TÀI LIỆU môi TRƯỜNG và các yếu tố SINH THÁI

MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC YẾU TỐ SINH THÁI Nguyên lý sinh thái học đại khái niệm thống đối lập cách biện chứng thể môi trường Mỗi cá thể, quần thể loài sinh vật nào, kể người sống dựa vào môi trường đặc trưng mình, mối tương tác sinh vật tồn Môi trường ổn định, sinh vật sống ốn định phát triển hưng thịnh Chất lượng môi trường suy thoái sinh vật bị suy giảm số lượng chất lượng Nếu môi trường bị phá huỷ sinh vật chịu chung số phận I Khái niệm chức môi trường Khái niệm Khái niệm môi trường thảo luận nhiều từ lâu Nhìn chung có quan niệm môi trường sau: - Môi trường bao gồm vật chất hữu vô quanh sinh vật Theo định nghĩa xác định môi trường cách cụ thể, cá thể, loài, chi có môi trường quần thể, quần xã lại có môi trường rộng lớn - Môi trường cần thiết cho điều kiện sinh tồn sinh vật Theo định nghĩa hẹp, thực tế có yếu tố cần thiết cho loài không cần thiết cho loài dù sống chung nơi, có yếu tố có hại lợi tồn tác động lên thể ta loại trừ khỏi môi trường tự nhiên - Môi trường bao gồm yếu tố tự nhiên yếu tố vật chất nhân tạo có quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, tồn tại, phát triển người thiên nhiên (Điều 1, Luật Bảo Vệ Môi Trường Việt Nam, 1993) - Môi trường phần ngoại cảnh, bao gồm tượng thực thể tự nhiên mà đó, cá thể, quần thể, loài có quan hệ trực tiếp gián tiếp phản ứng thích nghi (Vũ Trung Tạng, 2000) Từ định nghĩa ta phân biệt đâu môi trường loài mà môi trường loài khác Chẳng hạn mặt biển môi trường sinh vật màng nước (Pleiston Neiston), song môi trường loài sống đáy sâu hàng ngàn mét ngược lại Đối với người, môi trường chứa đựng nội dung rộng Theo định nghĩa UNESCO (1981) môi trường người bao gồm toàn hệ thống tự nhiên hệ thống người tạo ra, hữu hình (đô thị, hồ chứa ) vô hình (tập quán, niềm tin, nghệ thuật ), người sống lao động mình, họ khai thác tài nguyên thiên nhiên nhân tạo nhằm thoả mãn nhu cầu Như vậy, môi trường sống người không nơi tồn tại, sinh trưởng phát triển cho thực thể sinh vật người mà “khung cảnh sống, lao động nghỉ ngơi người” Thuật ngữ Trung Quốc gọi môi trường “hoàn cảnh” từ xác điều kiện sống cá thể quần thể sinh vật Sinh vật người tách rời khỏi môi trường Môi trường nhân văn (Human environment - môi trường sống người) bao gồm yếu tố vật lý, hóa học đất, nước, không khí, yếu tố sinh học điều kiện kinh tế - xã hội tác động hàng ngày đến sống người Cấu trúc môi trường tự nhiên gồm thành phần (4 môi trường chính) sau : - Thạch địa môi trường đất (Lithosphere): bao gồm lớp vỏ trái đất có độ dày 60 - 70km phần lục địa từ 2-8km đáy đại dương có quần xã sinh vật - Thủy (Hydrosphere) hay gọi môi trường nước (Aquatic environment): phần nước trái đất bao gồm nước đại dương, sông, hồ, suối, nước ngầm, băng tuyết, nước đất không khí - Khí (Atmosphere) hay môi trường không khí: lớp không khí bao quanh trái đất - Sinh (Biosphere) hay môi trường sinh vật: gồm động vật, thực vật người, nơi sống sinh vật khác (Sinh vật ký sinh, cộng sinh, biểu sinh ) Các chức môi trường Đối với sinh vật nói chung người nói riêng môi trường sống có chức sau: 2.1 Môi trường không gian sống cho người giới sinh vật (habitat) Trong sống hàng ngày, người cần không gian định để phục vụ cho hoạt động sống như: nhà ở, nơi nghỉ, nơi để sản xuất Như chức đòi hỏi môi trường phải có phạm vi không gian thích hợp cho người Không gian lại đòi hỏi phải đạt đủ tiêu chuẩn định yếu tố vật lý, hoá học, sinh học, cảnh quan xã hội Yêu cầu không gian sống người thay đổi tuỳ theo trình độ khoa học công nghệ Tuy nhiên, việc sử dụng không gian sống quan hệ với giới tự nhiên, có tính chất mà người cần ý tính chất tự cân (homestasis), nghĩa khả hệ sinh thái gánh chịu điều kiện khó khăn tính bền vững hệ sinh thái 2.2 Môi trường nơi chứa đựng nguồn tài nguyên cần thiết cho đời sống sản xuất người Trong lịch sử phát triển, loài người trải qua nhiều giai đoạn Bắt đầu từ người biết canh tác cách khoảng 14-15 nghìn năm, vào thời kỳ đồ đá phát minh máy nước vào kỷ thứ XVII, đánh dấu khởi đầu công cách mạng khoa học kỹ thuật lĩnh vực Nhu cầu người nguồn tài nguyên không ngừng tăng lên số lượng, chất lượng mức độ phức tạp theo trình độ phát triển xã hội Chức môi trường gọi nhóm chức sản xuất tự nhiên gồm: - Rừng tự nhiên: có chức cung cấp nước, bảo tồn tính đa dạng sinh học độ phì nhiêu đất, nguồn gỗ củi, dược liệu cải thiện điều kiện sinh thái - Các thuỷ vực: có chức cung cấp nước, dinh dưỡng, nơi vui chơi giải trí nguồn thuỷ hải sản - Động - thực vật: cung cấp lương thực, thực phẩm nguồn gen quý - Không khí, nhiệt độ, lượng mặt trời, nước, gió: có chức trì hoạt động trao đổi chất - Các loại quặng, dầu mỏ: cung cấp lượng nguyên liệu cho hoạt động sản xuất 2.3 Môi trường nơi chứa đựng chất phế thải người tạo trình sống Trong trình sống, người đào thải chất thải vào môi trường Tại chất thải tác động vi sinh vật yếu tố môi trường khác bị phân huỷ, biến đổi từ phức tạp thành đơn giản tham gia vào hàng loạt trình sinh địa hoá phức tạp Trong thời kỳ sơ khai, dân số nhân loại ít, chủ yếu trình phân huỷ tự nhiên làm cho chất thải sau thời gian biến đổi định lại trở lại trạng thái nguyên liệu tự nhiên Sự gia tăng dân số giới nhanh chóng, trình công nghiệp hoá, đô thị hoá làm số lượng chất thải tăng lên không ngừng dẫn đến chức nhiều nơi, nhiều chổ trở nên tải, gây ô nhiễm môi trường Khả tiếp nhận phân huỷ chất thải khu vực định gọi khả đệm (buffer capacity) khu vực Khi lượng chất thải lớn khả đệm, thành phần chất thải có nhiều chất độc, vi sinh vật gặp nhiều khó khăn trình phân huỷ chất lượng môi trường giảm môi trường bị ô nhiễm Chức phân loại chi tiết sau: - Chức biến đổi lý - hoá học (phân huỷ hoá học nhờ ánh sáng, hấp thụ, tách chiết vật thải độc tố) - Chức biến đổi sinh hoá (sự hấp thụ chất dư thừa, chu trình ni tơ cacbon, khử chất độc đường sinh hoá) - Chức biến đổi sinh học (khoáng hoá chất thải hữu cơ, mùn hoá, amôn hoá, nitrat hoá phản nitrat hoá) 2.4 Chức lưu trữ cung cấp thông tin cho người Môi trường trái đất xem nơi lưu trữ cung cấp thông tin cho người Bởi môi trường trái đất nơi: - Cung cấp ghi chép lưu trữ lịch sử trái đất, lịch sử tiến hoá vật chất sinh vật, lịch sử xuất phát triển văn hoá loài người - Cung cấp thị không gian tạm thời mang tín chất tín hiệu báo động sớm hiểm hoạ người sinh vật sống trái đất phản ứng sinh lý thể sống trước xảy tai biến tự nhiên tượng tai biến tự nhiên, đặc biệt bão, động đất, núi lửa - Cung cấp lưu giữ cho người nguồn gen, loài động thực vật, hệ sinh thái tự nhiên nhân tạo, vẻ đẹp, cảnh quan có giá trị thẩm mỹ để thưởng ngoạn, tôn giáo văn hoá khác 2.5 Bảo vệ người sinh vật khỏi tác động từ bên Các thành phần môi trường có vai trò việc bảo vệ cho đời sống người sinh vật tránh khỏi tác động từ bên như: tầng Ozon khí có nhiệm vụ hấp thụ phản xạ trở lại tia cực tím từ lượng mặt trời II Các yếu tố môi trường nhân tố sinh thái Tổng quát yếu tố môi trường Các yếu tố môi trường như: ánh sáng, nhiệt độ, chất khí, nước, thực thể hay tượng tự nhiên cấu trúc nên môi trường Các yếu tố môi trường tác động lên thể sống không Một số yếu tố ảnh hưởng rõ rệt lên đời sống sinh vật, ví dụ số khí trơ chứa vũ trụ Ngược lại có yếu tố ảnh hưởng định lên đời sống sinh vật Những yếu tố môi trường chúng tác động lên đời sống sinh vật mà sinh vật phản ứng lại cách thích nghi chúng gọi yếu tố sinh thái (Ví dụ ánh sáng, nước, nhiệt độ, chất khoáng ) Phân loại yếu tố sinh thái Theo nguồn gốc đặc trưng tác động yếu tố sinh thái, người ta chia nhân tố sinh thái thành nhóm: 2.1 Nhóm yếu tố sinh thái vô sinh: bao gồm yếu tố khí hậu (ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, không khí), địa hình đất 2.2 Nhóm yếu tố sinh thái hữu sinh: gồm sinh vật 2.3 Yếu tố người: nhiều tác giả phân loại yếu tố sinh thái kết hợp yếu tố động vật, thực vật người vào nhóm yếu tố hữu sinh Mặt dù đời sống người phải chịu tác động qui luật tự nhiên, nhiên việc kết hợp yếu tố không thật thỏa đáng : - Thứ người tác động vào tự nhiên xác định nhân tố xã hội mà trước hết chế độ xã hội, đặc trưng tác động động thực vật mang đặc điểm sinh vật Thứ hai người tác động vào tự nhiên có ý thức thứ ba quy mô tác động động vật thực vật so sánh với quy mô tác động người điều kiện tiến khoa học - kỹ thuật Về đặc trưng tác động yếu tố sinh thái, nhiều tác giả chia nhóm yếu tố sinh thái tác động trực tiếp, nhóm yếu tố sinh thái tác động gián tiếp Thực tế việc phân chia không thoả đáng, nhiều yếu tố sinh thái vừa tác động trực tiếp vừa tác động gián tiếp, ví dụ địa hình vừa tác động học trực tiếp lên bám trụ vừa gián tiếp thay đổi môi trường sống, gió mạnh, trực tiếp làm gãy đổ lúc gián tiếp ảnh hưởng lên chế độ nhiệt, độ ẩm không khí đất,… Vì vậy, nói đến dạng tác động trực tiếp hay gián tiếp yếu tố sinh thái lên sinh vật Ngoài theo ảnh hưởng tác động yếu tố sinh thái chia thành yếu tố phụ thuộc không phụ thuộc mật độ - Yếu tố không phụ thuộc mật độ yếu tố tác động lên sinh vật, ảnh hưởng không phụ thuộc vào mật độ quần thể bị tác động Phần lớn yếu tố sinh thái vô sinh yếu tố không phụ thuộc mật độ - Yếu tố phụ thuộc mật độ yếu tố tác động lên sinh vật ảnh hưởng tác động phụ thuộc vào mật độ quần thể chịu tác động, chẳng hạn bệnh dịch nơi thưa dân ảnh hưởng so với nơi đông dân Hiệu suất bắt mồi vật hiệu mật độ mồi thấp Phần lớn yếu tố hữu sinh thường yếu tố phụ thuộc mật độ III Một số qui luật sinh thái học Quy luật tác động tổng hợp Môi trường bao gồm nhiều yếu tố có tác động qua lại, biến đổi nhân tố dẫn đến thay đổi lượng, có chất yếu tố khác sinh vật chịu ảnh hưởng biến đổi Tất yếu tố gắn bó chặt chẽ với tạo thành tổ hợp sinh thái Ví dụ chế độ chiếu sáng rừng thay đổi nhiệt độ, độ ẩm không khí đất thay đổi ảnh hưởng đến hệ động vật không xương sống vi sinh vật đất, từ ảnh hưởng đến chế độ dinh dưỡng khoáng thực vật - Mỗi nhân tố sinh thái biểu hoàn toàn tác động nhân tố khác hoạt động đầy đủ Ví dụ đất có đủ muối khoáng không sử dụng độ ẩm không thích hợp; nước ánh sáng có ảnh hướng tốt đến thực vật đất thiếu muối khoáng Qui luật giới hạn sinh thái Shelford (1911, 1972) Ảnh hưởng yếu tố sinh thái lên sinh vật đa dạng, không phụ thuộc vào tính chất yếu tố sinh thái mà vào cường độ chúng Đối với yếu tố, sinh vật thích ứng với giới hạn tác động định, đặc biệt yếu tố sinh thái vô sinh Sự tăng hay giảm cường độ tác động yếu tố giới hạn thích hợp thể làm giảm khả sống hoạt động Khi cường độ tác động tới ngưỡng cao thấp so với khả chịu đựng thể sinh vật không tồn Giới hạn chịu đựng thể yếu tố sinh thái định giới hạn sinh thái hay trị số sinh thái (hoặc biên độ sinh thái) Còn mức độ tác động có lợi thể gọi điểm cực thuận (Optimum) Những loài sinh vật khác có giới hạn sinh thái điểm cực thuận khác nhau, có loài giới hạn sinh thái rộng gọi loài rộng sinh thái, có loài giới hạn sinh thái hẹp gọi loài hẹp sinh thái Như loài có giá trị sinh thái riêng Trị sinh thái sinh vật khả thích ứng sinh vật điều kiện môi trường khác Nếu loài sinh vật có giới hạn sinh thái rộng yếu tố ta nói sinh vật rộng với yếu tố đó, chẳng hạn “rộng nhiệt”, “rộng muối”, có giới hạn sinh thái hẹp ta nói sinh vật hẹp với yếu tố đó, “hẹp nhiệt”, “hẹp muối” Trong sinh thái học người ta thường sử dụng tiếp đầu ngữ: hep (Cteno-), rộng (Eury-), (Oligo-), nhiều (Poly-) đặt kèm với tên yếu tố để cách định tính mức thích nghi sinh thái sinh vật yêu tố môi trường Ví dụ: loài chuột cát đài nguyên chịu đựng dao động nhiệt độ không khí tới 800C (từ -500C đến +300C), loài chịu nhiệt rộng loài rộng nhiệt (Eurythermic), loài thông đuôi ngựa sống nơi có nồng độ NaCl 40/00, loài chịu muối thấp hay loài hẹp muối (Stenohalin) Qui luật tác động không đồng yếu tố sinh thái lên chức phận sống thể Các yếu tố sinh thái có ảnh hưởng khác lên chức phận sống thể, cực thuận trình có hại nguy hiểm cho trình khác Ví dụ nhiệt độ không khí tăng đến 400 - 50 0C làm tăng trình trao đổi chất động vật máu lạnh lại kìm hảm di động vật Có nhiều loài sinh vật chu kỳ sống mình, giai đoạn sống khác có yêu cầu sinh thái khác nhau, không thỏa mản chúng chết khó có khả phát triển Ví dụ loài tôm he (Penaeus merguiensis) giai đoạn thành thục sinh sản chúng sống biển khơi sinh sản đó, giai đoạn đẻ trứng trứng nở nơi có nồng độ muối cao (32 - 36 0/00), độ pH = 8, ấu trùng sống biển, sang giai đoạn sau ấu trùng (post-larvae) chúng sống nơi có nồng độ muối thấp (10 - 250/00) (nước lợ) đạt kích thước trưởng thành di chuyển đến nơi có nồng độ muối cao Hiểu biết qui luật này, người biết thời kỳ chu kỳ sống số sinh vật để nuôi, trồng, bảo vệ đánh bắt vào lúc thích hợp Qui luật tác động qua lại sinh vật môi trường Trong mối quan hệ tương hổ quần thể, quần xã sinh vật với môi trường, yếu tố sinh thái môi trường tác động lên chúng, mà sinh vật có ảnh hưởng đến yếu tố sinh thái môi trường làm thay đổi tính chất yếu tố sinh thái Quy luật tối thiểu Quy luật nhà hoá học người Đức Justus Von Liebig đề xuất năm 1840 công trình “Hoá học hữu sử dụng sinh lý học nông nghiệp” Ông lưu ý suất mùa màng giảm tăng tỷ lệ thuận với giảm hay tăng chất khoáng bón cho đồng ruộng Như vậy, sinh sản thực vật bị giới hạn số lượng muối khoáng Liebig “Mỗi loài thực vật đòi hỏi loại lượng muối dinh dưỡng xác định, lượng muối tối thiểu tăng trưởng thực vật đạt mức tối thiểu” Khi đời, quy luật Liebig thường áp dụng loại muối vô Theo thời gian, ứng dụng mở rộng, bao gồm phổ rộng yếu tố vật lý, mà nhiệt độ lượng mưa thể rõ Tuy quy luật có hạn chế áp dụng trạng thái ổn định bỏ qua mối quan hệ khác Chẳng hạn, ví dụ phốt (phosphor) suất, Liebig cho phốt nguyên nhân trực tiếp làm thay đổi suất Sau người ta thấy có mặt muối nitơ (nitrogen) không ảnh hưởng lên nhu cầu nước thực vật mà góp phần làm cho thực vật lấy phốt dạng đồng hoá Như vậy, muối nitơ yếu tố thứ phối hợp tạo hiệu [...]... được các qui luật này, con người có thể biết các thời kỳ trong chu kỳ sống của một số sinh vật để nuôi, trồng, bảo vệ hoặc đánh bắt vào lúc thích hợp 4 Qui luật tác động qua lại giữa sinh vật và môi trường Trong mối quan hệ tương hổ giữa quần thể, quần xã sinh vật với môi trường, không những các yếu tố sinh thái của môi trường tác động lên chúng, mà các sinh vật cũng có ảnh hưởng đến các yếu tố sinh thái. .. trị sinh thái riêng Trị sinh thái của một sinh vật là khả năng thích ứng của sinh vật đối với các điều kiện môi trường khác nhau Nếu một loài sinh vật có giới hạn sinh thái rộng đối với một yếu tố nào đó thì ta nói sinh vật đó rộng với yếu tố đó, chẳng hạn “rộng nhiệt”, “rộng muối”, còn nếu có giới hạn sinh thái hẹp ta nói sinh vật đó hẹp với yếu tố đó, như “hẹp nhiệt”, “hẹp muối” Trong sinh thái. . .sinh thái nhất định đó là giới hạn sinh thái hay trị số sinh thái (hoặc biên độ sinh thái) Còn mức độ tác động có lợi nhất đối với cơ thể gọi là điểm cực thuận (Optimum) Những loài sinh vật khác nhau có giới hạn sinh thái và điểm cực thuận khác nhau, có loài giới hạn sinh thái rộng gọi là loài rộng sinh thái, có loài giới hạn sinh thái hẹp gọi là loài hẹp sinh thái Như vậy mỗi một... thái của môi trường và có thể làm thay đổi tính chất của các yếu tố sinh thái đó 5 Quy luật tối thiểu Quy luật này được nhà hoá học người Đức Justus Von Liebig đề xuất năm 1840 trong công trình “Hoá học hữu cơ và sử dụng nó trong sinh lý học và nông nghiệp” Ông lưu ý rằng năng suất mùa màng giảm hoặc tăng tỷ lệ thuận với sự giảm hay tăng các chất khoáng bón cho cây ở đồng ruộng Như vậy, sự sinh sản... đồng đều của yếu tố sinh thái lên chức phận sống của cơ thể Các yếu tố sinh thái có ảnh hưởng khác nhau lên các chức phận sống của cơ thể, nó cực thuận đối với quá trình này nhưng có hại hoặc nguy hiểm cho quá trình khác Ví dụ như nhiệt độ không khí tăng đến 400 - 50 0C sẽ làm tăng các quá trình trao đổi chất ở động vật máu lạnh nhưng lại kìm hảm sự di động của con vật Có nhiều loài sinh vật trong... nói sinh vật đó hẹp với yếu tố đó, như “hẹp nhiệt”, “hẹp muối” Trong sinh thái học người ta thường sử dụng các tiếp đầu ngữ: hep (Cteno-), rộng (Eury-), ít (Oligo-), nhiều (Poly-) đặt kèm với tên yếu tố đó để chỉ một cách định tính về mức thích nghi sinh thái của sinh vật đối với các yêu tố môi trường Ví dụ: loài chuột cát đài nguyên chịu đựng được sự dao động nhiệt độ không khí tới 800C (từ -500C đến... chỉ ra rằng “Mỗi một loài thực vật đòi hỏi một loại và một lượng muối dinh dưỡng xác định, nếu lượng muối là tối thiểu thì sự tăng trưởng của thực vật cũng chỉ đạt mức tối thiểu” Khi ra đời, quy luật Liebig thường áp dụng đối với các loại muối vô cơ Theo thời gian, ứng dụng này được mở rộng, bao gồm một phổ rộng các yếu tố vật lý, mà trong đó nhiệt độ và lượng mưa thể hiện rõ nhất Tuy vậy quy luật này... động của con vật Có nhiều loài sinh vật trong chu kỳ sống của mình, các giai đoạn sống khác nhau có những yêu cầu sinh thái khác nhau, nếu không được thỏa mản thì chúng sẽ chết hoặc khó có khả năng phát triển Ví dụ loài tôm he (Penaeus merguiensis) ở giai đoạn thành thục sinh sản chúng sống ở biển khơi và sinh sản ở đó, giai đoạn đẻ trứng và trứng nở ở nơi có nồng độ muối cao (32 - 36 0/00), độ pH = 8,... rộng các yếu tố vật lý, mà trong đó nhiệt độ và lượng mưa thể hiện rõ nhất Tuy vậy quy luật này cũng có những hạn chế vì nó chỉ áp dụng đúng trong trạng thái ổn định và có thể còn bỏ qua mối quan hệ khác nữa Chẳng hạn, trong ví dụ về phốt pho (phosphor) và năng suất, Liebig cho rằng phốt pho là nguyên nhân trực tiếp làm thay đổi năng suất Sau này người ta thấy rằng sự có mặt của muối nitơ (nitrogen) không... rằng sự có mặt của muối nitơ (nitrogen) không chỉ ảnh hưởng lên nhu cầu nước của thực vật mà còn góp phần làm cho thực vật lấy được phốt pho ở dưới dạng không thể đồng hoá được Như vậy, muối nitơ là yếu tố thứ 3 phối hợp tạo ra hiệu quả ... tác động yếu tố sinh thái, nhiều tác giả chia nhóm yếu tố sinh thái tác động trực tiếp, nhóm yếu tố sinh thái tác động gián tiếp Thực tế việc phân chia không thoả đáng, nhiều yếu tố sinh thái vừa... có giá trị sinh thái riêng Trị sinh thái sinh vật khả thích ứng sinh vật điều kiện môi trường khác Nếu loài sinh vật có giới hạn sinh thái rộng yếu tố ta nói sinh vật rộng với yếu tố đó, chẳng... chúng gọi yếu tố sinh thái (Ví dụ ánh sáng, nước, nhiệt độ, chất khoáng ) Phân loại yếu tố sinh thái Theo nguồn gốc đặc trưng tác động yếu tố sinh thái, người ta chia nhân tố sinh thái thành