CHNG 1 : M U V MN HC I. NH NGHA Mn hc Mi trng v Con ngi i khi cn gi l Khoa hc mi trng nghin cu cc tc ng qua li ca mi trng v con ngi. Thut ng mi trng lin quan n mi th xung quanh chng ta: khng kh, nc, t cng nh thc vt, ng vt v vi sinh vt sng cc ni va ni. Ngc li, con ngi cng l mt sinh vt vi y ngha ca n, tc ng ln mi trng nhng vi qui m cha tng c trong lch s cu tri t. Mn hc ny cp ti nhng vn su rng gy ra bi s gia tng dn s qu mc, s cn kit ti nguyn v nhim mi trng. y l nhng vn then cht cho s sng cu con ngi. II. I TNG V NHIM V gii quyt cc vn khng l cu s gia tng dn s qu mc, s cn kit ti nguyn v nhim mi trng, i hi phi c nhiu kin thc khoa hc: sinh hc, sinh thi hc, khoa hc tri t, khoa hc x hi, khoa hc kinh t.... Trong mn sinh thi hc c vai tr ht sc quan trng. C th xem mn hc Mi trng v Con ngi l phn ng dng ca sinh thi hc, nhm gii quyt cc vn nng bng ca x hi. l cc vn dn s (population); ti nguyn (resources); v nhim (pollution) ang gy nn cuc khng hong mi trng hin nay. 1. S ng dn S gia tng khng mong i ca loi ngi to nn mt nhn t hng u cu s hu hoi sinh quyn. D rng s ng dn xy ra t nhiu th k vi vng nh chu , nhng s tng trng gia tc cu dn s th gii vn qu ng c to nn mt s kin c yu, c sc cu con ngi, gi l s bng n dn s th k 20. Vic quan trng hn khng ch l s lng vn qu ln, m cn l dn s tng vi tc ly tin (vitesse exponentielle). Khng mt chuyn gia no c th d kin chnh xc khi no th dn s n nh. Do Dorst (1965) xem1

s bng n dn s th k 20 l mt hin tng c qui m snh vi thm ha i cht lm o ln hnh tinh. Nm 1997, dn s th gii l 5,8 t ngi v gia tng hng nm l 1,7%. Khong 40 nm na, dn s c th tng gp i nu khng c nhng bin php ngn chn gia tng ny. S bng n dn s gy p lc ln ti nguyn v mi trng. 2. Cn kit ti nguyn Ti nguyn l nhng th m chng ta ly t mi trng phc v nhu cu ca con ngi. Vi loi ti nguyn c s dng trc tip nh: khng kh sch, nc sch t sng h, t tt v cy c. a s khc nh: du m, st thp, than , nc ngm th phi qua ch bin x l trc khi dng. Ti nguyn c th c xp thnh cc loi: ti nguyn v tn, ti nguyn ti to c v ti nguyn khng th ti to c. Ti nguyn v tn (perpetual resource), nh nng lng mt tri c xem l khng cn kit mc thi gian i ngi. Ti nguyn c th ti to c (renewable resource) nh: g, c, th rng... c th phc hi tr li nu c khai thc vi qui m hp l. Cn ti nguyn khng th ti to (nonrenewable resource) nh: than a, du mo, kim loi... vi s lng c hn khi c s dng s khng phc hi tr li. V dn s th gii tip tc gia tng, nhiu ngun ti nguyn cn thit cho s sng cn ca con ngi v hng triu sinh vt khc s t i. Cc nc ang pht trin th s dng qu ng cc ngun ti nguyn c th ti to c, trong khi cc nc pht trin th tiu xi qu mc cc ngun ti nguyn khng th ti to c. Cc ti nguyn ti to b khai thc qu mc s khng th phc hi c, cn cc ti nguyn khng th ti to s b e da cn kit trong thi gian khc nhau ty theo tr lng cu chng v tc khai thc ca con ngi. Nh du m chng hn, l mu cu x hi cng nghip hin i, c th ht sch trn tri t. Ngoi ra cn c khong 18 loi khong sn quan trng v mt kinh t s cn kit trong vi thp nin ti. Bn cnh , s khai thc t trng qu ng v khng ng cch cng lm cho t b xi mn v bin thnh sa mc. S tn ph rng, nht l rng nhit i vi tc hn 11 triu ha hng nm nh hin nay chng nhng gy s

2

hy dit ni cu cc ng vt m cn gy nn s thay i kh hu ton cu. c lng mi ngy c hng trm loi sinh vt b tuyt chng. 3. nhim mi trng nhim mi trng hin nay l s thay i khng mong mun cu cc tnh cht ca nc, khng kh, t hay thc phm gy tiu cc cho s sng, sc khe v sinh hot cu ngi cng nh ca cc sinh vt khc. Mi trng t, nc, khng kh b nhim bi cc loi cht thi do hot ng cu con ngi. Rc thi, nc thi v cc kh thi t cc khu dn c, nh my cng s, trng hc, bnh vin hng ngy lm cho mi trng ngy cng xu i. Trong cc loi cht thi, c nhiu cht rt c, kh hay khng b phn hy sinh hc. Ma acid, mng mn ozon, thay i kh hu ton cu l hu qu ng ngi ca s pht trin ca x hi loi ngi. Cng vi nhim nc, t v khng kh chng km hm v e do s pht trin ca con ngi. V vy vic thay i cch hnh ng va pht trin x hi va bo v mi trng l cch lm ph hp ca tt c chng ta. l chim lc pht trin bn vng (sustainable development strategy) l mc tiu ca mn hc v cng l cch sng tng lai ca chng ta. III. MI TNG QUAN GIA DN S, S DNG TI NGUYNV NHIM MI TRNG Theo m hnh n gin th s suy thai v nhim mi trng cng mt ni ty thuc vo 3 yu t: (1) s ngi dn, (2) s n v nng lng mi ngi s dng v (3) khi lng ca s suy thoi v nhim mi trng do mi n v nng lng gy ra (Miller, 1993). S ng dn bao gm s qu nhiu ngi v s qu nhiu tiu th. S qu nhiu ngi xy ra nhng ni m s ngi nhiu hn thc n, nc ung v cc ti nguyn khc. Vic ny thng xy ra cc nc ang pht trin, lm suy thoi cc ti nguyn ti to v l nguyn nhn ca s ngho i. S qu nhiu tiu th xy ra cc nc cng nghip, khi mt s t ngi s dng mt lng ln ti nguyn. y l nguyn nhn chnh lm cn kit ngun ti nguyn khng th phc hi v lm nhim mi trng.

3

Bng phn tch cc mi tng quan gia dn s, ti nguyn v mi trng (Theo Chiras, 1991) Lin h Tm tt cc nh hng 1 Dn s S lng dn xc nh nhu cu ti nguyn, cch th c, s ln mi lng dng. Cc nhn t dn s ( trnh x hi, kinh t cu trng mt nc) c nh hng ln vic s dng ti nguyn. Cc nc cng nghip c nhu cu v ti nguyn phc tp v c khuynh hng s dng nhiu ti nguyn khng th ti to. Cc nc ang pht trin s dng nhiu ti nguyn ti to c. S phn b dn c cng nh hng ln s cung cp, khai thc v s dng ti nguyn. 2 Dn s Dn s gy ra nhim qua vic khai thc v s dng ti nguyn. ln nhim c th xy ra t vic s dng mt ti nguyn nh l ni nhim cha rc thi sinh hot v cng nghip. Ngoi ra khai thc ti nguyn (than , du v kh) gy ra s suy thoi mi trng. Khi lng ti nguyn v cch thc khai thc v s dng chng xc nh khi lng nhim. 3 Ti Tc ng dng. Khm ph v s dng ti nguyn mi (du, nguyn than) lm tng dn s, cng nh s pht trin x hi, kinh t, ln dn cng ngh. Ti nguyn cho php con ngi di chuyn n cc s ni mi cng nh vic ly v s dng ti nguyn trc y khng c dng. Thm vo s pht trin ti nguyn to nhiu ni trong cc mi trng kh khn.. Tc ng m. Cn kit ti nguyn lm gim dn s v lm gim s pht trin x hi, kinh t, cng ngh. Suy thoi mi trng ( nhim khng kh) c th lm gim dn s hay tiu dit qun th. 4 Ti Khi lng, cch thc khai thc v s dng ti nguyn c th nguyn nh hng ln nhim. Cng khai thc v s dng nhiu ti ln nguyn th cng gy nhiu nhim. Cn kit ti nguyn c th nhim lm gim nhim. 5 nhim nhim c th lm gim dn s cng nh gim s pht trin x ln dn hi, kinh t v cng ngh. nhim lm gia tng t vong v bnh s tt nn nh hng xu ln kinh t v x hi. nhim c th lm thay i thi ca con ngi t lm thay i lut l, cch thc khai thc v s dng ti nguyn.4

6 nhim nhim mt mi trng c th gy thit hi ln mi trng ln ti khc. Cc lut mi nhm lm gim nhim c th thay i s nguyn cung cu, khai thc v s dng ti nguyn. M hnh Dn s - Ti nguyn - Mi trng cho thy con ngi s dng ti nguyn v gy nhim. C ba thnh phn ny c tc ng tng h nh bng phn tch trn. Chng ta thy s ng dn khin ngi ta s dng nhiu ti nguyn hn v lm suy thoi mi trng nhiu hn. Chng no chng ta cha thay i cch sng, cha ngng hy hoi mi sinh v cc sinh vt khc th s sng st v s pht trin cu chng ta cn b nhiu nguy c. Mn hc ny cung cp cho chng ta cc kin thc c bn v mi quan h gia con ngi vi mi trng v vi cc sinh vt khc. T chng ta c th c thi v hnh vi nhm lm cho x hi loi ngi tip tc pht trin m khng lm hi cc sinh vt khc v s dng lu bn cc ngun ti nguyn. Gio trnh ny c chia lm 3 phn vi 15 chng. Phn I (t chng 1 n chng 5) cp n cc kin thc c bn v sinh thi hc trong nhn mnh mi quan h gia mi trng v con ngi. Phn II (t chng 6 n chng 11) cp n vic s dng cc loi ti nguyn cn thit ca con ngi. Phn III (t chng 12 n chng 15) cp n cc loi nhim mi trng v cc bin php bo v ti nguyn v mi trng.

5

Hnh 1. Mi tng quan gia dn s, s dng ti nguyn v nhim mi trng

6

CHNG 2 : CC NHN T SINH THI V QUN TH SINH VT Trong sinh thi hc, ngi ta kho cu cc mi quan h qua li gia sinh vt v mi trng, ng thi ngi ta cng kho cu s thch nghi ca loi, qun th, qun x v s thch nghi vi mi trng ca chng. S tip cn thc nghim v hai khi nim trn l bc c bn trong sinh thi hc, dn ti vic xc nh cc c tnh ca mi trng sng cu sinh vt. Cc c tnh ny c th c kho cu nh vo cc thng s l, ha (v sinh) v hu sinh cu mi trng, c gi l cc nhn t sinh thi. Ngi ta c th nghin cu cc nhn t chnh yu ca mt h sinh thi trn mt c th n c, trn mt qun th ca loi xc nh. Ngi ta cng c th phn tch nh hng ca cc nhn t trn cho c mt qun x sinh vt. I. CC NHN T SINH THI 1. Phn loi cc nhn t sinh thi Ta c nhiu cch phn loi cc nhn t sinh thi: - Cc nhn t v sinh (kh hu, cu to ha hc ca t, nc... ) v cc nhn t hu sinh (k sinh, n mi, cng sinh...). - Cc nhn t c lp vi mt v cc nhn t ph thuc vo mt . - S phn loai khng gian da vo c tnh mi trng: + Nhn t kh hu: nhit , khng kh, nh sng, ma... + Nhn t th nhng: pH, thnh phn c gii... + Nhn t thy sinh: dng chy, cht ha tan... - Phn loi theo thi gian: nh hng ca s bin thin theo nm, ma hay ngy m (tnh chu k).

7

Cc nhn t sinh thi khng bao gi tc ng ring l m lun tc ng kt hp vi nhau. Nhn t sinh thi no cng c th tr thnh nhn t hn ch trong khng gian hoc thi gian. 2. Khi nim v nhn t hn ch Bt k mc t chc no (c th, qun th, hay qun x sinh vt) ngi ta cng phi kho cu nh hng ca cc nhn t sinh thi ring bit ca mi mi trng. Cc thng s ny l nhng thng s l, ha hay sinh hc c tc ng trc tip ln sinh vt. Thc nghim cho thy rng tt c cc nhn t sinh thi vo lc ny hay lc khc trong nhng iu kin a phng u c th tc ng nh l cc nhn t hn ch. Nu xem xt mt nhn t no , ty theo iu kin khng gian v thi gian, nhn t c th xung di mt tr s ti thiu khng th p ng c yu cu cu mt loi hay mt qun x. pht trin trong mt sinh cnh, tt c cc sinh vt u cn c nhng iu kin v nhit , thc n, mui khong... Nhn t no gn mc ti thiu nht s l nhn t gii hn. V nh lng cc nhn t sinh thi c hai nh lut lin quan: a. nh lut ti thiu nh lut ny lin quan n nh hng ca cc cht khong cn thit cho cy trng. S tng trng ca cy ch c th c trong iu kin cc cht cn thit phi c liu lng trong t. Chnh nhng cht b thiu chi phi sn lng ma mng. Do nng sut ca ma mng ty thuc duy nht vo cht dinh dng hin din trong mi trng vi liu lng t nht (so vi lng ti u). nh lut ti thiu c th m rng s p dng cho cc nhn t sinh thi di dng cc nh lut cu cc nhn t hn ch, c th c pht biu nh sau: s th hin (tc v qui m...) cu tt c qu trnh sinh thi hc c chi phi bi cc nhn t hin din vi liu lng t nht trong mi trng. Cn nhn mnh l nh lut ti thiu thay i trong s th hin cu n do ni c s tc dng qua li cu cc nhn t sinh thi. Do thc vt, km th cn thit nng thp cho cy mc trong bng rm hn l cy mc ngoi nh sng. Tng t, cn trng pht trin trong mi trng kh

8

ro th c nhit gy cht cao hn cc c th pht trin trong mi trng m t ( ni kh, cn trng chu nng gii hn). b. nh lut chng chu nh lut ti thiu ch l mt trng hp c bit cu mt nguyn tc tng qut hn gi l nh lut v s chng chu, s rng lng. Theo nh lut ny th tt c nhn t sinh thi c mt khang gi tr hay khuynh (gradient) m trong cc qu trnh sinh thi hc din ra bnh thng. Ch trong khong gi tr th s sng ca mt sinh vt hoc s xut hin cu mt qun x mi din ra c. C mt gii hn trn v mt gii hn di m vt khi th sinh vt khng th tn ti c. Trong khong chng chu c mt tr s ti u ng vi s hot ng ti a cu loi hoc qun x sinh vt.

Khong chu ng i vi mi nhn t thay i ty loi. N xc nh bin sinh thi hc cu loi. Bin dao ng ny cng rng khi khong chu ng cc nhn t sinh thi cu loi cng ln. iu ny cng p dng c cho qun th hay qun x sinh vt. C loi rng hay hp i vi mt nhn t no . Th d: loi rng nhit (eurythermes), rng mui (euryhalines), loi hp nhit (stenothermes) hay hp mui (stenohalines).

9

Hnh 2. Loi rng v loi hp theo nh lut v s chng chu II. QUN TH SINH VT V CC C TRNG 1. nh ngha Qun th sinh vt l mt nhm c th cu cng mt loi sinh vt sng trong mt khong khng gian xc nh. Th d qun th trm rng U Minh; qun th Di Qu Sc Trng. Mt qun th l mt n v sinh thi hc vi nhng tnh cht ring bit. l tnh cht lin quan n c nhm sinh vt ch khng cho tng c th ring l. l mt , t l sinh sn v t vong, s pht tn s phn b cc la tui, t l c ci, tng trng... l cc tnh cht cu tp th khng ring cho c th. Mt trong cc c tnh ng ch nht ca qun th t nhin l tnh n nh tng i cu chng. Tht vy, khi nghin cu cc qun th trong mt thi gian tng i di ngi ta thy rng cc qun th thng khng thay i ln lm. Tuy nhin vn c nhng bin ng v s lng c th xoay quanh mt tr s trung bnh c chi phi bi cc nhn t mi trng. Suy cho cng th s n nh tng i cu qun th l do kh nng sinh sn tim tng cu chng. Darwin tnh ton l loi voi, ng vt tng trng chm v sinh sn t; vy m t mt cp voi ban u c th cho ra 19 triu voi con chu sau 750 nm, nu nh tt c voi con sinh ra u t tui trng thnh v c kh nng sinh sn nh nhau. Mt con rui ci 120 trng mi la, ch mt nm sau mt cp rui c th to ra 5.598 t con (Ramade, 1984). Cc th d trn cho thy vai tr ca c ch thin nhin trong vic iu ha s lng c th ca mi loi theo kh nng ca mi trng.

10

2. Mt a. nh ngha Mt cu qun th l s lng c th trn mt n v o lng( din tch hoc th tch). n v o lng ch yu l din tch c chn sao cho ph hp vi kch thc hay s lng cu sinh vt. Do , ngi ta thng s dng s dn/km2; s cy i mc/ha rng; s tit tc/m2 l cy mc; s vi sinh vt/cm3 nc... Ngi ta cng c th dng sinh khi din t mt s. Th d s kg c/m2 ao nui hay trng lng sc/km2 rng cy. Sinh vt c kch thc nh thng phong ph hn sinh vt c kch thuc ln.

Hnh 3. Tng quan gia kch thc c th v mt ca ng vt vng n i b. Hai loi mt Cn phn bit mt th, tc l t l gia s lng ca tt c cc c th (hay sinh khi) vi tng din tch; mt sinh thi hc l t l gia s c th vi din tch thc s s dng c. Nh i vi loi ngi th mt sinh thi hc c tnh trn din tch t canh tc c. Trng hp Ai Cp chng hn, vo nm 1984, mt th l 43,5 ngi/km2, cn mt sinh thi hc l 1.533 ngi/km2. Mi loi sinh vt c mt mt ti a v ti thiu trong t nhin. Gii hn trn cu s lng c th c xc nh bi dng nng lng i vo h sinh thi. Th d nh s lng thc n cn thit trn n v din tch11

v trn n v thi gian cho ng vt. Gii hn di tuy khng c r nt, l xc sut gp c th khc phi cn cho vic sinh sn. Mt qun th cn thay i ty thuc vo cc nhn t khc, ch yu l v tr cu n trong chui dinh dng. Mt cng thp cc qun th chim v tr cng cao cu chui. c. Xc nh s lng c th Vic xc nh s lng c th tuy thuc vo c tnh cu sinh vt. Trng hp cc sinh vt c i sng c nh th n gin. l trng hp cu thc vt, ng vt khng xng sng c i sng c nh nh hu, san h... Cn trng hp cc loi ng vt khc, nht l cc loi di tr th kh khn hn nhiu. Mt cch tng qut th khng th m mt cch tuyt i s lng c th cu qun th, ngoi tr trng hp loi ngi. Cho nn ngi ta phi c lng vi phng php sao cho s c lng ny gn vi s tht nht. - m trc tip: p dng i vi cc ng vt ln nh: s t, linh dng, cp, beo... Ngi ta cn dng khng nh hay chp hnh bng hng ngoi (s dng ban m). - Phng php ly mu vi dng c thch hp cho tng i tng sinh vt. - Phng php nh du v bt li. xc nhs lng N c th ca mt qun th, ngi ta bt v nh du T c th ri th chng. Mt thi gian sau ngi ta thc hin mt t bt na c n c th ttrong c t c th c nh du. Do c lng cu N s l:

Th d: T = 1000; n = 200 ; t = 20 Th N = 10.000 c th Phng php ny i hi mt s iu kin. Chng hn nh cc c th c nh du cn phi c phn b u trong qun th v cng b bt vi xc sut nh nhau. S t vong phi ging nhau v khng mt cc du. Hn na qun th phi c xem nh n nh gia hai ln bt. 3. Thp tui v t l c ci a. Thp tui12

Thnh phn tui ca qun th th hin c tnh chung cu bin ng s lng qun th v n nh hng n kh nng sinh sn hay t vong ca qun th. Thnh phn tui thng c biu din bng thp tui. Thp tui c thnh lp bi s xp chng ln nhau cu cc hnh ch nht c chiu cao bng nhau, cn chiu di th t l vi s lng c th trong mi la. Cc c th c v ci c xp thnh hai nhm ring hai bn ng phn gic cu hnh thp, bi v s t vong khng ging nhau hai c th c v ci.

Hnh 4. Thp tui ca Nai Odocoileus hemionus

Hnh 5. Ba dng thp tui chnh yu ca con ngui Ngi ta c th n gin ha thp tui thnh ba nhm c th khc nhau. l: c th tr (tin sinh sn), trng thnh (sinh sn), v gi (hu sinh sn). Ty theo thnh phn cu ba nhm c th trn, ngi ta c th xp loi thnh qun th pht trin, qun th n nh hay qun th suy thoi. b. T l c - ci l t l gia s c th c v s c th ci ca mt qun th sinh vt. Theo qui tc tng qut th cc loi ng vt l n phi tc l c con c v13

con ci ring. Nhng cng c hin tng lng phi v trinh sn thng thy ng vt khng xng sng. Tuy nhin ngay c trong trng hp lng phi, s th tinh vn l s trao i sn phm sinh dc gia hai c th v thng th ch c mt trong hai tuyn sinh dc trng thnh trc. Do c th l c hoc ci mt cch tun t hay lun phin nhau. Cc loi trinh sn th ch c mt phi m thi. Trng bnh xe h Philodinidae khng thy con c bao gi. mt s loai cn trng sng thnh x hi nh ong, kin, mi... th trong qun th a s l con ci. Tuy nhin trong a s cc loi ng vt th t l c ci thng l 1:1. a s ng vt c xng sng, c mt s thng d nh nhng con c lc mi sinh (nh ngi chng hn). n tui trng thnh t l c ci c th thin v con c hoc con ci ty theo nhm sinh vt v ty vo ni v cc iu kin khc ca mi trng. 4. Tng trng cu qun th S tng trng ca qun th l s gia tng s lng c th cu qun th. S gia tng ny c th bng hnh thc sinh sn v tnh hay hu tnh. Chng ta hy xem xt s tng trng trong cc iu kin mi trng khc nhau. a. Khi mi trng tm thi khng c tc nhn gii hn Cc qun th t nhin gia tng rt nhanh v s lng. Khi t l gia tng t nhin s l:

Trong N l s lng c th; dN l s lng c th tng trong khong thi gian dt. T l tng t nhin l tim nng sinh hc cu loi. N biu din s sinh sn ti a ca loi khi khng c tc nhn hn ch ca mi trng. T cng thc trn ta c th vit: dN = r N dt (2) hay N = N0 . e r(t-t0) (3) Nu ly t0 = 0; ta c N = N0.e rt (4)

14

Ta thy rng khi mt qun th t di iu kin khng c tc nhn hn ch th n s tng trng theo ly tin, tc tng trng rt nhanh v ng biu din c dng hnh ch J. T l gia tng t nhin c chi phi bi sinh sut b v t sut m ca qun th, tc l : r = b - m Nh vo cng thc (4) ta c th c tnh thi gian qun th nhn i s lng. Khi N =2 N0 suy ra: 2 = e rt

T ta c: Ap dng vo trng hp nc ta, c t l tng t nhin hng nm l 2,1% (1997) tc l 0,021, ta c:

Theo trn ta thy c tng dn s nh hin nay th 33 nm sau , tc l vo nm 2030 dn s Vit Nam s l: 152 triu ngi. T cng thc (1) ta c th suy ra vn tc cu s gia tng s lng c th ca qun th nh sau: V=dN/dt =rN (5) Cng thc (5) cho thy tc tng trng gia tng theo s lng c th. S lng c th cng ln th tc cng cao. b. Khi c s hin din cc yu t gii hn ca mi trng Cc qun th t nhin b kim ch tim nng sinh hc trong vic gim thiu sinh sut v gia tng t sut ca cc c th. Tt c nh hng ca cc yu t gii hn cu mi trng to thnh s i khng ( khng) cu mi trng. S i khng cng mnh khi qun th cng ng. Do trong mi trng m ngun thc n c hn th s tng trng cu qun th khng th theo ly tha bi v s i khng tng ln mnh lit khi mt t ti mt gii hn no .

15

Hnh 6. ng tng trng ca qun th khi khng c nhn t hn ch (a) v khi c nhn t hn ch (b) Sc khng ca mi trng K cho thy kh nng hn ch ca mi trng tc l s lng ti a cc c th cu qun th c th t trong mt mi trng. mt mi trng c kh nng hn ch, tc gia tng khi lng s l:

Theo cng thc trn ta thy tc nhanh vo lc u khi s lng t. Dn dn khi N tin n K th tc i dn n 0, s lng c th khng tng na. Do ng biu din tng trng c dng hnh ch S. 5. Bin ng s lng ca qun th Trong qun th t nhin, lun lun c s bin ng s lng c th. a s cc trng hp, s lng ny xoay quanh mt tr s trung bnh, tc l c s n nh tng i trong mt thi gian tng i di. Ty theo iu kin kh hu, thc n, s cnh tranh cng loi thun li hay khng m t l gia tng cu qun th c th dng, khng i hay m. Cn nhc l t l gia tng cu qun th l hiu s gia sinh sut v t sut. Trong thin nhin ngi ta quan st c cc qun th n nh v mt s khc bin thin theo chu k.

16

a. Cc qun th n nh L cc qun th c s bin thin nh xoay quanh mt tr s trung bnh. thng l nhng loi c kch thc ln sng trong cc mi trng c nhn t hu sinh nh s cnh tranh chng hn din ra mt cch ro rit. l trng hp cc cy i mc trong rng nguyn sinh, ni mt cu chng t thay i trong thi gian di hng chc nm. Hoc trng hp cu n cu nhp ni vo o Tasmanie vo nm 1800. n nm 1850 qun th ny dng li mc 1.700.000 c th v duy tr mc c cao thp cht t cho mi n nm 1934. b. Qun th c chu k C s lng thay i theo ma, theo chu k hng nm hay chu k nhiu nm. - Bin ng theo ma thng thy cc qun th c nhiu th h trong mt nm. Th d mui pht trin mnh vo u ma ma nc ta. - Bin ng theo chu k nm, cng lin quan n chu k ma thng thy a s thc vt a nin pht trin mnh vo ma thun hp v s t vong ln cui ma.

Bin ng theo chu k nhiu nm, nh trng hp b hung Melodontha c chu k ba nm chu u; hay chut lemming Lemmus lemmus Bc u v Lemmus trimucronatus Canada v Alaska c chu k 4 nm.

17

Hnh 7. Bin ng s lng ca chut Lemmus III. NH HNG CA CC NHN T SINH THI V SINH LN SINH VT 1. Nhn t kh hu Bao gm nh sng, nhit , m, khng kh... a. nh sng Anh sng c tm quan trng hng u v n nh hng ln hin tng quang hp tc sn lng s cp cu sinh quyn. Anh sng nh hng ln sinh vt do cng v thi gian chiu sng. * Cng nh sng chi phi s quang hp, tc sn lng s cp ton cu. Cng thay i theo chu k ngy m, mu v v . Cng c vai tr xc nh trong vic quang hp, cho nn c cy chu trng ( i mc, Da hu, u xanh, La...) v cy chu rp ( Rng, Ru, Mc tay, Lan...) (Phm Hong H, 1972). * di chiu sng = quang k, c nh hng ln s tng trng, pht hoa ca thc vt v chu k sng ca ng vt ( ng ng, bin thi, trng thnh sinh dc). thc vt ta phn bit cy ngy di ( La m, Carot, C ci ng...), cy ngy ngn (Ti t, Cc, Trng nguyn...) v cy v t (u H Lan, C mn tru, C sa lng) da vo vic chng pht hoa vo lc ngy di, ngy ngn hay quanh nm. Ngoi ra ngi ta cn phn bit cc kiu quang hp khc nhau ca thc vt. Cy C3 (a s cc loi thc vt) c sn phm quang hp u tin l mt phn t c 3 carbon (3-phosphoglyceric acid). Cy C4 (ma, bp...) c sn phm quang hp u tin l mt phn t c 4 carbon (acid malic v acid aspartic), cn cy CAM (Crassulacean acid metabolism) nh Xng rng, khc cc cy trn v kh khu m ra vo ban m ly CO2. ng vt, chu k ngy m, chu k ma, do nh hng cu quang k, to thnh nhp sinh hc. cc ng vt c xng sng, cc hot ng hng ngy nh kim n, ngh ngi c kim sot bi gi mc v gi ln ca mt tri cng nh di ngy m. Con ngi cng chu nh hng ca quang18

k cc hot ng sinh l hc. Khi i my bay lin tc ta b xo trn trong vic tiu ha, thc ng. b. Nhit

Hnh 8. Thay i thn nhit theo nhit ca mi trng ng c th Nhit l mt trong nhng nhn t quan trng bc nht v n chi phi hot ng bin dng v iu khin s phn b cu cc loi, qun x sinh vt trong sinh quyn. Mt cch tng qut th khong cch chu nhit cu s sng t -200oC n 100oC. Cc dng sng tim sinh (bo t, nang tuyn trng) c th chu c nhit di -180oC. Cn tinh trng cu ng vt hu nh vn gi c kh nng th tinh sau mt thi gian c lu gi trong Nit lng (-196oC). Mt khc, mt s loi To lam c th pht trin sui nc nng c nhit si cu nc. Cc vi khun bin su ni c cc ni la ngm hot pht trin 250oC di p sut cc ln. Tuy nhin khong chu nhit ca hu ht sinh vt nhn chung l thp, khng qu 60oC. Cc sinh vt c khong cch chu nhit rng gi l sinh vt rng nhit , nh cn trng Boreus hiemalis, -12oC n 32oC, thng Pinus sylvestris, -45oC n 30oC. Cc sinh vt c khong cch chu nhit gi l cc sinh vt hp nhit. Th d c Trematomus (h Nothoteniidae), sng vng bin Nam cc, chu nhit t -2,5oC n 2oC , ti u nhit 0,1oC. Cn san h ch pht trin vng bin m t 20oC n 27oC.19

Thc vt, ng vt khng xng sng v ng vt c xng sng bc thp (c, ch nhi, b st) c nhit c th thay i theo mi trng. Cc ng vt l cc loi mu lnh, hay bin nhit. Chim v th l sinh vt mu nng hay ng nhit, c thn nhit cao, n nh v c lp vi mi trng. c. Ma v m * Ma l hin tng hi nc ngng ng thnh nc lng v ri xung. vng nhit i, mt nm c hai ma ma v nng; s lun phin ny c vai tr iu ha cc hot ng sinh hc ging nh ma ng v mu h vng n i. Lng ma hng nn c vai tr to ln trong s phn b cc biomes lc a. Th d: rng ma nhit 2000 mm/nm, sa mc di 200 mm/nm. * m khng kh c th tnh bng hai cch: - m tuyt i l nng hi nc trong khng kh tnh bng g/m3. Khng kh c th cha mt lng hi nc cng cao khi nhit cng tng. - m tng i l t s gia hi nc c trong khng kh so vi lng hi nc ti a m khng kh c th cha c nhit v p sut no . Th d nhit t khng kh c th cha g hi nc trong mi m3, trong khi mt ni no 1m3 khng kh ch cha k g hi nc. Vy m tng i HR = k/ tnh bng %. nc ta, ma kh m tng i khong 50-70%. Ma ma khong 80 -90%(Phm Hong H). i vi m, cc thc vt c chia lm cc nhm sau: - Thy thc vt: mc trong nc (Ultricularia, Naias, Nitella...) hay mc mt phn trong nc (Bo, Lc bnh). - N thc vt: mc trong bn hay ni m t (Lc bnh). - Bnh thc vt: mc trn t trong vng kh hu khng phi xp vo loi kh (a s cc loi thc vt) - Can thc vt: mc cc ni thng kh (Xng rng, Rau sam...). Cc ng vt chu kh c cc thch nghi v gii phu v sinh l hc nhm lm gim s mt nc (cn trng, gm nhm vng sa mc, Lc ). Tri li

20

cc ng vt ho m sng trong cc vng t ngp nc nhng m khng kh rt cao (cc ng vt sng trong t, c c phi, ch nhi...). 2. Cc nhn t thy sinh a. Tnh cht vt l cu nc - T trng ca nc thay i theo nhit v nng cc cht ho tan. Mc d c m trong cc m v c quan, thy sinh vt c t trng hi ln hn t trng ca nc, cho nn chng phi pht trin cc thch nghi hnh thi khi b chm (phao to ln v sa; bng hi c). - nhy nht ca nc cng lm d dng cho s ni phiu sinh thc vt kch thc nh. V nhy ca nc 25oC ch bng phn na 0oC cng vi t trng nh nc nng nn c khuynh hng lm chm cc phiu sinh. Cho nn cc phiu sinh vt nhit i c nhiu t v ph b pht trin lm gia tng s ni. - Dng chy c vai tr quan trng trong hot ng cu cc h sinh thi nc. Dng chy nh hng ln s vn chuyn cht dinh dng, iu ha nhit bin v kim sot chu k sng ca cc ng vt. S di chuyn cu khi nc cho php s pht trin cu nhiu ng vt bin hay nc ngt sng c nh: hi min, rut khoang, i trng, hai mnh, v hi tiu... Chng l cc loi vi thc (n sinh vt li ti) a s c i xng tia, thch hp vi vic ly thc n do dng nc mang li t mi pha. b. Tnh cht ha hc ca nc Cc cht ha tan trong nc nh hng tc tip hoc gin tip ln sinh vt. - Ln (P) thng l nhn t hn ch hng u trong mi trng nc ngt. Ngun gc cu P do s ra tri v ngun nhn to (nng nghip v sinh hot). - Nit (N) di dng NO3 c s dng bi thy sinh vt. NH3 di do khi nc thiu O2 hoc qu nhiu cht thi cha N. NO2 t ra c i vi thy sinh vt. - Lu hunh (S) di dng SO4 c th p ng nhu cu cu thc vt. SH2 l cht c i vi c v mt s thy sinh ng vt.

21

3. Nhn t th nhng t l nhn t quan trng cho sinh vt t lin. Tnh cht l hc (thnh phn ht , kt cu, m...) v cc tnh cht ha hc (pH, cht khang...) nh hng nhiu n s phn b, pht tn ca cc loi. S thnh lp t l mt qu trnh phc tp bao gm s bin i ca nham thch ca lp v tri t di nh hng kt hp ca cc nhn t kh hu v sinh vt. Do , t l vt th cu to t cc cht v c v hu c c ngun gc t nham thch v xc b sinh vt. a. Tnh cht vt l ca t - Thnh phn ht ty thuc vo tnh cht cu cc mnh vn t m hay khong. Cc mnh ny c cc kch thc t ln ti nh nh sau: cui, si, ct, bn v st. T l tng i ca cc ht cho php xp thnh cc loi t khc nhau nh t st, t ct, t ct pha st... - Kt cu ca t ty thuc vo trng thi ca cc ht to nn. Khi cc ht mn kt hp li vi nhau v ni vi cc ht to to thnh cc ht kt, ta gi t c kt cu. Ngc li khi cc ht mn khng kt vi nhau th t khng c kt cu. t c kt cu to nhiu khong trng c th cha nc v kh. - xp ca t do thnh phn ht v kt cu ca t qui nh. xp l t l ca th tch cc l hng so vi th tch chung ca t. t c xp ln th nc v kh d di chuyn to thun li cho s pht trin ca vi sinh vt. - m l t l ca th tich nc so vi th tch chung ca t. m ty thuc nhiu vo xp ca t. Nu t c kt cu tc l c nhiu l hng th cy d ly nc hn l t khng c kt cu. b. Tnh cht ha hc ca t * pH ca t do pH ca nc c trong t qui nh. acid hay kim ca t ty thuc ch yu vo thnh phn tng i ca Ca v CO2. pH ca t c kim sot ch yu do cc ht keo st v mn to thnh phc hp st mn c nhim v trao i ion trong dung dch ca t. * Cc cht khong

22

- Ln (P) l cht cn thit cho sinh vt bi v n l thnh phn chnh ca acid nhn. Trong t P di dng phosphat, acid phosphoric gn vi cc ht keo ca phc hp hp ph. - Nit (N) di dng nitrat cng phosphat l mt trong nhng khong cht quan trng nht cho s pht trin ca sinh vt t dng. Cc sinh vt phn hy c kh nng khong ha nhanh hu c lm thnh nitrat cn cho thc vt. - Kali (K) cng l khong cht cn thit cho thc vt. Cc cy trng c nhu cu v K nhiu hn cy hoang. - Calci (Ca) cng nh K khng phi l nguyn t cu to nn t bo sinh vt nhng c vai tr trong vic trung ha acid hu c. Ca cng c nhim v quan trng trong vic to ra b xng v v ca sinh vt. Ca t kim sot pH, trng thi cc phc hp hp ph, s thong kh, tnh thm nc v s chng chu c hc ca t. IV. S THCH NGHI VI CC NHN T SINH THI Cc c th, qun th hay ton th sinh vt khng phi th ng chu nh hng ca cc nhn t sinh thi. Chng c mt s linh ng sinh thi cho php chng thch nghi vi cc bin i trong khng gian v thi gian i vi cc nhn hn ch ca mi trng. Chng c nhng phn ng b tr i vi nhng bin i ca mi trng cho tng c th, hoc qun th, qun x sinh vt bng cc thch nghi khc nhau. Cc thch nghi ca sinh vt c th mc n gin, cho n mc phc tp v su sc hn. 1. Thch nghi sinh l hc Th hin do cc c ch iu ho to ra cc bin i v bin dng, cho php cc sinh vt gi cho ni mi trng iu kin n nh v ti u so vi iu kin bin i bn ngoi. Th d: s n nh thn nhit ca ng vt mu nng v s thay i thn nhit ca ng vt mu lnh khc nhau so vi nhit ca mi trng. Hay trng hp gia tng lng hng cu ni ngi t ng bng ln min ni cao. 2. Thch nghi kiu hnh23

A. Cy mc trn t m B. Cy mc trong nc cn C. Cy mc trong nc su Hnh 9. S thay i l T c theo iu kin mi trng l s bin i kiu hnh do ni tc ng ca cc nhn t ln s tng trng ca sinh vt. Th d: Cy Trm mc ring r c tn l hnh cu, cnh nhnh pht trin cc cao khc nhau v thng hng ngang. Ngc li, cng l loi ny nhng khi pht trin trong rng, ni c s cnh tranh nh sng ro rit, th c pht trin mnh v chiu cao v c tn chm. Trng hp ca cy T c, cho ta th d v s bin i kiu hnh theo iu kin sng. Cy pht trin trn t m c l hnh mi mc, dp, cng v h r pht trin mnh. Tri li cy pht trin trong nc, chm hon ton th l di mnh, lp cutin mng v h r gim thiu. Cn nhng loi na nc na cn th c ba dng l. Ngoi hai dng va ni trn cn c thm dng trung gian trn nh l Sng. 3. Thch nghi kiu di truyn

24

Hnh 10. Phn b ca cc kiu sinh thi ca C thi (Achillea lanulosa) theo a hnh California S xut hin cc kiu sinh thi (loi a phng = ecotypes) tiu biu cho mt s thch nghi hon chnh ca cc qun th ca mt loi theo cc iu kin sinh thi a phng. Khc vi s thch nghi kiu hnh, cc loi a phng to ra cc tnh cht di truyn v linh ng ca sinh vt. Mt minh ha tt cho s thch nghi ny c Clausen v CSV (1948) thc hin. Cc tc gi ny nghin cu cc thch nghi v hnh th v sinh l hc theo cao ca cy C thi, Achillea lanulosa. Cc qun th c thi mc Calfornia t cao mc nc bin cho n cao 3.500m trn dy ni Sierra Nevada. Cc cy ny c chiu cao khc nhau, t l nghch vi cao ca a hnh ni chng mc. Hn na, chng cng khc nhau v thi k tr bng, tng trng... Khi em trng cc ht ca cc cy ly t nhng ni c cao khc nhau trong cng mt vn thc vt (c iu kin mi trng ging nhau) th thy chng vn cn gi nhng c tnh ring ca tng ecotypes ca ni c tr gc ca chng. 4. Chn lc t nhin v thch nghi sinh thi hc

25

S kt hp tc ng ca cc nhn t sinh thi v ca chn lc t nhin l ngun gc ca s xut hin cc loi i phng v tip theo l s phn ha cc loi (s hnh thnh loi mi). Minh ha trc tip v vai tr ca chn lc t nhin trong s thch nghi c Kettlewell (1959 v sau ) thc hin. l chng hc t k ngh ca bm Biston betularia. Loi ny bnh thng c cnh mu trng im en gip cho chng tip mu vi a y thn cy, nhng Anh Quc li xut hin dng mu en carbonaria. Dng ny u th hn cc vng k ngh ni cc cy khng cn a y na, c mu sm tro bi t cc nh my thi ra. Dng mu en ny him hoc khng c mt vng khng b nhim. Kettlewell cho th rng cc dng en c u th chn lc trong vng nhim so vi dng bnh thng mu trng. Chnh s bt mi ng vai tr trong chc lc t nhin.

26

CHNG 3 QUN X SINH VT

I. QUN X V CC C TRNG 1. Qun x sinh vt Qun x sinh vt l mt tp hp cc qun th phn b trong mt vng hoc trong mt sinh cnh nht nh. l mt n v c t chc, tc l c mt s tnh cht c bit khng thy mc qun th v c th. Thut ng qun x dng ch mt mt n v chc nng. Th d qun x vi sinh vt c nh m trong mt khu rng; qun x ng vt c xng sng n kin rng Ty Nguyn. Thut ng ny cn dng ch mt n v phn loi. Th d qun x cc cy h Du cu rng dy Borno, Indonsie; qun x cc loi b st savan Chu Phi. Qun x sinh vt l mt th thng nht nh s chuyn ha v trao i cht tng h. Thut ng ny cn uc hiu theo ngha rng v dng ch cc n v thin nhin c kch thc khc nhau, t qun x mt thn cy n qun x ca mt rng hay i dng. 2. S phn tng trong qun x Qun x sinh vt bao gm rt nhiu loi. Cc loi ny thng chim cc khong khng gian khc nhau, to nn s phn tng trong qun x sinh vt. Ngi ta thng phn bit cc tng sau. a. Tng t dng v tng d dng Tng t dng l ni xy ra hot ng quang tng hp mnh ca cc sinh vt sn xut. l tng m tn l pht trin nht, cn gi l "tng xanh", ni nhn nhiu nh sng mt tri nht. Cn trao i d dng xy ra di, trong t v trong cht trm tch, cn gi l "tng nu", ni tch ly nhiu cht hu c. b. S phn tng trn mt t ca ng vt v thc vt27

Thm thc vt c th phn thnh tng c, tng cy bi, tng tiu mc v tng i mc. Rng dy nhit i c s phn tng phc tp nht (Hnh 1). ng vt nht l chim v cc th nh sng trn cy (Sc, Kh, Chn bay...) cng c s phn tng nhng khng r rt nh s phn tng thc vt. c. S phn tng di mt t cu r cy S phn tng ny khng c r rng lm. R cu cc loi cy cm vo t vi cc su khc nhau. d. S phn tng trong nc

28

S phn tng cu cc thy sinh vt thy r trong cc h su nht l trong bin. Cc loi to bin v cc ng vt c nh (hu, balane...) ch gp nhng su nht nh (Hnh2). 3. S a dng cu qun x a. S lng loi (species richness) S lng loi l tng s loi cu qun x trong mt h sinh thi. Thc t t khi m c tng s loi trong mt qun x. V vy ngi ta thng nghin cu mt phn cu h sinh thi, khi ngi ta s dng s lng trung bnh cu loi, l s trung bnh cc loi c trong mu ca h sinh thi. S hiu bit v tng s loi th tng i d khi nghin cu qun x cc cy i mc, nht l trong rng n i. Cng vic tr nn kh khn hn khi l cc thc vt nh hay ng vt m s him hay qu nhiu v vic di chuyn ca chng lm cho vic m tr nn kh khn.

29

Ngi ta c th c lng tng s loi bng cch s dng ng biu din s lng tch ly cu loi ng vi s ln thu mu. ng tim cn ca ng cong ny l tng s loi. C s bin thin ng k trong tng s loi cu cc qun x. Nhn chung th s lng loi rt di do cc qun x xch o v rt t vng cc. Ngi ta thy c 2.000 cy mc trong rng ma cu Malaysie (100.000 km2) trong khi ton b chu u ch c 100 loi m thi. Cng tng t , ngi ta m c 488 loi chim c tr trong 15 km2 rng ma Equateur (Nam M) cn cc rng n i ch c chng 20 loi. b. S phong ph cu cc loi (species abondance) l s lng c th cu mi loi trong qun x. y, mt khng phi l thng s tt so snh cc qun x m cc loi c kch thc qu chnh lch nhau. Do sinh khi v trng lng kh trn din tch cho ta mt s c lng chnh xc hn v s phong ph ny. Cc qun x thc vt c th c nghin cu bng cch nh gi s phong ph cu cc loi khc nhau bng phn trm din tch c che ph bi cc cac th cu mi loi. c. S u th (dominance) Trong cc qun x, mt s loi rt phong ph, to thnh mt tn s cao ; trong khi cc loi khc c s lng rt t, cho nn ch c mt tn s thp trong qun x. S hiu bit v u th c li ch trong vic kho cu cc qun x b chi phi bi s u th ny. Trong cc qun x t lin, cc cy hin hoa to thnh mt nhm u th trong qun x sinh vt sn xut s cp v c ca ton th sinh vt.

Simpson ra cch tnh h s u th gi l "s tp trung cu u th" bng cng thc: Vi S: tng s loi trong qun x ni: s c th cu loi hng i N: tng s c th trong qun x

30

Trong cc qun x thc vt vng Bc Cc c s u th rt mnh, ch c mt hoc hai loi to thnh hn 90% cu tng i mc. Ngc li c n hn 20 loi cy u th rng ma nhit i. d. S a dng v loi (species diversity) m t cu trc ca mt qun x, s lng loi cha biu din y . Tht vy s phong ph tng i v loi cng tham d vo, bi v ch c vi phn trm loi l thc s phong ph (c th c tiu biu bi mt sinh khi...). Tri li, phn ln cn li c to ra bi nhiu loi t ph bin, him hoc rt him Trong khi vi loi c vai tr quan trng trong qun x th vi loi him chi phi s a dng cu qun x. Kho cu s nh lng cu s a dng v loi c th c thc hin bng nhiu cch, da vo s s dng cc ch s a dng m cng thc c th gp t nhiu phc tp. - Cch th nht ch s dng ch s cu s lng loi. Ch s n gin nht, din t "s khc nhau v loi", gm cc loi quan st trong qun x trn mt n v din tch. N ch c th c s dng nhm mc ch so snh trong trng hp cc mu c kch thc nh nhau. - Mt ch s khc cu s a dng v loi l t s n gin gia s lng loi S v tng s c th N. + Ch s cu Meinhinick: d= S/N + Ch s cu Sorenson : d = (S - 1)/logN Tuy c nhiu tin li trong s dng nhng cc ch s trn cng khng hon ton m t y s a dng, bi v cha cp n s phong ph tng i ca mi loi. S phong ph tng to thnh mt b phn ca s a dng, gi l s ng phn. Th d: 2 qun x, mi qun x c 10 loi v 100 c th, do c cng ch s Meinhinick. Tuy vy ta thy rng s a dng v loi ca 2 qun x ny khng ging nhau. Nu trong qun x 1, mt loi c 91 c th chim u th, v cc loi cn li ch c 1 c th; trong khi qun x 2 mi loi l 10 c th th s ng phn l cc tiu qun x 1 v cc i qun x 2.

31

Do cn phi kt hp gia s phong ph tng i ca cc loi vi s a dng v loi c mt cng thc ton hc cho ch s tng qut cu s a dng. Da vo l thuyt thng tin c cng thc Shannon- W

Trong ni/N = Pi : xc sut gp c loi hng i. D rng ch s Shannon-Wienner thay i trc tip theo s lng loi, nhng cc loi him th c tm quan trng t hn cc loi ph bin. Ch s ny rt ph hp trong vic so snh cc qun x v n tng i c lp vi kch thc cu mu. T ta c th tnh s ng phn e: e = H/log S S ng phn ny thay i t 0 ti 1. N hng v 0 khi a s cc c th thuc mt loi v hng v 1 khi mi loi trong tng s loi c s lng c th bng nhau. e. Cc dng sng (life-forms) ca qun x Trong cc qun x t nhin c rt nhiu sinh vt khc nhau. Chng to thnh cc dng sng khc nhau. Do kt qu cu cc d hng tin ha m cc loi gn gi v mt phn loi li c th sng trong nhng mi trng rt khc nhau. Tri li s ng tin ha lm cho cc loi khng gn nhau v mt phn loi hc li c th sng trong cng mt mi trng. Nh thc vt hc ngi an Mach Raunkiaer (1934) xp cc thc vt bc cao thnh cc nhm dng sng, c th lit k mt cch tng qut nh sau: Hin thc vt Thc vt mt t Thc vt bn n Thc vt ton n Cc chi ma ng cao khi mt t, cy cao hn 2m Cc chi ma ng nm st mt t Cc chi ma ng nm trong lp t mt Cc chi ma ng nm trong t32

Thc vt thng nin

(hoc trong nc) Thc vt c i sng ngn, chu k t ht ti ht din ra trong cng mt ma (hoc ny mm vo ma thu ri tr bng v cht vo ma xun nm sau)

i vi ng vt, Andrews v CSV (1979) xp cc ng vt hu nh vo cc dng sng sau y: Khng gian nhnh cy t C th bay ln nh Di, Sc bay Cc loi cnh nho ngn cy nh Kh, Vn Leo tro cnh ln nh Sc Ch yu sng trn mt t nh Kh t, i i

33

Cc tc gi trn cng xp cc ng vt hu nh da theo tp qun dinh dng: - n thc vt bao gm n c v n tri cy - n cn trng - n tht - n tp 4. Quan h dinh dng a. Ba nhm sinh vt trong qun x Trong qun x lun lun c hai nhm sinh vt c kiu dinh dng khc nhau. u tin l nhm sinh vt t dng, gm ch yu l cy xanh. Chng c th tng hp cht hu c t cht v c ca mi trng, c gi l sinh vt sn xut, cung cp thc n cho nhm sinh vt d dng. Sinh vt d dng khng t to c cht hu c m phi nh vo nhm trc. Sinh vt d dng gm hai nhm khc nhau. Nhm th nht l sinh vt tiu th gm a s cc ng vt. Nhm cn li l sinh vt phn hy, gm vi khun v nm, c nhim v phn hy cht hu c t xc b ng vt, thc vt v cc cht thi thnh cht v c tr li cho mi trng. Ba nhm sinh vt trn to thnh chui thc n hay chui dinh dng. b. Chui thc n Chui thc n lm cho nng lng trong h sinh thi vn chuyn trong h sinh thi t sinh vt sn xut ( thc vt) n cc nhm sinh vt khc. Sinh vt sn xut -> Sinh vt tiu th -> Sinh vt phn hy Trong thc t, t khi ngi ta th hin sinh vt phn hy trn cc minh ha trong chui thc n, v chng qu nh v tc ng mi bc dinh dng. Cho nn chui thc n thng c biu din t sinh vt sn xut v cc sinh vt tiu th bc 1, bc 2, bc 3...

34

c. Li thc n Cc chui thc n trong mt h sinh thi thng an xen nhau, lin kt vi nhau mt cch cht ch to thnh mng li thc n. Trong mi trng, mi sinh vt thng n cc loi thc n khc nhau, n phin chng li lm thc n cho nhiu nhm sinh vt khc. Chnh v th mng li thc n trong mt mi trng thng rt phc tp v gp phn to nn s n nh ca h sinh th

35

d. Hiu sut sinh hc l t l cc tr s ca dng nng lng trong cc bc dinh dng khc nhau cu chui thc n trong h sinh thi. C qua mi bc th a s nng lng mt i, ch mt phn nh c s dng lm sinh khi cu c th. Qua mi bc dinh dng, phn ln nng lng b mt i do chuyn thnh nhit trong s h hp. Cho nn hiu sut sinh thi l rt thp. Chui thc n cng di (c nhiu bc dinh dng) th nng lng nhn cui chui cng t.

36

Nng lng t 1.000.000 Kcal ca nh sng mt tri Hnh 7. Hiu sut sinh thi 5. Cc quan h khc a. S cnh tranh (competition) L s tranh ginh nhau ngun ti nguyn gia hai sinh vt cng mt loi hoc thuc hai loi khc nhau. Cnh tranh cng loi khi cc c th cu mt qun th cng tranh nhau thc n, nc ung, i tng sinh dc... Cnh tranh khc loi xy ra khi cc c th ca hai loi khc nhau cng tranh nhau mt ngun ti nguyn. b. S n mi (predation) L hin tng mt sinh vt bt v n mt sinh vt khc. Th d th n c, th l vt n mi cn c l mi. Khi si n th th th l con mi v si l vt n mi. c. S k sinh (parasitism) L hin tng mt sinh vt sng li dng mt sinh vt khc. Trn hay trong c th ng thc vt c rt nhiu k sinh vt. C nhiu im ging v khc nhau gia s n mi v s k sinh; trong s k sinh, vt k sinh thng nh hn vt ch v khng nht thit phi git cht vt ch, trong khi vt n mi nht thit phi git cht con mi. d. S tit cht cm nhim thc vt Ngi ta thng phn bit s tit cht khng sinh thc vt bc thp nh nm. Th d nm Penicilium tit cht penicilin. thc vt bc cao c hin tng tit cht c xa ngun (teletoxie). Th d nh cy Artemisia californica tit ra mt cht terpne bay hi c tc dng ngn cn s ny mm ca cc ho bn v cc cy nht nin khc. e. S hi sinh (commensalism) y l mi quan h n gin v bc u cu s pht trin quan h hai bn cng c li. Th d : i y trn cy xoi, mn; dng x, lan trn cy rng.37

f. S hp tc (cooperation)

l mi quan h hai bn cng c li nhng khng bt buc gia hai loi. Th d : hi qu v tm k c. Hnh 8. S hp tc gia hi qu Calliactis parasitica v tm k c Pagurus bernhardus g. S cng sinh (symbiosis) y l mi quan h bt buc v c li gia hai loi. Th d rong v nm trong a y; vi khun nt r v cy h u; mi v nguyn sinh ng vt.

6. sinh thi (ecological niche) Theo Elton (1927) th sinh thi l vai tr v v tr cu loi trong s hot ng ca h sinh thi. t lu c mt s lm ln ng tic gia s nh v khng gian ca mt loi vi sinh thi ca n. l do c ba hnh thc c bn trong quan h gia mt loi vi mi trng t nhin; l vng phn b a l, ni v sinh thi.

38

- Vng phn b a l: la b mt cu t lin hay ca bin m c mt loi ny hay loi khc. - Ni : l ni sinh sng ca sinh vt v mi trng xung quanh. Trong mt sinh cnh c th c nhiu ni nh. Cc sinh cnh cng khc bit cng to ra nhiu vi mi trng. Th d trong mt khu rng cc chi cy, tn l, v cy... to thnh nhiu ni . bin , cc hc tn cu to nu, v c rng to thnh ni c tr c bit. Cn cc sinh cnh ng nht , ta c cc i mi trng sng nh savanes, ng c,... Thut ng mi trng sng (ni ) cng c th p dng cho qun x hay ton th sinh vt ca mt vng. Th d mi trng sng cu cc cn trng cn ct duyn hi. - sinh thi c th nh nghi mt cch n gin l v tr chuyn mn ca mt loi trong qun x. Theo Odum (1959) th sinh thi l ngh nghip, cn mi trng sng l a ch ca loi . Hutchinson (1957)c mt khi nim khc v sinh thi. Theo ng th sinh vt ca mt loi ch c th sng st, tng trng, sinh sn... trong mt gii hn nhit . Khong nhit l sinh thi mt chiu ca loi. Nhng sinh vt khng ch chu nh hung ca mt nhn t sinh thi n l. Cn cc nhn t khc nh m chng hn. S tc ng ng thi ca hai nhn t ny to thnh sinh thi hai chiu v to thnh mt vng. Nu xt thm nhn t mn s c sinh thi ba chiu to thnh khi. Trong mi trng c rt nhiu nhn t tc ng cng mt lc ln sinh vt to thnh sinh thi nhiu chiu. S kt hp khc nhau trong khng gian v thi gian s to iu kin cho s xut hin cc sinh thi khc nhau. Cn thy rng thut ng sinh thi l mt khi nim tru tng, din t cc iu kin mi trng cn thit cho sinh vt v s chuyn ha ca cc sinh vt cn thit cho iu kin ny. Trong cc qun x t nhin , s chuyn ha cu sinh thi l mt li th tin ha quan trng. Trong cc h sinh thi thng th cc loi c th sng chung trong cc i mi trng v i khi c trong cc vi mi trng. Cc kho cu t m cho thy rng mi loi y c cc sinh thi phn bit r rt. V d trong cc ao vng quanh ta. Hai loi cn trng thuc B Heteroptera l Notonecta glauca v Corixa punctata, c kch thc tng ng nhau, sng trong cng mt sinh cnh li chim hai sinh thi hon ton khc nhau: Notonecta l loi n tht, cn Corixa n cy c mc nt (Ramade, 1984).

39

Nhiu nghin cu trn nhiu thng s cho php xc nh gii hn cu sinh thi v khng nh nguyn tc cn bn sau y:

Do vy mi loi tm thy mt li th sng trong khi t v chng li s cnh tranh cu loi ln cn ca cng mt qun x, c bit bi s chuyn bit v dinh dng. Th d v ch n cu hai loi chim bin cng ging Phalaccrocorax (cng cc). C hai cng sng trong mt mi trng, lm t trn cc dc v cng bt c mt vng bin. Nhng kho st ch n ung ca chng cho thy chng chim gi cc sinh thi khc bit r rng. Thc n (%) Ammodytes Clupeiidae Pleuronectes Tm, tp Gobiidae Labriidae Cc loi khc Phalacrocorax carbo 0 1 26 33 17 6 17 Phalaccroconax aritotelis 33 49 1 2 4 7 4

Cng cc ln (Ph. carbo) l loi n sinh vt y; Cng cc mo (Ph. aritotelis) n cc sinh vt tng nc gn mt bin. Do tuy cng ni nhng chng c s chuyn ha r rt v thc n, tc l c hai sinh thi khc bit nhau. II. H SINH THI V CC C TRNG 1. nh ngha H sinh thi l i tng nghin cu ca sinh thi hc. Tt c cc sinh vt trong cng mt khu vc u c tc ng qua li vi mi trng vt l bng

40

cc dng nng lng to nn cc cu trc dinh dng, s a dng v loi v chu trnh tun hon vt cht. Tt c to thnh mt th thng nht mt n v chc nng gi l h sinh thi. Vy h sinh thi l mt h thng ca sinh vt v mi trng trong din ra cc qu trnh trao i nng lng v vt cht gia sinh vt vi sinh vt; gia sinh vt vi mi trng. Mt trong nhng c im chung nht cu h sinh thi l quan h tng h ca cc sinh vt t dng v sinh vt d dng. Cc sinh vt ny v chc nng do chng m nhn c th tm thy trong khng gian v thi gian khc nhau. Trong khng gian chng c th chia thnh tng lp. S trao i cht t dng thng xy ra mnh tng trn, "tng xanh" ni nhn nhiu nh sng mt tri nht. Cn s trao i d dng xy ra tng di, trong lng t hay trong cc trm tch, "tng nu" l ni tch ly nhiu cht hu c. Chc nng ca sinh vt t dng v d dng i khi cng phn bit theo thi gian. Sinh vt d dng c th chm tr rt nhiu trong vic s dng sn phm cu sinh vt t dng. Ch mt phn rt t sn phm quang hp c s dng ngay ( n c v k sinh), cn phn ln di dng l, g v cht dinh dng d tr di dng ht, r... s ri vo lp mc thc vt v s c tiu th rt lu sau . S phn chia khng gian v thi gian ca cc qu trnh dinh dng cho php chia dng nng lng theo hai kiu: (1) kiu gm c l qu trnh trc tip s dng c cy hay tng phn ca cy sng; l kiu xy ra h sinh thi ng c. (2) Kiu n cht hu c mc nt hay n cc ph liu l qu trnh phn hy hay tch t cc vt cht cht, nh h sinh thi rng st. 2. Cu trc ca h sinh thi Trong mi h sinh thi u c cc thnh phn sau: - Cc cht v c: C, N, H2O, CO2 ... tham gia vo chu trnh vt cht - Cc cht hu c: cht m, bt ng, cht bo, cht mn,... lin kt cc phn t hu sinh v v sinh - Ch kh hu: nh sng, nhit , m,... - Sinh vt sn xut: l sinh vt t dng, ch yu l cy xanh41

- Sinh vt tiu th, d dng ch yu l ng vt - Sinh vt phn hy: hoi sinh, d dng, ch yu l vi khun v nm Ba nhm sinh vt u l thnh phn khng sng thuc v mi trng v sinh cnh. Ba nhm sau l cc sinh vt to thnh cc qun lc sinh vt. Bt k mt din tch no c nh sng ( mt tri hay n) u c vai tr ca mt h sinh thi. Tuy nhin kho cu th vic la chn kch thc v i tng sinh hc lm sao cho ph hp v c d dng. Mt cc ao l mt h sinh thi vi y ngha v t ra l tng cho mt nghin cu sinh hc.

- Cht v sinh bao gm cc cht v c v hu c: nc, CO2, O2, Ca, mui, N2, acid amin, acid humic... - Sinh vt sn xut: thc vt ln thy sinh v phiu sinh thc vt phn b ni tng mt ni c nhiu nh sng - Sinh vt tiu th: gm cc ng vt (u trng cn trng, tm, cua, c,...) n trc tip thc vt hoc xc b thc vt v n tht ln nhau, c chia lm 3 nhm: phiu sinh ng vt, bi li v trm sinh. Sinh vt tiu th bc nht I nh phiu sinh ng vt, bc II nh cn trng n tht, c n tht; bc III nh c ln n cc loi tiu th bc II.42

- Sinh vt phn hy: nh vi khun nc, trn ch, nm,... phn b u trong ao, ni tch ly xc ng vt v thc vt. 3. S trao i nng lng a. Khi nim S hot ng ca tt c sinh vt i hi s dng nng lng t ngoi vo. Nng lng ny l nh sng sinh vt t dng, hoc l cht sinh ha (nh glucid chng hn) cho cc sinh vt d dng. Trong mi trng th nng lng mt tri l ngun nng lng duy nht c trc tip hay gin tip s dng bi cc sinh vt. S lng sinh vt trong mi h sinh thi, s pht trin v sinh sn nhanh hay chm l ty thuc vo mc xm nhp ca nng lng vo HST, vo tc di chuyn ca dng nng lng v lu chuyn vt cht qua h. Cn phn bit s khc nhau gia dng nng lng v chu trnh vt cht. Cc cht C, N, H2O, P,... di chuyn gia mi trng v sinh vt, c s dng v ti s dng v tn. Chu trnh vt cht nh vy l khc vi dng nng lng di chuyn mt chiu xuyn qua sinh vt sng trong sinh quyn. l mt hin tng ph bin v tun theo hai nh lut cn bn ca nhit ng hc (nguyn l Carnot). b. Tri t nhn nng lng t nh sng mt tri Anh sng ny pht tn lin tc trong khong khng v tr, vi nng lng l 2 cal/cm2 pht, gi l hng s mt tri. Khi i qua kh quyn, nh sng ny gim rt nhiu, nht l khi i qua lp lp my m, lp nc v thm thc vt, sng trn hoc gn mt t, sinh vt chu tc ng ca dng nng lng gm bc x nh sng mt tri v bc x nhit c di sng di t cc vt th c ly gn. C hai yu t ny quyt nh iu kin kh hu cu mi trng. l nhit , s bc hi nc, chuyn ng cu khng khi (gi, bo) v ca nc (ma, sng, sui). Thc vt ch hp thu khong 1% nng lng mt tri ti tri t; trong vi trng hp him hoi nh cc hoa mu cao sn, c th ti 3%. c. Khi nim v hnh thp sinh thi Mng li dinh dng trong h sinh thi tiu biu cho mt cu trc c c trng bi tnh cht v s lng sinh vt mi bc dinh dng. Cu trc ny43

tng ng vi mt tr s c th cu mi tng quan "kch thc c th/kiu bin " cu cc loi trong qun x. Ngoi ra, s di chuyn cu vt cht trong h sinh thi l s chuyn ha lin tc nng lng di dng sinh ha theo chiu t sinh vt t dng n sinh vt d dng. Nguyn l th hai cu nhit ng hc cho thy rng, trong tt c phn ng v nng lng, hiu sut lun lun di 100%. Do vy, chui thc n phi c trng bi s gim nng lng t do hin din mi bc dinh dng mi khi ln bc cao hn. S bin dng cu qun x sinh vt u chu s chi phi ca nguyn l ny. Cc hnh thp sinh thi din t bng dng hnh hc cu trc dinh dng trong h sinh thi. Ngi ta t cc hnh ch nht c cng chiu cao nhng chiu di th t l vi tm quan trng cu thng s tnh ton. Do ta c c cc hnh thp s lng, sinh khi v nng lng. Chng cho thy hai tnh cht c bn ca cu trc dinh dng ca bt c h sinh thi no. l: - Chiu cao ca thp t l vi chiu di cu chui thc n, tc l s lng bc dinh dng cu chui - Dng hnh thp s rng hay hp l ty vo hiu qu cu s chuyn ha nng lng bc ny ln bc khc. Hiu sut ca phn ng nhit ng hc cng cao, th lng vt cht sinh ha cho cc bc k tip cng ln. * Hnh thp s lng N l hnh thc n gin nht nghin cu cu trc dinh dng cu mt h sinh thi. Ngi ta thy rng, theo qui tc tng qut th trong mi trng c nhiu cy c hn ng vt, nhiu vt n c hn vt n tht, nhiu cn trng hn chim... Trong mi trng hp, cc ng vt c kch thc nh th nhiu hn v sinh sn nhanh hn. Hn na, mi vt n mi cn con mi vi kch thc ti u. Vic sn bt mt khi lng con mi c kch thc nh th mt nhiu cng hn. Tri li, con mi qu ln li gy bi ri cho vt n tht. Ngi ta thy rng qua mi bc dinh dng th s lng c th gim i. Nhng kch thc li gia tng. Chng hn trn mt ha ng c, ngi ta m c gn 6 triu cy (bc dinh dng I) hn 700 ngn cn trng n thc vt44

(bc dinh dng II) hn 350 cn trng v nhn thin ch (bc dinh dng III) v ch c 3 con chim n cn trng (bc dinh dng IV) (Odum, 1959). Tuy nhin c nhiu thay i v hnh dng cu hnh thp s lng, i khi c dng o ngc. Chng hn trong mt cnh rng, c t i mc ( sinh vt sn xut s cp) hn l cn trng n c . Chui dinh dng k sinh hoc chui n xc b cng vy. Rt cuc hnh thp s lng khng tiu biu cho mi quan h dinh dng cu qun x bi v n chp nhn tm quan trng nh nhau cho cc c th bt k kch thc hay trng lng ra sao.

* Hnh thp sinh khi N phn nh kh trung thc cc mi quan h dinh dng trong HST. Dng cu n cng ging nh dng cu s lng. Nhng i khi sinh khi cu vt tiu th li ln hn sinh khi cu vt sn xut. iu ny thng thy trong mi trng nc ni m sn lng s cp do cc sinh vt li ti (phiu sinh thc vt ) m nhim. Chng c vn tc i m rt nhanh v bin dng mnh (sinh khi nh, sc sn xut quan trng). Chng hn ngi ta thy bin Manche, sinh khi phiu sinh thc vt l 4g/m2 trong khi ti 21g/m2 cu phiu sinh ng vt (Ramade,1987).

45

Hnh thp sinh khi cng c nhc im l cho cc m c cng mt tm quan trng nh nhau cho d cu to sinh ha tc gi tr nng lng khng bng nhau. * Hnh thp nng lng: Hiu sut cu cc h sinh thi

Hnh 13. Hnh thp nng lng Thp nng lng tiu biu cho tn sut trao i nng lng v nng sut trong chui thc n. N c thit lp bng cch tnh ton trn n v din tch v thi gian v lng kcal s dng cu mi bc dinh dng. Nu vic xc nh gi tr nng lng cu cht hu c cha trong sinh khi l kh d dng, th vic nh gi s lng tng nng lng c hp thu thc s bi mi bc dinh dng l phc tp hn nhiu. Cc sinh vt phn hy m tm quan trng th t hay khng ng k trong hnh thp sinh khi nhn mt phn ng k nng lng i qua h sinh thi. Ch mt phn nh cu nng lng c c nh trong sinh vt cu mi bc dinh dng v c tch tr trong sinh khi, cn bao nhiu th dng vo nhu cu bin dng cu sinh vt: bo tr, tng trng, sinh sn. Hn na ng vt cn tiu tn mt s lng quan trng cho vic to ra cng cu c. By gi chng ta hy kho st t m xem dng nng lng xuyn qua mt chui dinh dng. Ta bit rng ch 1% nng lng mt tri thc s c bin i thnh nng lng ha hc bi sinh vt t dng ( sinh vt sn xut s cp). Tng s cht hu c to ra tng ng v s quang hp th (sn lng s cp th, PB). Thc vt s s dng mt phn nng lng ny m bo nhu cu bin dng; n s c pht tn bi s h hp (R1). S quang hp nguyn (sn lng s cp/PN1) l s chnh lch gia s quang hp th v nng lng mt i do h hp. Chng ta c h thc: PN1 = PB - R1

46

Ch c mt phn cu sn lng nguyn ny l sn sng cho vt n c v cc sinh vt d dng khc. Phn cn li khng c s dng tng ng vi s gia tng sinh khi thc vt, b1. Sn lng sn sng cho vt n c (Pd) s l: Pd = PN1 - b1 Sinh vt n c s s dng mt phn sn lung th cp sn sng lm thc n (A1); phn khng s dng c s c phn hy sau khi ri xung t (NU1). Ta c th vit h thc sau: A1 = Pd - NU1 Sn lng nguyn ca ng vt n c, cn gi l sn lng th cp (PS1), s bng vi s chnh lch ca thc n hp th (A1) v s mt i do h hp (R2) v cht thi (E2). E2 l sn phm cu s thai ho bin dng v thc n khng ng ha c, c gi chung l cht b. Trong iu kin ny chng ta c: PS1 = A1 - (R2 + E2) Mt phn cu sn lng th cp ny l s gia tng sinh khi cu ng vt n c (b2) l cc sinh vt tiu th s cp, phn cn li th sn sng cho cc bc dinh dng tip theo (Pd2). Ta c h thc : Pd2 = PS1 - b2 Cc ng vt n tht (sinh vt tiu th th cp = bc dinh dng III) s s dng lm thc n (A2) mt phn cu sn lng sn sng, phn khng c s dng, NU2, tng ng vi xc ca ng vt n c, s l thc n cu vi sinh vt phn hy. Gi b3 l nng lng c nh trong sinh khi cu ng vt n tht, R3 l nng lng cho h hp cu chng v E3 do cht thi, chng ta c h thc sau: PS2 = A2 - (R3 + E3) v Pd3 = PN3 - b3 Ngi ta c th m rng l gii ny cho n bc dinh dng cui cng. Lindeman (1942) ngh nh lut v chuyn ha nng lng trong cc h sinh thi, m ngi ta gi l nh lut 10%. Lut ny xc nh l ch mt

47

phn nng lng cu h i vo bc dinh dng c chuyn cho sinh vt cu bc dinh dng cao hn. Phn nng lng ny sn sng cho cc sinh vt d dng thng nm trong khong t 10% n 20%. p dng nh lut ny ta d dng tnh c s nng lng sn sng cho ng vt n tht bc 3 ( bc dinh dng 5) l bng 1/10.000 cu nng lng c nh bi sinh vt sn xut. Nh vy s bin i nng lng tong mt mng thc n c thc hin vi mt hiu s rt thp. iu ny gii thch ti sao s bc dinh

dng trong chui thc n cn phi t, bt k qun x ra sao. Hnh 14. Nng lng qua mt chui thc n Odum (1959) a mt th d c in trnh by tm quan trng cu s mt nng lng trong chui thc n. ng tnh s chuyn i nng lng trong mt chui n gin ti a nh sau: C ba l----------> b -------->em b Gi thit rng trong mt nm em b ch n tht b v b ch n c ba l. Ch c 0,24% nh sng mt tri chiu trn ng c l c c nh trong sn lng s cp(PB). 8% cu sn lng ny c con b s dng v ch 0,7% sinh khi b lm thc n cho em b (hiu sut thp bi v ch mt phn nh ca b l n c).

48

Odum cho thy rng ch c 1phn triu cu nng lng nh sng mt tri chuyn thnh sinh khi sinh vt n tht (lm tng th trng em b), phn cn li mt i thot ra ngoi mi trng. Th d ny cho thy hiu qu sinh thi hc thp ca cc h sinh thi v hiu sut thp cu s bin i nng lng trong cc chui dinh dng. Mt cch tng qut th 1000 Kcal/ngy/m2 c to ra bi sinh vt sn xut, 10 kcal/ngy/m2 i vo sinh khi vt n c, 1 Kcal/ngy/m2 trong vt n tht bc 1. Cho nn bc dinh dng th t, ch c mt s t c th c th sng c vi s nng lng t i sn sng cho bc ny m thi. Tuy nhin c nhng thay i quan trng trong gii ng vt. Hiu qu chuyn ha nng lng thay i ln gia cc loi. Chng hn cn 10 kcal thc n c mt kcal b; 5 kcal thc n cho 1kcal heo v 3,5 kcal cho 1 kcal g. Cc con s ny cho thy hiu sut trong s tng trng l ht sc quan trng cho nh chn nui. Ngoi ra, cc ng vt ng nhit c hiu sut thp hn ng vt bin nhit, bi v mt phn ng k ca thc n c dng gi cho thn nhit mc cao v n nh. 4. Chu trnh vt cht Cc cht ho hc v dinh dng lun lun c trao i qua li gia sinh vt vi mi trng. Trong mi h sinh thi hin din cc nhm sinh vt c s bin dng v nhu cu dinh dng b tc ln nhau, to ra s quay vng thng xuyn cc nguyn t cn thit cho t bo sng. Do c s chuyn ng tun hon vt cht gia sinh vt t dng v sinh vt d dng trong h sinh thi. Cc loi khc nhau ca mi nhm sinh vt ny tm kim v hp thu lin tc cc cht ti cn thit cho s tng trng, duy tr, sinh sn ca chng v loi ra mi trng cc cht thi, cn b v c v hu c t nhiu phc tp. Cho nn cc nguyn t C, H, O, P, S v khong 30 nguyn t khc khng ngng c bin i thnh cht sinh ha glucid, lipid, protid... hoc l c hp thu di dng ion v c bi sinh vt t dng, sau c s dng bi49

sinh vt d dng v cc vi sinh vt phn hy. Cc vi sinh vt ny phn hy cc cht thi, cc mnh vn thc vt v cc xc cht thnh cc cht khong tan trong nc hay cc cht kh tr v t hoc kh quyn. mc sinh quyn ngi ta s dng thut ng chu trnh sinh a ha ch s di chuyn tun hon ca cc cht gia mi trng v sinh v sinh vt m nhiu pha ca chu trnh din ra trong h sinh thi. S hin din cu chu trnh ny lm cho sinh quyn c kh nng t iu chnh, m bo cho cc s trng tn cu cc h sinh thi v s gi cn bng cc cht c trong mi mi trng. Ngi ta c th phn bit 3 nhm chnh ca cc chu trnh: - Chu trnh nc - Chu trnh ca cc cht ch yu dng kh - Chu trnh ca cc cht ch yu dng trm tch. a. Chu trnh nc

Nc l cht cn thit cho s sng. V s lng nc l thnh phn v c quan trng nht trong vt cht sng. ngi nc chim 63% trng lng

50

c th, 80% nm, n 98% sa. Cc ht thc vt lng nc chim di 10%, tc l dng sng chm (tim sinh). Hin tng ny cng gp ng vt khng xng sng khi mi trng khng thun li: mt hu ht nc trong c th. Sinh khi lc a th t l vi lng thy sa (ma, sng, tuyt) ni . Nc c c ba dng c, lng v kh. Gn b mt tri t c bao ph bi thy quyn (363 triu km2 trn 510 triu km2). Bin v i dng chim hn 97% cu lng nc trong thy quyn. Mc d c tr s tng i nh, chnh nc trong kh quyn c vai tr to ln trong s tun hon ca nc, v do chu trnh nc mi thc hin c. Tht vy, nc trong kh quyn c phn b rt khng ng u, ct ngha s khc nhau rt nhiu v v lng cc vng khc nhau ca sinh quyn. m khng kh l do s bc thot hi nc t lp nc mt di nh hng ca nng lng mt tri. Cc khi kh c mang hi nc di chuyn trong khi hi nc c li thnh my. S lm lnh ca my hi nc ri xung mt t hay bin di dng ma, tuyt hay ma hay di dng sng. C n 7/9 ca lng ma ri xung bin, 2/9 trn t lin. Do phn ln ca chu trnh nc xy ra gia kh quyn v i dng. Nc n mt t s theo cc ng sau y: - Bng s thm lc - Bng s bc thot hi ca t v cy ci - Chy trn trn mt t n ch trng ( ao, h, sng, sui) sau cng ra bin. b. Chu trnh carbon

51

Chu trnh carbon thc hin ch yu gia kh CO2 v sinh vt. l chu trnh hon b nht, bi v vn tc rt ln cu CO2 di chuyn qua cc mi trng v c v sinh vt qua mng li thc n. * Carbon l cht to s sng hng u. N hin din trong thin nhin di hai dng khang ch yu. trng thi carbonate l vi, to nn cc qung khng l mt s ni cu thch quyn. Dng th hai th kh, CO2 l dng di ng cu carbon v c. Kh quyn ch cha 340 ppm CO2 nhng do vn tc trao i cu n m thc vt t dng m bo. Sn lng s cp cho sinh quyn. Sn lng ny c c lng l 164 t tn cht hu c mi nm (Whittaker v 1975 in Ramade, 1984). S lng ny tng ng vi hng chc t tn CO2 c c nh hng nn bi quang hp. Bi v lng CO2 kh quyn n nh theo thi gian, cho php ngh rng c mt s di ng mnh ca carbon v hin din mt d tr, khc vi kh quyn, c vai tr iu ho s di chuyn cu CO2. i dng tiu biu cho ngun d tr ny: hm lng CO2 ho tan trong nc tng ng 50 ln tng khi lng CO2 cu kh quyn. S trao i CO2 gia kh quyn, thy quyn v thch quyn c biu din bng cc phn ng sau:

Trong nc lc a, acid carbonic (H2CO3) ho tan c th tn cng nham thch. Trong trng hp nh carbonate de calcium ( vi) s lm cho Ca dng carbonate acid, ho tan trong nc:

52

* Carbonat calci ho tan trong nc c mang ra bin v c trm hin di dng calcite v aragonite trong cc v hay h ngoi ct cu nhiu ng vt khng c xng sng bin. Vic ny to nn cc kho trm tch khng l qua cc thi k a cht lu di. * C hai qu trnh sinh hc cn bn iu khin s di chuyn cu C trong sinh quyn: quang hp v h hp. CO2 kh quyn v CO2 ho tan trong nc l ngun C duy nht ca tt c cc sinh ho cu to nn t bo t s quang hp. Cng thc tng qut ca quang hp v h hp l i nghch nhau: n CO2 + 2n H2O + N kcal === nO2 + nH2O + Cn (H2O)n N kcal c c l do nng lng ch yu t dy sng ( di sng 650 700nm = 6500 - 7000 Ao) v c thu nhn bi dip luc t. * Tt c sinh vt u tiu th nng lng thc hin cng ha hc v cng thm thu cn thit cho s bo tr, tng trng v sinh sn, cng53

nh in (t bo thn kinh), c (di chuyn) ng vt. Nng lng ny do s h hp cung cp. S h hp cho php tng hp ATP (adenosine triphosphate) rt giu nng lng cn thit cho hot ng ca t bo. Ngoi s h hp cu ng vt v thc vt, cn c s phn hy cc cht hu c mc nt, xc cht v cht thi bi cc sinh vt n cht cn b (saprophages) v vi khun. Chng thi ra CO2 t s hiu kh hay him kh ( dy men). * mi trng t lin, c mt s chm li cu chu trnh C, do s thnh lp cht mn (humus). Kt hp vi t st, cht mn to thnh mt phc h hp ph ng vai tr quan trng trong vic gi v lu thng cc mui dinh dng. Trong nhiu trng hp cc cht hu c khng c hon ton bin thnh cht khong m tch t trong cc trm tch gy ra s ngng ng trong chu trnh carbon. l s thnh lp than bn v trong qu kh l s thnh lp than du v vi. Tm li, chu trnh carbon kh hon chnh t u k t cho n thi k k ngh ha hin i. Phn ln sn phm quang hp c s dng bi h hp ca sinh vt. Kh CO2 thi ra h hp do cn bng vi CO2 ca quang hp. c. Chu trnh Oxygen Oxygen l cht cu to chnh ca s sng. C th con ngi cha 62,8% oxy v 19,4% carbon. Chu trnh O2 rt phc tp, v n c th kt hp vi cc cht khc di nhiu dng khc nhau. Do c rt nhiu chu trnh ngoi vi gia kh quyn, sinh quyn v thy quyn. O2 kh quyn v cc nham thch (trm tch vi v cc qung m st ...) c ngun gc sinh vt. O2 khng c trong kh quyn nguyn thy cu tri t. Chnh cc sinh vt t dng to ra O2 v cc ion st. S to thnh mng ozon xy ra khi nng O2 khong 1% nng ngy nay. O2 phn t c th t s phn ly nc thng tng kh quyn di nh hng cu bc x giu nng lng. Nhng O2 kh quyn c ngun gc t sinh vt l chnh. Do O2 c thc hin ch yu gia kh quyn v sinh vt. Chu trnh O2 va CO2 l i nghch vi nhau.54

Hnh 17. Chu trnh Oxy S tiu th O2 kh quyn v s to ra O2 bi sinh vt sn xut kh nhanh. Ngi ta c tnh l tt c O2 trong kh quyn i mi 2000 nm mt ln. Trong khi cn phi n 2 triu nm tt c cc phn t nc ca thy quyn c quang phn ly v ti tng hp bi cc sinh vt. Cn CO2 kh quyn ch cn 300 nm i mi hon ton. Nu khng c hot ng cu con ngi , quang hp v h hp rt thng bng nhau: oxigen khng i v s lng. d. Chu trnh Nitrogen y l chu trnh phc tp v hon b. Nit trong phn ln cc trng hp i chung vi carbon v cng kt hp vi carbon to ra cc hp cht protein. S tham gia ca cc sinh vt vo chu trnh nit cho thy mt s phn cp r rt: ch vi loi sinh vt l c kh nng can thip vo mi pha cu chu trnh.

55

Hnh 18. Chu trnh Nitrogen Nit chim khong 78% th tch khng kh. N b tch ra khi khng kh do sm chp. Vi khun v thanh to c nh m bin nit thnh nitrat ho tan. Nitrat s i vo t hay nc ni chng c thc vt s dng. Xc b ng thc vt v cc cht thi cu chng s c cc vi khun phn gii. Khi cc hp cht cha nit s bin thnh amoniac, NH3, (amoniac cn c sinh ra do ni la). Vi khun nitrat ha (Nitrosomonas) bin amoniac thnh nitrit, NO2; ri c mt loi vi khun khc (Nitrobacter) bin thnh nitrat, NO3. Vi khun kh m (Pseudomonas) tr li nit cho kh quyn. Vi khun c nh m c th sng t do hay cng sinh. Cc loi t do nh Azotobacter ( hiu kh) v Clostridium (him kh) hay t dng nh Rhodospirillum. Vi khun cng sinh vi cy u l cc sinh vt c nh m mnh nht; thuc ging Rhizobium c th c nh nit kh quyn nh mt h thng bin dng phc tp c cha molypdne nh l cht xc tc v mt huyt sc t (hemoglobine), mt hin tng ngoi l trong gii thc vt. Trong mi trng nc, cng c nhiu vi khun c nh m, nhng vai tr ca chng t quan trng hn cc thanh to, nh Anabaena, Nostoc, Trichodesmum... Ngoi ra, ni la mang n mt lng nit b p s mt i do nit thot ra khi chu trnh bi trm tch y bin su.56

Tm li, chu trnh N kh phc tp nhng n nh. Cc qu trnh kh v c nh N lm cho n c sc p ng c nhu cu cao cho sn xut ca cc h sinh thi. e. Chu trnh lu hunh (S, soufre) Mc d c s hin din cu nhiu hp cht dng kh ca lu hunh, nh H2S, SO2,.. phn ln chu trnh ny c tnh cht trm tch v thc hin gia nc v t.

Hnh 19. Chu trnh lu hunh Ngun chnh ca S sn sng cho sinh vt l cc sulfat c hp thu bi thc vt v bin n thnh acid amin cha S (methionin, cystein v cystin). Cc cht thi hu c c phn hy bi cc vi khun d dng. Cc vi khun ny s phng thch H2S t cc protein cha S. Ngoi ra vi vi khun ging Desulfovibrio cng c th to ra H2S t sulfat trong iu kin him kh. Bn en gp y bin, hay ao h trong iu kin t nhin hay do nhim ca con ngi, cha nhiu sinh vt kh lu hunh c kh nng sng trong nhng iu kin hon tan him kh. Mt vi ging vi khun nh Beggiatoa, c kh nng kh H2S thnh S nguyn t. Ngc li c nhiu vi khun c th ti oxid ha H2S thnh sulfat, lm cho S c ti s dng bi sinh vt sn xut. l vi khun ha tng hp bi v chng c th ly nng lng t s oxyd ha mt cht ha hc n gin, ch57

khng phi t nh sng. Cc Thiobaccillus, vi khun t dng, chng c nh CO2 bng cch tng hp cc cht sinh ha t nng lng to ra bi s oxyd ha H2S thnh sulfat trong mi trng ti thng xuyn. Giai on cui ca chu trnh S l trm tch hon ton. N bao gm s trm hin cu S trong iu kin him kh khi c mt cu st. Cc bc ca hin tng ny c th chuyn i c, lm cho vic ti s dng d tr ny c th xy ra. Cc phn ng nh sau:

Chu trnh s dn ti s tch t chm v lin tc ca S trong cc trm tch bin su. Cc trm tch ny l ngun ch yu ca sinh quyn, di dng pyrite cng nh sulfat (nh thch cao chng hn). f. Chu trnh ln (P) Chu trnh kh n gin v khng hon chnh. P l cht cu to ca cht sng, to thnh cc nucleotid hay cc phosphatidyllipid chng hn. D tr P cn thit cho sinh vt th hon ton trong thch quyn. Ngun chnh cu P v c l cc nham thch nh apatit v cc m phosphat trm tch nh phosphorit. P v c l cht him trong sinh quyn, ch khong 1% m thi, cho nn c khuynh hng l nhn t hn ch ch yu ca nhiu h sinh thi. P v c ny i vo chu trnh bi s ra tri v s ha tan trong nc lc a. Do n xm nhp h sinh thi t lin v c hp thu bi thc vt v i vo mng li thc n. Sau phosphat hu c c cha trong xc b v v cht thi sinh vt . Chng s b cc vi sinh vt s dng v bin thnh phosphat v c, c ti s dng bi thc vt xanh v cc vi sinh vt t dng khc. Chu trnh P t lin c xy ra mt cch ti u vi s tht thot ti thiu ca P. iu ny khng c bin, bi v s trm tch lin tc ca cc cht hu cn nh xc c giu P. Cc mnh vn ny khng c s dng v tch t y bin. Nu cc trm tch ny vng ven b th c th c tr li chu trnh sau khi c khong ha. Cn y bin su th chng khng c ti s dng. Chu trnh P do khng hon chnh, P tr thnh nhn t hn ch cho h sinh thi lc a.58

59

CHNG 4 H SINH THI V CON NGI I. CON NGI, SINH VT TIU TH C BIT TRONG H SINH THI Loi ngi (Homo sapiens), l mt sinh vt tiu th, nhng l sinh vt ht sc c bit. Ngoi cc nhu cu bnh thng ca mt ng vt, con ngi cn c nhiu nhu cu khc ca mt thnh vin trong x hi loi ngi. Vic n, mc, , i li, hc hnh, chm sc sc khe, gii tr... ngy cng phc tp hn v i hi cht lng ngy cng cao hn. tha mn cc nhu cu ny, con ngi khng ngng khai thc cc ti nguyn thin nhin. Hn na con ngi cn ch to ra cc cht khng c hay him c trong thin nhin. Cc hnh ng ny thng gy nhiu bt li cho sinh vt v e da c s sng trn tri t. Con ngi l sinh vt n tp nht trong cc ng vt. Ngoi nhng thc n c sn trong thin nhin, con ngi sn xut, ch bin thnh v s cc loi thc n khc nhau. Trong c nhng th m ch con ngi mi bit s dng v dm s dng. Th d nh tn dc, tr, c ph, thuc l, ru cho n cc cht ma ty... Trong cc chui thc n, con ngi thng ng v tr cui ca chui nn thng tch ly mt lng ln cc cht khng b phn hy sinh hc. iu ny thng dn n thit hi cho sc khe ca con ngi nh t bin, ung th v cc bnh tt khc. Mt trong nhng c tnh ca con ngi l c mt bin sinh thi ln, kh nng sng trong cc iu kin m cc loi khc t chi. Cho nn con ngi c tr khp ni, t sa mc kh cn cho n Bc cc bng gi. Con ngi lun chu nh hng cu cc nhn t sinh thi, nhng ngc li con ngi cng l sinh vt nh hng nhiu nht ln mi trng, nht l mi trng t lin. II. NH HNG CA CC NHN T SINH THI LN I SNG CA CON NGI

60

Cng nh cc sinh vt khc, con ngi chu nh hng ca cc nhn t sinh thi ca mi trng. y, chng ta c bit ch ti cc nhn t lin quan ti nhu cu s mt ca ngi tc l vn lng thc thc phm. 1. Nhu cu v thc n ca ngi Chng ta cn n lng v cht hot ng bnh thng (bo tr, tng trng, sinh sn,...), gi l khu phn. lng l hng ngy chng ta cn n mt lng calorie (cal) cn thit. Theo tiu chun ca t chc lng nng (FAO) ca LHQ th khu phn n trung bnh l 2.500 kcal cho ngi ln. Ch tiu ca Vit Nam l 2.200 kcal/ngy. Con s ny thay i ty tui, gii tnh v tnh cht cng vic. Ngoi ra, khu phn n cn phi v cht tc l ngoi bt ng cn phi lng cht m, cht bo, vitamin v cht khong. CHT NGUN THC KHANG N NHIM V CHNH TRIU CHNG TRONG C TH KHI THIU KHONG Calcium Sn phm sa, rau, To xng v rng, Tng trng chm (Ca) u ng mu, vn ng c th gim kh c v dy thn kinh lng xng Ln ( P) Sn phm sa tht, To xng v rng, m yu, mt ng cc cn bng acid-baz, khang t xng, tng hp nucleotid mt Ca Lu hunh Protein t nhiu Thnh phn cu nhiu Triu chng thiu (S) ngun khc nhau acid amin m Kali (K) Tht, sn phm t Cn bng acid-baz, Yu c, t lit, nn sa, nhiu tri, rau cn bng nc, chc ma, suy tim v ht nng dy thn kinh Chlor (Cl) Mui n Cn bng acid-baz, Vp b (chut rt), to dch tiu ha n mt ngon Natri ( Na) Mui n Cn bng acid-baz, Vp b (chut rt), cn bng nc, chc n mt ngon nng dy thn kinh (ATP bioenergetics) Magne Ht nguyn, rau ng tc nhn Ri lon h thn ( Mg) xanh (cofactor); sinh nng kinh lng ATP

61

St ( Fe)

Tht, trng, u, ht Thnh phn ca Bnh thiu st, m nguyn rau xanh hemoglobin v ca yu, h min nhim cht mang in t gim trong bin dng nng lng; ng tc nhn enzim Fluorin ( F) Nc ung, tr, hi Bo v cu trc rng Thng h rng sn (v c th ca xng) Km (Zn) Tht, hi sn, ht Thnh phn cu vi Tng trng km, enzim tiu ha v vim da sng, sinh protein sn km, min nhimyu ng ( Cu) Hi sn, qu nhn ng tc nhn enzim Anemia, thay i cng, u, tht cu trong bin dng st, xng v tim mch cc c quan t hp melanin, chuyn in t Mangan Qu nhn cng, ht,ng tc nhn enzim Xng v sn (Mn) rau, tri cy, tr khng bnh thng Iod (I) Hi sn, sn phm Thnh phn kch thch Bu c sa, mui iod t cc tuyn gip trng Cobalt (Co) Tht v sn phm Thnh phn ca Khng, ngoi tr sa vitamin B12 khi thiu B12 Selenium Hi sn, tht, ht ng tc nhn enzim; au c, c th suy (Se) nguyn chng oxid ha trong tn c tim s lin quan cht ch vi vitamin E Chrom (Cr) Men bia, gan, hi Tham gia vo bin Bin dng glucoz sn, tht v vi loi dng nng lng v suy yu rau glucoz Molypden u, ht v vi loi ng tc nhn enzim Ri lon trong bi (Mo) rau tit cc hp cht cha nit Cc cht trn c ly t thc n hng ngy tha mn nhu cu nng lng, sinh tng hp cc cht m c th cn. C th ngi c th tng hp cc phn t cho c th, nhng c nhng cht m c th khng th tng hp

62

c, gi l cht thit yu (essential nutrients). Chng bao gm cc acid amin thit yu, acid bo thit yu, vitamin v mui khong. a. Acid amin C th chng ta cn khong 20 acid amin to protein. Khong phn na trong s c th c kh nng tng hp c, cn li l cc acid amin thit yu phi ly t thc n. l tryptophan, methionin, valin, threonin, phenylalanin, leucin, isoleucin v lysin. ng ch nht l hai cht u (tryptophan v methionin) khng c trong u v mt s rau; cn hai cht sau (isoleusin v lysin) li khng c trong bp v mt s ng cc. b. Acid bo Con ngi c th tng hp c hu ht cc acid bo. Nhng acid bo linoleic (acid bo khng bo ha) l mt acid bo thit yu tng hp phospholipid ca mng t bo. Cc acid bo bo ha c nhiu trong m v b ng vt; cn acid bo khng bo ha c nhiu trong du thc vt. c. Vitamin Vitamin l nhng cht thit yu, d rng nhu cu ca chng ta i hi mt lng rt nh. Thiu hay qu tha vitamin c th gy cc vn nghim trng cho sc khe ca con ngi. Nh thiu vitamin A c th gy bnh qung g, m mt, kh da hay c vy; nhng qu tha gy bnh nhc u, nn ma, rng tc, hi gan v xng. d. Cht khong Cht khong l thc n v c, thng c i hi vi mt lng nh, t di 1mg n khong 2.500 mg ty loi. Con ngi v cc ng vt c xng sng khc cn mt lng tng i ln Ca v P to v bo tr xng. Ca cng cn cho hot ng cu dy thn kinh v c. P l thnh phn cu to ca acid nhn v ATP. St (Fe) l thnh phn ca cytochrom (c chc nng trong h hp t bo) v ca hemoglobin (l protein ca t bo hng cu). Magnesium, st, km, ng mangan, selenium v molypden l cc ng yu t (cofactor) trong cu to ca vi enzim; nh magnesium hin din trong enzim phn ct phn t ATP. Iod cn cho tuyn gip to thyroxin cho tng trng v iu ha nhp bin dng (metabolic rate). Na, K v Cl quan trng trong chc nng thn kinh v cn bng thm thu gia t bo v dch gia k (interstial63

fluid). Con ngi thng n nhiu mui NaCl hn mc c th tht s cn. Tm li, thc n cn cung cp calorie tha mn nhu cu nng lng, vt liu th cho tng hp v mt lng thch hp ca cc cht thit yu. 2. Cc c t t nhin trong thc n a. Cc cht c trong thc n Trong thc n c th c cc cht c t nhin hay nhn to. y cn nhc li rng mt cht c rt kh nh ngha v tt c u ty thuc vo liu lng ca n. Bng di y xp loi cch thc cht c c th c trong thc n. Bng 2 cho chng ta thy cht c c ngun gc t nhin hay con ngi to ra. Loi cht c t nhin c chng ta c bit ch ti. Bng 2. Cc loi cht c trong thc n CHT C T NHIN Sn c ( inherent) Thng c trong thc n v tc ng khi ngi n liu nh solanine trong khoai ty c t do iu kin bt thng ca Nh tht vm nhim cht c thn sinh vt dng lm thc n kinh hay mt ca cc loi ong ht mt hoa Rhododendron hay Azalea Ngi tiu dng mn cm bt thng D ng vi thc phm c bit d ng vi vi loi hi sn Nhim c bi vi khun gy bnh Bnh cp tnh, thng l bnh ng rut nh c t tit bi Staphyllococcus aureus hay Clotridium botulinum c t nm Thc n b mc v h nh aflatoxin B1 t Aspergillus flavus l cht gy

64

ung th gan Cht gy t bin v ung th Do cch nng, nhng m, hay chin tht v c NHIM C HA HC Cht ph gia khng mun c Ha cht dng trong nng nghip v Nh thuc tr nm trn ng cc, thuc chn nui tr su trn rau tri, khng sinh v kch thch t cho ng vt nhim mi trng Nh thy ngn hu c, cadmium, ch, nhm, PCB, r r phng x c th nh hng mt nc no ca chui thc n Cht ph gia thc phm Cht bo qun, cht to bt, mi, mu Vi cht c s dng hng th k nay; nhiu cht c ngun gc t nhin v dng vi lng nh; a s c th nghim k ( theo Walker, 1993) b. c t t nhin trong thc n C nhng ngi rt cnh gic vi s ng c ha cht khi n thc n c nui hay trng bng cng ngh ha hc hin i n mc mun quay v li sng n gin v ch n thc n t nhin m thi. Nhng rt tic l trong thin nhin cht c t nhin cng nhiu v k. Trong bng 2 lit k cc thc phm c cha cc cht c bit l tc dng xu vi ngi. Bng 3 ch lit k mt s c t t nhin, chc chn l cha y . Chng c tc ng dc hc cp tnh hay mn tnh. Chng c trong thc vt nh c ch t v chng li cc ng vt n chng. Cn ng vt cng c cc phn ng sinh ha v cc p ng t bo nhm i ph vi cht c hay t ra v hiu ha mt phn nh hng c hi. Ngi v cc ng vt khc cng c kinh nghim trnh n cc thc phm c c t. Nhng trong nhiu trng hp, cc c t trong thc n c th gy ng c mc nghim trng khc nhau, i khi dn ti t vong. Tm li, trong thc phm c nhiu cht c t nhin c th nh hng xu ln sc khe ca chng ta.65

Bng 3. Cc c t t nhin trong thc n v tc ng ln ngi NGUN GC Chui v vi tri cy khc Vi loi ph-mai HOT CHT TC NG 5-Hydroytriptamin; Anh hng ln h thn adrenalin; noradrenalin kinh trung ng v ngai bin Tyramin Tng huyt p, tnh ht ng ca cht c ch men monoamine oxidase Do n Gonyaulus, ng Nga, t, yu c, t lit h vt n bo l thc n hp cu vm Methylazoxymethanol Hi gan, ung th (cycasin) Nitrosamines Sanguinines Haemagglutinins Vicin b- Aminopropionitrile Ung th Ph thng Hi hng cu v t bo rut Haemolytic anaemia (Favism)

Vm

Ht thin tu Vi loi c tht v phmai Du m tt Tri u Vi loi u

Tri ackee (Blighia sapida) Ht bp ci v vi cy h ci khc

i i vi s thnh lp b- N- Oxalyl- amino- L- collagen alnin Tc dng c vi h thn kinh, lathysism a- Amino- b- methylene Nn ma, Hypoglycaenia Glucosinolates, thiocyanate Ln tuyn gip trng v glucosinolates cn s to thyroxin, thiocyanate gim s tp trung iod trong tuyn gip trng Solanie, cc sapotoxines Ri loi ng rut khc Thay i, do vi c quan Ch yu c cho h thn hay vo cc ma khc kinh66

Khoai ty xanh Nhiu loi c

Nhiu loi nm (Theo Walker, 1993)

nhau c t nm

Ch yu c cho h thn kinh v gan

3. Tc ng ca con ngi ln h sinh thi v mi trng Ngay t khi xut hin, con ngi tc ng vo mi trng thin nhin. Tm mc tc ng ngy cng gia tng theo s pht trin ca x hi loi ngi. a. Tc ng mi trng bi ngi nguyn thy La chc chn l mt th c cng ngh ca nhn loi. Cho n khi ch ng c la, con ngi sng mt cch hi ho vi thin nhin, t ra trn bnh din sinh thi hc. T tin xa xa ca chng ta h k c (Palolithique infrieur) ch tc ng ln mi trng mt cch hn ch. Nh th h l thnh vin hon ton ca h sinh thi v ch l mt trong v s sinh vt to nn qun lc sinh vt, ho nhp vo chu trnh vt cht v dng nng lng trong sinh quyn. Nhng ngay khi m cc ngi sn bt thi k mi c c la, th h bt u tc ng ln mi trng thin nhin bng hnh ng ph hy khng tng ng vi s lng t i ca h. Hin nay chng ta chc chn rng dng la sn bt th gy nn mt s xo trn cc qun x thc vt, cch nay my trm ngn nm trn nhiu vng trn th gii. Nu chu Phi l ni b tc ng nhiu nht, th chng ta cng c bng chng v nhng m chy khng l tn ph thm thc vt Trung u vo thi mi (Ramade, 1989). Trong vng nhit i v th c n i, ha hon tn ph nhiu din tch rng nguyn sinh v ngn chn s phc hi v sau. Hn na, thm thc vt phc hi cn b con ngi tn ph mt cch c , nhiu vng ca chu Phi, chu v chu M nhit i. Ngi ta ph rng to nn cc tho nguyn ha bn th c nhiu th c guc (Ongulata) hn. Do , cc m chy c ny to ra cc savanes Ty Phi v ng Nam . Cch nay khong mi ngn nm, cc th dn Bc M m rng ng c bng cch t rng to t cho b Bisons. Vi cch lm nh vy, nu s i thm thc vt khng lm mt sc sn xut ca sinh cnh, th s tn ph c h thng cc qun x thc vt thng lm gim kh nng sinh hc ca mi trng, nh Cote d'Ivoire, Brsil v Guyanne (Lamotte et al, 1967 v sau ).67

Nhng cc th sn thi k mi khng ch bin i hay hy hoi cc qun x thc vt trn nhng din tch rng ln. Lun lun vi s tr lc ca la, kt hp vi nhiu k thut sn bt khc nhau, h cng lm ngho i thnh phn loi cu cc ng vt c xng sng ln trn nhiu vng trn th gii. Ngy nay chng ta c nhng bng chng c sinh vt hc v s tn dit nhiu loi ng vt khng l, chng c mun mng ca h ng vt phong ph thi Tn Sinh (Neogne). Ngi ta cng ni n cc cuc tn st thi Pleistocne chu Phi nhit i, cch nay khong 50.000 nm, lm mt i mt na s th ln cn st li t cc thi k ca k tam (tertiaire). Cng th, cc th sn thbg k c (Paleothique superieur), cch nay khong 12.000 nm, tn dit t ra l 60% cc th ln Mahgreb, chu Phi. Cc th dn c Bc M tiu dit cc khng tng (mammuth) v b Bisons c cng vo thi k ny... Con ngi cng c vai tr trong s tuyt chng ca cc loi chim Dinornithidae khng l Madagascar v Tn Ty Lan. b. Nng nghip, nguyn nhn ch yu ca s mt cn bng do hot ng cu con ngi Vo u thi mi, tc ng ca con ngi ln sinh quyn gia tng bng nhiu mc vi s khm ph ra ngh nng v t gy ra s gia tng dn s cha tng c. Nng nghip to nn cuc cch mng cng ngh th hai ca nhn loi v chi phi tt c cc cu trc x hi t thi by gi mi cho n thi gian gn y v hin v cn nhiu nc thuc th gii th ba. S pht trin ca nng nghip cng gy ra mt s xo trn ln ca sinh quyn bi con ngi. N y mnh cc bin i h ng vt k trn bng cch gia tng tc tiu dit cc ng vt ln m cc nh chn th xem nh l cc loi cnh tranh vi gia sc. c bit s m rng nng nghip c c trng bi s thay th cc h sinh thi. Lot thai bin: Lm -> Mc -> Nng c th hin bi s thay th t h sinh thi rng cao nh bng ng c chn th ri ti t trng trt. Nng nghip v th c trng bi s tiu dit thm thc vt nguyn thy trn cc din tch rng ln, nhng ch cho mt s t loi cy trng m con ngi chn la ph hp vi nhu cu thc n ca mnh.68

S m rng nng nghip c nh hng tai ha cho nhiu h sinh thi t lin. S ph rng t, s s dng t cu th lm kit qu cc vng t rng ln vng n i v nhit i. S tn ph rng thi Trung C cho thy thi ca con ngi i vi cy c. N xy ra khp mi ni v cc nn vn minh c xa nh Php, hay Trung Hoa. Cn nh rng hin nay Trung Hoa ch c 8% din tch t che ph bi rng trong khi con s ny l 70% vo thi mi. Ngoi s to ra cc h sinh thi nng nghip, trong s a dng v loi l thp nht v ngi ta loi b cc vt canh tranh vi cy trng, nng nghip cn thun ha mt t loi ng vt trong c mt s ly sc ko. Do con ngi lm gia tng khi lng thc phm trn mt n v din tch v mt lng nng lng c hc cn thit. Nng nghip cng cho php s nh c v xut hin cc khu tp trung vi s to lp cc thnh ph u tin. Trong khi ngi th sn thi c cn khong 20 km2 t sinh sng cho nn cch xa nhau th ngi nng dn thi k mi ch cn vi ha l . Mt khc, s pht hin ra cch bo qun ng cc trong cc silos cho php to nn cc d tr v thun li cho s thay i t du mc sang nh c. Nhng bt hnh thay s s dng cu th t ven, s ti c h thng cc t m cu trc th nhng khng chu c v sau cng s chn th qu mc gy ra cc hu qu tai hi cho cc mi trng khai thc. S hy hoi cc qun x thc vt t nhin l khi u cho s kh hn hay s sa mc ha ton b cc vng t dng cho trng trt hay chn th. Vic dng la bi cc mc ng tin s nhm mc ch ci ta thnh ni sinh sng ca n gia sc tn ph nhiu khu rng nguyn sinh cch y hng chc ngn nm nhiu ni ca vng a Trung Hi. S tn hi khng phc hi ca mi trng t nhin hon tt trn nhiu vng vo u cng nguyn. l trng hp ca vng Li Lim ph nhiu. Mnh danh l ci ni ca nn vn minh, vng t ny c hnh cnh cung, ko di t pha nam Palestine n pha bc Syrie v Msopotamie, t ko di n tn phn pha ng ca Iran. Chnh nng nghip ra i, cch nay 10.000 nm: ngi ta c bng chng v s tr ht ng cc v s nui cu t thin nin k th IX di tch Zawi, Chemi v Irak. Ngy nay sa mc tri rng trn nhiu a im tin s cu Trung ng, ni m trc y 8000 nm cc nn vn minh nng nghip pht trin mnh m. S khai69

thc qu mc cc sinh cnh ny tn ph dn dn cc rng cy, thm thc vt th sinh ri t ai... Cho n thi gian gn y v mc d s tin b ca canh tc v cng ngh, cc x hi khc nhau vn cn gi mt nn tng chung c t thi mi. Cho d c s x hi kinh t c ra sao, cc x h ny vn cho thy mt cu trc c bn l nng nghip. Mc d s pht trin nhanh ca thnh ph v s xut hin ca cc hot ng k ngh, a s dn chng vn sng nh nng nghip. Nh vy tc ng ca con ngi ln mi trng v c bn l khng i cho mi n gia th k th 19, lc bt u cc khm ph khoa hc ca ch ngha t bn nh du s pht trin cu nn vn minh cng ngh ng thi. Rt cuc, nn vn minh nng nghip khng lm bin i chu trnh vt cht v dng nng lng trong sinh quyn; thm ch ngi ta cn c th ni rng h sinh thi con ngi trong hnh thi x hi nh vy ho nhp vo ton b cc hin tng sinh thi hc t nhin. S a dng ca h sinh thi ny mc d c n gin ha, vn cn mc cao: ng c t nhin, ry, rng, cc din tch a canh to nn nhiu ni t hoc khng b bin i. Ngoi ra, HST ny gm cc sinh vt sn xut s cp (cy trng hay t nhin) c con ngi n trc tip hay qua trung gian cc sinh vt sn xut th cp (th nui, th rng...) hay dng lm nguyn liu (g, si...). Con ngi l sinh vt tiu th chnh cu h sinh thi, trong cng c mt sinh khi ng k cc th hoang d. Tt c sn lng tiu th bi con ngi u c bin thnh cht thi phn hy sinh hc c s dng bi cc sinh vt phn hy. Cc sinh vt ny phn hy hon ton cc cht thi trn v khong ho thnh cc hp cht n gin (phosphat, nitrat v cc mui khong khc) c s dng bi cc sinh vt t dng. Do nc v t c y kh nng t lm sch v chu trnh vt cht khng b xo trn. Nng lng m con ngi s dng cn thp v phn tn. Tm li, HST con ngi trong nn vn minh nng nghip cho thy mt n nh cao. Hot ng ca con ngi trong x hi nng thn ha nhp vo tng th chu trnh vt cht v khng lm bin i dng nng lng sinh quyn. N khng ging vi nn vn minh cng ngh sau ny. c. X hi cng ngh ng i v tc ng cu n ln sinh quyn.

70

Chnh vo u th k th 19 manh nha cc bin chuyn cho php s bung ra x hi cng ngh m chng ta hin ang sng. Cu trc kinh t cu cc nc chu u thay i mau l; vic pht minh cc my k ngh, vic ng dngcc k thut mi to thun li cho v s nh my. ng thi nhiu cy trng c nhp ni v cc phng php trng trt v chn nui c ph bin. Tt c cc chuyn bin ny to ra tin cho mt s thay i c bn trong mi tng quan gia con ngi v thin nhin. S th ha v cng nghip ha bin cc th v cc khu cng nghip thnh cc trung tm cng ngy l thuc vo cc vng sn xut nng nghip xung quanh. Hn na, cc cht thi ngy cng nhiu v a dng, gy nn s xo trn ln cho h sinh thi. Xem xt h sinh thi con ngi trong x hi k ngh hin thi, ngi ta thy ba ngun xo trn ch yu gy mt n nh thin nhin. l s gim thiu s a dng ca sinh gii, s gin an cc chu trnh vt cht v s bin i hon ton cc chu trnh vt cht. Chi tit ca cc s xo trn ny s c cp trong cc chng sau ca gio trnh.

71

CHNG 5 DN S HC V S PHT TRIN DN S

I . CC KHI NIM C BN CA DN S HC: CH S SINH, T, DI C, NHP C Dn s hc l khoa hc v dn s, nghin cu cc ch tiu dn s v cc iu kin mi trng nh hng ln chng. Hin nay ngi ta quan tm c bit ti dn s hc loi ngi, v s gia tng qu nhanh dn ti sbng n dn s nh hin nay. Mt trong nhng ch tiu quan trng nht l t l gia tng dn s thng c biu din bng phn trm (%). T l ny c tnh nh sau: T l gia tng (%) = (Sinh sut th - t sut th) x 100 Sinh sut th l s lng ngi sinh ra tnh trn mt ngn ngi trong mt nm. T sut th l s lng ngi cht tnh trn mt ngn ngi trong mt nm. Mi lin h gia sinh sut v t sut xc nh dn s tng, gim hay khng i. Th d cc nc ang pht trin c t l gia tng dn s hng nm l 2,1%. T l ny c ngha l hng nm c thm 2,1 ngi tnh cho 100 ngi. Thy th c v t nhng tnh trn 4 t dn th vi t l trn mi nm c thm 84 triu ngi. 1. S sinh Qun th gia tng s lng do s sinh hay s sinh . S sinh thng c biu din bng t l sinh hay t l sinh . T ng sinh bao hm c s sn xut ra cc c th mi bi s con, n trng, ny mm hay phn i. Trong s sinh sn, ngi ta phn bit hai khi nim. Kh nng sinh sn l mt khi nim sinh l hc cho thy mt sinh vt c th sinh sn c hay khng. Cn s mn ( nhiu hay t) l khi nim sinh thi hc cn c trn s lng c th con c sinh ra trong mt khong thi gian. Chng ta cng phn bit s mn tim tng v s mn thc t. Th d nh trong72

qun th loi ngi hin nay s mn thc t ca ph n thng l 2-3 con, trong khi s mn tim tng c th l hn 10 con. T l sinh c th c tnh bng s c th c sn xut bi c th ci trong mt n v thi gian. S o lng t l sinh ty thuc cht ch vo chng loi sinh vt. Mt s loi sinh mi nm mt ln, s khc nhiu ln, v cng c loi sinh lin tc. S lng c th sinh ra cng thay i ty loi. Nh hu c th t 55 cho n 144 triu trng. C thng hng ngn, ch nhi hng trm trng. Chim t 1 n 20 trng, th t hn 10 con v thng l 1 n 2 con m thi (Krebs, 1994). S mn t l nghch vi cng chm sc con. Loi t con th dnh thi gian chm sc con mnh nhiu hn. i vi loi ngi, sinh sut c tnh bng s ngi sinh ra trong mt nm tnh cho 1000 dn. Sinh sut ca Vit Nam gn y l 38%o. 2. S cht Nh sinh vt hc khng ch quan tm n vic ti sao sinh vt cht m cn mun bit chng cht vo mt tui no. S cht c biu din bng t sut. l s lng c th cht trong 1000 c th trong mt nm. T sut cu Vit Nam gn y l 17/1000. S th hay tui th c qui nh bi tui cht ca cc c th trng thnh trong qun th. Hai loi tui th c ghi nhn l tui th tim tng v tui th thc t. Tui th tim tng l tui ti a m mt c th ca loi c th t ti. Gii hn ny l do sinh l hc ca sinh vt v sinh vt cht v tui gi. Mt cch din t khc ca tui th tim tng l dng tui th trung bnh ca qun th sng trong cc iu kin ti u. Nhng trong thin nhin c rt t sinh vt sng trong iu kin ti u. a s ng vt v thc vt cht v bnh, b n tht hay do him ha t nhin khc. Do cc iu kin t nhin ca mi trng chi phi tui th thc t ca sinh vt. Tui th thc t l tui th trung bnh ca cc c th trong qun th sng trong nhng iu kin thc t ca mi trng (Krebs, 1994). 3. S pht tn S pht tn bao gm s di c v s nhp c, cng l thng s ca s thay i s lng c th ca qun th (Krebs, 1994). S di c xy ra khi c th ri khi qun th, tc l lm gim s lng ca qun th. Tri li s nhp c lm gia tng s lng ny.

73

Cc ch s trn l cc thng s ch yu ca qun th sinh vt. Cc thng s trn c th thay i v nh hng ln ln s thay i s lng hay mt cu qun th, tc l nh hng ln t l gia tng ca qun th.

Du + biu din tc ng dng Du - biu din tc ng m. II. DN S HC LOI NGI 1. Lch s gia tng dn s th gii S gia tng khng mong i ca loi ngi to nn mt nhn t hng u ca s hy hoi sinh quyn. D rng s ng dn xy ra t nhiu th k trc vi vng nh chu , s tng trng gia tc ca dn s th gii qu ng c to nn mt s kin c yu, c sc ca loi ngi, gi l s bng n dn s th k th XX. Nm 1987, dn s th gii l 5026 triu ngi v tc gia tng hng nm l 1,7%. (World population data sheet 1987- Population reference bureau, Washington). S ng dn ca sinh quyn xut hin khi mt 33 ngi/km2 b vt qua trn tan b lc a k c vng cc v sa mc. Hnh ng hy hoi ca cng ngh cng vi p lc qu mc v t trng trt v s sn xut thc phm khng tng ng vi s trng tn ca h

74

sinh thi t nhin v c cc h sinh thi b bin i hay sng to bi con ngi lu nay. Vic nghim trng hn, khng ch l s lng ngi vn qu ln m cn l dn s tng vi tc ly tin. Khng mt chuyn gia no c th d kin chnh xc khi no th dn s n nh. Do Dorst (1965) xem s bng n dn s th k XX l mt hin tng c qui m tan cu snh vi thm ha a cht lm o ln b mt hnh tinh. Lch s dn s c hiu mt cch i do thiu cc ti liu lch s trc nm 1650. Nhiu nghin c c sinh vt hc cho php thc hin cc c tnh kh chnh xc s dn, ngay c cho nhng thi k xa xa Nu chng ta chp nhn rng nhng i din u tin ca ging Homo xut hin cch nay 2 triu nm, th ta c th c tnh t 60 n 100 t ngi sng trn hnh tinh. Trong iu kin , dn s hin nay t ra chim 5% tng s dn t trc ti nay. Cc Australopithecus ri cc Paleanthropiens xut hin chu Phi vi s dn khng qu 120 triu ngi cch nay 1 triu nm. Trong thi k di v gia, dn s th gii tng trng chm v xm chim dn cu th gii. Con s 1 triu ngi u tin t cch nay 100.000 nm. Cui thi k c trn, u thi k mi, s ngi trn tri t l 5 triu ngi. S ra i ca cc nn vn minh nh c v nng nghip ko theo s gia tng mnh v dn s, lm cho dn s trn a cu t 150 triu ngi vo u thi k quc La M. T u k nguyn cng gio cho n khi s khi pht ca thi hin i, s tng trng tip tc v t n 545 triu ngi vo nm 1650. Trong thi gian ny, tuy c cc khng hong (chin tranh, i v dch bnh) nhng dn s vn gia tng. T th k th XVIII, dn s gia tng mnh. Do c s du nhp nhiu hoa mu mi nh khoai ty v cc k thut lm gia tng nng sut nng nghip. Tuy nhin chin tranh v dch bnh vn tip tc honh hnh. K nguyn Pasteur cha th chm dt c cc dch bnh chng hn nh s bnh trng ca SIDA (AIDS). Ngi ta c lng c khong 906 triu ngi vo nm 1800; 1 t vo nm 1840. Vi s pht trin ca k nguyn Pasteur s gia tng dn s ht sc75

nhanh. Ta c 2 t ngi vo nm 1930, 3 t vo nm 1962 v 4 t vo nm 1975. Nu ta v ng cong biu din s gia tng dn s theo thi gian, th ta c c ng biu din dng ch J m nhnh ln bt u t nm 1900. Kho st ng biu din ny th thy th no l bng n dn s. Homo sapiens, m s phn ha cch nay khong 600.000 nm cn phi n na triu nm t con s vi ngn t n 1 t. Nhng ch cn 45 nm tng i s lng t 2 t ln 4 t ngi trong khong 1930 n 1975. Ci chnh, khng ch tng s ngi gia tng lin tc, m vn tc cng tng nhanh theo thi gian. 2. Ch s sinh, t v t l gia tng dn s th gii hin nay Hin nay, dn s th gii gia tng hng nm thm khong 90 triu ngi, vi t l gia tng l 1,7%. T l gia tng ny khc bit ln ty theo trnh pht trin ca cc nc. Cc nc cng nghip pht trin, tc l cc nc giu th t l ny l 0,5%/nm; cn a s cc nc ngho l 2,1%/nm. Do a s ngi tng thm l cc quc gia ang pht trin vn qu ng dn. Theo ny th khang 40 nm na dn s th gii s tng gp i tc l gn 12 t ngi. 3. Ch s sinh, t, v t l gia tng dn s ca Vit Nam Vit Nam thuc cc nc ang pht trin, dn s gia tng nhanh. Vi sinh sut 3,8% v t sut 1,7% nh hin nay th t l gia tng dn s ca nc ta l 2,1%/nm (1987). Vi gia tng ny, 33 nm na, khong nm 2030, dn s nc ta tng gp i con s hin nay (77 triu), t ti con s 154 triu ngi! 4. D bo pht trin dn s Cc vn ca dn s hin nay dn chng ta n vic xem xt s tin ha tng lai ca s dn v bi cnh dn s cho nm 2000 v cho c th k th 21. a. Cc kin khc nhau Trong lnh vc ny cc chuyn gia khng nht tr nhau v c hai thuyt i lp nhau. Mt th bi quan cho rng ton th nhn loi tip tc gia tng theo mt ly tin (bng n). Thuyt kia th lc quan cho rng chng ta ang i vo giai on chuyn tip. Tht vy, nh chu u th s chuyn tip bt76

u cch nay mt th k, cho thy s bng n dn s khng phi l vn khng th trnh c. C th thc hin c vic gim gia tng khi s tht hc b hn ch v khi gio dc sc khe c nng ln. - Thuyt th nht da vo s phn tch mt h thng gm nm thng s chnh: dn s, s cng nghip ha, nhim, sn xut lng thc v s cn kit ti nguyn thin nhin. Hn na m hnh ny cn da vo mt nh m theo cc thng s trn vn ph thuc vo nhau, cng gia tng theo ly tin thi gian. Nghin cu ny cho rng khng c s chuyn tip dn s xy ra cc nc th gii th ba v khuynh hng n nh dn s cc nc k ngh ha khng tin trin thm na. Trong nhng iu kin , cc tnh ton cho thy rng nhn loi s l 7,5 t ngi vo nm 2000, 14 t vo nm 2030 v 28 t vo nm 2070. - Cc nh sinh thi hc lc quan th cho rng dn s th gii gia tng theo ng biu din dng ch S. Tht vy, cc d an lun lun ngu nhin trong lnh vc ny. Tuy vy khng phi v l khi gi d rnghin nay chng ta ang gn im un ca ng tng trng. iu ny ph hp vi vn tc tng trng dN/dt cc i khi N=K/2, sau gim dn khi N tin n K. Cc s liu v cng nghip hin nay v s tin b ca nng nghip cho thy c