1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Tài liệu học tập SINH THÁI VÀ MÔI TRƯỜNG Biên soạn: TS. Trương Minh Chuẩn Nha Trang, năm 2011 1 LỜI MỞ ĐẦU Môn học sinh thái và môi trường được thiết kế trong chương trình đào tạo của Trường Đại học Nha Trang và được giảng dạy cho nhiều ngành học. Môn học có nội dung kiến thức rất cần thiết cho sinh viên để ứng dụng vào công việc, qua học tập sẽ có nhận thức đúng về môi trường sinh thái và có những hành động tích cực để bảo vệ môi trường và tài nguyên thiên nhiên. Nội dung môn học là những vấn đề chung của nhân loại, đang được thế giới quan tâm. Giáo trình môn học được soạn dựa trên cơ ở chương trình môn học của Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành năm 1995, tác giả có tham giả có tham khảo các giáo trình khác như: “Con người và Môi trường” (1999) của PGS-TS. Nguyễn Trọng Nho và CN. Nguyễn Văn Quỳnh Bôi biên soạn, Trường Đại học Thủy sản (nay là Trường Đại học Nha Trang) ấn hành; “Khoa học Môi trường” (2001) của Lê Văn Khoa chủ biên, NXB Khoa học Giáo dục phát hành; “Sinh thái và Môi trường học cơ bản” (2005) của GS-TSKH. Lê Huy Bá và GS-TS. Lâm Minh Triết chủ biên, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM phát hành. Giáo trình được biên soạn dưới dạng một giáo án cụ thể để đáp ứng yêu cầu giảng dạy của môn học Sinh thái và Môi trường theo phương pháp giảng dạy tính cực: nêu vấn đề và phát huy tính tự giác học tập, tự nghiên cứu của sinh viên. Giáo trình này được thiêt kế gồm 45 tiết học lý thuyết và thảo luận trên lớp, nội dung gồm có 6 chương. Qua quá trình thực hiện, chúng tôi nhận thấy giáo trình này còn co nhiều thiết sót, nhiêu vấn đề cần có thêm nhiều thời gian để tiếp tục nghiên cứu, bởi vì Sinh thái và Môi trường là lĩnh vực rộng lớn, việc hiểu và sử dụng các khái niệm, thuật ngữ và hệ thống hóa các khái niệm, nội dung, … còn nhiều hạn chế. Chúng tôi mong nhận được sự đóng góp của đồng nghiệp và sinh viên. 2 CHƯƠNG 1 SINH THÁI HỌC VÀ KHOA HỌC MƠI TRƯỜNG (7 tiết) 1.1 . SINH THÁI HỌC 1.1.1 Khái niệm về sinh thái : - Là các yếu tố sinh thái trong môi trường (MT) sống của sinh vật. - Gồm 3 nhóm yếu tố chính : + Yếu tố vô sinh (ánh sáng, nhiệt độ, đất, gió …) + Yếu tố hữu sinh (các sinh vật). + Yếu tố con người. Hình 1.1: Sơ đồ về các yếu tố sinh thái trong MT sống thường xuyên tác động lên đời sống của thỏ 1.1.2. Khái niệm sinh thái học (Ecology) a/ Thuật ngữ sinh thái học hình thành từ chữ Hylạp: + Oikos là: nhà, nơi ở. + Logos là: môn học. b/ Đònh nghóa sinh thái học: E.P.Odum đònh nghóa rằng “Sinh thái học là khoa học về quan hệ của sinh vật hoặc một nhóm sinh vật với MT xung quanh hoặc như là quan hệ tương hỗ giữa sinh vật với MT sống của chúng (1971)”. 3 Hay nói cách khác là Khoa học về toàn bộ mối quan hệ giữa cơ thể sinh vật với ngoại cảnh và các điều kiện cần thiết cho sự tồn tại của chúng. c/ Đối tượng nghiên cứu sinh thái học: là tất cả mối quan hệ tương hỗ giữa sinh vật với MT sống của chúng. Tuy nhiên sinh thái học chỉ nghiên cứu: các hệ sinh học có tổ chức cao (cá thể, quần thể, quần xã…). Hệ sinh thái là đơn vò cơ sở của tự nhiên, đơn vò chức năng cơ bản của sinh thái học. Thí dụ: Trong phát triển nghề thuỷ sản, các nhà sinh thái phải nghiên cứu về: chu trình sống, tập tính, di truyền, sinh sản các loài, quan hệ dinh dưỡng của chúng, nghiên cứu phương pháp thuần dưỡng. Vấn đề mũi nhọn là bảo vệ khôi phục loài q hiếm, phải bảo tồn nguồn gen. 1.2. KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG (Environment ) 1.2.1 Khái niệm chung về môi trường (MT): Môi trường được hiểu là tổ hợp các thành phần của thế giới vật chất làm cơ sở cho sự tồn tại, phát triển của sinh vật và con người. MT được tạo thành bởi các thành phần của nó như đất, nước, không khí, sinh vật và con người, giữa chúng lại có mối liên quan chặt chẽ và rất hữu cơ với nhau. Mỗi thành phần của MT lại chính là một MT hoàn chỉnh vì vậy người ta gọi các thành phần này là Môi Trường thành phần Hình 1.2: MT sinh thái và thành phần của nó lấy con người làm trọng tâm 4 Hình 1.3 : Sơ đồ các thành phần trong MT đất Ta cũng biết rằng mối liên quan chặt chẽ và hữu cơ của các thành phần MT còn biểu hiện ở chỗ khi 1 MT thành phần hay 1 mắt xích trong dây chuyền thực phẩm (Food chain) bò phá vỡ, hoạt động giải phóng năng lượng bò phá vỡ thì hoạt động của toàn bộ hệ sinh thái MT bò phá vỡ theo. Hình 1.4: MT với thành phần của nó Hình 1.5 :Mối tương quan giữa các thành phần trong MT sinh thái 5 Hình 1.6: Quả cầu về quan hệ môi trường sinh thái (S. Porta 1994) - Thuật ngữ MT: + Tiếng Anh: Environment + Tiếng Trung Quốc: Huánjing (hoàn cảnh) + Tiếng Nga: O.Krujaiushaja sreda (MT xung quanh) + Tiếng Pháp: Environnement Cũng xuất phát từ quan niệm con người và sinh vật không thể tách rời khỏi MT đang sống của mình. Nên người ta gọi là MT nhân văn (Human environment – MT sống của con người) bao gồm các yếu tố tự nhiên và điều kiện kinh tế xã hội quyết đònh sự sống và phát triển của con người. Tuỳ theo lónh vực nghiên cứu người ta hiểu MT theo nghóa rộng hoặc hẹp. MT sống của con người thường được phân chia: + MT 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 chòu tác động của con người. Đó là núi, sông, biển cả, không khí, động thực vật, đất và nước … MT tự nhiên cho ta không khí để thở, đất để xây nhà của, trồng cấy, chăn nuôi, cung cấp cho con người các loại tài nguyên khoáng sản phục vụ cho sản xuất và tiêu thụ. 6 + MT xã hội: là tổng thể các mối quan hệ giữa con người với con người. Đó là luật lệ, thể chế, cam kết, quy đònh ở các cấp khác nhau. MT xã hội đònh hướng hoạt động của con người theo một khuôn khổ nhất đònh, 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 MT nhân tạo, bao gồm tất cả các nhân tố do con người tạo nên hoặc biện đổi theo làm thành những tiện nghi trong cuộc sống (nhà ở, công sở, các khu đô thò, công viên…). 1.2.2 Một số đònh nghóa về MT Định nghĩa kinh điển: • Theo Luật Môi Trường: Môi trường (MT) bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo có quan hệ mật thiết với nhau bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, sự phát triển của con người và thiên nhiên (theo điều 1, luật BVMT của Việt Nam, 1993). • Theo đònh nghóa của UNESCO (1981): MT của con người bao gồm toàn bộ các hệ thống tự nhiên và các hệ thống do con người tạo ra, những cái hữu hình, trong đó con người sống và lao động, họ khai thác các tài nguyên thiên nhiên và nhân tạo thoả mãn nhu cầu của mình. MT sống đối với con người là nơi: + Tồn tại, sinh trưởng và phát triển; + Là khung cảnh của cuộc sống, của lao động và vui chơi giải trí của con người. Theo đònh nghóa một số tác giả trong nước: Đònh nghóa 1: MT theo đònh nghóa rộng nhất là tổng hợp các điều kiện bên ngoài có ảnh hưởng tới một vật thể hoặc một sự kiện. Bất cứ một vật thể, một sự kiện nào cũng tồn tại và diễn biến trong một MT (Lê Văn Khoa, 1995). (Khái niệm 7 chung về MT như vậy được cụ thể hoá đối với từng đối tượng và từng mục đích nghiên cứu). Đối với cơ thể sống thì “ MT sống” là tổng hợp những điều kiện bên ngoài có ảnh hưởng tới đời sống và phát triển của cơ thể. Đònh nghóa 2: MT là tất cả những gì bao quanh sinh vật, tất cả các yếu tố vô sinh, hữu sinh có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên sự sống, phát triển và sinh sản của sinh vật (Hoàng Đức Nhuận , 2000). Theo tác giả MT có 4 loại chính tác động qua lại lẫn nhau: + MT tự nhiên bao gồm nước, không khí, đất đai, ánh sáng và các sinh vật. + MT kiến tạo gồm những cảnh quan được thay đổi do con người. + MT không gian gồm những yếu tố về đòa điểm, khoảng cách, mật độ, phương hướng và sự thay đổi trong MT. + MT văn hoá - xã hội bao gồm các cá nhân và các nhóm, công nghệ, tôn giáo, các đònh chế, kinh tế học, thẩm mỹ học, dân số học, và các hoạt động khác của con người. Đònh nghóa 3: MT là một phần của ngoại cảnh, bao gồm các hiện tượng và các thực thể của tự nhiên,… mà ở đó, cá thể, quần thể, loài… có quan hệ trực tiếp hoặc gián tiếp bằng các phản ứng thích nghi của mình (Vũ Trọng Tạng, 2000). (Từ đònh nghóa này ta có thể phân biệt được đâu là MT loài này mà không phải là MT của loài khác. Chẳng hạn, mặt biển là MT của các sinh vật mặt nước (Pleiston và Neiston), song không phải là MT của những loài sống ở đáy hang sâu hàng nghìn mét và đối với con người, MT chứa đựng nội dung rộng hơn). 1.2.3. Khoa học môi trường (KHMT): (Environment science : là ngành nghiên cứu mối quan hệ tương tác qua lại giữa: + Con người với con người. + Con người với thế giới sinh vật và MT tự nhiên xung quanh nhằm mục đích bảo vệ MT sống của con người trên trái đất. 8 KHMT là ngành khoa học ứng dụng, sử dụng và phối hợp thông tin từ nhiều lónh vực như sinh học, hoá học, đòa chất, thổ nhưỡng, vật lý, kinh tế, xã hội học …để từ đó tìm ra các phương án để thay thế những cấu trúc của MT bò tổn thất (các ngành khoa học tự nhiên nghiên cứu thiết lập những nguyên lý chung cho thế giới tự nhiên). Đối tượng nghiên cứu của KHMT là các thành phần MT trong mối quan hệ tương hỗ giữa MT sinh vật và con người. 1.3. MỐI QUAN HỆ SINH THÁI HỌC VÀ KHMT Đối tượng nghiên cứu của KHMT là các thành phần MT trong mối quan hệ tương hỗ giữa MT sinh vật và con người. Đối tượng sinh thái học là mối quan hệ tương hỗ giữa cơ thể sống (sinh vật với MT sống của chúng). Từ đònh nghóa và đối tượng nghiên cứu ta thấy: Sinh thái học tập trung nghiên cứu các mối quan hệ tương hỗ giữa những cơ thể sống và MT sống của chúng. Đây là cơ sở và nền tảng của KHMT. Sinh thái học là khoa học cơ sở cho công tác quản lý tài nguyên và bảo vệ MT. Khoa học MT sẽ sử dụng những vấn đề gì đã biết về sinh thái học để tập trung giải quyết những vấn đề cụ thể của MT. Nói cách khác sinh thái học là một trong những ngành của KHMT, giúp ta hiểu thêm bản chất của MT và tác động tương hỗ giữa các yếu tố tự nhiên và hoạt động của con người, sinh vật. Vấn đề nghiên cứu của KHMT có quy mô rộng lớn: + Nghiên cứu đặc điểm các thành phần MT (tự nhiên và nhân tạo). + Nghiên cứu công nghệ, kỹ thuật xử lý ô nhiễm. + Nghiên cứu tổng hợp các biện pháp quản lý về khoa học, kinh tế xã hội nhằm bảo vệ MT và phát triển bền vững. 9 1.4. CÁC CHỨC NĂNG CHỦ YẾU CỦA MT: Thảo luận 1.4.1 MT là không gian sinh sống cho con người và thế giới sinh vật: Trong cuộc sống hằng ngày, mỗi một người đều cần một không gian nhất đònh để phục vụ cho các hoạt động sống: nhà ở, nơi nghỉ, đất để sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ sản, kho tàng, bến cảng… Trung bình mỗi ngày mỗi người cần khoảng 4m 3 không khí sạch để hít thở; 2,5 lít nước để uống, một lượng lương thực, thực phẩm tương ứng với 2000 – 2400 calo. Như vậy, chức năng này đòi hỏi MT phải có một phạm vi không gian thích hợp cho mỗi con người. Ví dụ, phải có bao nhiêu m 2 , ha, km 2 cho mỗi người. Không gian này đòi hỏi phải đạt những tiêu chuẩn nhất đònh về các yếu tố vật lý, hoá học, sinh học, cảnh quan và xã hội. Tuy nhiên diện tích không gian sống bình quân trên trái đất của con người đang ngày càng bò thu hẹp (xem bảng 1.1 và bảng 1.2). Bảng 1.1: Suy giảm diện tích đất bình quân đầu người trên thế giới (ha/người) Năm -10 6 -10 5 -10 4 O (CN) 1650 1840 1930 1994 2010 Dân số (triệu người) 0,125 1,0 5,0 200 545 1.000 2.000 5.000 7.000 Diện tích (ha/người) 120.000 15.000 3.000 75 27,5 15 7,5 3,0 1,88 Bảng 1.2 : Diện tích đất canh tác trên đầu người ở Việt Nam Năm 1940 1960 1970 1992 2000 Bình quân đầu người (ha/người) 0,2 0,16 0,13 0,11 0,10 Yêu cầu về không gian của con người thay đổi theo trình độ khoa học và công nghệ. Trình độ phát triển càng cao thì nhu cầu về không gian sản xuất càng giảm. Tuy nhiên trong việc sử dụng không gian sống và quan hệ với thế giới tự [...]... với đời sống và sự tồn tại phát triển của các sinh vật, gọi là các điều kiện sinh tồn của sinh vật Tác động của các yếu tố sinh thái lên sinh vật rất đa dạng Một số yếu tố chủ đạo ảnh hưởng mạnh mẽ và quyết định lên hoạt động sống của sinh vật Dựa vào nguồn gốc và đặc trưng tác động của các yếu tố sinh thái, người ta chia ra nhóm các yếu tố vơ sinh và nhóm các yếu tố hữu sinh Yếu tố vơ sinh: là thành... giới vơ sinh với giới hữu sinh - Chế độ khí hậu (ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và các yếu tố vật lý khác + QUẦN XÃ SINH VẬT - Các sinh vật sản xuất (sinh vật tự dưỡng) - Sinh vật tiêu thụ: Chủ yếu là sinh vật ăn sinh vật khác (tiêu thụ bậc 1,2,2…) - Sinh vật hoại sinh: vi sinh vật đất, nấm HỆ = SINH THÁI Hình 2.1: Cấu trúc của hệ sinh thái Theo hình số 2.1 thì trung tâm của hệ là dòng năng lượng và chu... sinh thái Phát triển bền vững: được Ủy ban Môi trường và Phát triển Thế giới (WCED) thông qua năm 1987 là “Những thế hệ hiện tại cần đáp ứng nhu cầu của mình, sao cho không làm hại đến khả năng các thê hệ tương lai, đáp ứng nhu cầu của họ” o0o 21 CHƯƠNG 2 CÁC NGUN LÝ CƠ BẢN CỦA SINH THÁI HỌC (8 tiết) 2.1 SINH VẬT VỚI MƠI TRƯỜNG 2.1.1 Yếu tố sinh thái và yếu tố mơi trường (MT) Mơi trường. .. Hệ sinh thái và các đặc trưng của hệ sinh thái a/ Định nghĩa: Theo A.Tansley (1935) người Anh: “SV và thế giới vơ sinh (khơng sống) có quan hệ khăng khít với nhau và thường xun có tác động qua lại” được gọi là hệ ST (Ecosystem) 29 Như vậy ta hiểu định nghĩa hệ sinh thái: “ Hệ sinh thái MT là tổ hợp gồm các quần xã sinh vật (và con người) với MT vật lý mà quần xã đó tồn tại, trong đó các sinh vật tương... vật có khả năng thích nghi và chính chúng đã làm thay đổi điều kiện MT để giảm bớt ảnh hưởng giới hạn của các yếu tố lên chúng, nhất là ở mức độ quần thể và quần xã 2.1 2 Ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái lên sinh vật a/ Ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái vơ sinh Nhiệt độ: là yếu tố bắt buộc cho tất cả sinh vật Nó ảnh hưởng đến mọi q trình trong cơ thể SV và các yếu tố sinh thái khác: độ ẩm, lượng bốc... vụ sinh hoạt, tiêu chuẩn nước thuỷ sản …) Công nghệ sạch là quy đònh công nghệ hoặc giải pháp kỹ thuật không gây ô nhiễm MT, thải hoặc phát ra ở mức thấp nhất chất gây ô nhiễm MT Hệ sinh thái là hệ thống các quần thể sinh vật sống chung và phát triển trong một MT nhất đònh, quan hệ tương tác với nhau và với MT đó Đa dạng sinh học là sự phong phú về nguồn gien, về giống, loài sinh vật và hệ sinh thái. .. xã và MT của nó, bao gồm tất cả mối quan hệ tương (Ecosystem) hỗ giữa sinh vật và MT vật lý bao quanh giữa chúng với nhau Sinh quyển Gồm tất cả những cơ thể sống trên TĐ hoặc tất cả các quần xã (Biosphere) trên TĐ Sinh thái quyển Gồm tất cả những cơ thể sống trên TĐ và các tác động tương (Ecosphere) hỗ của chúng với nhau và với đất đai, nước và khơng khí hoặc TĐ là một HST khổng lồ 2.2.4 Hệ sinh thái. .. thục, nhóm thành thục đang có khả năng tham gia sinh sản, nhóm sau sinh sản (tuổi già) + Cấu trúc giới tính: là tỷ lệ giữa cá thể đực và cái, thường tỷ lệ đực: cái là 1:1, trong thực tế tỷ lệ này thay đổi theo khơng gian và thời gian theo nhóm tuổi và điều kiện mơi trường - Sinh trưởng và sinh sản của quần thể - Biến động số lượng của quần thể 2.2.3 Quần xã và đặc trưng của nó: a/ Định nghĩa về quần xã:... nghiệp … 1.4.3 Môi trường là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra trong cuộc sống và hoạt động sản xuất: Trong quá trình sản xuất và tiêu dùng của cải vật chất, con người luôn đào thải ra các chất thải vào MT Tại đây, các chất thải dưới tác động của vi sinh vật và các yếu tố MT khác sẽ bò phân hủy, biến đổi từ phức tạp thành đơn giản và tham gia vào hàng loạt các quá trình sinh đòa hoá... của chúng) Định luật về giới hạn sinh thái Shelford: (Định luật về sự chống chịu): Một yếu tố sinh thái chỉ tác động trong một giới hạn nhất định mà ở đó SV có thể tồn tại Đó chính là giới hạn sống hay giới hạn sinh thái của từng lồi SV, nó hình thành trong suốt q trình tiến hóa của sinh vật đó Giới hạn sinh thái của một yếu tố được xác định bởi giới han thấp nhất và giới hạn cao nhất, mà thấp hơn . nghiệp và sinh viên. 2 CHƯƠNG 1 SINH THÁI HỌC VÀ KHOA HỌC MƠI TRƯỜNG (7 tiết) 1.1 . SINH THÁI HỌC 1.1.1 Khái niệm về sinh thái : - Là các yếu tố sinh thái trong môi trường (MT) sống của sinh. biên soạn, Trường Đại học Thủy sản (nay là Trường Đại học Nha Trang) ấn hành; “Khoa học Môi trường (2001) của Lê Văn Khoa chủ biên, NXB Khoa học Giáo dục phát hành; Sinh thái và Môi trường học. thiết cho sinh viên để ứng dụng vào công việc, qua học tập sẽ có nhận thức đúng về môi trường sinh thái và có những hành động tích cực để bảo vệ môi trường và tài nguyên thiên nhiên. Nội dung