TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY
KHOA KỸ THUẬT HẠ TẦNG – ĐÔ THỊ
Trương Thúy Vân – Nguyễn Đạt Phương
BÀI GIẢNG
SINH THÁI HỌC VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG
(TÀI LIỆU NỘI BỘ, TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC)
Vĩnh Long, 2019
Chương 1
ĐẠI CƯƠNG VỀ SINH THÁI HỌC
1.1. Khái niệm về sinh thái học
1.1.1. Khái niệm
Sinh thái học là khoa học tổng hợp về quan hệ tương hỗ giữa sinh vật và môi
trường và giữa các sinh vật với nhau. Sinh thái học là khoa học cơ sở cho công tác bảo
vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường.
1.1.2. Các phương pháp nghiên cứu
Trong nghiên cứu sinh thái học thường có ba cách tiếp cận để giải quyết một vấn
đề sinh thái. Đó là quan sát thực địa, thực nghiệm trong phòng thí nghiệm và lập mô
hình toán.
1.2. Cấu trúc sinh thái học
1.2.1. Cấu trúc sinh thái học
Cấu trúc sinh thái học bao gồm ba mức độ tương ứng với các mức độ tổ chức
sinh học phức tạp dần: Từ cá thể đến quần thể; quần xã đến hệ sinh thái và hệ sinh thái
đến sinh quyển.
1.2.2. Phân môn sinh thái học
Dựa trên cơ sở cấu trúc, sinh thái học có thể được phân chia thành: sinh thái học
cá thể và sinh thái học quần thể, sinh thái học quần xã và hệ sinh thái.
Sinh thái học cá thể nghiên cứu từng cá thể sinh vật hoặc từng loài lưu ý đến chu
kỳ sống và tập tính cũng như khả năng thích nghi với môi trường. Nó tìm ra các giới
hạn thích hợp và điều kiện cực thuận của các nhân tố sinh thái của môi trường. Ví dụ:
Nghiên cứu quan hệ của loài cây sao đen (Hopea odorata) với môi trường của nó như
ánh sáng, nhiệt độ, ẩm độ, dinh dưỡng khoáng của đất, không khí...
Sinh thái học quần thể nghiên cứu các nhóm cá thể của một loài hình thành quần
thể. Nó nghiên cứu sự biến đổi số lượng cá thể của quần thể và nguyên nhân gây ra
những biến động này. Ví dụ: Nghiên cứu điều kiện môi trường hình thành quần thể,
cấu trúc tuổi và sự biến động số lượng cá thể dưới tác động của môi trường, mật độ
quần thể...
Sinh thái học quần xã nghiên cứu những đặc điểm cấu trúc của quần xã, mối
quan hệ trong nội bộ các quần thể khác nhau như: sự phân bố của quần xã trong không
gian và thời gian, quá trình diễn thế và nguyên nhân của nó, sự chuyển hóa vật chất và
năng lượng trong nội bộ quần xã và giữa quần xã và ngoại cảnh, tính ổn định và khả
năng tự điều chỉnh...
Sinh thái học hệ sinh thái nghiên cứu các quần xã sinh vật cùng với môi trường
vô cơ của chúng (khí hậu, đất). Ví dụ: nghiên cứu phân loại và lập bản đồ các hệ sinh
thái (rừng); các nghiên cứu về chức năng của hệ sinh thái như sự tương tác qua lại giữa
thực vật (rừng) và đất; chu trình vận động của vật chất và năng lượng trong hệ sinh
thái và giữa các hệ sinh thái...
Sinh thái học cũng có thể được phân chia dựa theo đối tượng nghiên cứu: sinh
thái học động vật, sinh thái học thực vật, sinh thái học vi sinh vật. Ngoài ra theo mục
đích ứng dụng, sinh thái học được phân chia thành các phân môn: sinh thái học nông
nghiệp, sinh thái học lâm nghiệp, sinh thái học môi trường…
1.3. Đối tượng nghiên cứu của sinh thái học
Đối tượng nghiên cứu của sinh thái học là các hệ sinh thái. Hệ sinh thái là một
đơn vị bao gồm các vật sống và ngoại cảnh không sống của chúng.
1.4. Lịch sử phát triển của hệ sinh thái
Khi chưa có con người, trái đất tồn tại các hệ sinh thái tự nhiên. Khi con người
xuất hiện, để tồn tại con người đã tác động vào môi trường xung quanh thông qua các
hoạt động sống. Các nhân tố xã hội và tiến bộ của công nghệ đã tác động làm cho hiệu
lực của chọn lọc tự nhiên giảm đến mức thấp nhất. Sự can thiệp của con người vào tự
nhiên được mô tả qua các giai đoạn sau:
Giai đoạn I: Giai đoạn hái lượm
Con người chuyên khai thác nguồn thức ăn thực vật sẵn có, ngoài ra có thể thu
lượm một nguồn thức ăn động vật (côn trùng, trai, ốc, trứng chim, mật ong…)
Công cụ sử dụng: rìu tay bằng đá, cuốc bằng sừng …
Phương pháp: đào bới là chủ yếu
Nói chung hái lượm không đòi hỏi những công cụ phức tạp, năng suất thấp và
dân số thưa thớt nên môi trường không bị ảnh hưởng.
Việc tìm ra phương pháp đánh lửa bằng những dụng cụ thô sơ đã mở ra cho
người tiền sử con đường khai thác nguồn năng lượng mới trong môi trường. Nó cho
phép họ nấu chín và ăn những loại thức ăn trước đây chưa từng có.
Giai đoạn II: Giai đoạn săn bắt và đánh cá
Thời kỳ này đòi hỏi sự cải tiến công cụ và những hình thái công cụ mới. Chủ yếu
là dùng lực lượng đông đảo để săn bắt, đánh cá, gài bẫy súc vật….
Mặc dù hiệu quả khai thác cao hơn nhiều lần so với giai đoạn 1 nhưng sự can
thiệp của con người vào thiên nhiên vẫn chưa gây biến động lớn: sự cân bằng sinh thái
vẫn được bảo toàn.
Giai đoạn III: Giai đoạn chăn thả
Ở giai đoạn này, công việc thuần dưỡng và chăn nuôi gia súc là thành tựu to lớn
nhất, nhiều loài thú lớn được thuần dưỡng.
Nghề chăn nuôi phát triển đã cung cấp cho con người nguồn thịt làm thức ăn giàu
dinh dưỡng. Do việc thuần dưỡng và chăn nuôi đã góp phần chọn lọc tạo ra những
giống loài mới có năng suất cao. Từ đây bắt đầu có sự can thiệp vào thiên nhiên và sự
cân bằng sinh thái.
Giai đoạn IV: Nông nghiệp
Con người đã biết trồng hầu hết các loại ngũ cốc chủ yếu là mì, lúa mạch, lúa,
ngô… đã biết trữ nước, dẫn nước vào ruộng. Ngoài ra con người còn biết trồng các
loại ngũ cốc, các loại cây ăn quả, lấy dầu, lấy sợi. Nền nông nghiệp tưới tiêu bước đầu
được phát triển.
Con người trở nên ít phụ thuộc trực tiếp vào các điều kiện tự nhiên, ổn định cách
thức phát triển cuộc sống, văn minh được nâng lên, kỹ thuật canh tác dần cải thiện, dân
số bắt đầu tăng.
Giai đoạn V: Công nghiệp hóa
Công ngiệp hóa thế kỷ XVIII. Con người đã biết chế tạo hàng loạt máy móc cho
sản xuất, giao thông vận tải tạo điều kiện chuyển từ lao động thủ công sang cơ giới.
Các máy móc tạo ra công suất và năng suất lao động lớn do đó tác động mạnh mẽ tới
môi trường sống.
Công nghiệp hóa phát triển là tác nhân ảnh hưởng đến địa tầng, phá hủy từng
vùng sinh thái bao gồm rừng và các tài nguyên động vật sinh sống bên trong. Môi
trường bị ô nhiễm, đồng thời nguồn năng lượng truyền thống cũng bị cạn kiệt. Giai
đoạn này cũng ảnh hưởng lớn đến nguồn tài nguyên động vật. nhiều loài sinh vật quý
hiếm bị hủy diệt.
Giai đoạn VI: Đô thị hóa
Những trào lưu đô thị hóa chỉ phát triển rộng lớn ở quy mô toàn cầu bắt đầu vào
thế kỷ XIX. Đặc trưng cơ bản của đô thị là hầu hết các thành tố của tự nhiên được thay
thế bằng nhân tạo. Việc tăng dân số làm ảnh hưởng đến môi trường sống.
Sự can thiệp của con người vào môi trường sống ở giai đoạn này ngày càng phát
triển. Môi trường đô thị hóa ngày càng ảnh hưởng trầm trọng đến môi trường sống. Do
đó muốn cải tạo phải thay đổi từ nếp suy nghĩ về cách ứng xử trong hệ sinh thái.
Giai đoạn VII: Giai đoạn siêu công nghiệp hóa (hậu công nghiệp)
Ngày nay nhân loại đang chuyển sang thời kỳ siêu công nghiệp hóa được đặc
trưng bởi nền văn minh trí tuệ, sự phát triển của tin học, điện tử, công nghệ sinh học,
năng lượng sạch… và con người đang dần thay đổi thái độ cư xử với môi trường. Con
người đang đẩy mạnh việc sử dụng, khai thác nguồn tài nguyên cơ bản là tri thức và
thông tin, đưa ra các chính sách bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
1.5. Ý nghĩa và nhiệm vụ của sinh thái học
1.5.1. Lịch sử môn học
Thuật ngữ sinh thái học: Ecology (thuật ngữ này có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp:
trong đó Oikos là nhà, nơi ở, và logos có nghĩa là môn học) được Ernst Heckel nhà bác
học người Đức đề xướng năm 1866 và dùng nó để xác định khoa học về mối quan hệ
tương hỗ giữa sinh vật và môi trường, là tập hợp tất cả những hiểu biết về kinh tế xã
hội. Sinh thái học là một môn học của khoa học sinh vật, nghiên cứu sự phân bố, mật
độ, chức năng của các sinh vật, sự tương tác qua lại giữa các sinh vật với nhau và giữa
các sinh vật với môi trường vô cơ của chúng. Đây là môn khoa học tương đối trẻ so
với khoa học vật lý và hóa học. Theo Odum (1971), sinh thái học là môn khoa học
nghiên cứu cấu trúc và chức năng của tự nhiên. Krebs (1978) định nghĩa sinh thái học
là khoa học về những sự tương tác ấn định sự phân bố và mật độ của các sinh vật. Mặc
dù có thể có nhiều định nghĩa khác nhau về sinh thái học, nhưng mục tiêu cơ bản của
sinh thái học là nghiên cứu mối liên hệ qua lại giữa các sinh vật và giữa chúng với môi
trường vô cơ.
Năm 300 trước Công nguyên, khái niệm sinh thái học đã được nhà khoa học Hy
lạp Phratus nhắc đến với mối quan tâm chủ yếu về mối quan hệ giữa vật chất sống và
không sống. Ở những ngày đầu Sinh thái học tập trung sự chú ý của mình vào lịch sử
đời sống của các loài động vật, thực vật gọi là sinh thái học cá thể. Sau đó quan niệm