Sinh thái học môi trường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
Trần Thị Thu Hà - Nguyễn Chí Nghĩa - Nguyễn Mai Hoa

sinh th¸I häc
m«I tr−êng

NHÀ XU T B N Đ I H C QU C GIA HÀ N I


2


Mục lục

3

MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu ...................................................................................................... 9

Ch

ng I

Kh¸I niÖm chung vÒ sinh th¸I m«I tr−êng
I.

ĐỊNH NGHĨA ........................................................................................ 12

II.

MỐI QUAN HỆ GIỮA CON NGƯỜI V

MÔI TRƯỜNG ........................ 12

III.

LỊCH SỬ, ĐỐI TƯỢNG, NHIỆM VỤ V

Ý NGHĨA MÔN HỌC.............. 13

1. Lịch sử môn học ............................................................................. 13
2. Đối tượng nghiên cứu .................................................................... 14
3. Phân môn của sinh thái học môi trường ......................................... 14
4. Ý nghĩa và nhiệm vụ môn học ........................................................ 14

Ch

ng II

C¥ Së SINH TH¸I HäC
I.

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SINH THÁI HỌC ........................................... 17
1. Định nghĩa Sinh thái học ................................................................ 17
2. Cấu trúc của sinh thái học .............................................................. 18

II.

CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................... 19

III.

MÔI TRƯỜNG V

CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI .................................... 19

1. Môi trường ...................................................................................... 19
2. Các nhân tố sinh thái ...................................................................... 20
2.1. Các nhân tố vô sinh ............................................................... 20
2.2. Các nhân tố hữu sinh ............................................................. 30
III.

ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG LÊN SINH VẬT
V SỰ THÍCH NGHI CỦA SINH VẬT .................................................. 35
1. Định luật tối thiểu của Liebig .......................................................... 35


4

SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG
2. Quy luật chống chịu của Shelford (Quy luật giới hạn sinh thái) ..... 37
3. Quy luật tác động đồng thời và quy luật tác động qua lại .............. 41

V.

PHẢN ỨNG CỦA SINH VẬT ĐỐI VỚI TÁC ĐỘNG
CỦA CÁC NHÂN TỐ MÔI TRƯỜNG .................................................... 42
1. Thích nghi hình thái ........................................................................ 42
2. Thích nghi di truyền ........................................................................ 43

VI. SINH THÁI HỌC QUẦN THỂ .................................................................. 43
1. Định nghĩa quần thể ....................................................................... 43
2. Các đặc trưng cơ bản của quần thể ............................................... 43
2.1. Sự phân bố không gian của cá thể trong quần thể ................ 44
2.2. Thành phần, cấu trúc tuổi và tỉ lệ giới tính ............................. 46
2.3. Mật độ cá thể của quần thể.................................................... 49
2.4. Kích thước của quần thể......................................................... 51
2.5. Sự tăng trưởng và biến động số lượng cá thể của quần thể .. 53
VII. SINH THÁI HỌC QUẦN XÃ.................................................................. 58
1. Khái niệm ....................................................................................... 58
2. Các đặc trưng cơ bản của quần xã ................................................ 59
VIII. HỆ SINH THÁI ...................................................................................... 75
1. Định nghĩa và cấu trúc hệ sinh thái ................................................ 75
2. Dòng năng lượng trong hệ sinh thái ............................................... 78
2.1. Các quy luật cơ bản về dòng năng lượng trong hệ sinh thái .. 78
2.2. Các dạng năng lượng ............................................................. 79
2.3. Năng lượng đi qua hệ sinh thái .............................................. 79
2.4. Các dòng năng lượng chính ................................................... 80
3. Hiệu suất sinh thái .......................................................................... 81
4. Năng suất sinh học của hệ sinh thái .............................................. 82
5. Tính cân bằng của hệ sinh thái ...................................................... 84
6. Chu trình sinh địa hóa .................................................................... 85
6.1. Khái niệm, cấu trúc của các chu trình sinh địa hóa ............... 85
6.2. Các chu trình sinh địa hóa cơ bản .......................................... 86


Mc lc

Ch

5

ng III

ĐA DạNG SINH HọC Và BảO TồN THIÊN NHIÊN
I.

A DNG SINH HC .......................................................................... 95
1. a dng sinh hc trờn th gii ....................................................... 95
2. a dng sinh hc ti Vit Nam ....................................................... 95
2.1. a dng h sinh thỏi .............................................................. 96
2.2. a dng loi ........................................................................... 98
2.3. a dng ngun gen ............................................................. 101
3. Vai trũ ca a dng sinh hc ........................................................ 101
4. S tuyt chng v gim sỳt a dng sinh hc ............................. 102
4.1. S tuyt chng v gim sỳt a dng sinh hc trờn th gii . 102
4.2. S tuyt chng v gim sỳt a dng sinh hc Vit Nam .. 106

II.

BO TN A DNG SINH HC ....................................................... 114
1. Bo tn a dng sinh hc trờn th gii ......................................... 114
2. Bo tn a dng sinh hc Vit Nam .......................................... 117

Ch

ng IV

CHỉ THị SINH THáI MÔI TRƯờNG
I.

KHI NIM ......................................................................................... 111

II.

MT S NGUYấN TC C BN KHI S DNG SINH VT CH TH ... 111

III.

PHN LOI SINH VT CH TH ........................................................ 112

IV.

NHNG LO I CH TH V

S QUAN TRC BNG SINH HC ....... 123

1. Vic chn cỏc sinh vt s dng cho vic quan trc mụi trng ... 124
2. Quan trc v lp ngõn hng lu tr mu vt ................................ 125
V.

CC LO I SINH VT CH TH ........................................................... 125
1. Vi sinh vt ch th .......................................................................... 125
2. Thc vt ch th ............................................................................. 127
3. ng vt ch th ............................................................................. 127

VI.

CH TH SINH HC
TRONG QUAN TRC MễI TRNG KHễNG KH ........................... 128

VII. CH TH SINH HC TRONG QUAN TRC MễI TRNG NC .... 129
VIII. CH TH SINH HC TRONG QUAN TRC MễI TRNG T ....... 134


SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG

6
Ch

ng V

MéT Sè VÊN §Ò M¤I TR¦êNG SINH TH¸I
I.

Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG .................................................................... 140
1. Định nghĩa và phân loại ................................................................ 140
2. Ô nhiễm môi trường đất ................................................................ 141
3. Ô nhiễm môi trường nước ............................................................. 143
4. Ô nhiễm môi trường không khí ..................................................... 145

II.

MỘT SỐ VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG SINH THÁI TO N CẦU................. 149
1. Sự suy giảm tầng ôzôn ................................................................. 149
2. Sự biến đổi khí hậu ....................................................................... 151
3. Mưa axit ....................................................................................... 155
4. Hiện tượng El Nino, La Nina và những tác hại đến môi trường sống .. 158
4.1. Khái niệm và cơ chế hình thành,
hoạt động của hiện tượng El Nino, La Nina ......................... 158

4.2. Những ảnh hưởng của hiện tượng El Nino
và La Nina đối với môi trường............................................... 164
5. Phú dưỡng .................................................................................... 170
6. Suy thoái các vùng đất ngập nước ............................................... 173
7. Suy thoái và ô nhiễm đất .............................................................. 176
8. Suy thoái rừng và suy giảm đa dạng sinh học ............................. 176
9. Các tác động về sinh thái của ô nhiễm dầu ................................. 180
10. Hiện tượng nghịch nhiệt .............................................................. 180

III. MỘT SỐ VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG SINH THÁI Ở VIỆT NAM ................. 183
1. Ô nhiễm môi trường ...................................................................... 183
1.1. Ô nhiễm môi trường nước ..................................................... 183
1.2. Ô nhiễm môi trường không khí ............................................. 191
1.3. Ô nhiễm và suy thoái môi trường đất ................................... 194
1.4. Ô nhiễm môi trường do chất thải rắn (CTR)
và chất thải nguy hại (CTNH) ............................................... 198
2. Suy giảm đa dạng sinh học .......................................................... 211
3. Sự cố môi trường .......................................................................... 213


Mục lục

Ch

7

ng VI

QUY HO¹CH M¤I TR¦êNG, PH¸T TRIÓN BÒN V÷NG
I.

QUY HOẠCH MÔI TRƯỜNG .............................................................. 217
1. Khái niệm ..................................................................................... 217
2. Mục đích và nội dung của quy hoạch môi trường ......................... 219
2.1. Mục đích của quy hoạch môi trường ..................................... 219
2.2. Nội dung của quy hoạch môi trường ..................................... 219
3. Cơ sở pháp lí ............................................................................... 221
4. Quan điểm, nguyên tắc và phương pháp tiếp cận
quy hoạch môi trường ................................................................... 222
4.1. Quan điểm ............................................................................ 222
4.2. Nguyên tắc ........................................................................... 222
4.3. Phương pháp tiếp cận .......................................................... 222
5. Quy trình thực hiện quy hoạch môi trường ................................... 226

II.

PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG .................................................................. 230
1. Khái niệm và yêu cầu của phát triển bền vững ............................ 230
2. Các nguyên tắc phát triển bền vững ............................................ 235
3. Định lượng hoá sự phát triển bền vững ........................................ 241
3.1. Chỉ số đánh giá sự phát triển bền vững về kinh tế ............... 244
3.2. Chỉ số đánh giá sự phát triển bền vững về xã hội ................ 245
3.3. Chỉ số đánh giá sự phát triển bền vững về môi trường ........ 246
4. Các mục tiêu của sự phát triển bền vững ..................................... 250
4.1. Hội nghị Thượng đỉnh về Môi trường và phát triển bền vững ... 250
4.2. Sử dụng hợp lí tài nguyên và tính bền vững ......................... 251
4.3. Duy trì đa dạng sinh học và tính bền vững ........................... 255
4.4. Phương thức tiêu thụ trong phát triển bền vững ................... 257
5. Chiến lược bảo vệ môi trường và phát triển bền vững ở Việt Nam ... 258

III.

QUẢN LÍ MÔI TRƯỜNG HƯỚNG TỚI PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG ..... 265
1. Những khái niệm cơ bản về quản lí môi trường ............................ 265
1.1. Định nghĩa ........................................................................... 265
1.2. Các mục tiêu và nguyên tắc của quản lí môi trường ............ 266


8

SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG
1.3. Các nội dung của quản lí nhà nước về môi trường ............... 270
1.4. Các biện pháp quản lí môi trường ........................................ 275
1.5. Tổ chức công tác quản lí môi trường .................................... 280
2. Quản lí môi trường các hệ sinh thái .............................................. 283
2.1. Quản lí môi trường đới ven biển ........................................... 283
2.2. Quản lí môi trường sông và nước trên lục địa ...................... 290
2.3. Quản lí đất ngập nước .......................................................... 292
2.4. Quản lí môi trường đô thị ...................................................... 299

T I LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 306


Mục lục

9

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kinh tế, khoa học và kĩ

thuật cuối thế kỉ XX, con người đang phải đối mặt với suy thoái
môi trường, cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Điều này
đặt ra cho loài người những nhiệm vụ về sinh thái và đòi hỏi chúng
ta phải có kiến thức và khả năng vận dụng các quy luật tự nhiên vào
khai thác hợp lí, bảo vệ môi trường tự nhiên nhằm ổn định, phát
triển xã hội bền vững, vận dụng vào giải quyết các vấn đề môi
trường, sinh thái hiện nay. Sinh thái học là môn khoa học tổng hợp
nghiên cứu về quan hệ tương hỗ giữa sinh vật và môi trường. Sinh
thái học môi trường là phân môn của sinh thái học và được xem là
một trong những kiến thức cơ sở cho ngành Kĩ thuật môi trường.
Giáo trình Sinh thái học môi trường cung cấp cho sinh viên
những kiến thức về Cơ sở sinh thái học và ứng dụng trong bảo vệ
môi trường; Mối quan hệ hữu cơ giữa phát triển và môi trường; Đa
dạng sinh học và bảo tồn thiên nhiên; Các vấn đề môi trường sinh
thái toàn cầu; Các kiến thức về quy hoạch môi trường và phát triển
bền vững, giúp cho sinh viên nắm vững bản chất mối quan hệ
tương tác giữa các thành phần của sinh quyển và có cách nhìn hệ
thống, áp dụng các quy luật sinh thái vào quản lí môi trường, giải
quyết các vấn đề môi trường. Giáo trình biên soạn bám sát đề
cương môn học “Sinh thái học môi trường” trong chương trình
khung đào tạo ngành Kĩ thuật môi trường do Bộ Giáo dục và Đào
tạo quy định và cập nhật kiến thức từ nhiều nguồn tài liệu. Giáo
trình dùng giảng dạy cho sinh viên ngành Kĩ thuật môi trường và là
nguồn tài liệu tham khảo cho cán bộ và sinh viên nghiên cứu trong
lĩnh vực môi trường.


10

SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG

Tập thể tác giả xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp đã
cung cấp các tài liệu bổ ích và những ý kiến đóng góp quý báu để
tác giả hoàn thành giáo trình này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong việc thu thập các nguồn
thông tin từ nhiều tài liệu khác nhau, nhưng nội dung cuốn sách này
không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tập thể tác giả rất
mong nhận được những lời góp ý bổ ích từ độc giả và đồng nghiệp
để cuốn sách được hoàn thiện hơn.
Tập thể tác giả


Chương I

Kh¸i niÖm chung vÒ SINH TH¸I M¤I TR¦êNG
I. ĐỊNH NGHĨA
Sinh thái môi trường là môn học thuộc ngành môi trường học.
Nó nghiên cứu mối quan hệ tương tác không chỉ giữa các cá thể
sinh vật, mà còn giữa tập thể, giữa cộng đồng với các điều kiện môi
trường tự nhiên bao quanh nó (Lê Huy Bá, Lâm Minh Triết, 2005).
II. MỐI QUAN HỆ GIỮA CON NGƯỜI VÀ MÔI TRƯỜNG
Mối quan hệ giữa con người và môi trường được thiết lập lâu
đời, từ khi con người đặt chân lên Trái đất này. Con người sống
giữa thiên nhiên và tương tác liên tục với chúng. Con người luôn
cảm nhận được ảnh hưởng của thiên nhiên thông qua không khí
thở, nước uống, thức ăn, dòng năng lượng, vật chất và thông tin.
Mối quan hệ giữa con người và môi trường là mối quan hệ hai
chiều phức tạp, con người có thể ảnh hưởng lớn đến môi trường và
ngược lại.
Mối quan hệ giữa tự nhiên và xã hội là mối quan hệ biện chứng

mà trong đó sự thay đổi của hệ thống này trực tiếp ảnh hưởng đến
cơ cấu và chức năng của hệ thống kia, điều này được thể hiện trong
hình 1.1 [7].
Tác động của con người đến sinh quyển có thể dẫn tới:
- Thay đổi cấu trúc bề mặt Trái đất do hoạt động cày bừa, phá
rừng, đào hồ nhân tạo…
- Thay đổi thành phần sinh quyển, chu trình tuần hoàn và cân
bằng các chất của chu trình đó do thải chất thải vào môi trường đất,
nước và khí quyển.


SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG

12

- Thay đổi cân bằng năng lượng, cân bằng nhiệt trong khu vực
và toàn cầu.
- Thay đổi khu hệ sinh vật do việc đưa vào hay làm mất đi tập
hợp các sinh vật.
Dòng năng lượng,
vật chất và thông tin

Hệ xã hội:

Hệ sinh thái:

dân số, sức khoẻ, dinh
dưỡng, kĩ nghệ, tổ
chức xã hội, khai thác
tài nguyên, kinh tế,

kiến trúc, tư tưởng,
các giá trị, đặc tính
sinh lí, ngôn ngữ

Không khí, nước, đất, vi
sinh vật, khí hậu, gia
súc, sâu bệnh, cây cối,
cỏ dại...

Chọn lọc,
thích nghi

(các nhân tố vô sinh và
sinh vật)

Dòng năng lượng,
vật chất và thông tin

Hình 1.1. Mối quan hệ giữa tự nhiên và xã hội

Sự phát triển khoa học kĩ thuật (nhất là cuộc cách mạng khoa
học kĩ thuật bắt đầu từ giữa thế kỉ XX) đã thúc đẩy xã hội tiến lên
và làm thay đổi căn bản về sức lao động. Con người đã khai thác
hầu như tất cả các nguồn tài nguyên tái tạo cũng như không thể tái
tạo được. Các hoạt động này đương nhiên đã tác động trở lại đối
với môi trường.
Ngày nay, thế giới đang đứng trước những thách thức môi
trường như: Biến đổi khí hậu và tần suất thiên tai gia tăng; Tầng
ozôn đang bị cạn kiệt; Sự mất nơi ở và giảm đa dạng sinh học; Tài
nguyên bị suy giảm và cạn kiệt; Ô nhiễm môi trường đang xảy ra ở

quy mô rộng; Sự gia tăng dân số. Chính vì vậy, việc điều chỉnh hành
vi con người để tăng năng lực môi trường nhằm duy trì sự phát triển
của xã hội loài người là việc làm cấp bách để bảo vệ môi trường.
III. MỐI QUAN HỆ GIỮA SINH THÁI HỌC VÀ KĨ THUẬT
MÔI TRƯỜNG
Những năm gần đây, sinh thái học đã trở thành môn khoa học
toàn cầu. Sinh thái học là khoa học cơ sở cho công tác quản lí tài


Chương I. Khái niệm chung về sinh thái học môi trường

13

nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường. Sinh thái học cũng được
xem là một trong những nguyên lí khoa học làm nền tảng cho
ngành kĩ thuật môi trường.
Thuật ngữ “Kĩ thuật môi trường” là hệ thống giải pháp kĩ thuật
công nghệ và quản lí nhằm bảo toàn chất lượng môi trường trong
sự phát triển và tăng trưởng nhanh của sản xuất công nghiệp.
Quy hoạch và quản lí môi trường gắn liền với sự hiểu biết,
khái niệm phương pháp và kĩ năng sinh thái. Nhiệm vụ của bảo vệ
môi trường được hiểu là cần có sự quan tâm của tất cả các quốc gia
trên thế giới.
IV. LỊCH SỬ, ĐỐI TƯỢNG, NHIỆM VỤ VÀ Ý NGHĨA MÔN HỌC

1. Lịch sử môn học
Trước tiên, thuật ngữ Sinh thái học (Ecology) do nhà sinh vật
học người Đức Ernst Haeckel bắt đầu đề xướng vào năm 1869, dựa
trên từ gốc Hy Lạp là Oikos (với nghĩa trong nhà) và logos (với
nghĩa là môn khoa học). Theo đó, Sinh thái học được hiểu là một

khoa học cơ bản trong sinh vật học, nghiên cứu các mối quan hệ
của sinh vật hay một nhóm sinh vật với môi trường xung quanh.
Vào những năm 300 trước Công nguyên, khái niệm sinh thái
học được nhà khoa học Hy Lạp Phratus nhắc đến chủ yếu về mối
quan hệ giữa vật chất sống và không sống.
Giữa thế kỉ XIX, một số nhà nghiên cứu về thực vật từ Châu
Âu và Châu Mỹ đã quan tâm nghiên cứu về quần xã thực vật. Các
nhà sinh thái học bắt đầu hiểu rằng: xã hội sinh vật và môi trường
của nó có thể xem như một tổ hợp rất chặt chẽ, tạo nên một đơn vị
cấu trúc tự nhiên, đó là hệ sinh thái. Hệ sinh thái lớn duy nhất của
hành tinh là sinh quyển, trong đó con người là một thành viên.
Lí thuyết sinh thái học sau đó được phát triển ở mức độ cao
hơn nhiều những nghiên cứu trước đó bởi Giáo sư Eugene P.Odum
– trường Đại học Geogry, trong cuốn “Cơ sở sinh thái học” của
Ông và môn học được chính thức đề cập từ đó. Môn học nghiên
cứu phát triển sinh thái học ở mức độ cao và chia thành hệ thống


SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG

14

khoa học trong nhiều lĩnh vực như: nông nghiệp, lâm nghiệp, y
học, kinh tế học…
Sau đó, vào những năm 70 của thế kỉ XX, khi ngành môi
trường học đã có sự phát triển nhất định thì Sinh thái học môi
trường mới được định hướng và phát triển.
2. Đối tượng nghiên cứu
Sinh thái học nghiên cứu tất cả các mối quan hệ của sinh vật
với môi trường. Sinh thái học môi trường ngoài đối tượng nghiên

cứu như sinh thái học còn tập trung vào nghiên cứu mối quan hệ
giữa con người với môi trường sống thông qua các hoạt động như
nông nghiệp, công nghiệp, khai khoáng, văn hoá xã hội…
3. Phân môn của sinh thái học môi trường
Feiblemen (1954) đã nhận định: “Khi cấu trúc trở nên phức tạp
thì chức năng tổ hợp liền được bổ sung những tính trạng mới” và
đó là một trong những tiền đề lí thuyết cho việc hình thành phân
môn của sinh thái học môi trường.
* Dựa vào mức độ tổ chức của hệ sống:
- Sinh thái môi trường học cá thể;
- Sinh thái môi trường học quần thể;
- Sinh thái môi trường học quần xã;
- Hệ sinh thái môi trường;
- Sinh quyển học.
* Dựa vào mục đích nghiên cứu:
- Sinh thái môi trường cơ sở;
- Sinh thái môi trường ứng dụng.
3. Ý nghĩa và nhiệm vụ môn học
Cùng với các lĩnh vực trong sinh học, sinh thái học thì một loạt
các chuyên ngành khoa học mới cũng xuất hiện như: sinh thái tế


Chương I. Khái niệm chung về sinh thái học môi trường

15

bào, sinh thái sinh lí, sinh thái hình thái, di truyền quần thể… giúp
chúng ta ngày càng hiểu biết sâu hơn về bản chất của sự sống trong
mối tương tác với các yếu tố môi trường, với hiện tại và quá khứ,
bao gồm cả cuộc sống và sự tiến hoá của con người.

Sinh thái học tạo nên những nguyên tắc, định hướng cho hoạt
động của con người đối với tự nhiên để không làm huỷ hoại môi
trường sống của sinh giới và ảnh hưởng suy giảm chất lượng môi
trường.
Đối với mỗi ngành riêng biệt, sinh thái học phát triển ứng dụng
có những nhiệm vụ cụ thể như:
Trong trồng trọt và chăn nuôi:
Sinh thái học đấu tranh triệt để với bệnh và cỏ dại, nghiên cứu
không chỉ với loài có hại mà còn đề ra nguyên lí chiến lược và biện
pháp phòng tránh;
Sinh thái học đề ra các nguyên tắc và phương pháp thành lập
các quần xã nông – lâm nghiệp thích hợp để thuần hoá và di giống
các loài sinh vật cho năng suất sinh học và kinh tế cao; các nguyên
tắc để khai thác hợp lí nguồn tài nguyên thiên nhiên, duy trì đa
dạng sinh học và phát triển bền vững; các nguyên tắc bảo vệ và cải
tạo môi trường.
Trong công tác bảo vệ sức khoẻ: nghiên cứu các ổ dịch tự
nhiên đối với con người, gia súc và tìm ra phương pháp vệ sinh ổ
dịch, đấu tranh với sự ô nhiễm và sự đầu độc môi trường bởi chất
thải công nghiệp và sinh hoạt.
Sinh thái học là cơ sở cho các công trình nghiên cứu các biện
pháp phòng ngừa ô nhiễm môi trường.


16

SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG


Chương II

C¥ Së SINH TH¸I HäC
I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SINH THÁI HỌC
1. Định nghĩa Sinh thái học
Định nghĩa: Sinh thái học là khoa học tổng hợp nghiên cứu về
quan hệ tương hỗ giữa sinh vật và môi trường.
Sinh thái học được sử dụng làm cơ sở cho công tác quản lí tự
nhiên môi trường với đối tượng là tất cả các mối liên hệ giữa sinh
vật và nơi sống của chúng. Sinh thái học còn được quan niệm là "tổ
hợp con người và môi trường".
Nội dung của sinh thái học hiện đại: được xây dựng theo
nguyên lí "mức độ tổ chức" giống như "phổ sinh học" được biểu thị
ở hình 2.1.
Thành
phần hữu
sinh

Gen

Tế
bào

Cơ
quan

Cơ
thể

Quần
thể

Quần xã

+

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

TP vô sinh

Vật chất

+

Năng lượng

⇓

⇓

⇓

⇓

⇓

⇓

⇓

Hệ sinh học

Hệ gen

Hệ tế
bào

Hệ cơ
quan

Hệ cơ
thể

Hệ
quần thể

Hệ
sinh thái

Hình 2.1. Phổ mức độ tổ chức sinh thái học

Sinh thái học nghiên cứu chủ yếu hệ sinh vật có mức độ tổ
chức cao hơn, nghĩa là quần thể, quần xã và hệ sinh thái. Trong phổ
sinh học không có giới hạn rõ rệt hoặc không liên tục như giữa mức
độ cơ thể và quần thể. Như vậy, Sinh thái học là một môn khoa học


SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG

18

cơ bản trong ngành Sinh học, nghiên cứu các mối quan hệ của sinh
vật với môi trường và sinh vật với sinh vật ở mọi tổ chức từ cá thể,
đến quần xã và hệ sinh thái, thể hiện ở hình 2.2.

Hình 2.2. Các mức độ tổ chức sinh thái học

2. Cấu trúc của sinh thái học
Sinh thái học quan tâm đến cấu trúc và chức năng của hệ
sinh thái. Cấu trúc của sinh thái học có thể được khái quát trong
bảng 2.1:
Bảng 2.1. Cấu trúc của sinh thái học [7]
Hình
thái

Mức
độ tổ
chức
sinh
học
phức

tạp
dần

Cá
thể
Quần
thể,
quần
xã
Hệ
sinh
thái

Chức năng

Phát
triển và
điều hoà

Thích
nghi

Sinh lí tập tính
Số
lượng,
Mật độ

Sinh sản, tử vong,
di cư, nhập cư,
vật dữ, con mồi

Diễn thế

Chu trình vật chất,
năng lượng

Diễn thế

Tiến hoá
Chọn học
Chọn lọc
đi đến
cân bằng


Chương II. Cơ sở sinh thái học

19

Cấu trúc sinh thái học gồm 3 mức độ nằm chồng lên nhau theo
ba lớp nằm ngang từ cá thể đến hệ sinh thái và chia cấu trúc ra các
nhóm tương ứng từ hình thái đến thích nghi. Ở mỗi mức độ tổ chức
sinh thái đều có đặc điểm cấu trúc và chức năng riêng biệt.
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Khi nghiên cứu sinh thái học thường có ba phương pháp
nghiên cứu để giải quyết một vấn đề sinh thái. Đó là:
- Nghiên cứu thực địa : quan sát, đo đạc, thu mẫu, ghi chép;
- Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm: tìm hiểu các chỉ số hoạt
động chức năng của cơ thể hay của sinh vật dưới tác động của một
hay một vài yếu tố môi trường;

- Phương pháp mô phỏng và lập mô hình toán: mô hình hoá
các quá trình tự nhiên và tính toán dựa trên công cụ toán học và xử
lí thông tin trên máy tính.
III. MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC NHÂN TỐ SINH THÁI
1. Môi trường
Khái niệm: Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật
chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản
xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật. (Luật Bảo vệ
môi trường, 2005).
Các nhân tố môi trường: là các thực thể hay hiện tượng tự
nhiên cấu trúc nên môi trường.
Nhân tố sinh thái: là những nhân tố của môi trường có ảnh
hưởng trực tiếp, gián tiếp hoặc tác động qua lại đối với sự tồn tại,
sinh trưởng, phát triển và những hoạt động của sinh vật. Mỗi cá thể,
mỗi loài hay nhóm sinh vật… có các nhân tố sinh thái riêng của
chúng. Tất cả sinh vật sống trong môi trường đều bị tác động cùng
một lúc bởi các nhân tố sinh thái của môi trường.
Các nhân tố sinh thái được chia thành 2 nhóm:
- Nhóm nhân tố sinh thái vô sinh: là tất cả các nhân tố vật lí và
hoá học của môi trường xung quanh sinh vật. Bao gồm:


SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG

20

+ Các nhân tố khí hậu: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, gió…;
+ Các nhân tố thổ nhưỡng: đất, đá, các thành phần cơ giới,
mùn hữu cơ, tính chất hoá lí của đất;
+ Các nhân tố nước: nước biển, hồ, ao, sông, suối, nước

mưa…;
+ Các nhân tố địa hình: độ cao, độ trũng, độ dốc, hướng phơi
của địa hình…
- Nhóm nhân tố sinh thái hữu sinh: là thế giới hữu cơ của môi
trường, bao gồm những mối quan hệ giữa sinh vật này với sinh vật
khác sống xung quanh. Ở đây, nhân tố con người được nhấn mạnh
là nhân tố có ảnh hưởng lớn tới sự phát triển của nhiều sinh vật.
Trong các hoạt động của mình, con người không chỉ khai thác thiên
nhiên mà còn cải tạo thiên nhiên, biến các cảnh quan tự nhiên
hoang sơ thành các cảnh quan văn hoá và tạo dựng nên những cơ
sở vật chất mới nhằm thoả mãn nhu cầu về vật chất và tinh thần
ngày càng cao của con người. Con người có thể làm cho môi
trường phong phú, giàu có hơn nhưng cũng dễ làm cho chúng bị
suy thoái đi. Một khi môi trường tự nhiên bị suy thoái sẽ có ảnh
hưởng rất lớn tới các sinh vật khác, đồng thời cũng đe doạ chính
cuộc sống con người.
Tồn tại bốn kiểu môi trường cơ bản đối với sinh vật trên bề
mặt Trái đất: đất, nước, không khí và môi trường các sinh vật.
2. Các nhân tố sinh thái
2.1. Các nhân tố vô sinh
2.1.1. Nhân tố vô sinh trên bề mặt Trái đất
a. Ánh sáng Mặt trời
Ánh sáng được coi là nhân tố sinh thái quan trọng. Tất cả các
sinh vật trên Trái đất đều sống nhờ vào năng lượng từ ánh sáng mặt
trời. Thực vật thu nhận năng lượng ánh sáng mặt trời một cách trực
tiếp qua quang hợp, còn động vật sử dụng năng lượng hoá học được
tổng hợp từ thực vật. Một số sinh vật dị dưỡng như nấm, vi khuẩn
trong quá trình sống cũng sử dụng một phần năng lượng ánh sáng.

Chương II. Cơ sở sinh thái học

21

* Ảnh hưởng của ánh sáng tới đời sống của thực vật:
- Ánh sáng mang tính chất chu kì và ảnh hưởng lớn đến sự
quang hợp của thực vật. Tuỳ theo cường độ ánh sáng mà thực vật
có cường độ quang hợp cực đại và người ta có thể phân loại thực
vật thành 3 nhóm:
+ Nhóm các cây ưa sáng: gồm những loài thực vật sống nơi
quang đãng, có cường độ quang hợp cực đại khi cường độ chiếu
sang lớn, hoặc là cây ở tầng trên của tán rừng như: gỗ tếch, phi lao,
bạch đàn, thông, lúa, đậu…
+ Nhóm các cây ưa bóng: gồm những loài thực vật có cường độ
quang hợp cực đại khi cường độ chiếu sáng thấp, sống ở nơi ít ánh
sáng và ánh sáng tán xạ, chủ yếu ở dưới tán rừng, trong các hang
động, trong nhà… như: cây dọc, lim, vạn niên thanh, gừng, cà phê.
+ Nhóm các cây chịu bóng: sống dưới ánh sáng vừa phải như:
cây ràng ràng, cây bòn bon…
- Ánh sáng ảnh hưởng đến vòng đời thực vật. Ánh sáng kiểm
soát sự nảy mầm, sinh chồi, sinh trưởng và rụng lá, ra hoa, kết quả
… của thực vật. Sự ra hoa của cây phản ánh rõ nhất chu kì chiếu
sáng. Người ta có thể chia làm hai nhóm là:
+ Cây ngắn ngày: là những cây có thời gian chiếu sáng dưới
10 ÷ 14 giờ/ ngày, như cây lúa mì mùa đông, nhiều giống đậu
tương, mía...
+ Cây dài ngày: là những cây có thời gian chiếu sáng trên 10 ÷
14 giờ/ ngày, như cây lúa, củ cải.
* Ảnh hưởng của ánh sáng tới đời sống của động vật: Động
vật thích ứng tốt hơn với sự thay đổi của điều kiện chiếu sáng do nó

có cơ quan chuyên hoá tiếp nhận ánh sáng.
- Với điều kiện chiếu sáng khác nhau, các nhóm động vật có
những thích nghi khác nhau. Người ta chia động vật thành 2 nhóm:
+ Nhóm động vật ưa sáng: là những loài chịu được giới hạn
rộng về cường độ và thời gian chiếu sáng, chủ yếu các động vật
hoạt động ban ngày như gà, vịt, ong…


SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG

22

+ Nhóm động vật ưa tối: gồm những động vật hoạt động về
ban đêm, sống trong hang, trong đất hay ở đáy biển như dơi, cú…
- Ánh sáng là điều kiện cho động vật nhận biết các vật xung
quanh và định hướng không gian. Các loài chim di cư tránh mùa
đông phải bay qua hàng nghìn km, nhờ định hướng theo ánh sáng
mặt trời và tia sáng từ các vì sao.
- Ánh sáng đóng vai trò như tín hiệu điều khiển nhịp điệu sinh
học của động vật. Chế độ chiếu sáng có chu kì: chu kì mùa, chu kì
ngày đêm, chu kì tuần trăng.
Sinh sản của nhiều loại động vật mang tính chất mùa rõ rệt,
như cá hồi đẻ vào mùa thu hay sự thay lông của nhiều loài thú
thuộc chu kì chiếu sáng. Nhịp điệu sinh học ngày đêm được thể
hiện rõ nhất ở loài dơi. Loài dơi rời tổ đi kiếm ăn vào một giờ nhất
định vào các buổi tối. Nhịp điệu sinh học tuần trăng thể hiện rõ ở
động vật không xương sống ở biển, đặc biệt là các loài giun ít tơ.
Ngoài ra, các tia sáng khác cũng có ảnh hưởng đến động, thực
vật, tuy chưa được nghiên cứu kĩ:
- Các tia hồng ngoại có ý nghĩa ưu thế với sự sống, do tác dụng

nhiệt mạnh nên ảnh hưởng tới quá trình ôxi hoá của cơ thể.
- Các tia đỏ - da cam và tử ngoại đóng vai trò quan trọng nhất
trong quá trình quang hợp. Tia tử ngoại có tác dụng diệt khuẩn,
thúc đẩy cơ chế tạo Vitamin D. Các tia sáng có bước sóng ngắn có
những tác dụng gây đột biến lớn trong sinh vật, vì vậy được dùng
trong nghiên cứu di truyền.
b. Độ ẩm không khí
Độ ẩm của không khí liên quan tới sự bão hoà hơi nước trong
không khí, là một trong những dạng nước có tác động lớn đến đời
sống sinh vật. Nước là thành phần cơ bản của cơ thể sống, chiếm
tới 70 ÷ 90% khối lượng cơ thể, nước cần thiết cho các phản ứng
sinh hoá diễn ra trong các cơ quan, mô và tế bào của các sinh vật.
Nước giúp vận chuyển các chất hữu cơ, vô cơ, máu và dinh dưỡng
ở động vật. Nước còn tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng


Chương II. Cơ sở sinh thái học

23

và điều hoà nhiệt độ cơ thể. Nước là môi trường sống của thuỷ sinh
vật. Trên cạn, lượng mưa và độ ẩm quyết định đến sự phân bố, mức
độ phong phú của các loài sinh vật, nhất là thảm thực vật.
* Đối với thực vật: theo nhu cầu về nước và độ ẩm không khí
với đời sống, người ta chia thực vật thành các nhóm:
- Thực vật thuỷ sinh là các sinh vật có đời sống vĩnh viễn ở
dưới nước như bèo, lục bình, sen, súng...
- Thực vật ưa ẩm là những sinh vật chỉ sống được ở những nơi
rất ẩm, ở bờ ao, bờ sông, suối, rừng ẩm, dưới tán cây to, như cỏ bợ,
thài lài, củ ráy, lúa nước, cói...

- Thực vật chịu hạn có thể sống ở vùng khô hạn, thiếu nước
như sa mạc, các cồn cát ven biển... như rau sam, xương rồng, thanh
long, thầu dầu, hành, tỏi...
- Thực vật ưa ẩm vừa là các sinh vật có nhu cầu vừa phải về độ
ẩm, chịu đựng được sự xen kẽ mùa khô và mùa ẩm, như cây mã đề.
* Đối với động vật: Có những loài ưa ẩm (ếch, nhái...), loài ưa
ẩm vừa phải và loài ưa khô (lạc đà, đà điểu, thằn lằn...). Các loài
động vật trên cạn chịu ảnh hưởng lớn của độ ẩm không khí, ảnh
hưởng đến hoạt động sống cơ bản của động vật như sinh trưởng,
tuổi thọ, sinh sản, tỉ lệ chết.
Độ ẩm không khí cũng quyết định đến sự phân bố địa lí và tập
tính sinh hoạt của động vật.
c. Nhiệt độ
Nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng,
phát triển, phân bố của các cá thể, quần thể và quần xã sinh vật.
Nhìn chung các sinh vật chủ yếu sống trong phạm vi nhiệt độ từ
00C ÷ 500C. Đây là giới hạn nhiệt độ của các quá trình trao đổi chất
trong cơ thể.
Mỗi loài sinh vật đều có một nhiệt độ cực thuận và ở vùng
nhiệt độ này mọi hoạt động sống được thực hiện tốt nhất. Tuy
nhiên, giới hạn nhiệt độ thích hợp và nhiệt độ cực thuận đối với các
sinh vật cũng thay đổi theo giai đoạn phát triển trạng thái sinh lí,
giới tính của cơ thể.


24

SINH THÁI HỌC MÔI TRƯỜNG

Trong giới hạn nhiệt độ thích hợp, sự biến đổi nhiệt độ đã ảnh

hưởng lên toàn bộ các chức năng của cơ thể sinh vật:
- Đối với thực vật: Nhiệt độ ảnh hưởng đến đặc điểm hình thái
(hình dạng lá, thân rễ...), sinh lí (quang hợp, hô hấp, thoát hơi nước,
sinh sản...), sinh thái (độ che phủ, cây rụng lá mùa đông...). Cây
quang hợp tốt ở nhiệt độ 20 – 300 C. Ở nhiệt độ thấp (00 C) cây
nhiệt đới ngừng quang hợp, tuy nhiên cây ôn đới có khả năng phát
triển trong điều kiện nhiệt độ thấp hơn (00 C). Ở nhiệt độ từ 400 độ
C trở lên, sự hô hấp của thực vật bị ngừng trệ. Khi nhiệt độ càng
cao, độ ẩm không khí càng xa độ bão hoà và dẫn đến cây thoát hơi
nước mạnh. Ở những giai đoạn phát triển khác nhau thì nhu cầu
nhiệt độ cũng khác nhau, ví dụ ở giai đoạn hạt nảy mầm cần nhiệt
độ thấp hơn giai đoạn cây nở hoa hoặc giai đoạn ra quả và quả chín.
- Đối với động vật: Nhiệt độ ảnh hưởng đến đặc điểm sinh thái
của động vật, có 2 nhóm:
+ Động vật đẳng nhiệt: có thân nhiệt luôn ổn định, độc lập với sự
biến đổi của nhiệt độ bên ngoài, chúng điều hoà nhiệt nhờ sự sinh
nhiệt từ bên trong cơ thể của mình. Hầu hết là các loài động vật bậc
cao (chim: nhiệt độ = 40 ÷ 420C, thú: nhiệt độ = 36,6 ÷ 39,50C).
+ Động vật biến nhiệt: có thân nhiệt biến đổi theo môi trường,
không có khả năng điều hòa nhiệt độ cơ thể. Hầu hết là các loài
động vật không xương sống, cá, lưỡng cư, bò sát...
Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự phân bố, tập tính sinh thái (kiến,
mối, ong, chuột: đào hang, xây tổ tránh nắng, ngủ hè, ngủ đông, di
cư trú đông...).
Đối với những sinh vật sống ở những nơi quá lạnh (vùng cực)
hoặc quá nóng (sa mạc) thì chúng có cơ chế riêng để thích nghi
như: gấu bắc cực, cừu có bộ lông rất dày; cá voi bắc cực có lớp mỡ
dưới da rất dày; lạc đà có bướu…
Nhiệt độ cũng có những ảnh hưởng rõ rệt lên thời gian hoặc
tốc độ phát triển của động vật. Nhiệt độ càng cao thời gian phát

triển càng ngắn, tốc độ phát triển càng nhanh.
Nhiệt độ cũng ảnh hưởng tới khả năng sinh sản: Nhiều loại
động vật chỉ sinh sản ở những nhiệt độ nhất định, nếu nhiệt độ môi


Chương II. Cơ sở sinh thái học

25

trường cao hoặc thấp hơn nhiệt độ cần thiết thì cường độ sinh sản
giảm hoặc đình trệ. Ví dụ cá chép chỉ đẻ trứng ở nhiệt độ nước ≥
150C. Chuột nhắt trắng sinh sản mạnh ở nhiệt độ 180C, nhưng giảm
và ngừng hẳn khi đạt tới 300C.
Nhiệt độ và độ ẩm là hai nhân tố sinh thái quan trọng của cả
môi trường lẫn sinh vật.
d. Mưa, gió
Mưa là mắt xích trong vòng tuần hoàn nước trên trái đất, liên
qua chặt chẽ với độ ẩm không khí.
Gió có ảnh hưởng rõ rệt đến nhiệt độ, độ ẩm của môi trường
dẫn đến sự thay đổi thời tiết, ảnh hưởng đến sự thoát hơi nước của
thực vật. Gió có vai trò rất lớn trong sự di chuyển, phân bố các tạp
chất trong không khí; phát tán vi sinh vật, bào tử, phấn hoa, hạt
thực vật, góp phần hỗ trợ sinh sản của thực vật...
2.1.2. Các nhân tố vô sinh của môi trường đất
Trong điều kiện tự nhiên, đất là một hợp thể gồm 3 thể: thể
rắn, thể lỏng và thể khí. Đất luôn phát triển và thay đổi, do đó tồn
tại nhiều loại khác nhau. Đất là môi trường sống của nhiều nhóm
sinh vật quan trọng như vi khuẩn, động vật nguyên sinh, giun tròn,
giun đất, động vật thân mềm, động, thực vật,... Đất cung cấp chất
dinh dưỡng giúp sinh vật sinh trưởng và phát triển. Môi trường đất

cũng có ảnh hưởng lớn đến các quần xã sinh vật trên cạn thông qua
một số các nhân tố vô sinh sau đây:
a. Nước trong đất
Nước trong đất được phân chia làm ba dạng sau:
Nước hút ẩm: là nước có nguồn gốc từ độ ẩm không khí. Nó
hình thành một lớp mỏng bao quanh các hạt đất. Thực vật và động
vật không sử dụng được nước này.
Nước mao dẫn: chiếm ở các khe hở giữa các hạt đất. Nếu
đường kính (d) lỗ xốp đất nhỏ hơn 2µm, thực vật và động vật
không sử dụng được. Nếu d > 10µm thì chỉ thực vật sử dụng được.
Nơi đây cũng là môi trường sống của động vật nguyên sinh cỡ nhỏ.