sinh tháigiới hạn

Yếu tố con người

Con người được tách ra làm yếu tố độc lập vì con người có thể tác động vào môi trường

tự nhiên một cách có ý thức và quy mô đặc trưng

Tất cả các dạng hoạt động của xã hội loài người đều làm biến đổi môi trường sống tựnhiên của các sinh vật Ở một góc độ nhất định, con người và động vật đều có những tác

động tương tự đến môi trường (lấy thức ăn, thải chất thải vào môi trường …) Tuy nhiên, docon người có sự phát triển trí tuệ cao hơn, hoạt động của con người cũng đa dạng nên đã tácđộng mạnh đến môi trường, thậm chí có thể làm thay đổi hẳn môi trường và sinh giới ở nơinày hoặc nơi khác.

- Các nhân tố độc lập với mật độ và các nhân tố phụ thuộc vào mật độ

- Sự phân loại không gian dựa vào đặc tính môi trường:

+ Nhân tố khí hậu: nhiệt độ, không khí, ánh sáng, mưa

+ Nhân tố thổ nhưỡng: pH, thành phần cơ giới

+ Nhân tố thủy sinh: dòng chảy, chất hòa tan

- Phân loại theo thời gian: ảnh hưởng của sự biến thiên theo năm, mùa hay ngày đêm(tính chu kỳ)

Các nhân tố sinh thái không bao giờ tác động riêng lẻ mà luôn tác động kết hợp vớinhau Nhân tố sinh thái nào cũng có thể trở thành nhân tố hạn chế trong không gian hoặcthời gian

3.1.3 Một số quy luật giới hạn sinh thái

Quy luật tác động tổng hợp của các nhân tố sinh thái: Các nhân tố sinh thái tác động

đến sinh vật một cách đồng thời và tổng hợp

Quy luật Liebig (1840): Chất có hàm lượng tối thiểu điều khiển năng suất, xác định đại

lượng và tính ổn định của mùa màng theo thời gian”

Quy luật Shelfords (1913): Sự tác động của các nhân tố sinh thái lên cơ thể không chỉ

phụ thuộc vào tính chất của nhân tố mà còn phụ thuộc vào cường độ (lượng) của nhân tố

đó Sự giảm hay tăng cường độ tác động của nhân tố vượt ra ngoài giới hạn thích hợp của

cơ thể thì làm giảm khả năng sống của cơ thể Khi cường độ lên đến ngưỡng cao nhất hoặcxuống tới ngưỡng thấp nhất đối với khả năng chịu đựng của cơ thể thì sinh vật sẽ không thểtồn tại Những vùng tác động của các nhân tố sinh thái

Nhân tố giới hạn: Bất kể ở mức độ tổ chức nào (cá thể, quần thể, hay quần xã sinh vật)

người ta cũng phải khảo cứu ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái riêng biệt của mỗi môitrường Các thông số này là những thông số lý, hóa hay sinh học có tác động trực tiếp lênsinh vật

Thực nghiệm cho thấy rằng tất cả các nhân tố sinh thái vào lúc này hay lúc khác trongnhững điều kiện địa phương đều có thể tác động như là các nhân tố hạn chế Nếu xem xétmột nhân tố nào đó, tùy theo điều kiện không gian và thời gian, nhân tố đó có thể xuốngdưới một trị số tối thiểu không thể đáp ứng được yêu cầu của một loài hay một quần xã Ðểphát triển trong một sinh cảnh, tất cả các sinh vật đều cần có những điều kiện về nhiệt độ,thức ăn, muối khoáng Nhân tố nào ở gần mức tối thiểu nhất sẽ là nhân tố giới hạn

Ðịnh luật tối thiểu

Ðịnh luật này liên quan đến ảnh hưởng của các chất khoáng cần thiết cho cây trồng Sựtăng trưởng của cây chỉ có thể có trong điều kiện các chất cần thiết phải có đủ liều lượngtrong đất Chính những chất bị thiếu chi phối sản lượng mùa màng Do đó năng suất củamùa màng tùy thuộc duy nhất vào chất dinh dưỡng hiện diện trong môi trường với liềulượng ít nhất (so với lượng tối ưu)

Ðịnh luật tối thiểu có thể mở rộng sự áp dụng cho các nhân tố sinh thái dưới dạng cácđịnh luật của các nhân tố hạn chế, có thể được phát biểu như sau: sự thể hiện (tốc độ và qui

mô ) của tất cả quá trình sinh thái học được chi phối bởi các nhân tố hiện diện với liềulượng ít nhất trong môi trường

Cần nhấn mạnh là định luật tối thiểu thay đổi trong sự thể hiện của nó do nơi có sự tácdộng qua lại của các nhân tố sinh thái Do đó ở thực vật, kẽm thì cần thiết ở nồng độ thấpcho cây mọc trong bóng râm hơn là cây mọc ngoài ánh sáng Tương tự, côn trùng phát triểntrong môi trường khô ráo thì có nhiệt độ gây chết cao hơn các cá thể phát triển trong môitrường ẩm ướt (ở nơi khô, côn trùng chịu nóng giỏi hơn)

Ðịnh luật chống chịu

Ðịnh luật tối thiểu chỉ là một trường hợp đặc biệt của một nguyên tắc tổng quát hơn gọi

là định luật về sự chống chịu, sự rộng lượng

Theo định luật này thì tất cả nhân tố sinh thái có một khỏang giá trị hay khuynh độ(gradient) mà trong đó các quá trình sinh thái học diễn ra bình thường Chỉ trong khoảng giátrị đó thì sự sống của một sinh vật hoặc sự xuất hiện của một quần xã mới diễn ra được Cómột giới hạn trên và một giới hạn dưới mà vượt khỏi đó thì sinh vật không thể tồn tại được.Trong khoảng chống chịu đó có một trị số tối ưu ứng với sự hoạt động tối đa của loài hoặcquần xã sinh vật

Hình 3.1: Các khoảng giới hạn sinh thái của sinh vật - Loài rộng và loài hẹp

theo định luật về sự chống chịu

Khoảng chịu đựng đối với mỗi nhân tố thay đổi tùy loài Nó xác định biên độ sinh tháihọc của loài Biên độ dao động này càng rộng khi khoảng chịu đựng các nhân tố sinh tháicủa loài càng lớn Ðiều này cũng áp dụng được cho quần thể hay quần xã sinh vật Có loàirộng hay hẹp đối với một nhân tố nào đó Thí dụ: loài rộng nhiệt (eurythermes), rộng muối(euryhalines), loài hẹp nhiệt (stenothermes) hay hẹp muối (stenohalines)

Sự thích nghi của sinh vật với các nhân tố sinh thái:

Các cá thể, quần thể hay toàn thể sinh vật không phải thụ động chịu ảnh hưởng của cácnhân tố sinh thái Chúng có một sự linh động sinh thái cho phép chúng thích nghi với cácbiến đổi trong không gian và thời gian đối với các nhân hạn chế của môi trường Chúng cónhững phản ứng bù trừ đối với những biến đổi của môi trường cho từng cá thể, hoặc quầnthể, quần xã sinh vật bằng các thích nghi khác nhau

Các thích nghi của sinh vật có thể ở mức đơn giản, cho đến mức độ phức tạp và sâu sắchơn

Thích nghi sinh lý học: Thể hiện do các cơ chế điều hoà tạo ra các biến đổi về biến

dưỡng, cho phép các sinh vậût giữ cho nội môi trường ở điều kiện ổn định và tối ưu so vớiđiều kiện biến đổi bên ngoài

Thí dụ: sự ổn định thân nhiệt của động vật máu nóng và sự thay đổi thân nhiệt của độngvật máu lạnh khác nhau so với nhiệt độ của môi trường Hay trường hợp gia tăng lượnghồng cầu nơi người từ đồng bằng lên miền núi cao

Thích nghi kiểu hình

Ðó là sự biến đổi kiểu hình do nơi tác động của các nhân tố lên sự tăng trưởng của sinhvật Thí dụ: Cây Tràm mọc riêng rẽ có tán lá hình cầu, cành nhánh phát triển ở các cao độkhác nhau và thường hướng ngang Ngược lại, cũng là loài này nhưng khi phát triển trongrừng, nơi có sự cạnh tranh ánh sáng ráo riết, thì có phát triển mạnh về chiều cao và có tánchụm

Thích nghi kiểu di truyền

Sự xuất hiện các kiểu sinh thái tiêu biểu cho một sự thích nghi hoàn chỉnh của các quầnthể của một loài theo các điều kiện sinh thái địa phương Khác với sự thích nghi kiểu hình,các loài địa phương tạo ra các tính chất di truyền và linh động của sinh vật

Khi đem trồng các hột của các cây lấy từ những nơi có độ cao khác nhau trong cùngmột vườn thực vật (có điều kiện môi trường giống nhau) thì thấy chúng vẫn còn giữ nhữngđặc tính riêng của từng kiểu sinh thái của nơi cư trú gốc của chúng

Chọn lọc tự nhiên và thích nghi sinh thái học

Sự kết hợp tác động của các nhân tố sinh thái và của chọn lọc tự nhiên là nguồn gốc của

sự xuất hiện các loài điạ phương và tiếp theo là sự phân hóa các loài (sự hình thành loàimới)

3.2 Quần thể sinh vật

3.2.1 Định nghĩa

Quần thể sinh vật là một nhóm cá thể của cùng một loài sinh vật sống trong một khoảngkhông gian xác định Thí dụ quần thể tràm ở rừng U Minh; quần thể Dơi Quạ ở Sóc Trăng Một quần thể là một đơn vị sinh thái học với những tính chất riêng biệt Ðó là tính chấtliên quan đến cả nhóm sinh vật chứ không cho từng cá thể riêng lẻ Ðó là mật độ, tỉ lệ sinhsản và tử vong, sự phát tán sự phân bố các lứa tuổi, tỉ lệ đực cái, tăng trưởng là các tínhchất của tập thể không riêng cho cá thể Một trong các đặc tính đáng chú ý nhất của quầnthể tự nhiên là tính ổn định tương đối của chúng Thật vậy, khi nghiên cứu các quần thểtrong môtü thời gian tương đối dài người ta thấy rằng các quần thể thường không thay đổilớn lắm Tuy nhiên vẫn có những biến động về số lượng cá thể xoay quanh một trị số trungbình được chi phối bởi các nhân tố môi trường

3.2.2 Các chỉ số đặc trưng của quần thể

3.2.2.1 Mật độ

Ðịnh nghĩa

Mật độ của quần thể là số lượng cá thể trên một đơn vị không gian (diện tích hoặc thểtích) Ðơn vị đo lường chủ yếu là diện tích được chọn sao cho phù hợp với kích thước hay

số vi sinh vật/ml nước Người ta cũng có thể dùng sinh khối để diễn tả mật độ Thí dụ số

kg cá/m2 ao nuôi hay trọng lượng sóc/km2 rừng cây

Sinh vật có kích thước nhỏ thường phong phú hơn sinh vật có kích thuớc lớn

Mật độ quần thể còn thay đổi tùy thuộc vào các nhân tố khác, chủ yếu là vị trí của nótrong chuỗi dinh dưỡng Mật độ càng thấp ở các quần thể chiếm vị trí càng cao của chuỗi

Xác định số lượng cá thể

Việc xác định số lượng cá thể tuy thuộc vào đặc tính của sinh vật Trường hợp các sinhvật có đời sống cố định thì đơn giản Ðó là trường hợp của thực vật, động vật không xươngsống có đời sống cố định như hàu, san hô Còn trường hợp các loài động vật khác, nhất làcác loài di trú thì khó khăn hơn nhiều

Một cách tổng quát thì không thể đếm một cách tuyệt đối số lượng cá thể của quần thể,ngoại trừ trường hợp loài người Cho nên người ta phải ước lượng với phương pháp sao cho

sự ước lượng này gần với sự thật nhất

- Ðếm trực tiếp: áp dụng đối với các động vật lớn như: sư tử, linh dương, cọp, beo Người ta còn dùng không ảnh hay chụp hình bằng hồng ngoại (sử dụng ban đêm)

- Phương pháp lấy mẫu với dụng cụ thích hợp cho từng đối tượng sinh vật

- Phương pháp đánh dấu và bắt lại Ðể xác địnhsố lượng N cá thể của một quần thể,người ta bắt và đánh dấu T cá thể rồi thả chúng Một thời gian sau người ta thực hiện mộtđợt bắt nữa được n cá thể ttrong đó có t cá thể được đánh dấu.Phương pháp này đòi hỏi một

số điều kiện Chẳng hạn như các cá thể có đánh dấu cần phải được phân bố đều trong quầnthể và cùng bị bắt với xác suất như nhau Sự tử vong phải giống nhau và không mất cácdấu Hơn nữa quần thể phải được xem như ổn định giữa hai lần bắt

3.2.2.2 Tháp tuổi và tỉ lệ đực cái

Tháp tuổi

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

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

Hình 3.2: Ba dạng tháp tuổi chính của con nguời

Người ta có thể đơn giản hóa tháp tuổi thành ba nhóm cá thể khác nhau Ðó là: cá thểtrẻ (tiền sinh sản), trưởng thành (sinh sản), và già (hậu sinh sản)

Tùy theo thành phần của ba nhóm cá thể trên, người ta có thể xếp loại thành quần thểphát triển, quần thể ổn định hay quần thể suy thoái

Tỉ lệ đực - cái

Ðó là tỉ lệ giữa số cá thể đực và số cá thể cái của một quần thể sinh vật Theo qui tắctổng quát thì các loài động vật là đơn phái tức là có con đực và con cái riêng Nhưng cũng

có hiện tượng lưỡng phái và trinh sản thường thấy ở động vật không xương sống

Ở đa số động vật có xương sống, có một sự thặng dư nhẹ nhàng ở con đực lúc mới sinh(như ở người chẳng hạn) Ðến tuổi trưởng thành tỉ lệ đực cái có thể thiên về con đực hoặccon cái tùy theo nhóm sinh vật và tùy vào nơi ở và các điều kiện khác của môi trường

3.3 Quần xã sinh vật

3.3.1 Định nghĩa

Quần xã sinh vật là một tập hợp các quần thể phân bố trong một vùng hoặc trong mộtsinh cảnh nhất định Ðó là một đơn vị có tổ chức, tức là có một số tính chất đặc biệt khôngthấy ở mức quần thể và cá thể

Thuật ngữ quần xã dùng để chỉ một một đơn vị chức năng Thí dụ quần xã vi sinh vật

cố định đạm trong một khu rừng; quần xã động vật có xương sống ăn kiến ở rừng TâyNguyên

Quần xã sinh vật là một thể thống nhất nhờ sự chuyển hóa và trao đổi chất tương hỗ.Thuật ngữ này cần đuợc hiểu theo nghĩa rộng và dùng để chỉ các đơn vị thiên nhiên có kíchthước khác nhau, từ quần xã một thân cây đến quần xã của một rừng hay đại dương

3.3.2 Đặc trung của quần xã

3.3.2.1 Sự phân tầng trong quần xã

Quần xã sinh vật bao gồm rất nhiều loài Các loài này thường chiếm các khoảng khônggian khác nhau, tạo nên sự phân tầng trong quần xã sinh vật Người ta thường phân biệt cáctầng sau

a Tầng tự dưỡng và tầng dị dưỡng

Tầng tự dưỡng là nơi xảy ra hoạt động quang tổng hợp mạnh của các sinh vật sản xuất

Ðó là tầng mà tán lá phát triển nhất, còn gọi là "tầng xanh", nơi nhận nhiều ánh sáng mặttrời nhất Còn trao đổi dị dưỡng xảy ra ở dưới, trong đất và trong chất trầm tích, còn gọi là

"tầng nâu", nơi tích lũy nhiều chất hữu cơ

b Sự phân tầng trên mặt đất của động vật và thực vật

Thảm thực vật có thể phân thành tầng cỏ, tầng cây bụi, tầng tiểu mộc và tầng đại mộc.Rừng dầy nhiệt đới có sự phân tầng phức tạp nhất.

Ðộng vật nhất là chim và các thú nhỏ sống trên cây (Sóc, Khỉ, Chồn bay ) cũng có sựphân tầng nhưng không rõ rệt như sự phân tầng ở thực vật

c Sự phân tầng dưới mặt đất của rễ cây

Sự phân tầng này không được rõ ràng lắm Rễ của các loài cây cắm vào đất với các độsâu khác nhau

d Sự phân tầng trong nước

Sự phân tầng của các thủy sinh vật thấy rõ trong các hồ sâu nhất là trong biển Các loàitảo biển và các động vật cố định (hàu, balane ) chỉ gặp ở những độ sâu nhất định

3.3.3.1 Sự đa dạng của quần xã

Số lượng loài (species richness)

Số lượng loài là tổng số loài của quần xã trong một hệ sinh thái Thực tế ít khi đếmđược tổng số loài trong một quần xã Vì vậy người ta thường nghiên cứu một phần của hệsinh thái, khi đó người ta sử dụng số lượng trung bình của loài, đó là số trung bình các loài

có trong mẫu của hệ sinh thái

Sự hiểu biết về tổng số loài thì tương đối dễ khi nghiên cứu quần xã các cây đại mộc,nhất là ở trong rừng ôn đới Công việc trở nên khó khăn hơn khi đó là các thực vật nhỏ hayđộng vật mà sự hiếm hay quá nhiều và việc di chuyển của chúng làm cho việc đếm trở nênkhó khăn

Người ta có thể ước lượng tổng số loài bằng cách sử dụng đường biểu diễn số lượngtích lũy của loài ứng với số lần thu mẫu Ðường tiệm cận của đường cong này là tổng sốloài Có sự biến thiên đáng kể trong tổng số loài của các quần xã Nhìn chung thì số lượngloài rất dồi dào ở các quần xã xích đạo và rất ít ở vùng cực Người ta thấy có 2.000 cây mộc

Eïquateur (Nam Mỹ) còn các rừng ôn đới chỉ có chừng 20 loài

Sự phong phú của các loài (species abondance)

Ðóï là số lượng cá thể của mỗi loài trong quần xã Ở đây, mật độ không phải là thông

số tốt để so sánh các quần xã mà các loài có kích thước quá chênh lệch nhau Do đó sinhkhối và trọng lượng khô trên diện tích cho ta một sự ước lượng chính xác hơn về sự phongphú này Các quần xã thực vật có thể được nghiên cứu bằng cách đánh giá sự phong phúcủa các loài khác nhau bằng phần trăm diện tích được che phủ bởi các cac thể của mỗi loài

Sự ưu thế (dominance)

Trong các quần xã, một số loài rất phong phú, tạo thành một tần số cao ; trong khi cácloài khác có số lượng rất ít, cho nên chỉ có một tần số thấp trong quần xã

Sự hiểu biết về độ ưu thế có lợi ích trong việc khảo cứu các quần xã bị chi phối bởi sự

ưu thế này Trong các quần xã đất liền, các cây hiển hoa tạo thành một nhóm ưu thế trongquần xã sinh vật sản xuất sơ cấp và cả của toàn thể sinh vật

Trong các quần xã thực vật ở vùng Bắc Cực có sự ưu thế rất mạnh, chỉ có một hoặc hailoài tạo thành hơn 90% của tầng đại mộc Ngược lại có đến hơn 20 loài cây ưu thế ở rừngmưa nhiệt đới

Sự đa dạng về loài (species diversity)

Ðể mô tả cấu trúc của một quần xã, số lượng loài chưa đủ để biểu diễîn đầy đủ Thâtvậy sự phong phú tương đối về loài cũng tham dự vào, bởi vì chỉ có vài phần trăm loài là

thực sự phong phú (có thể được tiểu biểu bởi mật độ sinh khối ) Trái lại, phần lớn còn lạiđược tạo ra bởi nhiều loài ít phổ biến, hiếm hoặc rất hiếm Trong khi vài loài có vai trò quantrọng trong quần xã thì vài loài hiếm chi phối sự đa dạng của quần xã

3.3.4 Mối quan hệ trong quần xã

Quan hệ dinh dưỡng

Trong quần xã luôn luôn có hai nhóm sinh vật có kiểu dinh dưỡng khác nhau Ðầu tiên

là nhóm sinh vật tự dưỡng, gồm chủ yếu là cây xanh Chúng có thể tổng hợp chất hữu cơ từchất vô cơ của môi trường, được gọi là sinh vật sản xuất, cung cấp thức ăn cho nhóm sinhvật dị dưỡng Sinh vật dị dưỡng không tự tạo được chất hữu cơ mà phải nhờ vào nhómtrước Sinh vật dị dưỡng gồm hai nhóm khác nhau Nhóm thứ nhất là sinh vật tiêu thụ gồm

đa số các động vật Nhóm còn lại là sinh vật phân hủy, gồm vi khuẩn và nấm, có nhiệm vụphân hủy chất hữu cơ từ xác bã động vật, thực vật và các chất thải thành chất vô cơ trả lạicho môi trường Ba nhóm sinh vât trên tạo thành chuỗi thức ăn hay chuỗi dinh dưỡng

Quan hệ cạnh tranh (competition)

Là sự tranh giành nhau nguồn tài nguyên giữa hai sinh vật cùng một loài hoặc thuộc hailoài khác nhau

Cạnh tranh cùng loài khi các cá thể của 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 mộtnguồn tài nguyên

Quan hệ ăn mồi (predation)

Là hiện tượng một sinh vật bắt và ăn một sinh vật khác Thí dụ thỏ ăn cỏ, thỏ là vật ănmồi còn cỏ là mồi Khi sói ăn thỏ thì thỏ là con mồi và sói là vật ăn mồi

Quan hệ ký sinh (parasitism)

Là hiện tượng một sinh vật sống lợi dụng một sinh vật khác Trên hay trong cơ thể độngthực vật 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 sinh thường nhỏ hơn vật chủ và không nhất thiết phải giết chết vật chủ, trong khi vật ănmồi nhất thiết phải giết chết con mồi

Quan hệ 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 dụnấm Penicilium 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 tácdụng ngăn cản sự nẩy mầm của các hoà bản và các cây nhất niên khác

Quan hệ hội sinh (commensalism)

Ðây là mối quan hệ đơn giản và bước đầu của sự phát triển quan hệ hai bên cùng có lợi.Thí dụ : điạ y trên cây xoài, mận; dương xỉ, lan trên cây rừng

Quan hệ hợp tác (cooperation)

Ðó là mối quan hệ hai bên cùng có lợi nhưng không bắt buộc giữa hai loài Thí dụ : hảiquì và tôm ký cư

Quan hệ cộng sinh (symbiosis)

Ðây là mối quan hệ bắt buộc và có lợi giữa hai loài Thí dụ rong và nấm trong địa y; vikhuẩn nốt rễ và cây họ đậu; mối và nguyên sinh động vật

3.4 Hệ sinh thái

3.4.1 Định nghĩa

Hệ sinh thái là đối tượng nghiên cứu của sinh thái học Tất cả các sinh vật trong cùngmột khu vực đều có tác động qua lại với môi trường vật lý bằng các dòng năng lượng tạonên các cấu trúc dinh dưỡng, sự đa dạng về loài và chu trình tuần hoàn vật chất

Tất cả tạo thành một thể thống nhất một đơn vị chức năng gọi là hệ sinh thái Vậy hệsinh thái là một hệ thống của sinh vật và môi trường trong đó diễn ra các quá trình trao đổinăng lượng và vật chất giữa sinh vật với sinh vật; giữa sinh vật với môi trường

Một trong những đặc điểm chung nhất của hệ sinh thái là quan hệ tương hỗ của các sinhvật 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 lòngđất hay 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 của 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

Sự phân chia không gian và thời gian của các quá trình dinh dưỡng cho phép chia dòngnăng lượng theo hai kiểu: (1) kiểu gặm cỏ là quá trình trực tiếp sử dụng cả cây hay từngphần của cây sống; đó là kiểu xảy ra ở hệ sinh thái đồng cỏ (2) Kiểu ăn chất hữu cơ mụcnát hay ăn các phế liệu là quá trình phân hủy hay tích tụ các vật chất chết, như hệ sinh tháirừng sát

3.4.2 Cấu trúc

Về mặt chức năng có thể chia các loại sinh vật trong hệ sinh thái thành 3 nhóm:

Sinh vật sản xuất (hay tự dưỡng)

Chủ yếu là thực vật xanh, có khả năng chuyển hóa quang năng thành hóa năng nhờ quátrình quang hợp; năng lượng này tập trung vào các hợp chất hữu cơglucid, protid, lipid,tổng hợp từ các chất khoáng (các chất vô cơ có trong môi trường)

Sinh vật tiêu thụ (cấp 1, 2, 3)

Chủ yếu là động vật Tiêu thụ các hợp chất hữu cơ phức tạp có sẵn trong môi trườngsống

• Sinh vật tiêu thụ bậc 1: tiêu thụ trực tiếp các sinh vật sản xuất Chủ yếu là động

vật ăn thực vật (cỏ, cây, hoa, trái …) Các động vật, thực vật sống ký sinh trêncây 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 vật tiêu thụ bậc 3: thức ăn chủ yếu là các sinh vật tiêu thụ bậc 2 Đó là động

vật ăn thịt, ăn các động vật ăn thịt khác

Sinh vật phân hủy

Sinh vật phân hủy là những loại vi sinh vật hoặc động vật nhỏ bé hoặc các sinh vật hoạisinh có khả năng phân hủy các chất hữu cơ thành vô cơ Ngoài ra còn có những nhóm sinhvật chuyển hóa chất vô cơ từ dạng này sang dạng khác (như nhóm vi khuẩn nitrat hóa

chuyển NH4+ thành NO3 −) Nhờ quá trình phân hủy, sự khoáng hóa dần dần mà các chất hữu

cơ được thực hiện và chuyển hóa chúng thành chất vô cơ

Để duy trì chất lượng môi trường hay nói đúng hơn duy trì được cân bằng tự nhiên,cũng như để tất cả các hoạt động của con người đạt hiệu quả tốt nhất, vừa phát triển kinh tếvừa hài hòa với tự nhiên thì việc quy hoạch và quản lý lãnh thổ trên quan điểm sinh thái sẽ

là giải pháp hữu hiệu nhất Theo yêu cầu của con người, các hệ sinh thái tự nhiên có thểđược phân thành Hệ sinh thái sản xuất; Hệ sinh thái bảo vệ; Hệ sinh thái đô thị; Hệ sinh tháivới mục đích khác (du lịch, giải trí, khai thác mỏ …)

3.4.3 Sự chuyển hóa vật chất trong hệ sinh thái

Chuỗi và lưới thức ăn

Trong HST luôn xảy ra sự trao đổi vật chất và năng lượng trong nội bộ quần xã, giữaquần xã và môi trường bên ngoài của nó (sinh cảnh)

của quần xã lại chuyển hoá thành sinh cảnh thông qua quá trình phân huỷ xác sinh vật thànhnhững chất vô cơ

Các thành phần của quần xã liên hệ với nhau bằng quan hệ dinh dưỡng Quan hệ dinhdưỡng của các loài trong quần xã được thực hiện bằng chuỗi và lưới thức ăn

+ Chuỗi thức ăn (Foodchain): là một dãy bao gồm nhiều loài sinh vật, mỗi loài là một

"mắt xích" thức ăn; mắt xích thức ăn phía trên tiêu thụ mắt xích thức ăn phía dưới và nó lại

bị mắt xích thức ăn phía trên tiêu thụ

Hình 3.3: Sơ đồ chuỗi thức ăn

+ Lưới thức ăn (Foodweb): là phức hợp các chuỗi thức ăn có quan hệ với nhau trongHST Vì mỗi loài trong quần xã không phải chỉ liên hệ với một chuỗi thức ăn mà có thể liên

hệ với nhiều chuỗi thức ăn Tất cả các chuỗi thức ăn trong quần xã hợp thành lưới thức ăn

Hình 3.4: Sơ đồ lưới thức ăn

Những mắt xích thức ăn thuộc một nhóm sắp xếp theo các thành phần của chuỗi thức

ăn như: Sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ bậc 1, bậc 2, được gọi là các bật dinh dưỡng.Như vây, vật chất trong hệ sinh thái được chuyển hóa, trao đổi thông qua các các quan hệdinh dưỡng Lưới thức ăn càng phức tạp thì mức độ liên hệ giữa các sinh vật trong HSTcàng chặt chẽ Điều đó cho thấy rằng để đảm bảo cho 1 HST được cân bằng và bền vữngcần duy trì HST đó ở mức độ đa dạng sinh học cao

Sự trao đổi năng lượng

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 chất sinh hóa (như glucid chẳng hạn) cho cácsinh vật dị dưỡng Trong mọi trường thì năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng duy nhấtđược trực tiếp hay gián tiếp sử dụng bởi các sinh vật Số lượng sinh vật trong mỗi hệ sinhthái, sự phát triển và sinh sản nhanh hay chậm là tùy thuộc vào mức độ xâm nhập của nănglượng vào HST, vào tốc độ di chuyển của dòng năng lượng và lưu chuyển vật chất qua hệ Cần phân biệt sự khác nhau giữa dòng năng lượng và chu trình vật chất Các chất C, N,

trình 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 bảncủa nhiệt động học (nguyên lý Carnot)

Trái đất nhận năng lượng từ ánh sáng mặt trời

phút, gọi là hằng số mặt trời Khi đi qua khí quyển, ánh sáng này giảm rất nhiều, nhất là khi

đi qua lớp lớp mây mù, lớp nước và thảm thực vật, sống ở trên hoặc gần mặt đất, sinh vậtchịu tác động của dòng năng lượng gồm bức xạ ánh sáng mặt trời và bức xạ nhiệt có độ dàisóng dài từ các vật thể ở cự ly gần Cả hai yếu tô únày đã quyết định điều kiện khí hậu củamôi trường Ðó là nhiệt độ, sự bốc hơi nước, chuyển động của không khí (gió, bão) và củanước (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%

Hình tháp sinh thái

Hình 3.5: Một kiểu 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 của mối tương quan "kích thước cá thể/kiểu biến "của các loài trong quần xã

Ngoài ra, sự di chuyển của 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 của 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 giảmnăng lượng tự do hiện diện ở mỗi bậc dinh dưỡng mỗi khi lên bậc cao hơn Sự biến dưỡngcủa 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 tầmquan trọng của thông số tính toán Do đó ta có được các hình tháp số lượng, sinh khối vànăng lượng Chúng cho thấy hai tính chất cơ bản của cấu trúc dinh dưỡng của bất cứ hệ sinhthái nào Ðó là:

- Chiều cao của tháp tỉ lệ với chiều dài của chuỗi thức ăn, tức là số lượng bậc dinhdưỡng của chuỗi

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

Hình tháp số lượng

Hình 3.6: Một kiểu hình tháp số lượng

Nó là hình thức đơn giản nhất để nghiên cứu cấu trúc dinh dưỡng của một hệ sinh thái.Người ta thấy rằng, theo qui tắc tổng quát thì trong môi trường có nhiều cây cỏ hơn độngvật, 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 khốilượng con mồi có kích thước nhỏ thì mất nhiều công hơn Trái lại, con mồi quá lớn lại gâybối rối cho 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 của 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 của quần xãbởi vì nó chấp nhận tầm quan trọng như nhau cho các cá thể bất kể kích thước hay trọnglượng ra sao

Hình tháp sinh khối

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

nhu cầu biến dưỡng của sinh vật: bảo trì, tăng trưởng, sinh sản Hơn nữa động vật còn tiêutốn một số lượng quan trọng cho việc tạo ra công của 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 lượnghóa học bởi sinh vật tự dưỡng ( sinh vật sản xuất sơ cấp) Tổng số chất hữu cơ tạo ra tươngứng vơí sự quang hợp thô (sản lượng sơ cấp thô, PB) Thực vật sẽ sử dụng một phần nănglượng này để đảm bảo nhu cầu biến dưỡng; nó sẽ được phát tán bởi sự hô hấp (R1) Sựquang hợp nguyên (sản lượng sơ cấp/PN1) là sự chênh lệch giữa sự quang hợp thô và nănglượng mất đi do hô hấp

Lindeman (1942) đã đề nghị định luật về chuyển hóa năng lượng trong các hệ sinh thái,

mà người ta gọi là định luật 10% Luật này xác định là chỉ một phần năng lượng của hệ đivào bậc dinh dưỡng được chuyểín cho sinh vật của bậc dinh dưỡng cao hơn

Phần năng lượng này sẵn sàng cho các sinh vật dị dưỡng thường nằm trong khoảng từ10% đến 20% Áp dụng định luật này ta dễ dàng tính được số năng lượng sẵn sàng chođộng vật ăn thịt bậc 3 ( bậc dinh dưỡng 5) là bằng 1/10.000 của năng lượng cố định bởi sinhvật sản xuất Như vậy sự biến đổi năng lượng tong một mạng thức ăn được thực hiện vớimột hiệu số rất thấp Ðiều này giải thích tại sao số bậc dinh dưỡng trong chuỗi thức ăn cầnphải ít, bất kỳ quần xã ra sao

Một cách tổng quát thì 1000 Kcal/ngày/m2 được tạo ra bởi sinh vật sản xuất, 10

bậc dinh dưỡng thứ tư, chỉ có một số ít cá thể có thể sống được với số năng lượng ít ỏi sẵnsàng cho bậc này mà thôi

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

Hình 3.8: Một kiểu hình tháp năng lượng

Hình 3.9: Chu trình Cacbon

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 phânhủy Các vi sinh vật này phân hủy các chất thải, các mảnh vụn thực vật và các xác chếtthành các chất 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 chutrình diễn ra trong hệ sinh thái

Sự hiện diện của chu trình này làm cho sinh quyển có khả năng tự điều chỉnh, đảm bảocho các sự trường tồn của 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

3.4.4 Diễn thế sinh thái

Diễn thế nguyên sinh

Là sự hình thành rừng ở những nơi hoàn toàn chưa hề có rừng, trải qua 1 loạt các sựbiến đổi của các quần xã thực vật khác nhau cuối cùng hình thành nên quần xã thực vậtrừng tương đối ổn định

Diễn thế nguyên sinh gồm 4 pha:

 Di cư: Sự di cư các mầm mống thực vật đến vùng đất mới

 Định cư: Các mầm mống thực vật thích nghi, phát triển những thế hệ đầu tiên

 Quần tập: Xuất hiện tái sinh tự nhiên

 Xâm nhập: Nhóm thực vật khác xâm nhập vào nhóm thực vật đã thích nghi ổnđịnh trước và đã tác động đến môi trường sống

nước mới lắng động cát ở ven bờ, chúng thích nghi và phát triển, cố định cát bùn, làm thay

đổi dần môi trường sống, đến 1 giai đoạn nào đó sẽ xuất hiện sự xâm nhập của Vẹt, Rà, cácloài này sẽ chiếm ưu thế và lấn áp loài cũ để phát triển thành quần xã ưu thế, môi trướngsống sẽ thay đổi,tích lũy nhiều mùn hơn, cạn hơn Sau giai đoạn này sẽ xuất hiện các loài

Diễn thế thứ sinh

Diễn thế thứ sinh diễn ra trên cơ sở diễn thế nguyên sinh, bắt đầu từ khi hệ sinh tháirừng bị tác động từ bên ngoài (khai thác, chặt phá, nương rẫy ), sau đó là phục hồi rừng vàhình thành nên các rừng thứ sinh

Các nhân tố ảnh hưởng đến diễn thế thứ sinh: Hình thức và mức độ tác động vào rừng,điều kiện khí hậu,thổ nhưỡng

3.5 Mối quan hệ giữa con người và hệ sinh thái hệ sinh thái

3.5.1 Tác động của các yếu tố sinh thái đến con người

Ảnh hưởng của phương thức sống và thức ăn

Karl Linné từ thế kỷ thứ 18 đã đặt con người vào bộ linh trưởng (Primatas) Thực rabản chất con người vừa là cơ thể sinh học (somatic) vừa là văn hóa (cultural) Quá trìnhkhai thác môi trường từ cỏ cây, thú vật và quá trình thích nghi với điều kiện sống này làxuất phát điểm sâu xa dẫn đến chế tác công cụ và sáng tạo công nghệ chính là biểu tượngvăn hóa, thể hiện trên những cấu tạo và chức năng mới của cơ thể

hóa chi sau với chức năng đi thẳng

hoạt động tổng hợp (ngôn ngữ và chữ viết)

quan mật thiết đến toàn bộ hoạt động của cơ thể và liên quan đến sự tiến hóa về hìnhthái cấu tạo của các loại hình Người Chế độ dinh dưỡng có ảnh hưởng lâu dài đếncác đặc điểm cơ thể Ví dụ có 2 bộ tộc ở châu Phi sống gần nhau nhưng bộ tộc Maxaichuyên chăn nuôi, ăn thịt nhiều hơn cho nên cao hơn đến 10cm và nặng hơn 10kg sovới tộc người Kaknia (thuộc Kenia) chuyên trồng trọt

sinh học Ví dụ tiến bộ của y học (văn hóa) đã làm yếu hoặc loại trừ một số áp lựcchọn lọc nhưng lại tạo cơ hội cho một số áp lực mới như AIDS, các bệnh về timmạch, béo phì

Hình 3.10: Con người và sinh vật

Ảnh hưởng của yếu tố khí hậu

Ảnh hưởng của yếu tố khí hậu biểu hiện ở nhiều trạng thái khác nhau theo mùa, theođịa lý Là đều là tổ hợp của nhiều thành phần như nhiệt độ, độ ẩm, gió, mây mưa, nắngtuyết Tác động cua tổ hợp này được thông qua nhiều rào chắn tự nhiên (sông, hồ, biển,núi, cây rừng ) và rào chắn văn hóa (nhà cửa, quần áo, tiện nghi sinh hoạt ) tạo thành khíhậu toàn cầu, địa phương, tiểu khí hậu (ở tiểu vùng) và vi khí hậu (tại chỗ có giới hạn hẹp).Điều hòa nhiệt là thích nghi sinh học chủ đạo liên quan đến các chức năng của các tổchức cơ thể Một số cơ cấu góp phần bảo đảm tốt thích nghi với vi khí hậu Ví dụ khi nhiệt

độ môi trường thay đổi thì nhiệt da biến đổi nhưng nhiệt trung tâm của cơ thể bao giờ cũng

Ảnh hưởng của môi trường địa hóa

Hàm lượng khoáng chất trong thành phần sinh hóa của cơ thể có liên quan đến quátrình biến đổi nội bào (tạo xương, điều hòa áp lực thẩm thấu ) Tương quan về tỉ lệ sốlượng các thành phần khoáng trong môi trường có ảnh hưởng trực tiếp đến thành phầnkhoáng trong cơ thể từ đó ảnh hưởng đến sinh trưởng, tăng trưởng và phát triển Ví dụ bệnhbướu cổ liên quan đến hàm lượng Iode, bệnh sâu răng liên quan đến hàm lượng fluor trongnước …

Cân bằng khoáng trong cơ thể phải được đảm bảo trong một biên độ nhất định, thừa vàthiếu quá mức đều làm rối loạn cân bằng và gây bệnh Nghiên cứu mức khoáng hóa của bộxương bằng tia Rơnghen có thể giúp kiểm tra phản ứng địa hóa một cách khách quan

Người ta đặc biệt quan tâm đến mối tương quan giữa Strontium (Sr) và Calcium (Ca)cũng như sự có mặt hoặc vắng mặt của các yếu tố khoáng đa lượng (hoặc cả vi lượng) trongđất không chỉ ảnh hưởng đến mức khoáng hóa xương mà còn ảnh hưởng đến kích thước vàhình dạng chung của cơ thể hoặc từng phần cơ thể

3.5.2 Tác động của con người đến sinh quyển

Con người là một thành viên trong các hệ sinh thái tự nhiên quanh mình, có quan hệtương hổ thông qua các mắt xích thức ăn, các hoạt động lao động sản xuất nhưng đặc biệt làhành vi cư xử của con người

Trong quá trình phát triển, con người đã tác động vào hệ sinh thái tự nhiên rất nhiềunhư khai thác sinh vật thủy sinh, chăn nuôi, trồng trọt, khai thác các sản phẩm của rừng….Ngoài ra, con người còn tạo ra những hệ sinh thái nhân tạo như kết hợp trồng trọt, trồngrừng, chăn nuôi và con người tích cực tham gia bảo vệ môi trường, chống lại quá trình ônhiễm môi sinh và quản lý các nguồn tài nguyên tự nhiên và môi trường

Tuy nhiên, bên cạnh những tác động tích cực, con người đã để lại những tác động xấuđến môi trường gây những hậu quả khác nhau

Gây ô nhiễm môi trường

Một số hậu quả nghiêm trọng của ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến toàn cầu nhưmưa acid; Hiệu ứng nhà kính; Lỗ thủng tầng ozone

Công nghiệp, nông lâm ngư nghiệp, sinh hoạt thải ra môi trường đủ dạng chất thải rắn,nước, khí với hàng triệu tấn/năm Nước mặt tràn lên mặt đất, sông hồ, ngấm sâu xuống đất,chất khí độc cũng dâng lên cao, gây hại cho tầng ozone.

Mặt đất bị xói mòn, lớp phủ đất – dinh dưỡng cho thực vật cũng bị mất dần, đồng thờitrở thành bãi chôn rác và phóng xạ Đất nông nghiệp bị thâm canh bằng đủ các loại hóa chấtgây chai cứng đất Diện tích canh tác bị thu hẹp hàng năm 5 – 7 triệu ha

Nguồn nước sạch bị thu hẹp do khai thác bừa bãi, do ô nhiễm 60% dân đô thị và nôngthôn không có nước để dùng

Gây suy giảm đa dạng sinh học

Đa dạng sinh học là thuật ngữ để chỉ sự phong phú của các sinh vật sống từ tất cả cácnguồn, bao gồm lục địa, biển và các hệ sinh thái thủy sinh khác cũng như tổ hợp sinh thái,bao gồm sự đa dạng trong các chủng loài và hệ sinh thái

Đa dạng sinh học cung cấp nguồn thực phẩm cho con người, cung cấp nguồn gen quýhiếm, là tác nhân điều hòa sinh học, cung cấp các sản phẩm tự nhiên như thuốc trừ sâu,dược phẩm và các nguyên vật liệu khác, đồng thời còn phục vụ cho môi trường cũng nhưnhu cầu giải trí của con người

Nguyên nhân chính gây suy giảm đa dạng sinh học là những hành động phá hoại môitrường sống làm hủy diệt các loài động thực vật, mất tính đa dạng, số cá thể còn lại ít sẽkhông đủ sức hỗ trợ cho sự tồn tại của một quần thể, quần thể dễ bị tiêu diệt, tuyệt chủng vìnhững thay đổi bất thường Tính đa dạng di truyền của những quần thể này thấp nên khóthích nghi với các biến động khí hậu hoặc các bệnh truyền nhiễm

Hoạt động săn bắt của con người cũng đã gây sự tuyệt chủng của nhiều thú lớn Nhập

cư của các loài ngoại lai từ khu vực khác cũng dẫn đến sự tuyệt chủng của nhiều giống loài

vì gây sự mất cân bằng của chuỗi thức ăn – con mồi Mọi hoạt động của con ngườ nhằm tồntại và phát triển kinh tế-xã hội, nên bên cạnh những tác động xấu đối với môi trường, còn

có những tác động tích cực đến hệ sinh thái Tuy nhiên, chúng ta cần lưu ý đến những tácđộng tiêu cực đối với môi trường để có những giải pháp nhằm hạn chế đến mức thấp nhất

sự thiệt hại cần tránh

Chương 4 TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

4.1 Tài nguyên đất

4.1.1 Sự hình thành đất

Các yếu tố hình thành đất

Ðất là vật thể tự nhiên được hình thành lâu đời từ khi có sự sống xuất hiện trên quả đất,

là kết quả của một quá trình hoạt động tổng hợp của 5 yếu tố gồm: mẫu thạch, sinh vật, khíhậu, địa hình và thời gian; đây là một định nghĩa đầu tiên và khá hoàn chỉnh về đất Sau nàynhiều nhà nghiên cứu cho rằng, cần bổ sung thêm vào một yếu tố khác nữa đó là con người;chính con người khi tác động vào đất làm thay đổi khá nhiều tính chất vật lý, hóa học vàsinh học của đất tự nhiên và từ đó đã hình thành nên những loại đất mới không thể tìm thấyđược trong tự nhiên

Mẫu thạch: Ðây là yếu tố quyết định thành phần cấu tạo và tính chất của từng loại đất.

Chẳng hạn như Sa thạch chứa nhiều silic thì tạo nên đất chứa nhiều cát; đá vôi khi tạo thành

K+

Sinh vật: Ðây là yếu tố chủ đạo trong sự thành lập đất Các vi sinh vật phân giải các

chất hữu cơ biến chúng thành những chất khoáng dinh dưỡng cho rể cây hấp thụ Trong quátrình phân giải, vi sinh vật một mặt lấy thức ăn để tổng hợp nên chất hữu cơ cho cơ thểmình, mặt khác tổng hợp nên một loại chất hữu cơ đặc biệt trong đất được gọi là mùn, rồimùn lại tiếp tục bị khoáng hóa tạo nên chất dinh dưỡng cho cây Chất dinh dưỡng đượcthực vật hấp thu để sinh trưởng và phát triển Trong quá trình sống, nhờ khả năng quanghợp mà thực vật xanh tạo ra một khối lượng lớn chất hữu cơ và khi thực vật chết đi thì chấthữu cơ được trả lại cho đất Các vi sinh vật đất phân hủy các chất hữu cơ; các nguyên sinhđộng vật, côn trùng, giun đất chúng ăn các chất hữu cơ và qua quá trình tiêu hóa, nhữngchất hữu cơ không tiêu hóa được thải ra ngoài theo phân và rồi lại được các vi sinh vật tiếptục phân giải và cuối cùng hình thành các hợp chất dinh dưỡng cung cấp lại cho thực vật

Khí hậu: Khí hậu có ảnh hưởng trực tiếp đến đất thông qua chế độ nước và nhiệt độ

của nó, ảnh hưởng gián tiếp đến đất thông qua các loài sinh vật sống trên đó Sinh vật vàkhí hậu gắn với nhau một cách chặt chẻ đến mức người ta gọi chúng là điều kiện sinh khíhậu của đất Nước và nhiệt độ có ảnh hưởng đến quá trình phong hóa của mẫu thạch, đến sựhòa tan, rửa trôi, trầm tích, tổng hợp và phân giải các chất hữu cơ trong đất Ở mỗi vùng

có điều kiện khí hậu khác nhau và có lớp mẫu thạch khác nhau thì hình thành nên nhữngloại đất khác nhau

Ðịa hình: Ðịa hình có ảnh hưởng rất lớn đối với sự phân bố nguồn năng lượng mặt trời

làm cho nhiệt độ và độ ẩm của khí hậu ở các vùng khác nhau và dẫn đến sự phân bố của cácquần xã sinh vật khác nhau Ðiạ hình ảnh hưởng đến tuổi tương đối của đất

Yếu tố thời gian: Mẫu thạch muốn hình thành đất phải trãi qua một thời gian lâu dài,

thời gian từ khi bắt đầu hình thành đất cho đến nay được gọi là tuổi tuyệt đối của đất Người

C14 là 5.700 năm Khi thực vật còn sống thì tỉ lệ C12 : C14 trong cơ thể không đổi, nhưng khithực vật chết đi thì cơ thể ngưng hấp thụ C12, còn C14 thì lại bắt đầu phân rã Phân tích tỉ lệ

C12 : C14 trong đất và dựa trên chu kỳ bán rã của C14 để suy ra tuổi của đất Năm 1958,

Devries đã dùng phương pháp này và xác định tuổi của đất hoàng thổ ở Châu Úc có tuổi từ

32 - 42 ngàn năm

Con người: Khi chưa nắm được các quy luật của tự nhiên, hoạt động sản xuất của con

người hoàn toàn lệ thuộc vào tự nhiên; các hoạt động vô ý thức này nhiều khi đã đem lạinhững tai họa không nhỏ Ngược lại, khi nắm được các quy luật của tự nhiên, con người đãchủ động trong việc sử dụng đất đai, khống chế được những mặt xấu, phát huy những mặttốt, bắt thiên nhiên phải phục vụ cho những mục đích của mình Thí dụ như con người đãbiết làm ruộng bậc thang để chống xói mòn do nước, biết tưới nước cho đất khô, biết tháonước khi đất úng, biết rửa mặn cho đất mặn và biết bón phân và bón vôi cho đất bạc màu Con người đã làm cho đất thay đổi về thành phần và tính chất của đất, dần dần khác xa đất

tự nhiên, hình thành nên những loại đất mới mà tự nhiên không có Chẳng hạn như đấttrồng lúa nước hiện nay có thành phần và tính chất khác hẳn với đất tự nhiên lúc ban đầu

Sự phong hóa và quá trình hình thành đất

a Sự phong hóa

Dưới tác động của các nhân tố vật lý, hoá học và sinh học trong môi trường làm chotrạng thái vật lý và hóa học của đá và khoáng chất trên bề mặt của quả đất bị biến đổi dần

và trở thành vụn nát Quá trình biến đổi đó được gọi là quá trình phong hóa

Phong hóa lý học: Tác dụng của phong hóa lý học diễn ra chủ yếu nhất là do sự thay

đổi nhiệt độ Khi nhiệt độ của môi trường tăng lên cao thì các khoáng trong đá bị đun nónglên và trương nở ra Ngược laị, khi nhiệt độ của môi trường hạ xuống thì các khoáng trong

nhân gây nên sự vở vụn mẫu thạch Mặt khác, mỗi loại khoáng có hệ số co giản khác nhau(thạch anh: 0,00031; calcit: 0,0002 ; mica: 0,00035 ), sự co giản nội bộ của các khoáng bêntrong mẫu thạch xảy ra không đều càng làm tăng thêm sự rạn nứt mẫu thạch Ngoài ra, khinước xâm nhập vào các khe nứt và len lỏi tới những khe nứt nhỏ sẽ sinh ra áp suất mao dẫnlàm chỗ nứt càng rộng hơn hoặc khi nước trong các khe nứt bị đóng băng thì thể tích tănglên, tác động lên thành của khe nứt làm khe nứt rộng ra và đá càng mau bị phá hủy hơn Tốc

độ phong hóa vật lý phụ thuộc vào tính chất của đá: đá có cấu tạo bởi nhiều loại khoáng bịphong hóa nhanh hơn đá có một loại khoáng; đá có ít lổ hổng bị phong hóa chậm hơn cónhiều lỗ hổng Ngoài yếu tố nhiệt độ, sự phong hóa lý học còn được sinh ra bởi sự dichuyển của gió, nước, băng hà và các hoạt động của sinh vật kể cả con người

Phong hóa hóa học: Tác dụng phong hóa hóa học thực hiện bởi nước, 02 và C02 đượcthể hiện dưới 4 dạng: oxid hóa, hydrat - hóa, hòa tan và hóa sét làm thay đổi thành phầncủa các khoáng trong đá:

- Oxid hóa: Trong nhiều loại khoáng hình thành đá có nhiều loại ion hóa trị thấp như

Fe và Mn, những ion này bị oxid hóa thành dạng hóa trị cao hơn làm khoáng ban đầu bị pháhủy và biến đổi Thí dụ: khoáng pyrit (FeS2 )

2 Fe S2 + 7 O2 + 2 H2O -> 2 Fe SO4 + 2 H2 SO4

12 Fe SO4 + 3 O2 + 6 H2O -> 4 Fe2 (SO4) + 4 Fe (OH)3

2 Fe2 (SO3) + 9 H2O -> 2 Fe2 O3 3 H2O + 6 H2 SO4

- Hydrat hóa: Nước là một phân tử phân cực nên khi những khoáng có các cation hoặc

ion còn có hóa trị tự do hay những cation liên kết trên bề mặt, chúng sẽ liên kết lại làm chokhoáng ngậm nước Thí dụ: Hematit bị hydrat hóa thành limonit

2 Fe2O3 + 3 H2O -> 2Fe2O3 3H2O