Giáo trình Môi trường sinh thái (Nghề: Bảo vệ thực vật - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng cộng đồng Đồng Tháp

CHƯƠNG 4 CHU TRÌNH SINH ĐỊA HĨA TRONG SINH THÁI MƠI
TRƯỜNG
MH 30-04
Giới thiệu:
Trong sinh quyển ln xảy ra sự chuyển hóa vật chất và năng lượng, đó là
cơ sở cho sự tồn tại và phát triển. Chu trình vận động của các chất vô cơ ở đây khác
hẳn sự chuyển hóa năng lượng qua các bậc dinh dưỡng ở chỗ: Vật chất được tái
sử dụng trong hệ sinh thái, còn năng lượng thì khơng được tái sử dụng, mà nó bị mất
đi dưới dạng nhiệt. Chu trình sinh địa hóa là một trong những cơ chế cơ bản để duy
trì sự cân bằng trong sinh quyển và đảm bảo cho sự cân bằng này được thường
xuyên.
Mục tiêu:
- Kiến thức: Trình bày được định nghĩa và giúp sinh viên hiểu được chu trình vận động
của các chất xảy ra giữa các sinh vật và môi trường bên trong phạm vi của một hệ sinh
thái.
- Kĩ năng: Vận dụng được kiến thức đã học để giải thích được vịng tuần hồn của vật
chất trong tự nhiên.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Hình thành được thói quen chăm sóc cây trồng, bảo
vệ mơi trường và u thiên nhiên
1. Định nghĩa:
Chu trình sinh địa hóa (chu trình vật chất) trong hệ sinh thái là sự trao đổi liên
tục của các nguyên tố hóa học giữa mơi trường và quần xã sinh vật. Nhờ hoạt
động quang hợp, cây xanh hấp thu C02, muối khoáng và nước để tổng hợp
cacbonhydrat và các chất dinh dưỡng khác. Những hợp chất này được cây xanh sử
dụng làm thức ăn, cuối cùng lại được sinh vật phân giải, trả lại cho mơi trường
những chất ban đầu.
Chu trình sinh địa hóa là chu trình trao đổi các chất trong tự nhiên, theo đường
từ mơi trường ngồi truyền vào cơ thể sinh vật, qua các bậc dinh dưỡng, rồi từ cơ
thể sinh vật truyền trở lại môi trường. Hay đó cịn là chu trình vận động của các
chất vơ cơ trong hệ sinh thái theo đường từ ngoại cảnh chuyển vào cơ thể sinh vật,
rồi từ cơ thể sinh vật chuyển trở lại ngoại cảnh. Chu trình sinh địa hóa duy trì sự cân

bằng vật chất trong sinh quyển.
Trong số hơn 100 nguyên tố hóa học có trong tự nhiên, cơ thể sinh vật cần
rất nhiều các nguyên tố. Trong đó có những nguyên tố cần thiết cho cơ thể với số
lượng lớn và gọi là nguyên tố ña lượng, như: C, H, O, N, S, P, …
Còn một số nguyên tố khác, cơ thể đòi hỏi một lượng nhỏ và gọi là các nguyên
tố vi lượng, như Bo, Mo, Cu, Zn,… Ngồi ra cịn có các chất độc do con người tạo
ra, như thuốc trừ sâu, trừ cỏ, …gây độc và ơ nhiễm mơi trường hoặc cịn nhiều

97


nguyên tố khác mà ta còn chưa biết ý nghĩa sinh học của chúng, cũng tham gia vào
chu trình.
Phân loại chu trình sinh địa hóa, các chu trình sinh địa hóa rất đa dạng,
nhưng được gộp lại thành hai nhóm: Chu trình các chất khí và chu trình các chất lắng
đọng.
+ Chu trình các chất khí: các chất tham gia vào chu trình này có nguồn dự
trữ trong khí quyển hay thủy quyển, sau khi đi qua quần xã sinh vật, ít bị thất thốt,
phần lớn được hồn lại cho chu trình. Chu trình các chất khí là chu trình của
những nguyên tố như cacbon, ni tơ, nước. Ở dạng khí, chúng chiếm ưu thế trong chu
trình, mặt khác, từ cơ thể sinh vật chúng trở lại môi trường tương đối nhanh.
+ Chu trình các chất lắng đọng (trầm tích): các chất tham gia vào chu trình này
có nguồn dự trữ từ vỏ trái đất và sau khi ñi qua quần xã, phần lớn chúng tách khỏi
chu trình, đi vào các chất lắng đọng, gây thất thốt nhiều hơn.
Chu trình các chất lắng đọng là chu trình của những nguyên tố photpho,
lưu huỳnh. Những chất này trong quá trình vận chuyển có đọng lại một phần nhỏ ở
một khâu nào đó của hệ sinh thái. Chúng có nguồn dự trữ nằm trong vỏ Trái đất,
điển hình là chu trình lân (photpho). Tuy bị lắng đọng, nhưng chúng lại có thể vận
chuyển được dưới tác động của những hiện tượng xảy ra trong tự nhiên (do sự xói
mịn, rửa trơi) hay của con người (khai khống, đào mỏ, đãi hóa chất…).

Một số chu trình sinh địa hóa của những ngun tố chính, gồm: Chu trình
nước; Chu trình cacbon; Chu trình nitơ; Chu trình photpho.
2. Một số chu trình sinh địa hóa:
2.1. Chu trình carbon:
Cacbon là một trong những nguyên tố quan trọng tham gia vào cấu trúc của cơ
thể, chiếm đến 49% trọng lượng khô. Cacbon tồn tại trong sinh quyển dưới các dạng
chất vô cơ, hữu cơ và trong cơ thể sinh vật
Cacbon tham gia vào chu trình ở dạng khí cacbon dioxit (CO2) có trong khí
quyển. Trong khí quyển hàm lượng CO2 rất thấp, chỉ khoảng 0,03%, nhưng các dạng
dự trữ cacbon rất phong phú và đa dạng (đó là than đá, dầu mỏ, khí đốt, CaCO3). Có
thể mơ tả quá trình tham gia của cacbon dưới dạng CO2 vào và ra khỏi hệ sinh thái
như sau: (đối với môi trường trên cạn).
Thực vật hấp thụ CO2 trong quá trình quang hợp và chuyển hố thành những
chất hữu cơ (đường, lipit, protein...) trong sinh vật sản xuất (thực vật), các hợp chất
này là thức ăn cho sinh vật tiêu thụ các cấp (C1, C2, C3,...), cuối cùng xác bả thực vât,
sản phẩm bài tiết của sinh vật tiêu thụ và xác của chúng được sinh vật phân huỷ (nấm,
vi khuẩn) qua q trình phân huỷ và khống hố, tạo thành các dạng C bán phân giải,
các hợp chất trung gian và C trong chất hữu cơ không đạm và cuối cùng thành CO2 (và
H2O), CO2 lại đi vào khí quyển rồi lại được thực vật sử dụng. Qua đây, chúng ta nhận
thấy rằng ở trong môi trường, C là chất vô cơ nhưng khi được quần xã sinh vật sử

98


dụng thì đã được biến đổi thành C hữu cơ (tham gia cấu tạo nên các chất hữu cơ khác
nhau của cơ thể sinh vật). Trong quá trình vận động, cacbon ở nhóm sinh vật sản xuất,
các chất hữu cơ tổng hợp được, chỉ một phần được sử dụng làm thức ăn cho sinh vật
tiêu thụ cịn phần lớn tích tụ ở dạng sinh khối thực vật (như rừng, thảm mục rừng...).
Bảng 4.1: Cacbon trong sinh quyển (tỷ tấn) (Bolin et al, 1979)
Khí quyển

692

Nước đại dương

35.000

Trong trầm tích

> 10.000.000
3.432 (đang sống 592 và chết

Cơ thể sinh vật

2840)

Nhiên liệu hoá thạch

5.000

+ Tổng cacbon hữu cơ

8.432

+ Tổng cacbon vơ cơ

10.035.692

Trong q trình hoạt động sống, các thành phần của quần xã sinh vật sẽ trã lại
cacbon dưới dạng CO2 cho khí quyển thơng qua q trình hơ hấp, sự cháy rừng và

thảm mục rừng cũng trả lại cacbon cho khí quyển.
Ở mơi trường nước, C ở dạng hoà tan như cacbonat (CO32-) và bicacbonat
(HCO3-) là nguồn dinh dưỡng C cho các sinh vật thuỷ sinh. C ở môi trường nước sẽ
chu chuyển qua chuổi thức ăn trong thuỷ vực, bắt đầu từ thực vật thuỷ sinh đến động
vật thuỷ sinh cở nhỏ (giáp xác) rồi đến động vật thuỷ sinh cở lớn (cá, tôm, cua...). Nhờ
hoạt động nghề cá, 1 lượng lớn C sẽ được trã lại cho khí quyễn, bên cạnh đó trong
chuỗi thức ăn tự nhiên, các lồi chim (ăn cá, tơm...) cũng phần nào đóng góp vào việc
giải phóng C vào khí quyển. Trong chu trình C ở mơi trường nước, C bị lắng đọng do
xác động vật thuỷ sinh có Ca chết tạo nên CaCO3 (đá vơi) làm chu trình bị gián đoạn.
Các trầm tích này khi được con người khai thác thì C trở về chu trình.
Trong khí quyển, cacbon luân chuyển nhanh hơn, khoảng 0,1 năm đối với
Cacbon monooxyt (CO), 3,6 năm đối với Metan (CH4) và 4 năm đối với Cacbon
dioxyt (CO2). Tuy vậy trong chu trình C, vẫn có những giai đoạn C bị giữ lại một thời
gian rất dài (người ta gọi đó là các chu trình phụ khơng kín).

99


Hình 4.1: Chu trình carbon
2.2. Chu trình nitơ:
Nitơ là một ngun tố có nguồn dự trữ khá giàu trong khí quyển, chiếm gần
80% thể tích, gấp gần 4 lần thể tích khí oxy. Nitơ là thành phần quan trọng cấu thành
nguyên sinh chất tế bào, là cấu trúc của protein... Nitơ phân tử (Nitơ tự do - N2) có
nhiều trong khí quyển, nhưng chúng khơng có hoạt tính sinh học đối với phần lớn các
loài sinh vật, chỉ một số rất ít các lồi sinh vật có khả năng đồng hố được nitơ ở dạng
này. Các lồi thực vật có thể sử dụng được nitơ ở dạng muối như nitrat - đạm dễ tiêu
(NO3-) hoặc ở dạng ion amon (NH4+), NO2....
Chu trình nitơ về cơ bản cũng tương tự như các chu trình khí khác, được sinh
vật sản xuất hấp thụ và đồng hoá rồi được chu chuyển qua các nhóm sinh vật tiêu thụ,
cuối cùng bị sinh vật phân huỷ trả lại nitơ phân tử cho môi trường. Tuy nhiên quá trình

này diễn ra phức tạp hơn nhiều, tuy vậy chu trình nitơ là chu trình xảy ra nhanh và liên
tục. Do tính chất phức tạp của chu trình bao gồm nhiều công đoạn theo từng bước: sự
cố định đạm, sự amơn hố, nitit hố, nitrat hố và phản nitrat.
+ Sự cố định đạm (Nitrogen fixation)
Cố định đạm trước hết địi hỏi sự hoạt hố phân tử nitơ để tách nó thành 2
nguyên tử (2N), trong cố định nitơ sinh học thì đó là bước địi hỏi năng lượng là 160
Cal/mol. Khi kết hợp nitơ với hydro tạo thành amoniac (NH3). Tất cả các sinh vật cố
định nitơ đều cần năng lượng từ bên ngoài, mà các hợp chất cacbon đóng vai trị đó để
thực hiện những phản ứng nội nhiệt (Endothermic). Trong q trình cố định đạm, vai
trị điều hồ chính là 2 loại enzym: nitrogenase và hydrogenase; chúng đòi hỏi nguồn
năng lượng rất thấp.
Trong tự nhiên, cố định đạm xảy ra bằng con đường hoá - lý và sinh học, trong
đó con đường sinh học có ý nghĩa nhất và cung cấp 1 khối lượng lớn đạm dễ tiêu cho

100


mơi trường đất. Sự cố định đạm bằng điện hố và quang hố trung bình hàng năm tạo
ra 7,6 triệu tấn (4-10kg/ha/năm), còn bằng con đường sinh học khoảng 54 triệu tấn .
Những sinh vật có khả năng cố định đạm là vi khuẩn và tảo. Chúng gồm 2
nhóm chính: Nhóm sống cộng sinh (phần lớn là vi khuẩn, một số ít tảo và nấm) và
nhóm sống tự do (chủ yếu là vi khuẩn và tảo).
Ngoài những vi khuẩn cố định đạm cần năng lượng lấy từ nguồn cacbon bên
ngoài, cịn có lồi vi khuẩn tía (Rhodopseudomonas capsulata) có thể sinh sống bằng
nitơ phân tử trong điều kiện kỵ khí mà ánh sáng được sử dụng như một nguồn năng
lượng (Madigan và nnk, 1979).
Những vi khuẩn có khả năng cố định nitơ gồm các loài của chi Rhizobium sống
cộng sinh với các cây họ Đậu để tạo nên các nốt sần ở rễ, cố định được một lượng lớn
nitơ. Ví dụ, cỏ 3 lá (Trifolium sp.) và đậu chàm (Medicago sp.) cố định được 150 400kg/ha/năm. Đến nay, người ta đã biết được xạ khuẩn sống cộng sinh trong rễ của
160 loài cây thuộc 8 chi của 8 họ thực vật khác nhau. Ngoài các loài của chi Alnus,

các loài khác đều thuộc các chi Ceanothus, Comptonia, Eleagnus, Myrica, Casuarina,
Coriaria, Araucaria và Ginkgo (Torrey, 1978) và chúng sống tập trung ở vùng ôn đới.
Trong môi trường nước, vi sinh vật cố định nitơ khá phong phú. Ở đây thường
gặp những lồi vi khuẩn kỵ khí thuộc các chi Clostridium, Methano, Bacterium,
Methanococcus, Desulfovibrio và một số vi sinh vật quang hợp khác. Ở những nơi
thống khí thường gặp các đại diện của Azotobacteriaceae (như Azotobacter) và các
loài tảo lam (vi khuẩn lam Cyanobacteria) thuộc các chi Anabaena, Aphanozinemon,
Nostoc,
Microcystis, Nodularia, Gloeocapsa ... Để hoạt hoá nitơ, những sinh vật tự
dưỡng sử dụng năng lượng của q trình quang hố hoặc hố tổng hợp, còn các vi sinh
vật dị dưỡng sử dụng năng lượng chứa trong các hợp chất hữu cơ có sẵn trong mơi
trường.
Q trình amon hố (Ammoniafication) hay khống hố (Mineralization).
Sau khi gắn kết hợp chất nitơ vô cơ (NO3-) thành dạng hữu cơ (thường là nhóm aminNH2) thơng qua sự tổng hợp protein và acid nucleic thì phần lớn chúng lại quay trở về
chu trình như các chất thải của quá trình trao đổi chất (urê, acid uric...) hoặc chất sống
(protoplasma) trong cơ thể chết. Rất nhiều vi khuẩn dị dưỡng, Actinomycetes và nấm
trong đất, trong nước lại sử dụng các hợp chất hữu cơ giàu đạm, cuối cùng chúng thải
ra môi trường các dạng nitơ vô cơ (NO2-, NO3- và NH3). Q trình đó được gọi là
amơn hố hay khống hố. Q trình này là các phản ứng giải phóng năng lượng hay
phản ứng ngoại nhiệt.
Q trình nitrat hố (Nitrification)
Quá trình biến đổi của NH3, NH4+ thành NO2-, NO3- được gọi là q trình nitrit
hố và nitrat hố hay gọi chung là q trình nitrat hố. Q trình này phụ thuộc vào

101


pH của môi trường và xảy ra chậm chạp, Trong điều kiện pH thấp, tuy khơng phải tất
cả, q trình nitrat trải qua hai bước:
Bước đầu: Biến đổi amôn hay amoniac thành nitrit

2NH4+ + 3O2

2NO2 + 4H+ + Năng lượng

Oxi hoá

Tiếp theo: Biến đổi nitrit thành nitrat
2NO2 +O2

2NO3 + Năng lượng

Oxi hoá

Bảng 4.2: Nitơ trong sinh quyển (triệu tấn) (Delwich, 1970)
+ Khí quyển:

3.800.000

Chất hữu cơ

772

Trong cơ thể

12

Khơng sống

760

Nitơ vơ cơ của đất

140

Trong vỏ trái đất
+ Hoà tan trong đại dương:

14.000.000

Dạng hữu cơ:

20.000

Trong cơ thể

901

Không sống

1

Nitơ vô cơ (trong nước)

900

Trong trầm tích

100

Tổng nitơ hữu cơ:

4.000.000

Tổng nitơ vơ cơ:

21.820.240

Hình 4.2 Chu trình Ni-tơ (I. Deshmukh, 1986 )

102


Những đại diện của chủng vi sinh vật Nitrosomonas có thể biến đổi amoniac
thành nitrit, một chất độc thậm chí với hàm lượng rất nhỏ. Những vi sinh vật khác như
Nitrobacter lại dinh dưỡng bằng nitrit, tiếp tục biến đổi nó thành nitrat. Những vi sinh
vật nitrit hố đều là những sinh vật tự dưỡng hoá tổng hợp, lấy năng lượng từ q trình
oxy hố. Chẳng hạn, Nitrosomonas khi chuyển hóa amoniac thành NO2- sinh ra năng
lượng 65 Cal/mol, cịn Nitrobacter tạo ra năng lượng 17 Cal/mol. Chúng sử dụng một
phần năng lượng này để kiếm nguồn cacbon từ việc khử CO2 hay HCO3-. Như vậy, khi
thực hiện điều này để tự tăng trưởng, chúng đã sản sinh ra một lượng đáng kể nitrit
hoặc nitrat cho môi trường.
Nitrat (cũng như nitrit) dễ dàng lọc khỏi đất, đặc biệt trong đất chua. Nếu khơng
được thực vật đồng hố, chúng có thể thoát ra khỏi hệ sinh thái này để đến hệ sinh thái
khác qua sự chu chuyển của nước ngầm.
Quá trình phản nitrat hố (Denitrification)
Do q trình phản nitrat đến nitơ phân tử chỉ xảy ra trong điều kiện kỵ khí hay
kỵ khí một phần, nên q trình này thường gặp trong đất yếm khí và trong đáy sâu của
các hồ, các biển...khơng có oxy hoặc giàu các chất hữu cơ đang bị phân huỷ.
Nhờ chu trình này mà nitơ phân bố dưới nhiều dạng và nhiều khu vực khác nhau trên
trái đất.

2.3. Chu trình nước:
Nước trên hành tinh tồn tại dưới 3 dạng: rắn, lỏng và hơi với thể tích khoảng
1,39 tỷ km3. Chúng chuyển dạng cho nhau nhờ sự thay đổi của nhiệt độ trên bề mặt
trái đất. Trong điều kiện hiện tại, nước chủ yếu chứa trong các biển và đại dương
(chiếm 97,6% tổng số) dưới dạng lỏng, khoảng 2,08% nước nằm ở thể rắn (băng), tập
trung chính ở 2 cực Trái Đất. Nước sơng, hồ rất ít, chỉ khoảng 230 nghìn km3 (gồm cả
hồ nước mặn), một ít (khoảng 67000 km3) tạo nên độ ẩm của đất, khoảng 4 triệu km3
nước ngầm có khả năng trao đổi tích cực và 14000 km3 dưới dạng hơi nước có mặt
trong khí quyển. Chu trình nước có thể được mơ tả như sau:
Nhờ năng lượng Mặt trời, nước ở bề mặt đất, đại dương bốc hơi. Khi lên cao,
nhiệt độ tầng đối lưu giảm, nước tạo thành mây và ngưng tụ thành mưa, thành tuyết
rơi xuống bề mặt trái đất, rồi lại theo các dòng chảy về đại dương. Do vậy, nước tuần
hồn trên tồn Trái Đất.
Từ chu trình nay chúng ta thấy rằng chỉ có năng lượng bức xạ khổng lồ của Mặt
Trời mới làm nên những kỳ tích như vậy. Nước theo chu trình, song phân bố khơng
đồng đều trên hành tinh (theo không gian và thời gian). Chu trình nước xãy ra trên
phạm vi tồn cầu, tham gia vào việc điều hồ khí hậu trên tồn hành tinh. Chu trình
này do đó cịn có tên gọi là chu trình nhiệt - ẩm

103


Hình 4.3: Chu trình nước trong tự nhiên

2.4. Chu trình oxygen:
Khái niệm: Ôxy là nguyên tố phổ biến của vỏ trái đất( 47%), hàm lượng trong
khí quyển tương đối lớn(21%). Ôxy tham gia các phản ứng hình thành và phát triển tế
bào động thực vật cùng các phản ứng với H2O,CO2, đặc biệt là phản ứng hiếu khí.
Phân bố ( đv:Mt )

Hình 4.4: Chu trình oxy

104


Quá trình tạo ra oxy:
Oxy được sinh ra từ nguồn quan trọng nhất là quá trình quang hợp của cây
xanh,chúng sản xuất ra 4,67.1011 tấn/năm
Trong tự nhiên, oxy còn được tạo ra nhờ phản ứng: O3 + hv → O + O2
nCO2 + nH2O + hv → (CH2O)n + nO2
Tổng oxy tạo ra nhờ phản ứng quang hóa và các phản ứng khác chỉ là 2,28.106
tấn/năm.
Quá trình tiêu hủy oxy
Oxy tạo ra 1364 khoáng vật, tồn tại ở nhiều dạng hợp chất khác nhau.
Oxy tham gia vào các phản ứng đốt, oxy hóa các chất hữu cơ , vơ cơ, hơ hấp
của động vật và một số q trình ăn mịn khác
2CO + O2 → 2CO2 (Oxy hóa các khí nguồn gốc núi lửa)
C + O2 → CO2 (đốt nhiên liệu)
CH4 + 2O2 → CO2 + H2O
[CH2O] + O2 → CO2 + H2O (hô hấp của động vật)
3O2 + 4 Fe → 2Fe2 O3 (xảy ra trong lòng đất)
4 FeO + O2 → 2Fe2O3 (phong hóa, oxy hóa các khống vật khử)
Ca2+ + CO32- → CaCO3(xảy ra trong trầm tích đại dương) Ngồi ra:
Trên tầng khí quyển cao oxy tồn tại ở các dạng phân tử, nguyên tử, ion, các
nguyên tử và phân tử được hoạt hóa như O2, O, O+, O2+, O2-, O3
O2 + hv (240 – 260nm) → O + O
O3 + hv(308nm) → O2 + Oo
O + hv → O+ + e
O2 + hv → O+ + e
2.5. Chu trình lưu huỳnh (S):

Lưu huỳnh, một nguyên tố giàu thứ 14 trong vỏ Trái Đất, là thành phần rất
quan trọng trong cấu trúc sinh học như các axit amin, cystein, metionin và chu trình
của nó đóng vai trị thiết yếu trong việc điều hòa các muối dinh dưỡng khác như oxy,
phốt pho... Trung tâm của chu trình lưu huỳnh có liên quan với sự thu hồi sunphat
(SO2-) của sinh vật sản xuất qua rễ của chúng và sự giải phóng và biến đổi của lưu
huỳnh ở nhiều cơng đoạn khác nhau, cũng như những biến đổi dạng của nó, bao gồm
sunphua hydryl (-SH), sunphua hydro (H2S), thiosunphat (SO2-) và lưu huỳnh nguyên
tố. Tương tự như chu trình nitơ, chu trình lưu huỳnh rất phức tạp, song lại khác với
chu trình ni tơ ở chỗ nó khơng lắng đọng vào những bước "đóng gói" riêng biệt như sự
cố định đạm, amon hóa...

105


+ Sự đồng hóa và giải phóng lưu huỳnh bởi thực vật
Lưu huỳnh đi vào xích dinh dưỡng của thực vật trên cạn qua sự hấp thụ của rễ
dưới dạng sunphat (CaSO4, Na2SO4) hoặc sự đồng hóa trực tiếp các axit amin được
giải phóng do sự phân hủy của xác chết hay các chất bài tiết.
Trong điều kiện yếm khí, axit sunphuric (H2SO4) có thể trực tiếp bị khử cho sunphit,
bao gồm hydrosunphit do các vi khuẩn Escherichia và Proteus
(SO42+ + 2H+ = H2S + 2O2).
Sunphat cũng bị khử trong điều kiện kỵ khí để cho lưu huỳnh nguyên tố hay
sunphit, bao gồm hydrosunphit, do các vi khuẩn dị dưỡng như Desulfovibrio,
Escherichia và Aerobacter. Những vi khuẩn khử sunphat yếm khí là những lồi dị
dưỡng, sử dụng sunphat như chất nhận hydro trong oxy hóa trao đổi chất, tương tự
như vi khuẩn phản nitrat sử dụng nitrit hay nitrat.
Sự có mặt số lượng lớn của hydro sunphit ở tầng sâu kỵ khí trong phần lớn các
hệ sinh thái ở nước là thù địch của hầu hết sự sống. Chẳng hạn, ở biển Đen do giàu
sunphat, vi khuẩn Desulfovibrio trong quá trình phân hủy đã sinh ra một khối lượng
lớn H2S tồn tại rất lâu ở đáy, cản trở không cho bất kỳ một lồi động vật nào có thể

sống ở đây, kể cả trong tầng nước dưới độ sâu 200m.
Sự tồn tại của các loài vi khuẩn khử sunphat như Methanococcus
thermolithotrophicus và Methanobacterium thermautotrophium ở nhiệt độ rất cao (70 1000C). Có thể giải thích được q trình hình thành H2S trong các vùng đáy biển sâu
(Hydrothermal), các giếng dầu... (Stetter và nnk., 1987). Ở trạng thái cân bằng thì chất
độc của loài này đe dọa loài khác, hoạt động của loài này chống lại hoạt động của loài
kia, hoặc hỗ trợ cho nhau. Những vi khuẩn lưu huỳnh là một bằng chứng. Vi khuẩn
lưu huỳnh không màu như các lồi của Beggiatoa oxy hóa hydrosunphit đến lưu huỳnh
ngun tố, các đại diện của Thiobacillus, lồi thì oxy hóa lưu huỳnh ngun tố đến
sunphat, lồi thì oxy hóa sunphit đến lưu huỳnh. Ngay đối với một số loài trong một
giống, q trình oxy hóa chỉ có thể xuất hiện khi có mặt oxy, cịn đối với lồi khác khả
năng kiếm oxy cho sự oxy hóa lại khơng thích hợp vì chúng là vi khuẩn tự dưỡng hóa
tổng hợp, sử dụng năng lượng được giải phóng trong q trình oxy hóa để khai thác
cacbon bằng một phản ứng khử cacbon dioxit.
6CO2 + 12 H2S → C6H12O6 + 6 H2O + 12S
Các vi khuẩn màu xanh rõ ràng có thể oxy hóa sunphit chỉ đến lưu huỳnh
nguyên tố, trong khi đó, vi khuẩn màu đỏ có thể thực hiện oxy hóa đến giai đoạn
sunphat:
6CO2 + 12H2O + 3H2S →

C6H12O6 + 6 H2O + 3 SO42- + 6H+

Lưu huỳnh trong khí quyển
Lưu huỳnh trong khí quyển được cung cấp từ nhiều nguồn: sự phân hủy hay đốt
cháy các chất hữu cơ, đốt cháy nhiên liệu hóa thạch và sự khuếch tán từ bề mặt đại

106


dương hay hoạt động của núi lửa. Những dạng thường gặp trong khí quyển là SO 2
cùng với những dạng khác như lưu huỳnh nguyên tố, hydro sunphit. Chúng bị oxy hóa

để cho lưu huỳnh trioxit (SO3) mà chất này kết hợp với nước tạo thành axit sunphuric
(H2SO4).
Lưu huỳnh trong khí quyển phần lớn ở dạng H2SO4 và được hồ tan trong mưa.
Lưu huỳnh trong trầm tích
Về phương diện lắng đọng, chu trình lưu huỳnh có liên quan tới các “trận mưa"
lưu huỳnh khi xuất hiện các cation sắt và canxi (calcium) cũng như sắt sunphua khơng
hịa tan (FeS, Fe2S3, FeS2 hoặc dạng kém hòa tan (CaSO4), sắt sunphua (FeS) được tạo
thành trong điều kiện kỵ khí có ý nghĩa sinh thái đáng kể. Nó khơng tan trong nước có
pH trung tính hay nước có pH kiềm.

Hình 4.5: Chu trình lưu huỳnh trong tự nhiên

Chu trình lưu huỳnh trong sinh quyển diễn ra cả ở 3 môi trường: đất, nước và
khơng khí, trong cả điều kiện yếm khí và kỵ khí. Chìa khóa của q trình vận động là
sự tham gia của các vi khuẩn đặc trưng cho từng công đoạn:
Sự chuyển hóa của hydro sunphit (H2S) sang lưu huỳnh nguyên tố, rồi từ đó
sang sunphat (SO42-) do hoạt động của vi khuẩn lưu huỳnh không màu hoặc màu xanh
hay màu đỏ.

107


Sự oxy hóa hydro sunphit thành sunphat lại do sự phân giải của vi khuẩn
Thiobacillus.
Sunphat bị phân hủy kỵ khí để tạo thành hydro sunphit là nhờ hoạt động của vi
khuẩn Desulfovibrio.
Chu trình lưu huỳnh trên phạm vi tồn cầu được điều chỉnh bởi các mối tương tác giữa
nước - khí - trầm tích và của các q trình địa chất - khí hậu - sinh học.
2.6. Chu trình photpho (Phosphor - P):
Như một thành phần cấu trúc của axit nucleic, lipitphotpho và nhiều hợp chất

có liên quan với phốt pho, phốt pho là một trong những chất dinh dưỡng quan trọng
bậc nhất trong hệ thống sinh học. Tỷ lệ phốt pho so với các chất khác trong cơ thể
thường lớn hơn tỷ lệ như thế bên ngoài mà cơ thể có thể kiếm được và ở nguồn của
chúng. Do vậy, photpho trở thành yếu tố sinh thái vừa mang tính giới hạn, vừa mang
tính điều chỉnh.
Thực vật địi hỏi photpho vơ cơ cho dinh dưỡng. Đó là orthophotphat (PO43-).
Trong chu trình khống điển hình, photphat sẽ được chuyển cho sinh vật sử dụng và
sau lại được giải phóng do quá trình phân huỷ. Tuy nhiên, đối với photpho trên con
đường vận chuyển của mình bị lắng đọng rất lớn. D.R. Lean (1973) nhận ra rằng, sự
“bài tiết” phốt pho hữu cơ của thực vật phù du cũng dẫn đến sự tạo thành các chất keo
ngoài tế bào mà chúng xem như các phần tử vơ định hình chứa phốt pho trong nước
hồ. Ở biển, sự phân huỷ sinh học diễn ra rất chậm, khó để phốt pho sớm trở lại tuần
hoàn. Tham gia vào sự tái tạo này chủ yếu là nguyên sinh động vật (Protozoa) và động
vật đa bào (Metazoa) có kích thước nhỏ.
Sự mất phốt pho gây ra bởi 2 quá trình diễn ra khác nhau. Sự hấp thụ vật lý của
trầm tích và đất có vai trò quan trọng trong việc kiểm tra hàm lượng photpho hoà tan
trong đất và các hồ. Ngược lại, sự lắng đọng, thường kết hợp photpho với nhiều cation
khác như nhôm, canxi, sắt, mangan... do đó, tạo nên kết tủa lắng xuống.
Sự lắng chìm của phốt pho cịn gắn với các hợp chất của lưu huỳnh như FeS,
Fe2S3 trong chu trình lưu huỳnh và cả với quá trình phản nitrat.
Xương, răng động vật chìm xuống đáy sâu đại dương cũng mang đi một lượng
phốt pho đáng kể. Song sự tạo thành guano (chất thải của chim biển) hàng nghìn năm
dọc bờ tây của Nam Mỹ (Chi lê, Peru) lại là mỏ phân photphat cực lớn. Trên đảo
Hoàng Sa,
Trường Sa, phân chim trộn với đá vôi san hô trong điều kiện “dầm” mưa nhiệt
đới cũng đã hình thành mỏ phân lân quan trọng như thế.

108

Hình 4.6 Chu trình Phospho

CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG 4
Câu 1. Chu trình sinh địa hóa là gì? Phân loại?
Câu 2. Phân tích chu trình các bon, chu trình nước, chu trình nitơ, chu trình oxi, chu
trình phót pho, chu trình lưu huỳnh? Các con đường hồn lại vật chất vào chu trình?

109


CHƯƠNG 5 ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ TUYỆT CHỦNG
MH 30-05
Giứi thiệu:
Đa dạng sinh học nghiên cứu sự đa dạng và biến đổi của sự sống trên Trái Đất.
Đa dạng sinh học thường là phép đo biến dị mức độ di truyền, cá thể loài và hệ sinh
thái. Đa dạng sinh học trên cạn thường diễn ra nhiều hơn ở gần đường xích đạo – đây
là hệ quả của khí hậu ấm và sản lượng sơ cấp cao. Đa dạng sinh học không được phân
bố đều trên khắp Trái Đất và diễn ra với mật độ lớn hơn ở các vùng nhiệt đới. Những
hệ sinh thái rừng nhiệt đới này chiếm ít hơn 10% bề mặt Trái Đất và là nơi 90% các
loài sinh sống trên thế giới. Sinh học biển thường có tần suất cao hơn dọc theo các bờ
biển ở phía Tây Thái Bình Dương, nơi nhiệt độ mặt biển đạt mức cao nhất và nằm ở
dải vĩ độ trung bình trên tất cả các đại dương. Thường có những gradient vĩ độ trong
đa dạng loài. Đa dạng sinh nói chung có xu hướng tập hợp tại những điểm nóng và có
dấu hiệu gia tăng theo thời gian, nhưng có khả năng sẽ diễn ra chậm trong tương lai.
Mục tiêu:
- Kiến thức: Hiểu được đa dạng sinh học và tuyệt chủng từ đó cung cấp thêm
hiện trạng đa dạng sinh học hiện nay, nguyên nhân làm suy giảm đa dạng sinh học và
giải pháp bảo vệ.
- Kĩ năng: Vận dụng được kiến thức đã học để giải thích được các hiện tượng
trong tự nhiên.

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Hình thành được thói quen chăm sóc cây trồng, bảo
vệ môi trường và yêu thiên nhiên.
1. Khái niệm về đa dạng sinh học và tuyệt chủng:
Theo công ước đa dạng sinh học (1992), khái niệm: “Đa dạng sinh học”
(biodiversity, biological diversity) là sự phong phú về mọi cơ thể sống có từ tất cả các
nguồn trong hệ sinh thái trên cạn, ở biển, các HST nước khác và toàn bộ những tổ hợp
sinh thái mà chúng tạo nên. Đa dạng sinh học bao gồm sự đa dạng trong loài (đa dạng
gen- đa dạng di truyền), đa dạng giữa các loài và đa dạng hệ sinh thái.
Đa dạng gen hay đa dạng di truyền là tồn bộ thơng tin di truyền chứa đựng
trong sinh vật (động vật, thực vật, vi sinh vật). Sự đa dạng gen thể hiện ở mặt số
lượng, hình thái và cấu trúc.
Đa dạng lồi là sự phong phú của loài và các phân loài trên trái đất, một vùng
lãnh thổ, một quốc gia hay một sinh cảnh nhất định.
Đa dạng hệ sinh thái là sự đa dạng các sinh cảnh, các quần xã và các q trình
sinh thái.
Sự tuyệt chủng của một lồi sinh vật là khi khơng cịn một cá thể nào của lồi
đó cịn sống sót tại bất kì nơi nào trên trái đất.Ví dụ như lồi khủng long bị tuyệt
chủng cách đây 65 triệu năm

110


2. Sự đa dạng trong sinh quyển:
Hiện nay, tổng số các loài sinh vật trong sinh quyển vào khoảng 5 đến 30 triệu
loài, nhưng con người chỉ mới ghi nhận khoảng gần 2 triệu loài, bao gồm virus, vi sinh
vật, thực vật, động vật . Nhiều nhóm phân loại lớn cịn biết rất ít như vi sinh vật, cơn
trùng .. .. Ngay ở lớp thú, trong thế kỷ 20 cũng chỉ bổ sung thêm một số loài.
3. Tầm quan trọng của đa dạng sinh học và bảo vệ đa dạng sinh học:
Ða dạng di truyền thể hiện về đa dạng kiểu gen (genotip) nằm trong mỗi loài.
- Ða dạng về loài thể hiện bằng các loài khác nhau sinh sống trong một vùng

nhất định.
- Ða dạng sinh thái thể hiện bằng sự khác nhau giữa các kiểu quần xã tạo nên
do các cơ thể sống và mối liên hệ giữa chúng với nhau và với các điều kiện sống .. ..,
đó là các hệ sinh thái và các nơi ở.
Khi xét sự đa dạng sinh học phải xét tất cả từ virut, vi khuẩn, nấm, tảo, thực vật,
động vật . Nhưng thực vật là nền tảng vì nó là sinh vật sơ cấp đầu tiên (sinh vật sản
xuất).
4. Giá trị của đa dạng sinh học:
Ða dạng sinh học có rất nhiều giá trị trong đời sống tự nhiên và của con người .
Theo J.McNeely và cs (1991):
+ Các hệ sinh thái của Trái Ðất là cơ sở sinh tồn của sự sống trên Trái
Ðất, trong đó có lồi người, chúng đảm bảo sự chu chuyển oxy và các nguyên tố cơ
bản khác trên hành tinh . Chúng duy trì tính ổn định và độ màu mỡ của đất ở hầu hết
các vùng trên thế giới.
+ Các hệ tự nhiên có giá trị thực tiễn cao : hạn chế sự xói mịn đất và bờ biển
(ví dụ như rừng ở sườn dốc, rừng ngập mặn, các rặng san hơ)
+ Duy trì và cung cấp nguồn gen cho cây trồng, vật nuôi mới cho tương lai
+ Nhiều loài động vật, thực vật, được con người sử dụng làm thức ăn cho
người, cho gia súc, làm thuốc, lấy gỗ để đốt lấy năng lượng, làm cảnh (ví dụ).
+ Trong q trình tiến hóa, sinh vật đã tồn tại và phát triển hài hòa, tạo nên
thiên nhiên phong phú, hấp dẫn làm nguồn cảm hứng cho văn học nghệ thuật . Về mặt
đạo lý nếu làm giảm sự đa dạng sinh học tức là chúng ta đã vơ tình loại trừ nhiều dạng
sống mà chúng có quyền được tồn tại.
5. Sự phong phú về loài sinh vật:
5.1. Sự đa dạng sinh học - Thực vật:
Với tính chất của vùng nhiệt đới ẩm gió mùa, thực vật Việt Nam rất phong phú,
đa dạng . Do có sự khác biệt lớn về khí hậu giữa các vùng đã tạo nên một dải rộng các
thảm thực vật với nhiều kiểu rừng phong phú : rừng thông chiếm ưu thế ở vùng ôn đới
và cận nhiệt đới, rừng hỗn hợp loại lá kim và lá rộng, rừng khô cây họ dầu ở các tỉnh

111


vùng cao, rừng họ dầu địa hình thấp, rừng ngập mặn với cây đước chiếm ưu thế ở ven
biển của đồng bằng sông Cửu Long, sông Hồng, rừng tràm ở Nam Bơ,ü rừng tre nứa ở
nhiều nơi (ví dụ).
Rừng Việt Nam và các hệ sinh thái thủy vực được xếp thứ 16 trên thế giới về đa
dạng sinh học : 12.000 lồi thực vật có mạch, 800 lồi rêu, cây làm thuốc hơn 1000
loài, cây lấy dầu, lấy nhựa, .. ..
Hệ thực vật Việt Nam có số lồi đặc hữu cao . Trong số đó có 40( lồi đặc hữu phân
bố hẹp, chúng khơng cịn thấy ở các nơi khác trên thế giới, chúng tập trung ở 4 khu
vực chính:
- Vùng núi cao Hoàng Liên Sơn.
- Vùng núi cao nguyên Lâm Viên - Lâm Ðồng.
- Vùng núi cao Ngọc Linh - Kontum.
- Khu vực rừng ẩm phía Bắc Trung Bộ.
Do đặc điểm cấu trúc, các kiểu rừng nhiệt đới ẩm thường khơng có lồi ưu thế
rõ rệt, số lượng cá thể của từng loài thường hạn chế và trở nên q hiếm, bị đe dọa khi
có sự khai thác khơng hợp lý .
5.2. Sự đa dạng sinh học - Ðộng vật:
Bước đầu xác đinh được khoảng 11.050 loài động vật với 277 lồi thú, 800 lồi
chim, 180 lồi bị sát, 80 loài lưỡng thê, 2470 loài cá và khoảng 7000 lồi cơn trùng
cùng các loại động vật khơng xương sống khác .. ..
Có 10 (số lồi thú, chim và cá của thế giới tập trung ở Việt Nam, Việt Nam
được xem là nơi cịn sót lại một số lồi có nguy cơ tuyệt chủng ở Châu Á (voi Châu Á,
tê giác một sừng, hươu sao, các loài linh trưởng, Voọc ngũ sắc, cị quắm xanh .. ..)
Việt Nam có mức độ động vật đặc hữu cao hơn một số nước láng giềng trong khu
vực Ðông Dương . Ðặc biệt năm 1993, 1994 Việt Nam đã phát hiện cho khoa học thế
giới loài Sao la, Mang lớn (Vũ Quang - Hà Tĩnh).
 Sự phong phú của biển

+ Tổng số loài cá biển được ghi nhận là 2038 loài của 717 giống và 198 bộ .
+ Trên 300 lồi san hơ đã được tìm thấy ở Việt Nam . Ngồi ra cịn có khoảng
2500 lồi nhuyễn thể, 1500 lồi Crustacea, 700 lồi Polychaete, 350 loài Echinoderm,
150 loài Porifera .. ..
+ 653 loài tảo biển được xác định.
 Sự đa dạng sinh học trên các vùng sinh thái đất khác nhau
 Ða dạng sinh học trên đất ngập nước
Ða dạng sinh học trên đất ngập mặn

112


Chế độ thủy triều, nhiệt độ, thành phần cơ giới của đất, độ mặn của đất là các
yếu tố sinh thái của vùng đất ngập mặn . Trong đó, độ sâu tầng đất, độ cứng rắn, cấu
tượng của đất bùn lầy ở bãi bồi, độ mặn, chu kỳ ngập nước mặn đã ảnh hưởng đến
thành phần sinh vật, nhất là đối với thực vật rừng Sác.
Quần xã sinh vật sống trong rừng Sác không phong phú và đa dạng như rừng
ẩm nhiệt đới trong nội địa . Về thực vật, rừng Sác có hơn 70 lồi thực vật có mặt .
Ðộng vật có 258 lồi cá, 169 lồi thân mềm, 68 lồi cua, có khoảng 386 lồi chim (chủ
yếu ở vùng châu thổ sơng Cửu Long) . Ngồi ra cịn có khỉ, lợn rừng, cá sấu, rái cá, kỳ
đà gấm.
Hệ thực vật và động vật phong phú đã tạo nên sự ÐDSH giàu có, đây chính là
nguồn tài ngun sinh học tự nhiên của sinh thái rừng ngập mặn . Việc nuôi ong trong
rừng ngập mặn như một biện pháp tích cực nhất làm tăng giá trị của hệ sinh thái rừng
Sác, làm tăng năng suất của rừng.
Lượng phù sa và chất dinh dưỡng phong phú của vùng rừng ngập mặn là nguồn
thức ăn quan trọng cho các loại tảo phù du, và chính các loại tảo này lại là nguồn thức
ăn cho tôm cá và tôm cá lại thu hút lượng lớn chim nước đến sinh sống . Cành lá cây
rừng rụng xuống được các VSV phân hủy tạo nguồn thức ăn phong phú . Như vậy có
thể nói tính đa dạng sinh học của rừng sác được quyết định bởi khu hệ tảo và VSV.

Với một điều kiện đặc biệt, đất rừng Sác có tính ÐDSH khá cao và khá
đặc trưng, biểu hiện ở số lượng loài cao và tồn tại nhiều dạng sống khác nhau: trên
cạn, dưới nước, trong lịng đất, dưới đáy, trên khơng .
 Ða dạng sinh học trên đất rừng tràm:
Ðất rừng tràm gồm đất sét, bùn, hoặc cát, có tính chua phèn, có chế độ nước
ngập định kì trong năm, nước lợ hay ngọt hồn tồn . Rừng tràm có nhiều ìloại khác
nhau : rừng tràm giữa các triền cát, rừng tràm vùng trũng nội địa, bụi rậm tràm gió,
rừng tràm trên đất than bùn, rừng tràm trên đất sét, tất cả các kiểu rừng này đều là
rừng thóai hóa từ rừng nguyên thủy, chúng thường thuần là tràm với một số ít loài cây
khác mọc lẻ tẻ như chà là, dứa gai, gừa, năng, đưng . . . Ngồi ra cịn có dồ cây, một
kiểu rừng tiêu biểu cho vết tích nguyên thủy của rừng hỗn hợp ngập nước của rừng U
Minh.
+ Về thực vật: rừng tràm VN thuộc khu hệ thực vật vùng nước ngập định kỳ
của Châu Á - Thái Bình Dương với các lồi cây tiêu biểu : tràm, chà là, mốp, tràm sẻ,
trâm khế, sộp, mây nước, nắp bình, bịng bịng, choại, bồn bồn . . . . Bên cạnh, rừng
tràm cịn có sự hiện diện của các loại tảo và VSV khá phong phú và đặc sắc nhưng
chưa được nghiên cứu đầy đủ (U Minh hạ có nhóm tảo lam, tảo lục, khuê tảo).
+ Về động vật: rừng tràm ở các trũng lớn nội địa như Ðồng Tháp Mười, Tứ
Giác Long Xuyên, U Minh là nơi sinh sống của nhiều lồi động vật: phù du -> tơm cá
-> cá ăn thịt (cá lóc, cá lóc bơng, cá trê, cá dày . . .) -> rái cá, cá sấu, rắn . Sự phong
phú về tôm cá đã kéo theo một số lồi chim đến sinh sống như: cị, diệc, vạc, cồng cộc

113


. . . . Ðặc biệt, sếu đầu đỏ cổ trụi, chúng là một lồi đặc hữu của vùng Ðơng Nam Á .
Côn trùng trong rừng tràm cũng khá phong phú với 45 lồi, trong đó lồi ong chiếm vị
trí ưu thế.
Rừng tràm là nơi tập trung của nhiều loài thực vật và động vật rất đặc sắc của
Ðồng Bằng Sơng Cửu Long mà khơng thể tìm thấy được ở những nơi khác trong cả

nước.
6. Đa dạng sinh học tại Việt Nam: hiện trạng và bảo vệ:
6.1. Hiện trạng đa dạng sinh học:
6.1.1. Hiện trạng các hệ sinh thái (HST) ở Việt Nam:
a) Các hệ sinh thái quan trọng:
HST ở Việt Nam rất đa dạng, trong đó có 3 nhóm chính: HST trên cạn, HST đất
ngập nước và HST biển.
– HST trên cạn: Trên phần lãnh thổ vùng lục địa ở Việt Nam, có thể phân biệt
các kiểu HST trên cạn đặc trưng như: rừng, đồng cỏ, savan, đất khô hạn, đô thị, nông
nghiệp, núi đá vôi. Trong các kiểu HST ở cạn, thì HST rừng có tính đa dạng về thành
phần loài cao nhất, đồng thời đây cũng là nơi cư trú của nhiều loài động vật, thực vật
hoang dã có giá trị kinh tế và khoa học. Tổng diện tích hệ sinh rừng khoảng 32 triệu ha
và tập trung nhiều ở các vùng Đông Bắc, Tây Bắc, Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ và
Tây Nguyên. Mục tiêu trong thời gian tới là sẽ tăng độ che phủ rừng lên 42 – 43% vào
năm 2015 và 44 – 45% vào năm 2020, góp phần đáp ứng các yêu cầu về mơi trường
cho q trình phát triển bền vững của đất nước.
Theo báo cáo tổng kết Dự án “Trồng mới 5 triệu ha rừng” và kế hoạch bảo vệ
và phát triển rừng giai đoạn 2001 – 2010 của Chính phủ (báo cáo số 1328/CP – ngày
09 tháng 8 năm 2011), năm 2005, tổng trữ lượng gỗ cả nước là 811,6 triệu m3 (chiếm
6,5% tổng trữ lượng gỗ). Đến năm 2010, tổng trữ lượng gỗ của cả nước là 935,3 triệu
m3, trong đó, gỗ rừng tự nhiên chiếm 92,8% và 8,5 tỷ cây tre nứa, trữ lượng gỗ rừng
trồng là 74,8 triệu m3 (chiếm 7,9% tổng trữ lượng gỗ). So với năm 2006, trữ lượng gỗ
của cả nước tăng được 123,7 triệu m3 (chiếm 15,24%). Tuy nhiên, chất lượng rừng
của một số trạng thái rừng giàu, trung bình, rừng ngập mặn thuộc rừng tự nhiên tiếp
tục giảm. Theo thống kê của Cục Kiểm lâm và Viện Điều tra Quy hoạch Rừng thì độ
che phủ của rừng năm 2010 đã đạt 39,5%.
– HST đất ngập nước (ĐNN): ĐNN Việt Nam rất đa dạng về kiểu loại với hơn
10 triệu ha, phân bố ở hầu hết các vùng sinh thái của nước ta, gắn bó lâu đời với cộng
đồng dân cư và có vai trò to lớn đối với đời sống nhân dân và phát triển kinh tế – xã
hội.

ĐNN được chia thành 2 nhóm chính là ĐNN ven biển và ĐNN nội địa. ĐNN
ven biển Việt Nam đa dạng về kiểu, gồm 20 kiểu (Hệ thống phân loại ĐNN Việt Nam,
Cục Bảo vệ Mơi trường, 2007) với tổng diện tích khoảng 1,9 triệu ha (Theo bản đồ
ĐNN ven biển Việt Nam tỷ lệ 1:100.000, Trung tâm Viễn thám – Bộ TN&MT, 2007)

114


phân bố trên phạm vi 126 huyện ven biển (29 tỉnh, thành phố có biển) có đường ranh
giới tiếp giáp với biển và phần đất ven biển chịu tác động của nước biển.
HST thuỷ vực nước ngọt rất đa dạng bao gồm các thuỷ vực nước đứng như hồ,
hồ chứa, ao, đầm, ruộng lúa nước; các thuỷ vực nước chảy như suối, sơng, kênh rạch.
Trong đó, một số kiểu có tính ĐDSH cao như suối vùng núi đồi, đầm lầy than bùn với
nhiều loài động vật mới cho khoa học đã được phát hiện. Các HST sông, hồ ngầm
trong hang động cát tơ cịn ít được nghiên cứu.
Việt Nam có 2 vùng ĐNN nội địa quan trọng là vùng cửa sông Đồng bằng sông
Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long: (i) ĐNN ở vùng cửa sơng Đồng bằng sơng Hồng
có diện tích 229.762 ha (Hội khoa học đất Việt Nam, 2009). Đây là nơi tập trung các
HST nước lợ và mặn với thành phần loài thực vật, động vật phong phú của các vùng
rừng ngập mặn, đặc biệt đây là nơi cư trú của nhiều loài chim nước; (ii) ĐNN Đồng
bằng sơng Cửu Long có diện tích đất ngập nước 4.939.684 ha. Đây là bãi đẻ quan
trọng của nhiều loài thủy sản di cư từ phía thượng nguồn sơng Mê Kông. Những khu
rừng ngập nước và đồng bằng ngập lũ cũng là những vùng có tiềm năng sản xuất cao.
Có 3 HST tự nhiên chính ở Đồng bằng sơng Cửu Long là HST ngập mặn ven biển,
HST rừng tràm ở vùng ngập nước nội địa và HST cửa sông.
– HST biển: Theo thống kê, Việt Nam có 20 kiểu HST biển điển hình. Dựa trên
kết quả những kết quả nghiên cứu và phân tích các kiểu HST biển với các đặc trung về
điều kiện tự nhiên và môi trường biển, đặc biệt tính ĐDSH của rạn san hơ, có thể phân
chia vùng biển Việt Nam thành 6 vùng ĐDSH. Các kết quả nghiên cứu cho thấy các
kiểu HST rạn san hô, thảm cỏ biển quanh các đảo ven bờ là nơi có mức ĐDSH biển

cao nhất đồng thời cũng rất nhạy cảm với những biến đổi của môi trường. Trong các
vùng biển của Việt Nam, quần đảo Trường Sa là vùng có tính đa dạng của rạn san hơ
cao nhất thế giới.
Theo dẫn liệu điều tra, nghiên cứu trong giai đoạn 2008 – 2010 của Viện Tài
nguyên và Môi trường biển, tổng diện tích thật có của rạn san hơ Việt Nam chỉ còn
khoảng 14.130 ha. Hiện nay, các rạn san hơ chủ yếu đang ở trong tình trạng xấu. Các
điều tra từ năm 2004 đến 2007 tại 7 vùng rạn san hô trọng điểm của Việt Nam cho
thấy chỉ có 2,9% diện tích rạn san hơ được đánh giá là trong điều kiện phát triển rất
tốt, 11,6% ở trong tình trạng tốt, 44,9% ở trong tình trạng xấu và rất xấu. Các rạn san
hô phân bố ở vùng ven bờ có nguy cơ suy giảm nhanh theo thời gian. Điều này thể
hiện qua độ phủ giảm đi một cách đáng kể. Theo kết quả nghiên cứu của Viện Hải
dương học Nha Trang, từ năm 1994 – 2007, độ phủ rạn san hơ giảm trong khoảng 2,8
– 29,7% (trung bình là 10,6%), đặc biệt ở vùng biển Côn Đảo, vùng ven bờ Ninh Hải –
Ninh Thuận và vịnh Nha Trang. Rạn san hô Cô Tô – Quảng Ninh vốn được xem là
phát triển rất tốt, tỷ lệ phủ đạt 60 – 80%, có nơi đạt độ phủ gần 100%. Năm 2007, các
quan trắc và theo dõi hiện trạng rạn san hô được Viện Tài nguyên và Môi trường biển
thực hiện, kết quả cho thấy rạn san hô ở đây đã bị chết khá nhiều, có nơi độ phủ của
san hơ chết của toàn đảo lên đến 90%. Nguyên nhân gây chết phần lớn các lồi san hơ

115


ở xung quanh quần đảo Cơ Tơ một phần có thể là do một số ngư dân đánh bắt cá trong
các rạn san hô này.
Cũng như rạn san hô, HST thảm cỏ biển của nước ta cũng đang bị giảm dần
diện tích một phần do tai biến thiên nhiên, phần khác là do lấn biển để làm các ao nuôi
thủy sản và xây dựng cơng trình ven biển. Theo thống kê chung trên cả nước thì hiện
nay diện tích các thảm cỏ biển của Việt Nam bị giảm từ 40 – 70%. Diện tích thảm cỏ
biển Cửa Đại (Quảng Nam) giảm gần 70% (2009); các thảm cỏ biển ở nam mũi Đá
Chồng (Đồng Nai) giảm từ 45 – 60% xuống dưới 19% (2009) và ở Hàm Ninh (Quảng

Bình) giảm từ 30% (2004) xuống còn 15% (2009). Như vậy, độ phủ của thảm cỏ biển
ở những khu vực này chỉ còn bằng một nửa so với 5 năm trước. Chất lượng môi
trường biển suy giảm làm môi trường sống của hầu hết các loài sinh vật biển bị phá
hủy, gây nhiều tổn thất về ĐDSH: nhiều loài sinh vật biển giảm số lượng, thậm chí có
lồi có thể đã tuyệt chủng cục bộ.
Theo thống kê, tính đến năm 2012, 56% tổng diện tích rừng ngập mặn trên tồn
quốc là rừng mới trồng, thuần loại, chất lượng rừng kém cả về kích cỡ, chiều cao cây
và đa dạng thành phần lồi.

Hình 5.1: Rừng ngập mặn

6.2. Bảo tồn đa dạng sinh học:
Quy hoạch tổng thể bảo tồn ĐDSH của cả nước đến năm 2020 và định hướng
đến năm 2030 (ban hành kèm theo Quyết định số 45/QĐ-TTg ngày 08/01/2014 của
Thủ tướng Chính phủ) (sau đây gọi tắt là Quy hoạch tổng thể) đã quy hoạch các HST
tự nhiên, quan trọng trên cả nước như sau:
– Vùng Đông Bắc: Bảo vệ các HST rừng tự nhiên lưu vực sông Hồng, sông Lô,
sông Gâm; HST núi đá vôi tại Tuyên Quang, Hà Giang, Lạng Sơn, Bắc Kạn, Cao
Bằng, Quảng Ninh; HST đất ngập nước tại Đầm Hà, Yên Hưng (Quảng Ninh).
– Vùng Tây Bắc: Bảo vệ các HST rừng tự nhiên lưu vực sông Đà, sông Mã;
rừng ở các đai cao trên 1.500 m tại Lào Cai, Sơn La.
– Vùng Đồng bằng sông Hồng: – Bảo vệ HST rừng ngập mặn tự nhiên tại Hải
Phòng, Thái Bình; các HST đất ngập nước quan trọng tại Ninh Bình, Nam Định.

116


– Vùng Bắc Trung Bộ: Bảo vệ HST rừng nguyên sinh tại Nghệ An, Hà Tĩnh;
rừng tự nhiên lưu vực sông Mã, sông Cả, sông Gianh; rừng ngập mặn ven biển tại
Nghệ An, Hà Tĩnh, Thanh Hóa; HST núi đá vơi ở Thanh Hố và Quảng Bình; HST

đầm phá Tam Giang – Cầu Hai tại Thừa Thiên Huế.
– Vùng Nam Trung Bộ: Bảo vệ các hệ sinh thái rừng tự nhiên lưu vực sông Cái
(tỉnh Phú Yên, Ninh Thuận, Khánh Hịa), sơng Cơn, sơng Đà Rằng, sơng Ba, sơng Trà
Khúc, sông Thu Bồn; HST rừng khộp tại Ninh Sơn (Ninh Thuận), Hồn Giao (Khánh
Hịa); các rạn san hơ, thảm cỏ biển tại Cù Lao Chàm, Ninh Hải, vịnh Vĩnh Hy, vịnh
Cam Ranh, đầm Thủy Triền, vịnh Vân Phong; HST đất ngập nước khu vực đầm Thị
Nại, Trà Ổ, Cù Mông, Ô Loan, Nha Phu.
– Vùng Tây Nguyên: Bảo vệ HST rừng nguyên sinh gồm: rừng trên núi trung
bình (Ngọc Linh, Chư Yang Sin), rừng nửa rụng lá (rừng bằng lăng), rừng rụng lá cây
họ Dầu (rừng khộp); rừng tự nhiên lưu vực sông Sê San, sông Ba, sông Đồng Nai.
– Vùng Đông Nam Bộ: Bảo vệ HST rừng nguyên sinh; các HST rạn san hô,
thảm cỏ biển tại Cà Ná, Côn Đảo; HST đất ngập nước tại đầm Thị Nại, rừng ngập mặn
Cần Giờ.
– Vùng Đồng bằng sông Cửu Long: Bảo vệ và phát triển bền vững 30.000 ha
HST rừng ngập mặn tự nhiên; HST các rạn san hô, thảm cỏ biển tại Phú Quốc; các
HST rừng ngập mặn và HST rừng tràm tại Tràm Chim, U Minh, Trà Sư.
7. Tuyệt chủng với tính chất là một q trình tự nhiên:
Thiên tai, thảm họa: thiên tai, thảm họa gây ra những tác động lớn trên nhiều
mặt đối với đa dạng sinh học và đe dọa đến sự sống còn của các loài động thực vật.
Trong lịch sử nhiều loài động thực vật cổ đại đã biến mất khỏi trái đất do
nguyên nhân này. Như làm hủy hoại môi trường sống, thu hẹp nơi cư trú, làm giảm số
lượng sinh vật; hủy hoại nguồn dinh dưỡng, nguồn nước; làm thay đổi đặc điểm, tính
chất, tập qn của một số lồi sinh vật; gây ra những biến dị, những đột biến ở một số
loài sinh vật. Năm 2002, rừng tràm U Minh bị cháy đã gây mất mát nghiêm trọng đối
với đa dạng sinh học tại đây.
8. Sự giảm sút đa dạng sinh học do tác động của con người:
Nhìn chung, sự mất mát và sự suy giảm đa dạng sinh vật ở Việt Nam có thể
phân biệt bởi 4 nhóm nguyên nhân cơ bản sau:
- Sự suy giảm và sự mất đi nơi sinh cư. Sự suy giảm và sự mất đi nơi sinh cư có
thể do các hoạt động của con người như sự chặt phá rừng (kể cả rừng ngập mặn), đốt

rừng làm rẫy, chuyển đổi đất sử dụng, khai thác huỷ diệt thuỷ sản..., các yếu tố tự
nhiên như động đất, cháy rừng tự nhiên, bão, lốc, dịch bệnh, sâu bệnh.
- Sự khai thác quá mức. Do áp lực tăng dân số, sự nghèo khổ đã thúc đẩy sự
khai thác quá mức tài nguyên sinh vật và làm giảm ĐDSH. Đáng kể là tài nguyên thuỷ
sản ven bờ bị suy kiệt nhanh chóng. Mặt khác, một số phương thức khai thác có tính

117


huỷ diệt nguồn lợi thuỷ sản như nổ mìn, hố chất đang được sử dụng, đặc biệt các
vùng ven biển.
- Ô nhiễm môi trường. Một số HST ĐNN bị ô nhiễm bởi các chất thải công
nghiệp, chất thải từ khai khống, phân bón trong nơng nghiệp, thậm chí chất thải đơ
thị. Trong đó đáng lưu ý là tình trạng ơ nhiễm dầu đang diễn ra tại các vùng nước cửa
sông ven bờ, nơi có hoạt động tầu thuyền lớn.
- Ơ nhiễm sinh học. Sự nhập các lồi ngoại lai khơng kiểm sốt được, có thể
gây ảnh hưởng trực tiếp qua sự cạnh tranh, sự ăn mồi hoặc gián tiếp qua ký sinh trùng,
xói mịn nguồn gen bản địa và thay đổi nơi sinh cư với các loài bản địa.
a. Nguyên nhân trực tiếp:
- Khai thác, sử dụng không bền vững tài nguyên sinh vật
- Cháy rừng: do điều kiện khí hậu của Việt Nam, khả năng cháy rừng vào mùa
khô hàng năm là rất lớn.
- Chuyển đổi phương thức sử dụng đất
- Ơ nhiễm mơi trường
- Chiến tranh
- Di nhập các loài ngoại lai
9. Các khu bảo tồn sinh thái và những hoạt động bảo tồn thiên nhiên:
Việt Nam hiện có 3 hệ thống khu bản tồn đang tồn tại trên thực tế và trong văn
bản: KBT thuộc hệ thống rừng đặc dụng, KBT đất ngập nước (trong đó bao gồm KBT
vùng nước nội địa) và KBT biển. Các KBT được phân bố trên nhiều vùng địa lý, trên

các vùng đại diện cho các kiểu khí hậu, đất đai khác nhau như: nhiệt đới, á nhiệt đới,
vùng núi cao, vùng mưa ẩm, vùng khô hạn, vùng đồng bằng trung du và miền núi, ven
biển và vùng biển, do đó đã bảo vệ được nhiều HST điển hình và các lồi động vật,
thực vật đặc hữu, nguy cấp, quý và hiếm của Việt Nam. Trong hệ thống các khu bảo
tồn đó, các KBT thuộc hệ thống rừng đặc dụng đã được thiết lập và có bề dày hoạt
động, quản lý chính thức bắt đầu từ năm 1962 với Khu Rừng cấm Cúc Phương (nay là
Vườn Quốc gia Cúc Phương). Từ đó đến nay, hệ thống các khu rừng đặc dụng (KBT
thiên nhiên 78 do ngành nông lâm nghiệp quản lý) đã được hình thành với 164 khu,
bao gồm: 30 vườn quốc gia, 58 khu dự trữ thiên nhiên, 11 khu bảo tồn lồi và sinh
cảnh, 45 khu văn hóa lịch sử và môi trường và 20 khu rừng nghiên cứu thực nghiệm,
chiếm 7,2% diện tích trên đất liền của cả nước. Các vùng nước nội địa và vùng biển có
giá trị cao về bảo tồn ĐDSH đã được Chính phủ xác định để quy hoạch thành các KBT
vùng nước nội địa (45 khu) và KBT biển (16 khu) tại các văn bản khác nhau. Tuy
nhiên đến nay, số lượng các KBT vùng nước nội địa và KBT biển được quy hoạch chi
tiết để thành lập còn rất hạn chế. Hiện chỉ có 5 KBT biển được thành lập và tồn tại độc
lập, với mục tiêu bảo tồn ĐDSH biển. Một số vùng đất ngập nước, vùng nước nội địa
có giá trị ĐDSH cao đã được quy hoạch thiết lập KBT, nhưng trên thực tế chưa có khu

118


nào được thành lập. Ngoài ra, một số vùng đất ngập nước và vùng biển, được xác định
khoanh vi, quy hoạch thành KBT vùng nước nội địa và KBT biển, có tồn bộ diện tích
nằm trong phạm vi của các KBT rừng đặc dụng, nên vẫn được quản lý theo hệ thống
KBT rừng đặc dụng và bổ sung thêm phòng quản lý về biển, như Vườn Quốc gia Núi
Chúa, Côn Đảo... Theo kết quả rà soát khu bảo tồn đến nay, thực tế Việt Nam có 149
KBT chính thức hoạt động và đã có ban quản lý, trong đó bao gồm 144 KBT thiên
nhiên thuộc hệ thống rừng đặc dụng (không bao gồm các khu rừng nghiên cứu thực
nghiệm) và 5 KBT biển (Cồn Cỏ, Cù Lao Chàm, Vịnh Nha Trang, Hòn Cau và Phú
Quốc).

Bảng 5.1: Các khu bảo tồn thuộc hệ thống rừng đặc dụng

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5
Câu 1. Đa dạng sinh học là gì?
Câu 2. Tầm quan trọng của đa dạng sinh học và bảo vệ đa dạng sinh học?
Câu 3. Đa dạng sinh học tại Việt Nam?
Câu 4. Tuyệt chủng là gì? Sự giảm sút đa dạng sinh học do tác động của con người
như thế nào?
Câu 5. Các khu bảo tồn sinh thái và những hoạt động bảo tồn thiên nhiên?

119


CHƯƠNG 6 MƠI TRƯỜNG SINH THÁI TỒN CẦU, THÁCH THỨC
VÀ HIỂM HỌA
MH 30-06
Giới thiệu:
Mơi trường tồn cầu đang có chiều hướng ngày càng xấu đi và có ảnh hưởng
nhất định đến sự tồn vong của con người. Và con người đang đứng trước những thách
thức lớn về mơi trường tồn cầu. Trên tồn thế giới đang có xu hướng tăng hiện tượng
đất bị ô nhiễm. Sự ô nhiễm các nguồn nước đang có nguy cơ gia tăng do thiếu biện
pháp xử lý cần thiết các loại rác thải sinh hoạt và công nghiệp; các nguồn nhiễm xạ,
nhiễm bẩn từ các nguyên vật liệu khác dùng trong sản xuất; ô nhiễm do các lồi thực
vật nổi trên mặt nước sinh sơi mạnh làm động vật biển chết hàng loạt do thiếu ô xy. Sự
phát triển công nghiệp và đời sống đô thị dựa trên “nền văn minh dầu mỏ” đang làm
không khí bị ơ nhiễm bởi các chất thải khí SO2, NO2, CO, hơi chì, mồ hóng, tro và các
chất bụi lơ lửng khác sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hay các chất cháy
khác... Tài nguyên biển đang bị khai thác bừa bãi, rừng bị thu hẹp dần cùng với sự gia
tăng đất bị sa mạc hóa.
Mục tiêu:

- Kiến thức: Hiểu được những thách thức và hiểm họa mơi trường sinh thái hiện nay
trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng từ đó đề xuất những giải pháp nhằm tìm
giải pháp bảo vệ và phát triển bền vững.
- Kĩ năng: Vận dụng được kiến thức đã học để giải thích các hiện tượng trong tự nhiên.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Hình thành được thói quen bảo vệ mơi trường và
u thiên nhiên.
1. Sinh quyển và sự biến đổi sinh quyển:
Sinh quyển là khoảng khơng gian của trái đất, ở đấy có sinh vật cư trú và sinh
sống thường xuyên . Sinh quyển là lớp vỏ ngồi của Trái Ðất gồm: thạch quyển, khí
quyển, thủy quyển và sinh vật.
Sinh quyển là một vùng sống mỏng đạt độ cao 6-7km so với mặt biển, trên
10km ở độ sâu cực đại của đại dường vài chục mét dưới mặt đất (60-100m). Sinh
quyển có tính thống nhất, ba quyển liên hệ chặt chẽ với nhau.
Loài người là một trong những sinh vật phá hại sinh quyển ghê gớm nhất vì họ
khai thác tài nguyên thiên nhiên, bắt nó phục vụ cho mình. Lồi người, cho đến nay là
sinh vật tiến hóa nhất, sinh vật trẻ nhất và vì vậy mức tàn phá sinh quyển của con
người sẽ đi đến mức cao đỉnh . Sự tăng trưởng dân số của loài người cùng với sự phát
triển của nền đại cơng nghiệp là hai yếu tố chính làm hư hại sinh quyển.

120


1.1. Thời tiền sử (thời đại đồ đá cũ):
Con người xuất hiện trên trái đất cách đây 3 - 4 triệu năm, tiến hóa từ một nhóm
khỉ bậc cao chuyển sang sống trên mặt đất . Từ lúc đó, người đã tác động làm biến đổi
thiên nhiên (hái lượm, đào rễ, củ, săn bắn ...) với những công cụ bằng đá . Tuy nhiên
cuộc sống của họ chủ yếu là thích nghi với mơi trường sinh sống . Chỉ đến khi khám
phá ra lửa (cách mạng I) sự tàn phá sinh quyển của con người mới thật sự đáng kể .
Lửa được sử dụng để nấu nướng, sưởi ấm, xua đuổi thú dữ, săn bắt, chăn nuôi, đốt
rừng ... , làm ảnh hưởng đến thảm thực vật vì một số thú lớn bắt đầu khan hiếm (bò

Bison), chim chạy khổng lồ bị tiêu diệt (Dinornithidae), ảnh hưởng đến tính đa dạng
của hệ động vật.
1.2. Thời đại đồ đá mới - Nông nghiệp ra đời:
(Cách mạng công nghệ lần II)
Nông nghiệp ra đời, con người biết trồng một số loài ngũ cốc chủ yếu (mì, lúa,
ngơ...) và biết chăn ni một số gia súc chủ yếu (dê, cừu, lợn, bò...) . Sự phát triển của
nền nông nnghiệp đã gây ra cho sinh quyển những biến đổi to lớn (khai phá những
vùng đất rộng lớn để chăn thả, làm ruộng, dẫn đến một loạt thối biến: rừng đồng
cỏ nơng nghiệp) . Giai đoạn này, khai thác trên một số ít lồi đã làm sự đa dạng sinh
giới giảm, diện tích rừng thu hẹp, đất bị sa mạc hóa.
Như vậy cuộc cách mạng nông nghiệp mặc dầu tốt cho con người nhưng đã làm
cho môi trường xấu đi. Tuy nhiên, giai đoạn này con người vẫn còn là một thành viên
trọn vẹn của sinh quyển, chưa tách khỏi hệ sinh thái của mình.
1.3. Thời đại văn minh công nghiệp:
Cuộc cách mạng KHKT làm xuất hiện xã hội công nghiệp với nhà máy thành
phố . Nền văn minh công nghệ đã can thiệp mạnh vào sinh quyển dẫn đến nhiều hậu
quả.
+ Giảm đa dạng của sinh giới: Do việc phá môi trường để lập thành phố, đô thị,
khu công nghiệp đã làm cho thú lớn khơng cịn chỗ ở , thức ăn. Sự khai thác cơ
giới đưa đến việc độc canh tuyệt đối làm thành phần giống lồi giảm.
+ Gián đoạn chu trình vật chất: Sự khai thác quá đáng tài nguyên thiên nhiên đã
làm cho vịng tuần hồn vật chất khơng cịn liên tục (rác nhiều khơng bị phân hủy,
khai thác khống sản, tạo những chất khơng có trong tự nhiên) . "Nền văn minh rác
rưởi" là mặt trái của xã hội văn minh.
Dịng năng lượng bị biến đổi hịan tồn: Năng lượng do sức gió, sức nước, do
cơ bắp khơng đủ, con người khai thác những nhiên liệu địa khai để lấy năng lượng cho
nhu cầu xã hội hiện đại. Do đó dòng năng lượng bị xáo trộn, năng lượng bị biến mất,
đến lúc nào đó cầu khơng đủ cung, dẫn đến sự hủy diệt.
Giai đoạn cách mạng công nghệ đã sử dụng nhiều nhiên liệu địa khai, tạo ra
nhiều sản phẩm cho xã hội. Nhưng bên cạnh đó, rác rưởi cũng nhiều, nó trở thành "vấn

nạn".

121