Chương I: SINH THÁI HỌC VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG1.1. Con người và môi trường1.2. Mối quan hệ giữa sinh thái học và kỹ thuật môi trường1.3. Lịch sử, đối tượng, nhiệm vụ và ý nghĩa môn học1.1.NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢNv Con người và môi trường: Sự sống trên TĐ được phát triểnnhư sự tổng hòa các mối quan hệ tương hồ giữa các sinh vật vớimôi trường, tạo thành dòng liên tục trong quá trình trao đổi vậtchất và năng lượng.v Thuật ngữ môi trường liên quan đến mọi thứ xung quanhchúng ta: không khí, nước, đất cũng như thực vật, động vật và visinh vật sống ở các nơi vừa nói. Ngược lại, con người cũng làmột sinh vật với đầy đủ ý nghĩa của nó, tác động lên môi trườngnhưng với qui mô chưa từng có trong lịch sử của Trái Đất
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ BÀI GIẢNG SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG 1/2 Tai lieu tham khao Nguyen Van Nhan, Nguyen Thi Lan Anh, “Sinh thai hoc moi truong”, NXB Dai hoc Bach Khoa Ha Noi 2010 Vu Trung Tang, “Sinh thai hoc Moi truong”, NXB DHQG Biology, Phillip and Chilton (2002) Ecological Biology, Edum, 1971 Nguyen Van Nhan, Nguyen Thi Lan Anh, “Sinh thai hoc moi truong”, NXB Dai hoc Bach Khoa Ha Noi 2010 Vu Trung Tang, “Sinh thai hoc Moi truong”, NXB DHQG Biology, Phillip and Chilton (2002) Ecological Biology, Edum, 2001 Chương I: Đại cương Sinh thái học Chương I: SINH THÁI HỌC VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 1.1 Con người môi trường 1.2 Mối quan hệ sinh thái học kỹ thuật môi trường 1.3 Lịch sử, đối tượng, nhiệm vụ ý nghĩa môn học 1.1.NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN v Con người môi trường: Sự sống TĐ phát triển tổng hòa mối quan hệ tương hồ sinh vật với môi trường, tạo thành dòng liên tục trình trao đổi vật chất lượng v Thuật ngữ môi trường liên quan đến thứ xung quanh chúng ta: không khí, nước, đất thực vật, động vật vi sinh vật sống nơi vừa nói Ngược lại, người sinh vật với đầy đủ ý nghĩa nó, tác động lên môi trường với qui mô chưa có lịch sử Trái Đất 1.1.NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN Tác động người với môi trường chia thành bốn nhóm sau: - Thay đổi cấu trúc bề mặt TĐ hoạt động cày bừa, phá rừng, đào hồ nhân tạo… - Thay đổi thành phần sinh quyển, chu trình tuần hoàn cân chất chu trình chất thải vào môi trường nước, đất khí - Thay đổi cân lượng, cân nhiệt khu vực toàn cầu - Thay đổi khu hệ sinh vật việc đưa vào hay làm tập hợp sinh vật hủy diệt số loài hay đưa vào loài động thực vật làm xáo trộn chúng nơi sống Nhu cầu tiêu dùng phát triển Công cụ phương thức sản xuất Con người Sinh thái môi trường Tài nguyên thiên nhiên Quan hệ người, TNTN Môi trường 1/8 1.1.NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN Ngày giới đứng trước thách thức môi trường sau: - Biến đổi khí hậu tần suất thiên tai gia tăng - Suy giảm tầng ozon - Sự nơi sinh vật giảm đa dạng sinh học TĐ - Tài nguyên bị suy giảm cạn kiệt - Ô nhiễm môi trường xảy quy mô rộng - Sự gia tăng dân số Như vấn đề xúc ngày toàn nhân loại cần điều chỉnh nhu cầu người để tăng lực môi trường trì phát triển xã hội Hay nói cách khác tất quốc gia hợp sức cho cố gắng chung phát triển đất nước theo chiến lược bền vững • 2.2 MỐI QUAN HỆ GIỮA SINH THÁI VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Ngày phương diện rộng, hoạt động người có liên quan chịu trách nhiệm trực tiếp phạm vi rộng biến đổi môi trường Các biến đổi môi trường người chia thành hai nhóm lớn: - Những thay đổi liên quan tới sử dụng đất (cạn kiệt nguồn tài nguyên) - Những thay đổi dòng thải từ trình sản xuất công nghiệp hay việc thải bỏ sản phẩm sau sử dụng Người kỹ sư môi trường phải chịu trách nhiệm hai loại tác động, đặc biệt loại tác động thứ hai • 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SINH THÁI HỌC Sinh quyên Học thuyết sinh nhà bác học người Nga V.I.Vernatxky đề xướng năm 1926 Sinh vỏ sống TĐ, có thể sông hệ sinh thái hoạt động Sự sống TĐ phát triển tổng hòa mối quan hệ tương hỗ sinh vật với môi trường, tạo thành dòng liên tục trình trao đổi chất Như vậy, sinh bao gồm thành phần hữu sinh vô sinh trao đổi với nhau, quan hệ chặt chẽ tương tác phức tạp với Sự phát triển sinh chia thành giai đoạn Chương trình Con người sinh (MAB) thành lập vào năm 1971 • 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SINH THÁI HỌC Khu dự trữ sinh giới UNESCO công nhận Theo định nghĩa UNESCO, Khu dự trữ sinh “những khu vực hệ sinh thái bờ biển cạn giúp thúc đẩy giải pháp điều hòa việc bảo tồn đa dạng sinh học với việc sử dụng bền vững khu vực đó” tiêu chí để trở thành khu dự trữ sinh giới là: Khu vực đề cử có đại diện đa dạng hệ sinh thái khu vực địa lý sinh vật chính, bao gồm giai đoạn phát triển có tác động người Khu vực đề cử có giá trị bảo tồn đa dạng sinh học cao Khu dự trữ sinh quyển đó thực phát triển theo hướng bền vững khu vực Khu dự trữ sinh có diện tích thích hợp để đáp ứng ba chức khu dự trữ sinh Khu vực có đủ vùng thích hợp Có xếp theo cấp độ thành phần liên quan, người tham dự, đối tượng quan tâm khu vực phù hợp để thực chức khu dự trữ sinh Cơ chế thực việc quản lý bảo tồn UNESCO chấp nhận Việt Nam đến có tổng cộng khu dự trự sinh giới Đó rừng ngập mặn Cần Giờ, Vườn quốc gia Cát Tiên, Đồng Sông Hồng, Quần đảo Cát Bà, Khu dự trữ sinh Kiên Giang, khu dự trự sinh Tây Nghệ An, Cù Lao Chàm- Hội An, Mũi Cà Mau • 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phân môn sinh thái học Phương pháp luận nghiên cứu môi trường, sinh thái nghiên cứu tương tác thành phần môi trường, hay nhân tố sinh thái, tìm yếu tố chủ đạo trội hệ tương tác sinh thái, không coi nhẹ thành phần hệ sinh thái mang nội dung kết hợp khoa học đa liên ngành có giới hạn Ba cách tiếp cận để giải vấn đề sinh thái: quan sát thực địa, thực nghiệm phòng thí nghiệm, lập mô hình toán SƠ ĐỒ CÁCH TIẾP CẬN NGHIÊN CỨU GIẢI QUYẾT MỘT ĐỐI TƯỢNG SINH THÁI HỌC Thế giới tự nhiên và quần thể động vật Nghiên cứu thực địa, quan sát Giả thiết, lập thí nghiệm Mô hình toán Phân tích thống kê giả thuyết, giải thích Phân tích thống kê, giải thích Kết luận toán học, giải thích Kết luận, áp dụng cho giới tự nhiên • 2.3 MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI 2.3.1 Môi trường Môi trường tất điều kiện tượng bên tác động lên thể Môi trường không bao gồm điều kiện vật lý mà gồm sinh vật sống Môi trường định nghĩa phần n goại cảnh, bao gồm tượng thực thể tự nhiên, mà cá thể, quần thể, loài có quan hệ trực tiếp gián tiếp phản ứng thích nghi (Vũ Trung Tạng) UNESCO (1981): Môi trường người bao gồm toàn hệ thống tự nhiên, hệ thống người tạo người sống lao động, khai thác tài nguyên thiên nhiên nhằm thỏa mãn nhu cầu Nhân tố môi trường thực thể hay tượng tự nhiên cấu trúc nên môi trường • 2.3 MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI 2.3.2 Nhân tố sinh thái Có nhiều cách để phân loại nhân tố sinh thái: - Các nhân tố vô sinh (khí hậu, cấu tạo hóa học đất, nước ) nhân tố hữu sinh (kí sinh, ăn mồi, cộng sinh ) - Các nhân tố độc lập với mật độ 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 giới + Nhân tố thủy sinh: dòng chảy, chất hòa tan Các nhân tố sinh thái không tác động riêng lẻ mà tác động kết hợp với Nhân tố sinh thái trở thành nhân tố hạn chế không gian thời gian • 2.3 MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI 2.3.2 Nhân tố sinh thái Các nhân tố sinh thái không tác động riêng lẻ mà tác động kết hợp với Nhân tố sinh thái trở thành nhân tố hạn chế không gian thời gian • 2.3 MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI 2.3.3 Nhân tố vô sinh Các nhân tố vô sinh bề mặt Trái Đất - Ánh sáng - Độ ẩm không khí - Lượng mưa - Nhiệt độ - Gió - Áp suất khí • 2.3 MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI 2.3.3 Nhân tố vô sinh Các nhân tố vô sinh môi trường đất - Nước đất + Nước hút ẩm + Nước mao dẫn + Nước trọng lực - Thành phần học cấu trúc đất - Độ thoáng đất - Thành phần hóa học pH đất • 2.3 MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI 2.3.3 Nhân tố vô sinh Các nhân tố vô sinh môi trường nước - Các nhân tố vật lý + Tỷ trọng + Áp suất + Tỷ nhiệt + Dòng chảy - Các chất lơ lửng nước (TSS) - Các chất khí hòa tan nước - Muối hòa tan nước • 2.3 MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI 2.3.4 Nhân tố sinh vật Mối quan hệ sinh vật với sinh vật Nơi ở: khoảng không gian mà cá thể hay quần thể (loài) chiếm cư Ổ sinh thái: nơi rộng tất nhu cầu cho đời sống cá thể, loài, quần thể Ảnh hưởng nhân tố thức ăn đến động vật Mối quan hệ tương hỗ vật ăn thịt mồi Quan hệ cạnh tranh sinh vật Quan hệ ký sinh – vật chủ Quan hệ tương hỗ động vật – thực vật 2.4 • ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG LÊN SINH VẬT VÀ SỰ THÍCH NGHI CỦA SINH VẬT 2.4.1 Quy luật sinh thái a Quy luật tối thiểu Liebig Quy luật liên quan đến ảnh hưởng chất khoáng cần thiết cho trồng Sự tăng trưởng có điều kiện chất cần thiết phải có đủ liều lượng đất Chính chất bị thiếu chi phối sản lượng mùa màng Do suất mùa màng tùy thuộc vào chất dinh dưỡng diện môi trường với liều lượng (so với lượng tối ưu) b Quy luật chống chịu Shelford Quy luật tối thiểu trường hợp đặc biệt cuả nguyên tắc tổng quát gọi quy luật chống chịu, rộng lượng Theo quy luật tất nhân tố sinh thái có khoảng giá trị hay khuynh độ (gradient) mà trình sinh thái học diễn bình thường • 2.4 MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI 2.4.2 Quy luật sinh thái c Quy luật tác đồng thời Các nhân tố sinh thái tác động đồng thời lên sinh vật thay cho Tác động nhân tố sinh thái lên sinh vật đa dạng Nhân tố chủ đạo ảnh hưởng mạnh mẽ định tới hoạt động sống sinh vật, số khác ảnh hưởng yếu hơn, hơn, số có ảnh hưởng nhiều mặt, số khác ảnh hưởng tớ mặt môi trường sống Mỗi loài sinh vật thích ứng với giới hạn tác động định nhân tố sinh thái định d Quy luật tác động qua lại Điều kiện môi trường tác động lên sinh vật làm chúng không ngừng biến đổi, đồng thời sinh vật có tác động trở lại làm biến đổi điều kiện môi trường Những phản ứng phản ứng sinh vật lên tác động nhân tố môi trường • 2.5 PHẢN ỨNG CỦA SINH VẬT ĐỐI VỚI TÁC ĐỘNG CỦA NHỨNG NHÂN TỐ MÔI TRƯỜNG Thích nghi sở trường hệ sinh thái: Các thể sống phản ứng hợp lý thay đổi nhân tố môi trường bên để tồn phát triển Thích nghi hình thái Phản ứng thích nghi xảy suốt thời gian sống cá thể tác động nhân tố môi trường ánh sáng, nhiệt độ Thích nghi di truyền Sự thích nghi di truyền xuất trình phát triển cá thể không phụ thuộc vào có mặt hay vắng mặt trạng thái môi trường mà môi trường có ích cho chúng Những thích nghi củng cố yếu tố môi trường Hiệu ứng thích nghi: khả khắc phục điều kiện không thuận lợi cách nâng cao hệ số tác động có ích trình hoạt động sống sinh vật • 2.5 PHẢN ỨNG CỦA SINH VẬT ĐỐI VỚI TÁC ĐỘNG CỦA NHỨNG NHÂN TỐ MÔI TRƯỜNG Thích nghi di truyền Sự thích nghi di truyền xuất trình phát triển cá thể không phụ thuộc vào có mặt hay vắng mặt trạng thái môi trường mà môi trường có ích cho chúng Những thích nghi củng cố yếu tố môi trường ... tượng nghiên cứu Sinh thái học động vật, sinh thái học thực vật, sinh thái học vi sinh vật… Mục đích ứng dụng: sinh thái học nông nghiệp, sinh thái học lâm nghiệp, sinh thái học môi trường • 2.1... Phản ứng sinh vật tác động nhân tố môi trường III.6 Sinh thái học quần thể III.7 Sinh thái học quần xã III.8 Sinh thái học hệ sinh thái III.9 Sinh thái học hệ thống mô hình hóa hệ sinh thái • ... cương Sinh thái học Chương I: SINH THÁI HỌC VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 1.1 Con người môi trường 1.2 Mối quan hệ sinh thái học kỹ thuật môi trường 1.3 Lịch sử, đối tượng, nhiệm vụ ý nghĩa môn học 1.1.NHỮNG