Bài giảng sinh thái học môi trường chương I+II

 
TRƯỜNG
 ĐẠI
 HỌC
 BÁCH
 KHOA
 HÀ
 NỘI
 
VIỆN
 KHOA
 HỌC
 VÀ
 CÔNG
 NGHỆ
 MÔI
 TRƯỜNG
 
-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐
 

 

 

 

 

 

 
BÀI
 GIẢNG
 SINH
 THÁI
 HỌC
 MÔI
 TRƯỜNG
 

 


1/2
 


Tai lieu tham khao
—  Nguyen Van Nhan, Nguyen Thi Lan Anh, “Sinh thai hoc

moi truong”, NXB Dai hoc Bach Khoa Ha Noi 2010
—  Vu Trung Tang, “Sinh thai hoc Moi truong”, NXB DHQG
—  Biology, Phillip and Chilton (2002)
—  Ecological Biology, Edum, 1971


Nguyen Van Nhan, Nguyen Thi Lan Anh, “Sinh thai hoc moi
truong”, NXB Dai hoc Bach Khoa Ha Noi 2010
Vu Trung Tang, “Sinh thai hoc Moi truong”, NXB DHQG

Biology, Phillip and Chilton (2002)
Ecological Biology, Edum, 2001



 

Chương I: Đại cương về Sinh thái học
Chương I: SINH THÁI HỌC VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG
1.1. Con người và môi trường
1.2. Mối quan hệ giữa sinh thái học và kỹ thuật môi trường
1.3. Lịch sử, đối tượng, nhiệm vụ và ý nghĩa môn học


1.1.NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
v 

Con người và môi trường: Sự sống trên TĐ được phát triển

như sự tổng hòa các mối quan hệ tương hồ giữa các sinh vật với
môi trường, tạo thành dòng liên tục trong quá trình trao đổi vật
chất và năng lượng.
v 

Thuật ngữ môi trường liên quan đến mọi thứ xung quanh

chúng ta: không khí, nước, đất cũng như thực vật, động vật và vi
sinh vật sống ở các nơi vừa nói. Ngược lại, con người cũng là
một sinh vật với đầy đủ ý nghĩa của nó, tác động lên môi trường
nhưng với qui mô chưa từng có trong lịch sử của Trái Đất.

 
 
 
 
 
 
 
 

 

1.1.NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Tác động của con người với môi trường có thể chia thành bốn nhóm
chính như sau:
- Thay đổi cấu trúc bề mặt TĐ do các 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 chất thải vào môi trường nước, đất và khí
quyển.
- Thay đổi cân bằng năng lượng, cân bằng nhiệt trong khu vực và trên
toàn cầu
- Thay đổi khu hệ sinh vật do việc đưa vào hay làm mất đi tập hợp các
sinh vật như sự hủy diệt một số loài hay đưa vào các loài động thực vật
mới làm xáo trộn chúng ở nơi sống mới.
 

Nhu cầu tiêu
dùng và phát
triển

Công cụ và
phương thức
sản xuất

Con
người

Sinh thái
và môi
trường

Tài nguyên
thiên nhiên

Quan hệ giữa con người, TNTN và Môi trường
1/8
 



 
 
 
 
 

 
 
  1.1.NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

 
Ngày nay thế giới đang đứng trước những thách thức môi trường
như sau:
- Biến đổi khí hậu và tần suất thiên tai gia tăng
- Suy giảm tầng ozon
- Sự mất nơi ở của sinh vật và giảm đa dạng sinh học trên TĐ
- Tài nguyên bị suy giảm và cạn kiệt
- Ô nhiễm môi trường đang xảy ra trên quy mô rộng
- Sự gia tăng dân số
Như vậy vấn đề bức xúc ngày nay của toàn nhân loại là cần điều chỉnh
nhu cầu của con người để tăng năng lực môi trường duy trì sự phát triển
của xã hội. Hay nói cách khác tất cả các quốc gia cùng hợp sức cho một
cố gắng chung là phát triển đất nước theo chiến lược bền vững.
 


• 

2.2. MỐI QUAN HỆ GIỮA SINH THÁI VÀ KỸ THUẬT
MÔI TRƯỜNG
Ngày nay trên phương diện rộng, hoạt động của con
người có liên quan và chịu trách nhiệm trực tiếp trên phạm vi
rộng hơn đối với biến đổi về môi trường
Các biến đổi môi trường do con người có thể chia ra thành
hai nhóm lớn:
- Những thay đổi liên quan tới sử dụng đất (cạn kiệt nguồn

tài nguyên)
- Những thay đổi do các dòng thải từ các quá trình sản xuất
công nghiệp hay việc thải bỏ sản phẩm sau khi sử dụng.
Người kỹ sư môi trường phải chịu trách nhiệm đối với cả
hai loại tác động, đặc biệt là loại tác động thứ hai.

 


Thuật ngữ “Kỹ thuật Môi trường”: là hệ thống các giải pháp kỹ thuậtcông nghệ và quản lý nhằm đảm bảo chất lượng môi trường trong sự phát
triển và tăng trưởng nhanh chóng của sản xuất công nghiệp. Người ta thấy
rằng chỉ có thể giải quyết thành công vấn đề sinh thái bằng các biện pháp
công nghệ khi các nhà chuyên môn nắm vững các kiến thức nhất định về
sinh thái học, qua đó có thể đánh giá sản xuất trên quan điểm sinh thái hay
tư duy sinh thái.
Ở đây tồn tại hai nhóm nhiệm vụ là: nhiệm vụ về sinh thái và nhiệm vụ vè
công nghệ, trong đó nhiệm vụ về sinh thái có thể giải quyết với sự hỗ trợ
về công nghệ.
Công nghệ môi trường, quy hoạch và quản lý môi trường gắn liền với sự
hiểu biết các khái niệm, phương pháp và kỹ năng sinh thái.


Môi trường đất, nước, không khí bị ô nhiễm bởi các loại chất thải do hoạt động cuả
con người. Rác thải, nước thải và các khí thải từ các khu dân cư, nhà máy công sở,
trường học, bệnh viện hàng ngày làm cho môi trường ngày càng xấu đi. Trong các
loại chất thải, có nhiều chất rất độc, khó hay không bị phân hủy sinh học.
Mưa acid, mỏng màn ozon, thay đổi khí hậu toàn cầu là hậu quả đáng ngại của sự
phát triển của xã hội loài người. Cùng với ô nhiễm nước, đất và không khí chúng kìm
hãm và đe doạ sự phát triển của con người.
Vì vậy việc thay đổi cách hành động vừa phát triển xã hội vừa bảo vệ môi trường là

cách làm phù hợp của tất cả chúng ta. Ðó là chiếm lược phát triển bền vững
(sustainable development strategy) là mục tiêu của môn học và cũng là cách sống
tương lai của chúng ta.


1.3.•  LỊCH SỬ, ĐỐI TƯỢNG, NHIỆM VỤ VÀ Ý NGHĨA MÔN HỌC
Lịch sử môn học
Sinh thái học là bộ môn khoa học chuyên nghiên cứu các vấn đề sinh vật học với mục
đuchcs bảo vệ tài nguyên thiên nhiên môi trường.
Thuật ngữ Sinh thái học: Ecology (chữ Hy Lap Oiko) được Ernst Heckel, nhà bác học
người Đức đề xướng năm 1866
Chỉ thị sinh thái và các tác động tới tài nguyên thiên nhiên môi trường
Sinh thái học công nghiệp tập trung chủ yếu với các vấn đề trong môi trường công nghiệp và
các ảnh hưởng của nó đối với biến đổi về moi trường

Mốc lịch sử quan trọng đối với việc nghiên cứu sinh thái phải kể đến sự ra đời của
cuốn sách “Cơ sở sinh thái học” của Eugene P. Odum năm 1971. Ông đã phát triển
lý thuyết sinh thái học ở mức độ cao hơn những nghiên cứu trước đó. Vào những
năm 1970, sinh thái học có chỗ đứng vững chắc và có sự định hướng phát triển
trong các ngành khoa học.


1.3.• LỊCH SỬ, ĐỐI TƯỢNG, NHIỆM VỤ VÀ Ý NGHĨA MÔN HỌC
Đối tượng nghiên cứu của môn học
Đối tượng nghiên cứu của môn học là mối quan hệ giữa sinh vật với môi trường.
Theo định nghĩa “Đối tượng của sinh thái học là tất cả các mối liên hệ giữa cơ thể sinh
vật với môi trường”. Ta có thể dùng khái niệm mở rộng “sinh học môi trường”.

Ý nghĩa và nhiệm vụ của môn học
Sinh thái học môi trường tập trung vào mối quan hệ giữa con người với môi trường sống

thông qua các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, khai thác tài nguyên thiên nhiên, các
hoạt động văn hóa, giải trí như vui chơi, giải trí, du lịch…
Cùng với các lĩnh vực khác trong sinh học, sinh thái học giúp chúng ta ngày càng hiểu
biết sâu hơn về bản chât sự sống trong mối tương tác với môi trường cả ở hiện tại và quá
khứ.
Sinh thái học tạo ra định hướng, nguyên tắc cho hoạt động của con người đối với tự
nhiên để phát triển nền văn minh ngày một cao theo đúng nghĩa hiện đại của nó, không
làm hủy hoạt môi trường sống và chất lượng môi trường.


1.3.• LỊCH SỬ, ĐỐI TƯỢNG, NHIỆM VỤ VÀ Ý NGHĨA MÔN HỌC
Ý nghĩa và nhiệm vụ của môn học
Trong từng lĩnh vực, với mỗi ngành riêng biệt, sinh thái học lại phát triển ứng dụng với
những nhiệm vụ cụ thể.
Trong trồng trọt và chăn nuôi, hai nhiệm vụ quan trọng đối với các nhà sinh thái đó là:
1. Đấu tranh triệt để với bệnh và cỏ dại, đòi hỏi nghiên cứu không chỉ các loài có hại mà
cả việc đề ra nguyên lý chiến lược và biện pháp phòng tránh.
2. Đề ra các nguyên tắc và phương pháp thành lập các quần xã nông- lâm nghiệp thích
hợp cho năng suất sinh học và kinh tế cao, bảo vệ và cải tạo môi trường, đặc biệt là môi
trường đất.
3. Trong lĩnh vực bảo vệ sức khỏe thì vấn đề sinh thái là trung tâm nghiên cứu các ổ dịch
tự nhiên đối với con người, gia súc và tìm phương pháp vệ sinh phòng dịch.
4. Sinh thái học công nghiệp đấu tranh với sự ô nhiễm và sự đầu độc môi trường bởi chất
thải công nghiệp và sinh hoạt.


Tóm lại, sinh thái học là cơ sở các công trình nghiên cứu các
biện pháp phòng ngừa bảo vệ môi trường. Nghiên cứu các
nguyên tắc và phương pháp sinh thái đảm bảo thiết lập mối
quan hệ giữa con người với tự nhiên ngày càng phong phú và

phát triển


• 

1.3. LỊCH SỬ, ĐỐI TƯỢNG, NHIỆM VỤ VÀ Ý NGHĨA MÔN HỌC
Mục đích của môn học
Môn học cung cấp cho sinh viên ngành Kỹ thuật Môi trường những kiến thức như sau:
1. Mối quan hệ hữu cơ giữa con người với môi trường, giữa Sinh thái học và Kỹ thuật môi
trường.
2. Cơ sở sinh thái học và ý nghĩa của nó trong lĩnh vực bảo vệ môi trường
3. Ô nhiễm môi trường và những hệ quả về sinh thái
4. Những phương hướng chính trong bảo vệ môi trường


Câu hỏi ôn tập Chương I
—  Phân tích mối quan hệ mật thiết giữa con người và môi trường
—  Các dạng tác động chính của con người đối với môi trường và

sinh quyển là gì?
—  Nêu tên những thách thức đối với môi trường của nhân loại
ngày nay.
—  Phân tích mối quan hệ giữa sinh thái học và kỹ thuật môi
trường.
—  Nhiệm vụ của sinh thái học Môi trường là gì?


CHƯƠNG II. CƠ SỞ SINH THÁI HỌC
II.1. Khái niệm chung về sinh thái học
II.2. Các phương pháp nghiên cứu

III.3. Môi trường và các nhân tố sinh thái
III.4. Ảnh hưởng của điều kiện môi trường lên sinh vật và sự thích nghi
của sinh vật
III.5. Phản ứng của sinh vật đối với tác động của các nhân tố môi trường
III.6. Sinh thái học quần thể
III.7. Sinh thái học quần xã
III.8. Sinh thái học hệ sinh thái
III.9. Sinh thái học hệ thống và mô hình hóa hệ sinh thái


• 

2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SINH THÁI HỌC
Những khái niệm cơ bản
Sinh thái học là khoa học tổng hợp nghiên cứu về quan hệ tương hỗ giữa sinh vật với môi
trường.
Sinh thái học được sử dụng làm cơ sở cho công tác quản lý tự nhiên môi trường đối với
đối tượng là tất cả các mối liên hệ giữa sinh vật với môi trường.
Tổ hợp giữa con người với môi trường
Thành phần hữu sinh: Gen, tế bào, cơ quan, cơ thể, quần thể, quần xã,
Thành phần vô sinh: Vật chất, năng lượng
Hệ sinh học: Hệ sinh học, hệ gen, hệ tế bào, hệ cơ quan, hệ cơ thể, hệ quần thể, hệ sinh
thái


• 

2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SINH THÁI HỌC
Những khái niệm cơ bản
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 cụ thể hoặc không liên
tục như giữa mức độ cơ thể và quần thể. Như vậy sinh thái học là một môn khoa học cơ
bản trong sinh vật học nghiên cứu các mối quan hệ của sinh vật với môi trường và sinh
vật với sinh vật ở mọi cấp độ tổ chức từ cá thể, quần thể, quần xã và hệ sinh thái.
Cấu trúc của sinh thái học
Sinh thái học quan tâm đến cấu trúc và chức năng của hệ sinh thái. Đối với các nhà sinh
thái học, điều đặc biệt quan trọng là nguyên tắc và chức năng của tố hợp mà theo đó khi
cấu trúc trở nên phức tạp thì những tình trạng bổ sung liền xuất hiện (Feiblemen, 1954)


Bảng 2.1. Cấu trúc của sinh thái học
Mức
 độ
 tổ
 
chức
 sinh
 
học
 phức
 
tạp
 dần
 

Hình
 thái
  Chức
 năng
  Phát

 triển
  Thích
 nghi
 
và
 điều
 
hòa
 
Cá
 thể
 
Quần
 thể,
 
quần
 xã
 

Hệ
 sinh
 
thái
 

Sinh
 lý
 tập
 
tính

 
Số
 lượng
 
Mật
 độ
 

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

Diễn
 thế
 

Tiến
 hóa
 
Chọn
 lọc
 

Chu
 trình
 
vật
 chất,
 
năng
 lượng
 

Diễn
 thế
 

Chọn
 lọc
 đi
 
đến
 cân
 
bằng
 

• 

2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SINH THÁI HỌC
Phân môn sinh thái học
Dựa theo cơ sở cấu trúc:
Sinh thái học cá thể (Autoecology)
Sinh thái học quần thể (Population ecology)
Sinh thái học quần xã - Hệ sinh thái (Biocenology and ecosystem)
Dựa theo đối tượng nghiên cứu
Sinh thái học động vật, sinh thái học thực vật, sinh thái học vi sinh vật…
Mục đích ứng dụng: sinh thái học nông nghiệp, sinh thái học lâm nghiệp, sinh thái học
môi trường


• 

2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SINH THÁI HỌC
Sinh quyên
Học thuyết sinh quyển được nhà bác học người Nga V.I.Vernatxky đề xướng năm 1926.
Sinh quyển là vỏ sống của TĐ, trong đó có các cơ thể sông và các hệ sinh thái hoạt động.

Sự sống trên TĐ được phát triển như một sự tổng hòa các mối quan hệ tương hỗ giữa
sinh vật với môi trường, tạo thành dòng liên tục trong quá trình trao đổi chất.

Như vậy, sinh quyển bao gồm thành phần hữu sinh và vô sinh trao đổi với nhau,
quan hệ chặt chẽ và tương tác phức tạp với nhau.
Sự phát triển của sinh quyển được chia thành 5 giai đoạn

Chương trình Con người và sinh quyển (MAB) được thành lập vào năm 1971 dưới sự


• 

2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SINH THÁI HỌC
Khu dự trữ sinh quyển thế giới do UNESCO công nhận
Theo định nghĩa của UNESCO, Khu dự trữ sinh quyển là “những khu vực hệ sinh thái bờ biển và trên
cạn giúp thúc đẩy các giải pháp điều hòa việc bảo tồn sự đa dạng sinh học với việc sử dụng bền vững khu
vực đó”. 7 tiêu chí để trở thành khu dự trữ sinh quyển thế giới là:
1. Khu vực đề cử có đại diện đa dạng các hệ sinh thái của những khu vực địa lý sinh vật chính, bao gồm
cả những giai đoạn phát triển có sự tác động của con người.
2. Khu vực đề cử có giá trị bảo tồn đa dạng sinh
 học
 cao.
3. Khu dự trữ sinh
 quyển
 đó có thể thực hiện phát triển theo hướng bền vững tại khu vực.
4. Khu dự trữ sinh quyển có diện
  tích
  thích hợp để đáp ứng được ba chức năng của khu dự trữ sinh
quyển.
5. Khu vực đó có đủ những vùng thích hợp.
6. Có sự sắp xếp theo cấp độ của những thành phần liên quan, những người tham dự, những đối tượng
quan tâm tại những khu vực phù hợp để cùng thực hiện những chức năng của khu dự trữ sinh quyển.
7. Cơ chế thực hiện việc quản lý và
 bảo
 tồn được UNESCO
 chấp nhận.
Việt Nam đến nay có tổng cộng 8 khu dự trự sinh quyển thế giới. Đó là rừng ngập mặn Cần Giờ, Vườn

quốc gia Cát Tiên, Đồng bằng Sông Hồng, Quần đảo Cát Bà, Khu dự trữ sinh quyển Kiên Giang, khu dự
trự sinh quyển Tây Nghệ An, Cù Lao Chàm- Hội An, và Mũi Cà Mau.