Giáo trình môn Môi trường và con người

Nội dung text: Giáo trình môn Môi trường và con người

1. CHƯƠNG I MÔI TRƯỜNG VÀ SINH THÁI I. MÔI TRƯỜNG 1. Khái niệm Theo cách hiểu thông thường, ta có thể định nghĩa môi trường như sau: “Môi trường là tập hợp (aggregate) các vật thể (things), hoàn cảnh (conditions) và ảnh hưởng (influences) bao quanh một đối tượng nào đó” (The Random House College Dictionary-USA). Định nghĩa này cho thấy, khi nói đến môi trường, ta phải đứng trên một đối tượng nhất định và đối tượng này chịu tác động của các thành phần môi trường bao quanh nó. Đối tượng này không nhất thiết là con người (loài người, cá thể người hoặc một cộng đồng người) mà có thể là bất cứ một vật thể, hoàn cảnh, hiện tượng nào tồn tại trong khoảng không gian có chứa đựng các yếu tố tác động tới sự tồn tại và phát triển của nó. Cách nhìn này, có thể làm chúng ta lầm tưởng rằng mỗi đối tượng chỉ tiếp nhận những tác động của các yếu tố khác ở xung quanh. Thực ra, bản thân đối tượng đó cũng có những tác động ngược lại các yếu tố xung quanh và chính nó lại trở thành một yếu tố của môi trường đối với một yếu tố khác được xem là đối tượng trong môi trường. Vì vậy, môi trường còn được định nghĩa như sau: Môi trường là khoảng không gian nhất định có chứa các yếu tố khác nhau, tác động qua lại với nhau để cùng tồn tại và phát triển. Nói tới môi trường, người ta thường nghĩ ngay tới mối quan hệ của những yếu tố xung quanh tác động tới đời sống của sinh vật mà trong đó chủ yếu là con người. Quan điểm về môi trường nhìn từ góc độ sinh học là những quan điểm phổ biến. Một số định nghĩa như: Môi trường là tập hợp các yếu tố vật lý, hóa học, sinh học, kinh tế-xã hội bao quanh và tác động tới đời sống và sự phát triển của một cá thể hoặc một cộng đồng người (UNEP-Chương trình môi trường của Liên hiệp quốc, 1980). Môi trường là tất cả các hoàn cảnh bên ngoài tác động lên một cơ thể sinh vật hoặc một cơ thể nhất định đang sống; là mọi vật bên ngoài một cơ thể nhất định (G.Tyler Miler, Environmental Science, USA, 1988). Môi trường là hoàn cảnh vật lý, hóa học, sinh học bao quanh các sinh vật (Encyclopedia of Environmental Science. USA, 1992). Môi trường là tất cả các hoàn cảnh hoặc điều kiện bao quanh một hay một nhóm sinh vật hoặc môi trường là tổng hợp các điều kiện xã hội hay văn hóa ảnh hưởng tới cá thể hoặc cộng đồng. Vì con người vừa tồn tại trong thế giới 2
2. tự nhiên và đồng thời tạo nên thế giới văn hóa, xã hội và kỹ thuật, nên tất cả đều là thành phần môi trường sống của con người. Qua các định nghĩa trên, môi trường được xem như là những yếu tố bao quanh và tác động lên con người (cá thể hay cộng đồng) và sinh vật. Thật vậy, nếu một môi trường nào đó có những yếu tố hoàn toàn không liên quan tới sự sống và con người, chắc rằng sẽ chẳng được ai quan tâm. Tuy nhiên, cách nhìn trên làm cho người ta dễ ngộ nhận rằng mối quan hệ giữa con người và môi trường là mối quan hệ một chiều: môi trường tác động tới con người và con người như là một trung tâm tiếp nhận những tác động đó. Thực ra, mỗi con người lại là một tác nhân tác động tới các yếu tố chính trong môi trường mà nó đang tồn tại. Trong những năm gần đây, người ta có cái nhìn toàn diện hơn về mối quan hệ giữa con người và môi trường: Con người sống trong môi trường không phải chỉ tồn tại như một sinh vật mà con người là một sinh vật biết tư duy, nhận thức được môi trường và biết tác động ngược lại các yếu tố môi trường để cùng tồn tại và phát triển. Mối quan hệ giữa con người và môi trường là mối quan hệ tương tác (tác động qua lại), trong đó bao gồm cả những tương tác giữa các cá thể người, các cộng đồng con người. Con người sống trong môi trường không phải chỉ như một sinh vật, một bộ phận sinh học trong môi trường mà còn là một cá thể trong cộng đồng xã hội con người. Con người ở đây vừa có ý nghĩa sinh học vừa có ý nghĩa xã hội học. Chính vì vậy, những vấn đề về môi trường không thể giải quyết bằng các biện pháp lý-hóa-sinh, kỹ thuật học, mà còn phải được xem xét và giải quyết dưới các góc độ khác nhau như kinh tế học, pháp luật, địa lý kinh tế-xã hội Theo Luật bảo vệ môi trường của Việt Nam, "Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên (bao gồm thạch quyển, thủy quyển và khí quyển) và yếu tố vật chất nhân tạo (như đồng ruộng, vườn tược, công viên, thành phố, các công trình văn hóa, các nhà máy sản xuất công nghiệp ), quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên". 2.Sự tiến hóa của môi trường Lịch sử trái đất được đánh dấu bởi hai mốc cơ bản là xuất hiện sự sống và xuất hiện xã hội loài người. 2.1.Trước khi sự sống xuất hiện Khí quyển nguyên thủy là khối cô đặc gồm Hydro (H) và Helium (He). Khi hành tinh nóng lên (cách đây 4,5-5 tỉ năm), H và He biến mất. Khí quyển chuyển hóa, xuất hiện các khí trên hành tinh: hơi nước (85%), CO2 (10-15%), nitơ và dioxid lưu huỳnh (1-3%). Các thành phần này giống thành phần khí do núi lửa phun. 3
3. Hành tinh lạnh, đại dương đông lại quan trọng cho sự tiến hóa của sự sống: Lớp dưới mặt đóng băng không bị đông, các tia cực tím không xuyên qua được nên sự sống có thể tồn tại. Trên khí quyển, O2 rất ít nên không ngăn chặn được sự xâm nhập các tia có hại vì thế sự sống không thể tồn tại (bất cứ sinh vật nào muốn lên bờ đều bị chết bởi các tia cực tím). Địa cầu tồn tại với các điều kiện hoạt động phi sinh vật. Môi trường chỉ bao gồm địa chất, đất, nước, khí, bức xạ mặt trời. Trong quá trình tồn tại hàng tỉ năm, quả đất và môi trường bao quanh đã sản sinh ra một sản phẩm đó là oxy với lượng không lớn lắm, là kết quả của quá trình hóa học hoặc lý hóa đơn thuần. Sau đó ozone được tạo thành dần dần. Lớp ozone dày lên có tác dụng ngăn cản sự xâm nhập của các tia tử ngoại từ bức xạ mặt trời lên bề mặt trái đất, vì vậy sự sống xuất hiện và tồn tại. 2.2.Từ khi xuất hiện sự sống Khi xuất hiện sự sống đầu tiên, môi trường toàn cầu chuyển sang một giai đoạn mới. Môi trường gồm hai thành phần tuy chưa phân biệt rõ, đó là phần vô sinh và phần hữu sinh. Các sinh vật đầu tiên sống trong điều kiện vô cùng khắc nghiệt, chủ yếu là các vi khuẩn kỵ khí (3,5 tỉ năm). Lúc này chưa có quá trình hô hấp ở các sinh vật mà chủ yếu thông qua con đường sinh hóa bằng lên men để cung cấp năng lượng cho các hoạt động sinh vật. Sinh vật phát triển thông qua chọn lọc tự nhiên, bước đầu đã tạo ra sinh vật sơ khởi có diệp lục đơn giản (tảo lam cách đây 2,5 tỉ năm) nên có khả năng quang hợp, hấp thu CO2, H2O và thải ra O2. Nhờ quá trình quang hợp đã tạo nên sự biến đổi sâu sắc về môi trường sinh thái địa cầu, O2 được tạo ra nhanh chóng. Từ đó, kéo theo sự xuất hiện hàng loạt các sinh vật khác. Lượng O2 tăng lên đáng kể để tạo ra O3, lượng O3 từ từ tăng lên tạo thành lớp ozone. Lớp ozone dày lên đến mức đủ bảo vệ cho sự sống sinh sôi ở địa cầu. Cùng với quá trình này, nhiệt độ trái đất ấm dần lên, sự phát triển của sinh vật vượt bậc cả về chủng loại và số lượng. Dẫu có trải qua hàng chục quá trình thay đổi địa chất, mối quan hệ phụ thuộc giữa các yếu tố môi trường ngày càng trở nên chặt chẽ. Sự phát triển hệ gen của sinh vật cũng theo đó mà ngày càng đa dạng và phong phú cả ở trên cạn lẫn dưới nước. Trên trái đất đã dần dần hình thành các quyển: khí quyển, thủy quyển, địa quyển và sinh quyển. Sau đó sự xuất hiện loài ngườI, qua quá trình tiến hóa loài đã làm cho môi trường sinh thái địa cầu có sự phong phú vượt bậc cả về số lượng và chủng loại. Bên cạnh chọn tự nhiên đã xuất hiện hệ sinh vật phát triển theo chọn lọc nhân tạo. Loài người được xem như là một loài sinh vật siêu đẳng không những chỉ phụ thuộc vào môi trường tự nhiên mà còn có thể cải tạo môi trường, bắt môi trường phục vụ cho cuộc sống của mình. Vì vậy, từ đây thành phần môi trường không chỉ vô sinh và hữu sinh mà còn có cả con người và hoạt động sống của họ. Từ đó xuất hiện các dạng môi trường như dân số xã hội, môi trường nhân văn, môi trường đô thị, môi trường nông thôn, môi trường ven biển .v.v Các loại môi trường này đều lấy con người là trung tâm, các thành phần vật chất và môi trường khác liên quan chặt chẽ với sự sinh tồn và phát triển của loài người. 4
4. 3. Thành phần môi trường Môi trường nói chung bao gồm tập hợp tất cả các thành phần của thế giới vật chất bao quanh có khả năng tác động đến sự tồn tại và phát triển của mọi sinh vật (Pepa,1997). Môi trường sống của con người thường bao gồm các thành phần môi trường tự nhiên, môi trường xã hội, môi trường nhân tạo. Môi trường tự nhiên: bao gồm các yếu tố tự nhiên như vật lý, hóa học, sinh học tồn tại khách quan, ngoài ý muốn con người hoặc ít chịu tác động chi phối của con người. Môi trường nhân tạo: gồm các yếu tố vật lý, sinh học, xã hội .v.v do con người tạo nên và chịu sự chi phối của con người. Môi trường xã hội: gồm mối quan hệ giữa con người với con người (con người với tư cách là cá thể, cá nhân và nhân cách nghĩa là quan hệ giữa con người với con người, con người với cộng đồng, cộng đồng với cộng đồng). Ba thành phần môi trường này cùng tồn tại, xen lẫn vào nhau và tương tác chặt chẽ với nhau. Các thành phần môi trường luôn chuyển hóa và diễn ra theo chu kỳ. Thông thường là ở dạng cân bằng động. Sự cân bằng này đảm bảo cho sự sống trên trái đất phát triển ổn định. Các chu trình tuần hoàn phổ biến thường gặp là chu trình tuần hoàn cacbon, nitơ, lưu huỳnh, phospho, . gọi chung là chu trình sinh-địa-hóa học. Sinh vật và môi trường xung quanh luôn có quan hệ tương hỗ với nhau về vật chất và năng lượng thông qua các thành phần môi trường như khí quyển, thủy quyển, địa quyển và sinh quyển, cùng các hoạt động của hệ mặt trời. Sống là phương thức tồn tại với những thuộc tính đặc biệt của vật chất trong điều kiện nhất định của môi trường. Trong quá trình xuất hiện, phát triển, tiến hóa, sự sống luôn gắn chặt với môi trường mà nó tồn tại-không hề có sự sống tồn tại ngoài môi trường và ngược lại, cũng không có môi trường không có sự sống. Không hề có sự sống tồn tại trong môi trường mà lại không thích ứng. Con người vừa là một thực thể sinh học, vừa là một thực thể văn hóa-môi trường sống của con người-còn gọi là môi trường nhân văn, là tổng hợp các điều kiện vật lý, hóa học, sinh học, kinh tế, chính trị, xã hội, văn hóa bao quanh và có ảnh hưởng đến sự sống và phát triển của từng cá nhân và của các cộng đồng người. 4.Các quyển trên trái đất 4.1.Khí quyển (Atmosphere) 4.1.1.Cấu trúc Khí quyển hay môi trường không khí là một hỗn hợp các khí bao quanh bề mặt trái đất, có khối lượng khoảng 5,2 1018 kg (0,0001% khối lượng trái đất). Khí quyển đóng vai trò quyết định trong việc duy trì cân bằng nhiệt của trái đất, thông qua quá trình hấp thụ bức xạ hồng ngoại từ mặt trời và tái phát xạ 5
5. khỏi trái đất. Khí quyển được chia thành nhiều tầng khác nhau theo sự thay đổi chiều cao và chênh lệch nhiệt độ. Tầng đối lưu (Troposphere): cao đến 10 km tính từ mặt đất, là tầng tiếp giáp với bề mặt trái đất. Nhiệt độ và áp suất của tầng này giảm theo chiều cao. Trên mặt đất có nhiệt độ trung bình là 15oC, lên đến độ cao 10 km chỉ còn từ –50oC đến –80oC. Tầng bình lưu (Stratosphere): ở độ cao từ 10-50 km. Nhiệt độ và áp suất của tầng này tăng theo chiều cao. Các nhà khoa học giải thích rằng sự gia tăng nhiệt độ là do càng lên cao càng gần với lớp ozone. Lớp ozone là lớp không khí nơi đó có hàm lượng khí ozone rất cao, có khả năng hấp thu tia cực tím của mặt trời. Lớp ozone xuất hiện ở độ cao 18-30 km. Nồng độ ozone cao nhất ở độ cao 20-25 km, cao hơn 1000 lần so với tầng đối lưu (khoảng 10 ppm). Tầng trung lưu (Mesosphere) ở độ cao trên 50-90 km. Đặc điểm của tầng này là nhiệt độ giảm dần từ đỉnh của tầng bình lưu (50 km) đến đỉnh tầng trung lưu (90 km), nhiệt độ giảm nhanh hơn tầng đối lưu và có thể đạt đến –100oC. Thượng tầng khí quyển (Thermoshpere) và tầng ngoài (Exosphere). Đặc điểm của tầng này là nhiệt độ tăng lên rất nhanh và rất cao. Mật độ phân tử khí ở đây cực loảng. 4.1.2.Thành phần khí ở tầng đối lưu Khí quyển thường gồm các thành phần: các khí không thay đổi như O2 (20,95%), Ar (0,93%), N2 (78,08%), một số khí khác như Ne (18,18 ppmV), He (5,24 ppmV), Kr (1,14 ppmV), Xe (0,087 ppmV); các khí thay đổi như nước (1-4% tùy theo nhiệt độ) và CO2 (0,03%, thay đổi tùy theo mùa); các vệt khí như như O3 (ozone), NOx (oxid nitơ, x=1,2 ), SOx (oxid lưu huỳnh), CO (monoxid cacbon). Các vệt khí này thường thay đổi, có hàm lượng rất thấp (ppb, ppt) và thường là các chất ô nhiễm. 4.1.3.Vai trò Khí quyển là nguồn cung cấp oxy (cần thiết cho sự sống trên trái đất), cung cấp CO2 (cần thiết cho quá trình quang hợp của thực vật), cung cấp nitơ cho vi khuẩn cố định nitơ và các nhà máy sản xuất amôniac để tạo các hợp chất chứa nitơ cần cho sự sống. Hơn nữa, khí quyển là phương tiện vận chuyển nước hết sức quan trọng từ các đại dương tới đất liền như một phần của chu trình tuần hoàn nước. Khí quyển có nhiệm vụ duy trì và bảo vệ sự sống trên trái đất. Nhờ có khí quyển hấp thụ mà hầu hết các tia vũ trụ và phần lớn bức xạ điện từ của mặt trời không tới được mặt đất. Khí quyển chỉ truyền các bức xạ cận cực tím, cận hồng ngoại (3000-2500 nm) và các sóng rađi (0,1-40 micron), đồng thời ngăn cản bức xạ cực tím có tính chất hủy hoại mô (các bức xạ dưới 300 nm). 6
6. 4.2.Thủy quyển (Hydrosphere) Thủy quyển bao gồm mọi nguồn nước ở đại dương, biển, các sông, hồ, băng tuyết, nước dưới đất, hơi nước. Khối lượng thủy quyển ước chừng 1,38 1021kg=0,03% khối lượng trái đất. Trong đó: 97% là nước mặn, có hàm lượng muối cao, không thích hợp cho sự sống của con người; 2% dưới dạng băng đá ở hai đầu cực; 1% được con người sử dụng (30% tưới tiêu; 50% dùng để sản xuất năng lượng; 12% cho sản xuất công nghiệp và 7% cho sinh hoạt). Nước là một yếu tố không thể thiếu được của sự sống và được con người sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau. Tuy nhiên, hiện nay nước mặt và nước ngầm đang bị nhiễm bẩn bởi các loại thuốc trừ sâu, phân bón có trong nước thải vùng sản xuất nông nghiệp, các loại chất thải sinh hoạt và công nghiệp. Các bệnh tật được mang theo nước thải sinh hoạt đã từng gây tử vong hàng triệu người. Bảng 1. Thể tích các khí trong không khí và đại dương Khí Trong không khí Trong đại dương Nitơ (N2) 78,08% 48% Oxy (O2) 20,95% 36% Dioxid Cacbon (CO2) 0,035% 15% 4.3.Thạch quyển (Lithosphere) Thạch quyển, còn gọi là môi trường đất, bao gồm lớp vỏ trái đất có độ dày khoảng 60-70 km trên mặt đất và 2-8 km dưới đáy biển. Đất là một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất vô cơ, hữu cơ, không khí, nước, và là một bộ phận quan trọng nhất của thạch quyển. Thành phần vật lý và tính chất hóa học của thạch quyển nhìn chung là tương đối ổn định và có ảnh hưởng lớn đến sự sống trên mặt địa cầu. Đất trồng trọt, rừng, khoáng sản là những tài nguyên đang được con người khai thác triệt để, dẫn đến những nguy cơ cạn kiệt. 4.4.Sinh quyển (biosphere) Sinh quyển là nơi có sự sống tồn tại, bao gồm các phần của thạch quyển có độ dày 2-3 km kể từ mặt đất, toàn bộ thủy quyển và khí quyển tới độ cao 10 km (đến tầng ozone). Với chiều dày khoảng 16 km. Các thành phần trong sinh quyển luôn tác động tương hỗ (ví dụ: khí O2 và CO2 phụ thuộc vào mức độ sinh tồn của thực vật và khả năng hòa tan của chúng trong môi trường nước). Sinh quyển có các cộng đồng sinh vật khác nhau từ đơn giản đến phức tạp, từ dưới nước đến trên cạn, từ vùng xích đạo đến các vùng cực trừ những miền khắc nghiệt. 7
7. Sinh quyển không có giới hạn rõ rệt vì nằm cả trong các quyển vật lý và không hoàn toàn liên tục vì chỉ tồn tại và phát triển trong những điều kiện môi trường nhất định. Trong sinh quyển ngoài vật chất, năng lượng còn có thông tin với tác dụng duy trì cấu trúc và cơ chế tồn tại, phát triển của các vật sống. Dạng thông tin phức tạp và cao nhất là trí tuệ con người, có tác động ngày càng mạnh mẽ đến sự tồn tại và phát triển trên trái đất. 5. Chu trình sinh địa hóa học 5.1.Khái niệm Là một chu trình vận động các chất vô cơ trong hệ sinh thái theo đường từ ngoại cảnh chuyển vào trong cơ thể sinh vật, rồi được chuyển lại vào môi trường. Chu trình vận động các chất vô cơ ở đây khác với sự chuyển hóa năng lượng đi qua các bậc dinh dưỡng ở chỗ nó được bảo toàn chứ không bị mất đi một phần nào dưới dạng năng lượng và không sử dụng lại. Nguồn vật chất  Môi trường  Cơ thể sống Trong số hơn 90 nguyên tố được biết trong thiên nhiên có khoảng 30-40 nguyên tố cần thiết cho cơ thể sống. Một số nguyên tố như cacbon (C), nitơ (N2), oxy (O2), hydro (H2), phospho (P) mà cơ thể đòi hỏi với một số lượng lớn, còn có một số nguyên tố khác cơ thể chỉ đòi hỏi một lượng nhỏ, có khi cực nhỏ (vi lượng), nhưng hết sức cần thiết như đồng (Cu), mangan (Mn) cần cho phản ứng oxy hóa khử. Chu trình sinh địa hóa học là một trong những cơ chế cơ bản để sự duy trì cân bằng trong sinh quyển và đảm bảo sự cân bằng này được thường xuyên. Người ta phân biệt 2 loại chu trình sinh địa hóa học: Chu trình hoàn hảo: chu trình của những nguyên tố như C, N mà giai đoạn ở dạng khí, chúng chiếm ưu thế trong chu trình và khí quyển là nơi dự trữ chính của những nguyên tố đó, mặt khác từ cơ thể sinh vật chúng trở lại ngoại cảnh tương đối nhanh. Chu trình không hoàn hảo: chu trình của những nguyên tố như P, lưu huỳnh (S). Những chất này trong quá trình vận chuyển một phần bị đọng lại thể hiện qua chu kỳ lắng đọng trong hệ sinh thái khác nhau của sinh quyển. Chúng chỉ có thể vận chuyển được dưới tác động của những hiện tượng xãy ra trong thiên nhiên (sự xói mòn), hoặc dưới tác động của con người. 5.2.Chu trình tuần hoàn nước 5.2.1.Vai trò của nước trong môi trường sinh thái Nước rất quan trọng cho sự sống, cần cho tất cả sinh vật và con người. Nước giúp quá trình trao đổi, vận chuyển thức ăn, tham gia vào các phản ứng sinh hóa học và các mối liên kết cấu tạo trong cơ thể của con người, động vật, thực 8
8. vật. Ở đâu có nước, ở đó đã đang và sẽ có sự sống. Nhưng ngược lại ở đâu có sự sống thì ở đó tất yếu phải có nước. Trong cơ thể người 65% là nước và khi mất đi từ 6-8% nước, con người có cảm giác mệt, nếu mất 12% sẽ hôn mê và có thể tử vong. Trong cơ thể động vật 70% là nước, ở thực vật đặc biệt là dưa hấu có thể đến 90% là nước. Ngoài ra nước còn cần cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, cho y học, giao thông vận tải, du lịch .v.v Bảng 2. Các dạng tồn tại của nước Dạng nước Thể tích (Km3 106) Tỉ lệ (%) Đại dương 507,2 97,22 Đá băng 11,2 2,15 Nước ngầm 3,2 0,61 Hồ ao nước ngọt 0,048 0,009 Biển nội địa 0,04 0,008 Độ ẩm của đất 0,025 0,005 Hơi nước trong không khí 0,005 0,001 Sông rạch 0,0005 0,0001 (Nguồn: Nace, U.S. Geological Survey, 1967 and The Hydrologic Cycle (Pamphlet). U.S. Geological Survey, 1984) Bảng 3. Thời gian tồn đọng của các dạng nước trong tuần hoàn nước Địa điểm Thời gian lưu trữ Khí quyển 9 ngày Các dòng sông 2 tuần Đất ẩm 2 tuần đến 1 năm Các hồ lớn 10 năm Nước ngầm nông 10-100 năm Tầng pha trộn của các đại dương 120 năm Đại dương thế giới 300 năm Nước ngầm sâu đến 10.000 năm Chóp băng Nam Cực 10.000 năm 9
9. Hình 1. Sơ đồ chu trình tuần hoàn nước Trong chu trình tuần hoàn nước: nước vận chuyển không đổi giữa thủy quyển, khí quyển, và sinh quyển nhờ năng lượng mặt trời và trọng lực. Tổng lượng nước chảy tràn hàng năm từ đất liền ra đại dương khoảng 10,3 1015 gallon. Nước luôn chuyển đổi liên tục qua nhiều trạng thái, phần lớn qua các dạng như băng tuyết; bay hơi; sự thoát hơi nước ở thực vật, động vật, con người; mưa. 5.2.2.Tác động của con người Tổng lượng nước trên trái đất là không đổi, nhưng con người có thể làm thay đổi chu trình tuần hoàn nước. Dân số tăng làm mức sống, sản xuất công nghiệp, kinh tế đều tăng, tăng nhu cầu của con người đối với môi trường tự nhiên, tác động đến tuần hoàn nước. Nhu cầu nước cho sinh hoạt, nước cho sản xuất công nghiệp, nông nghiệp tăng làm giá nước tăng lên. Các thành phố lớn, khu đô thị, nguồn nước sạch càng khan hiếm. Đô thị hóa cùng với hệ thống thoát nước, cống rãnh xuống cấp làm tăng sự ngập lụt, ảnh hưởng đến quá trình lọc, bay hơi, và sự thoát hơi nước diễn ra trong tự nhiên. Sự làm đầy tầng nước ngầm xảy ra với tốc độ ngày càng chậm. 10
10. Như vậy, con người có thể làm thay đổi chất lượng nước mà môi trường tự nhiên dành cho con người và có thể dẫn đến tình trạng khan hiếm nguồn nước từ sông, hồ, nước ngầm và đến tất cả trên hành tinh này. Do đó, chúng ta cần phải hiểu được vấn đề và bảo vệ nguồn nước. 5.3.Chu trình tuần hoàn Cacbon (C) Các quá trình chính trong chu trình tuần hoàn cacbon gồm quá trình quang hợp, quá trình phân hủy các sản phẩm bài tiết. Ngoài ra còn có quá trình hô hấp, quá trình khuếch tán khí CO2 trong khí quyển. Khí quyển là nguồn cung cấp cacbon (chủ yếu ở dạng CO2) chính trong chu trình tuần hoàn C. CO2 đi vào hệ sinh thái nhờ quá trình quang hợp và trở lại khí quyển nhờ quá trình hô hấp và quá trình đốt cháy. C có thể tồn tại thời gian dài ở các dạng vô cơ như CO2 (hòa tan và dạng khí); - 2- H2CO3 (hòa tan); HCO3 (hòa tan); CO3 (hòa tan, như CaCO3 cacbonat calcium) hoặc dạng hữu cơ như glucose; acid acetic, than, dầu, khí. Hình 2. Chu trình tuần hoàn cacbon Một số tác động của con người làm tăng lượng khí CO2 trong không khí, nước: Đốt cháy nhiên liệu (xăng, than), đốt cháy củi, gỗ làm trái đất nóng lên, tăng nhiệt độ trên trái đất-hiệu ứng nhà kính. 11
11. Việc tăng khí CO2 và một số chất ô nhiễm khác (NOx, SOx), gây mưa acid (pH 4,0), làm cá chết, thay đổi pH đất, ảnh hưởng đến cây trồng. Sự nóng lên toàn cầu có thể làm băng tan ở Nam cực, tăng mực nước biển, thay đổi khí hậu, thay đổi sản lượng ngũ cốc và lượng mưa. 5.4.Chu trình tuần hoàn Oxy (O2) Quan sát chu trình tuần hoàn cacbon, chúng ta sẽ thấy trong chu trình cũng mô tả sự vận chuyển oxy vì các phân tử này đều có sự hiện diện của oxy. Trong chu trình tuần hoàn oxy thì oxy được thải vào không khí từ các sinh vật tự dưỡng bằng quá trình quang hợp. Sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng đều hấp thu oxy thông qua quá trình hô hấp. Thật ra, tất cả oxy trong không khí đều là nguồn gốc phát sinh sự sống. Đầu tiên, oxy được giải phóng từ quá trình quang hợp của các sinh vật tự dưỡng (phần lớn là cyanobacteria) sống trong môi trường nước. Trải qua 2 tỉ năm, nồng độ oxy tăng lên trong không khí và hiện nay đạt 21% là nguồn gốc phát sinh các sinh vật đa bào, cũng như động vật có xương sống-vì các loài này nhu cầu oxy rất cao. 5.5.Chu trình tuần hoàn Nitơ (N) Chu trình tuần hoàn nitơ có vai trò quan trọng trong việc chuyển nitơ trong không khí sang dạng mà thực vật và động vật có thể sử dụng được. N2 chiếm khoảng 78% trong khí quyển và hầu như ở dạng khí. Khí nitơ, chỉ phản ứng hóa học ở những điều kiện nhất định. Hầu hết các sinh vật đều không thể sử - dụng nitơ trong không khí, chỉ sử dụng nitơ ở dưới dạng nitrat (NO3 ) hoặc - nitrit (NO2 ). Nếu không có nitơ, thì protein và acid nucleic không thể được tổng hợp trong cơ thể động vật, thực vật cũng như con người. Các quá trình chính trong chu trình tuần hoàn nitơ: Cố định nitơ: Nitơ được các vi khuẩn cố định nitơ, thường sống trên - nốt sần rễ cây họ đậu, chuyển nitơ ở dạng khí sang dạng NO3 . Ammon hóa: các vi khuẩn phân hủy sẽ phân hủy các acid amin từ xác chết động vật và thực vật để giải phóng NH4OH. Nitrat hóa: các vi khuẩn hóa tổng hợp sẽ oxid hóa NH4OH để tạo thành nitrat và nitrit, năng lượng được giải phóng sẽ giúp phản ứng giữa oxy và nitơ trong không khí để tạo thành nitrat. Khử nitrat hóa: các vi khuẩn kỵ khí phá vỡ các nitrat, giải phóng nitơ trở lại vào khí quyển. Một vài tác động gay gắt nhất của con người vào chu trình tuần hoàn nitơ Sử dụng phân bón đạm để tăng năng suất cho các vụ mùa, làm tăng tốc độ khử nitrit và làm nitrat đi vào nước ngầm. Lượng nitơ tăng trong 12
12. hệ thống nước ngầm cuối cùng cũng chảy ra sông, suối, hồ, và cửa sông. Tại đây, có thể sinh ra hiện tượng phú dưỡng hóa. Làm tăng sự lắng đọng nitơ không khí vì cháy rừng và đốt cháy nhiên liệu. Cả 2 quá trình này đều giải phóng các dạng nitơ rắn ở trạng thái bụi. Chăn nuôi gia súc. Gia súc đã thải vào môi trường một lượng lớn ammoniac (NH3) qua chất thải của chúng. NH3 sẽ thấm dần vào đất, nước ngầm và lan truyền sang các khu vực khác do nước chảy tràn. Chất thải và nước thải từ các quá trình sản xuất. 5.6.Chu trình tuần hoàn Phospho (P) Chu trình tuần hoàn phospho là chu trình không hoàn hảo. Phospho là chất cơ bản của sinh chất có trong sinh vật cần cho tổng hợp các chất như acid nucleic, chất dự trữ năng lượng ATP, ADP. Nguồn dự trữ của phospho: trong thạch quyển dưới dạng hỏa nham, hiếm có trong sinh quyển. Phospho có khuynh hướng trở thành yếu tố giới hạn cho hệ sinh thái. Sự thất thoát phospho là do trầm tích sâu hoặc chuyển vào đất liền (do người đánh bắt cá hoặc do chim ăn cá ). Hình 3. Chu trình tuần hoàn Phospho Hiện nay, phospho là khâu yếu nhất trong mạng lưới dinh dưỡng. Với sự gia tăng nhu cầu sử dụng phospho, xói mòn (do đốt phá rừng), thì nguồn dự trữ phospho có nguy cơ sẽ cạn dần.Khi xảy ra sự mất cân bằng ở các chu trình tuần hoàn thì sẽ có sự cố về môi trường, ảnh hưởng đến sự tồn tại của sinh vật và con người trong một khu vực hay trên toàn cầu. 13
13. II. HỆ SINH THÁI 1.Khái niệm Quần thể là một nhóm cá thể của một loài, sống trong một khoảng không gian xác định, có nhiều đặc điểm đặc trưng cho cả nhóm, chứ không phải cho từng cá thể của nhóm (E.P. Odium, 1971). Hoặc quần thể là một nhóm cá thể của cùng một loài sống trong cùng một khu vực (Alexi Sharov, 1996). Quần xã (community) bao gồm cả quần xã của nhiều loài khác nhau, loài có vai trò quyết định sự tiến hóa của quần xã là loài ưu thế sinh thái. Quần xã sinh vật là tập hợp các sinh vật thuộc các loài khác nhau cùng sinh sống trên một khu vực nhất định. Khu vực sinh sống của quần xã được gọi là sinh cảnh. Như vậy, sinh cảnh là môi trường vô sinh. Trên thực tế để dễ nhận biết và phân biệt, người ta dùng vật chỉ thị là thảm thực vật, vì yếu tố thực vật thường chiếm ưu thế trong một sinh cảnh và có ảnh hưởng rõ rệt lên sinh cảnh. Tập hợp các sinh vật, cùng với các mối quan hệ khác nhau giữa các sinh vật đó và các mối tác động tương hỗ giữa chúng với môi trường, với các yếu tố vô sinh, tạo thành một hệ thống sinh thái-ecosystem, gọi tắt là hệ sinh thái. Hệ sinh thái là hệ chức năng gồm có quần xã, các cơ thể sống và môi trường của nó dưới tác động của năng lượng mặt trời. Năm 1935, nhà sinh thái học người Anh, A. Tansley đề xuất khái niệm hệ sinh thái (ecosystem): “sinh vật và thế giới vô sinh (không sống) ở xung quanh có quan hệ khắng khít với nhau và thường xuyên có tác động qua lại”. Hệ sinh thái là một hệ thống tác động qua lại giữa thực vật, động vật và con người với môi trường vật lý bao chung quanh chúng thể hiện qua dòng năng lượng từ đó tạo nên chu trình vật chất. Thuật ngữ hệ sinh thái có thể áp dụng cho những quy mô khác nhau như hệ sinh thái nhỏ (gốc một cây gỗ), hệ sinh thái tương đối nhỏ (một cái ao), hệ sinh thái vừa (một khu rừng), hệ sinh thái lớn (đại dương), hệ sinh thái khổng lồ (trái đất). Hệ sinh thái không nhất thiết phải là một khu vực rộng lớn, nhưng phải có quần xã sinh sống. Để khảo sát một hệ sinh thái cần xem hai mặt: Cấu trúc của hệ sinh thái (các vấn đề về số loài, số lượng các nhóm sinh vật và các đặc tính của môi trường); Chức năng của hệ sinh thái (các vấn đề liên quan đến tốc độ của quá trình chuyển hóa năng lượng và trao đổi chất). 2.Thành phần của hệ sinh thái Hệ sinh thái hoàn chỉnh bao gồm các thành phần chủ yếu sau: Các yếu tố vật lý (để tạo nguồn năng lượng): ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, dòng chảy 14
14. Các yếu tố vô cơ: gồm những nguyên tố và hợp chất hóa học cần thiết cho tổng hợp chất sống. Các chất vô cơ có thể ở dạng khí (O2, CO2, N2), thể lỏng 3- (nước), dạng chất khoáng (Ca, PO4 , Fe ) tham gia vào chu trình tuần hoàn vật chất. Các chất hữu cơ (các chất mùn, acid amin, protein, lipid, glucid): đây là các chất có đóng vai trò làm cầu nối giữa thành phần vô sinh và hữu sinh, chúng là sản phẩm của quá trình trao đổi vật chất giữa 2 thành phần vô sinh và hữu sinh của môi trường. 3. Chuỗi thức ăn và lưới thức ăn Trong thiên nhiên, các nhóm thực vật, động vật cũng như nấm, vi khuẩn (với vô vàn cá thể) sống chung với nhau, liên kết với nhau bởi những mối quan hệ chủ yếu là về dinh dưỡng và phân bố. Tức là mối quan hệ mà trong đó luôn diễn ra cuộc đấu tranh về không gian sống và thức ăn. Mối quan hệ về thức ăn thể hiện bằng một chuỗi dinh dưỡng được bắt đầu bằng sinh vật tự dưỡng và sau đó là một số sinh vật này làm thức ăn cho một số sinh vật khác, rồi chính nhóm này lại làm thức ăn cho nhóm khác nữa. Điều đó tạo thành chuỗi liên tục từ mức thấp đến mức cao, bắt đầu bằng mức độ tổng hợp sản phẩm tiếp đến một số mức độ tiêu thụ, chuỗi này còn được gọi là chuỗi thức ăn. Nhiều chuỗi thức ăn tạo thành lưới thức ăn. Chuỗi thức ăn là chuỗi mà các sinh vật sau ăn các sinh vật trước. Nếu chúng ta xếp các sinh vật trong chuỗi thức ăn theo các bậc dinh dưỡng, thường sẽ tạo thành tháp sinh thái. Quan sát tháp sinh thái sẽ cho ta một số thông tin như tổng năng lượng của một hệ sinh thái tuân theo nguyên tắc nhiệt động học: năng lượng cung cấp từ nguồn thức ăn của sinh vật cấp trên luôn luôn thấp hơn cấp dưới, vì: Một số thức ăn được sinh vật ăn không được hấp thu, không cung cấp nguồn năng lượng hữu ích. Phần lớn năng lượng được hấp thu, được dùng cho các quá trình sống hoặc mất đi dưới dạng nhiệt khi chuyển từ dạng này sang dạng khác và vì vậy cũng không được dự trữ trong cấp dinh dưỡng đã ăn chúng. Các con vật ăn mồi không bao giờ đạt hiệu quả 100%. Nếu có đủ con cáo để ăn hết tất cả con thỏ có trong mùa hè (lúc nguồn thức ăn phong phú) thì có quá nhiều cáo vào mùa đông nhưng lại khan hiếm thỏ. Theo nguyên tắc ngón tay cái, chỉ khoảng 10% năng lượng từ sinh vật tiêu thụ bậc 1 hiện diện ở bậc cao kế tiếp. Năng lượng này được tích lũy lại trong sinh quyển. Ví dụ cần 100 kg cỏ để tạo thành 10 kg thỏ và 10 kg thỏ thì tạo thành 1 kg cáo. 15
15. Hình 5. Các dạng tháp sinh thái 4. Cấu trúc của hệ sinh thái Về mặt chức năng có thể chia các loại sinh vật trong hệ sinh thái thành 3 nhóm: Sinh vật sản xuất (hay tự dưỡng) Chủ yếu là thực vật xanh, có khả năng chuyển hóa quang năng thành hóa năng nhờ quá trình quang hợp; năng lượng này tập trung vào các hợp chất hữu cơ- glucid, protid, lipid, tổng hợp từ các chất khoáng (các chất vô cơ có trong môi trường). Sinh vật tiêu thụ (cấp 1, 2, 3) Chủ yếu là động vật. Tiêu thụ các hợp chất hữu cơ phức tạp có sẵn trong môi trường sống. Sinh vật tiêu thụ bậc 1: tiêu thụ trực tiếp các sinh vật sản xuất. Chủ yếu là động vật ăn thực vật (cỏ, cây, hoa, trái ). Các động vật, thực vật sống ký sinh trên cây xanh cũng thuộc loại này. Sinh vật tiêu thụ bậc 2: ăn các sinh vật tiêu thụ bậc 1. Gồm các động vật ăn thịt, ăn các động vật ăn thực vật. Sinh vật tiêu thụ bậc 3: thức ăn chủ yếu là các sinh vật tiêu thụ bậc 2. Đó là động vật ăn thịt, ăn các động vật ăn thịt khác. 16
16. Sinh vật phân hủy Sinh vật phân hủy là những loại vi sinh vật hoặc động vật nhỏ bé hoặc các sinh vật hoại sinh có khả năng phân hủy các chất hữu cơ thành vô cơ. Ngoài ra còn có những nhóm sinh vật chuyển hóa chất vô cơ từ dạng này sang dạng khác + - (như nhóm vi khuẩn nitrat hóa chuyển NH4 thành NO3 ). Nhờ quá trình phân hủy, sự khoáng hóa dần dần mà các chất hữu cơ được thực hiện và chuyển hóa chúng thành chất vô cơ. Hình 6. Cấu trúc tóm tắt của hệ sinh thái Để duy trì chất lượng môi trường hay nói đúng hơn duy trì được cân bằng tự nhiên, cũng như để tất cả các hoạt động của con người đạt hiệu quả tốt nhất, vừa phát triển kinh tế vừa hài hòa với tự nhiên thì việc quy hoạch và quản lý lãnh thổ trên quan điểm sinh thái sẽ là giải pháp hữu hiệu nhất. Theo yêu cầu của con người, các hệ sinh thái tự nhiên có thể được phân thành Hệ sinh thái sản xuất; Hệ sinh thái bảo vệ; Hệ sinh thái đô thị; Hệ sinh thái với mục đích khác (du lịch, giải trí, khai thác mỏ ). Quy hoạch sinh thái cũng có nghĩa là sắp xếp và quản lý cân đối hài hòa cả 4 loại sinh thái này. 5. Các quá trình chính trong hệ sinh thái Trong hệ sinh thái luôn diễn ra các quá trình chính, đó là quá trình trao đổi năng lượng, tuần hoàn các chất và sự tương tác giữa các loài. Nguồn năng lượng trong hệ sinh thái có nguồn gốc chủ yếu từ ánh sáng mặt trời (thông qua quang hợp) và năng lượng hóa học (thông qua chuỗi thức ăn). Thông qua chuỗi thức ăn, bậc dinh dưỡng trên sẽ nhận được khoảng 10% năng lượng từ bậc dinh dưỡng thấp. Một số trường hợp ngoại lệ như bò ăn cỏ 7% (7 kg ngũ cốc tạo ½ kg thịt bò); ốc sên 33%; thỏ 20%. Mọi sinh vật sống chính là nguồn thực phẩm quan trọng cho các sinh vật khác. Như vậy, có thể hiểu chuỗi thức ăn là một chuỗi sinh vật mà sinh vật sau ăn sinh vật trước, lưới thức ăn (food web) gồm nhiều chuỗi thức ăn. Ví dụ: sâu ăn lá; chim sâu ăn sâu; diều hâu ăn chim sâu. Khi cây, sâu, chim sâu, diều hâu chết thì chúng sẽ bị các vi sinh vật phân hủy. 17
17. Hình 7. Lưới thức ăn 6. Đặc trưng của hệ sinh thái Đặc trưng cơ bản của hệ sinh thái tự nhiên là khả năng tự lập lại cân bằng, nghĩa là mỗi khi bị ảnh hưởng bởi một nguyên nhân nào đó thì lại có thể phục hồi để trở về trạng thái ban đầu. Đặc trưng này được coi là khả năng thích nghi của hệ sinh thái. Khả năng tự thích nghi này phụ thuộc vào cơ chế cấu trúc-chức năng của hệ, thể chế này biểu hiện chức năng của hệ trong mỗi giai đoạn phát triển. Những hệ sinh thái trẻ nói chung là ít ổn định hơn một hệ sinh thái đã trưởng thành. Cấu trúc của hệ sinh thái trẻ bao giờ cũng giản đơn, số lượng các loại ít và số lượng cá thể trong mỗi loài cũng không nhiều lắm. Do vậy quan hệ tương tác giữa các yếu tố trong thành phần không phức tạp. Ở hệ sinh thái phát triển và trưởng thành, số lượng thể loại và cá thể tăng lên, quan hệ tương tác cũng phức tạp hơn. Do số lượng lớn và tính đa dạng của các mối liên hệ, các tương quan tác động và ảnh hưởng lẫn nhau nên dù xãy ra một sự tắc nghẽn nào hay sự mất cân bằng ở một khu vực nào đó cũng không dẫn đến sự rối loạn chung của toàn bộ hệ sinh thái. Như vậy, trong một hệ sinh thái luôn tồn tại mối quan hệ nhân quả giữa tính ổn định và tính phong phú về tình trạng, về chủng loại trong thành phần của hệ sinh thái với tính cân bằng của hệ sinh thái. Hệ sinh thái càng trưởng thành thì cân bằng môi trường càng lớn. Hệ sinh thái nào đó nếu còn tồn tại thì có nghĩa là đều đặc trưng bởi một sự cân bằng sinh thái nhất định. Thế ổn định biểu hiện sự tương quan về số lượng các loài, về chất lượng, về quá trình chuyển hóa năng lượng, về thức ăn của toàn hệ Nhưng nếu cân bằng bị phá vỡ thì toàn hệ sẽ phải thay đổi. Cân bằng mới sẽ phải lập lại, có thể tốt cũng có thể không tốt cho xu thế tiến hóa. Hệ sinh thái thực hiện chức năng tự lập lại cân bằng thông qua hai quá trình chính, đó là sự tăng số lượng cá thể và sự tự lập cân bằng thông qua các chu trình sinh địa hóa 18
18. học, giúp phục hồi hàm lượng các chất dinh dưỡng có ở hệ sinh thái trở về mức độ ban đầu sau mỗi lần bị ảnh hưởng. Hai cơ chế trên chỉ có thể thực hiện được trong một thời gian nhất định. Nếu cường độ tác động vượt quá khả năng tự lập cân bằng thì sẽ dẫn đến hậu quả cuối cùng là hệ sinh thái bị hủy diệt. 7. Một số nguyên nhân của sự phá vỡ sự cân bằng sinh thái Sự cân bằng của hệ sinh thái bị phá vỡ do quá trình tự nhiên và nhân tạo. Các quá trình tự nhiên như núi lửa, động đất . Các quá trình nhân tạo chính là các hoạt động sống của con người như tiêu diệt một loại thực vật hay động vật, hoặc đưa vào hệ sinh thái một hay nhiều loại sinh vật mới lạ; hoặc phá vỡ nơi cư trú vốn đã ổn định từ trước tới nay của các loài; hoặc quá trình gây ô nhiễm, độc hại; hoặc sự tăng nhanh số lượng và chất lượng một cách đột ngột của một loài nào đó trong hệ sinh thái làm phá vỡ sự cân bằng. Ví dụ: Ở Châu phi, có thời kỳ chuột quá nhiều, người ta đã tìm cách tiêu diệt không còn một con. Tưởng rằng có lợi, nhưng sau đó mèo cũng bị tiêu diệt và chết vì đói và bệnh tật. Từ đó lại sinh ra một điều rất tai hại như mèo điên và bệnh dịch. Sinh vật ngoại lai chính là mối lo toàn cầu. Đánh dấu ngày đa dạng sinh học thế giới 22/5, Hiệp hội Bảo tồn Thiên nhiên thế giới (WCU) đã công bố danh sách 100 loài sinh vật du nhập nguy hiểm nhất. Chúng tàn phá thế giới sau khi "xổng" khỏi nơi cư trú bản địa, mà lại thường có sự trợ giúp của con người. Trong số 100 loài, có những loài rất quyến rũ như lan dạ hương nước và sên sói đỏ, loài rắn cây màu nâu và lợn rừng. Nguyên nhân chính là con người đã mở đường cho nhiều loài sinh vật nguy hại bành trướng. Chẳng hạn loài cầy mangut nhỏ được đưa từ châu Á tới Tây Ấn Độ để kiểm soát nạn chuột. Nhưng rất mau chóng, nó đã triệt hại một số loài chim, bò sát và lưỡng cư ở vùng này. Loài kiến "mất trí" đã tiêu diệt 3 triệu con cua trong 18 tháng trên đảo Giáng sinh, ngoài khơi Ấn Độ Dương. Sinh vật ngoại lai cũng đã xâm nhập Việt Nam như Ở vùng Đồng Tháp Mười và rừng Tràm U Minh hiện đang phát triển tràn lan một loài cây có tên là cây mai dương (cây xấu hổ). Cây mai dương có nguồn gốc từ Trung Mỹ, chúng sinh sản rất nhanh nhờ gió lẫn sinh sản vô tính từ thân cây. Bằng nhiều cách, chúng đã du nhập vào châu Phi, châu Á, Úc và đặc biệt thích hợp phát triển ở vùng đất ngập nước thuộc vùng nhiệt đới. Tại rừng Tràm U Minh, cây mai dương đã bành trướng trên một diện tích rộng lớn. Nếu tình trạng này tiếp diễn vài năm nữa, rừng tràm U Minh sẽ hóa thành rừng trinh nữ. Do tốc độ sinh trưởng nhanh của loài cây này, đã lấn áp cỏ – nguồn thức ăn chính cho sếu, cá, vì vậy ảnh hưởng đến sếu, cá ở Tràm Chim. Ốc bươu vàng (pilasisnensis) được nhập khẩu vào nước ta khoảng hơn 10 năm nay. Ban đầu chúng được coi như một loại thực phẩm giàu đạm, dễ nuôi trồng, mang lại lợi ích kinh tế cao. Nhưng do sinh sản 19
19. quá nhanh mà thức ăn chủ yếu là lá lúa, ốc bươi vàng đã phá hoại nghiêm trọng mùa màng ở nhiều tỉnh phía Nam. Hiện nay, đại dịch này đang phát triển dần ra các tỉnh miền Trung và miền Bắc. Cá hổ pirama (còn gọi là cá kim cương, cá răng, tên khoa học là Serralmus nattereri) xuất hiện trên thị trường cá cảnh nước ta vào khoảng thời gian 1996-1998. Đây là loài cá có nguồn gốc từ lưu vực sông Amazon, Nam Mỹ, thuộc loại ăn thịt, hung dữ. Nhiều nước đã có quy định nghiêm ngặt khi nhập loài này, vì khi chúng có mặt trong sông, động vật thủy sinh sẽ bị tiêu diệt toàn bộ, tác hại khó mà lường hết được. Trước nguy cơ này, Bộ Thủy sản sau đó đã có chỉ thị nghiêm cấm nhập khẩu và phát triển loại cá này. Như vậy, khi một mắc xích quan trọng trong toàn hệ sinh thái bị phá vỡ nghiêm trọng thì hệ sinh thái đó dễ dàng bị phá vỡ. 8. Sinh thái học Năm 1869, nhà sinh học Đức Ernst Haeckel đã đặt ra thuật ngữ Ecology từ hai chữ Hy lạp là "Okois" có nghĩa là nhà hoặc nơi ở và "logos" có nghĩa là nghiên cứu về. Do đó, có thể hiểu “sinh thái học là môn học nghiên cứu những tác động qua lại giữa các cá thể, giữa những cá thể và những yếu tố vật lý, hóa học tạo nên môi trường sống của chúng". Sinh thái học là khoa học nghiên cứu về nơi ở, nơi sinh sống của sinh vật, nghiên cứu về mối quan hệ giữa sinh vật và điều kiện cần thiết cho sự tồn tại của sinh vật. Đối tượng nghiên cứu của sinh thái học chính là các hệ sinh thái. Nghiên cứu hệ sinh thái bao gồm các hệ sinh thái tự nhiên như ao, đại dương, rừng, sa mạc, hệ thực vật, hệ động vật ngoài ra còn có các hệ sinh thái nhân tạo như ruộng rẫy, vườn cây ăn trái và một số các hệ khác. 20
20. III. CÁC YẾU TỐ SINH THÁI VÀ SỰ THÍCH NGHI CỦA SINH VẬT Trong môi trường, sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật luôn chịu tác động của rất nhiều yếu tố sinh thái (gồm các yếu tố trực tiếp cũng như gián tiếp). Các yếu tố này rất đa dạng, chúng có thể là tác nhân có lợi cũng như có hại đối với các sinh vật. 1.Các yếu tố sinh thái Trong các yếu tố sinh thái có những yếu tố cần thiết cho đời sống của sinh vật, cũng có những yếu tố tác động có hại. Tập hợp các yếu tố tác động cần thiết cho sinh vật mà thiếu nó sinh vật không thể tồn tại được, gọi là các điều kiện sinh tồn của sinh vật. Sinh vật tồn tại trên bề mặt trái đất bị chi phối bởi bốn kiểu môi trường là môi trường đất, môi trường nước, môi trường không khí và môi trường các sinh vật khác (sinh vật kị khí). Dựa vào nguồn gốc và đặc trưng tác động của các yếu tố sinh thái, người ta chia ra nhóm các yếu tố vô sinh và nhóm các yếu tố hữu sinh. Hình 8. Sơ đồ về các yếu tố sinh thái trong môi trường sống thường xuyên tác động lên đời sống của thỏ Yếu tố vô sinh Là thành phần không sống của tự nhiên, gồm các chất vô cơ tham gia vào chu trình tuần hoàn vật chất như CO2, N2, O2, C, H2O, các chất hữu cơ riêng biệt (như protein, lipid, glucid, mùn) và các yếu tố vật lý như các yếu tố khí hậu (ánh sáng, nhiệt độ, nước, không khí-gió-áp suất), đất (thành phần khoáng vật, 21
21. thành phần cơ giới đất, các tính chất lý hóa học của đất), địa hình (độ cao, trũng, dốc, hướng phơi của địa hình). Sự phân loại các nhóm sinh thái như trên, chủ yếu cho các sinh vật trên cạn. Đối với các sinh vật dưới nước cũng chịu tác động tổng hợp của nhiều yếu tố do tính chất của môi trường nước quyết định. Yếu tố hữu sinh Gồm các cá thể sống như: thực vật, động vật, nấm, vi sinh vật Mỗi sinh vật thường chịu ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp của các cơ chế khác nhau trong mối liên hệ cùng loài hay khác loài ở môi trường xung quanh. Các yếu tố này là thế giới hữu cơ, một thành phần rất quan trọng của môi trường. Thực vật: ảnh hưởng trực tiếp và tương hỗ của các thực vật sống cùng (cơ học, cộng sinh, kỵ khí), ảnh hưởng gián tiếp làm thay đổi môi trường sống qua các sinh vật khác (qua động vật và vi sinh vật), qua môi trường vô sinh (cạnh tranh, cảm nhiễm qua lại). Động vật: Tác động trực tiếp (ăn, dẫm, đạp, làm tổ, truyền phấn, phát tán hạt) và gián tiếp qua môi trường sống. Yếu tố sinh thái giới hạn là yếu tố mà khi tác động đến sinh vật được giới hạn từ điểm cực hại thấp đến điểm cực hại cao qua điểm cực thuận. Dưới điểm cực hại thấp và trên điểm cực hại cao, sinh vật không tồn tại được. Nhiệt độ, nồng độ muối, pH, chất độc được coi là những yếu tố giới hạn đối với sinh vật. Nếu các sinh vật có phạm vi chống chịu rộng đối với yếu tố sinh thái nào đó mà nó có hàm lượng vừa phải và ổn định trong môi trường, thì yếu tố này không phải là yếu tố giới hạn sinh thái. Ngược lại, nếu các sinh vật có phạm vi chống chịu hẹp đối với một yếu tố thay đổi nào đó, thì chính yếu tố đó là yếu tố sinh thái giới hạn. Ví dụ, oxi trong khí quyển không phải là yếu tố sinh thái giới hạn đối với sinh vật ở cạn, mặc dù nó tối cần thiết cho sự sống, vì oxi có nhiều trong khí quyển. Còn trong các thủy vực, oxi tương đối ít và hàm lượng của nó dao động nên nó là yếu tố giới hạn sinh thái đối với các sinh vật thủy vực. Yếu tố con người Con người được tách ra làm yếu tố độc lập vì con người có thể tác động vào môi trường tự nhiên một cách có ý thức và quy mô đặc trưng. Tất cả các dạng hoạt động của xã hội loài người đều làm biến đổi môi trường sống tự nhiên của các sinh vật. Ở một góc độ nhất định, con người và động vật đều có những tác động tương tự đến môi trường (lấy thức ăn, thải chất thải vào môi trường ). Tuy nhiên, do con người có sự phát triển trí tuệ cao hơn, hoạt động của con người cũng đa dạng nên đã tác động mạnh đến môi trường, thậm chí có thể làm thay đổi hẳn môi trường và sinh giới ở nơi này hoặc nơi khác. 22
22. 2. Đặc trưng tác động của các yếu tố sinh thái lên 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, số khác ảnh hưởng yếu hơn, ít hơn. Một số ảnh hưởng nhiều mặt, số khác chỉ ảnh hưởng một số mặt nào đó của quá trình sống. Về mặt số lượng, người ta chia những tác động của các yếu tố sinh thái thành các bậc: Bậc tối thiểu (minimum): nếu yếu tố sinh thái đó thấp hơn nữa thì sẽ gây tử vong cho sinh vật. Bậc tối ưu (optimum): tại điều kiện này hoạt động của sinh vật đạt tối ưu. Bậc tối cao (maximum): nếu yếu tố sinh thái đó cao hơn nữa thì sẽ gây tử vong cho sinh vật. Khoảng giới hạn của một yếu tố sinh thái từ bậc tối thiểu đến bậc tối cao được gọi là giới hạn sinh thái hay biên độ sinh thái. Các yếu tố sinh thái tác động lên sinh vật hoặc loại trừ chúng khỏi vùng đang sống nếu như chúng không còn thích hợp, còn trong trường hợp bình thường ảnh hưởng đến các hoạt động sống của sinh vật như sinh sản, sinh trưởng, di cư và chính các yếu tố sinh thái đã làm cho các sinh vật xuất hiện các thích nghi về tập tính, về sinh lý, về hình thái. Hình 9. Giới hạn sinh thái Nguyên tắc về các giới hạn khả năng chịu đựng: đối với mỗi nhân tố môi trường, mỗi loài sinh vật đều có điểm cao nhất và thấp nhất mà chúng không thể tồn tại. Tại các vùng lân cận của điểm tối ưu, sinh vật hiện diện nhiều nhất, là điểm quan trọng nhất đối với tất cả các loài. Ở gần các giới hạn khả năng chịu đựng, tính phong phú của các loài sinh vật giảm vì rất ít cá thể có thể tồn tại với những nhân tố giới hạn. 23
23. 3.Quy luật sinh thái 3.1.Quy luật tác động đồng thời Các yếu tố sinh thái tác động đồng thời lên các sinh vật, sự tác động tổ hợp trong nhiều trường hợp không giống như các tác động riêng lẻ. 3.2.Quy luật tác động qua lại Sự tác động của các yếu tố sinh thái lên sinh vật và sự phản ứng trở lại của sinh vật là một quá trình qua lại; Cường độ tác động, thời gian tác động, cách tác động khác nhau thì dẫn tới những phản ứng khác nhau của sinh vật. Sự phát triển của các yếu tố ngoại cảnh (vật chất và năng lượng) quyết định xu thế phát triển chung của sinh vật. Sự tác động trở lại của sinh vật đến môi trường chỉ là phụ. 3.3.Quy luật về lượng Quy luật tối thiểu: để sống và chống chịu trong những điều kiện cụ thể, sinh vật phải có những chất cần thiết để tăng trưởng và sinh sản. Năm 1840, Liebig đưa ra nguyên tắc "chất có hàm lượng tối thiểu điều khiển năng suất, xác định sản lượng và tính ổn định của mùa màng theo thời gian". Quy luật về sự chống chịu (quy luật giới hạn sinh thái): Shelford (1913) đã phát biểu quy luật về sự chống chịu như sau: "Năng suất của sinh vật không chỉ liên hệ với sức chịu đựng tối thiểu mà còn liên hệ với sức chịu đựng tối đa đối với một liều lượng quá mức của một nhân tố nào đó từ bên ngoài". Ví dụ, cá rô phi có giới hạn sinh thái về nhiệt độ từ 5,6oC đến 42oC, cá chép có giới hạn sinh thái về nhiệt độ từ 2oC đến 44oC. 4.Tác động của một số yếu tố sinh thái lên sinh vật 4.1. Ánh sáng Ánh sáng giúp cho cây xanh thực hiện chức năng quang hợp. Mỗi loài thực vật có cường độ quang hợp cực đại ở cường độ ánh sáng khác nhau. Người ta phân ra hai nhóm thực vật: cây ưa sáng (gồm những thực vật có cường độ quang hợp cực đại khi cường độ chiếu sáng lớn, như cây gỗ ở rừng thưa, cây bụi ở savan, bạch đàn, phi lao, lúa, đậu phọng ); cây ưa bóng (gồm những thực vật có cường độ quang hợp cực đại khi cường độ chiếu sáng thấp, như lim, vạn niên thanh, lá dong, ràng ràng ). 24
24. Ánh sáng tác động rõ rệt đến sự sinh sản của thực vật. Thời gian chiếu sáng càng dài thì cây ở các vùng ôn đới (cây dài ngày) phát triển nhanh, ra hoa sớm; ngược lại phần lớn các cây nhiệt đới (cây ngắn ngày) ra hoa muộn. Ánh sáng đã tạo nên các đặc điểm thích nghi về hình thái, giải phẩu và sinh lý ở các sinh vật. 4.2.Nhiệt độ Sự sống có thể tồn tại trong khoảng nhiệt độ từ –200oC  +100oC, nhưng đa số loài chỉ tồn tại và phát triển trong khoảng từ 0oC đến 50oC. Mỗi loài sinh vật chỉ có thể sinh sản ở một nhiệt độ tối thiểu gọi là nhiệt độ nền và phát triển trong một biên độ nhiệt nhất định. Vì vậy, có sinh vật rộng nhiệt, sinh vật hẹp nhiệt, có động vật đẳng nhiệt, động vật biến nhiệt. Nhiệt độ trên trái đất phụ thuộc vào năng lượng mặt trời và thay đổi theo các vùng địa lý, theo những chu kỳ trong năm. Nhiệt độ có thể tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự sinh trưởng phát triển và sự phân bố các cá thể, quần thể, quần xã. Nhiệt độ còn ảnh hưởng đến các yếu tố khác của môi trường như độ ẩm, đất Sự khác nhau về nhiệt độ trong không gian và thời gian đã tạo ra những nhóm sinh thái có khả năng thích nghi khác nhau. 4.3. Nước và độ ẩm Căn cứ vào nhu cầu thường xuyên về nước, người ta chia thực vật ra thành bốn nhóm là thực vật thủy sinh (sống hoàn toàn trong nước như rong, tảo với thân dài, mảnh, lá mảnh và dài, mô khí phát triển, lỗ khí nhiều); thực vật ưa ẩm (mọc ở các vùng bờ ao, đầm lầy, ruộng lúa ); thực vật cần độ ẩm trung bình (cần nhiệt độ, ánh sáng, dinh dưỡng vừa phải và phổ biến khá rộng); thực vật chịu hạn (những cây vừa chịu nóng, ưa sáng và có khả năng tự tích lũy nước hoặc điều tiết nước, ít thoát hơi nước, như họ xương rồng, họ thầu dầu, họ dầu, họ hòa thảo ). Nước có vai trò quan trọng trong đời sống của các sinh vật. Trong cơ thể sinh vật thì khoảng 60-90% khối lượng là nước. Nước cần cho các phản ứng sinh hóa diễn ra trong các cơ quan, mô và tế bào của các sinh vật, nước là nguyên liệu cho cây quang hợp, là phương tiện vận chuyển của các chất vô cơ, hữu cơ, vận chuyển máu và chất dinh dưỡng ở động vật. Nước còn tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng và điều hòa nhiệt độ cơ thể. Độ ẩm tương đối là yếu tố quyết định tốc độ mất nước do bay hơi, là một yếu tố sinh thái quan trọng đối với thực vật ở trên cạn. Trên thực tế, ảnh hưởng của độ ẩm tương đối thường khó tách rời ảnh hưởng của nhiệt độ. 4.4.Không khí-Gió Gió có ảnh hưởng rõ rệt đến nhiệt độ, độ ẩm của môi trường dẫn đến sự thay đổi thời tiết, ảnh hưởng đến sự thoát hơi nước của thực vật. Gió có vai trò rất 25
25. quan trọng trong phát tán vi sinh vật, bào tử, phấn hoa, quả, hạt thực vật đi xa. Nhân dân ta có câu ca dao "Gió Đông là chồng lúa chiêm, gió Bắc là duyên lúa mùa" để nói lên mối quan hệ giữa lúa và gió. Gió Đông Nam thổi từ biển Đông vào làm cho thời tiết ấm, nhiều hơi nước, gây mưa. Lúa chiêm theo thời vụ trước đây (ở đồng bằng Bắc bộ) là thứ lúa được cấy từ trước tết âm lịch, gặt vào tháng 6. Khi gió Đông thổi tới (cuối mùa xuân), trời ấm, có mưa làm cho lúa chiêm tươi tốt, đẻ nhánh khỏe và trổ bông. Gió Bắc là gió Đông bắc từ vùng cao áp Xibêri tới mang tính chất lục địa khô và lạnh. Lúa mùa theo thời vụ cũ là thứ lúa được cấy từ cuối tháng 6, gặt vào cuối tháng 10, tháng 11. Khi gió Bắc đến sớm (cuối tháng 10) khí hậu trở nên mát mẻ, có lợi cho sinh trưởng và phát triển của lúa mùa. Ngoài ra, có gió thì lúa mới thụ phấn được. Loài cỏ lăn sống trên bãi biển có quả xếp tỏa tròn quanh một trục, khi gió thổi mạnh, cụm quả bị gẫy và lăn trên bãi cát, lăn đến đâu rụng quả đến đấy, nhờ đó mà chúng phân bố rất rộng trên các bãi biển nhiệt đới châu Á, châu Phi, châu Đại dương. Gió giúp cho sự vận chuyển của nhiều động vật, như chồn bay, cầy bay có khả năng lượn nhờ gió .v.v Tuy nhiên, nếu gió mạnh sẽ gây hại cho động vật, thực vật và phá hủy môi trường (gió mạnh, bão làm hạn chế khả năng bay của động vật. Ong mật chỉ bay khi gió có tốc độ 709 m/giây, muỗi 3,6 m/giây). Không khí cung cấp khí oxy (O2) cho sinh vật hô hấp sinh ra năng lượng dùng cho cơ thể. Thực vật lấy khí cacbonic (CO2) từ không khí dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời tạo ra chất hữu cơ. Không khí chuyển động (gió) có ảnh hưởng đến nhiệt độ, độ ẩm. 4.5.Các chất khí và pH CO2 và pH: CO2 cùng với nước tham gia tổng hợp chất hữu cơ, là chất đệm giữ pH môi trường nước trung tính. Trong môi trường nước, CO2 tồn tại ở dạng: Ca(HCO3)2  CaCO3 + CO2 + H2O O2 cần cho sự hô hấp của các sinh vật (trừ sinh vật kị khí bắt buộc). Nguồn oxy trong thủy vực là do oxy khuếch tán từ không khí (nhờ gió và sự chuyển động của nước). Nitơ (N2): Là thành phần bắt buộc của protid-chất đặc trưng cho sự sống, cung cấp năng lượng cho cơ thể, tham gia cấu tạo ADP, ATP. Phospho (P): Thiếu phospho, động vật mềm xương, còi xương, liệt nửa thân sau. Tỉ lệ thích hợp đối với N/P trong nước là 1/23. Canxi (Ca): Hàm lượng Ca cao ngăn chặn sự rút các nguyên tố khác nhau ra + - khỏi đất. Ca cần cho sự thâm nhập của NH4 và NO3 vào rễ. Tôm có thể sống được ở nước lợ hoặc nước ngọt hoàn toàn nhưng phải giàu Ca. 26
26. 5. Sự thích nghi của sinh vật với các yếu tố sinh thái Các loài sinh vật muốn tồn tại và phát triển trong điều kiện môi trường nhất định, đều phải có độ thích nghi nhất định. Bộ Nắp ấm - Nepenthales: Gồm những cây bụi hay cây thảo với lá đơn mọc cách, thích ứng để bắt côn trùng. Họ Bắt ruồi - Droseraceae: gồm những cây thảo cao khoảng 5-40 cm, mọc ở những nơi đất chua, thiếu nitơ, rất phổ biến ở vùng nhiệt đới. Lá dày xếp hình hoa thị, trên lá có nhiều lông tiết chất nhày dùng để tiêu hủy sâu bọ đậu vào lá. Cây bắt ruồi còn gọi là cây bèo đất (D. burmannii Vahl), cây gọng vó (D. indica L.). Họ Nắp ấm - Nepenthaceae: cây mọc bò, đứng hoặc leo. Cây nắp ấm (N. annamensis Macfarl) phân bố chủ yếu ở miền Nam; ở miền Bắc có gặp ở Vĩnh Linh. Cây nắp ấm hoa đôi (N. mirabilis (Lour.) Druce) mọc ở đầm lầy Trung bộ, thường thấy ở chân núi đá vôi. Các thực vật thuộc Bộ Nắp ấm thường sống ở những nơi nghèo chất dinh dưỡng, dùng thịt sống làm nguồn cung cấp nitơ cho cây. Cây có cấu tạo đặc biệt để thích nghi với môi trường. Lá cây nắp ấm có gân kéo dài ra và chót lại phình to trông như một cái ấm có nắp đậy. Bình thường nắp ấm luôn mở, ấm và nắp đều có màu để thu hút sâu bọ, mép ấm tiết mật thơm để hấp dẫn sâu bọ. Phía trong ấm rất trơn. Sâu bọ mon men đến miệng ấm sẽ bị trượt, ngã lăn vào trong giỏ ấm. Nắp ấm sẽ lập tức đậy chặt lại. Các tế bào ở phần đáy ấm sẽ tiết các men tiêu hóa để phân hủy con mồi, biến nó thành chất dinh dưỡng nuôi cây. Hệ thống rễ của thực vật thích ứng tùy theo môi trường. Ở vùng khô, hệ thống rễ của cây thường chia làm hai phần là rễ chính và rễ nhánh. Rễ chính, còn gọi là rễ cái, dài, mọc sâu xuống đất để tìm tầng nước. Rễ nhánh (rễ phụ), mọc gần trên mặt đất để hấp thu nước mưa và sương đọng. Ở vùng ẩm, phần rễ mọc cạn rất nẩy nở vì mực nước không sâu. Vì rễ mọc cạn nên cây dễ bị tróc gốc, nhưng nhờ số lượng rễ nhiều nên có thể chống chịu lẫn nhau để giữ cây đứng vững. Ở vùng sa mạc, nhiều loại cây có rễ lan sát mặt đất, hút sương đêm, nhưng có loài rễ đâm xuống đất sâu đến 20m để lấy nước ngầm, trong khi phần thân, lá trên mặt đất thì tiêu giảm đến mức cao (như cỏ lạc đà Allagi camelorum). Ngoài ra còn có một số loài thích nghi với độ pH đất khác nhau. Ở đất đầm lầy chua, pH 3-4, có các loài thuộc họ Lác (Cyperaceae), họ Cỏ dùi trống (Eriocolaceae) Ở đất đá vôi pH > 8, có các cây ưa kiềm như cây Trai (họ Tiliaceae), Lát hoa, Gội nước (họ Meliaceae) Những cây thuộc họ Đước Rhizophoraceae, sống được ở trong môi trường đất lầy, ngập nước, triều mặn, luôn bị sóng, gió xô đẩy nhưng vẫn sinh trưởng tốt đó là nhờ có 27
27. bộ rễ chống hình chân nơm cắm sâu vào đất đã giữ cho cả tán cây đứng vững trên nền đất bùn. Lá đước dày có mô nước làm loảng nồng độ muối. Thực vật phân bố thích nghi với địa hình, tùy thuộc cao độ. Nơi có địa hình thấp, trũng người ta thường gặp các cây thuộc họ Lác (Cyperaceae), cây Tràm (Myrtaceae). Ở vùng đất giồng cát có thể gặp Nhãn (Sapindaceae), khoai lang (Convolvulaceae). Ở vùng đồng bằng, thường gặp tre gai (họ Hoà thảo Poaceace), ở vùng cao thì cây tre không có gai hay ít gai thường phổ biến hơn. Khi pH thấp, lượng Ca và P trong đất giảm, lượng Al và Mn tăng thì số lượng vi sinh vật trong đất cũng giảm, khi pH trong khoảng 4-8, vi sinh vật hiện diện nhiều hơn. Cá thờn bơn có 2 mắt mọc cùng một bên đầu là kết quả thay đổi cơ thể để cá thích nghi với môi trường sống dưới đáy biển. Sống nằm nghiêng dưới đáy biển, 2 con mắt mọc cùng một phía giúp cá có khả năng phát hiện nhanh kẻ thù, quan sát con mồi rất nhạy bén. Kích thước của động vật chịu sự ảnh hưởng của nhiệt độ: Gấu Bắc cực nặng khoảng 8 tạ, gấu chó, gấu ngựa ở miền nhiệt đới chỉ khoảng 2 tạ. Kích thước tai, chi của các động vật cũng khác nhhau: tai của thỏ Châu Âu ngắn hơn tai của thỏ Châu Phi, tai của voi Châu Phi lớn hơn tai của voi Châu Á. 28
28. Chương 02 MÔI TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI I. QUÁ TRÌNH TIẾN HÓA CỦA LOÀI NGƯỜI Điểm sơ qua quá trình tiến hóa của loài người, chúng ta sẽ hiểu rõ hơn lịch sử tác động của con người vào môi trường sống. 1. Bộ động vật linh trưởng (the primates) Đặc trưng quan trọng của bộ động vật linh trưởng là sống trên cây và phụ thuộc vào các điều kiện của môi trường sống. Tay chân của chúng phát triển để nắm, chộp, thay cho móng vuốt, di chuyển bằng hai chi trước, giảm bớt chức năng ngửi, nhưng lại tập trung vào thị giác và thính giác và hoàn chỉnh xúc giác. Sự thay đổi các cơ quan giác quan này đã làm cho não bộ của chúng có kích thước lớn, nhờ đó chúng có thể luôn quan sát và săn sóc con cái. Hầu hết các Primate đều ăn thực vật và họ người đầu tiên có lẽ cũng vậy. Nhưng cũng có bằng chứng hóa thạch cho rằng ít nhất ở Kỷ Pliocene đã có một số loài người chuyển qua ăn tạp. 2. Người vượn – Australopithecus Đặc điểm của người vượn là đi bằng hai chân nhưng còn khom, có thể tích não khoảng 450-750cm3. Sống trên cạn cùng với tư thế thẳng đứng và đi bằng 2 chân cũng như những thay đổi do lối sống trên cây đã dẫn đến sự thay đổi vượt bậc trong tiến hóa. Việc di chuyển bằng 2 chân, giúp giải phóng 2 chi trước khỏi chức năng di chuyển và dùng chúng vào việc khác. Bằng hình thức hái lượm, người vượn sử dụng thực vật làm nguồn thức ăn chủ yếu, tác động rất ít vào môi trường. 3. Người khéo léo – Homo habilis Kích thước sọ não đạt 600-850cm3. Tay được dùng để cầm nắm, chế tạo và sử dụng công cụ được chế tạo. Nhờ đặc điểm này mà chúng di chuyển nhanh chóng trong môi trường sống và tìm được nhiều mồi hơn. Công cụ được sử dụng hiện vẫn còn nhiều tranh cải. Trong quá trình tiến hóa, để thích nghi với điều kiện khí hậu nhiệt đới, cơ thể loài người dần dần hình thành các tuyến bài tiết để thoát hơi nước ở da (còn gọi là đổ mồ hôi). Ngoài ra, nhóm người này còn sống dưới các bóng cây to, thu lượm trái, hạt và rễ, củ làm phần thức ăn quan trọng. Ở thời kỳ này, hình thái kinh tế chủ yếu của con người là săn bắt - hái lượm. Săn bắt các động vật nhỏ như côn trùng, giun, ốc sên, kỳ nhông và đôi khi ăn cả trứng chim. Sống thành đàn, khoảng vài chục cá thể hay nhiều hơn, nhưng chưa phải là đời sống xã hội. Biết sử dụng gai nhọn của cây, chế tác một số công cụ từ xương, răng, sừng, từ đá. Thường núp dưới những cành cây rậm lá để nghỉ ngơi và quan sát đồng cỏ hay những vũng nước kế cận. Các âm thanh và mùi 29
29. được ghi nhận chính xác. Họ ghi nhận các tập tính của các loài vật khác, nhận biết các mùa và tri thức của họ được tích lũy dần. Nhờ quan sát tốt, họ có thể săn bắt tốt, nên thức ăn có nhiều thịt hơn – góp phần đáng kể cho hoạt động tăng cường trí não. Trong cuộc sống dần dần xuất hiện sự phân công lao động sơ khai như cá thể nam đi xa săn bắt, cá thể nữ ở nhà sinh và nuôi con. Mối quan hệ phức tạp dần dần đòi hỏi sự phát triển ngôn ngữ giao tiếp. Bắt đầu thích nghi với sự trồng trọt. Gia tăng khả năng tác động vào môi trường. 4. Người đứng thẳng – Homo Erectus Với lửa, dùng da động vật và nơi cư trú đơn giản như là hang động, H. erectus có thể định cư ở những nơi có khí hậu ôn hòa. Do sự phân hóa nên dần dần hình thành các nhóm người khác nhau như Người hiện đại; Người ở Châu Phi; Người ở Châu Âu; Người ở Úc; Người ở Mỹ. Tuổi thọ trung bình khoảng 20-25 năm. Sống thành từng nhóm khoảng 30 cá thể. Hoạt động chính là săn bắt nên chinh phục những không gian khá rộng. Họ tấn công tất cả các loài động vật, chủ yếu nhằm vào các con mồi nhỏ và thường dồn con mồi vào bẫy. Nhiều công cụ bằng đá được chế tạo. Sự kiện quan trọng và có ý nghĩa lớn là người H. Erectus đã biết dùng lửa cách đây 500.000 năm. Loài H. Erectus và H. Habilis đều thích đi xa, phân tán khá rộng khắp nơi trên thế giới. Hình thái kinh tế chủ yếu của các tộc người ở thời kỳ đồ đá cũ (Palaeolithic) và thời kỳ đồ đá giữa (Mesolithic) là hình thức săn bắt – hái lượm. Thực chất việc này liên quan đến vấn đề khai thác nguồn tài nguyên thiên nhiên đặc biệt là săn bắt vì đòi hỏi công cụ. Giới hạn quy mô dân số: kết quả quan trọng của lối sống săn bắt – hái lượm là giới hạn quy mô dân số. Hầu hết người đứng thẳng tập hợp thành những nhóm nhỏ khoảng vài trăm cá thể hoặc ít hơn. Điều này dẫn đến nguồn gen và hệ sinh thái phong phú. Dân số quy mô nhỏ nên các bệnh truyền nhiễm dễ lan truyền sang những cá thể còn lại. Điểm đặc trưng của hình thái săn bắt – hái lượm là chế độ dinh dưỡng nhiều cellulose, thiếu muối ăn. Hậu quả, dẫn tới sự đói. Tóm lại ở giai đoạn này, con người sử dụng công cụ ngày càng phức tạp hơn và biết sử dụng lửa. Bắt đầu sử dụng động vật làm thức ăn và vì vậy tăng khả năng tác động vào môi trường. 5. Người cận đại – Homo Sapiens Những người H. Erectus điển hình coi như biến mất trong khoảng 200.000 đến 150.000 năm trước đây, nhường chỗ cho người cận đại. Đời sống xã hội, công cụ và văn hóa: nhóm này sống từng nhóm nhỏ gồm 30-50 cá thể. Các nhóm khác nhau cố tránh những cuộc va chạm, sở hữu lãnh thổ riêng nhờ đất rộng. Giữa các nhóm có ngôn ngữ để giao lưu với nhau, bắt đầu hình thành các "bộ lạc" sơ khai. Họ thường săn bắt và có dự trữ thực phẩm. Việc chế tạo các công cụ đồ 30
30. đá được thực hiện với nhiều chủng loại khác nhau như dùng để săn bắt, mổ xẻ con mồi hay chế biến thức ăn. Gỗ được sử dụng nhiều hơn để chế tạo công cụ. Lúc này quá trình đô thị hóa bắt đầu, tạo ra hiện tượng đông dân, đa dạng ngành nghề và phân hóa xã hội. Tóm lại, nhóm người này vẫn còn lấy thức ăn từ thiên nhiên và mở rộng nguồn thức ăn. Tăng khả năng canh tác bằng hình thức phát triển nông nghiệp. Mở rộng nơi cư trú hình thành những bộ lạc với ngôn ngữ khác nhau, bắt đầu có tín ngưỡng, có lễ mai táng người chết. Điều đó thể hiện họ đã bước đầu có đời sống văn hóa tinh thần. 6. Người hiện đại – Homo Spaiens Spaiens Mẫu người Neanderthal cuối cùng được tìm thấy ở Palestine có niên đại cách nay 45.000 năm và người hiện đại xuất hiện và thay thế trong khoảng 40.000-35.000 năm nay. Kim loại đầu tiên được con người khám phá ra và sử dụng là đồng, thiếc, sắt. Tiếp theo là sự tăng dân số ở thời kỳ đồ đá mới và sự di dân. Chăn nuôi phát triển với lừa, ngựa, những đàn gia súc đông đến vạn con trên những thảo nguyên, hình thành lối sống du mục của các bộ lạc chăn nuôi. Có sự sở hữu sắt. Con người biết chế tạo ra những công cụ bằng kim loại, có thể cầm nắm hỗ trợ cho việc phá rừng để làm nông nghiệp. Hình thức này vẫn còn phổ biến cho tới nay. Trên các công cụ của họ (có niên đại khoảng 20.000 năm trước) đã có dấu hiệu nghệ thuật thẩm mỹ lẫn tính huyền bí và truyền thống. Trồng trọt và chăn nuôi đã có cách nay khoảng 10.000 năm. Từ thời điểm này, nền văn minh của loài người cũng phát triển và hoàn thiện với tốc độ ngày càng nhanh. Tóm lại, khi nền văn minh hình thành, con người có khả năng điều khiển môi trường, khả năng sử dụng các nguồn tài nguyên để sản xuất các tài nguyên khác (bắt đầu cách đây 10.000 năm), bắt đầu tác động vào môi trường. Tiếp theo là sự văn minh và đô thị hóa (cách đây 6.000 năm), con người bắt đầu làm thoái hóa môi trường. Quá trình tiến hóa của sinh vật dẫn đến loài sinh vật biết đi thẳng (với những cấu trúc tương ứng từ yêu cầu này) có não bộ phát triển và hoạt động tư duy. Trải qua giai đoạn tiến hóa khác nhau mà lịch sử loài người vẫn còn được tranh cãi về những nấc phát triển tiến hóa của loài người. Loài người duy nhất hiện nay còn trên toàn cõi địa cầu là Homo sapiens sapiens-loài người khôn ngoan. Tuy màu da, nét mặt và hình dạng có khác nhau nhưng tất cả đều chung một loài. Con người trước hết là một sinh vật và sống là phương thức tồn tại với những thuộc tính đặc biệt của vật chất trong những điều kiện nhất định của sinh quyển. Trong quá trình xuất hiện, phát triển, tiến hóa sự sống luôn gắn chặt với môi trường mà nó tồn tại. Không hề có sự sống ngoài môi trường và cũng không hề có sự sống trong môi trường mà nó không thích hợp, thích ứng được. Con người có những đặc thù về cấu tạo, chức năng và quan hệ đặc biệt với môi trường và môi trường sống của con người cũng chứa đựng nhiều đặc thù, khác với bất kỳ sinh vật nào khác. Ngoài môi trường tự nhiên vốn có sẵn và diễn biến tác động qua lại với con người còn có môi trường xã hội do bản thân con người tạo ra và chỉ có con 31
31. người mới có môi trường này. Loài vật có quan hệ cao nhất là bầy đàn như ong, kiến hoặc các động vật có vú khác. Phương thức thích nghi sinh học với môi trường tự nhiên vẫn tồn tại, diễn biến nhưng bị yếu dần, bị che khuất. Phương thức thích nghi bằng sản phẩm văn hóa phát triển mạnh lên. Sinh thái của con người đã khác đi và từ hệ sinh thái động vật tiến dần đến hệ sinh thái đặc biệt cho người, với sự thích nghi chủ động với môi trường. II. CÁC HÌNH THÁI KINH TẾ MÀ LOÀI NGƯỜI ĐÃ TRẢI QUA Con người có ảnh hưởng đến môi trường thông qua các hoạt động chủ yếu ở mỗi giai đoạn. Giai đoạn khai thác tài nguyên: săn bắt, gặt hái, đánh cá nhằm cung cấp nguồn thức ăn cho người và súc vật thì không tác động trực tiếp vào nguồn cung cấp tài nguyên. Giai đoạn sản xuất tài nguyên: nhằm đáp ứng cho các nhu cầu của con người trong giai đoạn văn minh, thuần hóa, nông nghiệp. Con người tác động trực tiếp vào nguồn tài nguyên. Ở giai đoạn này, con người biết điều khiển môi trường. Giai đoạn văn minh hóa: ở giai đoạn này môi trường xã hội và vật lý nhân tạo được duy trì với mức tiêu hao năng lượng nhiều. Con người khai thác môi trường để phục vụ cuộc sống, cùng với đà tăng dân số mãnh liệt, môi trường bị khai thác triệt để, tùy tiện đang trở nên cạn kiệt đến mức báo động làm thế cân bằng sinh thái bị vi phạm nghiêm trọng trên diện rộng, trên toàn thế giới. Một ngành khoa học mới hình thành chuyên nghiên cứu hệ sinh thái người, được gọi là Sinh thái học người – hay Sinh thái học nhân văn (Humanecology). Thực tế đó là một khoa học liên ngành, có sự kết hợp giữa sinh thái học (về khoa học tự nhiên) với địa lý, xã hội học (về khoa học xã hội). Cùng với sự phát triển tiến hóa của bản thân con người, sự chuyển biến từ hệ sinh thái tự nhiên sang hệ sinh thái người, con người đã trải qua những nấc thang tiến hóa từ thấp đến cao của các hình thái kinh tế: hái lượm, săn bắt-đánh cá, chăn thả, nông nghiệp, công nghiệp-đô thị hóa và hậu công nghiệp. 1. Hái lượm Hái lượm-là hình thái kinh tế nguyên thủy nhất, thu lượm thức ăn có sẵn với công cụ chủ yếu là rìu đá (đá nguyên thủy và đá ghè), cuốc sừng và các dụng cụ bằng xương. Hình thái kinh tế nguyên thủy này kéo dài suốt thời đại đá cũ (từ 3 triệu năm đến 100.000-40.000 năm). Năng suất thấp, dân cư thưa thớt, phụ thuộc chủ yếu vào môi trường tự nhiên. 32
32. 2. Săn bắt cá Săn bắt cá đã manh nha từ thời hái lượm, với các loài thú nhỏ. Từ trung kỳ đá cũ (100.000 năm), săn bắt phát triển với thú lớn hơn, huy động lực lượng đông đảo hơn, người khỏe mạnh để săn đuổi, vây bắt, đánh bẩy. Nhờ săn bắt phụ thêm vào hái lượm, cuộc sống con người có phần no đủ hơn. Xuất hiện sự phân công lao động. Có thêm nguyên liệu mới là da và xương, làm lều ở, chăn đắp và áo quần. Vào thời kỳ đá mới (10000-8000) xuất hiện cung tên, khí cụ phóng đi xa làm phong phú phương thức săn bắt – không đòi hỏi đông người như trước mà vẫn hiệu quả hơn. Đánh cá manh nha từ thời đá giữa (120.000-15.000 năm) và phát triển cao ở thời đá mới. Công cụ có thêm lao có ngạnh, có móc và tiến tới dùng lưới và thuyền mảng đánh cá xa bờ hơn trước. Hiệu quả khai thác tự nhiên đã khá hơn nhưng sự can thiệp của con người vào môi trường chưa có gì lớn. Cân bằng sinh thái vẫn còn. Mức độ khai thác vẫn còn đủ cho môi trường phục hồi. 3. Chăn thả Chăn thả-thuần dưỡng và chăn nuôi gia súc (cùng với trồng trọt về sau) là thành tựu kinh tế lớn nhất trong thời đá mới, vốn được manh nha từ thời đá giữa. Thú được thuần dưỡng chủ yếu là chó, dê, cừu, bò, heo. Bước qua thời kỳ kim khí (4-5 ngàn năm trước Công nguyên) có thêm lừa, ngựa với những đàn gia súc đông đến vạn con trên những thảo nguyên mênh mông. Hình thành lối sống du mục của các bộ lạc chăn nuôi. Có thêm nguồn thực phẩm dồi dào như thịt, sữa cùng với nguyên liệu da, lông. Tiến dần đến việc sử dụng gia súc vào cày kéo, vận tải. Hình thành sự chọn giống mới cho năng suất cao (dù chưa hoàn toàn ý thức, chỉ mới là kinh nghiệm thu lượm ngẫu nhiên). Xuất hiện sự xâm phạm vào cân bằng sinh thái. Hà mã, voi rừng, tê giác đã bị tiêu diệt khá nhiều. Có hiện tượng phá rừng để trồng tỉa và vì vậy ảnh hưởng xấu đến điều kiện sống của thú rừng. 4. Nông nghiệp Nông nghiệp được phát triển rộng vào thời kỳ đá mới. Ngũ cốc chủ yếu là mì, mạch, ngô, lúa, sau đó là rau, đậu, mè, cây lấy củ, cây ăn quả và cây lấy dầu. Lúa nước xuất hiện ở vùng ven sông lớn, cùng với sự giữ nước, đưa nước vào đồng ruộng, đắp đê bảo vệ mùa màng. Bò ngựa dùng chủ yếu cho việc cày cấy trong nông nghiệp. Dấu ấn chủ yếu là tính phong phú và cân bằng sinh thái tuy bị xâm phạm nhưng chưa phá vỡ nghiêm trọng. Cuộc sống thời đá mới tương đối ổn định. 5. Công nghiệp hóa Công nghiệp hóa-bắt đầu tuy hơi muộn nhưng làm biến đổi sâu sắc giới tự nhiên trong thời gian vô cùng ngắn so với toàn bộ lịch sử tự nhiên. 33
33. Khởi đầu với động cơ hơi nước, hình thành hệ thống kỹ thuật mới. Chuyển công trường thủ công sang nền sản xuất lớn tư bản chủ nghĩa. Máy móc tạo năng suất cao, tác động mạnh đến môi trường sống. Nông nghiệp với máy móc phát quang, phá rừng. Khai thác mỏ phá hủy sinh thái rừng và tài nguyên động thực vật, ảnh hưởng xấu đến sinh quyển. Năng lượng tiêu hao nhiều, tăng sử dụng than, dầu mỏ, khí đốt làm phát sinh ô nhiễm môi trường. Chủ nghĩa thực dân tiêu diệt hàng loạt động vật rừng, phá hủy nghiêm trọng tài nguyên rừng, nhiều bộ lạc, tộc người bị tiêu diệt. Nguồn năng lượng truyền thống bị cạn kiệt nhanh. 6. Đô thị hóa Đô thị hóa đã xuất hiện từ sự phát triển thủ công nghiệp, tách rời khỏi nông nghiệp để tạo tiền đề cho đô thị hóa. Một bộ phận dân cư tách rời khỏi công việc đồng áng để tập trung thành các thị trấn, thị trấn đầu tiên xuất hiện từ 3-4 ngàn năm trước Công nguyên nhưng đô thị quy mô thế giới chỉ bắt đầu từ thế kỷ 19. Giải quyết vấn đề đô thị hóa thì phải xem xét trong mối quan hệ với nhiều nhân tố ảnh hưởng toàn cục như dân số, đất đai, lương thực và các tài nguyên khác. Đó là một yêu cầu trong chiến lược sinh thái môi trường. 7. Hậu công nghiệp Hậu công nghiệp- hay còn gọi là siêu công nghiệp (super industrialism) là giai đoạn mới được dự báo trong sự phát triển với tốc độ cao về kỹ thuật công nghệ cũng như văn hóa xã hội với nhu cầu hưởng thụ rất cao, đòi hỏi nếp suy nghĩ mới về cách ứng xử trong hệ sinh thái dưới khẩu hiệu phát triển bền vững, là chiến lược toàn cầu về quy hoạch toàn bộ tài nguyên trên trái đất này. Trong 15 năm qua do tác động của cách mạng khoa học công nghệ đặc biệt là công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, công nghệ vật liệu, công nghệ năng lượng, nền kinh tế thế giới đang biến đổi sâu sắc, mạnh mẽ về cơ cấu, chức năng và phương thức hoạt động. Đó là bước ngoặt lịch sử có ý nghĩa trọng đại đưa nền kinh tế toàn cầu từ kinh tế công nghiệp sang kinh tế trí thức, đưa nền văn minh loài người từ văn minh công nghiệp sang văn minh trí tuệ. III. TÁC ĐỘNG CỦA CÁC YẾU TỐ SINH THÁI ĐẾN CON NGƯỜI 1. Ảnh hưởng của phương thức sống và thức ăn Karl Linné từ thế kỷ thứ 18 đã đặt con người vào bộ linh trưởng (Primatas). Thực ra bản chất con người vừa là cơ thể sinh học (somatic) vừa là văn hóa (cultural). Quá trình khai thác môi trường từ cỏ cây, thú vật và quá trình thích nghi với điều kiện sống này là xuất phát điểm sâu xa dẫn đến chế tác công cụ và sáng tạo công nghệ chính là biểu tượng văn hóa, thể hiện trên những cấu tạo và chức năng mới của cơ thể. Hoàn thiện khả năng cầm nắm hướng tới chế tác và cải tiến công cụ. 34
34. Tăng cường ý nghĩa của kích thích thị giác trên cơ sở phát triển thị giác. Thoái hóa hàm răng, chuyển chức năng cầm nắm từ răng sang bàn tay, chuyên biệt hóa chi sau với chức năng đi thẳng. Phức tạp hóa cấu trúc và chức năng não bộ đặc biệt là các trung tâm liên quan đến hoạt động tổng hợp (ngôn ngữ và chữ viết). Việc tăng cường sử dụng protein động vật đã cung cấp thêm năng lượng, có liên quan mật thiết đến toàn bộ hoạt động của cơ thể và liên quan đến sự tiến hóa về hình thái cấu tạo của các loại hình Người. Chế độ dinh dưỡng có ảnh hưởng lâu dài đến các đặc điểm cơ thể. Ví dụ có 2 bộ tộc ở châu Phi sống gần nhau nhưng bộ tộc Maxai chuyên chăn nuôi, ăn thịt nhiều hơn cho nên cao hơn đến 10 cm và nặng hơn 10 kg so với tộc người Kaknia (thuộc Kenia) chuyên trồng trọt. Môi trường sinh thái và chế độ dinh dưỡng tạo ra những dị biệt khá lớn về đáp ứng sinh học. Ví dụ tiến bộ của y học (văn hóa) đã làm yếu hoặc loại trừ một số áp lực chọn lọc nhưng lại tạo cơ hội cho một số áp lực mới như AIDS, các bệnh về tim mạch, béo phì Văn hóa một mặt là sự đáp ứng trước áp lực môi trường, mặt khác chính nó lại là áp lực tạo nên tính đa hình di truyền. Vì vậy, với con người, hai mặt sinh học và văn hóa không thể tách rời nhau. 2. Ảnh hưởng của yếu tố khí hậu Ảnh hưởng của yếu tố khí hậu biểu hiện ở nhiều trạng thái khác nhau theo mùa, theo địa lý. Là đều là tổ hợp của nhiều thành phần như nhiệt độ, độ ẩm, gió, mây mưa, nắng tuyết Tác động cua tổ hợp này được thông qua nhiều rào chắn tự nhiên (sông, hồ, biển, núi, cây rừng ) và rào chắn văn hóa (nhà cửa, quần áo, tiện nghi sinh hoạt ) tạo thành khí hậu toàn cầu, địa phương, tiểu khí hậu (ở tiểu vùng) và vi khí hậu (tại chỗ có giới hạn hẹp). Điều hòa nhiệt là thích nghi sinh học chủ đạo liên quan đến các chức năng của các tổ chức cơ thể. Một số cơ cấu góp phần bảo đảm tốt thích nghi với vi khí hậu. Ví dụ khi nhiệt độ môi trường thay đổi thì nhiệt da biến đổi nhưng nhiệt trung tâm của cơ thể bao giờ cũng được giữ ổn định – gọi là động vật ổn nhiệt 36 – 37oC. 3. Ảnh hưởng của môi trường địa hóa Hàm lượng khoáng chất trong thành phần sinh hóa của cơ thể có liên quan đến quá trình biến đổi nội bào (tạo xương, điều hòa áp lực thẩm thấu ). Tương quan về tỉ lệ số lượng các thành phần khoáng trong môi trường có ảnh hưởng trực tiếp đến thành phần khoáng trong cơ thể từ đó ảnh hưởng đến sinh trưởng, tăng trưởng và phát triển. Ví dụ bệnh bướu cổ liên quan đến hàm lượng iode, bệnh sâu răng liên quan đến hàm lượng fluor trong nước Cân bằng khoáng trong cơ thể phải được đảm bảo trong một biên độ nhất định, thừa và thiếu quá mức đều làm rối loạn cân bằng và gây bệnh. Nghiên cứu mức khoáng 35
35. hóa của bộ xương bằng tia Rơnghen có thể giúp kiểm tra phản ứng địa hóa một cách khách quan. Người ta đặc biệt quan tâm đến mối tương quan giữa Strontium (Sr) và Calcium (Ca) cũng như sự có mặt hoặc vắng mặt của các yếu tố khoáng đa lượng (hoặc cả vi lượng) trong đất không chỉ ảnh hưởng đến mức khoáng hóa xương mà còn ảnh hưởng đến kích thước và hình dạng chung của cơ thể hoặc từng phần cơ thể. IV. TÁC ĐỘNG CỦA CON NGƯỜI ĐẾN SINH QUYỂN Con người là một thành viên trong các hệ sinh thái tự nhiên quanh mình, có quan hệ tương hổ thông qua các mắt xích thức ăn, các hoạt động lao động sản xuất nhưng đặc biệt là hành vi cư xử của con người. Trong quá trình phát triển, con người đã tác động vào hệ sinh thái tự nhiên rất nhiều như khai thác sinh vật thủy sinh, chăn nuôi, trồng trọt, khai thác các sản phẩm của rừng . Ngoài ra, con người còn tạo ra những hệ sinh thái nhân tạo như kết hợp trồng trọt, trồng rừng, chăn nuôi và con người tích cực tham gia bảo vệ môi trường, chống lại quá trình ô nhiễm môi sinh và quản lý các nguồn tài nguyên tự nhiên và môi trường. Tuy nhiên, bên cạnh những tác động tích cực, con người đã để lại những tác động xấu đến môi trường gây những hậu quả khác nhau. 1. Gây ô nhiễm môi trường Một số hậu quả nghiêm trọng của ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến toàn cầu như mưa acid; Hiệu ứng nhà kính; Lỗ thủng tầng ozone. Công nghiệp, nông lâm ngư nghiệp, sinh hoạt thải ra môi trường đủ dạng chất thải rắn, nước, khí với hàng triệu tấn/năm. 36
36. Nước mặt tràn lên mặt đất, sông hồ, ngấm sâu xuống đất, chất khí độc cũng dâng lên cao, gây hại cho tầng ozone. Mặt đất bị xói mòn, lớp phủ đất – dinh dưỡng cho thực vật cũng bị mất dần, đồng thời trở thành bãi chôn rác và phóng xạ. Đất nông nghiệp bị thâm canh bằng đủ các loại hóa chất gây chai cứng đất. Diện tích canh tác bị thu hẹp hàng năm 5 – 7 triệu ha. Nguồn nước sạch bị thu hẹp do khai thác bừa bãi, do ô nhiễm. 60% dân đô thị và nông thôn không có nước để dùng. Nitrat trong nước ngầm tăng nhanh. 1,6 triệu tấn dầu/năm tràn trên mặt biển. Phóng xạ lên đến 1500 curi,  đến 5000 curi. CO2 trong không khí tăng hàng năm 440 ppm. NOx: 30 triệu tấn/năm, CH4: 550 triệu tấn/năm. Chlor-Fluor-Cacbon (CFC’s): 400 nghìn tấn/năm. Hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ tăng 1,5 - 4,5oC. Nước biển dâng cao. 2. Gây suy giảm đa dạng sinh học Đa dạng sinh học là thuật ngữ để chỉ sự phong phú của các sinh vật sống từ tất cả các nguồn, bao gồm lục địa, biển và các hệ sinh thái thủy sinh khác cũng như tổ hợp sinh thái, bao gồm sự đa dạng trong các chủng loài và hệ sinh thái. Đa dạng sinh học cung cấp nguồn thực phẩm cho con người, cung cấp nguồn gen quý hiếm, là tác nhân điều hòa sinh học, cung cấp các sản phẩm tự nhiên như thuốc trừ sâu, dược phẩm và các nguyên vật liệu khác, đồng thời còn phục vụ cho môi trường cũng như nhu cầu giải trí của con người. Nguyên nhân chính gây suy giảm đa dạng sinh học là những hành động phá hoại môi trường sống làm hủy diệt các loài động thực vật, mất tính đa dạng, số cá thể còn lại ít sẽ không đủ sức hỗ trợ cho sự tồn tại của một quần thể, quần thể dễ bị tiêu diệt, tuyệt chủng vì những thay đổi bất thường. Tính đa dạng di truyền của những quần thể này thấp nên khó thích nghi với các biến động khí hậu hoặc các bệnh truyền nhiễm. Hoạt động săn bắt của con người cũng đã gây sự tuyệt chủng của nhiều thú lớn. Nhập cư của các loài ngoại lai từ khu vực khác cũng dẫn đến sự tuyệt chủng của nhiều giống loài vì gây sự mất cân bằng của chuỗi thức ăn – con mồi. 37
37. Mọi hoạt động của con người nhằm tồn tại và phát triển kinh tế-xã hội, nên bên cạnh những tác động xấu đối với môi trường, còn có những tác động tích cực đến hệ sinh thái. Tuy nhiên, chúng ta cần lưu ý đến những tác động tiêu cực đối với môi trường để có những giải pháp nhằm hạn chế đến mức thấp nhất sự thiệt hại cần tránh. 3. Gây suy giảm chất lượng sống của chính mình 3.1.Khái niệm Chất lượng của cuộc sống là sự thỏa mãn của cá nhân hay sự hạnh phúc với cuộc sống ở một lĩnh vực mà con người cho là quan trọng. Chất lượng cuộc sống là sản phẩm của sự tác động qua lại giữa các điều kiện xã hội, sức khỏe, kinh tế và môi trường mà chúng ảnh hưởng tới sự phát triển của môi trường và con người. Chất lượng cuộc sống phụ thuộc vào trình độ phát triển xã hội, mức thu nhập, môi trường sống, quan hệ xã hội Chất lượng cuộc sống của từng người, từng gia đình phụ thuộc trực tiếp vào việc làm ổn định, thu nhập trung bình đầu người, an sinh xã hội (học hành của con cái, chăm sóc sức khỏe, an ninh khu vực ). Một số biểu hiện có tính toàn cầu như sau: Nhịp điệu tăng của nông nghiệp giảm dần: Thập kỷ 30 là 3,1%; thập kỷ 60 là 2,5%; năm 1985 là 2,1%. Sản lượng ngũ cốc tăng không đáng kể trong khi đó hoa quả, thịt sữa không tăng; củ giảm. Nạn đói còn diễn ra ở nhiều nơi. Năng lượng hấp thu theo đầu người ở các nước nghèo chỉ có 2.380 kcal/ngày chủ yếu từ thực vật; các nước giàu 3.380 kcal/ngày chủ yếu là động vật; 730 triệu người không đủ calo bù đắp cho hoạt động hàng ngày. Năng lượng sử dụng (điện và các nguồn nhiên liệu khác) ở 42 nước giàu (chiếm 1/4 dân số) đã chiếm tới 4/5 tổng năng lượng thế giới. Bệnh tật tràn lan. Hơn 100 triệu người bị sốt rét; 200 triệu người bị bệnh giun sán. Bệnh AIDS đang lan tràn, nhiều bệnh lạ mới xuất hiện (Ebola ). 3.2.Ðánh giá chất lượng môi trường sống Hiện nay có 3 cách đánh giá chất lượng môi trường sống như: Tiêu chuẩn tối cao đánh giá chất lượng môi trường là đảm bảo hoạt động bình thường của con người với tư cách là một thực thể sinh học nên các hoạt động của con người phụ thuộc chặt chẽ vào nhiều yếu tố tự nhiên như nước, ánh sáng, không khí, thức ăn. Con người có thể 38
38. chịu đựng tối đa được 50 ngày không ăn, 5 ngày không uống, 5 phút không thở. Như vậy, chất lượng môi trường sống trước hết là nước sạch và không khí sạch. Gián tiếp thông qua trạng thái của chính các hệ sinh thái trong môi trường với tư cách là một "dụng cụ sống". Ví dụ: cây cối có xanh tươi không, sâu bọ sinh sản mạnh hay yếu, động vật béo tốt hay ốm yếu .v.v . Dấu hiệu tổng hợp để đánh giá là sức sản xuất của hệ sinh thái và sự đa dạng của các loài trong hệ sinh thái. Căn cứ vào sức khỏe của người dân trong môi trường sống đó vì con người chính là một "dụng cụ sống" nhạy bén nhất đối với những thay đổi diễn ra trong môi trường. Các chỉ số quan trọng là số lượng người bệnh, các loại bệnh. Tình trạng sức khỏe của trẻ em và người già là nhóm nhạy bén nhất đối với diễn biến của môi trường cộng đồng. 3.3.Chỉ số được dùng để đánh giá chất lượng cuộc sống Những chỉ số được dùng phổ biến trong đánh giá chất lượng cuộc sống là: GDP (Gross domestic product): Tổng sản phẩm trong nước/ đầu người. GNP (Gross national product) : Tổng sản phẩm quốc dân/ đầu người. Hai chỉ số trên chưa phản ánh được tình trạng phân phối các thành tựu phát triển giữa các thành viên trong xã hội, quá trình nâng cao chất lượng cuộc sống của con người. HDI (Human Development Index). Chỉ số phát triển nhân lực, phản ánh thành tựu của quốc gia trên mặt trận quan trọng nhất của sự phát triển con người. Nó bao gồm 3 loại chỉ số: Tuổi thọ con người nói lên khả năng được sống trong cuộc sống lành mạnh lâu dài; Trình độ giáo dục nói lên khả năng được tiếp thu kiến thức, được đào tạo; Thu nhập thực tế trên đầu người nói lên khả năng được tiếp cận với các nguồn lực cần thiết để duy trì mức sống thỏa đáng. HDI của Việt nam năm 1999 là [0,690+0,808+0,183]:3 bằng 0,560 được xếp thứ 122 trên 174 nước trong khi chỉ số GDP chỉ được xếp thứ 148. Cao nhất là Canada có chỉ số là 0,960. Trung bình của các nước đang phát triển là 0,586. Trung bình toàn thế giới là 0,772. Trung bình của các nước phát triển là 0,901. Về thu nhập thực tế người ta dùng một đại lượng được gọi là Đôla sức mua ngang giá PPP$-Purchasing Power Parity dollar. Thực tế trên thế giới với mức trung bình đủ để duy trì cuộc sống hợp lý trong năm 1995 được tính là 5.990 PPP$. Mức thực tế của Việt nam là 1.236PPP$ với tuổi thọ là 66,4. Tỉ lệ người lớn biết chữ là 93,7%. 39
39. Canada xếp thứ 10 về GDP nhưng HDI xếp thứ nhất. Singapore xếp thứ 7 về GDP nhưng HDI thứ 28. Chỉ số phát triển giới GDI-Gender related development index. Thụy điển có GDP xếp thứ 22, HDI thứ 22 nhưng GDI xếp thứ nhất. Arập Xêut có GDP xếp thứ 46, HDI thứ 70 và GDI thứ 102. Việt nam có GDI xếp thứ 108. V. CON NGƯỜI VIỆT NAM 1. Khí hậu Việt Nam Lãnh thổ Việt Nam hoàn toàn nằm trong vùng nhiệt đới của Bắc bán cầu, giới hạn trong vĩ độ từ 23o22 đến 8o30B và kinh độ 102o10 đến 109o21Đ. Song, do đặc điểm riêng về mặt địa lý đã tác động một cách độc đáo tới chế độ bức xạ và hoàn lưu làm cho khí hậu bị biến dạng không giống bất kỳ nơi nào trên thế giới. Chế độ ẩm ở nước ta còn chịu ảnh hưởng của gió mùa. Gió mùa thổi qua biển mang theo nhiều hơi nước (gió nồm) làm cho không khí ẩm thêm. Gió thổi qua lục địa hay qua miền núi khô thì mang lượng ẩm ít, làm cho không khí khô đi (như gió may, gió phơn). Điểm nổi bật của khí hậu cả nước ta là độ ẩm tương đối của không khí rất cao, thời kỳ khô nhất cũng thường vượt quá 75%, thời kỳ ẩm nhất tới 90%, thậm chí hơn 90%. Điểm đặc biệt là về mùa lạnh và mùa nóng độ ẩm tương đối của không khí không chênh lệch nhiều. Nước ta có mưa rất nhiều, lượng mưa hàng năm thường dao động trong khoảng 1600  2500 mm, cá biệt có nơi đạt 4500, lượng mưa dưới 1200 mm bị coi là khô hạn. Mưa ở nước ta có tính không ổn định rõ rệt (do ảnh hưởng của các loại gió mùa). Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa với những thuộc tính cơ bản là nóng ẩm, có sự phân hóa theo mùa khá rõ rệt. Khí hậu nước ta có hình thái đặc biệt, không hoàn toàn giống đặc điểm khí hậu nhiệt đới nóng ẩm và cũng không hoàn toàn giống khí hậu các nước thuộc miền Đông Nam Á hay các nước thuộc châu khác có cùng vĩ độ. Nước ta có nhiều vùng khí hậu khác nhau. 2. Đặc điểm sinh lý và sự thích nghi với điều kiện khí hậu nóng ẩm của người Việt Nam Nhiệt độ trung bình năm của nước ta ở mọi nơi đều trên 21oC và tổng nhiệt độ vượt quá 7500oC, đạt và vượt tiêu chuẩn của khu vực nhiệt đới, độ ẩm tương đối của không khí rất cao (trên 80%). Trên cơ sở một nền nóng ẩm như vậy, con đường thải nhiệt bằng bay hơi mồ hôi ở người Việt Nam cũng có những nét đặc biệt khác người các nước. Theo kết quả nghiên cứu của trường Đại học Y khoa thì: tầm vóc người Việt Nam và chỉ số thể lực người Việt Nam thấp hơn người Âu Mỹ; Diện tích da của người Việt 40
40. Nam từ 16  60 tuổi đều nhỏ hơn diện tích da của nười Âu Mỹ và trọng lượng của người Việt Nam cũng nhẹ hơn; Xét về tỉ lệ giữa bề mặt cơ thể và trọng lượng thì ở người Việt Nam cao hơn; Lớp mỡ dưới da của người Việt Nam mỏng hơn người Âu Mỹ. Như vậy có thể nói rằng, người Việt Nam có ưu thế tỏa nhiệt chống nóng dễ dàng hơn người Âu Mỹ và chống nóng ẩm tốt hơn. Nồng độ NaCl trong mồ hôi người Việt Nam thấp hơn người Âu Mỹ, do đó sự tỏa nhiệt của mồ hôi tốt hơn. Chuyển hóa cơ sở của người Việt Nam tính theo kcal/24 giờ thấp hơn người Âu, Mỹ khoảng 20% tính theo đầu người. Do tầm vóc của người Việt Nam thấp nhỏ hơn nên khi tính theo diện tích da thì chuyển hóa cơ bản không thấp mà hơi cao hơn người phương Tây một chút. Tuy vậy, người Việt Nam vẫn thích nghi với điều kiện nóng nực của mùa hè, do càng nóng thì chuyển hóa cũng tăng để cơ thể thích nghi được với tình trạng đó. Khẩu phần ăn của người Việt Nam cung cấp năng lượng thấp hơn người Âu, Mỹ, nhất là về mặt protein (50  60 g, trong khi người Âu Mỹ là 80  90 g tính cho đầu người/ ngày). Ta biết rằng protein trong khẩu phần ăn đặc biệt là protein động vật cao làm giảm khả năng chịu nóng. Như vậy phải chăng khẩu phần ăn của người Việt Nam ít protein động vật, chỉ số ADS thấp góp phần chống nóng ẩm của cơ thể người Việt Nam tốt hơn. Đó chính là một hiện tượng thích nghi trong thích nghi chung với môi trường sống nóng ẩm thực tế Việt Nam. Ngoài ra, để thích nghi với tình trạng thiếu dinh dưỡng đó người Việt Nam có hàm lượng men tiêu hóa không thấp (so với người Âu) nhờ đó gia tăng được mức khai thác protein trong khẩu phần ăn hàng ngày, bù đắp một phần cho sự thiếu hụt. Tuy nhiên tình trạng cũng dẫn đến hậu quả là tỉ lệ loét bao tử tá tràng tăng cao (2,7%) và các bệnh tiêu hóa cũng tăng (20%). Trong cơ thể người bao giờ cũng cần có sự cân bằng nitơ. Để đảm bảo cân bằng đó người Việt Nam phải tăng cường thu nhận protein và giảm đào thải đối với khẩu phần thiếu protid. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy tốc độ thoái hóa protid trong cơ thể người Việt Nam diễn ra chậm và mức xuất nitơ cùng lưu huỳnh qua đường nước tiểu cũng chậm hơn người Âu Mỹ. Thích nghi với khí hậu chính là sự cân bằng giữa cơ thể và môi trường bên ngoài. Nhờ việc sử dụng quần áo, nhà cửa, chế độ sinh hoạt hàng ngày, chế độ ăn uống nên con người dễ dàng thích nghi với khí hậu. Nhìn chung ở những người được thích nghi với nóng qua nhiều năm, nhiều thế hệ sẽ thấy: Chuyển hóa cơ bản giảm; K và Na huyết giảm; Cholesterol huyết giảm. Do đặc điểm sinh lý như vậy, người Việt Nam có khả năng thích nghi với nóng ẩm tốt hơn so với người phương Tây. Đây là thích nghi tích cực. Bên cạnh đó, người Việt Nam còn có thích nghi tiêu cực do tầm vóc nhỏ, sức lao động kém không bền bỉ dẻo dai và phải sống trong điều kiện khí hậu nóng ẩm khắc nghiệt nên cơ thể luôn luôn uể oải, khó chịu do sự tỏa nhiệt của mồ hôi quá căng thẳng. 41
41. Câu hỏi của chương I và chương II 1. Mục đích của môn học Môi trường và Con người. 2. Đối tượng nghiên cứu của môn học. 3. Môi trường là gì? Có bao nhiêu loại môi trường? Những đặc điểm cơ bản của môi trường. Ý nghĩa của nghiên cứu môi trường đối với đời sống? 4. Nhân tố sinh thái là gì? Có những nhóm sinh thái cơ bản nào? Vai trò của các nhóm sinh thái? 5. Nhân tố nhiệt độ ảnh hưởng như thế nào đến đời sống sinh vật? Cho ví dụ minh hoạ. 6. Thông qua chu trình sinh địa hóa, hãy giải thích và minh họa tác động của con người vào môi trường sống như thế nào? 7. Cho ví dụ một hệ sinh thái nào đó và nêu tác động của con người lên hệ sinh thái, qua đó rút ra kết luận con người đóng vai trò trung tâm trong hệ sinh thái. 8. Các khái niệm về môi trường. Thành phần và đặc trưng của môi trường. 9. Sinh thái học là gì? Vai trò của sinh thái học đối với đời sống và kinh tế? 10. Vị trí của con người trong môi trường. Đặc điểm tác động của con người tới môi trường. Hậu quả của các tác động. 11. Vì sao nói con người là nguyên nhân chính gây suy giảm chất lượng cuộc sống của chính mình? 12. Vì sao nói con người là nguyên nhân chính gây suy giảm đa dạng sinh học? 13. Vì sao nói con người là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường? 14. Tác động của con người đã ảnh hưởng như thế nào đến hệ sinh thái tự nhiên? Việc nghiên cứu ảnh hưởng này có ý nghĩa gì đối với bảo vệ môi trường và phát triển bền vững? 15. Trình bày sự thích nghi của thực vật với môi trường sống. Cho ví dụ minh hoạ. 16. Trình bày sự thích nghi của động vật với môi trường sống. Cho ví dụ minh hoạ. 17. Những đặc trưng cơ bản của hệ sinh thái? 42
42. 18. Thế nào là chuỗi thức ăn, lưới thức ăn? Cho ví dụ minh hoạ. Phân biệt chuỗi thức ăn, lưới thức ăn. 19. Sinh vật ngoại lai đã ảnh hưởng như thế nào đến sự đa dạng của các loài nội địa? 43
43. Chương 03 NHU CẦU VÀ CÁC HOẠT ĐỘNG THỎA MÃN NHU CẦU CỦA CON NGƯỜI Tất cả các hoạt động của con người xét cho cùng là nhằm thỏa mãn những nhu cầu vật chất và tinh thần của chính mình. Mác viết: "Không ai làm gì cả nếu như cái đó không gắn liền với nhu cầu của họ”. Nhu cầu là nguồn gốc và động lực thúc đẩy mọi hoạt động của con người. Các nhu cầu cơ bản của con người như lương thực thực phẩm, năng lượng, không khí, không gian và lãnh thổ. Ngoài ra, con người còn có các nhu cầu đặc trưng khác chỉ có loài người mới có như nhu cầu về công nghiệp hóa, đô thị hóa, nhu cầu về du lịch, nhu cầu về phương tiện vận chuyển, nhu cầu về giáo dục I. NHU CẦU VỀ LƯƠNG THỰC THỰC PHẨM Con người cần lương thực thực phẩm để duy trì cơ thể của con người và đảm bảo những hoạt động khác nhau của các bộ phận trong cơ thể con người. Nếu thức ăn đủ chất dinh dưỡng, được cấu trúc theo một tỉ lệ hợp lý, cơ thể sẽ khỏe mạnh; ngược lại, thì cơ thể sẽ yếu đuối. Nguồn thức ăn có thể được phân thành 3 loại chức năng: Thức ăn để xây dựng cơ thể, bao gồm protid, muối khoáng, nước; Thức ăn để cung cấp năng lượng cho cơ thể, bao gồm hydrocacbon và chất mỡ; Thức ăn có tác dụng điều hòa, bao gồm protid, enzyme, muối, nước và vitamin. 44
44. Hình 1. Thức ăn và chức năng của chúng 1.Nhu cầu về khối lượng, chất lượng và tác dụng của lương thực thực phẩm Mục đích của việc cung cấp lương thực thực phẩm cho con người như xây dựng cơ thể: tạo các tế bào mới bảo đảm sự phát triển của cơ thể (trẻ em đang lớn) hoặc thay thế các tế bào già (ở cơ thể trưởng thành); Bù đắp năng lượng đã mất đi cho các hoạt động sống và lao động. Sự cần thiết của lương thực thực phẩm thể hiện ở hai mặt là lượng và chất. Nếu nhu cầu lương thực thực phẩm được tính bằng calo, thì lượng calo cần thiết ở mỗi người sẽ khác nhau phụ thuộc vào lứa tuổi, giới tính, lao động, khí hậu. Ngoài ra, thức ăn phải đủ các yêu cầu về protid, glucid, lipid, vitamin và chất khoáng. Trong đó, protid được xem là một chỉ tiêu quan trọng nói lên mức sống của một gia đình, một cộng đồng, một quốc gia. Theo chỉ tiêu này, mức sống của các khu vực trên thế giới rất khác nhau. Lượng calo có từ nguồn gốc động Tổng năng vật trong khẩu phần ăn hàng Khu vực lượng cung cấp ngày hàng ngày (kcal) (kcal) (%) Bắc Mỹ 3.318 1.324 40 Tây Âu 3.133 1.102 35 Châu Đại dương 3.261 1.190 15 Châu Mỹ La tinh 2.528 443 17 Trung Cận Đông 2.495 236 9,4 Châu phi 2.188 141 6,4 Đông Nam Á 2.082 124 6,7 Bảng 1. Nguồn thức ăn động vật trong khẩu phần ăn hàng ngày Nhu cầu năng Lượng protid cần cung cấp Đối tượng lượng trong ngày (kcal) (gam) (%) Trẻ từ 1-2 tuổi 1.230 24 7,8 Trẻ từ 4-9 tuổi 1.970 29 5,9 45
45. Thiếu niên 3.050 61 8,0 Thanh niên 3.200 34 4,25 Mẹ đang cho con 3.200 76 9,5 bú Bảng 2. Nhu cầu protid ở các độ tuổi khác nhau Suy dinh dưỡng, bội dinh dưỡng Suy dinh dưỡng xảy ra khi trong khẩu phần ăn của con người không đủ lượng và chất, dẫn đến dần dần mất khả năng thực hiện các hoạt động cần thiết để phát triển cơ thể (sự kém dinh dưỡng rồi suy dinh dưỡng) cũng như các hoạt động kinh tế-xã hội. Trong khẩu phần ăn hàng ngày của người dân ở các nước phát triển có 90 gam đạm (ít nhất là 50% đạm động vật); Ở các nước đang phát triển, lượng đạm chỉ khoảng 40-50 gam (đạm động vật chỉ khoảng 15%). Sự suy dinh dưỡng có thể xảy ra ngay cả đối với trẻ em ở các gia đình khá giả. Trong 6 tỉ dân trên thế giới có 3 tỉ người đang thiếu ăn, trong đó số đói ăn thường xuyên đến 800 triệu người, phần lớn tập trung ở những nước kém phát triển. Một số hậu quả của sự suy dinh dưỡng: sức khỏe kém, bệnh tật, thiếu protid sẽ dễ bị rối loạn tiêu hóa, khả năng đề kháng của cơ thể kém; Sụt cân (nặng giảm 40% trọng lượng so với cơ thể bình thường, vừa giảm 25%), giảm chiều cao, vành sọ. Ngoài ra, còn ảnh hưởng tới sự phát triển của trí tuệ; Đối với trẻ em, đặc biệt trẻ em dưới 5 tuổi, thường dẫn đến chết yểu, những biểu hiện đối với chúng là ăn ít, bị nhiễm độc, và những bệnh tật như tiêu chảy, sởi và cúm. Hằng năm trên thế giới có từ 12 đến 20 triệu dân chết yểu do suy dinh dưỡng hoặc những bệnh bình thường, không báo trước. Ở người lớn nếu suy dinh dưỡng lâu năm sẽ bị tổn thương nhiễm trùng, làm việc năng suất yếu, suy nghĩ kém lành mạnh. Các bà mẹ đang mang thai bị suy dinh dưỡng thường sẩy thai, đẻ non, đẻ thiếu cân, bị thiếu máu và dễ bị chết (10% bà mẹ ở Ấn Độ bị chết do thiếu máu). Theo số liệu của WHO (Tổ chức Y tế Thế giới): 1/3 dân số thế giới đang bị thiếu đạm, trong đó 300 triệu người bị thiếu máu nặng. Năng suất lao động và tuổi thọ trung bình giảm. Bội dinh dưỡng là hậu quả của việc dùng thức ăn có nhiều năng lượng, việc ăn uống, sinh hoạt không hợp lý làm thân thể béo phì. Khoảng 15% nhân dân các nước phát triển gặp tình trạng bội dinh dưỡng do ăn nhiều. Tại Mỹ có hơn 50% dân số dư cân, 25% thật sự béo phì và cho dù khoa học y dược của Mỹ phát triển nhưng mỗi năm nước này vẫn có 30 vạn người tử vong do có liên quan đến béo phì, trong đó số người bị chết trẻ chiếm tỉ lệ cao. Nhiều năm nay đã xuất hiện với tỉ lệ cao bệnh đái đường ở lứa tuổi 11 trong những trẻ béo phì. Tại TPHCM, trẻ dưới 5 tuổi bị béo phì chiếm tỉ lệ 2,9% và ngoại thành 0,5% (số liệu năm 1996, chưa kể tỉ lệ 2,8% dư cân của trẻ ngoại thành có nguy cơ sẽ thành béo phì). 46
46. Béo phì đã được tổ chức Y tế thế giới (WHO) coi là một thách thức của thiên niên kỷ tới và là một trong "tứ chứng nan y" của loài người: AIDS, ung thư, béo phì và ma túy. Hậu quả của bội dinh dưỡng-béo phì: Nguy cơ của các bệnh mãn tính như tiểu đường, cao huyết áp, tim mạch, một số loại ung thư, rối loạn hô hấp, thoái hóa xương khớp, sỏi mật, gan nhiễm mỡ, bệnh túi mật và làm giảm tuổi thọ. Hạn chế về sức khỏe, học hành, lao động, cống hiến, chất lượng sống, tăng chi phí và chi phí cao cho bản thân, gia đình và xã hội . Việc điều trị béo phì là cực kỳ khó khăn vì phải thay đổi lối sống và thói quen ăn uống. 2.Sản lượng lương thực và sự gia tăng dân số 2.1.Nguy cơ của sự nghèo – nạn đói Tổng số lương thực ở mỗi nước không đều nhau. Nước nghèo thường không có tiền để mua đủ lương thực, đất đai lại ít trồng cây lương thực, mà trồng cacao, cà phê xuất khẩu sang các nước phát triển. Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Hoa Kỳ đánh giá rằng có 450–800 triệu dân tộc suy dinh dưỡng phần lớn ở các nước kém phát triển. Ngay cả Ấn Độ là nước sản xuất lương thực nhưng cũng gặp nạn đói. Theo Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB), hiện Châu Á có khoảng 900 triệu người (khoảng 26%) sống dưới mức nghèo khó (thu nhập 1 USD/ ngày). Theo báo cáo hàng năm của Liên Hiệp Quốc, hiện nay có khoảng 35% dân số trên thế giới đang sống trong tình trạng không được cung cấp đủ lương thực. Tốc độ gia tăng dân số trong những năm gần đây lớn hơn tốc độ gia tăng lương thực. Đất đai hạn chế, thời tiết thất thường, thiên tai ngày càng khốc liệt Sâu bệnh, nạn châu chấu, chuột làm mùa màng thất bát hao hụt. Thực trạng trên làm người ta chú ý và chấp nhận lý thuyết của Malthus: "dân số nhất định sẽ vượt quá khả năng cung cấp lương thực của thế giới”. Từ những thực tế trên, con người cần thiết phải dự báo và đề ra phương hướng giải quyết vấn đề lương thực thực phẩm cho nhân loại trong tương lai. 2.2.Mâu thuẫn trong vấn đề sản xuất và cung cấp lương thực thực phẩm Sự phân phối lương thực không đồng đều giữa các nước, trong mỗi nước và giữa những gia đình có mức thu nhập khác nhau. Tại các nước phát triển, sản lượng lương thực cao, dân số tăng chậm nên lương thực bình quân đầu người tăng hàng năm, có lương thực thừa để dự trữ, xuất khẩu. Tại các nước đang phát triển thì ngược lại. Ở các nước kém phát triển thì hiếm khi có lương thực để dự trữ hoặc nhiều lương thực sản xuất không bao giờ đi đến tiêu thụ. 47
47. Trong mỗi nước, có sự chênh lệch về mức sống giữa nông thôn và thành thị, vùng phát triển kinh tế cao và vùng chậm phát triển Ngay tại nông thôn, là nơi sản xuất lương thực, nhưng sau khi thu hoạch người dân phải bán bớt sản phẩm của mình để đổi lấy những nhu cầu cần thiết khác, nên số lượng lương thực họ tiêu thụ cũng không nhiều. Tình trạng suy dinh dưỡng thường xảy ra ở các nước đang phát triển. Các nước đang phát triển, tuy ăn uống còn thiếu thốn, nhưng phải chi 65-70% thu nhập bình quân cho ăn uống. Khoảng 60% dân số ở các nước này đang bị thiếu ăn hoặc thiếu chất dinh dưỡng (thường ăn nhiều lương thực, các loại củ và đường). Tình trạng suy dinh dưỡng chiếm tỉ lệ cao ở các nước này đặc biệt là Châu Phi. Các nước phát triển, ăn uống dư thừa, chỉ chi 20-25% thu nhập bình quân cho ăn uống. Tiêu thụ lương thực gấp từ 5-50 lần so với các nước nghèo. Thường bị hiện tượng bội dinh dưỡng. "Quyền lực xanh" ở các nước dư thừa lương thực. Quyền lực này đã tác động đến việc sản xuất và cung cấp lương thực trên thế giới như sau: Các nước phát triển sử dụng lương thực dư thừa để viện trợ, buôn bán trên thị trường thế giới như một chiến lược kinh tế, một vũ khí lợi hại làm cho một số nước thiếu lương thực phải phụ thuộc. Những năm gần đây, do sản lượng lương thực tăng, nên giá cả lương thực trên thị trường thế giới giảm xuống, nhưng cùng với vấn đề này, thì các nước giàu do muốn giữ giá lương thực xuất khẩu nên đã giảm bớt diện tích trồng trọt 3.Hoạt động nông nghiệp trên thế giới Trong giai đoạn đầu của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật, người ta ít quan tâm đến vấn đề lương thực. Các thành tựu khoa học kỹ thuật, trước tiên áp dụng cho công nghiệp, rồi dần dần lan sang các lĩnh vực khác trong đó có nông nghiệp. Khi dân số tăng nhanh vượt quá khả năng cung cấp lương thực, thì con người mới chú ý và tìm mọi biện pháp vận dụng thành tựu của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật vào sự phát triển nông nghiệp và giải quyết các vấn đề lương thực. Trong công nghiệp, sản phẩm làm ra là kết quả của sự chế biến các nguyên liệu đưa vào quy trình công nghệ. Trong nông nghiệp, sản phẩm được tạo ra trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng và súc vật nuôi. Đó là quá trình sinh học, rất phức tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố khó điều khiển (thời tiết, khí hậu). Các loại lương thực thực phẩm sử dụng chủ yếu hiện nay là lúa mì, lúa, bắp và khoai; cá, thịt và những sản phẩm của động vật như: sữa, trứng, phó mát. Phần lớn thịt đến từ các vật nuôi như bò, cừu, lợn, gà, gà tây, ngỗng, vịt, dê và trâu. Lương thực thực phẩm hầu hết dùng là ½ lượng thóc thế giới và 1/3 lượng cá. Ngươi nghèo thường dùng thóc nhiều hơn thịt. 48
48. Những triển vọng trong sản xuất nông nghiệp: Thay dần nền nông nghiệp có tính chất cổ truyền, bảo thủ và cá thể bằng những biện pháp canh tác khoa học. Mở rộng diện tích trồng trọt: chủ trương này được nhiều nước chú ý, như những cuộc khai hoang ở Sibêri, khai hoang vùng Amazon ở Châu Mỹ La Tinh . Còn ở Việt Nam, việc lấn đất ra biển, lên rừng, Tây Nguyên, cải tạo đồng bằng sông Cửu Long và đồng bằng sông Hồng cũng làm tăng thêm diện tích canh tác. Triển khai mạnh mẽ cuộc Cách mạng xanh tại các nước đang phát triển. Cần có một chính sách giá cả nông sản hợp lý. Cần có chính sách dân số hợp lý đi kèm với việc kiểm soát sinh sản một cách hữu hiệu. Kiểm soát dịch hại ở các khâu: xử lý hạt giống, canh tác, tồn trữ. Cải tiến nông nghiệp. Sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên. Hướng việc nghiên cứu vào vấn đề sản xuất lương thực tổng hợp. Thực phẩm có chuyển gen của vi sinh vật. II. NHU CẦU VỀ NĂNG LƯỢNG Năng lượng cần thiết để cơ thể người (cũng như của các sinh vật khác) phát triển và duy trì các quá trình trong cơ thể. Con người lấy năng lượng từ thực vật dưới dạng các hydrocacbon, mỡ, protid. Động vật không thể sử dụng các chất này một cách trực tiếp – trong cơ thể của động vật chúng bị oxy hóa qua hiện tượng hô hấp, giải phóng ra một hợp chất mang năng lượng có tên gọi là Adenosin Tri Phosphat (ATP). Các bộ phận trong cơ thể nhận năng lượng thông qua ATP. Khi một phân tử glucose bị oxy hóa hoàn toàn, có 38 phân tử ATP được giải phóng và được giữ trong các tế bào: C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 38ATP Nhờ có diệp lục tố, thực vật chế biến thức ăn bằng cách chuyển năng lượng mặt trời thành hóa năng thông qua quá trình quang hợp. Trong đó CO2 và H2O là 2 chất chủ yếu trong quá trình này. Phương trình đơn giản của phản ứng quang hợp có thể được viết như sau: 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 49