Giáo trình Khoa học môI trường (Phần 1)

96 trang ngocly 1010

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Khoa học môI trường (Phần 1)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_khoa_hoc_moi_truong_phan_1.pdf

Nội dung text: Giáo trình Khoa học môI trường (Phần 1)

đại học huế trung tâm đào tạo từ xa nguyễn khoa lân giáo trình khoa học môI tr−ờng Huế 2007
Mục lục lời nói đầu 7 Ch−ơng I: Giới thiệu về khoa học môi tr−ờng 8 I. Khái niệm 8 II. Đối t−ợng và nhiệm vụ 8 III. Các chuyên ngành của khoa học môi tr−ờng 10 1. Các phân môn khoa học môi tr−ờng 10 2. Quan hệ của khoa học môi tr−ờng với các ngành khoa học khác 10 IV. Ph−ơng pháp nghiên cứu của khoa học môi tr−ờng 11 1. Ph−ơng pháp luận 11 2. Ph−ơng pháp nghiên cứu 11 V. Khoa học môi tr−ờng trên thế giới và ở Việt Nam 11 Ch−ơng II: Sinh thái học với khoa học môi tr−ờng 13 I. Sinh vật trong môi tr−ờng sống 13 1. Các yếu tố môi tr−ờng và nhân tố sinh thái 13 2. Tác động của các nhân tố sinh thái đến đời sống sinh vật 15 3. Sự thích nghi sinh học của sinh vật trong môi tr−ờng sống 21 4. Đa dạng sinh học 23 II. Quần thể và các đặc tr−ng 25 1. Khái niệm 25 2. Các mối quan hệ trong quần thể 25 3. Các đặc tr−ng của quần thể 25 III. quần xã và các đặc tr−ng 27 1. Khái niệm 27 2. Những đặc tr−ng cơ bản của quần xã 28 IV. Hệ sinh thái 29 1. Khái niệm 29 2. Cấu trúc của hệ sinh thái 29 3. Sự chuyển hóa vật chất và dòng năng l−ợng trong hệ sinh thái 30 4. Chu trình sinh − địa − hóa 31 5. Sự cân bằng sinh thái 34 V. Con ng−ời và môi tr−ờng 35 2
1. Vai trò của con ng−ời trong hệ sinh thái 35 2. Tác động của con ng−ời đến môi tr−ờng 36 Ch−ơng III: Dân số và nhu cầu đời sống 38 I. quần thể ng−ời và sự gia tăng dân số thế giới 38 1. Sự tiến hóa và mở rộng địa bàn c− trú của loài ng−ời 38 2. Các cộng đồng ng−ời 39 3. Dân số và dân c− 40 II. Dân số việt nam 44 III. Nhu cầu l−ơng thực và thực phẩm 46 1. Nhu cầu về khối l−ợng, chất l−ợng và tác dụng của l−ơng thực, thực phẩm 46 2. Những l−ơng thực và thực phẩm chủ yếu 48 3. Dân số − l−ơng thực và thực phẩm 49 4. H−ớng giải quyết l−ơng thực trong t−ơng lai 50 IV. Các nền nông nghiệp 51 1. Nền nông nghiệp hái l−ợm, săn bắt và đánh cá 51 2. Nền nông nghiệp trồng trọt và chăn thả truyền thống 51 3. Nền nông nghiệp công nghiệp hóa 52 4. Nền nông nghiệp sinh thái bền vững 53 V. Nhu cầu nhà ở, công nghiệp hóa và đô thị hóa 54 1. Nhu cầu nhà ở 54 2. Công nghiệp hóa và đô thị hóa 57 VI. nhu cầu về đời sống văn hóa, xã hội của con ng−ời 60 1. Sơ l−ợc lịch sử văn hóa thế giới 60 2. Sơ l−ợc lịch sử văn hóa Việt Nam 61 3. Các nhu cầu về văn hóa − xã hội 62 Ch−ơng IV: Tài nguyên thiên nhiên 66 I. Phân loại tài nguyên 66 1. Tài nguyên vĩnh viễn : 66 2. Tài nguyên có thể phục hồi : 66 3. Tài nguyên không thể phục hồi : 66 II. Tài nguyên sinh học 67 1. Hiện trạng và tình hình khai thác tài nguyên sinh học 67 3
2. Các xu h−ớng ảnh h−ởng đến tài nguyên sinh học 68 III. Tài nguyên rừng 69 1. Vai trò của rừng 69 2. Tài nguyên rừng trên thế giới 69 3. Tài nguyên rừng ở Việt Nam 71 IV. Tài nguyên khoáng sản và năng l−ợng 72 1. Tài nguyên khoáng sản và năng l−ợng trên thế giới 72 2. Tài nguyên khoáng sản và năng l−ợng ở Việt Nam 75 V. Tài nguyên đất 77 1. ý nghĩa của tài nguyên đất đối với đời sống con ng−ời 77 2. Thành phần của đất 77 3. Tài nguyên đất trên thế giới 78 4. Tài nguyên đất ở Việt Nam 81 5. Một số biện pháp chung trong bảo vệ và sử dụng tài nguyên đất 84 VI. Tài nguyên biển và ven bển 86 1. Tài nguyên biển và ven biển trên thế giới 86 2. Tài nguyên thủy sản biển và ven biển Việt Nam 89 VII. Tài nguyên n−ớc 90 1. Khối l−ợng n−ớc của trái đất 90 2. Vai trò của n−ớc đối với thiên nhiên và con ng−ời 91 3. Chu trình n−ớc toàn cầu 92 4. Tài nguyên n−ớc ở Việt Nam 94 Ch−ơng V: Ô nhiễm môi tr−ờng 97 I. Ô nhiễm môi tr−ờng n−ớc 97 1. Định nghĩa và nguyên nhân 97 2. Quản lý và chống ô nhiễm các vực n−ớc 101 3. Các loại tiêu chuẩn và chỉ tiêu đánh giá chất l−ợng n−ớc hay mức độ ô nhiễm n−ớc 101 4. Ô nhiễm n−ớc và quản lý chất l−ợng n−ớc ở Việt Nam 103 II. Ô nhiễm môi tr−ờng không khí 105 1. Định nghĩa và các nguồn gây ô nhiễm không khí 105 2. Sự khuếch tán ô nhiễm trong môi tr−ờng không khí 107 3. Hiệu ứng nhà kính 108 4
4. Tác hại của ô nhiễm không khí lên thực bì, hệ sinh thái và các công trình xây dựng 113 5. Ô nhiễm không khí ở Việt Nam 113 6. Các biện pháp phòng ngừa ô nhiễm không khí 115 III. Ô nhiễm môi tr−ờng đất 115 1. Khái niệm chung và nguồn gốc ô nhiễm 115 2. Ô nhiễm đất bởi các tác nhân sinh học 116 3. Ô nhiễm do tác nhân hóa học 117 4. Ô nhiễm vật lý 117 5. Biện pháp chống ô nhiễm đất 118 6. Vấn đề xử lý rác thải ở đô thị Việt Nam 119 IV. Ô nhiễm nhiệt − phóng xạ và tiếng ồn 120 a − Ô nhiễm nhiệt 121 1. Nguồn gốc ô nhiễm nhiệt 120 2. Tác động của ô nhiễm nhiệt 121 3. Các yếu tố của nóng lên toàn cầu và hủy hoại tầng ôzôn 121 4. Nguồn và các loại hình của các khí nhà kính quan trọng nhất 122 5. Các biện pháp làm giảm ô nhiễm nhiệt 123 b - Ô nhiễm tiếng ồn 124 1. Khái niệm cơ bản về tiếng ồn 123 2. Phân loại tiếng ồn 123 3. Nguồn phát sinh tiếng ồn trong đời sống và sản xuất 124 3. Tác động của ô nhiễm tiếng ồn 124 4. Các biện pháp chống tiếng ồn 125 c − Ô nhiễm phóng xạ 126 1. Nguồn ô nhiễm phóng xạ 125 2. Đơn vị đo mức phóng xạ 126 3. ảnh h−ởng của các chất phóng xạ 127 4. Biện pháp bảo vệ và phòng tránh 128 Ch−ơng VI: Bảo vệ môi tr−ờng 130 I. Bảo vệ môi tr−ờng chung toàn cầu 130 1. Dân số 130 2. L−ơng thực và nông nghiệp 130 5
3. Năng l−ợng 130 4. Công nghiệp 131 5. Sức khoẻ và định c− 131 6. Quan hệ kinh tế quốc tế 131 II. Phát triển bền vững − trách nhiệm của mỗi dân tộc và cả nhân loại 132 1. Khái niệm phát triển bền vững 132 2. Các nguyên tắc của một xã hội bền vững 135 III. Các ch−ơng trình hành động về bảo vệ môi tr−ờng Chung cho toàn cầu 138 1. Khí quyển 138 2. N−ớc 138 3. Các hệ sinh thái 138 4. Biển và đại d−ơng 139 5. Thạch quyển 139 6. Định c− và môi tr−ờng 139 7. Sức khỏe và phúc lợi của con ng−ời 139 8. Năng l−ợng, công nghiệp và giao thông 140 9. Hòa bình, an ninh và môi tr−ờng 140 10. Đánh giá môi tr−ờng 140 11. Biện pháp quản lý môi tr−ờng 140 12. Nhận thức về môi tr−ờng 140 IV. Bảo vệ môi tr−ờng ở Việt Nam 141 1. Hiện trạng môi tr−ờng ở Việt Nam 141 2. Ph−ơng h−ớng giải quyết các vấn đề môi tr−ờng ở Việt Nam 141 3. Chính sách môi tr−ờng của Việt Nam 142 4. Kế hoạch Quốc gia về môi tr−ờng và phát triển lâu bền đến năm 2000 143 5. Đánh giá tác động môi tr−ờng (EIA : environmental impact ssessment) 144 V. Các tổ chức có liên quan đến sinh thái, bảo vệ môi tr−ờng và phát triển bền vững 145 1. Trong n−ớc 145 2. Trên thế giới 146 3. Tuyên ngôn Rio de Janeiro về môi tr−ờng và phát triển 147 6
lời nói đầu Trong khoảng vài thập kỷ gần đây nhiều vấn đề về môi tr−ờng đã đặt ra cho con ng−ời những thách thức lớn nh− : sự bùng nổ dân số, ô nhiễm môi tr−ờng, sự suy thoái và cạn kiệt một số dạng tài nguyên Vì vậy, khoa học môi tr−ờng đã đ−ợc nhiều lĩnh vực, ngành nghề trong xã hội quan tâm nghiên cứu và giải quyết. Tuy nhiên, việc nhận thức các vấn đề môi tr−ờng trong mối quan hệ của các hệ thống thống nhất có liên quan đến các yếu tố của tự nhiên, sinh vật, con ng−ời và những hệ thống hoạt động kinh tế, văn hóa, xã hội, của chính chúng ta. Nói chung, mối quan hệ của môi tr−ờng đến sự tồn tại và phát triển bền vững của xã hội loài ng−ời mới thực sự đ−ợc quan tâm đầy đủ trong những năm gần đây. Những thành tựu mới của khoa học môi tr−ờng cho phép con ng−ời có khả năng nghiên cứu sâu nhiều vấn đề chuyên ngành, phối hợp có hiệu quả trong các lĩnh vực đa ngành và liên ngành để giải quyết triệt để những vấn đề môi tr−ờng trong phạm vi rộng lớn, có ảnh h−ởng sâu sắc đến toàn khu vực nh− : sự ô nhiễm của đại d−ơng, đẩy lùi các bệnh dịch, giải quyết nhu cầu l−ơng thực, Tuy nhiên, càng ngày những vấn đề của môi tr−ờng đặt ra cũng càng nghiêm trọng hơn, không những đe dọa đến sự phát triển của xã hội mà còn làm ảnh h−ởng đến sự sống, khả năng tồn tại của con ng−ời nói chung. Chính vì vậy, ở rất nhiều n−ớc trên thế giới, khoa học môi tr−ờng đã và đang đ−ợc đ−a vào ch−ơng trình giáo dục chính khóa cho các học sinh từ tiểu học cho đến bậc đại học − và việc cung cấp kiến thức của khoa học môi tr−ờng cho cán bộ, giáo viên trong các hệ thống đào tạo là điều thực sự cần thiết. Hiện nay, chúng ta đã có khá nhiều t− liệu về giáo dục môi tr−ờng. Mỗi tác giả đề cập đến các vấn đề của môi tr−ờng dựa trên những đặc điểm phục vụ cho mỗi ngành nghề khác nhau. Cuốn giáo trình này là tài liệu dành cho đối t−ợng là học viên ngành Giáo viên Tiểu học Hệ Đào tạo Từ xa của Đại học Huế. Chúng tôi cố gắng đề cập đến những vấn đề cơ bản của khoa học môi tr−ờng liên hệ với thực tế và cập nhật hóa các kiến thức liên quan. Trong điều kiện và khả năng cho phép cũng nh− để phục vụ kịp thời cho việc học tập của các học viên, giáo trình chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Chúng tôi mong nhận đ−ợc những ý kiến đóng góp của học viên và những ng−ời quan tâm. các tác giả 7
Ch−ơng I Giới thiệu về khoa học môi tr−ờng I. Khái niệm Khái niệm môi tr−ờng bao gồm tất cả các yếu tố sống và không sống ở xung quanh chúng ta. Nh− vậy, môi tr−ờng đ−ợc hiểu nh− là gồm : không khí, đại d−ơng và lục địa trong đó có cả sinh vật (động vật, thực vật và vi sinh vật) sinh sống. Trong một giới hạn nào đó thì môi tr−ờng có liên quan đến một điểm dân c−, một cộng đồng, một quốc gia, một lãnh thổ hay một khu vực, Vì vậy, những vấn đề về môi tr−ờng gắn liền với cuộc sống của con ng−ời bắt đầu từ khi xuất hiện loài ng−ời cho đến tận ngày nay. Và chính vì thế kiến thức về môi tr−ờng đã có từ lâu, loài ng−ời đã quan tâm đến các vấn đề môi tr−ờng để phục vụ cho cuộc sống của chính bản thân mình nh− khai thác tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ nơi sống, xây dựng chỗ c− trú, trồng trọt, chăn nuôi, Tuy nhiên, cho đến cách đây vài thập kỷ, khoa học môi tr−ờng mới trở thành một bộ môn liên ngành đ−ợc sự quan tâm của nhiều ngành nghề, mọi tầng lớp dân c− ở nhiều n−ớc trong khu vực và trên thế giới. Khoa học môi tr−ờng là môn học nghiên cứu toàn thể các điều kiện ngoại cảnh, trong đó có sinh vật đang sống và phát triển. Khoa học môi tr−ờng là ngành khoa học nghiên cứu tổng thể các yếu tố của môi tr−ờng liên quan đến đời sống và sự phát triển kinh tế, văn hóa xã hội của con ng−ời. Khoa học môi tr−ờng có liên quan đến sinh thái học : là môn học nghiên cứu mối quan hệ giữa các sinh vật với các yếu tố môi tr−ờng bao quanh nó. Vì vậy, có thể xem khoa học môi tr−ờng nh− là bộ môn sinh thái phát triển bền vững. II. Đối t−ợng và nhiệm vụ Môi tr−ờng tự nhiên là cơ sở cho sự tồn tại và phát triển của loài ng−ời. Môi tr−ờng là nơi c− trú, nơi cung cấp cho con ng−ời toàn bộ vật chất để sinh sống và phát triển ; đồng thời tác động của con ng−ời ngày càng tăng cũng làm ảnh h−ởng đến môi tr−ờng. Đối t−ợng nghiên cứu của khoa học môi tr−ờng bao gồm các yếu tố tự nhiên, yếu tố vật chất và xã hội, có ảnh h−ởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con ng−ời và tự nhiên. Theo nghĩa rộng “môi tr−ờng” là tổng hợp các điều kiện bên ngoài có ảnh h−ởng tới một vật thể hoặc một sự kiện. Bất kể một vật thể, một sự kiện nào cũng tồn tại và 8
diễn biến trong một môi tr−ờng. Khái niệm chung về môi tr−ờng nh− vậy đ−ợc cụ thể hóa đối với từng đối t−ợng và mục đích nghiên cứu. Đối với các cơ thể sống, “môi tr−ờng sống” là tổng hợp những điều kiện bên ngoài có ảnh h−ởng tới đời sống và sự phát triển của cơ thể. Đối với con ng−ời, “môi tr−ờng sống” là tổng hợp các điều kiện vật lý, hóa học, kinh tế, xã hội bao quanh con ng−ời và có ảnh h−ởng tới sự sống, sự phát triển của từng cá nhân và của cả cộng đồng. Nhiệm vụ của khoa học môi tr−ờng là phải tìm ra các biện pháp giải quyết các vấn đề về môi tr−ờng ở thời đại ngày nay, thời đại t−ơng ứng với xã hội công nghiệp và hậu công nghiệp. Đó là các vấn đề : − Gia tăng dân số hợp lý. − Sản xuất nông, lâm, ng− nghiệp bền vững. − Phòng, chống và xử lý ô nhiễm môi tr−ờng. − Khai thác hợp lý và bảo vệ các loại tài nguyên thiên nhiên. − Quản lý tốt môi tr−ờng, phòng tránh các rủi ro về môi tr−ờng. − Nghiên cứu các nguyên lý cơ bản của sinh thái học, quần thể, quần xã ảnh h−ởng lên con ng−ời và ng−ợc lại. Từ các nghiên cứu, nhận định trên, ng−ời ta đề ra những ph−ơng h−ớng, ch−ơng trình hành động cụ thể, thiết thực với các vấn đề môi tr−ờng hiện nay. Cụ thể hóa nhiệm vụ của khoa học môi tr−ờng là : + Tìm hiểu thành phần, cấu trúc, đặc điểm của môi tr−ờng nói chung và các hệ môi tr−ờng nói riêng. Xác định các đặc tính của các mối quan hệ bên trong giữa các thành phần của hệ, đặc biệt là quá trình trao đổi chất và năng l−ợng trong hệ. + Tìm hiểu quá trình biến động và chiều h−ớng thay đổi của môi tr−ờng do tác động của con ng−ời trong quá khứ để nắm đ−ợc các quy luật biến đổi của môi tr−ờng do con ng−ời gây ra, trên cơ sở đó tiến hành dự báo về môi tr−ờng. + Điều tra cơ bản về thực trạng môi tr−ờng hiện nay trên phạm vi toàn cầu cũng nh− ở từng khu vực, từng địa ph−ơng để dựa vào đó lập kế hoạch bảo vệ và cải thiện môi tr−ờng. + Nghiên cứu nội dung và quy trình công nghệ cũng nh− các biện pháp kỹ thuật cụ thể của công tác quản lý môi tr−ờng ; bao gồm các khâu giám sát, xử lý, điều chỉnh, bảo vệ và cải thiện môi tr−ờng nói chung và của từng hệ nói riêng. + Nghiên cứu các khía cạnh sinh thái của vấn đề môi tr−ờng, quy trình và biện pháp bảo vệ các quần xã sinh vật, bảo vệ tính đa dạng sinh học, phòng tránh các thảm họa sinh thái có thể gây ra bởi hoạt động của con ng−ời, nhất là vấn đề cân bằng trong các hệ. 9
Nghiên cứu nội dung và quy trình công nghệ của công tác điều khiển môi tr−ờng, bao gồm các khâu dự báo, quy hoạch và thiết kế các hệ môi tr−ờng ; đặt ra các ch−ơng trình hành động cho toàn cầu và khu vực, chỉ đạo sự phối hợp giữa các ngành, các cấp, các quốc gia, các khu vực trên thế giới ; soạn thảo các văn bản pháp lý cũng nh− ch−ơng trình tuyên truyền, giáo dục về vấn đề môi tr−ờng trong cộng đồng cũng nh− trong nhà tr−ờng từ bậc tiểu học đến đại học. III. Các chuyên ngành của khoa học môi tr−ờng 1. Các phân môn khoa học môi tr−ờng Khoa học môi tr−ờng, tuy là ngành học mới mẻ, nh−ng b−ớc đầu cũng đã hình thành đ−ợc một số phân môn nh− : Sinh học môi tr−ờng, địa học môi tr−ờng, hóa học môi tr−ờng, y học môi tr−ờng, lịch sử môi tr−ờng, kinh tế − xã hội môi tr−ờng, điều tra môi tr−ờng, giám sát và quản lý môi tr−ờng, xử lý ô nhiễm môi tr−ờng (n−ớc, đất, không khí, tiếng ồn, phóng xạ, nhiệt, ), sinh thái môi tr−ờng, dự báo môi tr−ờng và điều khiển môi tr−ờng 2. Quan hệ của khoa học môi tr−ờng với các ngành khoa học khác Môi tr−ờng học là một khoa học liên ngành (có sự phối hợp giữa các ngành) và đa ngành. Vì là một ngành khoa học tổng hợp, cần phải thu thập, xử lý nhiều loại dữ kiện rất khác nhau, phải sử dụng rất nhiều ph−ơng pháp và biện pháp khác nhau nên có thể nói khoa học môi tr−ờng có liên quan chặt chẽ đến hầu hết các ngành khoa học tự nhiên, khoa học xã hội và các ngành kỹ thuật − công nghệ. Có thể kể đến những mối liên quan sau : − Liên quan đến sinh học, đa dạng sinh học, động vật học, thực vật học, nhất là đối với các loài hoang dại. − Liên quan đến sinh thái học và dựa trên những nguyên lý cơ bản của sinh thái học để nghiên cứu môi tr−ờng. − Liên quan đến khoa học trái đất : Khoa học môi tr−ờng và khoa học trái đất không thể tách rời nhau vì nhờ khoa học trái đất làm nền tảng, chúng ta có thể biết đ−ợc những thực trạng, những diễn biến xảy ra trong trái đất ảnh h−ởng đến môi tr−ờng và con ng−ời. − Liên quan đến khoa học tự nhiên : Các môn toán, vật lý, tin học, hóa học đều rất cần thiết cho khoa học môi tr−ờng. − Liên quan đến khoa học xã hội : Các yếu tố nh− dân số, nhân văn, t− t−ởng, văn hóa, xã hội cũng cần thiết cho khoa học môi tr−ờng. − Liên quan với khoa học kinh tế : Ngoài các lĩnh vực nêu trên khoa học môi tr−ờng còn liên quan đến khoa học kinh tế và một số môn học khác, nhất là trong việc tính toán hiệu quả kinh tế những lợi ích hoặc thiệt hại do con ng−ời gây ra để có những ph−ơng h−ớng hoạt động chính xác. 10
IV. Ph−ơng pháp nghiên cứu của khoa học môi tr−ờng 1. Ph−ơng pháp luận Ba quan điểm cơ bản làm nền tảng cho mọi nghiên cứu về môi tr−ờng là quan điểm hệ thống, quan điểm sinh thái và quan điểm lịch sử − so sánh. Đặc điểm quan trọng nhất của môi tr−ờng là có cấu trúc mang tính chất hệ. Vì vậy, phải đứng trên quan điểm hệ thống mới giải quyết đ−ợc đúng đắn các vấn đề môi tr−ờng. Mặt khác, cơ sở nền tảng của các hệ môi tr−ờng là các hệ sinh thái. Do đó, bất kỳ vấn đề môi tr−ờng nào ngoài các khía cạnh kỹ thuật, kinh tế, xã hội bao giờ cũng phải đ−ợc quan tâm đúng mức trên khía cạnh sinh thái. Về bản chất, suy cho cùng vấn đề môi tr−ờng là vấn đề sinh thái. Không thể có sự phát triển bền vững của các quốc gia cũng nh− của toàn nhân loại nếu vấn đề môi tr−ờng không đ−ợc giải quyết trên quan điểm sinh thái học. Môi tr−ờng không chỉ là vấn đề của ngày hôm nay mà còn là hậu quả, là sự tiếp nối của ngày hôm qua và là nền tảng cơ sở của môi tr−ờng t−ơng lai, môi tr−ờng của ngày mai. Vì vậy, khi nghiên cứu các vấn đề về môi tr−ờng, không thể không sử dụng quan điểm lịch sử − so sánh để phân tích. 2. Ph−ơng pháp nghiên cứu Khoa học môi tr−ờng có liên quan chặt chẽ đến rất nhiều ngành khoa học khác nên phải sử dụng rất nhiều ph−ơng pháp nghiên cứu của nhiều ngành khoa học. Có thể xếp chúng vào 4 nhóm ph−ơng pháp quan trọng nhất gồm : − Nhóm ph−ơng pháp điều tra, quy hoạch và dự báo ; − Nhóm ph−ơng pháp nghiên cứu sinh thái ; − Nhóm ph−ơng pháp các biện pháp kỹ thuật ; − Nhóm các ph−ơng pháp toán học và bản đồ học. V. Khoa học môi tr−ờng trên thế giới và ở việt nam Đây là một ngành khoa học còn rất non trẻ, nh−ng có nhiều tiềm năng và đang phát triển rất mạnh mẽ. Kể từ sau Hội nghị Quốc tế về bảo vệ môi tr−ờng ở Stockholm 1972, khoa học môi tr−ờng ở trên thế giới đang phát triển nhanh. Nhiều viện nghiên cứu về môi tr−ờng đ−ợc thành lập, nhiều tr−ờng đại học đã xây dựng các khoa và bộ môn chuyên đào tạo cán bộ khoa học quản lý và công nghệ môi tr−ờng. Nhiều tạp chí, nhiều sách giáo khoa, sách chuyên khảo về khoa học môi tr−ờng, về quản lý và về công nghệ môi tr−ờng đã đ−ợc xuất bản. Trung bình hàng năm có khoảng 30 hội nghị khoa học quốc tế liên quan đến môi tr−ờng. Gần đây nhất, Hội nghị các nguyên thủ Quốc gia về bảo vệ môi tr−ờng ở Riô de Janeiro 1992 11
đã thảo ra bản hiến ch−ơng 21 đề cập đến các hoạt động của các quốc gia về môi tr−ờng đến đầu thế kỷ XXI. ở Việt Nam, nhận thức về sự cần thiết phải bảo vệ môi tr−ờng cũng đã có khá sớm : Giáo trình sinh thái học đ−ợc giảng dạy ở đại học từ các năm 60. V−ờn quốc gia Cúc Ph−ơng đ−ợc thành lập từ năm 1962. Hội bảo vệ thiên nhiên và môi tr−ờng ở n−ớc ta đ−ợc thành lập vào năm 1987, Luật bảo vệ môi tr−ờng đ−ợc quốc hội thông qua năm 1988, ch−ơng trình nghiên cứu cấp nhà n−ớc về bảo vệ môi tr−ờng đ−ợc thực hiện liên tục từ 1980 đến nay. Về cơ quan chủ quản : Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi tr−ờng chính thức chịu trách nhiệm chỉ đạo và quản lý môi tr−ờng từ năm 1992. Trong quá trình phát triển khoa học nghiên cứu về môi tr−ờng hiện nay đòi hỏi : − Cần phải có nhận thức đầy đủ về công tác bảo vệ môi tr−ờng và thông tin về môi tr−ờng phải luôn đ−ợc cập nhật. − Cần có đội ngũ cán bộ khoa học và kỹ thuật giỏi về khoa học môi tr−ờng và công nghệ môi tr−ờng. − Có đ−ờng lối, chính sách đúng đắn về bảo vệ môi tr−ờng. Ngoài ra, cần phải đầu t− thích đáng về tiền của và nhân − vật lực cho công tác bảo vệ môi tr−ờng ở các địa ph−ơng và khu vực. 12
Ch−ơng II SINH THáI HọC VớI KHOA HọC MÔI TRƯờNG I. Sinh vật trong môi tr−ờng sống Mối quan hệ giữa sinh vật và môi tr−ờng là mối quan hệ tác động t−ơng hỗ lẫn nhau trong quá trình sống và phát triển của sinh vật. Chính vì vậy, khi nói đến môi tr−ờng cụ thể mà sinh vật sống trong đó, các nhà sinh thái hay dùng thuật ngữ “môi tr−ờng sống”. 1. Các yếu tố môi tr−ờng và nhân tố sinh thái Môi tr−ờng là toàn bộ các điều kiện tự nhiên tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến đời sống của sinh vật. Vì vậy, những yếu tố cấu trúc nên môi tr−ờng nh− ánh sáng, nhiệt độ, thức ăn, độ ẩm, đ−ợc gọi là yếu tố môi tr−ờng. Nói một cách khái quát : Môi tr−ờng là một khái niệm gắn liền với sự sống, bao gồm những thực thể và hiện t−ợng của tự nhiên, đảm bảo cho sự phát sinh và phát triển của sự sống. Nếu xét tác động của môi tr−ờng lên đời sống một sinh vật cụ thể ta gọi là nhân tố sinh thái. Có 3 loại nhân tố sinh thái : Nhân tố vô sinh, nhân tố hữu sinh và con ng−ời đ−ợc tách thành một nhóm nhân tố riêng. Sinh vật phản ứng lại tác động của mỗi nhân tố sinh thái theo 4 đặc điểm sau : − Bản chất của nhân tố tác động ; − Tần số tác động ; − Thời gian tác động ; − C−ờng độ tác động. Các quy luật sinh thái : a) 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 mối quan hệ hai chiều. − Sự phát triển của các yếu tố ngoại cảnh quyết định xu thế phát triển chung của sinh vật. Sự tác động trở lại của sinh vật đến môi tr−ờng đ−ợc giới hạn trong những chừng mực nhất định. 13
− C−ờng độ tác động, thời gian tác động, cách tác động khác nhau dẫn tới những phản ứng khác nhau của sinh vật. b) Quy luật tác động đồng thời Các yếu tố sinh thái tác động đồng thời lên các sinh vật. Sự tác động tổng hợp trong nhiều tr−ờng hợp không giống nh− trong các tác động riêng rẽ. c) Quy luật tác động về l−ợng Trong các quy luật tác động về l−ợng ta th−ờng đề cập đến các định luật tối thiểu của Liebig và định luật về sự chống chịu của Shelford. Định luật tối thiểu của Liebig − 1840 : Các loài sinh vật cần cho cơ thể của chúng hầu hết các nguyên tố hóa học có trên trái đất. Có thể chia nguyên tố hóa học làm 3 nhóm t−ơng quan với sự đòi hỏi của cơ thể sinh vật : Nhóm các nguyên tố tạo sinh nh− C, H, O và N ; nhóm các nguyên tố đại l−ợng nh− Ca, Na, K, P, S, và nhóm nguyên tố vi l−ợng : Cu, Co, Ni, Ti, B, Zn Nội dung của định luật : Các nguyên tố vi l−ợng tuy sinh vật chỉ cần với hàm l−ợng rất thấp, nh−ng chúng phải có mặt trong cơ thể sinh vật với một hàm l−ợng tối thiểu thì các sinh vật mới tồn tại đ−ợc, chúng sẽ điều khiển năng suất và tính ổn định của các quần thể (bên cạnh việc phải đủ các chất dinh d−ỡng mà sinh vật cần với hàm l−ợng lớn nh− Nitơ, Phospho, Kali, ). Định luật về sự chống chịu của Shelford (định luật giới hạn) : Sự sống của các sinh vật đ−ợc giới hạn bởi các mức tối thiểu và tối đa của các điều kiện, các yếu tố vật lý của môi tr−ờng nh− ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, độ chua, độ phì, độ mặn Nghĩa là nếu một yếu tố nào đó của môi tr−ờng có giá trị thấp hơn mức tối thiểu và cao hơn mức tối đa thì đều dẫn đến sự tử vong của sinh vật. Ví dụ : Cá chép chỉ sống đ−ợc trong giới hạn về nhiệt độ từ 2oC đến 40oC. Các mức tối thiểu và tối đa này là riêng cho từng yếu tố và có giá trị tuyệt đối riêng cho từng loài sinh vật. Biên độ thích hợp giữa hai giá trị chính là giới hạn chịu đựng của một loài sinh vật đối với yếu tố đó. Có loài sinh vật có thể có biên độ rất rộng đối với yếu tố này, nh−ng lại rất hẹp đối với yếu tố khác nh− loài rộng nhiệt, hẹp nhiệt ; loài rộng muối, hẹp muối, Rất dễ hiểu khi những loài sinh vật có sự phân bố rộng rãi trên bề mặt trái đất là những loài có biên độ rộng đối với hầu hết các yếu tố môi tr−ờng. Giá trị thích hợp nhất của từng yếu tố môi tr−ờng đối với từng loài đ−ợc gọi là giá trị tối −u (hay cực thuận) của yếu tố đối với loài đó. Ngoài ra, ngay đối với một loài, ở những giai đoạn phát triển khác nhau sẽ cần những giá trị tối −u khác nhau. Th−ờng một sinh vật có hai đặc tr−ng : Đó là tổ sinh thái và nơi ở. Tổ sinh thái : bao gồm những nhu cầu thiết yếu về yếu tố sinh thái mà cá thể đó cần để sinh sống. Nơi ở : là khu vực mà cá thể chiếm cứ để làm nơi ở. 14
2. Tác động của các nhân tố sinh thái đến đời sống sinh vật a) Các nhóm nhân tố sinh thái trong môi tr−ờng Các nhân tố sinh thái trong môi tr−ờng (các nhân tố trực tiếp và nhân tố gián tiếp) đã tác động đến sự sinh tr−ởng và phát triển của sinh vật. Chúng thúc đẩy hoạt động sống và sự sinh sản cũng nh− kìm hãm hay có khi gây tác hại đến sinh vật. Có 3 nhóm nhân tố sinh thái : − Nhóm nhân tố vô sinh : Gồm các nhân tố khí hậu (chủ yếu là nhiệt độ, ánh sáng, không khí và n−ớc), đất, địa hình, Đó là những thành phần không sống của tự nhiên. − Nhóm nhân tố hữu sinh : Gồm các nhân tố thuộc về thế giới hữu cơ. Đó là các sinh vật sống nh− vi sinh vật, nấm, thực vật, động vật mà mỗi sinh vật th−ờng chịu ảnh h−ởng trực tiếp hay gián tiếp trong mối liên hệ cùng loài hay khác loài ở xung quanh. − Nhóm nhân tố con ng−ời : Các loài sinh vật đều có tác động đến môi tr−ờng (qua trao đổi chất). Đáng kể nhất là con ng−ời có thể làm thay đổi hẳn môi tr−ờng và sinh giới ở nơi này hoặc nơi khác. Vì vậy, con ng−ời đ−ợc tách ra thành nhóm nhân tố riêng. b) Các nhân tố sinh thái cơ bản tác động đến sinh vật ánh sáng Tuỳ theo độ dài sóng, có thể chia ánh sáng thành ba loại : − ánh sáng có thể nhìn thấy đ−ợc : Độ dài của các tia từ 380 − 780àm. Đó là các tia : Tím (380 − 430àm), xanh (430 − 490àm), lục (480 − 570àm), vàng (570 − 600àm), đỏ (600 − 780àm). − Tia tử ngoại : Độ dài sóng ngắn (10 − 380àm), không nhìn thấy đ−ợc. Các tia tử ngoại có sóng từ 290 − 380àm có thể tiêu diệt vi khuẩn. Một số tia khác gây tác hại đến sinh vật đã bị ôzôn của khí quyển hấp thu ở độ cao 25 − 30km tr−ớc khi xuống mặt đất. − Tia hồng ngoại : Mắt th−ờng không trông thấy đ−ợc, có độ dài sóng lớn (780 − 340.000àm). Tia này sinh ra nhiệt nên có ảnh h−ởng đến trung tâm điều hòa nhiệt của hệ thần kinh động vật, đến các cơ quan cảm giác và các hoạt động sinh lý của thực vật. Mặt trời, mặt trăng, các tia vũ trụ, sao băng cung cấp ánh sáng và năng l−ợng cho sự sống trên trái đất, đáng kể nhất là mặt trời. Các chất trong khí quyển nh− ôxy (O2), ôzôn (O3), khí cacbonic (CO2), hơi n−ớc đã hấp thu khoảng 19% toàn bộ bức xạ, 34% phản xạ vào khoảng không vũ trụ và 47% đến bề mặt trái đất. Đối với cơ thể sống, ánh sáng có vai trò quan trọng : 15
− ánh sáng là nguồn cung cấp năng l−ợng cho cây xanh quang hợp và ngay cả một số sinh vật dị d−ỡng nh− vi khuẩn, nấm cũng sử dụng một phần ánh sáng trong quá trình sinh tr−ởng và phát triển. − ánh sáng điều khiển chu kỳ sống của sinh vật. − C−ờng độ và thời gian chiếu sáng ảnh h−ởng đến sự trao đổi chất, năng l−ợng và nhiều quá trình sinh lý của cơ thể. − ánh sáng có ảnh h−ởng lớn đến toàn bộ đời sống của sinh vật : + Nhiều cây có tính h−ớng sáng mạnh nên hình thái của cây cũng thay đổi. Ví dụ : Cây −a sáng th−ờng có vỏ cây màu nhạt, dày và tán rộng. + ánh sáng ảnh h−ởng đến sự tỉa cành tự nhiên. Ví dụ : Sự phân bố ánh sáng không đồng đều nên cách sắp xếp lá cũng không giống nhau. + Cây sinh tr−ởng trong điều kiện chiếu sáng khác nhau thì lá có đặc điểm hình thái, giải phẫu khác nhau. Ví dụ : Lá ở ngọn th−ờng nhỏ, dày, cứng, nhiều gân, màu nhạt. Lá ở trong tán có phiến lớn, mỏng, mềm. + ánh sáng ảnh h−ởng đến sinh lý của cây. Ví dụ : C−ờng độ hô hấp của lá ngoài sáng cao hơn ở trong bóng mát. C−ờng độ quang hợp của lá cây xanh lớn nhất khi chiếu tia sáng đỏ. + Chế độ chiếu sáng thay đổi cũng ảnh h−ởng đến hoạt động sinh dục của một số loài động vật. Ví dụ : Làm thay đổi mùa sinh sản của cá hồi. ở Malaysia, thỏ mang thai vào những ngày trăng tròn. Nhiệt độ Nhiệt độ là nhân tố có ảnh h−ởng nhiều đến đời sống thực vật. Nhiệt độ có sự liên hệ mật thiết với bức xạ của mặt trời, cho nên sự phân bố nhiệt ở các khu vực là khác nhau, và thay đổi theo thời gian. M.A Humbernman nhận định : Nhiệt độ là nhân tố khí hậu chủ yếu có ảnh h−ởng đến sự phân bố của các quần thể thực vật. Trong những điều kiện nhiệt độ khác nhau đều có ảnh h−ởng đến sự sinh tr−ởng và phát triển cũng nh− sự tồn tại của thực vật. Nhiệt độ còn làm biến đổi cảnh quan ở các vùng khí hậu khác nhau. Nhiệt độ ảnh h−ởng đến các quá trình sinh hóa của các tổ chức của cơ thể thực vật. Nhiệt độ còn ảnh h−ởng đến cấu trúc tế bào, các bào quan và ngay cả đến hệ keo sinh chất. Nhiệt độ cũng ảnh h−ởng đến các nhân tố khác của môi tr−ờng nh− : độ ẩm trong đất, sự mất n−ớc của cơ thể sinh vật Nhiệt độ tạo ra những nhóm sinh thái có khả năng thích nghi khác nhau. 16
Nhiệt độ trên trái đất phụ thuộc vào năng l−ợng mặt trời và thay đổi theo các vùng địa lý, theo chu kỳ trong năm. Phổ nhiệt độ của tự nhiên rất rộng, nh−ng sự sống chỉ tồn tại trong một giới hạn nhiệt độ rất hẹp (từ − 200oC đến 100oC). Phần lớn sinh vật sống trong phạm vi nhiệt độ từ 0oC đến 50oC. Trong giới hạn nhiệt độ thích hợp, nếu nhiệt độ tăng sẽ làm cho quá trình trao đổi chất tăng lên, tốc độ sinh tr−ởng của sinh vật cũng tăng và tuổi thành thục đến sớm. − ảnh h−ởng của nhiệt độ đối với cơ thể thực vật : + Về hình thái, giải phẫu : Nhiệt độ thấp có ảnh h−ởng đến hình thái của cây. Ví dụ : Cây Taraxacum có ánh sáng và độ ẩm giống nhau, nếu để cây ở nhiệt độ 6oC thì lá xẻ thùy sâu, nếu ở nhiệt độ 15oC − 18oC thì lá có răng c−a nhỏ ở mép. Hai cây sồi có hình thái khác nhau, nếu cho tác động nhiệt nh− nhau, sau 1 năm lá lại giống nhau. + Về hoạt động sinh lý : Nhìn chung, cây quang hợp tốt trong khoảng nhiệt độ từ 20 − 30oC. Đối với các loài thực vật nhiệt đới, khi nhiệt độ lên đến 40oC làm hô hấp ngừng lại, khi nhiệt độ giảm xuống 0oC thì diệp lục bị biến dạng ảnh h−ởng lớn đến quá trình quang hợp. − ảnh h−ởng của nhiệt độ đối với cơ thể động vật : Ng−ời ta có thể chia động vật thành hai nhóm : động vật đồng nhiệt (nhóm động vật không x−ơng sống, cá, ếch nhái, bò sát ), động vật đẳng nhiệt (chim và thú). + Động vật đẳng nhiệt (chim, thú) thuộc một loài hay các loài gần nhau ở miền Bắc có kích th−ớc lớn hơn ở miền Nam. + Động vật biến nhiệt (cá, ếch nhái, bò sát ) ở miền Nam có kích th−ớc lớn hơn ở miền Bắc. Các động vật ở vùng lạnh có bộ lông dày và dài hơn các động vật ở vùng nóng (ví dụ : h−ơu, gấu Bắc cực có lông dày hơn h−ơu, gấu ở nhiệt đới nhiều). Độ ẩm − n−ớc N−ớc ở ba dạng : dạng hơi nh− hơi n−ớc ở trong không khí − độ ẩm không khí ; dạng lỏng nh− n−ớc ở sông, hồ, biển ; dạng rắn nh− băng, tuyết. Sự chuyển đổi của ba dạng n−ớc trên giúp cân bằng n−ớc trên hành tinh của chúng ta và chúng tạo thành vòng tuần hoàn n−ớc. Trong cơ thể sinh vật, n−ớc chiếm 80 − 90% khối l−ợng cơ thể. N−ớc cần cho quá trình trao đổi chất, sự quang hợp của cây Đối với thực vật, n−ớc là nhu cầu không thể thiếu đ−ợc đối với đời sống của cây ; để có 1g chất khô, thực vật cần 500g n−ớc. 17
Đối với nhân tố n−ớc trong môi tr−ờng, ng−ời ta chia sinh vật ra làm 4 loại : − Sinh vật thủy sinh − Sinh vật −a ẩm − Sinh vật chịu hạn − Sinh vật trung sinh Mỗi một loại sinh vật đều thể hiện các đặc điểm thích nghi với chế độ n−ớc trong môi tr−ờng sống bằng nhiều ph−ơng thức khác nhau. Ví dụ : Thực vật chịu hạn có những đặc điểm thích nghi để tăng c−ờng sự hấp thu n−ớc, giảm sự mất n−ớc và hình thành các tổ chức giữ n−ớc cho cây. Một số động vật có những hình thức thích nghi t−ơng ứng, ví dụ : các động vật sống ở n−ớc có những đặc điểm thích nghi với nhiệt độ của n−ớc, sự phân bố của ánh sáng trong n−ớc và l−ợng muối hòa tan trong môi tr−ờng n−ớc (nhóm động vật chịu muối rộng, nhóm động vật chịu muối hẹp). Đối với động vật ở trên cạn đ−ợc chia thành ba nhóm liên quan đến chế độ n−ớc : − Nhóm động vật −a ẩm nh− : ếch, nhái, giun ít tơ, các động vật đất. − Nhóm động vật −a khô nh− : các loài ở sa mạc, trên các vùng đất cát nóng nh− châu chấu sa mạc, sâu bọ cánh cứng, các loài bò sát của đất cát − Nhóm động vật −a ẩm vừa phải : là nhóm trung gian của hai nhóm trên, có thể chịu đựng đ−ợc sự thay đổi của mùa khô và mùa m−a. Nhóm này phần lớn gồm các động vật vùng ôn đới và nhiệt đới gió mùa. M−a phân bố không đồng đều trong không gian và thời gian (hoang mạc 2000mm/năm). Các đới á nhiệt, á xích đạo và các khu vực gió mùa có một mùa m−a và một mùa khô. Nơi có gió Tây thì có m−a quanh năm. Độ ẩm giảm dần từ nội địa ra vùng duyên hải. Độ ẩm chỉ hàm l−ợng n−ớc trong không khí ở dạng hơi có : − Độ ẩm tuyệt đối : là l−ợng hơi n−ớc bão hòa chứa trong 1kg (1m3) không khí ở một nhiệt độ và áp suất xác định. Đây cũng chính là mật độ hơi n−ớc (g/kg hay g/m3) có trong không khí. − Độ ẩm t−ơng đối : là tỷ lệ l−ợng hơi n−ớc thực tế trong không khí so với l−ợng hơi n−ớc lúc bão hòa (tính bằng phần trăm). Sự t−ơng quan giữa độ ẩm và nhiệt độ : là tỷ lệ giữa độ ẩm và nhiệt độ ở một khu vực và sẽ quyết định kiểu quần xã thực vật ở khu vực đó Ví dụ : Vùng nhiệt độ cao và độ ẩm cao có rừng nhiệt đới ẩm th−ờng xanh, vùng nhiệt độ thấp và độ ẩm khá có rừng Taiga, vùng nhiệt độ thấp và độ ẩm kém có thảo nguyên, vùng nhiệt độ cao và độ ẩm kém có savan Một số số liệu về độ ẩm ở một số vùng : 18
− Vùng nhiệt đới : độ ẩm 90 − 95%. − Vùng ôn đới : độ ẩm 60 − 80%. − Vùng đồng cỏ : độ ẩm 25 − 30%. − Vùng sa mạc : độ ẩm 10%. Có hai loại cây −a ẩm : cây −a ẩm chịu bóng và cây −a ẩm −a sáng. − Loại cây −a ẩm chịu bóng th−ờng gặp trong rừng ẩm, chân núi đá vôi, bờ suối nh− nhiều loài thuộc họ Thài lài (Commelinaceac), họ Ráy (Araceac). − Loại cây −a ẩm −a sáng th−ờng mọc ở đồng ruộng hay đồng cỏ ẩm −ớt, phần lớn là những cây thảo nh− Lúa, Rau bợ, Cói Những loài này có đặc điểm của cây −a sáng nh− mô dậu phát triển, diệp lục ít và lá hẹp. Đất Đất đ−ợc hình thành do quá trình phong hóa các lớp đá d−ới tác động của quá trình biến đổi địa chất và khí hậu. Sinh vật đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành đất. Trong đó con ng−ời và những hoạt động của con ng−ời đã tác động làm ảnh h−ởng lớn đến những biến đổi lớn của môi tr−ờng đất. Có nhiều hệ sinh thái trong môi tr−ờng đất, các sinh vật đ−ợc phân bố ở các lớp đất khác nhau, ở các thành phần đất khác nhau, độ thoáng khí, độ ẩm khác nhau Có thể chia ra ba tầng đất cơ bản : Tầng tích luỹ mùn bề mặt, tầng chất rửa trôi và nơi giữ lại các chất từ tầng trên và tầng đất mẹ. Thành phần của đất gồm các chất vô cơ chiếm trên 95% khối l−ợng khô tuyệt đối của đất, chứa 74 nguyên tố khoáng ở dạng hòa tan và liên kết. Chất hữu cơ tuy chỉ chiếm tỷ lệ nhỏ trong thành phần khối l−ợng của đất, nh−ng lại là thành phần có ý nghĩa rất quan trọng đối với đời sống của thực vật, chúng biểu thị mức độ màu mỡ của đất. − N−ớc trong đất bao gồm hàm l−ợng n−ớc liên kết, n−ớc mao dẫn là l−ợng n−ớc tự do ở trong các mao quản đất. Cây sử dụng l−ợng n−ớc mao dẫn là chủ yếu. Ngoài ra, trong đất còn có n−ớc hấp dẫn là l−ợng n−ớc chứa trong các khe hổng lớn và l−ợng n−ớc ngầm đọng lại ở trong các tầng đất không ngấm n−ớc nh− đất sét. − Không khí trong đất gồm có l−ợng O2 thấp và CO2 cao hơn trong không khí. Khi đất ch−a bị ngập n−ớc, nhiều mùn, bã hữu cơ thối rữa tạo thành môi tr−ờng yếm khí. Đất là môi tr−ờng sinh thái khá ổn định, có nhiều sinh vật đất. Cấu trúc và thành phần đất ảnh h−ởng đến quá trình sinh tr−ởng của thực vật, quá trình nảy mầm của hạt. Rễ cây là thành phần có sinh khối lớn nhất ở trong đất, rễ ăn sâu, lan rộng, phát triển đến các lớp đất, có khi đâm sâu đến hơn 20m. Ví dụ : Cây cỏ Lạc có chiều dài của rễ gấp 20 lần chiều cao của thân. 19
Trong đất có nhiều vi khuẩn và nấm. Vi khuẩn chiếm số l−ợng lớn nhất tham gia vào các quá trình phân hủy, các vi khuẩn cố định đạm có khả năng làm giàu dinh d−ỡng cho đất. Động vật đất lại chia thành nhiều nhóm nhỏ tùy theo kích th−ớc của chúng. Ví dụ : các động vật nguyên sinh có kích th−ớc nhỏ ; các loại ấu trùng, giáp xác, giun đất có kích th−ớc lớn hơn. Giun đất có vai trò quan trọng trong việc cải tạo đất, làm thay đổi cấu trúc đất và giúp đất thêm thoáng khí. Ngoài ra, các thú đào hang nh− chuột, các loài động vật lớn nh− thỏ, chồn cũng có những hoạt động làm ảnh h−ởng đến môi tr−ờng đất. Trong quá trình phát triển của thời đại khoa học kỹ thuật, con ng−ời đã có những tác động rõ nét tích cực và tiêu cực làm ảnh h−ởng đến tài nguyên đất nh− : cải tạo đất, bón phân, t−ới n−ớc, phá rừng, sử dụng phân hóa học trong trồng trọt Không khí Không khí là một nhân tố sinh thái có vai trò rất quan trọng đối với đời sống sinh vật. Không khí là thành phần quan trọng của các hệ sinh thái có trong khí quyển, trong đất, n−ớc và các cơ thể sống. Không khí ảnh h−ởng đến nhiệt độ, độ ẩm, sự thoát hơi n−ớc của sinh vật và các quá trình liên quan đến sinh tr−ởng và phát triển của chúng. Thành phần của không khí chủ yếu là nitơ (N2) : 78,08%, O2 : 20,49%, CO2 : 0,03%. Khí ôxy đ−ợc sử dụng trong hô hấp tạo ra năng l−ợng cho các quá trình trao đổi chất của sinh vật. Sự suy giảm hàm l−ợng ôxy sẽ gây hậu quả nghiêm trọng đến đời sống của sinh vật. Những động vật thích nghi với đời sống ở núi cao có nhu cầu ôxy thấp, trái lại một số loài nh− chim bồ câu sẽ chết khi ở độ cao 8500m, (còn vịt nhà vẫn sống đ−ợc ở độ cao 6000m, quạ xám chịu đ−ợc độ cao 8000m). Khi CO2 là nguyên liệu để xây dựng cơ thể sinh vật, là thành phần quan trọng trong quá trình quang hợp của cây xanh. Nồng độ CO2 quá cao trong không khí, trong đất có tác hại đến sinh vật ; một số hoạt động công nghiệp gây nên hiệu ứng nhà kính làm cho nhiệt độ trái đất tăng lên. Các nguồn cung cấp CO2 gồm có : − Cây xanh và động vật thải ra trong quá trình hô hấp. − Các quá trình đốt cháy chất hữu cơ nh− than, củi. − Do hoạt động của núi lửa. − Do sự phân hủy của các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật. Khí N2 tuy có nhiều trong không khí nh−ng đa số thực vật không thể đồng hóa đ−ợc. Động vật sử dụng nhu cầu nitơ thông qua thức ăn, thực vật hấp thụ nitơ ở các đạm nitrit, nitrat và amon. Chỉ có một số sinh vật thuộc ngành vi khuẩn Lam, các vi khuẩn cố định đạm sống cộng sinh với thực vật nh− Rhizobium, Anabaena azoleae là có khả năng cố định nitơ 20
tự do thành các hợp chất đạm nitrit, nitrat thì cây mới sử dụng đ−ợc. ở trong đất, các chất hữu cơ chứa nitơ đ−ợc vi sinh vật phân hủy chuyển thành những hợp chất đơn + − − giản nh− : Nitrosomonas chuyển NH4 thành NO2 và Nitrobacter chuyển NO2 thành −− NO3. NO3đ−ợc cây sử dụng tốt. 3. Sự thích nghi sinh học của sinh vật trong môi tr−ờng sống − Sự thích nghi là một tiến trình gắn liền với ý nghĩa của di truyền học, có khả năng giúp cho sinh vật phát triển dài lâu trong một môi tr−ờng nhất định từ thế hệ này sang thế hệ khác. Giới hạn của sự thích nghi ngụ ý nói đến sự thay đổi có giá trị thích nghi về mặt di truyền. Chúng ta không chỉ sử dụng giới hạn thích nghi để diễn tả một tiến trình thay đổi của sinh vật, mà chúng ta th−ờng gắn nó với kết quả của tiến trình này. Sự thích nghi giúp sinh vật tồn tại và phát triển. Ví dụ : ở nơi khô cạn cây hình thành những tổ chức dự trữ n−ớc, có nhựa mũ, lá dày, hệ rễ phát triển sâu. Về mùa khô một số cây rụng lá. Chỉ một số ít tr−ờng hợp khi điều kiện môi tr−ờng thay đổi đột ngột, thực vật không thích nghi kịp thì sẽ chết. Nh− thời kỳ có gió Lào thổi mạnh ở Bắc khu IV cũ làm nhiều cây chết khô, hoặc các đợt gió mùa Đông Bắc, có s−ơng muối nhiều cây chết rét. Đặc biệt hai ngày 17, 18 tháng 1/1991, nhiệt độ hạ thấp xuống nhiều vì s−ơng muối, ở nông tr−ờng Mộc Châu, nhiệt độ ban đêm xuống tới − 4,7oC đến − 5,9oC khiến chuối rừng, khoai, đu đủ và nhiều cây rừng ở thung lũng bị chết khô nh− cháy. Tuy nhiên, trong những điều kiện mà môi tr−ờng thay đổi đột ngột nh−ng th−ờng xuyên thì cũng có những loài cây thích nghi đ−ợc. Ví dụ : ở vùng sa mạc, thay đổi thời tiết giữa ngày và đêm rất lớn, ban ngày chỗ râm nhiệt độ lên cao tới 52oC, còn ở ngoài nắng thì có thể lên tới 70oC hoặc 80oC, nh−ng ban đêm trời rất lạnh, nhiệt độ xuống thấp có khi tới −7oC. Nói chung, điều kiện ở đó không thích hợp cho thực vật nh−ng vẫn có một số loài tồn tại đ−ợc. Những nơi đặc biệt này, cây hoặc có rễ sâu để hút n−ớc nh− rễ cây Lạc đà (Algaghy camelarum) hoặc hệ rễ phát triển rộng trên bề mặt để hút s−ơng đêm Một số cây khác có hạt nằm d−ới đất 1 − 2 năm, chờ khi có m−a mới mọc lên mặt đất và chỉ trong một thời gian ngắn ra hoa, kết quả và hoàn thành vòng đời của chúng. Khả năng thích nghi của sinh vật đối với môi tr−ờng rất khác nhau, do đó, chúng có nhiều dạng sống khác nhau, có những biến đổi về hình thái bên ngoài và bên trong phù hợp với môi tr−ờng sống. Tuy nhiên, mỗi một loài vẫn giữ đ−ợc một số khả năng di truyền nhất định, đặc biệt là các bộ phận sinh sản. Chính vì vậy, khi nghiên cứu sinh thái, chúng ta không nặng về một mặt thích nghi hoặc di truyền mà phải tìm đ−ợc mối t−ơng quan giữa hai mặt đó ở trong cơ thể của một cây hoặc một loài. 21
Thích nghi là thuộc tính của sinh vật, đ−ợc biểu hiện ra bên ngoài bằng những biến đổi d−ới những dấu hiệu khác nhau. Những biến đổi thích nghi này trở thành đặc điểm của loài giúp thực vật sống và phát triển trong môi tr−ờng đó. Các đặc điểm thích nghi sinh học đ−ợc hình thành trong quá trình tiến hóa thông qua chọn lọc tự nhiên. Ví dụ : Những cây −a sáng phát triển tốt trong điều kiện ánh sáng dồi dào (lim, xà cừ ). Nếu ở trong bóng râm thì chúng sinh tr−ởng và phát triển kém. − Thích ứng là những biến đổi của cơ thể d−ới ảnh h−ởng của môi tr−ờng mang tính chất nhất thời và diễn ra trong đời sống cá thể. Ví dụ : Những cây gặp điều kiện lạnh đột ngột thì không phát triển bình th−ờng, quá trình sinh tr−ởng chậm lại. Khi điều kiện môi tr−ờng trở lại bình th−ờng thì cây sinh tr−ởng tốt. Cây dừa n−ớc có mô xốp phát triển. Nếu đem trồng ở môi tr−ờng cạn, dừa n−ớc vẫn sống đ−ợc nh−ng mô xốp không phát triển. − Mối quan hệ giữa thích nghi và thích ứng thể hiện : thích ứng là cơ sở để cơ thể hình thành các đặc điểm thích nghi. Cả hai đều nhằm giúp cho thực vật tồn tại và phát triển trong môi tr−ờng, nh−ng thích ứng mang tính mềm dẻo của cá thể còn thích nghi sinh học mang tính chất mềm dẻo của loài. Ngay khi cây sống trong môi tr−ờng thích hợp với nó thì sự tuần hoàn của ngày, nhất là của mùa có lúc cũng tạo nên sự chênh lệch về nhiệt độ hoặc về độ khô ráo có thể nguy hiểm cho cây. Cây có nhiều cách đối phó, còn nhiều hơn số các trở ngại mà nó phải v−ợt qua. Vì vậy, có thể thích nghi với mọi điều kiện khó khăn bằng rất nhiều cách. Một trong những cách thích nghi quan trọng nhất của cây là cách chịu đựng qua mùa đông. Raunkiaer đã dựa vào cách thích nghi này để sắp xếp các loại sinh dạng. Mùa đông có nơi n−ớc bị đóng băng không còn đủ dùng, các bộ phận chứa n−ớc có thể bị vỡ tung do sự đông đặc n−ớc, tuyết có thể đè bẹp cây cỏ khi tích tụ thành đống. ở miền ôn đới, mùa đông cây rụng hết lá và ở trong tình trạng tiềm sinh. Raunkiaer đã phân loại cây cỏ theo hình dạng của chúng trong thời gian này. Khi có một lớp tuyết phủ kín mặt đất, chỉ có các đại mộc và tiểu mộc v−ơn lên khỏi tuyết, đó là hiển thực vật (phanerophytes). Vài cây khác vẫn sống bên d−ới lớp tuyết với những thân bò hoặc thân mềm không v−ơn lên đ−ợc và đ−ợc gọi là thực vật chồi gần mặt đất (chamephytes). Trong số những cây bị khô héo vào mùa đông, có những cây còn giữ đ−ợc vài chồi non để phát triển trở lại vào mùa xuân kế tiếp, đó là bán − ẩn thực vật (hemicryptophytes). Nhiều cây khác hoàn toàn mất dạng trong mùa đông bất lợi này và chỉ còn giữ những chồi non ngầm trên các củ ; các căn hành, hoặc d−ới dạng những giò, đó là ẩn − thực vật (cryptophytes), th−ờng đ−ợc gọi là địa thực vật (geophyte). Sau hết, có nhiều cây chỉ còn lại hạt, phân tán trên mặt đất và sẽ nảy mầm khi gặp điều kiện thuận lợi, đó là nhóm hạ thực vật (theophytes). 22
Ngoài những cây sống trên mặt đất, còn có các cây thủy sinh trôi trên mặt n−ớc, hoặc bám vào đất bên d−ới, chìm hẳn trong n−ớc hoặc v−ơn lên trên, chịu n−ớc ngọt hoặc n−ớc mặn, n−ớc l−u thông hay tù hãm, chúng đ−ợc gọi chung là thực vật thủy sinh (hygrophytes). Sự phân phối thực vật theo các sinh dạng kể trên (sinh phổ hoặc biểu đồ sinh dạng) thay đổi theo môi tr−ờng, theo độ lạnh của mùa đông, độ khô của mùa hè và l−ợng tuyết nhiều hay ít Do đó, ta thấy trên núi cao hay ở vùng bắc cực không có hiển thực vật. Ng−ợc lại, chúng có rất nhiều trong các rừng xích đới. Hạ thực vật thì có nhiều ở vùng khô hạn nh− trên bờ Địa Trung Hải, nhất là ở sa mạc 4. Đa dạng sinh học a) Khái niệm Đa dạng sinh học là toàn bộ sự phong phú của cơ thể sống và các tổ hợp sinh thái mà chúng ta là thành viên, bao gồm sự đa dạng bên trong, giữa các loài và sự đa dạng của các hệ sinh thái (Theo công −ớc của Liên Hiệp Quốc năm 1992 về môi tr−ờng và phát triển). Đa dạng sinh học của một quần xã sinh vật thể hiện ở ba dạng : 1. Đa dạng di truyền : là sự đa dạng về gen trong một loài. 2. Đa dạng về loài : là tính đa dạng của các loài trong một vùng. 3. Đa dạng hệ sinh thái : là sự đa dạng về môi tr−ờng sống của các sinh vật trong việc thích nghi với điều kiện tự nhiên của chúng. Tính đa dạng sinh học bao trùm toàn bộ các thành phần tạo ra của hệ sinh thái, đảm bảo sự duy trì một hệ sinh thái đa dạng và phong phú. Đa dạng sinh học luôn thay đổi cùng với sự tiến hóa của sinh vật trong quá trình hình thành loài mới hay sự mất đi của một loài, sự thay đổi điều kiện sống của một hệ sinh thái, hoặc sự suy giảm tính biến dị gen trong một loài. Nguyên nhân gây ra các biến đổi đó là sự biến đổi bất th−ờng của tự nhiên hoặc do hoạt động của con ng−ời. b) Đa dạng sinh học đối với cuộc sống của con ng−ời Đa dạng sinh học có tầm quan trọng rất to lớn đối với sự sống trên trái đất, không gì có thể thay thế đ−ợc. Tất cả những loài sinh vật nuôi trồng hiện tại đều có nguồn gốc từ hoang dại, mỗi loài có tính đặc thù và giá trị riêng. Tầm quan trọng là ở những loài đang còn sống trong điều kiện hoang dại nh−ng lại có quan hệ họ hàng với những loài đã đ−ợc thuần d−ỡng. Chúng có những gen cần thiết cho sự phát triển, bằng các ph−ơng pháp lai ghép nhân tạo có thể tạo ra những giống mới hoặc kiểu hình đặc biệt. Những kiểu hình mới này có thể có khả năng kháng đ−ợc bệnh, có năng suất và chất l−ợng sử dụng cao và thích nghi đ−ợc với những thay đổi của môi tr−ờng. Hiện nay, có rất nhiều loài hoang dại đ−ợc nghiên cứu sử dụng làm l−ơng thực, d−ợc liệu, gỗ, sợi, nhiên liệu, làm thức ăn cho gia súc hoặc nhiều tính năng sử dụng khác. 23
Đa dạng sinh học có vai trò to lớn trong việc giữ cân bằng sinh thái của trái đất, giữ cho khí hậu đ−ợc ổn định, góp phần bảo vệ các nguồn n−ớc và đất, thông qua việc tăng độ phì của đất, điều hòa dòng chảy và tuần hoàn n−ớc, điều hòa ôxy và khoáng chất trong khí quyển, trái đất, sông suối, hồ, ao và biển. Một hành tinh xanh và những hệ sinh thái đại d−ơng có thể kiểm soát khí hậu và khí quyển trên thế giới. Cuộc sống của loài ng−ời chúng ta phụ thuộc vào các loài tự nhiên để tìm ra những chất hóa học mới có thể dùng làm thuốc và kiểm soát sâu bọ, cải thiện đ−ợc mùa màng và chăn nuôi. Bảo vệ đa dạng sinh học là bảo vệ an toàn thực phẩm và môi tr−ờng sống trong lành của con ng−ời. Tài nguyên đa dạng sinh học là tài sản chung của nhân loại, điều đó có vai trò quyết định tới sự phát triển bền vững của mỗi quốc gia. c) Đa dạng sinh học trên thế giới Cho đến nay, ng−ời ta vẫn ch−a biết chính xác số l−ợng loài sinh vật có trên trái đất. Ch−a đầy 5% số loài vùng nhiệt đới đ−ợc định loại. Hiện nay, có nhiều loài mới tiếp tục đ−ợc phát hiện (trung bình 1 năm phát hiện 3 loài chim mới). Những vùng có đa dạng sinh học cao nhất thế giới là rừng m−a nhiệt đới ở Đông Nam á , Trung và Tây Phi và vùng nhiệt đới Nam Mỹ. Hơn một nửa số loài của cả thế giới tập trung trong các vùng rừng m−a nhiệt đới. Cùng với sự phát triển công nghiệp trên trái đất, tính đa dạng sinh học đang ngày càng giảm dần. Tr−ớc hết là do sự hủy hoại rừng, nhất là rừng m−a nhiệt đới ngày một tăng, nhiều loài sinh vật đang bị đe dọa và có thể bị tuyệt chủng, có loài còn bị tuyệt chủng tr−ớc khi đ−ợc phát hiện. Từ năm 1600 đến nay, ng−ời ta đã thống kê tới hơn 700 loài động vật có x−ơng sống, không x−ơng sống và thực vật có mạch đã bị tuyệt chủng. Một số nhà khoa học cho rằng với tốc độ tuyệt chủng của các sinh vật nh− hiện nay thì đến giữa thế kỷ 21, khoảng 25% số loài sinh vật trên trái đất sẽ bị mất đi (IUCN, UNEP, WWF, 1991). Sự nóng lên của khí hậu toàn cầu là nguyên nhân làm thay đổi điều kiện sống tự nhiên của sinh vật, dẫn đến nạn tuyệt diệt nhiều loài. Việc buôn bán động vật và sản phẩm động vật trên toàn cầu là nguyên nhân gây hủy diệt đến một số quần thể hoang dã nh− : hổ, voi, gấu Hiện nay, nhiều n−ớc trên thế giới đã xây dựng đ−ợc nhiều khu vực bảo vệ để ngăn chặn sự suy giảm đa dạng sinh học nh− : khu bảo vệ thiên nhiên, v−ờn quốc gia, khu bảo tồn sinh quyển, khu dự trữ thiên nhiên Tuy nhiên, diện tích khu bảo vệ mới chỉ chiếm khoảng 5% diện tích trái đất. ở Việt Nam, một số kế hoạch và chiến l−ợc đã đ−ợc triển khai nh− : Chiến l−ợc bảo tồn quốc gia (1985), kế hoạch quốc gia về môi tr−ờng và phát triển bền vững (1991), kế hoạch hành động đa dạng sinh học Việt Nam (1995). 24
II. Quần thể và các đặc tr−ng 1. Khái niệm Quần thể là tập hợp những cá thể cùng một loài sinh sống trong một khoảng không gian nhất định, ở một thời điểm nhất định. Các cá thể trong một quần thể có khả năng giao phối với nhau. Tính di truyền của quần thể có liên quan đến đặc tính sinh thái của quần thể (khả năng thích ứng, tính chống chịu, sự thích nghi về sinh sản ), tạo thành những thế hệ tiếp nối duy trì nòi giống. Quá trình hình thành quần thể thể hiện mối quan hệ giữa tập hợp các cá thể của quần thể với điều kiện ngoại cảnh của môi tr−ờng. Những cá thể vì lý do nào đó không thích nghi đ−ợc với sự biến đổi các điều kiện của môi tr−ờng sẽ bị đào thải hoặc phải di chuyển đi nơi khác ; ở môi tr−ờng mới, các cá thể của loài đó thích nghi đ−ợc với các điều kiện sống mới, chúng sẽ tạo thành một quần thể mới. 2. Các mối quan hệ trong quần thể Mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể thể hiện bằng mối quan hệ hỗ trợ, quan hệ cạnh tranh và mối quan hệ tiếp xúc. − Quan hệ hỗ trợ : thể hiện bằng hiệu quả nhóm, nảy sinh khi nhiều cá thể của cùng loài sống chung với nhau trong một khu vực có điều kiện sống đầy đủ và phù hợp. − Quan hệ cạnh tranh : xảy ra khi số l−ợng cá thể tăng lên quá cao không t−ơng ứng với các điều kiện sống trong môi tr−ờng, gây ảnh h−ởng xấu đến những cá thể trong quần thể. − Quan hệ tiếp xúc : có ý nghĩa quan trọng để duy trì tổ chức bầy, đàn, chúng rất đa dạng d−ới nhiều hình thức khác nhau nh− : liên hệ bằng tác nhân hóa học, liên hệ bằng thị giác, bằng thính giác, xúc giác 3. Các đặc tr−ng của quần thể Các đặc tr−ng cơ bản của quần thể gồm : a) Tỷ lệ đực, cái Đây là cơ cấu thành phần mang tính thích ứng đảm bảo hiệu quả sinh sản của quần thể. Tỷ lệ này th−ờng xấp xỉ 1. ở những cá thể tr−ởng thành, tỷ lệ này kém ổn định phụ thuộc vào sự tử vong và điều kiện của môi tr−ờng. b) Thành phần các nhóm tuổi Tỷ lệ nhóm tuổi trong quần thể có vai trò quan trọng trong việc khai thác nguồn sống của môi tr−ờng. Đặc biệt, những nhóm tuổi có sức sinh sản mạnh quyết định khả năng sinh sản của quần thể ở từng thời điểm và cũng quyết định sự phát triển của quần thể trong t−ơng lai. 25
c) Sự phân bố cá thể trong quần thể Mỗi quần thể có một khu vực sinh sống nhất định, số l−ợng cá thể trong quần thể còn tùy thuộc vào các kiểu phân bố gồm : − Phân bố đều. − Phân bố ngẫu nhiên. − Phân bố theo nhóm (là kiểu phân bố phổ biến ở động vật và thực vật). d) Mật độ quần thể Mật độ quần thể là số l−ợng sinh vật của quần thể thể hiện trên đơn vị diện tích hay thể tích. Đây là đặc tr−ng cơ bản của quần thể có ảnh h−ởng đến sự sinh tr−ởng và sinh sản của các cá thể trong quần thể. Hiện nay ng−ời ta phân biệt : − Mật độ thô : đ−ợc xác định bởi số l−ợng cá thể hay sinh khối của quần thể trên một đơn vị diện tích (thể tích) của khu vực phân bố quần thể. − Mật độ sinh thái : là diện tích thực sự cần thiết cho sự sinh sống của những cá thể trong quần thể. e) Sức sinh sản của quần thể Sức sinh sản là khả năng của quần thể làm tăng số l−ợng bổ sung cho quần thể khi số l−ợng cá thể trong một quần thể bị giảm sút. Sức sinh sản cá thể của một loài gọi là hệ số sinh sản hoặc hệ số sinh tr−ởng, là số l−ợng trứng hay số l−ợng con do một cá thể sinh ra trong một lứa. Trong thực tế, hệ số sinh sản này không cố định mà phụ thuộc vào các điều kiện của môi tr−ờng. Điều kiện sống, mật độ quần thể đều ảnh h−ởng đến sức sinh sản của quần thể. Sức sinh sản ở quần thể cái đ−ợc biểu thị bằng công thức BGI. Ogan nh− sau : pj rx r : số trứng trung bình một lần đẻ p : thời kỳ giữa hai lần đẻ trứng j : tuổi bắt đầu sinh dục x : số lần đẻ trứng trong đời sống g) Tỷ lệ tử vong của quần thể Tỷ lệ tử vong là mức giảm dân số của quần thể do sự tử vong của cá thể ở những lứa tuổi khác nhau. Tỷ lệ tử vong của cá thể đ−ợc quyết định bởi tuổi thọ sinh lý trung bình của cá thể. Trong tự nhiên, tuổi thọ trung bình của cá thể ngắn hơn tuổi thọ sinh lý của cá thể vì nhiều nguyên nhân nh− ảnh h−ởng bất lợi của điều kiện sống, của khí hậu, dịch bệnh, sự cạnh tranh gây ra hậu quả tử vong khác nhau ở cá thể đực, cái ở những lứa tuổi khác nhau. 26
h) Sự sinh tr−ởng của quần thể Sự sinh sản và tử vong làm ảnh h−ởng đến sự sinh tr−ởng của quần thể. Hệ số sinh tr−ởng (r) là số l−ợng cá thể mà một cá thể có thể sinh ra trong một đơn vị thời gian. Nếu gọi N là số l−ợng cá thể của quần thể ở thời điểm t, và dN/dt là chỉ số gia tăng của quần thể thì hệ số sinh tr−ởng của quần thể hay còn gọi là chỉ số gia tăng theo cá thể là : dN/Ndt. i) Sự phát tán của quần thể Là yếu tố quan trọng đảm bảo sự sinh tồn của quần thể. Khả năng phát tán phụ thuộc vào khả năng vận chuyển và cách thức mà chúng tồn tại đ−ợc ở nơi đ−ợc phát tán đến. k) Sự biến động số l−ợng của quần thể Sự biến động số l−ợng của cá thể trong quần thể phụ thuộc vào những yếu tố nội tại của quần thể và các điều kiện ngoại cảnh của môi tr−ờng (nhất là thức ăn). Sự biến động có thể mang tính chu kỳ. Ví dụ : ngày, đêm, mùa. Những loài có chu kỳ sống ngắn và các yếu tố môi tr−ờng kém ổn định thì có sự biến động mạnh hơn, th−ờng xuyên hơn. Một quần thể ổn định là quần thể tự nhiên có sự biến động rất nhỏ về số l−ợng (luôn gần với giá trị trung bình). Ví dụ : Cừu đ−ợc thuần hóa ở đảo Tasomania sau 54 năm quần thể đã đạt đ−ợc tới mức tối đa 1.700.000 cừu và giữ đ−ợc số l−ợng ổn định này trong 70 năm. III. quần xã và các đặc tr−ng 1. Khái niệm Quần xã sinh vật là tập hợp các loài cùng sống trong một khoảng không gian nhất định, gọi là sinh cảnh. Chúng t−ơng tác với nhau và với môi tr−ờng tạo nên một chu trình vật chất và năng l−ợng. Nh− vậy, quần xã không phải là một sự kết hợp máy móc của các loài sinh vật mà quần xã đ−ợc hình thành trong một quá trình và liên kết với nhau bằng những mối quan hệ sinh thái về thức ăn và nơi ở. Tên gọi của quần xã có thể dựa vào đặc tr−ng của môi tr−ờng hoặc của loài −u thế. Theo khái niệm sinh cảnh là môi tr−ờng vô sinh nh−ng trên thực tế để dễ nhận biết ng−ời ta th−ờng dùng vật chỉ thị là thảm thực vật vì thực vật th−ờng chiếm −u thế trong một sinh cảnh và có tác động, ảnh h−ởng rõ rệt đến sinh cảnh. 27
Quần xã cơ sở có tính chất đặc tr−ng là đạt đ−ợc kích th−ớc lớn và hoàn thiện về mặt tổ chức. Vì vậy, chúng có tính t−ơng đối độc lập. Các quần xã liên hệ với năng l−ợng ánh sáng mặt trời và không phụ thuộc vào quần xã lân cận. 2. Những đặc tr−ng cơ bản của quần xã a) Độ nhiều ứng với số l−ợng cá thể của loài sống trên một đơn vị diện tích hay thể tích. Chúng thay đổi theo thời gian. Ví dụ : Mùa, năm Ký hiệu : 0 : không có − : hiếm hoặc phân tán + : hơi nhiều ++ : nhiều +++ : rất nhiều b) Độ th−ờng gặp Độ th−ờng gặp hay chỉ số có mặt là tỷ lệ phần trăm số địa điểm lấy mẫu có loài đ−ợc xét so với tổng số địa điểm lấy mẫu trong vùng nghiên cứu. Độ th−ờng gặp đ−ợc biểu thị bằng công thức sau : p1ì 00 C = P p : số lần lấy mẫu P : Tổng số địa điểm đã lấy mẫu Loài th−ờng gặp : C > 50% Loài ít gặp : 25% < C < 50% Loài ngẫu nhiên : C < 25% c) Loài −u thế Là những loài có vai trò quan trọng trong quần xã do số l−ợng, kích th−ớc, năng suất Chúng tích cực tham gia vào quá trình trao đổi chất và năng l−ợng giữa quần xã với môi tr−ờng. Ví dụ : Bò rừng Bison là loài −u thế trong quần xã đồng cỏ lớn ở Bắc Mỹ. d) Độ −a thích Biểu thị sự gắn bó của một loài đối với quần xã bao gồm : − Loài đặc tr−ng : Chỉ có ở một quần xã nh−ng là loài th−ờng gặp và có độ nhiều cao hơn các loài khác. − Loài −a thích : Là loài có mặt ở nhiều quần xã nh−ng −a thích nhất một trong những quần xã đó. 28
− Loài ngẫu nhiên : Có mặt ở nhiều quần xã. − Loài lạc lõng : Là loài ngẫu nhiên có mặt trong quần xã. e) Độ đa dạng Độ đa dạng là mức phong phú về số l−ợng loài trong quần xã. Đây là tính chất quan trọng của quần xã. Khi điều kiện ngoại cảnh thích hợp thì quần xã có số l−ợng loài lớn, nh−ng số cá thể trong loài nhỏ dẫn đến hệ số đa dạng cao. Khi điều kiện không thuận lợi, quần xã có số l−ợng loài thấp nh−ng số l−ợng cá thể của mỗi loài cao và hệ số đa dạng thấp. Sự đa dạng về loài trong quần xã có quan hệ đến sự ổn định của hệ sinh thái. Độ đa dạng càng cao thì tính ổn định sẽ càng cao và ng−ợc lại. g) Cấu trúc của sự phân bố Quần xã có cấu trúc đặc tr−ng t−ơng ứng với sự phân bố cá thể của các loài khác nhau. Những đặc điểm về cấu trúc nh− : − Đặc điểm của sự phân tầng (phân chia theo chiều thẳng đứng). − Đặc điểm phân đới (phân chia theo chiều ngang). − Đặc điểm hoạt động (tính chu kỳ). Rừng nhiệt đới th−ờng có 5 tầng : 3 tầng cây gỗ, 1 tầng cây bụi, 1 tầng cỏ và d−ơng xỉ. V−ờn cây trái th−ờng có 4 tầng : 2 tầng cây gỗ, 1 tầng cây bụi, 1 tầng rau màu và cỏ dại. ở biển th−ờng gặp tảo nâu và tảo đỏ ở độ sâu 200m, còn tảo lục phân bố ở tầng trên. Các loài chim cũng th−ờng gặp trong những tầng nhất định, nhất là vào mùa sinh sản. iv. hệ sinh thái 1. Khái niệm Hệ sinh thái là tập hợp của quần xã sinh vật và sinh cảnh. Quần xã và sinh cảnh là hai thành phần của một khối thống nhất tạo thành một hệ thống t−ơng đối ổn định, bền vững. Ng−ời ta phân biệt hệ sinh thái tự nhiên nh− : một ao, hồ, một cánh rừng và hệ sinh thái nhân tạo nh− : một ruộng lúa, một v−ờn cây Ngoài ra, còn có hệ sinh thái nhân văn bao gồm hệ sinh thái tự nhiên t−ơng tác với kinh tế − xã hội của con ng−ời. 2. Cấu trúc của hệ sinh thái Một hệ sinh thái hoàn chỉnh bao gồm các thành phần chủ yếu sau : 29
− Các yếu tố không sống nh− các yếu tố vật lý : ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, dòng chảy ; các yếu tố vô cơ ở dạng khí, lỏng, khoáng chất tham gia vào chu trình tuần hoàn vật chất. − Các yếu tố sống bao gồm : + Sinh vật sản xuất : chủ yếu là cây xanh có khả năng tổng hợp các hợp chất hữu cơ trong cơ thể. + Sinh vật tiêu thụ (tiêu thụ bậc 1, 2, 3) : chủ yếu là động vật. + Sinh vật phân hủy hay phân giải : chủ yếu là các vi khuẩn, nấm, vi sinh vật biến các chất hữu cơ thành vô cơ (trả lại cho sinh cảnh). Các hệ sinh thái đều có nhu cầu về nguồn năng l−ợng bên ngoài nhất là ánh sáng mặt trời để hoạt động. Những yếu tố vô cơ cần thiết cho đời sống của sinh vật đều đ−ợc sử dụng và tái sử dụng theo chu trình trong hệ sinh thái. 3. Sự chuyển hóa vật chất và dòng năng l−ợng trong hệ sinh thái Trong hệ sinh thái luôn luôn có sự trao đổi vật chất và năng l−ợng ở bên trong nội bộ quần xã và giữa quần xã với sinh cảnh. a) Chuỗi thức ăn và l−ới thức ăn : Các thành phần của quần xã liên hệ với nhau bởi quan hệ dinh d−ỡng thực hiện bằng chuỗi và l−ới thức ăn. Chuỗi thức ăn là một dãy bao gồm các loài sinh vật, mỗi loài là một mắt xích trong chuỗi thức ăn có mối quan hệ dinh d−ỡng kế tiếp. Có hai loại chuỗi thức ăn. − Chuỗi thức ăn mở đầu bằng cây xanh. Ví dụ : Cỏ → Thỏ → Cáo → Hổ. − Chuỗi thức ăn bắt đầu bằng chất hữu cơ bị phân hủy. Ví dụ : chất mùn → động vật đáy → cá chép. Mỗi loài trong quần xã không phải chỉ liên hệ với một chuỗi thức ăn mà có thể với nhiều chuỗi. Tập hợp của các chuỗi thức ăn của quần xã tạo thành l−ới thức ăn. 30
Hình 1 : L−ới thức ăn của quần xã đồng cỏ Bắc Mỹ (Shelford) b) Bậc dinh d−ỡng và tháp sinh thái Bậc dinh d−ỡng bao gồm những mắt xích thức ăn thuộc một nhóm sắp xếp theo các thành phần của chuỗi thức ăn nh− : sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ 1, 2, 3 Tháp sinh thái đ−ợc biểu diễn bằng các hình chữ nhật chồng lên nhau và chiều dài phụ thuộc vào số l−ợng hay năng l−ợng của cùng một bậc dinh d−ỡng. Có ba loại tháp sinh thái : − Tháp số l−ợng : đ−ợc xây dựng dựa trên các bậc dinh d−ỡng theo số l−ợng cơ thể; − Tháp sinh khối : đ−ợc xây dựng dựa trên các bậc dinh d−ỡng theo sinh khối. Tháp sinh khối có giá trị cao hơn tháp số l−ợng. − Tháp năng l−ợng : là tháp sinh thái hoàn thiện nhất. Các bậc dinh d−ỡng đ−ợc trình bày d−ới dạng số năng l−ợng đ−ợc tích luỹ trong một thời gian nhất định trên một đơn vị diện tích hay thể tích. Tháp năng l−ợng bao giờ cũng có đỉnh ở phía trên là do khi chuyển bậc dinh d−ỡng từ thấp lên cao chúng tuân theo hai định luật cơ bản : + Năng l−ợng có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác và không bị hủy diệt. + Năng l−ợng chuyển từ cấp này sang cấp khác không bao giờ có hiệu suất 100% (thấp hơn 100%). 4. Chu trình sinh − địa − hóa Chu trình vật chất sinh − địa − hóa là sự vận động của các chất vô cơ trong hệ sinh thái bằng con đ−ờng từ ngoại cảnh chuyển vào cơ thể sinh vật, rồi từ cơ thể sinh vật chuyển trở lại ngoại cảnh. Trong quá trình này, vật chất đ−ợc bảo toàn chứ không bị mất đi một phần d−ới dạng năng l−ợng nh− sự chuyển hóa năng l−ợng qua các bậc dinh d−ỡng. a) Chu trình n−ớc (H2O) N−ớc là thành phần quan trọng cần thiết cho sự sống và cơ thể sống của sinh vật. N−ớc có mặt d−ới ba dạng : khí, lỏng, rắn. D−ới tác động của mặt trời, n−ớc biển từ dạng lỏng bốc hơi và di chuyển vào khí quyển. Có đến 1/3 l−ợng n−ớc m−a trên lục địa là do biển cung cấp. M−a trên lục địa đ−ợc các hệ sinh thái sử dụng và giữ lại một phần tr−ớc khi trả về biển hay không khí. N−ớc m−a ngấm xuống đất một phần, phần còn lại đ−ợc chảy ra sông, biển. Hiện nay, việc sử dụng n−ớc đang gặp nhiều khó khăn do sự phân bố của n−ớc không đồng đều và tác động của con ng−ời làm ô nhiễm môi tr−ờng n−ớc. 31
Hình 2 : Sơ đồ chu trình n−ớc (Paradis 1979) b) Chu trình Cacbon (C) Cacbon là thành phần cơ bản kiến tạo nên các phân tử hữu cơ lớn hơn cần thiết cho sự sống. Từ nguồn dự trữ, cacbon đ−ợc thực vật hấp thụ d−ới dạng CO2 để chuyển thành các chất hữu cơ thực vật (nhờ quá trình quang hợp), sau đó đi qua các bậc dinh d−ỡng tiếp theo rồi quay lại môi tr−ờng thông qua hiện t−ợng hô hấp và lên men của sinh vật và sự cháy của các chất hữu cơ (than đá, dầu lửa ). Con ng−ời đã can thiệp vào chu trình cacbon bằng hai cách khác nhau làm gia tăng l−ợng CO2 trong không khí. − Việc sử dụng các nhiên liệu trầm tích nh− dầu, than và các nguyên liệu nh− gỗ, củi − Các hoạt động chặt phá rừng và các thảm thực vật làm ảnh h−ởng đến lá xanh của tự nhiên (sử dụng CO2 trong khí quyển để tạo thành chất hữu cơ ở cây xanh). 32
' Hình 3 : Sơ đồ chu trình cacbon trong thiên nhiên (Smith 1996) Hình 4 : Sơ đồ chu trình nitơ (Smith 1996) c) Chu trình Nitơ (N2) Khí nitơ chiếm 78% thể tích khí quyển mà phần lớn động vật và thực vật không − sử dụng đ−ợc. Nếu nitơ biến đổi hòa tan trong n−ớc d−ới dạng hợp chất chứa NO3 − thì đ−ợc rễ cây hấp thụ nh− là một phần của chu trình nitơ. Thực vật biến đổi NO3 33
thành phân tử chứa nitơ nh− protein, axít nuclêic cần thiết cho sự sống. Khi động vật và thực vật chết, vi sinh vật phân hủy các phân tử N2 thànhkhí NH3 và các muối + chứa ion NH4 . d) Chu trình Phôtpho (P) Hình 5 : Sơ đồ chu trình photpho (Đuvigneau 1963) P là thành phần dinh d−ỡng quan trọng cho động thực vật, chúng đ−ợc sử dụng −3 d−ới dạng phốtphat (PO4 ). Các chất thải của động vật và xác bã của động thực vật sẽ trả lại một l−ợng rất lớn P vào môi tr−ờng. Con ng−ời đã can thiệp vào chu trình P bằng những hoạt động nh− sau : − Khai thác các trầm tích đáy, đại d−ơng để làm phân bón, thuốc tẩy −3 − N−ớc thải công nghiệp và nông nghiệp chứa các ion PO4 làm ảnh h−ởng đến đời sống của các sinh vật. 5. Sự cân bằng sinh thái Sự cân bằng sinh thái của hệ sinh thái bao gồm trạng thái “nội cân bằng” trong nội bộ hệ và “ngoại cân bằng” với các hệ lân cận. − Trạng thái cân bằng của một hệ chỉ đạt đ−ợc khi thành phần, cấu trúc, hoạt động của hệ ổn định : các mối quan hệ bên trong giữa tất cả các thành phần của hệ ổn định, vòng tuần hoàn sinh vật trong hệ diễn ra một cách bình th−ờng và ổn định. 34
− Cân bằng sinh thái trong một hệ sinh thái còn là một “cân bằng động” vì mọi sự ổn định trong hệ và giữa các hệ tuần hoàn không phải là sự ổn định tuyệt đối mà luôn luôn có sự dao động, nghiêng ngả bởi vô số biến đổi, tác động lớn nhỏ luôn luôn xảy ra ở một thành phần nào đó của hệ nói riêng và toàn hệ nói chung hoặc xảy ra ở các hệ láng giềng mà chắc chắn là có ảnh h−ởng đến hệ. − Cân bằng sinh thái trong một hệ sinh thái còn là một “cân bằng tự điều chỉnh” nhờ vào khả năng thích nghi to lớn và đa dạng của các loài sinh vật sống trong hệ, để đối phó với các loại biến đổi tác động khác nhau mà hệ phải chịu đựng, ngõ hầu duy trì trạng thái cân bằng của hệ, để hệ không bị “phá vỡ và huỷ diệt”. Khả năng tự điều chỉnh này chỉ phát huy tác dụng đối với các loại biến đổi thuận nghịch. Còn những biến đổi không thuận nghịch vì v−ợt quá khả năng tự điều chỉnh của hệ sẽ phá vỡ cân bằng của hệ, triệt tiêu sự tồn tại của hệ, và một hệ khác (th−ờng là xấu hơn) sẽ đ−ợc thay thế. Nh− vậy, đại đa số các hệ sinh thái trên trái đất là đang ở trạng thái cân bằng (các quần xã cao đỉnh). Các hệ đang bị mất cân bằng có thể tạm thời do chịu tác động của những biến đổi không thuận nghịch, đang trên đà diễn thế, đặc biệt nguy hại nhất là đang trên đà diễn thế ng−ợc. Những hệ sinh thái đầu tiên tồn tại vào khoảng 3 tỷ năm về tr−ớc đã chứa đựng những sinh vật kỵ khí nhỏ bé nhất sống bằng các chất hữu cơ đ−ợc tổng hợp trong các quá trình vô sinh. Kế tiếp đó là sự xuất hiện đồng loạt các quần thể tảo tự d−ỡng làm thay đổi thành phần khí quyển và khôi phục lại khí quyển. Trải qua thời kỳ địa chất lâu dài, các sinh vật đã tiến hóa và các hệ đã xuất hiện theo h−ớng ngày càng phức tạp và càng đa dạng hơn. v. Con ng−ời và môi tr−ờng 1. Vai trò của con ng−ời trong hệ sinh thái Những hoạt động kinh tế, nông nghiệp và công nghiệp của con ng−ời chỉ có thể đạt đ−ợc hiệu quả bền vững trên cơ sở biết vận dụng phù hợp với các quy luật sinh thái. Mặt khác, các hoạt động sinh thái gìn giữ, bảo vệ môi tr−ờng, bảo vệ thiên nhiên, bảo vệ nguồn gen chỉ có ý nghĩa góp phần thúc đẩy và nâng cao hiệu quả của các hoạt động kinh tế. Trong hoạt động sản xuất và đời sống, con ng−ời tác động vào thiên nhiên bằng nhiều hình thức và ph−ơng tiện khác nhau, có thể phân thành ba nhóm : − Nhóm I : Con ng−ời tác động vào thiên nhiên chủ yếu bằng sức mạnh cơ bắp, đây là thời kỳ làm nông nghiệp thô sơ của thời kỳ cộng sản nguyên thủy và chiếm hữu nô lệ. 35
− Nhóm II : Con ng−ời tác động vào thiên nhiên chủ yếu bằng công cụ lao động, ví dụ thời kỳ cơ giới hóa, điện khí hóa. − Nhóm III : Con ng−ời tác động vào thiên nhiên bằng trí tuệ và tôn trọng các quy luật tự nhiên. Con ng−ời chỉ là một thành phần của hệ sinh thái, dù con ng−ời có trí tuệ thì cũng khó đạt đ−ợc thành công to lớn khi áp đặt ý muốn chủ quan của mình đối với thiên nhiên. Vì vậy, con ng−ời phải hiểu đ−ợc các quy luật chi phối các hệ sinh thái, biết vận dụng mặt tích cực và hạn chế hoặc tránh những mặt tiêu cực của quy luật sinh thái. Con ng−ời đã tác động vào hệ sinh thái tự nhiên rất nhiều : khai thác sản phẩm của sinh vật trong n−ớc nh− đánh bắt, nuôi trồng thủy sản, hải sản ; trên đất nh− chăn nuôi, trồng trọt, khai thác, chặt phá rừng. Con ng−ời tạo ra hệ sinh thái nhân tạo nh− kết hợp trồng trọt, trồng rừng, chăn nuôi (nh− mô hình VAC). Con ng−ời tích cực tham gia bảo vệ môi tr−ờng, chống lại quá trình ô nhiễm môi sinh và quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên và môi tr−ờng. 2. Tác động của con ng−ời đến môi tr−ờng Con ng−ời đã xuất hiện trên trái đất khoảng 3 đến 4 triệu năm, trải qua nhiều thời đại đã tác động và làm biến đổi sâu sắc đến tự nhiên. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật phục vụ cho các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp và cuộc sống của mình, con ng−ời đã biết ứng dụng hoặc sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên để phục vụ cho đời sống. Con ng−ời đã biết cải tạo tự nhiên nh− mở rộng đất đai, làm thủy lợi làm tăng khả năng khai thác và sử dụng các nguồn của cải vật chất nhằm thỏa mãn nhu cầu vật chất và tinh thần ngày càng tăng của xã hội. Tuy nhiên, hoạt động của con ng−ời cũng đã để lại những ảnh h−ởng tiêu cực đến các hệ sinh thái trong tự nhiên. Ví dụ : sự gia tăng dân số nhanh chóng trên thế giới trong những thập kỷ vừa qua ; sự đe dọa về ô nhiễm môi tr−ờng sống nghiêm trọng và những hoạt động tác hại đến tự nhiên, tác hại đến môi tr−ờng nh− khai thác và phá rừng, làm suy giảm đa dạng sinh học xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới. Điều hiển nhiên mà ai cũng thấy rõ là không có một loài sinh vật nào có thể tồn tại đ−ợc mà lại coi th−ờng sự tái tạo nguồn sống. Bất cứ một quần thể sinh vật nào cũng chỉ có thể tồn tại khi đảm bảo đ−ợc sự điều chỉnh và cân bằng sinh thái thông qua mối quan hệ trong quần xã và với sinh cảnh. Nhu cầu của con ng−ời ngày càng tăng lên nhanh chóng nhất là trong xã hội văn minh, sự phát triển công nghiệp đã và đang dẫn đến sự khai thác cạn kiệt các nguồn tài nguyên và đe doạ sự suy thoái của môi tr−ờng. Vì vậy, mọi ng−ời đều có trách nhiệm và nghĩa vụ bảo vệ môi tr−ờng sống, bảo vệ chính cuộc sống của chúng ta. 36
Câu hỏi h−ớng dẫn học tập Ch−ơng II 1. Khái niệm về sinh thái học và khoa học môi tr−ờng. Mối quan hệ của chúng trong việc nghiên cứu môi tr−ờng sống hiện nay. 2. Phân biệt các yếu tố môi tr−ờng và nhân tố sinh thái. Sự phân chia các loại nhân tố sinh thái. 3. Trình bày và phân tích các quy luật cơ bản của sinh thái. 4. Phân tích vai trò của ánh sáng đối với đời sống sinh vật. Trình bày những đặc điểm thích nghi t−ơng ứng ở động vật và thực vật. 5. ảnh h−ởng của nhiệt độ đến các đặc điểm sinh lý, sinh thái của sinh vật và khả năng thích nghi của chúng. 6. Trình bày những đặc điểm thích nghi của các nhóm động thực vật liên quan đến các chế độ n−ớc trong môi tr−ờng. 7. Trình bày các đặc điểm sinh thái của môi tr−ờng đất và ảnh h−ởng của các yếu tố trong đất đến đời sống của sinh vật. 8. Vai trò của không khí đối với đời sống của động, thực vật và sự thích nghi t−ơng ứng của chúng. 9. Thích nghi sinh học là gì ? Vai trò của thích nghi trong sự tồn tại và tiến hóa của sinh vật. 10. Đa dạng sinh học và vấn đề bảo tồn đa dạng sinh học hiện nay. 11. Vai trò của đa dạng sinh học trong tự nhiên và đời sống con ng−ời. 12. Trình bày khái niệm quần thể và các đặc tr−ng của quần thể. 13. Phân tích các đặc tr−ng cơ bản của quần xã. 14. Khái niệm hệ sinh thái, thành phần cấu trúc của hệ sinh thái. 15. Phân tích sự chuyển hóa vật chất và dòng năng l−ợng của hệ sinh thái. 16. Khả năng tự điều chỉnh và sự cân bằng của hệ sinh thái. 17. Trình bày vai trò và sự tác động của con ng−ời đến môi tr−ờng sống. 37
Ch−ơng III Dân số và nhu cầu đời sống i. quần thể ng−ời và sự gia tăng dân số thế giới 1. Sự tiến hóa và mở rộng địa bàn c− trú của loài ng−ời a) Sự tiến hóa Con ng−ời xuất hiện đầu tiên ở vùng Đông Phi từ một loài v−ợn sống trên cây cách đây khoảng 7 triệu năm. Cách đây 3 triệu năm, các lực nội sinh đã gây ra một sự đứt gãy có quy mô hành tinh : đứt gãy kiến tạo Hồng Hải − Đông Phi gây nên sự biến đổi hoàn toàn khí hậu Đông Phi, chuyển từ khí hậu ẩm −ớt sang khô hạn. Do đó, loài v−ợn ng−ời buộc phải chuyển từ trên cây xuống mặt đất để kiếm ăn và sinh sống. Hoạt động sống này đã thúc đẩy x−ơng sống của v−ợn ng−ời thẳng ra và chi tr−ớc biến đổi thành tay. Từ đó xuất hiện con ng−ời đứng thẳng (Homo erectus). Cách đây khoảng 40 vạn năm, con ng−ời đã biết chế tác và sử dụng các công cụ lao động thô sơ bằng đá, x−ơng, cành cây Đời sống tập đoàn làm xuất hiện ngôn ngữ. Lao động và ngôn ngữ là nguyên nhân của các biến đổi quan trọng về hình thái : não bộ lớn, x−ơng trán nhô ra, thanh quản phát triển Từ đó xuất hiện “con ng−ời khéo léo” (Homo habilus). Cuối cùng, cách đây khoảng vài chục vạn năm, “ng−ời khôn ngoan” (Homo sapines) đã thay thế Homo babilus với cấu tạo hình thái, trình độ ngôn ngữ t−ơng tự con ng−ời hiện đại. b) Sự mở rộng địa bàn c− trú − Địa bàn khởi thủy của con ng−ời ở Đông Phi, từ đó tỏa lên Bắc Phi, xuống Nam Phi, qua châu Âu và châu á (hiện nay, ngoài châu Phi ch−a có nơi nào tìm thấy sọ ng−ời có tuổi trên 1 triệu năm). − Từ rừng núi, trung du, con ng−ời đã mở rộng địa bàn c− trú xuống đồng bằng và vùng duyên hải. − Cách đây khoảng 25.000 năm, ng−ời cổ Bắc á đã có sự di c− sang châu Mỹ qua eo biển Bering, tr−ớc hết là Bắc Mỹ sau đó tỏa xuống Trung và Nam Mỹ. đó là nguồn gốc của các thổ dân da đỏ hiện nay và họ thuộc chủng ng−ời Mongoloit (da vàng). 38
− Cách đây 20.000 năm có cuộc di c− lớn từ Nam Phi, Nam ấn Độ qua lục địa châu úc và các đảo của châu Đại D−ơng. Họ là nguồn gốc của các thổ dân hiện nay ở châu lục này, thuộc chủng ng−ời Negro − Oxtraloit (da ngăm). − Khoảng 3.000 − 4.000 năm tr−ớc đây có các cuộc di c− lớn của các bộ tộc du mục của ng−ời Aryan từ vùng Lý Hải − Trung á xuống Tây á, Iran, ấn Độ để trở thành ng−ời Do Thái, Arập ở Tây á và Bắc Phi, ng−ời Ba T− ở Trung Đông và ng−ời ấn Độ. Trong thời gian này các bộ tộc ng−ời Hán từ l−u vực sông Hoàng Hà cũng tràn xuống phía Nam, dồn bộ tộc Miên xuống Quảng Tây và Bắc Đông D−ơng. − Thế kỷ XV − XIX có sự di c− ồ ạt của ng−ời da trắng từ châu á. Tiếp đến là sự di dân c−ỡng bức của ng−ời da đen châu Phi sang châu Mỹ. 2. Các cộng đồng ng−ời a) Quốc gia − dân tộc và lãnh thổ − Về mặt hành chính và không gian, thế giới đ−ợc cấu thành bởi các quốc gia (> 200) và một số ít các lãnh thổ. Quốc gia là vùng lãnh thổ có biên giới rõ ràng, trên đó tồn tại một dân tộc với một hoặc vài ngôn ngữ chung, có chính thể, có bộ máy nhà n−ớc và đ−ợc thế giới công nhận. Lãnh thổ là để chỉ một vùng đất, trên đó tồn tại một cộng đồng ng−ời (th−ờng là cùng một dân tộc), cùng nói một ngôn ngữ, có bộ máy nhà n−ớc nh−ng ch−a hoàn toàn độc lập hoặc ch−a đ−ợc thế giới công nhận nh− Hồng Kông, Đài Loan, Puecto Rico − Quốc gia có hai kiểu : đơn nhất và liên bang. Một quốc gia có hai vùng lãnh thổ cách xa nhau (Thổ Nhĩ Kỳ ) hoặc rất xa vùng lãnh thổ chính nh− ở Pháp. − Phần lớn các quốc gia trên thế giới theo chính thể Cộng hoà, số nhỏ hơn theo chính thể quân chủ (có vua). Trong số này, ở các n−ớc “quân chủ lập hiến” vua chỉ là t−ợng tr−ng cho tinh thần quốc gia (Thái Lan, Nhật, một số n−ớc Bắc Âu ), một số n−ớc theo chế độ quân chủ chuyên chế, vua là nhà độc tài (ảrập Xêut, Brunây). Các n−ớc theo chính thể cộng hoà bao gồm : Cộng hoà xã hội chủ nghĩa, cộng hòa tổng thống, cộng hoà thủ t−ớng, cộng hòa Hồi Giáo b) Các chủng tộc ng−ời chủ yếu − Chủng tộc da trắng (Ơropotit) có ba nhánh : ∙ Nhánh ph−ơng Bắc : gồm các n−ớc Bắc Âu. ∙ Nhánh điển hình : các quốc gia châu Âu còn lại. ∙ Nhánh ph−ơng Nam : gồm ng−ời Do Thái, ả rập, Ba T−, ấn Độ. Ng−ời da trắng chiếm đa số ở Canada, Hoa Kỳ, úc, Niu Di lân và một tỷ lệ đáng kể ở các quốc gia vùng Nam Mỹ. − Chủng tộc da đen (Negroit) ở Trung Phi, Nam Phi và ấn Độ − Chủng tộc da vàng (Mongoloit) với ba nhánh ở Bắc á, Đông á và Đông Nam á. − Chủng tộc da nâu (Negro Oxtraloit) là thổ dân vùng châu Đại D−ơng. 39
− Chủng tộc da trắng vàng ở vùng Trung á, Mêhicô và các n−ớc châu Mỹ La Tinh. − Chủng tộc da trắng đen ở Đông Phi. − Chủng tộc da vàng nâu ở Hoa Nam và Đông Nam á (t−ơng ứng với nhánh Mongoloit ph−ơng Nam). Sự khác biệt giữa các đại chủng tộc này chủ yếu dựa vào các đặc điểm hình thái : bộ x−ơng, râu, tóc, lông và đặc biệt là màu da. 3. Dân số và dân c− a) Các chỉ số cơ bản − Cấu trúc tuổi − tháp tuổi : Dân số của mỗi cộng đồng ng−ời đều có cấu trúc tuổi riêng. Đó là tỷ lệ số ng−ời dân nằm ở các nhóm lứa tuổi : + Nhóm ≤ 15 tuổi : d−ới tuổi lao động và d−ới tuổi sinh đẻ. + Nhóm trên 15 − 64 : nhóm tuổi lao động và tuổi sinh đẻ. + Nhóm ≥ 65 tuổi : nhóm già, không lao động và phụ thuộc vào xã hội. ở các n−ớc kém phát triển, số dân d−ới 15 tuổi chiếm một tỷ lệ lớn dự báo sự bùng nổ dân số trong thời gian sắp tới. Tháp tuổi : là biểu đồ hình tháp thể hiện cấu trúc tuổi : mỗi tầng tháp là một nhóm tuổi. Nếu tháp nhọn dần : số ng−ời trẻ chiếm tỷ lệ nhiều hơn thanh niên, trung niên và ng−ời già, chứng tỏ đó là một dân số trẻ (ví dụ Việt Nam). Ng−ợc lại thì sẽ cho thấy một dân số già : ở những n−ớc này dân số không tăng, thậm chí còn giảm. Quan sát tháp tuổi cho thấy cấu trúc thành phần tuổi và thế biến động của dân số. − Tỷ lệ sinh (birth rate − b) : là số l−ợng con sinh ra trên 1000 đầu ng−ời dân hàng năm. − Tỷ lệ tử (death rate − d) : là số ng−ời chết hàng năm tính trên 1000 đầu ng−ời dân. − Tỷ lệ tăng dân số (growth rate − r) : là hiệu số giữa tỷ lệ sinh và tỷ lệ tử (r = b − d). Cần phân biệt “tỷ lệ tăng dân số” với thuật ngữ “% tăng dân số hàng năm” là số l−ợng dân c− tăng hàng năm trên 1000 ng−ời dân. Đánh giá mức tăng dân số thế giới vào đầu những năm 1970 ta có tỷ lệ sinh là 32/1000 dân, tỷ lệ tử là 13/1000 dân/năm. Tỷ lệ tăng dân số t−ơng ứng là 19/1000 dân/năm = 1,9% năm. Giá trị này phù hợp với thời gian tăng gấp đôi dân số là 36 năm của giai đoạn những năm 1970. Bảng 1 cho phép đối chiếu những phần trăm tăng dân số và thời gian tăng dân số gấp đôi. Bảng 1 : % tăng dân số 0,5 0,8 1,0 2,0 3,0 4,0 Thời gian tăng gấp đôi dân số 139 87 70 35 23 18 40
− Tỷ lệ di dân và nhập c− : là số ng−ời đi khỏi hoặc đến c− trú tại một quốc gia (hay một địa ph−ơng) trên tổng số dân trong một năm. Tỷ lệ gia tăng dân số = Tỷ lệ tăng tự nhiên + Tỷ lệ tăng cơ giới trong đó : Tỷ lệ tăng cơ giới = Tỷ lệ nhập c− − Tỷ lệ di c−. Dân số ổn định khi các tỷ lệ sinh, tử, di c−, nhập c− và thành phần tuổi là một hằng số. Dân số này có thể đang tăng hay đang giảm (với tỷ lệ ổn định) hoặc đang đứng yên tức là dân số tăng tr−ởng không (Z.P.G = Zero polulation growth). − Tỷ lệ sinh sản nguyên (NRR = Net reproductive rate) : là tỷ lệ số phụ nữ thế hệ này trên số phụ nữ thế hệ tr−ớc. Có thể quy hoạch dân số dựa vào quy hoạch NRR : + Khi NRR > 1 : dân số đang tăng tăng. + Khi NRR < 1 : dân số đang giảm. + Khi NRR = 1 : dân số đang đứng yên. Trong tiến trình dân số, khi dân số ở trạng thái đứng yên ta có điểm dừng dân số (momentum population). Trong quy hoạch dân số, muốn cho dân số ấy dừng cần phải làm cho NRR = 1. Song ngay khi ta điều khiển để NRR = 1 thì không phải dân số lúc ấy đã dừng ngay mà còn phải chờ làm quy hoạch cho điểm dừng dân số thế giới. Kết quả cho thấy : + Khi NRR = 1 vào năm 1970 thì dân số thế giới đạt 6 tỷ ng−ời vào năm 2000. + Khi NRR = 1 vào năm 2005 thì dân số thế giới dừng ở mức 8 tỷ ng−ời vào năm đầu thế kỷ XXI. − Tỷ lệ mắn đẻ chung (GFR : general fertility rate) chỉ số l−ợng con đẻ của 1000 phụ nữ ở độ tuổi 15 − 44 (nhóm tuổi sinh đẻ của nữ giới). Chỉ số này phản ánh cụ thể và rõ ràng hơn về mức độ gia tăng dân số. Mắn đẻ nhất là số phụ nữ thuộc nhóm tuổi 25 −29. Các n−ớc chậm phát triển có tỷ lệ tăng dân số cao, dân số trẻ và có tỷ lệ mắn đẻ cao. + Châu Âu : trung bình 1 cặp vợ chồng có 1 − 2 con. + Châu á : trung bình 1 cặp vợ chồng có 4 − 5 con. + Châu Phi và Mỹ La Tinh : trung bình 1 cặp vợ chồng có 6 − 8 con. − Tuổi thọ trung bình : là tỷ lệ bình quân của tuổi thọ (tuổi chết do già). Tuổi thọ trung bình ngày nay của thế giới tăng do sự tiến bộ của y học và chất l−ợng cuộc sống nâng cao. Tuổi thọ trung bình có sự khác nhau ở các châu lục : + Các n−ớc phát triển cao (châu Âu) : tuổi thọ trung bình trên 70. + Các n−ớc châu Phi : tuổi thọ trung bình đạt 46. + Các n−ớc châu á : tuổi thọ trung bình đạt 57. 41
b) Sự gia tăng dân số thế giới Từ khởi thủy đến cuộc cách mạng nông nghiệp (7000 − 5500 năm TCN) : − Tổ tiên loài ng−ời xuất hiện vài triệu năm tr−ớc đây −ớc tính khoảng 125.000 ng−ời, tập trung ở châu Phi. Thời đó, tổ tiên loài ng−ời đã có một nền “văn hóa sáng tạo”, gọi là “cách mạng văn hóa thời nguyên thủy”, truyền từ đời tr−ớc đến đời sau. Nhờ đó có thể phân biệt loài ng−ời với loài vật. Sự tiến hóa của loài ng−ời gắn liền với sự phát triển của não bộ. Não bộ phát triển vừa là kết quả, vừa là động lực cho sự phát triển văn hóa xã hội tiếp theo. Về thể tích, não bộ ng−ời Homo sapiens là 1350cm2, trong khi não bộ ng−ời Homo sabilus chỉ đạt 500cm2. − Nhờ sự tiến bộ về văn hóa, sự gia tăng dân số cũng có những chuyển biến kéo theo. Dân số thời kỳ này có tỷ lệ sinh khoảng 40 − 50 /1000, tỷ lệ tử thấp hơn tỷ lệ sinh một chút và tỷ lệ tăng dân số thời kỳ này đ−ợc tính là 0,0004%. − Địa bàn sinh sống của con ng−ời thời kỳ này đã mở rộng khắp hành tinh. Con ng−ời đã có mặt ở Tây bán cầu vào khoảng 4.500 năm TCN. Tác động của con ng−ời vào thiên nhiên cũng rõ rệt và là nguyên nhân chính làm tiêu diệt các loài thú lớn hồi đó nh− voi Mamút Giai đoạn cách mạng nông nghiệp (5500 năm TCN đến 1650). − Cách mạng nông nghiệp xuất hiện đầu tiên ở vùng Trung Đông vào khoảng 7000 − 5000 năm TCN. Đây là b−ớc ngoặt quyết định lịch sử tiến hóa của nhân loại. Thời kỳ này, do chủ động làm ra l−ơng thực, thực phẩm nên tỷ lệ chết giảm và dân số tăng nhanh. Đến đầu công nguyên, dân số thế giới đạt khoảng 300 triệu. − Vào cuối giai đoạn cách mạng nông nghiệp, dân số lúc tăng lúc giảm, song tăng là chủ yếu do các biến động khí hậu, dịch bệnh, nạn đói, chiến tranh. Ví dụ : Giữa thế kỷ XIV, dân số châu Âu đã giảm 1/4 do dịch bệnh. − Dân số thế giới năm 1650 đạt khoảng 500 triệu ng−ời. Sự gia tăng dân số giai đoạn tiền công nghiệp (năm 1650 − 1850) − Giữa thế kỷ XVII là một giai đoạn t−ơng đối ổn định và hòa bình sau chế độ kinh tế phong kiến. ở châu Âu, cách mạng th−ơng mại ra đời và phát triển cùng với cuộc cách mạng nông nghiệp, đặc biệt ở thế kỷ XVIII. Do tìm ra châu Mỹ, diện tích đất canh tác tăng lên. Các loại cây trông : ngô, khoai tây, cà chua đ−ợc đem trồng ở châu Âu và các châu lục khác. − Mặt khác, nhờ các ngành sản xuất, đặc biệt là sản xuất công nghiệp phát triển, y tế phát triển giúp ngăn chặn các dịch bệnh, thế giới ổn định, ít chiến tranh, đói kém nên dân số thế giới mà tr−ớc hết là châu Âu tăng vọt. Dân số châu Âu từ 105 triệu tăng lên 144 triệu ng−ời ; dân số thế giới là 700 triệu (năm 1750) tăng lên 1 tỷ (năm 1850). 42
− ở châu á, nhịp độ dân số tăng chỉ đạt 50 − 75 %. ở Trung Quốc, sau khi nhà Minh sụp đổ (năm 1644) có một thời kỳ hoà bình để phát triển cũng làm dân số tăng. Dân số châu á lúc này tăng hai lần so với kỳ tr−ớc. − Dân số Hoa Kỳ tăng từ 4 triệu (năm 1790) lên 23 triệu (năm 1850). − Châu Phi : không có ghi chép thống kê song −ớc tính vào thời gian này dân số khoảng 100 triệu. Sự chuyển tiếp dân số (năm 1850 − 1930) − Nhờ những cải thiện về điều kiện sinh hoạt do cách mạng nông nghiệp tạo ra, các tiến bộ về công nghiệp, giao thông, y tế, vệ sinh phòng dịch đã làm cho tỷ lệ tử ở châu Âu giai đoạn năm 1850 − 1930 giảm đáng kể : từ 22 − 24/1000 dân/năm xuống 18 − 20/1000 dân/năm vào năm 1900. − Tuy nhiên, vào cuối thế kỷ XIX, tỷ lệ sinh ở các n−ớc ph−ơng Tây giảm theo một khuynh h−ớng khác, đánh dấu một tiến trình dân số thế giới mới, gọi là sự chuyển tiếp dân số. − Sự chuyển tiếp dân số là sự giảm tỷ lệ sinh kéo theo sự giảm tỷ lệ tử do công nghiệp hóa. Quá trình chuyển tiếp dân số diễn ra ở cả nông thôn và thành thị. Tuy nhiên, ở các châu lục á − Phi và Mỹ La Tinh dân số vẫn tiếp tục tăng. Sự tăng dân số thế giới ở thế kỷ XX − Tỷ lệ tăng bình quân của dân số thế giới khoảng 0,8%. ở các n−ớc phát triển dân số tăng chậm, thậm chí giảm. Ng−ợc lại ở các n−ớc đang phát triển, dân số tăng nhanh do tỷ lệ tử giảm, tỷ lệ sinh cao. Ví dụ : Tỷ lệ tăng năm 1950 là 0,8% thì năm 1980 tăng lên 1,8% và hiện nay khoảng 2% ; ở Mỹ, Nhật Bản tỷ lệ tăng là 0,1%, còn ở Mêhicô, Iran, Irắc là 3%. Dân số thế giới cũng tăng nhanh : 1930 : 2 tỷ ; 1950 : 2,5 tỷ ; 1960 : 3 tỷ ; 1975 : 4 tỷ ; 1990 : 5 tỷ ; 1995 : 5,5 tỷ ; 1999 : 6 tỷ. − Một số nơi có tỷ lệ sinh rất cao nh− : châu Phi : 4,5% ; Mỹ La Tinh : 2,8% ; châu á : 2,8% ; Madagaxca, Congo, Angola, Modambic : 4,8% kéo theo tỷ lệ gia tăng dân số tăng : châu Phi : 3% ; Mỹ La Tinh : 2% ; Đông Nam á : 2% ; châu á : 1,9% ; Bắc Mỹ : 1% ; châu Âu : 0,4%. Hiện nay, mỗi năm trên thế giới có khoảng 100 triệu trẻ em, trong đó 90% ở các n−ớc đang phát triển. − Quốc gia đông dân nhất trên thế giới hiện nay là Trung Quốc với 1,22 tỷ ng−ời, tiếp đó là ấn Độ : 930 triệu, Hoa Kỳ : 265 triệu, Indonexia : 197,6 triệu, Braxin : 166,5 triệu (1995). − Do việc tăng dân số quá mức của thế giới nên khoảng tháng 9/94 đã có cuộc họp của 182 quốc gia diễn ra ở Cairo (Ai Cập) thông qua một số vấn đề liên quan đến dân số các n−ớc trên thế giới, nhấn mạnh việc giảm mức tăng dân số. 43
ii. dân số việt nam Theo −ớc tính, đầu công nguyên n−ớc ta có khoảng 1 triệu dân, sản xuất nông nghiệp là hoạt động sản xuất chủ yếu. Thời Pháp thuộc mức chết rất cao song mức sinh còn cao hơn. Điều đó đã góp phần không nhỏ trong việc mở rộng lãnh thổ về ph−ơng Nam. − Dân số Việt Nam thời kỳ các triều đại cuối của nhà Nguyễn dao động khoảng 5 triệu ng−ời (thời vua Gia Long) đến 8 triệu ng−ời (thời Tự Đức). Tuy mức sinh cao song dân số Việt Nam không thể tăng nhanh do các điều kiện sống khó khăn của một nền nông nghiệp lạc hậu, năng suất thấp. Sự có mặt của ng−ời Pháp tại Đông D−ơng và sự xuất hiện đồng thời hệ thống đô thị mới là những yếu tố góp phần biến đổi xã hội và dân số Việt Nam. − Thời kỳ tr−ớc 1945, mức sinh và tử ở Việt Nam đều cao (mức sinh từ 5 − 6 %, mức tử 4 − 5%). − Thời kỳ 1954 − 1974 : là thời kỳ đặc tr−ng giai đoạn đầu của sự quá độ dân số ở Việt Nam : mức chế giảm nhanh và mức sinh tăng vụt lên. Ví dụ : Đồng bằng Bắc Bộ : mức chết là 1,2 % trong khi mức sinh là 4,6% trong giai đoạn 1954 − 1960. ở Miền Nam, mức chết cũng giảm rất nhanh. Thời gian tiếp sau mặc dù chiến tranh ác liệt trên cả hai miền Nam − Bắc, mức sinh vẫn duy trì trên cả n−ớc là 4,2%. Có thể tóm tắt nh− sau : Bảng 2 : Sinh (%) Tử (%) Tăng tự nhiên (%) Tr−ớc 1945 Bắc Kỳ 3,78 2,20 1,58 Trung Kỳ 2,96 1,76 1,20 Nam Kỳ 3,70 2,41 1,29 Toàn quốc 3,75 2,42 1,33 Từ 1955 − 1971 Miền Bắc 1955 − 1960 4,60 1,20 3,40 1960 − 1965 4,30 1,20 3,10 1965 − 1974 4,20 1,40 2,80 Miền Nam 1955 − 1976 4,20 1,20 3,00 − Từ 1979 đến nay : sự biến động dân số Việt Nam t−ơng đối khả quan, dân số tăng khoảng 2,5%. Có thể tóm tắt nh− sau : 44
Bảng 3 : Năm Sinh (%) Tử (%) Tăng tự nhiên (%) 1979 3,35 0,72 2,53 1989 3,14 0,91 2,23 1995 2,95 0,78 1,90 2000 1,70 Nhìn chung, dân số Việt Nam đã b−ớc qua thời kỳ tăng bột phát với mức chết giảm thấp và mức sinh tăng để chuyển sang thời kỳ có tỷ lệ tăng tự nhiên chậm lại, cụ thể là : − 1976 : Việt Nam có 49,10 triệu ng−ời − 1979 : Việt Nam có 52,74 triệu ng−ời − 1982 : Việt Nam có 64,40 triệu ng−ời − 1992 : Việt Nam có 70,00 triệu ng−ời − 1999 : Việt Nam có 79 triệu ng−ời Việt Nam là một trong những quốc gia có mật độ dân số cao nhất thế giới. Năm 1983 mật độ dân số trung bình ở Việt Nam là 200 ng−ời/km2. Mật độ dân số ở Việt Nam cũng không đồng đều ở các khu vực khác nhau : − Lai Châu : 27 ng−ời/km2. − Đồng bằng sông Hồng : 1000 ng−ời/km2. − Đồng bằng sông Cửu Long : 360 ng−ời/km2. − Hà Nội 2.270 ng−ời/km2. − Thành phố Hồ Chí Minh : 1.950 ng−ời/km2. Số ng−ời Việt Nam trong độ tuổi sinh đẻ (20 − 44 tuổi) chiếm 43%, tỷ lệ giới tính dân số d−ới 15 tuổi là 106 nam / 100 nữ, vì vậy Việt Nam là n−ớc có cấu trúc dân số trẻ. Dân số từ 15 tuổi trở lên chiếm 39% tổng dân số. Dân số Việt Nam tập trung chủ yếu ở các tỉnh đồng bằng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long và vùng duyên hải miền Trung tới 75% dân số cả n−ớc. Do đó, mật độ dân số cũng có nhiều biến động. − Mật độ dân số các vùng th−a dân nh− miền núi tăng nhanh. − Dân số thành thị tăng chậm từ 19,2% (năm 1979) lên 20,1% (năm 1989). − Tỷ lệ dân số di chuyển vùng sinh sống trong n−ớc từ năm 1984 − 1989 là 4,5%, trong đó chuyển đến cùng tỉnh là 2%, khác tỉnh là 2,5%. Luồng di chuyển khác tỉnh 45
chủ yếu từ Bắc vào Nam, từ đồng bằng Bắc Bộ, duyên hải Miền Trung lên Tây Nguyên. − Năm 1989, tỷ lệ dân số ch−a có việc làm là 5,8% ; cả n−ớc có 71% lao động nông nghiệp. Một vài chỉ số của dân số Việt Nam : − Tỷ lệ sinh thô : ≈ 45/1000 vào cuối thập kỷ 50 đã giảm xuống mức 32/1000 vào cuối thập kỷ 80. − Mức sinh đẻ của một cặp vợ chồng thành thị là 2,3 con và nông thôn là 4,3 con. − Tỷ lệ tử của trẻ sơ sinh : 45/1000 − Tuổi kết hôn trung bình ở nam là 24,5 ; nữ là 23,2 − Tuổi thọ trung bình của nam là 63 và nữ là 67,5. Bằng nhiều nỗ lực, nhà n−ớc ta đã cố gắng hạ tỷ lệ tăng dân số đến năm 2000 là 1,7%. iii. nhu cầu l−ơng thực và thực phẩm Mọi hoạt động của con ng−ời đều nhằm mục đích cuối cùng là thỏa mãn nhu cầu vật chất và tinh thần của chính mình. Nhu cầu là nguồn gốc và động lực thúc đẩy mọi hoạt động của con ng−ời. L−ơng thực, thực phẩm là nhu cầu đầu tiên và quan trọng nhất đối với con ng−ời, cụ thể nh− sau : 1. Nhu cầu về khối l−ợng, chất l−ợng và tác dụng của l−ơng thực, thực phẩm Cơ thể con ng−ời cần đ−ợc th−ờng xuyên cung cấp đầy đủ l−ơng thực, thực phẩm để : − Bù đắp lại năng l−ợng đã chi phí trong hoạt động sống và lao động. − Xây dựng cơ thể, giúp con ng−ời cấu trúc nên các tế bào để tăng tr−ởng và phát triển, tạo các tế bào mới thay thế tế bào già. − Các chất cơ bản rất cần thiết cho con ng−ời : protit, glucit, lipit, các vitamin, các muối khoáng phải có mặt trong cơ thể với một khối l−ợng tối thiểu ; nếu không sẽ ảnh h−ởng đến hoạt động sống của cơ thể, thậm chí gây tử vong. Sự cần thiết của l−ơng thực, thực phẩm đối với con ng−ời đ−ợc thể hiện ở hai mặt l−ợng và chất : Về l−ợng : Nếu quy khẩu phần l−ơng thực, thực phẩm cung cấp cho con ng−ời hằng ngày ra năng l−ợng, tính bằng Kcalo thì l−ợng calo cần thiết khác nhau phụ thuộc vào các yếu tố : lứa tuổi, giới tính, lao động, vùng khí hậu. 46
− Nhu cầu của một ng−ời lao động nhẹ cần 2500 − 3000 Kcalo/ngày, ng−ời lao động vừa phải cần 3000 − 3500 Kcalo/ngày, ng−ời lao động nặng cần 3500 − 5000 Kcalo/ngày. − Một bé trai từ 1 − 19 tháng tuổi cần 1300 − 1600 Kcalo/ngày và bao giờ cũng lớn hơn nhu cầu của một em gái. − Một bà mẹ đang nuôi con nhỏ cần thêm 1000 Kcalo/ngày. − Một cụ già cần 1900 Kcalo/ngày. − Những ng−ời sống ở vùng khí hậu nóng cần thức ăn ít calo hơn so với những ng−ời sống ở vùng lạnh. Nếu tính số l−ợng trung bình ở tất cả các điều kiện ăn uống khác nhau, ng−ời ta chấp nhận ở mức 2400 Kcalo/ngày. Đây đ−ợc coi là khẩu phần vừa phải, tối thiểu cần thiết để cung cấp khả năng lao động chân tay và trí óc có hiệu quả. Về chất : Có nhiều hợp chất cơ thể con ng−ời không có khả năng tự chế biến đ−ợc, nh−ng lại cần ở dạng chế tạo nên phải đ−a vào cơ thể d−ới dạng thức ăn. Vì vậy, một ng−ời muốn có sức khoẻ tốt đòi hỏi không chỉ đ−ợc cung cấp đầy đủ l−ơng thực mà còn phải chứa đủ l−ợng glucid, protit, lipit, sinh tố, chất khoáng Trong các chất này, quan trọng nhất là đạm (protit), là chỉ tiêu nói lên mức sống của gia đình, của cộng đồng và của quốc gia. Theo chỉ tiêu này, mức sống của ng−ời dân các khu vực trên thế giới thể hiện sự khác biệt rất lớn, cụ thể nh− sau : Bảng 4 : Nguồn thức ăn động vật trong khẩu phần ăn hàng ngày Tổng năng l−ợng L−ợng calo cung cấp có từ nguồn gốc động vật Khu vực, các n−ớc hàng ngày trong khẩu phần (Kcalo) Calo % Bắc Mỹ 3.318 1.324 40 Tây Âu 3.133 1.102 34 Châu Đại D−ơng 3.216 1.190 15 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 Nhu cầu protit ở các độ tuổi khác nhau trong khẩu phần ăn có khác nhau, cụ thể: 47
Bảng 5 : Nhu cầu protit ở các độ tuổi khác nhau Nhu cầu năng Tỷ lệ protit cần cung Đối t−ợng l−ợng trong ngày cấp (%) năng l−ợng (Kcalo) cần Trẻ 1 − 2 tuổi 1.230 7,8% = 24 gr Trẻ 4 − 9 tuổi 1.970 5,9% = 29 gr Thiếu niên (nam − nữ) 3.050 8,0% = 61 gr Tr−ởng thành 3.200 4,25% = 34 gr Mẹ đang cho con bú 3.200 9,5% = 76 gr Việc đáp ứng nhu cầu l−ơng thực, thực phẩm tốt hoặc xấu sẽ dẫn tới hệ quả : − Suy dinh d−ỡng : thể hiện tình trạng sức khoẻ của con ng−ời khi khẩu phần ăn không đủ l−ợng và chất dẫn đến mất khả năng thực hiện các hoạt động sống cần thiết. Suy dinh d−ỡng không chỉ xảy ra với ng−ời nghèo mà còn xảy ra trong các gia đình khá giả, giàu có nh−ng thiếu hiểu biết khoa học trong ăn uống và nuôi d−ỡng con cái, ăn uống theo thói quen. Theo số liệu của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) thì hiện nay có 1/3 dân số đang bị thiếu đạm, trong đó 300 triệu ng−ời đang thiếu máu nặng ; 150 triệu trẻ em d−ới 5 tuổi bị suy dinh d−ỡng. − Bội dinh d−ỡng : thể hiện tình trạng sức khoẻ con ng−ời khi ăn nhiều, dùng thức ăn nhiều năng l−ợng, gây ra các loại bệnh nh− tiểu đ−ờng, nhồi máu, một số bệnh về tim mạch và có thể làm tăng tỷ lệ tử vong. 2. Những l−ơng thực và thực phẩm chủ yếu Cho đến nay, loài ng−ời đã thuần hóa đ−ợc chừng 80 loài cây l−ơng thực, thực phẩm chủ yếu và trên 20 loài động vật. Về l−ơng thực chủ yếu có các loại : lúa, lúa mì, ngô, mạch, kê Chỉ riêng lúa mì, lúa đã cung cấp ≈ 40% năng l−ợng ở dạng thức ăn cho loài ng−ời. − Lúa gạo : là cây l−ơng thực quan trọng nhất vì có thể canh tác ở nhiều điều kiện sinh thái khác nhau : xích đạo, nhiệt đới, á nhiệt đới, ôn đới, lúa n−ớc, lúa n−ơng Diện tích trồng lúa hiện nay trên thế giới có khoảng 140 triệu ha với 90% tập trung ở châu á. Năng suất trung bình toàn thế giới hiện nay là 25 tạ/ha, cho tổng sản l−ợng lúa gạo là 380 triệu tấn/năm. − Lúa mì : là cây l−ơng thực quan trọng thứ hai sau lúa gạo, chủ yếu đ−ợc trồng ở vùng ôn đới. Diện tích lúa mì trên toàn thế giới là 210 triệu ha với năng suất trung bình 20 tạ/ha và tổng sản l−ợng toàn thế giới khoảng 540 triệu tấn/năm. − Ngô : là cây l−ơng thực chiếm vị trí thứ ba sau lúa gạo và lúa mì. Ngô đ−ợc trồng khắp mọi nơi trên thế giới, nh−ng tập trung nhiều nhất ở Bắc và Trung Mỹ. Tổng sản l−ợng ngô toàn thế giới hiện nay là 480 triệu tấn/năm. Những cây l−ơng thực quan trọng kế tiếp là kê và mạch. 48
Những thực phẩm chủ yếu là khoai tây, khoai mì, khoai lang vừa là cây l−ơng thực vừa là cây thực phẩm. Khoai tây đ−ợc trồng từ giữa thế kỷ XVI, hiện có nhiều ở châu Phi và châu á. Thế giới có khoảng 23 triệu ha khoai tây với sản l−ợng chừng 1/3 tỷ tấn năm. Sắn và khoai lang thích nghi với khí hậu nóng, tổng sản l−ợng trên toàn thế giới khoảng 90 triệu tấn củ/năm. Về rau, hạt, quan trọng nhất là đỗ t−ơng và lạc. Sản l−ợng của đỗ t−ơng chừng 50 triệu tấn/năm và lạc, vừng khoảng 50 triệu tấn/năm. Thành phần dinh d−ỡng của rau, hạt cao hơn nhiều so với các loại cốc. Thịt, cá là thực phẩm có vai trò quan trọng trong khẩu phần, bảo đảm l−ợng protein cần thiết cho cơ thể. Cá cùng với 9 loài gia súc, gia cầm chủ yếu là nguồn protein nuôi sống con ng−ời. Hiện nay, thế giới có khoảng 1,3 tỷ con bò ; 850 triệu con lợn, đóng góp đến 90% l−ợng thịt gia súc. Hơn 90% l−ợng sữa mà thế giới dùng là sữa bò ; gà, vịt ngoài cung cấp thịt còn cho ng−ời một l−ợng trứng rất lớn. Các loài thủy hải sản là nguồn thực phẩm vô cùng quan trọng. Từ năm 1850 đến 1950, sản l−ợng đánh bắt đã tăng lên 12 lần (từ 2 triệu tấn lên 22 triệu tấn/năm). Vào những năm 80, sản l−ợng đánh bắt hải sản của thế giới đạt 75 triệu tấn, 1990 là 85 triệu tấn, năm 2000 đạt khoảng 100 triệu tấn. Xét về l−ợng cá tiêu thụ theo đầu ng−ời hiện nay ít hơn so với năm 1980 do tốc độ tăng dân số quá cao. 3. Dân số − l−ơng thực và thực phẩm Tuy sản l−ợng l−ơng thực, thực phẩm của thế giới ngày một tăng lên nh−ng tốc độ tăng này còn thua xa tốc độ tăng dân số. Mặt khác, sự tăng sản l−ợng l−ơng thực, thực phẩm rất không đồng đều ở các khu vực khác nhau trên thế giới. Khu vực có dân số tăng nhanh nhất thì tốc độ phát triển l−ơng thực, thực phẩm lại chậm nhất nh− : châu á, châu Phi. Hiện nay, thế giới có khoảng 6 tỷ ng−ời, trong đó hơn 1 tỷ ng−ời bị đói, bị suy dinh d−ỡng nghiêm trọng, đặc biệt là ở châu Phi. Trong vòng 30 năm qua, số l−ơng thực tính theo đầu ng−ời chỉ tăng có 18% trong khi dân số tăng đến 60%. Dự tính đến năm 2010 vẫn còn 600 triệu ng−ời chết đói và trung tâm nạn đói sẽ chuyển từ châu á sang châu Phi – vùng hoang mạc Xa-ha-ra − sẽ đ−a số ng−ời thiếu ăn từ 175 triệu ng−ời lên 300 triệu ng−ời đến năm 2010. Cuộc cách mạng xanh đã thành công ở châu á, làm cho tỷ lệ dân thiếu ăn giảm còn 10% (cách đây 25 năm chỉ số đó là 40%). Cách mạng xanh bắt đầu h−ng thịnh từ những năm 60 của thế kỷ XX, đã tạo đ−ợc những kết quả v−ợt bậc là : - Tạo ra đ−ợc các giống mới có năng suất cao mà đối t−ợng chính là cây l−ơng thực. - Dùng tổ hợp các biện pháp kỹ thuật để phát huy hết khả năng của giống mới : thuỷ lợi, phân bón, thuốc trừ sâu, diệt cỏ 49
Cách mạng xanh đ−ợc bắt đầu ở Mêhicô cùng với sự hình thành Trung tâm Quốc tế Cải thiện giống cây ngô và lúa mì ở đây. Tiếp đến là sự thành lập Viện nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI ở Philippin. Cây l−ơng thực mở đầu cho cách mạng xanh là ngô, sau đến lúa mì và lúa. Các n−ớc có nạn thiếu l−ơng thực triền miên nh− ấn Độ, Trung Quốc đã thoát khỏi nạn đói th−ờng xuyên. Tr−ớc đây, sản l−ợng l−ơng thực ấn Độ đạt không quá 20 triệu tấn/năm, hiện nay đã đạt 60 triệu tấn/năm và còn xuất khẩu l−ơng thực. Tuy nhiên, cách mạng xanh đã bộc lộ một số hạn chế khi thực hiện nh− các điều kiện về tài chính, khía cạnh môi tr−ờng và bảo vệ đa dạng sinh học các nguồn gen địa ph−ơng quý, hiếm. Hiện nay, mỗi năm dân số thế giới tăng thêm ≈ 100 triệu ng−ời, do đó sản l−ợng ngũ cốc mỗi năm phải tăng 28 triệu tấn, tức là 78.000 tấn/ngày. Mặt khác, có hơn 3 tỷ ng−ời đang thay đổi chế độ ăn uống làm tăng việc tiêu thụ các loại thịt (ấn Độ, Trung Quốc l−ợng thịt lợn tiêu thụ tăng 15%/năm). Sự phát triển chăn nuôi sẽ kéo theo sự gia tăng l−ợng ngũ cốc phải tiêu thụ cho chăn nuôi : để tạo ra 1kg thịt phải cần 7kg ngũ cốc. Một xu h−ớng nguy hiểm đang diễn ra với tốc độ ngày càng nhanh là sự thu hẹp diện tích đất trồng do quá trình hoang mạc hoá, công nghiệp hoá, đô thị hoá. Tại Nhật, Đài Loan, Trung Quốc trong vòng 30 năm nay đã mất đi 40% diện tích đất canh tác. Đảo Java mỗi năm mất đi 20 ha ruộng trong khi dân số tăng 3 triệu ng−ời/năm. Sản xuất l−ơng thực, thực phẩm của thế giới ngày càng gặp nhiều khó khăn do khí hậu diễn biến ngày càng phức tạp, bão lụt ngày càng tăng. Mặt khác, do việc sử dụng phân bón hoá học, thuốc bảo vệ thực vật, l−ợng n−ớc ngầm cho t−ới tiêu canh tác cũng giảm mạnh làm ảnh h−ởng đến sản l−ợng l−ơng thực thế giới. • Tiềm năng của biển : Để giải quyết nạn thiếu hụt l−ơng thực, thực phẩm hiện nay và nhất là trong t−ơng lai, các nhà khoa học đang h−ớng về biển, h−ớng ra đại d−ơng : tăng c−ờng đánh bắt, nuôi trồng thuỷ sản, đặc biệt là chế biến các loại l−ơng thực, thực phẩm từ các loại tảo vốn có ở đại d−ơng với một số l−ợng khổng lồ. 4. H−ớng giải quyết l−ơng thực trong t−ơng lai - Thay thế nền nông nghiệp cổ truyền, bảo thủ và nông dân cá thể bằng các biện pháp canh tác khoa học. - Mở rộng diện tích trồng trọt : là chủ tr−ơng mà phần lớn các quốc gia đều l−u ý. Khai hoang ở Xiberi, cải tạo đất ở Trung á, xây dựng thủy lợi từ Senegal, Niger ở Châu Phi, khai hoang vùng Amazon ở Mỹ La Tinh Hoặc các biện pháp lấn biển, lên rừng, cải tạo đồng bằng sông Cửu Long và đồng bằng sông Hồng ở Việt Nam. - Triển khai mạnh mẽ cuộc cách mạng xanh tại các n−ớc đang phát triển. - H−ớng việc nghiên cứu vào vấn đề sản xuất l−ơng thực tổng hợp. - Cần xây dựng một chính sách giá cả nông sản hợp lý. 50
- Xây dựng chính sách dân số hợp lý đi kèm với việc kiểm soát sinh sản hữu hiệu hơn. iv. các nền nông nghiệp Trong lịch sử nhân loại, nhu cầu tìm kiếm và sản xuất đủ l−ơng thực, thực phẩm để cung cấp cho dân số mỗi ngày một đông đ−ợc coi là hoạt động cơ bản của xã hội loài ng−ời. Có thể chia ra 4 thời kỳ t−ơng ứng với 4 nền nông nghiệp : 1. Nền nông nghiệp hái l−ợm, săn bắt và đánh cá Nền nông nghiệp này kéo dài lâu nhất từ khi có loài ng−ời cho đến thời gian cách đây khoảng trên một vạn năm. Để có l−ơng thực, thực phẩm, con ng−ời phải trông chờ hoàn toàn vào sự ban phát của tự nhiên, họ ch−a chủ động làm ra mà chỉ cậy nhờ vào những thứ có sẵn trong tự nhiên. Bằng lao động giản đơn, kinh nghiệm là chủ yếu ; công cụ lao động bằng cây, đá còn lửa đ−ợc lấy từ các đám cháy tự nhiên. Sản phẩm thu hoạch đ−ợc không nhiều, dân số lúc đó cũng ít nên không có tác động lớn đến tự nhiên. Thời kỳ này nạn đói th−ờng xuyên đe dọa, l−ơng thực dự trữ không có, tỷ lệ tử vong cao. 2. Nền nông nghiệp trồng trọt và chăn thả truyền thống Thời kỳ này cách đây khoảng 10.000 năm, con ng−ời thay thế các hoạt động hái l−ợm, săn bắt ngoài tự nhiên bằng các hoạt động trồng trọt, chăn nuôi các giống mà con ng−ời thuần hóa đ−ợc. Theo các tài liệu khảo cổ học, trung tâm thuần giống cây trồng và vật nuôi tập trung ở ấn Độ, Trung Đông và Trung Quốc. Đã xuất hiện những hình thức nông nghiệp sơ khai là loại hình du canh và định canh. − Nền nông nghiệp du canh là một hệ thống nông nghiệp trong đó n−ơng rẫy đ−ợc phát, đốt và gieo trồng cây nông nghiệp 1 đến 2 năm. Khi năng suất cây trồng giảm, n−ơng rẫy sẽ bị bỏ hoang hóa cho thảm thực vật tự nhiên phát triển và do đó độ phì của đất sẽ dần dần đ−ợc khôi phục. Hình thức canh tác này cho đến nay vẫn còn chiếm 30% diện tích đất trồng thế giới (360 triệu ha) với 250 triệu ng−ời canh tác (≈ 5% dân số thế giới). Riêng ở Đông Nam á, du canh chiếm 1/3 diện tích đất canh tác. Du canh không chỉ làm lãng phí đất và sức ng−ời mà còn phá hủy thảm thực vật, là nguyên nhân gây sa mạc hóa. Việt Nam hiện vẫn còn 2 triệu ng−ời du canh và mỗi năm họ đã phá đi 1 ha rừng. Hiện nay, Việt Nam còn 680.00 ha n−ơng rẫy du canh (trong đó có 370.000 ha n−ơng lúa). Thời kỳ này, con ng−ời đã trồng hầu hết các ngũ cốc chủ yếu : lúa, lúa mì, mạch, ngô cùng các loại cây trồng thực phẩm khác nh− : đỗ, lạc, vừng, bầu, bí, cây ăn quả, cây lấy dầu, lấy sợi Con ng−ời cũng chăn thả cùng với lối sống du mục Các thú lớn thuần d−ỡng đầu tiên là chó, dê, cừu, ngựa, lừa 51