Giáo trình cơ sở khoa học môi trường

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG & TNTN GIÁO TRÌNH CƠ SỞ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Biên soạn: Ts. Bùi Thị Nga 2008 2 THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG CỦA GIÁO TRÌNH (CƠ SỞ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG) 1. THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ Họ và tên: BÙI THỊ NGA Sinh năm: 1963 Cơ quan công tác: Bộ môn: Khoa học Môi Trường Khoa: Môi Trường & TNTN Trường: Đại học Cần Thơ Địa chỉ Email liên hệ: btnga@ctu.edu.vn 2. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG Giáo trình có thể dùng tham khảo cho những ngành: Ngành Môi Trường, Ngành Nông Nghiệp, Ngành Thủy Sản, Ngành Quản Lý Đất Đai. Có thể dùng cho các trường Đại học, Trung tâm và Viện nghiên cứu Môi Trường, Chi cục Bảo vệ Môi Trường. Các từ khóa: Khoa học môi trường, Công cụ quản lý môi trường, Kinh tế môi trường, Luật môi trường, Tầm nhìn chiến lược và Bảo vệ môi trường Yêu cầu kiến thức trước khi học môn này: - Sinh thái học cơ bản - Hóa Môi Trường Đã xuất bản in chưa: chưa. 3 MỤC LỤC THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ................................................................................................................. 2 1. THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ......................................................................................................... 2 2. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG .................................................................................... 2 MỤC LỤC............................................................................................................................................ 3 CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................................................................... 10 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CƠ BẢN VỀ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG.......................................... 11 I.1. TỔNG QUAN VỀ MÔI TRƯỜNG......................................................................................... 11 I.1.1 Khái niệm về môi trường ................................................................................................... 11 I.1.2 Các yếu tố môi trường và yếu tố sinh thái ......................................................................... 11 I.1.3. Hệ sinh thái ....................................................................................................................... 12 I.1.4 Các vấn đề môi trường....................................................................................................... 12 I.1.4.1 Khủng hoảng môi trường............................................................................................ 12 I.1.4.2 Suy thoái môi trường .................................................................................................. 13 I.1.4.3 Gia tăng dân số............................................................................................................ 13 I.2. TỔNG QUAN VỀ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG (KHMT) ................................................... 14 I.2.1 Định nghĩa khoa học môi trường ....................................................................................... 14 I.2.2 Vai trò của khoa học môi trường ....................................................................................... 15 I.3. GIỚI THIỆU VỀ NHIỆM VỤ CƠ BẢN CỦA CON NGƯỜI ................................................ 15 I.3.1 Xây dựng xã hội phát triển bền vững................................................................................. 15 I.3.1.1.Mục tiêu phát triển bền vững về kinh tế ..................................................................... 15 I.3.1.2. Mục tiêu phát triển bền vững về xã hội ..................................................................... 16 I.3.1.3. Mục tiêu Phát triển bền vững trong lĩnh vực tài nguyên - môi trường ...................... 16 I.3.1.4. Các nội dung thực hiện xã hôi phát tiển bền vững đến năm 2020............................. 16 I.3.2 Thay đổi tư duy về môi trường và xã hội phát triển bền vững .......................................... 17 CHƯƠNG II: HỆ SINH THÁI VÀ CÁC HỆ SINH THÁI CHÍNH.................................................. 19 II.1. GIỚI THIỆU CƠ BẢN VỀ HỆ SINH THÁI ......................................................................... 19 II.1.1 Định nghĩa hệ sinh thái ..................................................................................................... 19 II.1.2 Cấu trúc hệ sinh thái ......................................................................................................... 19 II.1.2.1. Môi trường (environment) ........................................................................................ 19 II.1.2.2. Sinh vật sản xuất (producer) ..................................................................................... 20 II.1.2.3. Sinh vật tiêu thụ (consumer)..................................................................................... 20 II.1.2.4. Sinh vật phân hủy (saprophy)................................................................................... 20 II.1.3 Chức năng của hệ sinh thái............................................................................................... 21 II.2 CÁC MỐI QUAN HỆ VỀ NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI ................................. 21 II.2.1 Chuỗi thức ăn (Food chain) ............................................................................................ 22 II.2.2 Mạng lưới thức ăn (Food web) ....................................................................................... 22 II.2.3 Tháp sinh thái học............................................................................................................ 23 II.2.3.1. Tháp số lượng: .......................................................................................................... 23 II.2.3.2. Tháp sinh khối: ......................................................................................................... 23 II.2.3.3.Tháp năng lượng:....................................................................................................... 23 II.3. TỔNG QUAN VỀ CÂN BẰNG SINH THÁI........................................................................ 23 II.4. SỰ MẤT CÂN BẰNG CỦA CÁC HỆ SINH THÁI ............................................................. 25 II.5. TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ SINH THÁI (Ecosystem Stability)............................................. 25 II.5.1. Nhóm gây tăng qui mô thường gồm có: .......................................................................... 26 II.5.2. Nhóm làm giảm quy mô thường có................................................................................. 26 II.6. TÁC ĐỘNG CỦA CON NGƯỜI LÊN CÁC HỆ SINH THÁI ............................................. 26 II.6.1. Thay đổi các nhân tố sinh vật .......................................................................................... 26 4 II.6.2. Thay đổi nhân tố lý, hóa .................................................................................................. 27 II.6.3. Giản hóa các hệ sinh thái ................................................................................................. 27 II.7. CÁC HỆ SINH THÁI CHÍNH TRÊN THẾ GIỚI ................................................................. 27 II.7.1 Các hệ sinh thái tự nhiên ................................................................................................. 27 II.7.1.1. Các hệ sinh thái trên cạn........................................................................................... 27 II.7.1.2. Các hệ sinh thái nước mặn........................................................................................ 28 II.7.1.3 Các hệ sinh thái nước ngọt ....................................................................................... 29 II.7.2 Hệ sinh thái nhân tạo ....................................................................................................... 29 II.8. VÒNG TUẦN HOÀN VẬT CHẤT....................................................................................... 29 II.8.1 Chu trình cacbonic............................................................................................................ 29 II.8.2 Chu trình nitơ.................................................................................................................... 30 II.9. NHÂN TỐ MÔI TRƯỜNG ẢNH HƯỚNG ĐẾN SỰ ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI ............ 31 II.9.1 Sự tác động của các yếu tố vô sinh đến sự đa dạng hệ sinh thái ..................................... 31 II.9.1.1 Nhiệt độ .................................................................................................................... 31 II.9.1.2 Nước và độ ẩm.......................................................................................................... 31 II.9.1.3 Ánh sáng ................................................................................................................... 32 II.9.1.4 Muối khoáng............................................................................................................. 32 II.9.1.5 Các chất khí .............................................................................................................. 32 II.9.2 Những yếu tố sinh học và những mối quan hệ sinh học.................................................. 33 CHƯƠNG III: TĂNG TRƯỞNG VÀ KIỂM SOÁT DÂN SỐ ......................................................... 35 III.1. KHÁI NIỆM VỀ DÂN SỐ.................................................................................................... 35 III.1.1. Dân số (Population):....................................................................................................... 35 III.1.2. Tỷ suất gia tăng dân số (Population growth rate): ......................................................... 35 III.1.3. Tỷ suất sinh thô (Crude Birth Rate - CBR ):.................................................................. 35 III.1.4. Tỷ suất chết thô (Crude Death Rate - CDR): ................................................................. 36 III.1.5. Tỷ suất gia tăng tự nhiên (Rate of Natural Increase - RNI ): ......................................... 36 III.1.6. Tổng tỷ suất sinh (Total fertility Rate - TFR): ............................................................... 36 III.1.7 Bùng nổ dân số (Population Bomb): ............................................................................... 37 III.1.8 Phân bố dân số (Population Distribution ): ..................................................................... 37 III.1.9 Mật độ dân số (Density of Population): .......................................................................... 37 III.1.10 Chất lượng cuộc sống (Quality of Life): ....................................................................... 37 III.1.11 Tổng sản phẩm quốc nội (Gross Domestic Product - GDP): ........................................ 37 III.1.12 Tổng sản phẩm quốc dân (Gross National Product - GNP): ......................................... 37 III.2. SỰ PHÁT TRIỂN VÀ GIA TĂNG DÂN SỐ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM.............. 37 III.2.1 Lịch sử phát triển dân số của các khu vực trên thế giới .................................................. 37 III.2.2 Tình hình gia tăng dân số trên thế giới............................................................................ 38 III.2.3 Sự phát triển và gia tăng dân số của Việt Nam ............................................................... 39 III.3 QUAN HỆ GIỮA DÂN SỐ - MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN...................................... 40 III.3.1 Gia tăng dân số và lương thực thực phẩm....................................................................... 40 III.3.2 Gia tăng dân số và tài nguyên - môi trường .................................................................... 40 III.3.3 Gia tăng dân số và giáo dục ............................................................................................ 42 III.3.4 Gia tăng dân số và sức khoẻ cộng đồng .......................................................................... 42 III.3.5. Đô thị hóa và gia tăng dân số ......................................................................................... 43 III.3.6 Dân số và chất lượng cuộc sống...................................................................................... 43 III.4. CHÍNH SÁCH DÂN SỐ Ở VIỆT NAM .............................................................................. 44 III.5. CHIẾN LƯỢC VỀ DÂN SỐ ................................................................................................ 45 III.5.1 Những định hướng lớn của chiến lược dân số 2001- 2010 ............................................. 46 III.5.2 Các chỉ tiêu cơ bản cần đạt được vào năm 2010............................................................. 46 III.5.3 Các giải pháp thực hiện................................................................................................... 47 5 III.5.3.1 Lãnh đạo, tổ chức và quản lý ................................................................................... 47 III.5.3.2 Truyền thông - giáo dục thay đổi hành vi ................................................................ 48 III.5.3.3 Chăm sóc SKSS/KHHGĐ ........................................................................................ 49 III.6. THẢO LUẬN CUỐI CHƯƠNG........................................................................................... 50 CHƯƠNG IV: TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN VÀ MÔI TRƯỜNG............................................... 51 IV.1. TỔNG QUAN VỀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN............................................................. 51 IV.2. CÁC DẠNG TÀI NGUYÊN CHÍNH................................................................................... 53 IV.2.1 Năng lượng...................................................................................................................... 53 IV.2.1.1 Các dạng năng lượng ............................................................................................... 53 IV.2.1.2 Sử dụng năng lượng và các vấn đề môi trường ....................................................... 57 IV.2.1.3 Sản xuất và tiêu thụ năng lượng............................................................................... 57 IV.2.2 Tài nguyên rừng .............................................................................................................. 59 IV.2.2.1 Tài nguyên rừng trên thế giới................................................................................... 60 IV.2.2.2 Tài nguyên rừng Việt Nam ...................................................................................... 60 IV.2.2.3 Vai trò và lợi ích của rừng trong cuộc sống............................................................. 62 IV.2.2.4 Bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng ....................................................................... 63 IV.2.3 Tài nguyên sinh vật ......................................................................................................... 65 IV.2.4 Tài nguyên đất................................................................................................................. 66 IV.2.4.1 Định nghĩa................................................................................................................ 66 IV.2.4.2 Thành phần của đất .................................................................................................. 66 VI.2.4.3 Tài nguyên đất trên thế giới và Việt Nam................................................................ 68 IV.2.4.4 Các vấn đề trong nông nghiệp.................................................................................. 70 IV.2.4.5 Một số thách thức trong nông nghiệp ...................................................................... 72 IV.2.4.6 Nông nghiệp và nông thôn bền vững ....................................................................... 73 IV.2.5 Tài nguyên khí hậu.......................................................................................................... 74 IV.2.5.1. Giới thiệu ................................................................................................................ 74 IV.2.5.2 Các tầng của khí quyển ............................................................................................ 75 IV.2.5.3 Thành phần của không khí ....................................................................................... 76 IV.2.5.4 Hiệu ứng nhà kính (The green house effect)........................................................... 76 IV.2.6 Tài nguyên nước ............................................................................................................. 78 IV.2.6.1 Tài nguyên nước trên trái đất ................................................................................... 78 IV.2.6.2 Chu trình nước và sự phân bố của nước .................................................................. 78 IV.2.6.3 Quản lý và sử dụng nước ......................................................................................... 79 IV.2.7 Tài nguyên khoáng sản ................................................................................................... 80 IV.3. SỬ DỤNG HỢP LÝ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG............... 80 IV.3.1 Sử dụng hiệu quả tài nguyên đất ..................................................................................... 81 IV.3.2 Sử dụng hiêu quả tài nguyên nước.................................................................................. 81 IV. 3.3 Sử dụng hợp lý tài nguyên rừng..................................................................................... 82 IV.3.4 Sử dụng hợp lý tài nguyên khoáng sản ........................................................................... 83 IV.3.5 Sử dụng và phát triển tài nguyên biển............................................................................. 84 IV.4. THẢO LUẬN CUỐI CHƯƠNG .......................................................................................... 86 CHƯƠNG V: MÔI TRƯỜNG ĐẤT, NƯỚC VÀ KHÔNG KHÍ...................................................... 87 V.1. MÔI TRƯỜNG ĐẤT ............................................................................................................ 87 V.1.1 Định nghĩa ........................................................................................................................ 87 V.1.2. Những thành phần chủ yếu của môi trường đất .............................................................. 87 V.1.2.1. Thành phần vô sinh .................................................................................................. 87 V.1.2.2 Thành phần hữu sinh. ................................................................................................ 87 V.1.3. Suy thoái đất .................................................................................................................... 87 V.1.3.1 Định nghĩa ................................................................................................................. 87 6 V.1.3.2 Các nguyên nhân chính gây suy thoái đất (Hình 5.1) ............................................... 88 V.1.3.3 Các cấp độ suy thoái đất............................................................................................ 88 V.1.3.4 Các loại hình suy thoái đất ........................................................................................ 89 V.1.3.5 Hậu quả suy thoái đất ................................................................................................ 89 V.1.3.6 Suy thoái đất ở Việt Nam .......................................................................................... 90 V.1.4. Quan điểm và bảo tồn đất trên cơ sở phát triển bền vững............................................... 95 V.1.4.1 Quan điểm của FAO/Unesco..................................................................................... 95 V.1.4.2 Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến bảo tồn tài nguyên đất......................................... 95 V.1.4.3 Sử dụng đất ở ĐBSCL............................................................................................... 96 V.1.4.4 Bảo tồn tài nguyên đất trên cơ sở phát triển bền vững.............................................. 97 V.1.5. Quản lý tài nguyên đất..................................................................................................... 97 V.1.5.1 Thu thập dữ liệu gốc về tài nguyên đất ..................................................................... 97 V.1.5.2 Phân loại đất .............................................................................................................. 97 V.1.5.3 Thống kê tài nguyên đất đai ...................................................................................... 98 V.1.5.4 Vấn đề kinh tế xã hội phát sinh trong việc quản lý đất ............................................. 98 V.1.5.5 Qui hoạch và sử dụng đất nông nghiệp ..................................................................... 98 V.1.5.6 Đất phèn qui hoạch và sử dụng ................................................................................. 99 V.1.5.7 Đất rừng và bảo vệ rừng............................................................................................ 99 V.2. MÔI TRƯỜNG NƯỚC........................................................................................................ 100 V.2.1 Định nghĩa ô nhiễm môi trường nước ............................................................................ 100 V.2.2 Nguồn gây ô nhiễm nước ............................................................................................... 100 V.2.2.1 Nước thải từ khu công nghiệp & chế biến............................................................... 100 V.2.2.2 Nước thải từ các hoạt động nông nghiệp................................................................. 101 V.2.2.3 Nước thải từ khu dân cư .......................................................................................... 102 V.2.2.4 Nước chảy tràn mặt đất ........................................................................................... 103 V.2.2.5 Nước sông bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên ......................................................... 103 V.2.3 Tác nhân gây ô nhiễm .................................................................................................... 103 V.2.3.1 Các chất hữu cơ dễ bị phân hũy .............................................................................. 103 V.2.3.2 Các chất hữu cơ bền vững ....................................................................................... 103 V.2.3.3 Kim loại nặng .......................................................................................................... 104 V.2.3.4 Các ion vô cơ........................................................................................................... 104 V.2.3.5 Dầu mỡ .................................................................................................................... 104 V.2.3.6 Các chất phóng xạ ................................................................................................... 104 V.2.3.7 Các chất có mùi ....................................................................................................... 105 V.2.3.8 Các chất rắn ............................................................................................................. 105 V.2.3.9 Vi trùng.................................................................................................................... 105 V.2.4 Các phương thức đưa chất ô nhiễm vào môi trường ...................................................... 105 V.2.4.1 Dạng nguồn ô nhiễm ............................................................................................... 105 V.2.4.2 Thành phần của chất ô nhiễm.................................................................................. 106 V.2.4.3 Tính chất vật lý của chất ô nhiễm............................................................................ 106 V.2.4.4 Tính chất hóa học của chất ô nhiễm........................................................................ 106 V.2.4.5 Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến độ bền vững của chất ô nhiễm: ........... 106 V.2.5 Tác hại của ô nhiễm nước............................................................................................... 107 V.2.6. Quản lý tài nguyên nước ............................................................................................... 107 V.2.6.1 Quản lý môi trường nước mặt ................................................................................. 107 V.2.6.2 Quản lý nước ngầm ................................................................................................. 109 V.2.6.3 Quản lý lưu vực sông .............................................................................................. 110 V.2.6.4 Sử dụng GIS trong quản lý môi trường nước.......................................................... 112 V.2.7. Bảo tồn nước sinh hoạt.................................................................................................. 112 7 V.2.8. Sử dụng nước và tái sử dụng nước ................................................................................ 113 V.3. MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ............................................................................................. 115 V.3.1. Nguồn và tác nhân gây ô nhiễm không khí ................................................................... 116 V.3.1.1 Các nguồn gây ô nhiễm chính ................................................................................. 116 V.3.1.2 Các tác nhân gây ô nhiễm chính.............................................................................. 117 V.3.2 Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí ................................................................................ 118 V.3.2.1 Ảnh hưởng ô nhiễm không khí trên thời tiết khí hậu. ............................................. 118 V.3.2.2 Tác động đến sức khỏe con người........................................................................... 118 V.3.2.3 Tác động đến sự phát triển của thực vật.................................................................. 118 V.3.2.4 Tác hại trên công trình xây dựng, nguyên vật liệu.................................................. 119 V.3.2.5 Tác hại trên tài nguyên rừng.................................................................................... 119 V.3.3 Một số ảnh hưởng của ô nhiễm không khí trên phạm vi toàn cầu ................................. 119 V.3.3.1 Mưa acid.................................................................................................................. 119 V.3.3.2 Hiệu ứng nhà kính ................................................................................................... 119 V.3.3.3 Tầng ôzôn và lỗ thủng tầng ôzôn ............................................................................ 120 V.3.4 Ô nhiễm không khí trong gia đình.................................................................................. 120 V.3.5 Các khu vực đô thị và ô nhiễm không khí do đô thị hóa................................................ 120 V.3.6 Kiểm soát ô nhiễm không khí......................................................................................... 121 V.3.6.1 Biện pháp kiểm soát ô nhiễm không khí ................................................................. 121 V.3.6.2 Xử lý ô nhiễm dạng khí ........................................................................................... 122 V.3.6.3 Công nghiệp sinh thái.............................................................................................. 123 V.3.7 Tiếng ồn.......................................................................................................................... 123 V.3.7.1 Khái niệm cơ bản về tiếng ồn.................................................................................. 123 V.3.7.2 Phân loại tiếng ồn .................................................................................................... 123 V.3.7.3 Tác động của tiếng ồn ............................................................................................. 123 V.3.7.4 Kiểm soát tiếng ồn................................................................................................... 124 V.4. THẢO LUÂN CUỐI CHƯƠNG.......................................................................................... 124 CHƯƠNG VI: CHẤT THẢI RẮN VÀ MÔI TRƯỜNG................................................................. 125 VI.1 TÔNG QUAN VỀ CHẤT RẮN .......................................................................................... 125 VI.1.1 Khái niệm về thải rắn ................................................................................................... 125 VI.1.2 Các nguồn tạo thành chất thải rắn................................................................................. 125 VI.1.2.1. Các nguồn chủ yếu phát sinh ra chất thải rắn: ...................................................... 125 VI.1.2.2. Các loại chất thải rắn:............................................................................................ 125 VI.1.3 Hiện trạng rác thải......................................................................................................... 127 VI.1.3.1 Trên thế giới ........................................................................................................... 127 VI.1.3.2 Việt Nam................................................................................................................ 128 VI.2 TÁC HẠI CỦA CHẤT THẢI RẮN ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI ........... 129 VI.2.1 Sức khoẻ cộng đồng...................................................................................................... 130 VI.2.2 Ô nhiễm môi trường đất do rác thải .............................................................................. 131 VI.2.3 Ô nhiễm môi trường nước do rác thải ........................................................................... 131 VI.2.4 Ô nhiễm môi trường không khí do rác thải................................................................... 132 VI.3 HỆ THỐNG QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN....................................................................... 133 VI.3.1 Thu gom ........................................................................................................................ 133 VI.3.1.1. Hiệu quả của việc thu gom được đặc trưng bởi các tiêu chí sau:.......................... 134 VI.3.1.2. Các hình thức thu gom khác ................................................................................. 134 VI.3.2 Vận chuyển và trung chuyển......................................................................................... 134 VI.3.3 Thu hồi và tái chế.......................................................................................................... 137 VI.4 CÔNG CỤ PHÁP LÝ VÀ CHÍNH SÁCH TRONG QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN......... 138 VI.4.1 Các công cụ pháp lý trong công tác quản lý chất thải rắn ............................................ 138 8 VI.4.1.1 Các quy định và tiêu chuẩn môi trường ................................................................. 138 VI.4.1.2 Các loại giấy phép môi trường............................................................................... 138 VI.4.1.3 Kiểm soát môi trường ............................................................................................ 139 VI.4.1.4 Thanh tra môi trường ............................................................................................. 139 VI.4.1.5 Đánh giá tác động môi trường .............................................................................. 139 VI.4.1.6 Luật bảo vệ môi trường.......................................................................................... 139 VI.4.2 Quản lý chất thải rắn ở Việt Nam ................................................................................. 140 VI.4.2.1 Xây dựng chiến lược quản lý CTR ........................................................................ 140 VI.4.2.2 Tổ chức thu gom và phân loại tại nguồn................................................................ 140 VI.4.2.3 Lựa chọn công nghệ xử lý...................................................................................... 140 VI.5 TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI NGUY HẠI..................................................................... 141 VI.5.1 Khái niệm về chất thải nguy hại.................................................................................... 141 VI.5.1.1 Phương thức gây ô nhiễm của chất thải độc hại .................................................... 142 VI.5.1.2 Phân loại chất thải độc hại ..................................................................................... 143 VI.5.2 Tác hại của chất thải nguy hại....................................................................................... 144 VI.5.3 Tác động chất thải nguy hại đối với sức khỏe .............................................................. 144 VI.5.3.1 Chất thải công nghiệp ............................................................................................ 144 VI.5.3.2 Trong sản xuất nông nghiệp................................................................................... 145 VI.6 XỬ LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI (CTNH)....................................................................... 149 VI.6.1 Xử lý CTNH bằng phương pháp biến đổi vật lý-hoá học............................................. 149 VI.6.2 Xử lý CTNH bằng chôn lấp .......................................................................................... 150 VI.6.3 Qui định của Nhà nước về xử lý CTNH ....................................................................... 150 VI.7 TÌNH HÌNH QUẢN LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI ........................................................... 151 VI.7.1 Trên thế giới .................................................................................................................. 151 VI.7.1.1 Quản lý CTNH ở Pháp........................................................................................... 151 VI.7.1.2 Cộng hoà liên bang Đức......................................................................................... 152 VI.7.1.3 Ở Thụy Điển,.......................................................................................................... 152 VI.7.1.4 Các nước đang phát triển: ...................................................................................... 152 VI.7.2 Việt Nam....................................................................................................................... 153 VI.7.2.1 Chất thải nguy hại ở Việt nam ............................................................................... 153 VI.7.2.2 Xây dựng phương hướng quản lý ......................................................................... 154 VI.8. THẢO LUẬN CUỐI CHƯƠNG ........................................................................................ 156 CHƯƠNG VII: MÔI TRƯỜNG VÀ XÃ HỘI................................................................................. 157 VII.1. KHÁI QUÁT KINH TẾ MÔI TRƯỜNG.......................................................................... 157 VII.1.1 Giới thiệu ..................................................................................................................... 157 VII.1.2 Quyền sở hữu............................................................................................................... 157 VII.1.3 Đánh giá kinh tế môi trường........................................................................................ 158 VII.2. LUẬT MÔI TRƯỜNG...................................................................................................... 159 VII.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển luật môi trường ........................................................ 159 VII.2.2 Vai trò cuả luật pháp trong công tác bảo vệ môi trường ............................................. 159 VII.2.3 Tác động của luật môi trường...................................................................................... 159 VII.2.4 Thẩm quyền ban hành luật môi trường........................................................................ 160 VII.2.5 Các luật có liên quan môi trường đã được ban hành ở nước ta ................................... 160 VII.2.5.1 Luật bảo vệ môi trường ........................................................................................ 160 VII.2.5.2 Các luật định khác về môi trường......................................................................... 172 VII.2.5.3 Các văn bản dưới luật ........................................................................................... 172 VII.3. ĐÔ THỊ HÓA VÀ SỰ PHÁP TRIỂN ĐÔ THỊ................................................................. 175 VII.3.1 Đô thị ........................................................................................................................... 175 VII.3.2 Siêu đô thị .................................................................................................................... 175 9 VII.3.3 Phát triển đô thị bền vững........................................................................................... 176 VII.4. XÃ HỘI PHÁT TRIỂN VÀ SỨC ÉP MÔI TRƯỜNG ..................................................... 176 VII.5. CHÍNH PHỦ VÀ MÔI TRƯỜNG .................................................................................... 178 VII.6. GIÁO DỤC VÀ MÔI TRƯỜNG ...................................................................................... 178 VII.7. GIẢI PHÁP CHIẾN LƯỢC VỀ MÔI TRƯỜNG ............................................................. 179 VII.7.1 Khái niệm sản xuất sạch hơn (SXSH) ......................................................................... 179 VII.7.2 Lợi ích của sản xuất sạch hơn...................................................................................... 180 VII.7.3 Các giải pháp về sản xuất sạch hơn ............................................................................. 180 VII.7.4 Sản xuất sạch hơn trong chính sách bảo vệ môi trường của Việt Nam ....................... 181 VII.7.4.1 Lộ trình SXSH ở Việt Nam .................................................................................. 181 VII.7.4.2 Mục tiêu đến 2010 ................................................................................................ 182 VII.7.4.3 Mục tiêu đến 2020 ................................................................................................ 182 VII.7.4.4 Một số khó khăn trong việc áp dụng SXSH ......................................................... 182 VII.7.5 Công cụ hổ trợ cho sản xuất sạch hơn ......................................................................... 183 VII.8. THẢO LUẬN CUỐI CHƯƠNG....................................................................................... 184 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................ 185 10 CÁC CHỮ VIẾT TẮT BVMT Bảo vệ môi trường. KHMT Khoa học môi trường ONMT Ô nhiễm môi trường ONN Ô nhiễm nước ONNN Ô nhiễm nguồn nước KTXH Kinh tế xã hội ISO Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế SXSH Sản xuất sạch hơn MT Môi trường QLMT Quản lý môi trường TB Trung bình TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TPCT Thành phố Cần Thơ. TPHCM Thành phố Hồ Chí Minh. TCCP Tiêu chuẩn cho phép TNTN Tài nguyên thiên nhiên TW Trung ương VN Việt Nam. UBND Ủy ban nhân dân. LVS Lưu vực sông UNEP Chương trình môi trường Liên Hợp Quốc TSDN Tái sử dụng nước QLMTN Quản Lý môi trường nước MTNM Môi trường nước mặt TNMTĐ Tài nguyên môi trường đất MTĐ Môi trường đất CTR Chất thải rắn ONMTN Ô nhiễm môi trường nước SXNN Sản xuất nông nghiệp CTNH Chất thải nguy hại QLCTNH Quản lý chất thải nguy hại MTST Môi trường sinh thái 11 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CƠ BẢN VỀ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG I.1. TỔNG QUAN VỀ MÔI TRƯỜNG I.1.1 Khái niệm về môi trường Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất quan hệ mật thiết với nhau, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên (theo điều 1, Luật Bảo vệ Môi trường). Môi trường sống của con người được chia thành: - Môi trường tự nhiên bao gồm các nhân tố thiên nhiên như vật lý, hoá học, sinh học, tồn tại ngoài ý muốn của con người, nhưng cũng ít nhiều chịu tác động của con người. Đó là ánh sáng mặt trời, núi sông, biển cả, không khí, động, thực vật, đất, nước... Môi trường tự nhiên cho ta không khí để thở, đất để xây dựng nhà cửa, trồng cây, chăn nuôi, cung cấp cho con người các loại tài nguyên khoáng sản cần cho sản xuất, tiêu thụ và là nơi chứa đựng, đồng hoá các chất thải, cung cấp cho ta cảnh đẹp để giải trí, làm cho cuộc sống con người thêm phong phú. - Môi trường xã hội là tổng thể các quan hệ giữa người với người. Đó là những luật lệ, thể chế, cam kết, quy định, ước định... ở các cấp khác nhau như: Liên Hợp Quốc, Hiệp hội các nước, quốc gia, tỉnh, huyện, cơ quan, làng xã, họ tộc, gia đình, tổ nhóm, các tổ chức tôn giáo, tổ chức đoàn thể,... Môi trường xã hội định hướng hoạt động của con người theo một khuôn khổ nhất định, tạo nên sức mạnh tập thể thuận lợi cho sự phát triển, làm cho cuộc sống của con người khác với các sinh vật khác. - Ngoài ra, người ta còn phân biệt khái niệm môi trường nhân tạo, bao gồm tất cả các nhân tố do con người tạo nên, làm thành những tiện nghi trong cuộc sống, như ôtô, máy bay, nhà ở, công sở, các khu vực đô thị, công viên nhân tạo... Chức năng cơ bản của môi trường: - 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 sản xuất của con người. - Môi trường là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trong cuộc sống và hoạt động sản xuất của mình. - Môi trường là nơi giảm nhẹ các tác động có hại của thiên nhiên tới con người và sinh vật trên trái đất. - Môi trường là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người. I.1.2 Các yếu tố môi trường và yếu tố sinh thái Các yếu tố môi trường bao gồm: (1) yếu tố vô sinh như nhiệt độ, lượng mưa, nước, muối dinh dưỡng; (2) các yếu tố hữu sinh như: vật ký sinh, vật ăn thịt, con mồi, mầm bệnh và con người. Khi các yếu tố môi trường tác động lên đời sống sinh vật mà sinh vật phản ứng thích nghi thì chúng được gọi là các yếu tố sinh thái. Có các yếu tố sinh thái sau: 12 - Yếu tố không phụ thuộc mật độ là yếu tố khi tác động lên sinh vật, ảnh hưởng của nó không phụ thuộc vào mật độ của quần thể bị tác động. Các yếu tố vô sinh thường là những yếu tố không phụ thuộc mật độ. - Yếu tố phụ thuộc mật độ là yếu tố khi tác động lên sinh vật, ảnh hưởng của nó phụ thuộc vào mật độ của quần thể chịu tác động, chẳng hạn dịch bệnh đối với nơi thưa dân ảnh hưởng kém hơn so với nơi đông dân. Các yếu tố hữu sinh thường là những yếu tố phụ thuộc mật độ. I.1.3. Hệ sinh thái Hệ sinh thái là hệ thống các quần thể sinh vật sống chung và phát triển trong một môi trường nhất định, quan hệ tương tác với nhau và với môi trường đó. Hệ sinh thái là đơn vị cơ bản để nghiên cứu về môi trường. Trong hệ sinh thái tồn tại hai thành phần chính: vô sinh và hữu sinh. Chức năng chính của hệ sinh thái là: (1) vận chuyển năng lượng, năng lượng ánh sáng được hấp thụ bởi cây xanh và chuyển đổi thành năng lượng hoá học bởi sự quang hợp, thực vật sử dụng năng lượng này để phát triển và tồn tại, thực vật được sử dụng bởi các động vật ăn cỏ và theo chuỗi thực phẩm động vật này được tiêu thụ bởi các loài ăn thịt; (2) chức năng thứ hai cũng khá quan trọng của hệ sinh thái là chu trình vật chất trong vũ trụ (đất, nước, không khí và sinh vật). Các chu trình này khá phức tạp và chúng có liên hệ mật thiết với nhau. Chính nhờ các chức năng này mà sự sống trên trái đất được duy trì. Trong hệ sinh thái liên tục xảy ra quá trình tổng hợp và phân huỷ vật chất hữu cơ và năng lượng. Năng lượng mặt trời được sinh vật sản xuất tiếp nhận sẽ di chuyển tới sinh vật tiêu thụ các bậc cao hơn. Trong quá trình đó, năng lượng bị phát tán và thu nhỏ về kích thước. Trái lại, các nguyên tố hoá học tham gia vào quá trình tổng hợp chất hữu cơ sau một chu trình tuần hoàn sẽ trở lại trạng thái ban đầu trong môi trường. Cân bằng sinh thái được tạo ra bởi chính bản thân hệ và chỉ tồn tại được khi các điều kiện tồn tại và phát triển của từng thành phần trong hệ được đảm bảo và tương đối ổn định. Con người cần phải hiểu rõ các hệ sinh thái và cân nhắc kỹ trước khi tác động lên một thành phần nào đó của hệ, để không gây suy thoái, mất cân bằng cho hệ sinh thái. Tác động của con người đối với hệ sinh thái rất lớn, có thể phân ra các loại tác động chính sau đây: - Tác động vào cơ chế tự ổn định, tự cân bằng của hệ sinh thái. - Tác động vào các chu trình sinh địa hoá tự nhiên. - Tác động vào các điều kiện môi trường của hệ sinh thái: khí hậu, thuỷ điện v.v... - Tác động vào cân bằng sinh thái. I.1.4 Các vấn đề môi trường I.1.4.1 Khủng hoảng môi trường Khủng hoảng môi trường là các suy thoái về chất lượng môi trường sống trên quy mô toàn cầu, đe dọa cuộc sống của loài người trên trái đất. Những biểu hiện của khủng hoảng môi trường: 13 - Ô nhiễm không khí (bụi, SO2, CO2 v.v...) vượt tiêu chuẩn cho phép tại các đô thị, khu công nghiệp. - Hiệu ứng nhà kính đang gia tăng làm biến đổi khí hậu toàn cầu. - Tầng ozon bị phá huỷ. - Sa mạc hoá đất đai do nhiều nguyên nhân như bạc màu, mặn hoá, phèn hoá, khô hạn. - Nguồn nước bị ô nhiễm. - Ô nhiễm biển xảy ra với mức độ ngày càng tăng. - Rừng đang suy giảm về số lượng và suy thoái về chất lượng - Số chủng loài động thực vật bị tiêu diệt đang gia tăng. - Rác thải, chất thải đang gia tăng về số lượng và mức độ độc hại. Hiện nay, thế giới đang đứng trước 5 cuộc khủng hoảng lớn là: dân số, lương thực, năng lượng, tài nguyên và sinh thái. Năm cuộc khủng hoảng này đều liên quan chặt chẽ với môi trường và làm cho chất lượng cuộc sống của con người có nguy cơ suy giảm. Nguyên nhân gây nên các cuộc khủng hoảng là do sự bùng nổ dân số và các yếu tố phát sinh từ sự gia tăng dân số. Do đó, xuất hiện một khái niệm mới là khủng hoảng môi trường. I.1.4.2 Suy thoái môi trường Suy thoái môi trường là sự làm thay đổi chất lượng và số lượng của thành phần môi trường, gây ảnh hưởng xấu cho đời sống của con người và thiên nhiên (Bùi Thị Nga, 2004). Thực tế phát triển kinh tế xã hội là quá trình nâng cao điều kiện sống về vật chất và tinh thần của con người qua việc sản xuất ra của cải vật chất, cải tiến quan hệ xã hội, phát triển là xu thế của loài người trong quá trình sống. Giữa môi trường và phát triển có mối quan hệ hết sức chặt chẽ: môi trường là địa bàn và đối tượng của sự phát triển, còn phát triển là nguyên nhân tạo nên các biến đổi của môi trường. Trong xã hội, hàng hoá được di chuyển từ sản xuất, lưu thông, phân phối và tiêu dùng cùng với dòng luân chuyển của nguyên liệu, năng lượng, sản phẩm, phế thải. Các thành phần đó luôn ở trạng thái tương tác với các thành phần tự nhiên và xã hội của hệ thống môi trường đang tồn tại trong địa bàn đó. Khu vực giao nhau giữa hai hệ thống trên là môi trường nhân tạo. Tác động của hoạt động phát triển đến môi trường thể hiện ở khía cạnh có lợi là cải tạo môi trường tự nhiên hoặc tạo ra kinh phí cần thiết cho sự cải tạo đó, nhưng có thể gây ra ô nhiễm môi trường tự nhiên hoặc nhân tạo. Mặt khác, môi trường tự nhiên đồng thời cũng tác động đến sự phát triển kinh tế xã hội thông qua việc làm suy thoái nguồn tài nguyên đang là đối tượng của hoạt động phát triển hoặc gây ra thảm hoạ, thiên tai đối với các hoạt động kinh tế xã hội trong khu vực. Ở các quốc gia có trình độ phát triển kinh tế khác nhau có các xu hướng gây ô nhiễm môi trường khác nhau (Bộ Khoa Học & Công Nghệ Môi Trường, 1998), . I.1.4.3 Gia tăng dân số Sự gia tăng dân số thật sự bắt đầu vào nửa thế kỷ 19 vào đỉnh cao của cuộc cách mạng công nghiệp lúc này dân số thế giới khoảng 1 tỉ người. Chỉ trong khoảng 1 thế kỷ sau đó dân số thế giới tăng đến 5 tỉ người. Hiện nay dân số thế giới khoảng 8 tỉ người (Niên giám thống kê, 2007). Sự gia tăng dân số thế giới có thể do một vài nguyên nhân sau: 14 - Di dân từ nước này sang nước khác thường sự di dân là do họ muốn tìm kiếm nền giáo dục, y tế và thu nhập tốt hơn. - Tỉ suất sinh cao hơn tỉ suất chết., thường ở các nước phát triển tỉ suất sinh và chết bằng nhau, do đó tỉ lệ tăng dân số chậm lại hoặc không xảy ra. Còn ở các nước đang phát triển, tỉ suất chết giảm từ thập niên 1950, do các nước này có đầu tư y tế và cải thiện phúc lợi cho trẻ em. Trong các châu lục hiện có Châu Á là đông dân nhất, trong đó Trung Quốc và Ấn Độ có dân số cao nhất chiếm khoảng gần 40% dân số thế giới. Thường các quốc gia nghèo có truyền thống đông con do tỉ lệ tử vong ở trẻ em cao và cha mẹ cần có con để phụ giúp việc nhà và chăm sóc họ khi tuổi già. Sự tăng dân số và di dân tự do: những thách thức về nhân khẩu là rất nghiêm trọng đối với tất cả các vấn đề môi trường và tài nguyên thiên nhiên. Tăng dân số vẫn ở mức cao và di dân nội bộ từ các khu vực nghèo tài nguyên thiên nhiên và kinh tế kém phát triển vẫn đang tăng lên, không kiểm soát được. Trung bình trong 5 năm qua (2000 - 2005) tỷ lệ tăng trưởng dân số là 1,7%. Với mức tăng trưởng như vậy thì theo các dự báo đến năm 2020 số dân nước ta sẽ xấp xỉ 100 triệu người, tức là phải bảo đảm cuộc sống cho thêm gần 25 triệu người, tương ứng với một số dân nước ta trước năm 1945, trong khi tài nguyên đất, tài nguyên nước và các dạng tài nguyên khác có xu thế suy giảm, vấn đề nghèo đói ở các vùng sâu vùng xa chưa được giải quyết triệt để (hiện có 1750 xã ở diện đói nghèo). Tất cả những vấn đề trên là những thách thức nghiêm trọng, gây ra sức ép to lớn đối với nguồn tài nguyên và môi trường trên phạm vi toàn quốc. I.2. TỔNG QUAN VỀ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG (KHMT) I.2.1 Định nghĩa khoa học môi trường Khoa học môi trường là ngành khoa học nghiên cứu mối quan hệ và tương tác qua lại giữa con người và môi trường xung quanh nhằm mục đích bảo vệ môi trường sống của con người trên trái đất. Môi trường là đối tượng nghiên cứu của nhiều ngành khoa học như sinh học, địa học, hoá học, v.v... Tuy nhiên, các ngành khoa học đó chỉ quan tâm đến một phần hoặc một thành phần của môi trường theo nghĩa hẹp mà không có một ngành khoa học nào đang có hiện nay đủ điều kiện nghiên cứu và giải quyết mọi nhiệm vụ của công tác bảo vệ môi trường là quản lý và bảo vệ chất lượng các thành phần môi trường sống của con người và sinh vật trên trái đất. Như vậy, có thể xem khoa học môi trường là một ngành khoa học độc lập, được xây dựng trên cơ sở tích hợp các kiến thức của các ngành khoa học đã có cho một đối tượng chung là môi trường sống bao quanh con người với phương pháp và nội dung nghiên cứu cụ thể (Cunningham, 1995). Mục tiêu của KHMT phải đảm bảo cho chất lượng cuộc sống, sự tồn tại của sinh vật và sự hữu dụng các nguồn tài nguyên. Muốn đạt được mục tiêu trên KHMT cần phải nghiên cứu về các lĩnh vực: rừng, nông nghiệp, qui họach sử dụng đất, công nghiệp chế biến, năng lượng, vệ sinh thực phẩm, khống chế dân số và quản lý các loài hoang dã… Do vậy để nghiên cứu được các lĩnh vực này cần phải có kiến thức và hiểu biết nhất định một số ngành khoa học: Hóa học, Toán học, Địa chất học, Vật lý học, Kỹ thuật, Địa lý, Kinh tế học, Khoa Học chính trị, Xã hội học, Tâm lý học, Sinh thái học, Di truyền học và Sinh lý học (Murdoch, 1989). 15 I.2.2 Vai trò của khoa học môi trường Khoa học môi trường là ngành khoa học đóng vai trò quan trọng trong các nghiên cứu về môi trường, nhằm áp dụng các kiến thức từ nhiều lĩnh vực khác nhau để quản lý và bảo vệ môi trường được tốt hơn. Nội dung nghiên cứu tập trung vào mối quan hệ giữa con người và môi trường sống của con người. Thực tế cho thấy các nghiên cứu môi trường rất đa dạng được phân chia làm 4 loại nghiên cứu chủ yếu: - Nghiên cứu đặc điểm của các thành phần môi trường (tự nhiên hoặc nhân tạo) có ảnh hưởng hoặc chịu ảnh hưởng con người, nước, không khí, đất, sinh vật, hệ sinh thái, khu công nghiệp, đô thị, nông thôn v.v... Ở đây, khoa học môi trường tập trung nghiên cứu mối quan hệ và tác động qua lại giữa con người với các thành phần của môi trường sống. - Nghiên cứu công nghệ, kỹ thuật xử lý ô nhiễm bảo vệ chất lượng môi trường sống của con người. - Nghiên cứu tổng hợp các biện pháp quản lý về khoa học kinh tế, luật pháp, xã hội nhằm bảo vệ môi trường và phát triển bền vững trái đất, quốc gia, vùng lãnh thổ, ngành công nghiệp. - Nghiên cứu về phương pháp như mô hình hoá, phân tích hoá học, vật lý, sinh vật phục vụ cho ba nội dung trên. (Nguồn: I.3. GIỚI THIỆU VỀ NHIỆM VỤ CƠ BẢN CỦA CON NGƯỜI I.3.1 Xây dựng xã hội phát triển bền vững Hội nghị Thượng đỉnh Trái đất về Môi trường và phát triển tổ chức ở Rio de Janeiro (Braxin) năm 1992 và Hội nghị Thượng đỉnh Thế giới về Phát triển bền vững tổ chức ở Johannesburg (Cộng hoà Nam Phi) năm 2002 đã xác định "phát triển bền vững" là quá trình phát triển có sự kết hợp chặt chẽ, hợp lý và hài hòa giữa 3 mặt của sự phát triển: phát triển kinh tế (nhất là tăng trưởng kinh tế), phát triển xã hội (nhất là thực hiện tiến bộ, công bằng xã hội; xoá đói giảm nghèo và giải quyết việc làm) và bảo vệ môi trường (nhất là xử lý, khắc phục ô nhiễm, phục hồi và cải thiện chất lượng môi trường; phòng chống cháy và chặt phá rừng; khai thác hợp lý và sử dụng tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên). Tiêu chí để đánh giá sự phát triển bền vững là sự tăng trưởng kinh tế ổn định; thực hiện tốt tiến bộ và công bằng xã hội; khai thác hợp lý, sử dụng tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ và nâng cao được chất lượng môi trường sống (Heijman, 1996). Thật vậy phát triển bền vững là xu thế tất yếu trong tiến trình phát triển của xã hội loài người. Phát triển bền vững là sự phát triển hài hòa cả về 3 mặt: Kinh tế - Xã hội - Môi trường để đáp ứng những nhu cầu về đời sống vật chất, văn hoá, tinh thần của thế hệ hiện tại nhưng không làm tổn hại, gây trở ngại đến khả năng cung cấp tài nguyên để phát triển kinh tế - xã hội mai sau, không làm giảm chất lượng cuộc sống của các thế hệ trong tương lai. I.3.1.1.Mục tiêu phát triển bền vững về kinh tế - Duy trì tăng trưởng kinh tế nhanh và ổn định trên cơ sở nâng cao không ngừng 16 tính hiệu quả, chất lượng khoa học-công nghệ và sử dụng tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên và cải thiện môi trường. - Thay đổi mô hình và công nghệ sản xuất, mô hình tiêu dùng theo hướng sạch hơn và thân thiện với môi trường. Thực hiện quá trình "công nghiệp sạch". - Phát triển nông nghiệp và nông thôn bền vững, phát triển bền vững vùng và xây dựng các cộng đồng địa phương phát triển bền vững. I.3.1.2. Mục tiêu phát triển bền vững về xã hội - Tập trung nỗ lực để xoá đói, giảm nghèo, tạo thêm việc làm. - Tiếp tục hạ thấp tỷ lệ gia tăng dân số, giảm bớt sức ép của sự gia tăng dân số và tình trạng thiếu việc làm. Phát triển về số lượng và nâng cao chất lượng các dịch vụ y tế và chăm sóc sức khoẻ nhân dân, cải thiện các điều kiện lao động và vệ sinh môi trường sống. - Định hướng quá trình đô thị hoá và di dân nhằm phân bố hợp lý dân cư và lực lượng lao động theo vùng, bảo vệ môi trường bền vững ở các địa phương, trước hết là các đô thị. - Nâng cao chất lượng giáo dục để nâng cao dân trí, trình độ nghề nghiệp thích hợp với yêu cầu của sự nghiệp phát triển đất nước. I.3.1.3. Mục tiêu Phát triển bền vững trong lĩnh vực tài nguyên - môi trường - Sử dụng hợp lý, bền vững và chống thoái hoá tài nguyên đất. - Sử dụng tiết kiệm, hiệu quả và bền vững tài nguyên khoáng sản. - Bảo vệ môi trường nước và sử dụng bền vững tài nguyên nước. - Bảo vệ và phát triển rừng. - Giảm ô nhiễm không khí ở các đô thị và khu công nghiệp. - Quản lý chất thải rắn và chất thải nguy hại. - Giảm nhẹ biến đổi khí hậu và hạn chế những ảnh hưởng có hại của biến đổi khí hậu, góp phần phòng, chống thiên tai. I.3.1.4. Các nội dung thực hiện xã hôi phát tiển bền vững đến năm 2020 - Xây dựng và thực hiện chương trình phát triển kinh tế nhanh và bền vững. - Xây dựng chương trình phát triển công nghiệp và thương mại bền vững. - Xây dựng chương trình phát triển nông nghiệp và nông thôn bền vững. - Xây dựng chương trình phát triển đô thị bền vững - Xây dựng chương trình phát triển nguồn nhân lực và xã hội bền vững. - Xây dựng chương trình hành động thực hiện các mục tiêu về môi trường. - Xây dựng chương trình hành động phát triển bền vững ở các địa phương: 17 I.3.2 Thay đổi tư duy về môi trường và xã hội phát triển bền vững Công tác bảo vệ môi trường trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, được nhấn mạnh: "Bảo vệ môi trường là một nội dung cơ bản không thể tách rời trong đường lối, chủ trương và kế hoạch phát triển kinh tế-xã hội của tất cả các cấp, các ngành là cơ sở quan trọng bảo đảm phát triển bền vững, thực hiện thắng lợi sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước". Quan điểm phát triển bền vững đã được tái khẳng định trong các văn kiện của Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ IX của Đảng Cộng sản Việt Nam và trong Chiến lược phát triển kinh tế-xã hội 2001-2010 là: "Phát triển nhanh, hiệu quả và bền vững, tăng trưởng kinh tế đi đôi với thực hiện tiến bộ, công bằng xã hội và bảo vệ môi trường" và "Phát triển kinh tế-xã hội gắn chặt với bảo vệ và cải thiện môi trường, bảo đảm sự hài hoà giữa môi trường nhân tạo với môi trường thiên nhiên, giữ gìn đa dạng sinh học". Phát triển bền vững đã trở thành đường lối, quan điểm của Đảng và chính sách của Nhà nước. Để thực hiện mục tiêu phát triển bền vững, nhiều chỉ thị, nghị quyết khác của Đảng, nhiều văn bản quy phạm pháp luật của Nhà nước đã được ban hành và triển khai thực hiện nhiều chương trình, đề tài nghiên cứu về lĩnh vực này đã được tiến hành và thu được những kết quả bước đầu; nhiều nội dung cơ bản về phát triển bền vững đã đi vào cuộc sống và dần dần trở thành xu thế tất yếu trong sự phát triển của đất nước. Các chính sách kinh tế-xã hội còn thiên về tăng trưởng nhanh kinh tế và ổn định xã hội, mà chưa quan tâm đầy đủ, đúng mức đến tính bền vững khi khai thác và sử dụng tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường. Mặt khác, các chính sách bảo vệ môi trường lại chú trọng việc giải quyết các sự cố môi trường, phục hồi suy thoái và cải thiện chất lượng môi trường, mà chưa định hướng phát triển lâu dài nhằm đáp ứng những nhu cầu tương lai của xã hội. Quá trình lập quy hoạch và kế hoạch phát triển kinh tế-xã hội và quá trình xây dựng chính sách bảo vệ môi trường còn chưa được kết hợp chặt chẽ, lồng ghép hợp lý với nhau. Cơ chế quản lý và giám sát sự phát triển bền vững chưa được thiết lập rõ ràng và có hiệu lực. Việt Nam đã có nhiều nỗ lực nhằm khắc phục những hậu quả môi trường do chiến tranh để lại. Nhiều chính sách quan trọng về quản lý, sử dụng tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường đã được xây dựng và thực hiện trong những năm gần đây. Hệ thống quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường đã được hình thành ở cấp Trung ương và địa phương. Công tác quản lý môi trường, giáo dục ý thức và trách nhiệm bảo vệ môi trường cho mọi tổ chức, cá nhân ngày càng được mở rộng và nâng cao chất lượng. Công tác giáo dục và truyền thông về môi trường đang được đẩy mạnh. Nội dung bảo vệ môi trường đã được đưa vào giảng dạy ở tất cả các cấp học trong hệ thống giáo dục quốc dân. Việc thực hiện những chính sách trên đã góp phần tăng cường quản lý, khai thác hợp lý và sử dụng tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên; phòng ngừa, ngăn chặn suy thoái và sự cố môi trường; phục hồi và cải thiện một cách rõ rệt chất lượng môi trường sinh thái. Do vậy tư duy về môi trường và phát triển bền vững cũng đã được thể hiện theo các nguyên tắc sau: 1. Con người là trung tâm của xã hội phát triển để đáp ứng ngày càng đầy đủ hơn nhu cầu vật chất và tinh thần của mọi tầng lớp nhân dân, xây dựng đất nước giàu mạnh phát triển. 2. Phát triển kinh tế là nhiệm vụ trung tâm của thập niên sắp tới, bảo đảm an ninh lương thực, năng lượng để phát triển bền vững, bảo đảm vệ sinh và an toàn thực phẩm cho 18 nhân dân; kết hợp chặt chẽ, hợp lý và hài hòa với phát triển xã hội; khai thác hợp lý, sử dụng tiết kiệm và hiệu quả tài nguyên thiên nhiên. 3. Bảo vệ và cải thiện chất lượng môi trường phải được coi là một yếu tố không thể tách rời của quá trình phát triển. Tích cực và chủ động phòng ngừa, ngăn chặn những tác động xấu đối với môi trường do hoạt động của con người gây ra. Cần áp dụng rộng rãi nguyên tắc "người gây thiệt hại đối với tài nguyên và môi trường thì phải bồi hoàn". Xây dựng hệ thống pháp luật đồng bộ và có hiệu lực về công tác bảo vệ môi trường; chủ động gắn kết và có chế tài bắt buộc lồng ghép yêu cầu bảo vệ môi trường trong việc lập quy hoạch, kế hoạch, chương trình và dự án phát triển kinh tế-xã hội, bảo vệ môi trường là một tiêu chí quan trọng trong đánh giá phát triển bền vững. Quá trình phát triển phải bảo đảm đáp ứng một cách công bằng nhu cầu của thế hệ hiện tại và không gây trở ngại tới cuộc sống của các thế hệ tương lai. 4. Khoa học và công nghệ là nền tảng và động lực cho công nghiệp hóa, hiện đại hóa, thúc đẩy phát triển nhanh, mạnh và bền vững đất nước. Công nghệ hiện đại, sạch và thân thiện với môi trường cần được ưu tiên sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất, trước mắt cần được đẩy mạnh sử dụng ở những ngành và lĩnh vực sản xuất có tác dụng lan truyền mạnh, có khả năng thúc đẩy sự phát triển của nhiều ngành và lĩnh vực sản xuất khác. 5. Huy động tối đa sự tham gia của mọi người có liên quan trong việc lựa chọn các quyết định về phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường ở địa phương và trên quy mô cả nước. Bảo đảm cho nhân dân có khả năng tiếp cận thông tin và nâng cao vai trò của các tầng lớp nhân dân, đặc biệt của phụ nữ, thanh niên, đồng bào các dân tộc ít người. 6. Chủ động hội nhập kinh tế quốc tế để phát triển bền vững đất nước. Phát triển các quan hệ song phương và đa phương, thực hiện các cam kết quốc tế và khu vực; tiếp thu có chọn lọc những tiến bộ khoa học công nghệ, tăng cường hợp tác quốc tế để phát triển bền vững. Chú trọng phát huy lợi thế, nâng cao chất lượng, hiệu quả, năng lực cạnh tranh. Chủ động phòng ngừa, ngăn chặn những tác động xấu đối với môi trường do quá trình toàn cầu hóa và hội nhập kinh tế quốc tế gây ra. I.4. THẢO LUẬN CUỐI CHƯƠNG 1. Hãy cho ví dụ về mối quan hệ giữa Khoa Học Môi Trường với các ngành Khoa Học khác?. 2. Trình bày vấn đề môi trường bức xúc trong hiện tại và tương lai ở Việt Nam? 3. Theo các Anh (Chị) thế nào là xã hội phát triển bền vững? các nhiệm vụ, nguyên tắc để đạt được mục tiêu trên. 19 CHƯƠNG II: HỆ SINH THÁI VÀ CÁC HỆ SINH THÁI CHÍNH II.1. GIỚI THIỆU CƠ BẢN VỀ HỆ SINH THÁI Hệ sinh thái được nghiên cứu và các khái niệm về hệ sinh thái đã ra đời ở cuối thế kỷ thứ XIX dưới các tên khác nhau như “Sinh vật quần lạc”, “Sinh vật địa quần lạc”. Cụm từ “Hệ sinh thái” (ecosystem) được A. Tansley nêu ra vào năm 1935 và trở thành phổ biến, được sử dụng rộng rãi nhất vì nó không chỉ bao hàm các hệ sinh thái tự nhiên mà cả các hệ sinh thái nhân tạo. Cụm từ “Hệ sinh thái” còn bao gồm từ những hệ cực bé (microecosystem), đến các hệ lớn như một khu rừng, cánh đồng rêu, biển và đại dương, và hệ cực lớn như sinh quyển (Vũ Trung Tạng, 2001). II.1.1 Định nghĩa hệ sinh thái Hệ sinh thái là tổ hợp của một quần xã sinh vật với môi trường mà quần xã đó tồn tại, trong đó các sinh vật tương tác với nhau và với môi trường vật lý, hóa học để tạo nên chu trình vật chất và sự chuyển hóa của năng lượng. Theo Nguyễn Văn Tuyên (2000) hệ sinh thái là đơn vị bất kì nào bao gồm tất cả các sinh vật (các quần xã) của một khu vực nhất định cũng tác động qua lại với môi trường vật lí bằng các dòng năng lượng tạo nên cấu trúc dinh dưỡng xác định, sự đa dạng về loài và các chu trình tuần hoàn vật chất trong mạng lưới được gọi là hệ thống sinh thái hay hệ sinh thái. Hệ sinh thái là một hệ thống bao gồm các sinh vật và môi trường của chúng với các mối quan hệ tương tác, tại đó thường xuyên diễn ra các chu trình tuần hoàn vật chất, dòng năng lượng và dòng thông tin. Hệ sinh thái cũng có thể quan niệm là hệ thống bao gồm quần xã và sinh cảnh của nó. II.1.2 Cấu trúc hệ sinh thái Cấu trúc của hệ sinh thái phụ thuộc vào đặc tính phân bố trong không gian giữa các thành viên sống và không sống, vào đặc tính chung môi trường vật lý cũng như sự biến đổi của các gradien thuộc các điều kiện sống (như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ cao,…) theo chiều thẳng đứng và theo chiều nằm ngang (Nguyễn Thị Kim Thái & Lê Hiền Thảo, 1999). Cấu trúc hệ sinh thái có 4 thành phần: môi trường, vật sản xuất, vật tiêu thụ và vật phân giải. II.1.2.1. Môi trường (environment) Môi trường là tổng hợp các điều kiện và hiện tượng bên ngoài có ảnh hưởng đến một vật thể hay một sự kiện, mà bất kỳ vật thể hay sự kiện nào cũng tồn tại và diễn biến trong một môi trường. các điều kiện và hiện tượng bên ngoài bao gồm các yếu tố về vật lý, hóa học, sinh học và các tác nhân xã hội. Môi trường tự nhiên là bộ phận tự nhiên của quả đất chứa đựng một tổng thể các điều kiện tự nhiên và các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Môi trường tự nhiên hay sinh quyển có cấu trúc phức tạp và được tồn tại phát triển theo quy luật riêng, mà con người phải hiểu biết và vận dụng phù hợp vào đời sống và sản xuất. Các quy luật đó là: 20 - Quy luật toàn vẹn hay tính toàn vẹn của hệ thống tạo thành môi trường. Toàn vẹn là tính thống nhất trong hoạt động theo chức năng, vì vậy các thành phần và bộ phận cấu thành môi trường tự nhiên có mối quan hệ chặt chẽ với nhau (khi thay đổi thành phần này sẽ ảnh hưởng đến thành phần khác và toàn bộ hệ thống). - Quy luật tuần hoàn vật chất và năng lượng, đó là sự lặp đi lặp lại nhiều lần của các quá trình, các vòng tuần hoàn này gồm tuần hoàn sinh vật, tuần hoàn nước và không khí. - Quy luật nhịp điệu của các quá trình như: nhịp điệu ngày và đêm, nhịp điệu mùa, nhịp điệu năm,... Môi trường đáp ứng tất cả các yêu cầu sống và phát triển của mọi sinh vật sống trong hệ sinh thái. Môi trường vật lý và hóa học bao gồm: Các chất vô cơ (CO2, O2, H2O, CaCO3,…); Các chất hữu cơ (protein, lipit, glucid, vitamin, enzym, hormon,…); Các yếu tố khí hậu (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, lượng mưa,…). Khi nói đến hệ sinh thái không nên quên tác động của con người. Trong hệ sinh thái tự nhiên và nhân tạo, họ có vai trò phối hợp với các lực thiên nhiên, cải thiện và thúc đẩy các hệ sinh thái đó tiến lên vì tương lai của xã hội mình (Dương Hữu Thời, 1998). II.1.2.2. Sinh vật sản xuất (producer) Là những sinh vật tự dưỡng (autotrophy), gồm các loài thực vật, tảo, nấm và vi khuẩn có khả năng quang hợp hay tổng hợp chất hữu cơ từ vật chất vô sinh dưới tác động của ánh sáng mặt trời. Chúng là thành phần không thể thiếu trong bất kỳ hệ sinh thái nào. Nhờ hoạt động quang hợp và hóa tổng hợp của chúng mà nguồn thức ăn ban đầu được tạo thành để nuôi sống, trước tiên là chính bản thân những sinh vật sản xuất, sau đó nuôi sống cả thế giới sinh vật còn lại, trong đó kể cả con người. II.1.2.3. Sinh vật tiêu thụ (consumer) Là những sinh vật dị dưỡng (heterotrophy) như tất cả các loài động vật ở nhiều bậc khác nhau: bậc 1 là động vật ăn thực vật, bậc 2 là động vật ăn thịt,... và những vi sinh vật không có khả năng quang hợp và hóa tổng hợp. Nói cách khác, chúng tồn tại được là dựa vào nguồn thức ăn ban đầu (do các sinh vật sản xuất tạo ra) một cách trực tiếp hay gián tiếp. II.1.2.4. Sinh vật phân hủy (saprophy) Là tất cả vi sinh vật dị dưỡng, sống hoại sinh gồm các vi khuẩn, nấm phân bố ở khắp mọi nơi, có chức năng chính là phân huỷ xác chết sinh vật, chuyển chúng thành các thành phần dinh dưỡng cho thực vật. Trong quá trình phân hủy các chất, chúng tiếp nhận nguồn năng lượng hóa học để tồn tại và phát triển, đồng thời giải phóng các chất từ các hợp chất phức tạp ra môi trường dưới dạng những khoáng chất đơn giản hoặc các nguyên tố hóa học ban đầu tham gia vào chu trình vòng tuần hoàn vật chất. Tất cả thành phần của một hệ sinh thái đều có tác động lẫn nhau thông qua các quá trình chuyển hóa năng lượng của hệ, mạng lưới thức ăn, các chu trình sinh địa hóa, sự phân hóa trong không gian và theo thời gian, các quá trình phát triển và tiến hóa của hệ và các quá trình tự điều chỉnh của hệ. 21 II.1.3 Chức năng của hệ sinh thái Chức năng của hệ sinh thái là trao đổi vật chất và năng lượng để tái tổ hợp những quần xã thích hợp với điều kiện ngoại cảnh tương ứng. Hệ sinh thái phát sinh, biến động, phát triển và tái sản xuất nhờ các quá trình: chu trình vật chất; chu trình năng lượng; dòng thông tin; quá trình tái sản xuất. II.2 CÁC MỐI QUAN HỆ VỀ NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI Hệ sinh thái luôn là một hệ động lực hở và tự điều chỉnh bởi trong quá trình tồn tại và phát triển hệ phải tiếp nhận và đào thải qua lại với môi trường về vật chất và năng lượng. Do là hệ động lực cho nên hoạt động của hệ tuân theo các định luật thứ nhất và thứ hai của nhiệt động học. - Định luật 1 cho rằng năng lượng không tự sinh ra và cũng không tự mất đi mà chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác. - Định luật 2 sự chuyển hóa từ động năng (ánh sáng) sang thế năng hóa học (chất nguyên sinh của mô thực vật) luôn luôn mất phần năng lượng khó sử dụng là nhiệt năng. Khoảng 74% năng lượng của ánh sáng mặt trời mà thực vật đồng hóa được thoát khỏi nó bằng nhiệt qua hô hấp và khoảng 15% không được dùng vào sự đồng hóa. Chỉ một số ít năng lượng còn lại là hữu ích cho cây cối mà thôi (Dương Hữu Thời, 1998). Năng lượng cung cấp cho hoạt động của tất cả các hệ sinh thái trên Trái Đất là nguồn năng lượng mặt trời. Sự phân bố năng lượng mặt trời đi tới mặt Trái Đất trình bày hình 2.1. Phản xạ từ các vật khác 4% Năng lượng mặt trời đi tới mặt Trái Đất Hấp thu bởi không khí, nước, đất Hấp thu bởi thực vật Phản xạ từ mây Phản xạ từ bụi Tạo nên sự chuyển động của không khí, hiện tượng thời tiết; khí 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 thực vật Phản xạ trở lại vũ trụ 68% 2% 21% 5% Hình 2.1: Phân bổ năng lượng mặt trời đi tới mặt Trái Đất (Lê Thạc Cán, 1995) 22 II.2.1 Chuỗi thức ăn (Food chain) Chuỗi thức ăn là một hệ thống chuyển hóa năng lượng dinh dưỡng từ nguồn đi qua hàng loạt sinh vật, được tiếp diễn bằng cách một số sinh vật này dùng những sinh vật khác làm thức ăn (Lê Huy Bá và ctv, 2002). Có hai loại chuỗi thức ăn: - Chuỗi thức ăn chăn nuôi: Là chuỗi thức ăn bắt đầu từ thực vật, đến động vật ăn thực vật, đến động vật ăn động vật. - Chuỗi thức ăn phế liệu: Là chuỗi thức ăn trong đó các sinh vật sử dụng phân và xác các sinh vật khác làm thức ăn. Trong chuỗi thức ăn này, người ta chia ra làm hai loại sinh vật tiêu thụ: (1) Sinh vật lớn tiêu thụ (Macroconsumers: là những côn trùng ăn phân, xác động vật và thực vật, và các động vật ăn xác động vật khác, như: bén hèn, bọ hung, bọ ăn xác,…); (2) Sinh vật bé tiêu thụ (Microconsumers: là những vi khuẩn và nấm chịu trách nhiệm phân hủy chất hữu cơ trong phân và xác động thực vật tạo thành các chất dinh dưỡng, là nguồn thức ăn cho thực vật). II.2.2 Mạng lưới thức ăn (Food web) Mạng lưới thức ăn là một tập hợp nhiều chuỗi thức ăn chồng chéo nhau. Trong đó, một mắt xích vừa là sinh vật ăn nhiều loài sinh vật khác vừa là con mồi cho nhiều sinh vật khác (hình 2.2). Hình 2.2 Sơ đồ về mạng lưới thức ăn (Tôn Thất Pháp, 2006) 23 Trong tổng năng lượng Mặt trời cung cấp cho Trái đất thì chỉ có khoảng 50% đóng vai trò quan trọng đối với quá trình quang hợp của sinh vật sản xuất để tạo ra nguồn thức ăn sơ cấp, khởi đầu cho các xích thức ăn. Sản phẩm của quá trình quang hợp do thực vật tạo ra còn được gọi là hợp chất giàu năng lượng. Nó bao gồm phần năng lượng được sử dụng cho quá trình hô hấp của chính thực vật và phần năng lượng còn lại được tích lũy trong các hợp chất hữu cơ trong cơ thể thực vật – đây là phần có thể làm thức ăn cho sinh vật tiêu thụ. Đầu tiên là động vật ăn thực vật sử dụng và đồng hóa để tạo nên chất hữu cơ của động vật đầu tiên trong chuỗi thức ăn. Nguồn này lại tiếp tục được chia sẻ cho những loài động vật ăn thịt tạo nên nhiều sinh vật tiêu thụ bậc 1, bậc 2, bậc 3,.. trong chuỗi thức ăn chăn nuôi. Và sau đó nguồn dinh dưỡng và năng lượng này được đưa vào chuỗi thức ăn phế liệu tạo ra những khoáng chất làm thức ăn cho thực vật (Vũ Trung Tạng, 2001). II.2.3 Tháp sinh thái học Tổng năng lượng được đưa vào hệ sinh thái hao hụt dần qua các bậc dinh dưỡng. Nghĩa là lượng năng lượng còn lại tích tụ trong cơ thể của nhóm này có thể làm thức ăn cho nhóm khác rất thay đổi ở từng bậc dinh dưỡng, bởi sự hao hụt năng lượng qua các dạng sau: (1) không sử dụng được (mai, xương cứng của động vật, gai, rễ, vỏ cứng,… của thực vật); (2) đã sử dụng nhưng không đồng hóa được, thải ra dưới dạng chất bài tiết ở động vật; (3) bị mất mát dưới dạng nhiệt do quá trình hô hấp để lấy năng lượng cho hoạt động sống của sinh vật. Theo tính toán, có đến 80 – 90% năng lượng bị mất trong chuỗi thức ăn do chuyển thành nhiệt, vì vậy mỗi chuỗi thức ăn chỉ có 4 – 5 mắt xích. Phần năng lượng mất đi này phụ thuộc vào đặc tính của từng loài, nhóm loài và các điều kiện của môi trường. Để mô tả sự vận chuyển năng lượng trong hệ sinh thái, người ta đưa ra khái niệm tháp sinh thái học. Có 3 kiểu tháp: tháp số lượng, tháp sinh khối và tháp năng lượng. II.2.3.1. Tháp số lượng: Cá thể ở bậc dinh dưỡng thấp lớn, đỉnh nhọn biểu thị bậc dinh dưỡng cao. Những sinh vật ở bậc dinh dưỡng cao thường có kích thước lớn hơn (thường là con lớn ăn con bé). II.2.3.2. Tháp sinh khối: Có trường hợp sinh vật ở bậc thấp hơn lại nhỏ hơn ở bậc cao, tháp có hình lộn ngược. Ví dụ trong thủy vực, tảo phù du có sinh khối nhỏ hơn các động vật nhưng nó lại sinh sản rất nhanh. Nhược điểm của các hình tháp này là không đề cập đến các vi khuẩn là thành phần quan trọng của hệ sinh thái. II.2.3.3.Tháp năng lượng: Biểu thị bằng đơn vị năng lượng, tháp này đã khắc phục được nhược điểm của hai kiểu tháp trên. II.3. TỔNG QUAN VỀ CÂN BẰNG SINH THÁI Hệ sinh thái tự nhiên có đặc trưng khả năng tự lập cân bằng có nghĩa là mỗi khi bị ảnh hưởng vì một nguyên nhân nào đó thì lại có thể phục hồi để trở về trạng thái ban đầu. Ở trạng thái cân bằng thì tốc độ của các quá trình thuận nghịch như nhau (tổng hợp bằng phân 24 giải), năng lượng tự do không thay đổi. Một hệ sinh thái cân bằng khi 4 quá trình sau đây đạt được trạng thái cân bằng động tương đối với nhau: (1) quá trình chuyển hóa năng lượng; (2) mạng lưới thức ăn trong hệ; (3) các chu trình sinh địa hóa và (4) sự phân hóa trong không gian và theo thời gian. Sự cân bằng của tự nhiên nghĩa là mối quan hệ của quần xã sinh vật với môi trường vật lý mà quần xã đó tồn tại được xác lập và ít thay đổi từ năm này sang năm khác. Sự cân bằng còn là kết quả của các quá trình điều chỉnh thông qua chuỗi thức ăn, các quá trình sinh địa hóa và tính đa dạng của cấu trúc. Có thể nói một hệ sinh thái càng đa dạng về cấu trúc thì mức độ cân bằng sinh thái, tính bền vững càng cao bởi sự kiểm soát lẫn nhau giữa các thành phần này (Vũ Trung Tạng, 2001). Đối với vật chất, sự vận động là vĩnh cửu, sự ổn định chỉ là các giai đoạn tạm thời. Vật chất và năng lượng của hệ sinh thái tuân theo các quy luật chung đó. Còn các sinh vật thì luôn luôn có xu thế tiến đến sự ổn định. Sự ổn định trong sự vận động. Mọi hệ sinh thái đều có tính không bền, nghĩa là chúng linh động, dao động trong một giới hạn nhất định để duy trì tính bền vững. Các hệ sinh thái tự nhiên luôn hướng đến sự gia tăng tính đa dạng đến mức tối đa. Còn trong các hệ sản xuất thì luôn hướng về tính đa dạng tối thiểu. Nhìn chung, trạng thái cân bằng sinh thái được thực hiện qua các cơ chế sau: - Cân bằng thông qua sự điều chỉnh số lượng quần xã: (1) đối với thực vật thì sự điều chỉnh số lượng cùng diễn ra ở nhiều loài trong quần xã hoặc các cá thể trong một quần thể, tuy nhiên mức độ không mạnh mẽ và khó nhận biết được qua quan sát bình thường; (2) đối với động vật, sự điều chỉnh này được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau: + Điều chỉnh bằng cách kìm hãm hoặc hạn chế lẫn nhau. + Điều chỉnh thông qua các hình thức như giảm mức sinh sản, tăng tỷ lệ tử vong, cạnh tranh, di cư, thậm chí ăn thịt lẫn nhau. - Cân bằng thông qua mối quan hệ phụ thuộc giữa các loài trong thiên nhiên. Trong điều kiện bình thường, tương quan giữa các thành phần của hệ sinh thái tự nhiên là cân bằng. Như vậy cân bằng sinh thái là trạng thái ổn định tự nhiên của hệ sinh thái, hướng tới sự thích nghi cao nhất với điều kiện sống. Ví dụ như hệ sinh thái rừng, thực vật lấy dinh dưỡng từ đất tổng hợp thành chất hữu cơ. Chất hữu cơ này đủ để một phần nuôi dưỡng phát triển cây, một phần nuôi động vật ăn thực vật trong rừng, một phần rơi rụng, trả lại sự màu mỡ cho đất. Động vật ăn thực vật phát triển vừa đủ để tiêu thụ hết phần thức ăn thiên nhiên dành cho nó. Phân, xác động vật và lá rụng, cành rơi trên mặt đất được vi sinh vật phân huỷ hết để trả lại cho đất chất dinh dưỡng nuôi cây. Do vậy đất rừng luôn màu mỡ, giàu chất hữu cơ, nhiều vi sinh vật và côn trùng, cây rừng đa dạng và tươi tốt, động vật phong phú. Đó chính là cân bằng sinh thái. Cân bằng sinh thái không phải là một trạng thái tĩnh của hệ. Khi có một tác nhân nào đó của môi trường bên ngoài, tác động tới bất kỳ một thành phần nào đó của hệ, nó sẽ biến đổi. Sự biến đổi của một thành phần trong hệ sẽ kéo theo sự biến đổi của các thành phần kế tiếp, dẫn đến sự biến đổi cả hệ. Sau một thời gian, hệ sẽ thiết lập được một cân bằng mới, khác với tình trạng cân bằng trước khi bị tác động. Bằng cách đó hệ biến đổi mà vẫn cân bằng. Trong quá trình này động vật ăn cỏ và vi sinh vật đóng vai trò chủ đạo đối với việc kiểm soát sự phát triển của thực vật. Khả năng thiết lập trạng thái cân bằng mới của hệ là có hạn. Nếu một thành phần nào đó của hệ bị tác động quá mạnh, nó sẽ không khôi phục lại được, đưa đến sự suy thoái của các 25 thành phần kế tiếp, làm cho toàn hệ mất cân bằng, suy thoái. Hệ sinh thái càng đa dạng, nhiều thành phần thì trạng thái cân bằng của hệ càng ổn định. Vì vậy, các hệ sinh thái tự nhiên bền vững có đặc điểm là có rất nhiều loài, mỗi loài là thức ăn cho nhiều loài khác nhau. Ví dụ như: trên các cánh đồng cỏ, chuột thường xuyên bị rắn, chó sói, cáo, chim ưng, cú mèo... săn bắt. Bình thường số lượng chim, trăn, thú, chuột cân bằng với nhau. Khi con người tìm bắt rắn và chim thì chuột mất kẻ thù, thế là chúng được dịp sinh sôi nảy nở. II.4. SỰ MẤT CÂN BẰNG CỦA CÁC HỆ SINH THÁI Một hệ sinh thái đang cân bằng có thể mất cân bằng vì những tác động thiên nhiên hoặc nhân tạo. nếu tác động không quan trọng, xảy ra trong một thời đoạn ngắn, thì quán tính và tính hoàn nguyên sẽ đưa hệ sinh thái về trạng thái ban đầu. Nếu tác động lớn, kéo dài, môi trường bị thay đổi rộng lớn, sâu sắc thì quần xã sinh vật trong hệ sinh thái sẽ biến đổi qua một số giai đoạn, cho tới khi có một quần xã mới, thích nghi và trưởng thành trong bối cảnh mới được hình thành. Quần xã này được gọi là quần xã đỉnh cực (climax community). Sự chuyển từ một quần xã này sang một quần xã khác gọi là diễn thế (succession). Diễn thế nguyên sinh (primary succession) là sự phát triển từng bước của các quần chủng tại một địa bàn trước đó chưa có giống loài nào cư trú. Thí dụ địa y sinh trưởng trên mặt núi đá, đến một giai đoạn nhất định, đá bị phong hóa nhiều trở thành đất, đại y cùng sống với rêu, nấm, vi khuẩn sẽ xuất hiện và cứ thế tiến hóa dần qua các quần xã trung gian (intermediate communities) cho tới khi đạt tới một quần xã đỉnh cực (climax). Diễn thế thứ sinh (secondary succession) là sự thay thế một quần xã bị tiêu diệt toàn bộ hoặc một phần lớn thành quần xã mới. Thí dụ sự xuất hiện lấn át các quần chủng thứ sinh cho tới khi đạt tới quần xã đỉnh cực trên địa bàn của một khu rừng nguyên sinh đã bị hỏa hoạn thiên nhiên hoặc do người gây ra phá hủy; hoặc sự hồi phục lại lần lượt các quần xã trung gian với sinh vật liên quan cho tới khi đạt tới quần xã đỉnh cực trên một cánh đồng hoang. II.5. TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ SINH THÁI (Ecosystem Stability) Hệ sinh thái không bao giờ tĩnh tại mà luôn luôn thay đổi. Môi trường của hệ sinh thái thay đổi, các thành phần trong hệ cũng luôn luôn biến động, tính ổn định của hệ là ổn định động (dynamic stability), nghĩa là trong lúc số lượng, chất lượng của các thành phần của hệ luôn luôn thay đổi thì cấu trúc và cơ chế hoạt động của hệ, tỷ lệ và tương tác giữa các thành phần xem như vẫn nguyên. Lấy một hệ sinh thái một khu rừng làm thí dụ. Nếu trong một thời gian khoảng 50 năm, hàng năm đến một thời điểm nhất định ta lại quan sát sẽ thấy rằng mặc dầu nhiều cây con đã chết, cây non trẻ sinh sôi nẩy nở nhưng: - Số lượng giống loài sinh vật không đổi; - Các giống loài vẫn giữ nguyên; - Số lượng cá thể trong các chủng quần không đổi Thì có thể kết luận rằng hệ sinh thái của khu rừng đó là ổn định. 26 Các nhân tố của tính ổn định của hệ sinh thái Sự ổn định của hệ sinh thái phụ thuộc vào các nhân tố khống chế quy mô của các quần chủng trong hệ. Các nhân tố này có thể phân thành 2 nhóm: nhóm kích thước quần chủng tăng qui mô và nhóm hạn chế quy mô. II.5.1. Nhóm gây tăng qui mô thường gồm có: - Các nhân tố sinh vật: tỷ lệ sinh đẻ, khả năng thích nghi với biến động môi trường, khả năng di cư đến chổ mới, khả năng cạnh tranh, khả năng trốn tránh, khả năng tự vệ và khả năng tìm thức ăn, nguồn thức ăn; - Các nhân tố phi sinh vật: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, môi trường hóa học. - II.5.2. Nhóm làm giảm quy mô thường có - Các nhân tố sinh vật: thú săn mồi, bệnh tật, vật ký sinh, vật cùng cạnh tranh, thiếu thức ăn, thiếu nơi ở. - Các nhân tố phi sinh vật: khí hậu khắc nghiệt, thiếu nước, môi trường hóa học xấu. Cân bằng giữa hai nhóm nhân tố trên quyết định sự ổn định về qui mô của các quần chủng trong hệ sinh thái. Khả năng của một hệ sinh thái chống lại các thay đổi gọi là quán tính (inertia) sinh thái. Khả năng trở lại trạng thái cân bằng ban đầu gọi là khả năng hoàn nguyên (resilience). II.6. TÁC ĐỘNG CỦA CON NGƯỜI LÊN CÁC HỆ SINH THÁI Để duy trì sự sống và phát triển con người không ngừng tác động lên các hệ sinh thái ở trên trái đất. Ngày nay không còn hệ sinh thái nào trên trái đất không chịu tác động của hoạt động con người. Các tác động này có thể xếp thành ba loại sau: II.6.1. Thay đổi các nhân tố sinh vật - Đem các vật cạnh tranh mới vào các hệ sinh thái qua việc đem giống cây con mới vào trồng trọt và chăn nuôi, dẫn tới sự hạn chế, thậm chí tiêu diệt giống các loài bản địa. - Tiêu diệt hoặc đưa thêm các thú ăn thịt vào hệ sinh thái. Thí dụ tiêu diệt chó sói, hổ, báo, sư tử làm thay đổi mạng lưới thức ăn, làm mất cân bằng sinh thái; đem các thú ăn mồi để tiêu diệt một loài có hại nhưng lại ăn luôn cả những vật tạo khác, tạo nên những thay đổi không mong muốn trong hệ sinh thái. - Đem các vật sinh bệnh vào các hệ sinh thái. Thí dụ các nguồn bệnh mới qua sản phẩm thực vật, động vật vào các vùng không có điều kiện thiên nhiên hạn chế sự sinh trưởng của các nguồn bệnh này. 27 II.6.2. Thay đổi nhân tố lý, hóa - Gây ô nhiễm không khí, nước, đất bằng các hoạt động sản xuất, sinh hoạt, tạo nên nhừng thay đổi về nhiệt độ, ánh sáng, âm thanh, bức xạ; thay đổi thành phần và tính chất hóa học của môi trường, qua đó biến đổi hoặc phá hủy cân bằng sinh thái. - Làm cạn kiệt tài nguyên: do sử dụng quá ngưỡng hồi phục tài nguyên tái tạo được, hoặc do thiếu điều tiết chế trong khai thác các tài nguyên không tái tạo, con người đã làm cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên cần thiết cho bản thân mình cũng như cho các quần chủng khác tạo nên mất cân bằng nghiêm trọng của các hệ sinh thái. II.6.3. Giản hóa các hệ sinh thái Trong sự phát triển trồng trọt và chăn nuôi vì lợi ích kinh doanh con người đã thay thế các hệ sinh thái phức tạp bằng hệ sinh thái đơn giản, độc canh một loài cây hoặc độc nuôi một loài con. Các hệ sinh thái này rất mong manh với sâu bệnh, dịch bệnh. Một trong những tác động chủ yếu của con người lên hệ sinh thái là đã làm cho các hệ sinh thái của thế giới bị đơn giản hóa. Sự phát triển nông nghiệp đã tạo nên những hệ sinh thái đơn giản và rút ngắn các dây chuyền thức ăn đến mức tối thiểu thông qua việc loại trừ hàng trăm loài cây, cỏ để thay vào đó một vài giống cây lương thực. Mục đích của con người là tăng hiệu quả, năng suất và sản lượng, nhưng đồng thời vô tình làm tăng tính mất ổn định và khả năng dễ bị phá hoại của hệ sinh thái. Khi chỉ có một loài cây lương thực được trồng thì khả năng xảy ra dịch bệnh, bùng phát dịch hại có thể phá hủy phần lớn hay toàn bộ hệ. Con người cũng đã đơn giản hóa một cách cao độ các loài động vật bằng cách thay thế hệ động vật phong phú gồm nhiều loài bởi một vài loại gia súc đơn giản. Theo nhiều nghiên cứu cho thấy bất kỳ sự thay đổi ở một bộ phận nào đó của hệ sinh thái lại gây nên những hậu quả nghiêm trọng đối với các thành phần khác của hệ. Một tác động không nhỏ của con người đến hệ sinh thái là gây ô nhiễm môi trường trong hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, sinh hoạt. Chất gây ô nhiễm sẽ làm biến đổi môi trường một cách nhanh chóng hoặc lâu dài, gây mất cân bằng sinh thái, làm ảnh hưởng xấu đến đời sống sinh vật trên Trái đất, bao gồm cả chính bản than con người. II.7. CÁC HỆ SINH THÁI CHÍNH TRÊN THẾ GIỚI II.7.1 Các hệ sinh thái tự nhiên Hệ sinh thái tự nhiên trên thế giới được xếp thành 3 nhóm: các hệ sinh thái trên cạn, hệ sinh thái nước mặn và hệ sinh thái nước ngọt (Nguyễn Văn Tuyên, 2000). II.7.1.1. Các hệ sinh thái trên cạn Các HST trên cạn được đặc trưng bởi các quần hệ thực vật, vì ở đây thảm thực vật chiếm sinh khối lớn nhất. Theo các nhà khoa học, trên thế giới có các hệ sinh thái tự nhiên trên cạn sau: - Đài nguyên phân bố ở chung quanh Bắc Cực (Grinlen, lục địa Bắc Mỹ và Orasia) là một vùng rộng lớn, bao la rất ít cây cối vì băng tuyết. Số loài thực vật rất ít, sinh 28 trưởng kém và thời gian sinh trưởng ngắn (khoảng 60 ngày), đặc trưng có cỏ bông, rêu, địa y. Về động vật có tuần lộc, hươu Caribu, thỏ cực, chó sói cực, chuột Lemmus, Tacmingan, Pipit, muỗi và ruồi đen (Nguyễn Văn Tuyên, 2000). - Rừng lá nhọn (rừng lá kim hay rừng tai ga) phân bố ở Bắc Mỹ, Bắc Âu và Bắc Á, hay còn gọi là rừng ôn đới thường xanh. Thực vật sống ở đây gồm có thông núi, thông đỏ, Sequoia (cao 81 - 110m, đường kính 12m, sống 2000 - 3000 năm), một ít liễu và bạch dương. Đặt biệt ở đầm lầy Canada có pH chua và có nhiều rêu. Ở vùng này, lượng mưa có thể lên đến hơn 6000 mm/năm, do vậy người ta còn gọi vùng này là rừng mưa ôn đới, mùa hè có sương mù. - Rừng rụng lá ôn đới ở Đông Bắc Mỹ, khắp Châu Âu, cuối Nam Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản và Úc. Điểm đặc trưng là số lượng loài cây nhiều, mưa phân bố đều, rất nhiều loài động vật phong phú, đặc biệt là chim và động vật có vú. - Rừng mưa nhiệt đới là hệ sinh thái phát triển nhất trong các hệ sinh thái rừng. Nhiệt độ cao, lượng mưa lớn (2.500 – 4.500 mm/năm, ở Camởun 10.170 mm/năm, Atsam 11.600 mm/năm). Rừng mưa nhiệt đới phân bố ở lưu vực sông Amazon, sông Congo, khu vực Ấn Độ, Mã Lai, Tây Phi. Phần lớn thực vật là dây leo, thực vật bì sinh (lan, rêu, địa y), cây cao trung bình 46 – 55 m, có nhiều rễ phụ, rễ bạnh, bò như rắn trên mặt đất. Rừng nhiệt đới là quê hương của cây tếch, cây boni. Trong các khu vực rừng mưa nhiệt đới thì rừng Ấn Độ, Mã Lai giàu nhất, trong 1km2 có hàng vạn loài; rừng Châu Phi là nghèo nhất. Động vật có nhiều loài chim, lưỡng thê, linh trưởng, nai, hoẵng, heo rừng, … - Thảo nguyên (savan) có khí hậu ấm áp, có mùa khô kéo dài. Điển hình là savan Châu Phi – nơi có nhiều vườn thú lớn. Động vật có sơn dương, ngựa vằn, trâu, hươu cao cổ,… Đã có thời kỳ 42% đất trên thế giới là đồng cỏ. Đồng cỏ lớn nhất là thảo nguyên phần Liên Xô (cũ) và Xiberi. Động vật có các loài gậm nhấm ở hang, các loài có guốc đơn điệu, thằn lằn, rắn, bò rừng, sơn dương, côn trùng (châu chấu, ve), chim sẻ, chuột, hươu, thỏ. - Saparan (rừng và cây bụi là cứng cận nhiệt) ở quanh bờ Địa Trung Hải, ở California, Mehico, bờ Nam Châu Úc, Chilê. Đặc trưng của hệ sinh thái này là mùa đông dịu dàng và có mưa; mùa hè dài, nóng và khô; cây lá cứng, dày và thường xanh. - Hoang mạc và bán hoang mạc có các loài thực vật chịu hạn như cây Metka (rễ đâm sâu 30m), cây xương rồng, ngải đại kích. Động vật có chuột nhảy, chuột gecbin, chó Dingo ở Úc, chó hoang ở Châu Phi, rất nhiều côn trùng. II.7.1.2. Các hệ sinh thái nước mặn Các HST nước mặn bao chiếm toàn bộ các biển và đại dương. Biển và đại dương chiếm tới 79% diện tích bề mặt trái đất. Các sinh vật đều thích nghi với nồng độ muối cao đồng thời thực vật rất nghèo về thành phần loài, chỉ có tảo và vi khuẩn. a. Dựa vào độ sâu có thể phân chia biển và đại dương thành các vùng sinh thái: - Thềm lục địa và vùng tiếp giáp với bờ biển có bề mặt đáy tương đối bằng phẳng có mực nước sâu trung bình 200 – 300m (có thể tới 500m). 29 - Sườn lục địa ứng với vùng đáy dốc có mực nước sâu từ 500m đến 3500m. - Đáy đại dương có mực nước sâu từ 3500m trở lên. b. Dựa theo chiều ngang từ bờ ra khơi có thể phân biệt: - Vùng ven bờ ứng với vùng triều và dưới triều. Ở đây biển không sâu, có đủ ánh sáng và chịu ảnh hưởng của sóng và thủy triều mạnh. Quần xã vùng ven bờ thay đổi tùy theo từng vùng biển. Nhìn chung, vùng ven bờ ở ôn đới thì có tảo chiếm ưu thế, còn vùng ven biển nhiệt đới có rừng ngập mặn rất độc đáo. - Vùng biển khơi bắt đầu từ sườn dốc lục địa trở đi. Động vật trong vùng này thay đổi theo độ sâu: càng xuống sâu số lượng càng giảm. Cá chỉ sống tới độ sâu 6000m, tôm cua 8000, mực 9000 còn sâu hơn chỉ có một số loài đặc trưng. II.7.1.3 Các hệ sinh thái nước ngọt Thành phần các loài sinh vật ở môi trường nước ngọt kém đa dạng hơn môi trường nước mặn. Trong đa số các HST nước ngọt, sinh vật sản xuất chủ yếu là tảo, thực vật thủy sinh có hoa, động vật tiêu thụ tạo nên phần cơ bản của sinh khối gồmđại diện của 4 nhóm: cá, giáp xác, côn trùng nước và thân mềm. Các HST nước ngọt có thể chia thành 2 dạng: - Hệ sinh thái nước tù bao gồm các HST đầm, ao và hồ. - Hệ sinh thái nước chảy bao gồm các sông và suối. II.7.2 Hệ sinh thái nhân tạo Hệ sinh thái nhân tạo là hệ sinh thái do con người tạo ra mới hoàn toàn hoặc dựa trên nền tảng của hệ sinh thái nguyên sinh đã bị phá hủy. Ở nơi đó là những quần xã sinh vật khác nhau được lặp lại nhiều lần trong điều kiện môi trường thay đổi ít nhiều. Các quần thể nuôi trồng cao sản được phát triển trong điều kiện tối ưu có thể đáp ứng lâu dài những nhu cầu ngày càng tăng của con người về năng suất, số lượng và chất lượng sản phẩm. Có hai loại hệ sinh thái nhân tạo lớn là hệ sinh thái đô thị và hệ sinh thái nông nghiệp. II.8. VÒNG TUẦN HOÀN VẬT CHẤT Vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên thông qua các quá trình biến đổi hóa học, lý học và sinh học. Sự trao đổi vật chất trong hệ sinh thái là một giai đoạn trong các chu trình của vật chất trong tự nhiên hay còn gọi là chu trình sinh địa hóa. Các quá trình tổng hợp chất hữu cơ, sử dụng chất hữu cơ và phân giải chất hữu cơ là ba khâu không thể thiếu và luân phiên nhau một cách có trình tự nhất định trong hệ sinh thái. Sau đây là một số vòng tuần hoàn quan trọng trong hệ sinh thái: II.8.1 Chu trình cacbonic Cacbon tham gia vào chu trình ở dạng khí cacbon dioxit (CO2) có trong khí quyển. Trong khí quyển hàm lượng CO2 rất thấp, chỉ khoảng 0,03%, nhưng các dạng dự trữ cacbon rất 30 phong phú và đa dạng (đó là than đá, dầu mỏ, khí đốt, CaCO3). Chu trình cacbon là chu trình quan trọng nhất của con người. Bởi chúng là nhân tố không thể thiếu trong quá trình quang hợp tạo ra chất hữu cơ để duy trì sự sống trên Trái đất. Tuy nhiên khi nồng độ CO2 trong khí quyển cao làm khí hậu nóng hơn, gây ra hiện tượng hiệu ứng nhà kính. Hình 2.3 Chu trình cacbon (Tôn Thất Pháp, 2006). II.8.2 Chu trình nitơ Chu trình nitơ về cơ bản cũng tương tự như các chu trình khí khác, được sinh vật sản xuất hấp thụ và đồng hoá rồi được chu chuyển qua các nhóm sinh vật tiêu thụ, cuối cùng bị sinh vật phân huỷ trả lại nitơ phân tử cho môi trường. Tuy nhiên quá trình này diễn ra phức tạp hơn nhiều, tuy vậy chu trình nitơ là chu trình xảy ra nhanh và liên tục. Do tính chất phức tạp của chu trình bao gồm nhiều công đoạn theo từng bước: sự cố định đạm, sự amôn hoá, nitrit hoá, nitrat hoá và phản nitrat 31 II.9. NHÂN TỐ MÔI TRƯỜNG ẢNH HƯỚNG ĐẾN SỰ ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI Có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến sự đa dạng hệ sinh thái, song người ta thường phân ra thành hai nhóm chính: nhóm các yếu tố vô sinh và những yếu tố sinh học với các mối quan hệ sinh học trong hệ. II.9.1 Sự tác động của các yếu tố vô sinh đến sự đa dạng hệ sinh thái Có rất nhiều yếu tố vô sinh tác động lên hệ sinh thái, nhìn chung có một số nhân tố quan trọng sau: II.9.1.1 Nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến đời sống của các loài. Vì vậy, mỗi vùng nhiệt độ khác nhau có những nhóm loài sinh vật đặc trưng. Dựa vào nhiệt độ, người ta chia sinh vật thành hai nhóm: nhóm biến nhiệt và nhóm đẳng nhiệt. Những loài động vật, thực vật sống ở nơi nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao có những cơ chế riêng để duy trì cuộc sống của mình: có long dày, nhiều mỡ, có các khoang chống nóng (ở côn trùng sa mạc),… II.9.1.2 Nước và độ ẩm Nước là nhân tố vô cùng quan trọng đối với mọi sinh vật. Nước chiếm 50 – 70% khối lượng cơ thể. Nước không chỉ là môi trường sống của thủy sinh vật mà còn là dung môi cho các phản ứng sinh hóa diễn ra trong tế bào của cơ thể sống. Dưới tác động của nhiệt độ, nước luôn Hình 2.4 Chu trình nitơ (Tôn Thất Pháp, 2006) 32 bốc hơi từ mọi bề mặt, kể cả các sinh vật đẳng nhiệt và biến nhiệt, tạo nên độ ẩm của không khí. Độ ẩm càng thấp, nhiệt độ càng cao, gió càng mạnh, tốc độ bốc hơi và thoát hơi nước càng lớn. Vì thế, cơ thể sinh vật luôn luôn bị mất nước nên chúng phải có cơ chế ngăn cản sự thoát hơi nước và lấy nước bổ sung từ môi trường: hút qua rễ, một phần qua thân,… đối với thực vật; uống nước hay lấy nước qua thức ăn,.. đối với động vật. Tất nhiên do nhu cầu nước khác nhau, khả năng giữ nước khác nhau,… nên các sinh vật phản ứng không giống nhau với ẩm độ khác nhau của môi trường và phân bố ở những vùng nhất định trên lục địa. II.9.1.3 Ánh sáng Ánh sáng cũng như mọi yếu tố vô cơ khác, vừa là yếu tố điều chỉnh vừa là nhân tố giới hạn đối với đời sống sinh vật, đặc biệt là thực vật. Bức xạ mặt trời quyết định quá trình quang hợp của thực vật. - Liên quan đến cường độ chiếu sáng, thực vật được chia thành 2 nhóm: Cây ưa sáng và cây ưa bóng. Cây ưa sáng tạo nên sản phẩm quang hợp cao khi điều kiện chiếu sáng tăng lên ở cường độ vừa phải. Còn cây ưa bóng thì cho sản phẩm quang hợp cao ở cường độ chiếu sáng thấp. - Liên quan đến độ dài chiếu sáng, thực vật còn được chia thành nhóm cây ngày dài và cây ngày ngắn. Cây ngày dài là cây ra hoa kết trái cần pha sáng nhiều hơn pha tối, ngược lại, cây ngày ngắn đòi hỏi độ dài chiếu sáng khi ra hoa kết trái ngắn hơn. - Không giống với thực vật, ánh sáng không có “giới hạn thích hợp” đối với động vật. Phần lớn động vật đều có khả năng phát triển trong tối và ngoài sáng, mặc dù tác động của các loại bức xạ ánh sáng đều có ảnh hưởng đến các quá trình trao đổi chất trong tế tào của động vật. - Ánh sáng thay đổi theo chu kỳ ngày đêm, chu kỳ tuần trăng và chu kỳ mùa. Tính nhịp điệu của ánh sáng khắc sâu vào đời sống của sinh vật, tạo nên ở chúng một nhịp điệu sinh học chuẩn xác, được gọi là “đồng hồ sinh học”. II.9.1.4 Muối khoáng Muối khoáng tham gia vào thành phần cấu trúc của chất sống và các thành phần khác của cơ thể. Hiện nay, người ta đã biết khoảng 40 nguyên tố hóa học có trong thành phần chất sống. Trong đó có 15 nguyên tố đóng vai trò thiết yếu đối với mọi sinh vật. Natri và clo rất quan trọng đối với động vật. Những nguyên tố này tham gia vào thành phần cấu tạo của protein, gluxit, lipit. Trong quang hợp của thực vật và trao đổi chất của động vật nhờ các enzyme, các muối này được sử dụng cho sự tăng trưởng và phát triển với những hàm lượng khác nhau. Trong môi trường nước, muối không chỉ là nguồn thức ăn mà còn có vai trò điều hòa áp suất thẩm thấu và ion của cơ thể, duy trì sự ổn định của đời sống trong môi trường mà hàm lượng muối và ion thường xuyên biến động. II.9.1.5 Các chất khí Khí cacbonic chiếm một lượng nhỏ trong khí quyển, khoảng 0,03% về thể tích. Hàm lượng này trong khí quyển hiện nay là quá giới hạn đối với nhiều loài thực vật bậc cao. CO2 là loại khí quang trọng nhất trong quá trình quang hợp của thực vật. Khí oxy tham gia vào quá trình oxy hóa hóa học và oxy hóa sinh học. Có thể nói hàm lượng oxy trong nước có vai trò quyết định thành phần loài sinh vật sống trong hệ. 33 II.9.2 Những yếu tố sinh học và những mối quan hệ sinh học Các yếu tố sinh học rất đa dạng (Bảng 2.1), tạo nên sự gắn bó mật thiết giữa sinh vật với sinh vật, đưa đến sự chu chuyển của vật chất và sự phát tán năng lượng trong các hệ sinh thái. Chúng được xếp trong 8 nhóm chính sau (Bảng 2.2). Bảng 2.1 Chức năng của một số yếu tố sinh học chính trong hệ sinh thái STT Các yếu tố Chức năng Ví dụ 1 Vi sinh vật Phân hũy chất hữu cơ Vi sinh vật hiếu khí Vi sinh vật trung gian 2 Sinh vật nổi Tham gia chuỗi và mạng lưới thưc ăn Tảo, Động vật phù du 3 Sinh vật nhỏ Tham gia chuỗi và mạng lưới thưc ăn Trùng, giun Dế, cào cào Bảng 2.2 Các mối quan hệ chính giữa sinh vật với sinh vật (Tôn Thất Pháp, 2006) STT Các mối tương tác Đặc trưng của mối tương tác Ví dụ 1 Trung tính Hai loài không gây ảnh hưởng cho nhau Khỉ, hổ Chồn, bướm 2 Hãm sinh Loài A gây ảnh hưởng cho loài B, loài A không bị ảnh hưởng Cyano- bacteria Động vật nổi 3 Cạnh tranh Hai loài gây ảnh hưởng lẫn nhau Lúa, báo Cỏ dại, linh cẩu 4 Con mồi-vật dữ Con mồi bị vật dữ ăn thịt, con mồi có kích thước nhỏ, số lượng đông; vật dữ có khích thước lớn, số lượng ít. Chuột, dê, nai Mèo, hổ, báo 5 Vật chủ-ký sinh Vật chủ có kích thước lớn, số lượng ít; vật ký sinh có kích thước nhỏ, số lượng đông Gia cầm, gia súc Giun, sán 6 Hội sinh Loài sống hội sinh có lợi, còn loài được hội sinh không có lợi và chẳng có hại Cua, cá bống,.. Giun Erechis 7 Tiền hợp tác Cả hai đều có lợi, nhưng không bắt buộc. Sáo Trâu 8 Cộng sinh hay hỗ trợ Cả hai đều có lợi, nhưng bắt buộc phải sống chung với nhau. Nấm, san hô, Tảo, tảo, trâu bò 34 II.10. THẢO LUẬN CUỐI CHƯƠNG 1. Cho ví dụ về chức năng của một số hệ sinh thái chính ở ĐBSCL?. 2. Cho biết các hệ sinh thái chính trên thế giới? 3. Hãy trình bày vòng tuần hoàn Cacbon và nitơ? 35 CHƯƠNG III: TĂNG TRƯỞNG VÀ KIỂM SOÁT DÂN SỐ Dân số là một trong bốn vấn