Chuyên đề đa dạng sinh học và môi trường TS dương thanh hà

Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường Phần SINH HỌC BẢO TỒN VÀ ĐA DẠNG SINH HỌC • Khái niệm đa dạng sinh học Theo định nghĩa Quỹ Quốc tế Bảo tồn Thiên nhiên (World Wildlife Fund) đa dạng sinh học “sự phồn thịnh sống trái đất, hàng triệu loài động vật, thực vật vi sinh vật, nguồn gen chúng hệ sinh thái phức tạp tồn môi trường sống” Như thế, đa dạng sinh học cần phải xem xét ba mức độ Đa dạng sinh học mức độ loài bao gồm tất sinh vật trái đất từ vi khuẩn đến loài động vật, thực vật nấm Ở mức nhỏ hơn, đa dạng sinh học bao gồm khác biệt gen loài, khác biệt gen quần thể cách ly địa lý khác biệt cá thể chung sống quần thể Đa dạng sinh học bao gồm khác biệt quần xã sinh học nơi loài sinh sống, hệ sinh thái quần xã tồn khác biệt mối tương tác chúng với Đa dạng loài Đa dạng loài bao gồm tất loài trái đất Mỗi loài thường xác định theo hai cách Thứ nhất, loài xác định nhóm cá thể có đặc tính hình thái, sinh lý, sinh hoá đặc trưng khác biệt với nhóm cá thể khác (định nghĩa hình thái loài) Thứ hai loài phân biệt nhóm cá thể giao phối chúng với để sinh sản hệ hữu thụ giao phối sinh sản với cá thể nhóm khác (định nghĩa sinh học loài) Đa dạng di truyền Thể sai khác di truyền cá thể quần thể quần thể với Đa dạng di truyền nội loài thường kết tập tính sinh sản cá thể quần thể Một quần thể nhóm cá thể giao phối với sản sinh hữu thụ Một loài có hay vài quần thể khác Một quần thể gồm số cá thể hay có hàng triệu cá thể Các cá thể quần thể thường khác mặt di truyền Sự đa dạng gen có cá thể có gen khác nhau, gen đơn vị di truyền với chromosome đặc trưng protein đặc biệt Các dạng khác gen gọi allen khác biệt nảy sinh qua đột biến, thay đổi xảy DNA, đơn vị cấu thành nhiễm sắc thể cá thể Sự khác biệt allen gen ảnh hưởng đến phát triển sinh lý cá thể cách khác Tổng số xếp gen allen quần thể coi quỹ gen (gene pool), tổ hợp gen allen cá thể gọi kiểu di truyền (genotype) Kiểu hình (phenotype) cá thể nói lên đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hoá kết biểu kiểu gen môi trường định Sai khác di truyền cho phép cá thể thích ứng với thay đổi môi trường Nhìn chung, loài quí có đa dạng di truyền loài có phân bố rộng kết chúng dễ bị tuyệt chủng điều kiện môi trường thay đổi Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường Đa dạng quần xã hệ sinh thái Đa dạng hệ sinh thái thước đo phong phú sinh cảnh, nơi ở, tổ sinh thái hệ sinh thái cấp độ khác Sự đa dạng phản ảnh quan trọng đa dạng sinh cảnh (biotops), quần xã sinh vật trình sinh thái sinh Môi trường vật lý, đặc biệt vòng tuần hoàn năm nhiệt độ lượng mưa, ảnh hưởng đến cấu trúc đặc điểm quần xã sinh học, định địa điểm rừng, đồng cỏ, sa mạc hay đất ngập nước Quần xã sinh vật biến đổi tính chất vật lý hệ sinh thái Trong quần xã sinh học, loài sử dụng nhóm tài nguyên định, tạo thành tổ sinh thái loài Tổ sinh thái cho loài thực vật bao gồm loại đất mà loài sống, lượng ánh sáng mặt trời độ ẩm mà loài cần, kiểu hệ thống thụ phấn chế phát tán hạt, Tổ sinh thái loài động vật bao gồm kiểu nơi sinh sống loài, biên độ nhiệt độ mà loài sống được, loại thực phẩm lượng nước mà chúng cần, Bất thành phần tổ sinh thái nguồn tài nguyên có giới hạn có ảnh hưởng đến giới hạn kích thước quần thể • Những giá trị đa dạng sinh học Những giá trị kinh tế trực tiếp 1.1 Giá trị cho tiêu thụ: 1.2 Giá trị sử dụng cho sản xuất: Những giá trị kinh tế gián tiếp 2.1 Giá trị sử dụng không cho tiêu thụ: Khả sản xuất hệ sinh thái, Bảo vệ tài nguyên đất nước, Điều hoà khí hậu, Phân huỷ chất thải, Những mối quan hệ loài, Nghỉ ngơi du lịch sinh thái, Giá trị giáo dục khoa học, Quan trắc môi trường: 2.2 Giá trị lựa chọn 2.3 Giá trị tồn 2.4 Những khía cạnh mang tính đạo đức Mỗi loài có quyền tồn tại, Tất loài quan hệ với nha, Con người phải sống giới hạn sinh thái loài khác, Con người phải chịu trách nhiệm người quản lý trái đất, Sự tôn trọng sống người đa dạng văn hoá phải đặt ngang tầm với tôn đa dạng sinh học, Thiên nhiên có giá trị tinh thần thẩm mỹ vượt xa giá trị kinh tế nó, Đa dạng sinh học cốt lõi đế xác định nguồn gốc sống: • Tóm tắt nội dung: Sinh học bảo tồn tổng hợp tri thức nhiều ngành khoa học, nghiên cứu khía cạnh khủng hoảng, xáo trộn đa dạng sinh học Mục tiêu hạn chế mát mát đa dạng sinh học, đặc biệt tuyệt chủng loài, mát nguồn gen hạn chế suy thoái hệ sinh thái Sự đa dạng sinh học trái đất bao gồm tất loài sinh vật trái đất từ vi khuẩn đến loài động vật, thực vật nấm, đa dạng di truyền tồn Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường cá thể loài, quần xã loài tồn tương tác quần xã hệ sinh thái với môi trường vật lý hóa học xung quanh Lượng tính đa dạng sinh học sử dụng phương thức để so sánh đa dạng tổng thể quần xã khác Số lượng loài quần xã hay hệ sinh thái thường mô tả đa dạng Khái niệm đa dạng đề cập đến mức độ dao động thành phần loài điều kiện môi trường thay đổi Đa dạng áp dụng vùng địa lý rộng lớn gồm nhiều sinh cảnh Có nhiều phương thức khác để định lượng đa dạng sinh học, vậy, độ phong phú loài (đa dạng )là số thông dụng để diễn tả đa dạng sinh học Vùng nhiệt đới có tính đa dạng sinh học cao với nhiều loài sinh sống rừng nhiệt đới, dãi san hô, sông hồ đáy biển sâu Phần lớn số loài giới chưa biết đến, chưa đặt tên Các thành phần đa dạng sinh học cho sản phẩm có giá trị kinh tế trực tiếp phục vụ lợi ích loài người hay giá trị kinh tế gián tiếp mà khai thác hay hủy hoại nguồn tài nguyên đa dạng sinh học Giá trị trực tiếp chia thành hai loại: giá trị tiêu thụ giá trị sản xuất Giá trị tiêu thụ bao gồm sản phẩm tiêu dùng cho sống hàng ngày củi đốt loại sản phẩm khác không xuất thị trường nước quốc tế Giá trị sản xuất giá bán cho sản phẩm thu lượm từ thiên nhiên thị trường gỗ, số sản phẩm gỗ, loài hoang dã cung cấp dược phẩm Giá trị gián tiếp đa dạng sinh học bao gồm giá trị không cho tiêu thụ suất hệ sinh thái, chức bảo vệ nguồn tài nguyên đất nước, mối tương tác qua lại loài hoang dã, trồng điều hòa khí hậu Đa dạng sinh học phần sở xây dựng ngành du lịch sinh thái nghỉ ngơi Đa dạng sinh học có tiềm cung cấp giá trị khác chưa phát mang lại lợi ích cho tương lai xã hội loài người Đa dạng sinh học cong có giá trị ự tồn thê rhiện khoản tiền mà người sẵn sàng trả để bảo tồn đa dạng sinh học Bảo tồn đa dạng sinh học dựa tảng đạo đức kinh tế Một quan niệm đạo đức lớn loài có quyền tồn Con người quyền tiêu diệt loài mà ngược lại phải nỗ lực hành động nhằm bảo vệ loài Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường Phần NHỮNG MỐI ĐE DỌA ĐỐI VỚI ĐA DẠNG SINH HỌC • Sự tuyệt chủng Khái niệm tuyệt chủng Khái niệm tuyệt chủng có nhiều ý nghĩa khác tùy thuộc vào bối cảnh cụ thể Một loài bị coi tuyệt chủng (extinct) không cá thể loài sống sót nơi giới Nếu số cá thể loài sót lại nhờ vào kiểm soát, chăm sóc, nuôi dưỡng người, loài coi bị tuyệt chủng thiên nhiên hoang dã (extinct in the wild) Trong hai trường hợp trên, loài coi bị tuyệt chủng phạm vi toàn cầu (globally extinct) Một loài bị coi tuyệt chủng cục (locally extinct) chúng không sống sót nơi chúng sinh sống, người ta tìm thấy chúng nơi khác thiên nhiên Một số nhà sinh học sử dụng cụm từ loài bị tuyệt chủng phương diện sinh thái học (ecologically extinct), điều có nghĩa số lượng cá thể loài lại đến tác dụng chút ý nghĩa đến loài khác quần xã 1.1 Tuyệt chủng trình tự nhiên Sự tuyệt chủng loài xảy chí không bắt nguồn từ xáo động to lớn Lý thuyết tiến hóa nói rõ loài bị dồn vào tuyệt chủng không cạnh tranh với loài khác hay bị ăn thịt Một loài tiến hóa từ loài khác để đáp ứng với thay đổi môi trường thay đổi ngẫu nhiên quỹ gen Hiện đầy đủ nhân tố xác định phồn thịnh hay suy thoái loài, khẳng định tuyệt chủng tượng nằm chu trình vận động tự nhiên tương tự hình thành loài Nếu tuyệt chủng phần trình tự nhiên, lại phải suy nghĩ quan tâm nhiều đến chuyện mát loài Câu trả lời nằm mối tương quan tuyệt chủng hình thành loài Sự hình thành loài trình diễn chậm, qua tích luỹ dần đột biến chuyển đổi allen qua hàng chục ngàn năm chí hàng triệu năm Theo Kirchner cộng (2001), trung bình trái đất cần khoảng 10 triệu năm để hồi phục đa dạng từ tuyệt chủng mang tính toàn cầu Nếu tốc độ việc hình thành loài tương đương hay vượt tốc độ tuyệt chủng, đa dạng sinh học trì hay tăng lên Trong lịch sử thời kỳ địa chất, đa dạng sinh học tương đối ổn định nhờ cân hình thành loài tuyệt diệt loài cũ Tuy nhiên khoảng thời gian ngắn hơn, tốc độ đa dạng hóa nhiều so với tốc độ tuyệt chủng Điều có nghĩa tiến hóa sinh giới không theo kịp với tuyệt chủng nhanh chóng 1.2 Tuyệt chủng người gây Tác động dễ nhận thấy hoạt động người vào tỷ lệ tuyệt chủng thấy vào sa sút loài thú lớn Australia Nam, Bắc Mỹ vào thời gian mà người bắt đầu thống trị hai lục địa từ hàng ngàn năm trước Chỉ thời gian ngắn sau người đặt chân đến, 74% đến 86% loài thú lớn, có trọng lượng 40 kg, Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường vùng bị tuyệt chủng Nguyên nhân trực tiếp tuyệt chủng săn bắn, nguyên nhân gián tiếp đốt rừng khai hoang Nguyên nhân tuyệt chủng Mối nguy hại ảnh hưởng đến đa dạng sinh học có liên quan đến hoạt động người là: phá hủy, chia cách, làm suy thoái (kể ô nhiễm) nơi sinh sống; khai thác mức loài phục vụ cho mục đích sử dụng loài người; du nhập loài ngoại lai gia tăng dịch bệnh Hầu hết loài bị đe dọa chịu ảnh hưởng hai số yếu tố nói trên, yếu tố làm cho tuyệt chủng tiếp diễn nhanh hơn, bất chấp cố gắng nhằm bảo vệ loài Các mối hiểm hoạ đe dọa đa dạng sinh học nêu gây việc sử dụng, khai thác tài nguyên ngày tăng mức tăng dân số nhanh loài người 2.1 Sự phá hủy nơi cư trú Các rừng mưa bị đe dọa, Sa mạc hóa 2.2 Các nơi cư trú bị chia cắt manh mún cách ly 2.3 Nơi cư trú bị phá hủy ô nhiễm Cho dù nơi sinh sống không bị ảnh hưởng cách trực tiếp việc phá hủy hay chia cắt, quần xã sinh vật sống bị ảnh hưởng sâu sắc hoạt động khác người Dạng nguy hiểm phá hủy môi trường ô nhiễm Nguyên nhân chủ yếu tình trạng thuốc trừ sâu, hóa chất chất thải công nghiệp, chất thải sinh hoạt người ô nhiễm gây nhà máy ô tô, trầm tích lắng đọng xói mòn đất từ vùng cao, sườn núi - Ô nhiễm thuốc trừ sâu - Ô nhiễm nước: - Ô nhiễm không khí: hoạt động người làm thay đổi làm ô nhiễm bầu không khí trái đất Các dạng ô nhiễm không khí như: Mưa axit: công nghiệp luyện thép, nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu than hay dầu thải lượng lớn khí NOx, SOx vào không khí, khí gặp nước không khí tạo axit nitric axit sulfuric Các axit liên kết với đám mây tạo thành mưa làm giảm độ pH nước mưa xuống thấp Mưa axit làm giảm độ pH đất nước hồ, ao, sông suối lục địa Mưa axit tiêu diệt nhiều loài động thực vật Do độ axit hồ ao tăng lên, nhiều cá nhiều loài cá cá trưởng thành bị chết Độ axit tăng nước bị ô nhiễm nguyên nhân làm suy giảm đáng kể quần thể động vật lưỡng cư giới Đối với phần lớn loài động vật lưỡng cư, phần chu kỳ sống chúng phụ thuộc vào môi trường nước, độ pH nước giảm làm cho tỷ lệ trứng ấu trùng bị chết tăng cao Sương mù quang hoá: Xe ô tô, nhà máy điện hoạt động công nghiệp thải khí hydrocacbon, khí NO Dưới ánh sáng mặt trời, chất tác dụng với khí tạo khí ozon chất phụ phẩm khác, tất khí gọi chung sương mù quang hóa (photo-chemical smog) Nồng độ ozon cao tầng khí gần mặt đất giết chết mô thực vật, làm cho dễ bị tổn thương, làm hại đến quần xã sinh học, giảm suất nông nghiệp Các quần xã sinh học toàn cầu bị phá hủy hay bị thay đổi Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường hợp chất chứa nitơ không khí theo mưa bụi lắng đọng tự ảnh hưởng đến nguồn sản xuất lương thực thực phẩm Các kim loại độc hại: xăng có chứa chì, hoạt động khai mỏ, luyện kim hoạt động công nghiệp khác thải lượng lớn chì, thiếc nhiều loại kim loại độc hại khác vào khí Các hợp chất trực tiếp gây độc cho sống động thực vật - Sự thay đổi khí hậu toàn cầu: - Sự du nhập loài ngoại lai - Sự tuyệt chủng hàng loạt (mass extinction) • Các loài dễ bị tuyệt chủng Khi môi trường suy thoái hoạt động người, quần thể loài bị giảm số lượng, số loài bị tuyệt chủng Các nhà sinh thái học nghiên cứu kiểm chứng thấy tất loài có mức độ dễ tuyệt chủng nhau; số nhóm loài đặc biệt dễ bị tuyệt chủng Các loài cần theo dõi cẩn thận phải quản lý với nổ lực nhằm bảo tồn chúng Các loài đặc biệt dễ tuyệt chủng thường nằm nhóm loài sau đây: Các loài có vùng phân bố địa lý hẹp Các loài tồn với hay vài quần thể Các loài có kích thước quần thể nhỏ Các loài có quần thể suy giảm số lượng Các loài có mật độ quần thể thấp Các loài cần vùng cư trú rộng lớn Các loài có kích thước thể lớn Các loài khả di chuyển tốt Các loài di cư theo mùa 10 Các loài có tính biến dị di truyền 11 Các loài với nơi sống đặc trưng 12 Các loài đặc trưng tìm thấy môi trường ổn định 13 Các loài sống thành bầy đàn 14 Các loài đối tượng săn bắn hái lượm người Các đặc điểm loài có xu hướng dễ bị tuyệt chủng đặc điểm riêng biệt, chúng thường có xu hướng tạo thành nhóm đặc điểm Ví dụ, loài kích thước thể lớn thường có mật độ quần thể thấp địa bàn rộng - nghĩa có tất đặc điểm loài có xu hướng dễ bị dẫn đến tuyệt chủng Bằng cách xác định đặc điểm làm loài dễ bị dẫn đến tuyệt chủng, nhà sinh học bảo tồn dự tính việc làm cần thiết nhằm quản lý loài dễ bị tuyệt chủng • Tóm tắt nội dung: Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường Khái niệm tuyệt chủng có nhiều ý nghĩa khác tùy thuộc vào bối cảnh cụ thể Sự tuyệt chủng phạm vi toàn cầu (globally extinct), cục (locally extinct) hay tuyệt chủng phương diện sinh thái (ecologically extinct) Hoạt động người làm cho nhiều loài tuyệt chủng Hơn 99% loài tuyệt chủng thời cận đại người Nguy lớn đe dọa đa dạng sinh học việc nơi cư trú Các nơi cư trú đặc biệt bị hủy hoại khu rừng mưa, rừng khô nhiệt đới, vùng đất ngập nước, vùng đồng cỏ ôn đới, rừng ngập mặn rạn san hô Nơi cư trú bị chia cắt trình mà nơi cư trú khu vực rộng lớn, liên tục bị giảm diện tích hay bị xé lẻ làm hai hay nhiều phần nhỏ Hậu làm cho loài dễ bị mát nhanh chóng tạo rào chắn ngăn cản phát tán, định cư kiếm mồi động vật Ô nhiễm môi trường làm cho nhiều loài tồn nơi sinh sống Ô nhiễm môi trường bao gồm sử dụng mức thuốc trừ sâu, chất thải công nghiệp, phân bón hóa học; ô nhiễm không khí gây mưa axit, lắng đọng nitơ, sương mù quang hóa khí ozôn Việc khai thác mức nguyên nhân thứ hai sau nguyên nhân nơi cư trú nguyên nhân quan trọng dẫn loài đến tuyệt chủng Các hoạt động người nguyên nhân du nhập hàng ngàn loài đến vùng đất toàn giới Một số loài du nhập nhanh chóng phát triển có tác động xấu đến loài địa Dịch bệnh ký sinh thường gia tăng loài động vật bị nuôi nhốt khu bảo tồn thiên nhiên di chuyển, lại địa bàn rộng lớn Các loại bệnh dịch nguy đe dọa số loài quí Có thời kỳ tuyệt chủng hàng loạt xảy khứ nguyên nhân từ thiên nhiên biến động mức nước biển, hoạt động núi lửa, thiên thạch thay đổi khí hậu Các thời ký tuyệt chủng kéo dài thời gian 350 triệu năm, gây mát nặng nề số lượng bậc phân loại Tuyệt chủng hàng loạt giai đoạn nay, hay gọi tuyệt chủng hàng loạt thứ 6, xảy từ triệu năm trước So với kiện tuyệt chủng hàng loạt xảy khứ tuyệt chủng hàng loạt giai đoạn xảy nhanh chủ yếu người Khi môi trường suy thoái hoạt động người, quần thể loài bị giảm số lượng, số loài bị tuyệt chủng Các loài động vật dễ bị tuyệt chủng có đặc điểm có vùng phân bố hẹp, có quần thể, loài di cư theo mùa, loài có giá trị kinh tế người, Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường Phần BẢO TỒN Ở CẤP QUẦN THỂ VÀ LOÀI • Những bất cập quần thể nhỏ Một loài đặc biệt dễ bị tuyệt chủng có vài quần thể nhỏ Khi kích thước quần thể giảm mức nơi bị mất, bị suy thoái, cắt đoạn hay bị người khai thác mức quần thể nhanh chóng thu nhỏ lại đến tuyệt chủng Sự tuyệt chủng nhanh chóng quần thể có kích thước nhỏ dẫn đến khái niệm quần thể tối thiểu loài sống (minimum viable population - MVP), nói lên số lượng nhỏ cá thể quần thể có khả tồn qua quãng thời gian xác định Theo Shaffer (1981) “Mỗi quần thể tối thiểu sống loài quần thể cách ly nhỏ có 99% hội tiếp tục tồn suốt 1.000 năm nữa, bất chấp tác động không lường trước thiên tai biến động quần thể, môi trường di truyền” Điểm mấu chốt MVP - quần thể tối thiểu sống - theo số dự tính số lượng cá thể cần thiết để bảo tồn loài Muốn có ước tính tương đối xác quần thể tối thiểu sống loài (MVP) cần phải có nghiên cứu cụ thể động thái số lượng quần thể nghiên cứu phân tích điều kiện môi trường nơi cư trú chúng Một vài nhà khoa học khuyến nghị nguyên tắc chung cố gắng bảo vệ 500 -1.000 cá thể cho loài động vật có xương sống số đủ để bảo tồn biến dị di truyền Đối với loài có độ dao động kích thước quần thể lớn, ví dụ số loài động vật không xương sống loài hàng năm, người ta cho bảo tồn quần thể gồm khoảng 10.000 cá thể chiến lược đem lại hiệu Khi loài có số quần thể tối thiểu sống ước tính diện tích dao động tối thiểu (minimum dynamic area - MDA) cho loài Người ta ước tính rằng, để bảo tồn quần thể tối thiểu loài thú cần bảo tồn diện tích vào khoảng từ 10.000 đến 100.000 Các quần thể nhỏ dễ bị suy giảm nhanh số lượng bị tuyệt chủng cục nguyên nhân chính: vấn đề mặt di truyền; dao động số lượng quần thể biến động ngẫu nhiên tỷ lệ sinh tỷ lệ chết; nhiễu động môi trường biến đổi bắt mồi, cạnh tranh, dịch bệnh, nguồn thức ăn rủi ro thiên tai xảy bất thường cháy, lũ lụt hay hạn hán Mất tính biến dị di truyền Tính biến dị di truyền có tầm quan trọng đặc biệt cho phép quần thể sinh vật thích nghi với biến đổi môi trường Biến dị di truyền xảy cá thể có dạng gene khác gọi allen Trong quần thể nhỏ, tần số xuất allen thay đổi cách ngẫu nhiên từ hệ sang hệ khác mà điều lại tùy thuộc vào cá thể giao phối Quá trình gọi phân ly gen (genetic drift) Khi allen có tần suất xuất thấp quần thể nhỏ xác suất mát ngẫu nhiên hệ đáng kể Các quần thể nhỏ mà có phân ly di truyền thường mẫn cảm với ảnh hưởng có hại đến gen, ví dụ suy thoái giao phối nội dòng, tính mềm dẻo tiến hóa Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường (evolutionary flexibility) suy thoái giao phối xa Những yếu tố nêu góp phần làm giảm kích thước quần thể tăng xác suất loài bị tuyệt chủng Suy thoái giao phối nội dòng (inbreeding depression): Trong quần thể lớn hầu hết loài động vật, cá thể thường không giao phối với cá thể đồng huyết tộc gần Sự giao phối nội dòng, ví dụ cha mẹ cái, cháu chắt hay tự thụ tinh loài lưỡng tính thường gây nên suy thoái cận dòng đặc trưng việc cái, không khoẻ mạnh hay vô sinh Một cách lý giải hợp lý cho suy thoái giao phối nội dòng cho phép biểu allen nguy hại di truyền lại từ cha mẹ Suy thoái giao phối xa (outbreeding depression): Khi loài trở nên hay nơi cư trú bị hủy hoại giao phối xa - tức giao phối khác loài - xảy Những cá thể khả tìm cá thể loài để giao phối giao phối với loài họ hàng Kết chúng thường yếu hay bất thụ thiếu tương đồng nhiễm sắc thể hệ enzym thích hợp di truyền từ cha mẹ khác loài Hiện tượng gọi thoái hóa giao phối xa Sự suy thoái giao phối xa kết giao phối loài phụ hay quần thể loài Mất tính mềm dẻo tiến hóa: allen tổ hợp allen bất thường chưa thể ưu điểm song lại vô thích hợp điều kiện môi trường tương lai Sự suy thoái tính biến dị di truyền quần thể cực nhỏ hạn chế khả phản ứng quần thể với biến đổi dài hạn môi trường Một đủ tính biến dị di truyền, loài bị tuyệt diệt Kích thước quần thể có hiệu (effective population size): cần cá thể để trì tính đa dạng sinh học quần thể? Franklin (1980) cho 50 cá thể số lượng tối thiểu cần thiết để trì tính biến dị di truyền Thông qua việc sử dụng số liệu tỷ lệ đột biến ruồi giấm Drosophila, Franklin gợi ý rằng, quần thể có 500 cá thể, tỷ lệ biến dị di truyền hình thành đột biến với tính biến dị di truyền bị kích thước nhỏ quần thể Dãi giá trị gọi nguyên tắc 50/500, tức quần thể cách ly cần phải có 50 cá thể lý tưởng có 500 cá thể nhằm trì tính biến dị di truyền quần thể Nguyên tắc 50/500 không dễ áp dụng thực tế với giả thiết quần thể tập hợp N cá thể tất cá thể có khả giao phối sinh sản Tuy nhiên, nhiều cá thể quần thể lại không sinh sản lý tuổi tác, sức khoẻ yếu, vô sinh, suy dinh dưỡng, thể nhỏ bé cấu trúc xã hội cản trở không cho vài cá thể tìm “bạn đời” Do yếu tố nêu nên kích thước quần thể có hiệu (Ne) cá thể độ tuổi sinh sản thường nhỏ kích thước thực quần thể (actual population size) Vì tỷ lệ tính biến dị di truyền dựa vào kích thước quần thể có hiệu nên suy thoái tính biến dị trầm trọng kích thước thực tế quần thể lớn Một quần thể có kích thước hiệu nhỏ kích thước thực tế xuất điều kiện sau: Tỷ lệ giới tính không tương xứng: ngẫu nhiên mà quần thể có tỷ lệ không tương xứng đực Ví dụ, quần thể loài đơn giao (monogamous) loài ngỗng gồm 20 đực có 12 cá thể tham gia vào họat động giao phối Trong trường hợp này, kích thước quần thể có hiệu 12 26 Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường Sự biến động sản phẩm sinh sản: nhiều loài, số lượng non cá thể thường có khác đáng kể Điều với thực vật mà số sinh vài hạt có khác lại sinh hàng ngàn hạt Việc sinh số không đồng quần thể dẫn đến suy giảm đáng kể Ne số cá thể hệ tạo nên không cân đối quỹ gen hệ Những dao động bất thường cản trở quần thể: số loài, kích thước quần thể dao động đáng kể từ hệ sang hệ khác, làm cho kích thước quần thể có hiệu dao động khoảng từ thấp đến cao Như cần năm có suy giảm lớn số lượng cá thể quần thể kéo theo giảm sút đáng kể Ne Nguyên tắc kéo theo tượng gọi cản trở quần thể (population bottleneck), quần thể bị giảm kích thước nghiêm trọng allen quần thể bị cá thể mang allen sống sót sinh sản Một loại cản trở đặc biệt thường gọi hiệu ứng lập đàn (founder effect) xuất vài cá thể rời bỏ quần thể lớn để thành lập quần thể Quần thể thường có tính biến dị di truyền so với quần thể lớn nguyên thủy Biến đổi số lượng cá thể quần thể Trong điều kiện môi trường ổn định lý tưởng, quần thể phát triển đạt mức cao khả chịu tải môi trường Tới ngưỡng này, tỷ lệ sinh trung bình cá thể ngang với tỷ lệ chết trung bình thay đổi kích thước quần thể Tuy nhiên, thực tế, cá thể quần thể thường không sinh số lượng trung bình mà không sinh sản, số bình quân, nhiều bình quân Chừng kích thước quần thể lớn trị số trung bình cung cấp số xác trạng tiếp diễn quần thể Tương tự, tỷ lệ chết trung bình quần thể xác định thông qua nghiên cứu số lượng lớn cá thể quần thể Khi kích thước quần thể giảm 50 cá thể, khác cá thể sức sống thể tỷ lệ sinh tỷ lệ chết gây nên dao động kích thước quần thể cách ngẫu nhiên Nếu kích thước quần thể dao động theo chiều xuống năm tỷ lệ chết cao tỷ lệ sinh thấp so với giá trị trung bình kết quần thể bị thu nhỏ trở nên mẫn cảm so với yếu tố biến động số lượng năm Những dao động ngẫu nhiên kích thước quần thể theo chiều hướng tăng lên cuối bị giới hạn khả chịu tải môi trường sau quần thể lại dao động theo chiều xuống Do vậy, quần thể bị thu nhỏ lại nơi cư trú bị phá hủy hay bị chia cắt biến động số lượng quần thể trở thành yếu tố quan trọng quần thể dễ bị tuyệt chủng Ở nhiều loài động vật, quần thể nhỏ thường không ổn định cấu trúc xã hội bị phá vỡ quần thể giảm xuống đến mức định Các đàn động vật ăn cỏ hay đàn chim khả tìm kiếm thức ăn hay tự bảo vệ số lượng cá thể quần thể chúng bị giảm xuống đến mức định Những động vật săn bắt mồi theo bầy chó hoang hay sư tử cần phải có số lượng cá thể định săn mồi có hiệu Rất nhiều quần thể loài động vật sống khu phân bố rộng lớn gấu hay cá voi không tìm bạn đời cho mật độ quần thể mức thấp Hiện tượng gọi hiệu ứng Allee (Allee effect) Sự biến đổi môi trường thiên tai Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường Những biến đổi ngẫu nhiên môi trường sinh học vật lý gây nên biến đổi cấu trúc quần thể loài Qua nỗ lực mô hình hoá Menges (1992) số người khác thực cho thấy biến đổi ngẫu nhiên môi trường nói chung có ảnh hưởng quan trọng so với biến động ngẫu nhiên số lượng quần thể, làm gia tăng tỷ lệ tuyệt chủng quần thể cở vừa nhỏ Menges đưa thông số biến đổi môi trường vào số mô hình quần thể cọ Trong trường hợp mô hình xem xét biến đổi số lượng quần thể kết cho thấy với kích thước nhỏ mà quần thể tồn vòng 100 năm 140 cá thể Tuy nhiên, đưa thêm yếu tố biến đổi thông số môi trường vào giá trị tăng lên 380 cá thể Những lốc tuyệt chủng (Extinction vortices) -• Chiến lược bảo tồn chuyển vị Vườn thú Bể nuôi Vườn thực vật vườn ươm Ngân hàng hạt giống - gen VII Bảo tồn loài pháp chế Các luật Quốc gia Các thoả thuận Quốc tế • Tóm tắt nội dung: Các quần thể nhỏ có nguy tuyệt chủng quần thể có kích thước lớn Kích thước quần thể tối thiểu loài sống số lượng cá thể cần đủ để bảo đảm cho quần thể có khả sống sót cao tương lai gần Các quần thể nhỏ dễ bị suy giảm nhanh số lượng bị tuyệt chủng cục nguyên nhân chính: vấn đề mặt di truyền; dao động số lượng quần thể biến động ngẫu nhiên tỷ lệ sinh tỷ lệ chết; nhiễu động môi trường biến đổi bắt mồi, cạnh tranh, dịch bệnh, nguồn thức ăn rủi ro thiên tai xảy bất thường cháy, lũ lụt hay hạn hán Quần thể biến thái tập hợp quần thể nhỏ (subpopulations) loài sống biệt lập mảnh nhỏ nơi cư trú vùng sinh cảnh, tồn cân tuyệt chủng cục phục hồi quần thể, nhờ vào di nhập cá thể từ một vài quần thể (quần thể gốc -source- population-) tới quần thể khác (quần thể suy thoái - sink population) Để bảo tồn quản lý loài hiếm, có nguy tuyệt chủng phải hiểu biết đầy đủ mối quan hệ sinh học loài với môi trường chung quanh tình trạng quần thể loài Những thông tin thường gọi Sinh thái học cá thể Qua quan trắc quần thể loài có nguy bị đe dọa, biết trạng loài Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường Có thể phục hồi quần thể loài quý nhờ vào việc sử dụng loài nuôi nhốt Để tái lập quần thể thành công cần lưu tâm đến khía cạnh tổ chức tập tính xã hội động vật sau chúng thả Việc tái lập quần xã cho loài thực vật có nguy tuyệt diệt có khác biệt so với nỗ lực tái lập quần thể động vật Một số loài có nguy tuyệt chủng thiên nhiên trì vườn thú, bể nuôi, vườn thực vật, ngân hàng hạt giống, cách thức gọi bảo tồn chuyển vị hay bảo tồn ngoại vi Nhằm nêu bật tình trạng loài quí cho mục đích bảo tồn, IUCN xây dựng cấp độ bảo tồn tuyệt chủng, nguy cấp, dễ bị tổn thương, quý chưa có đầy đủ thông tin Các cấp độ có vai trò quan trọng cấp quốc gia quốc tế việc hướng ý vào loài quan tâm đặc biệt việc xác định loài bị đe dọa tuyệt chủng cần bảo vệ Các công cụ pháp chế hay luật pháp áp dụng cấp địa phương, quốc gia hay quốc tế để bảo vệ tất khía cạnh đa dạng sinh học Công ước CITES ban hành nhằm kiểm soát quan trắc việc buôn bán quốc tế loài có nguy Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà [...]...Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa 7 Chuyên đề: Đa dạng sinh học và môi trường Những biến đổi ngẫu nhiên về môi trường sinh học và vật lý có thể gây nên những biến đổi về cấu trúc quần thể của một loài Qua các nỗ lực mô hình hoá do Menges (1992) và một số người khác thực hiện đã cho thấy sự biến đổi ngẫu nhiên về môi trường nói chung có ảnh hưởng quan trọng hơn so với... chung quanh và tình trạng quần thể của loài đó Những thông tin như thế thường được gọi là Sinh thái học cá thể Qua quan trắc quần thể của một loài có nguy cơ bị đe dọa, có thể biết được hiện trạng của loài đó Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà 1 Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa 7 Chuyên đề: Đa dạng sinh học và môi trường Có thể phục hồi các quần thể mới của các loài quý hiếm nhờ vào việc sử... một vùng sinh cảnh, tồn tại được do sự cân bằng giữa tuyệt chủng cục bộ và phục hồi của các quần thể, nhờ vào sự di nhập các cá thể từ một hoặc một vài quần thể này (quần thể gốc -source- population-) tới các quần thể khác (quần thể suy thoái - sink population) Để bảo tồn và quản lý một loài hiếm, đang có nguy cơ tuyệt chủng là phải hiểu biết đầy đủ về mối quan hệ sinh học của loài đó với môi trường. .. công cụ pháp chế hay luật pháp có thể được áp dụng tại các cấp địa phương, quốc gia hay quốc tế để bảo vệ tất cả các khía cạnh của đa dạng sinh học Công ước CITES đã được ban hành nhằm kiểm soát và quan trắc việc buôn bán quốc tế các loài có nguy cơ Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà 1 ... tuyệt chủng của các quần thể cở vừa và nhỏ Menges đã đưa các thông số biến đổi môi trường vào một số mô hình quần thể cây cọ Trong trường hợp mô hình chỉ xem xét sự biến đổi về số lượng quần thể thì kết quả đã cho thấy với kích thước nhỏ nhất mà quần thể có thể tồn tại trong vòng 100 năm là 140 cá thể Tuy nhiên, khi đưa thêm các yếu tố biến đổi các thông số môi trường vào thì giá trị này đã tăng lên 380... quí hiếm cho mục đích bảo tồn, IUCN đã xây dựng 5 cấp độ bảo tồn là đã tuyệt chủng, đang nguy cấp, dễ bị tổn thương, quý hiếm và chưa có đầy đủ thông tin Các cấp độ này có vai trò quan trọng ở cấp quốc gia và quốc tế trong việc hướng sự chú ý vào những loài đang được quan tâm đặc biệt và trong việc xác định những loài đang bị đe dọa tuyệt chủng cần được bảo vệ Các công cụ pháp chế hay luật pháp có thể... thể có khả năng sống sót cao trong tương lai gần Các quần thể nhỏ dễ bị suy giảm nhanh về số lượng và bị tuyệt chủng cục bộ vì 3 nguyên nhân chính: những vấn đề về mặt di truyền; những dao động về số lượng quần thể do những biến động ngẫu nhiên trong tỷ lệ sinh và tỷ lệ chết; và những nhiễu động môi trường do những biến đổi về sự bắt mồi, cạnh tranh, dịch bệnh, nguồn thức ăn cũng như các rủi ro về... quần thể thành công cần lưu tâm đến khía cạnh tổ chức và tập tính xã hội của các động vật sau khi chúng được thả ra Việc tái lập các quần xã mới cho các loài thực vật hiếm và có nguy cơ tuyệt diệt có sự khác biệt về cơ bản so với những nỗ lực tái lập các quần thể động vật Một số loài có nguy cơ tuyệt chủng ở ngoài thiên nhiên có thể được duy trì ở các vườn thú, bể nuôi, vườn thực vật, ngân hàng hạt... thông số môi trường vào thì giá trị này đã tăng lên 380 cá thể 4 Những cơn lốc tuyệt chủng (Extinction vortices) -• Chiến lược bảo tồn chuyển vị 1 Vườn thú 2 Bể nuôi 3 Vườn thực vật và vườn ươm cây 4 Ngân hàng hạt giống - gen VII Bảo tồn loài bằng pháp chế 1 Các bộ luật Quốc gia 2 Các thoả thuận Quốc tế • Tóm tắt nội dung: Các quần thể nhỏ có nguy tuyệt chủng hơn các quần thể có kích thước lớn ... lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường Đa dạng quần xã hệ sinh thái Đa dạng hệ sinh thái thước đo phong phú sinh cảnh, nơi ở, tổ sinh thái hệ sinh thái cấp độ khác Sự đa dạng. .. biến đổi môi trường thiên tai Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường Những biến đổi ngẫu nhiên môi trường sinh học vật... vệ loài Thực hiện: ThS Dương Thanh Hà Chương trình Đào tạo quản lý môi trường - Khóa Chuyên đề: Đa dạng sinh học môi trường Phần NHỮNG MỐI ĐE DỌA ĐỐI VỚI ĐA DẠNG SINH HỌC • Sự tuyệt chủng Khái