- Sự bành trướng cỏc thành phố và phương thức sản xuất cụng nghiệp cú tỏc dụng vơ cựng đa dạng và ngày càng tăng đối với mụi trường xung
HỆ SINH THÁ
CO2 VSV HểA TỔNG
VSV HểA TỔNG HỢP THỰC VẬT XANH (SV tự dưỡng) ĐỘNG VẬT (SV dị dưỡng) Hễ HẤP & LấN MEN SỰ CHÁY THAN ĐÁ DẦU LỬA
Giỏo trỡnh Mơi trường NL MẶT TRỜI (100%) Hấp thụ bởi KK, nước, đất (68%) Hấp thụ bởi thực vật (1-2%) Phản xạ từ mõy (21%) Phản xạ từ bụi (5%) Phản xạ từ cỏc vật khỏc (4%) Tạo nờn sự chuyển động của KK, hiện tượng thời tiết, khớ tượng Phản xạ nhiệt trở lại vũ trụ Giữ lại trong sinh khối bậc dinh dưỡng thứ 1 Cung cấp năng lượng cần thiết cho TV Trở lại vũ trụ
Hỡnh 2.2: Sự phõn bổ năng lượng mặt trời.
giải sử dụng. Khỏc với vịng tuần hồn vật chất, năng lượng khụng được sử dụng lại mà phỏt tỏn, mất đi dưới dạng nhiệt. Vũng tuần hoàn của vật chất là vịng kớn. Dịng năng lượng là vịng hở.
Năng lượng qua một cơ thể hay một bậc dinh dưỡng cú thể chuyển từ dạng này sang dạng khỏc. Sự biến đổi này tuõn theo hai định luật cơ bản của nhiệt động học:
- Định luật thứ nhất -định luật bảo toàn năng lượng: trong quỏ trỡnh
chuyển đổi năng lượng khụng mất đi và cũng khụng được tạo thờm, mà chỉ chuyển đổi từ dạng này sang dạng khỏc.
- Định luật thứ hai - định luật về suy thoỏi dạng năng lượng: trong quỏ trỡnh chuyển đổi tự nhiờn, năng lượng ln ln bị suy thối về dạng năng lượng. Vớ dụ cỏc dạng năng lượng cơ đọng nhất cú thể sản xuất nhiều cụng như quang năng, húa năng cú thể chuyển thành cỏc dạng năng lượng ớt cơ đọng hơn, với khả năng sản xuất cũng ớt hơn như cơ năng, nhiệt năng. Năng lượng Mặt Trời chiếu xuống Trỏi Đất chủ yếu ở dạng quang năng. Quang năng cú thể chuyển đổi tồn bộ thành húa năng, thế năng, nhiệt năng. Ngược
CÁC YẾU TỐ Vễ SINH
(Đất, nước, chất vơ cơ, chất hữu cơ, khớ hậu,...) SINH VẬT SẢN XUẤT SV tiờu thụ bậc 1 SV tiờu thụ bậc 2 SV tiờu thụ bậc 3 SI N H V Â ÛT PH Â N H U ÍY D ũn g võ ỷt c hõ ỳt D ũn g năn g lươ ỹng
Hỡnh 2.3 : Sơ đồ tổng hợp dũng năng lượng & vật chất trong HST
lại, thế năng, nhiệt năng, húa năng chỉ cú thể đổi trở lại thành quang năng một phần, cỏc phần khỏc sẽ ở dạng năng lượng thấp hơn.
Hỡnh 2.3 thể hiện sơ đồ một hệ sinh thỏi với vịng tuần hồn vật chất và dũng năng lượng giữa cỏc bậc dinh dưỡng.
2.2.6- Sự tiến húa và cõn bằng của hệ sinh thỏi :
Sinh vật hay vật thể sống cú một số tớnh chất đặc thự phõn biệt một cỏch rừ rệt với vật khụng sống, cỏc tớnh chất đú là:
1. Khả năng trao đổi chất: tức khả năng tiếp nhận vật chất từ mụi
trường vào mỡnh, phõn giải và tổng hợp những chất này để đem lại cho mỡnh vật chất và năng lượng cần thiết cho cuộc sống và phỏt triển.
Giỏo trỡnh Mụi trường
2. Khả năng lớn lờn: tức khả năng phỏt triển về qui mụ, cấu trỳc của
bản thõn theo thời gian.
3. Khả năng tỏi sinh sản: tức khả năng sinh đẻ ra vật cựng lồi với
mỡnh.
4. Khả năng bị kớch thớch: tức khả năng tiếp nhận cỏc thụng tin, dưới
dạng tớn hiệu vật lý , húa học và phản ứng lại với cỏc thụng tin này.
5. Khả năng thớch nghi: tức khả năng thay đổi bản thõn cho phự hợp với mụi trường.
Trong 5 tớnh chất núi trờn xột theo quan điểm của sinh thỏi học thỡ khả năng thớch nghi cú ý nghĩa quan trọng nhất.
Nhờ cú tớnh bị kớch thớch, sinh vật nhận được tớn hiệu từ mơi trường qua cỏc giỏc quan của mỡnh, cú thể là giỏc quan về ỏnh sỏng (thị giỏc), về õm thanh (thớnh giỏc), về mựi (khứu giỏc), về vị (vị giỏc), về nhiệt độ (xỳc giỏc) và phản ứng lại với cỏc tớn hiệu này theo những phương thức khỏc nhau nhằm tự bảo vệ hoặc cải thiện điều kiện sống của mỡnh.
Lỳc mụi trường giảm nhiệt độ, con người nguyờn thủy biết chui vào hang sõu, kớn giú hoặc đốt lửa chống lạnh. Con người hiện đại biết làm nhà, trang bị quần ỏo và cỏc phương tiện giữ thõn nhiệt. Cơ bắp của động vật run rẩy một cỏch tự động ngoài sự điều khiển cú ý thức để tăng thõn nhiệt. Hạt cõy lỳc nẩy mầm dự ở vị trớ nào cũng theo tớn hiệu của trọng trường để hướng rễ xuống và mầm lờn trờn. Một số vi khuẩn luụn ln di chuyển về nơi cú ỏnh sỏng, một số khỏc ngược lại tỡm về nơi cú búng tối. Tớnh kớch thớch hay núi một cỏch khỏc khả năng tiếp nhận thụng tin từ mụi trường và phản ứng đỏp lại đó giỳp cho mọi sinh vật duy trỡ cuộc sống của mỡnh. Sinh vật đơn bào nguyờn thủy nếu khơng cú tớnh bị kớch thớch sẽ khơng biết tỡm về nguồn thức ăn và sẽ chết. Con người trong thế giới hiện đại nếu khụng nhận được cỏc thụng tin cần thiết từ mơi trường sẽ cú số phận tương tự. Sau khi nhận được tớn hiệu bị kớch thớch, theo cơ chế điều khiển cú ý thức hoặc tự điều khiển vụ ý thức sinh vật phaứn ứng bằng cỏch biến đổi cơ thể mỡnh hoặc biến đổi mụi trường để đạt tới sự phự hợp nhất giữa cơ thể và mụi trường. Quỏ trỡnh biến
đổi cơ thể của cỏc giống lồi sinh vật cho phự hợp với mơi trường được gọi là sự tiến húa. Quỏ trỡnh này là quỏ trỡnh thay đổi tớnh chất giải phẫu, sinh lý,
Quỏ trỡnh tiến húa bắt đầu với sự thay đổi ngẫu nhiờn và tự phỏt trong vật liệu di truyền của tế bào mầm (tinh trựng, trứng) của những cỏ thể trong 1 quần thể. Cỏc biến đổi này tạo nờn những biến dị di truyền trong quần thờ, núi một cỏch khỏc tạo nờn một vài kiểu di truyền hơi khỏc kiểu chung. Cỏc phiờn bản tài liệu di truyền ghi trong cỏc tế bào bố, mẹ được truyền lại cho cỏc thế hệ sau và quyết định tớnh chất giải phẫu, sinh lý, ứng xử của vật thể sống. Sự tổ hợp cỏc đặc tớnh bố mẹ trong 1 vật thể cú ưu thế so với đồng loại được gọi là ưu thế chọn lọc. Vật thể nào do di truyền cú tớnh chất sinh lý và ứng xử phự hợp với điều kiện mụi trường được chọn lọc để tồn tại và phỏt triển. Vật thể khụng phự hợp sẽ bị đào thải. Ưu thế này qua quỏ trỡnh sinh sản nhiều thế hệ nối tiếp nhau sẽ làm cho con chỏu vật thể cú ưu thế núi trờn chiếm một tỷ lệ lớn hơn cỏc giống loài khỏc, cấu trỳc di truyền của quần thể do đú sẽ bị thay đổi.
Sự thớch nghi theo sinh học là đặc trưng giải phẫu sinh lý hoặc ứng xử được điều khiển bằng di truyền, cú tỏc dụng tăng xỏc suất của việc chuyển vật liệu di truyền của một vật thể sống tự biến đổi sao cho phự hợp hơn với mụi trường địa phương của nú.
Biến dị di truyền tạo nờn vật liệu cho tiến húa và chọn lọc tự nhiờn là động lực cho tiến húa. Mơi trường khơng cú tỏc động trực tiếp nào tới vật liệu di truyền trong cỏc vật thể sống. Mơi trường đứng ngồi vật thể sống, đúng vai trị tuyển chọn cỏc vật liệu nào thớch hợp nhất so với điều kiện cụ thể của mụi trường đương thời, cho cỏc vật thể này sống sút phẳt triển và loại trừ cỏc vật thể nào khụng phự hợp. Biến dị di truyền kết hợp với chọn lọc tự nhiờn đẻ ra q trỡnh tiến húa.
Thực tế mụi trường luụn cú sự biến động, cú thể do q trỡnh tự nhiờn hay một nhõn tố tỏc động nào đú. Tớnh thớch nghi là khả năng phự hợp với cỏc nhõn tố thành phần trong hệ sinh thỏi, nhất là cỏc nhõn tố hữu sinh với những điều kiện chung của mơi trường. Tớnh thớch nghi được biểu hiện qua sự cõn bằng cơ thể - mụi trường. Mọi hệ sinh thỏi đều là đối tượng của sự chọn lọc, của quỏ trỡnh biến đổi, đồng thời cũng là kết quả của q trỡnh đú. Chớnh ỏp lực chọn lọc đó tạo ra cơ chế thớch nghi của lồi, và sự vận động này dẫn đến một thế cõn bằng, một sự ổn định tương đối.
Nếu xảy ra sự biến đổi lớn về qui mơ và tớnh chất thỡ phần hợp thành của giới hữu sinh trong hệ cũng thay đổi đến mức làm thay đổi cả hệ sinh thỏi.
Giỏo trỡnh Mơi trường
Khi ấy sẽ cú cõn bằng và thớch nghi trong điều kiện mới. Cứ như thế hệ sinh thỏi biến đổi, tiến hoỏ và phỏt triển khụng ngừng.
Sự thớch nghi hay cõn bằng trong điều kiện như vậy gọi là cõn bằng sinh thỏi, đú là trạng thỏi ổn định, trong đú cỏc thành phần sinh thỏi ở điều
kiện cõn bằng tương đối và cấu trỳc của tồn hệ khơng đổi. Dưới tỏc động của cỏc yếu tố sinh thỏi mức độ ổn định này cú thể bị thay đổi.
Cỏc hệ sinh thỏi tự nhiờn đều cú khả năng tự điều chỉnh riờng, đú là khả năng thớch nghi khi bị ảnh hưởng của mỗi yếu tố sinh thỏi nào đú để phục hồi trở lại trạng thỏi ban đầu. Trạng thỏi cõn bằng như thế chớnh là trạng thỏi cõn bằng động. Nhờ sự tự điều chỉnh mà cỏc hệ sinh thỏi tự nhiờn giữ được sự ổn định mỗi khi chịu tỏc động của nhõn tố ngoại cảnh. Quỏ trỡnh tự làm sạch nguồn nước sụng để phục hồi lại trạng thỏi chất lượng nước ban đầu sau khi xả nước thải là vớ dụ về sự tự điều chỉnh để đảm bảo sự cõn bằng động trong hệ sinh thỏi sụng hồ .
Sự tự điều chỉnh của hệ sinh thỏi là kết quả của sự tự điều chỉnh của từng cỏ thể, quần thể, hoặc cả quần xó mỗi khi cú một yếu tố sinh thỏi thay đổi. Vỡ vậy, để điều chỉnh một hệ sinh thỏi trở lại một dạng cõn bằng ổn định nhất đũi hỏi chỳng ta phải nghiờn cứu giới hạn thớch nghi của từng cỏ thờ, hay cả quần xó để đưa ra một tỏc động thớch hợp tới hệ đảm bảo sự ổn định lõu bền. Thực tế ngày nay con người đạt được một số thành tựu nhất định trong việc ứng dụng khoa học về hệ sinh thỏi để phục vụ cho sự phỏt triển nền kinh tế của mỡnh như ni trồng thủy sản, thõm canh nơng nghiệp, chăn nuụi gia sỳc, gia cầm.
2.3 - TÁC ĐỘNG CỦA CON NGƯỜI ĐẾN HỆ SINH THÁI
2.3.1- Tỏc động đến cỏc yếu tố sinh học:
- Gõy ra sự cạnh tranh: Một vớ dụ điển hỡnh nhất là sự cạnh tranh của thỏ hoang với cừu của chõu Uùc. Năm 1859 người ta đem 12 đụi thỏ từ chõu Âu sang chõu Uùc. Sau vài năm, chỳng phỏt triển nhanh chúng và bắt đầu ăn quỏ nhiều cỏ lẽ ra phải dành cho cừu. So sỏnh ta cú thể nhận thấy lượng cỏ 5 con thỏ ăn bằng lượng cỏ cho 1 con cừu. Do vậy xuất hiện sự thiếu thức ăn cho bầy cừu ni. Ngồi ra bầy thỏ cịn chiếm một khu vực đất rất rộng lớn ở
chõu Uùc làm cho diện tớch chăn ni cừu ở đõy bị thu hẹp. Cỏc nụng dõn ở đõy phải ngăn thỏ xõm nhập nơng trại của mỡnh bằng cỏc hàng rào.
- Làm tăng hoặc giảm số loài ăn thịt: Một số loài vật ăn thịt như gấu, cọp, cỏo súi, chim... vừa cạnh tranh với con người về nguồn thức ăn, vừa trở thành thực phẩm của con người. Hàng loạt thỳ ăn thịt đó bị chết trong suốt lịch sử của con người.
Một vớ dụ vào năm 1900, người ta đó giết rất nhiều súi ở vựng đồng cỏ Arizona, Mỹ. Việc này khiến cho bầy hươu ở đõy nhanh chúng tăng số lượng, gần như chỳng đó gặm sạch cỏ ở đõy, việc này đó gõy ra sự suy thoỏi mụi trường trầm trọng.
- Đem cỏc cỏ thể mang mầm bệnh đến: Cỏc cỏ thể mang mầm bệnh
ln cú trong tự nhiờn. Con người đó vơ tỡnh đem cỏc cỏ thể mang mầm bệnh đến cỏc mụi trường khỏc vốn chưa cú kiểm sốt tự nhiờn về bệnh đú. Tại nơi mới này mầm bệnh phỏt triển nhanh chúng và đó gõy ra tỏc hại trầm trọng. Vào đầu năm 1800, người ta đó vơ tỡnh đem một vài cõy hạt dẻ cú mang nấm bệnh từ Trung Quốc sang Mỹ. Cõy hạt dẻ của Trung Quốc đó quen và sống chung với loài nấm này, cũn cõy hạt dẻ của Mỹ đó khụng quen và do đú chỳng đó bị mắc bệnh và chết hàng loạt. Ngày nay khơng cịn cõy hạt dẻ nào sống ở Mỹ.
2.3.2- Tỏc động đến cỏc yếu tố vụ sinh :
Cỏc hoạt động của con người đó gõy ra ơ nhiễm nước, khơng khớ, đất, làm hỏng cỏc nguồn tài nguyờn... Cỏc tỏc động này khiến cho cuộc sống của chớnh con người cũng ngày càng khú khăn hơn.
- Gõy ụ nhiễm: ễ nhiễm nước và mụi trường khụng khớ tạo ra mơi
trường bất lợi cho cỏc vi sinh vật phỏt triển. Chlorine, thuốc trừ sõu, húa chất độc hại nhiễm vào nước sẽ làm chết cỏ và cỏc thủy sinh vật khỏc. Húa chất sỏt trựng và thuốc diệt cỏ làm chết cỏc cụn trựng và chim, cỏ ăn cụn trựng. Việc sử dụng CFC làm mỏng tầng ơzơn của khớ quyển khiến cho con người dễ mắc bệnh ung thư hơn. Rị rỉ dầu trờn sơng, hồ, biển trong quỏ trỡnh vận chuyển, khai thỏc, sử dụng làm chết cỏ và cỏc thủy sinh vật. Việc tiờu dựng cỏc nhiờn liệu thơng thường (dầu, khớ, than, củi...) trong cỏc ngành làm tăng nồng độ khớ CO2 lờn rừ rệt, gõy ra hiệu ứng nhà kớnh, làm biến đổi khớ hậu một số vựng và trờn toàn cầu, ảnh hưởng đến sự sống của cỏc loài trờn Trỏi Đất.
Giỏo trỡnh Mơi trường
- Làm hỏng cỏc nguồn tài nguyờn: Nguồn nước ngầm được sử dụng một cỏch vơ tổ chức cú thể bị cạn kiệt, ụ nhiễm cũng như gõy sụt lỳn và khụng thể nào khơi phục lại được. Cỏc mỏ dầu khớ, kim loại... do sự phỏt triển của cụng nghiệp cũng đó và đang bị khai thỏc triệt để. Việc làm thay đổi dũng chảy của sụng để phục vụ cho con người cũng làm thay đổi toàn bộ hệ sinh thỏi của lưu vực sụng.
- Làm đơn giản húa hệ sinh thỏi: Con người do nhu cầu của mỡnh đó làm đơn giản húa hệ sinh thỏi ở một số vựng thụng qua việc làm giảm sự đa dạng sinh học ở đú. Giảm sự đa dạng sinh học gõy ra sự mất cõn bằng sinh thỏi và làm hỏng hệ sinh thỏi đú. Cú thể lấy một vớ dụ về q trỡnh làm đơn giản húa hệ sinh thỏi là quỏ trỡnh độc canh, tức chỉ trồng một loại cõy trờn một vựng đất. Quỏ trỡnh này khiến cho khu vực đú bị đơn giản húa và dễ bị tổn thương do sõu rầy, bệnh hại, giú, mưa và thời tiết bất thường.