Tài liệu giảng dạy chuyên đề Phát triển bền vững với những vấn đề toàn cầu và của Việt Nam: Phần 1

Chia sẻ: Lê Bảo Ngân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:94

Thêm vào BST

Báo xấu

237
lượt xem 78
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu giảng dạy chuyên đề: Phát triển bền vững với những vấn đề toàn cầu và của Việt Nam phần 1 gồm 3 chương. Chương 1 nói về các thách thức về kinh tế, xã hội, môi trường và phát triển. Chương 2 trình bày các khái niệm, nội dung, mô hình và các nguyên tắc phát triển bền vững. Chương 3 nói về kinh nghiệm quốc tế trong xây dựng chương trình nghị sự 21 về phát triển bền vững.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tài liệu giảng dạy chuyên đề Phát triển bền vững với những vấn đề toàn cầu và của Việt Nam: Phần 1

§¹i häc Quèc gia hμ néi Trung t©m nghiªn cøu tμi nguyªn vμ m«i tr−êng Tμi liÖu gi¶ng d¹y chuyªn ®Ò Ph¸t triÓn bÒn v÷ng víi nh÷ng vÊn ®Ò m«i tr−êng toμn cÇu vμ ViÖt Nam Khãa båi d−ìng sau ®¹i häc tiÕp cËn sinh th¸i häc trong qu¶n lý tμi nguyªn thiªn nhiªn vμ ph¸t triÓn bÒn v÷ng GS.TS. Vâ Quý TS. Vâ Thanh S¬n Hμ Néi - 2008
Môc lôc Më ®Çu .................................................................................................................................. 4 CH¦¥NG I. C¸c th¸ch thøc vÒ kinh tÕ, x© héi, m«i tr−êng vμ ph¸t triÓn........................................................................................................................... 6 1.1. Tr¸i ®Êt - n¬i cã sù sèng...................................................................................................8 1.2. Con ng−êi trong Sinh quyÓn..........................................................................................21 1.3. BiÕn ®æi khÝ hËu toμn cÇu: th¸ch thøc míi ®èi víi nh©n lo¹i.....................................37 1.4. Sù bïng næ d©n sè loμi ng−êi........................................................................................42 1.5. KÕt luËn ............................................................................................................................47 Ch−¬ng II. Kh¸i niÖm, néi dung, m« h×nh vμ c¸c nguyªn t¾c ph¸t triÓn bÒn v÷ng .................................................................................................. 49 2.1. DiÔn tr×nh vÒ ph¸t triÓn bÒn v÷ng..................................................................................49 2.2. Kh¸i niÖm ph¸t triÓn bÒn v÷ng ......................................................................................54 2.3. M« h×nh vμ néi dung ph¸t triÓn bÒn v÷ng.....................................................................55 2.4. C¸c nguyªn t¾c ph¸t triÓn bÒn v÷ng .............................................................................59 2.5. Môc tiªu cña ph¸t triÓn bÒn v÷ng..................................................................................63 2.6. C¸c chØ tiªu vÒ ph¸t triÓn bÒn v÷ng ..............................................................................65 CH¦¥NG III. KINH NGHIÖM QUèC TÕ TRONG X¢Y DùNG CH¦¥NG TR×NH NGHÞ Sù 21 vÒ ph¸t triÓn bÒn v÷ng ..................................................... 75 3.1. ChiÕn l−îc cña hiÖp héi b¶o tån thiªn nhiªn thÕ giíi (IUCN) .....................................79 3.2. X©y dùng Ch−¬ng tr×nh nghÞ sù cña Trung Quèc........................................................81 3.3. X©y dùng Ch−¬ng tr×nh nghÞ sù cña Canada ...............................................................92 3.4. X©y dùng Ch−¬ng tr×nh nghÞ sù cña Philippin.............................................................92 CH¦¥NG iV. §ÞNH H¦íNG CHIÕN L¦îC PH¸T TRIÓN BÒN V÷NG CñA VIÖT NAM (CH¦¥NG TR×NH NGHÞ Sù 21 CñA VIÖT NAM) ................................ 95 4.1. Quan ®iÓm, môc tiªu, néi dung ph¸t triÓn bÒn v÷ng cña §¶ng vμ Nhμ n−íc...........95 4.2. §Þnh h−íng chiÕn l−îc ph¸t triÓn cña ViÖt Nam (Ch−¬ng tr×nh nghÞ sù 21 cña ViÖt Nam)..............................................................................96 4.3. Ch−¬ng tr×nh hμnh ®éng thùc hiÖn ®Þnh h−íng chiÕn l−îc ph¸t triÓn bÒn v÷ng cña ViÖt Nam ......................................................................................106 4.4. Tæ chøc thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh hμnh ®éng cña chÝnh phñ .....................................118 CH¦¥NG V. X¢Y DùNG CH¦¥NG TR×NH NGHÞ Sù CñA NGμNH (SA21) Vμ §ÞA PH¦¥NG (LA21)....................................................................................................... 122 5.1. Môc ®Ých, nguyªn t¾c chØ ®¹o vμ c¸c h−íng −u tiªn ph¸t triÓn cña x©y dùng LA21 vμ SA21 ...............................................................................................122 5.2. C¬ së x©y dùng LA21, SA21 .......................................................................................123 2
5.3. Néi dung cña LA21, SA21............................................................................................124 5.4. KÕ ho¹ch thùc hiÖn .......................................................................................................125 5.5. Ch−¬ng tr×nh nghÞ sù (KÕ ho¹ch ph¸t triÓn bÒn v÷ng) cña mét sè ngμnh vμ ®Þa ph−¬ng.......................................................................................................................128 CH¦¥NG VI. C¸c c«ng −íc vμ tháa thuËn quèc tÕ vÒ m«i tr−êng.............................................................................................................................. 135 6.1. TÇm quan träng cña quan hÖ quèc tÕ trong ph¸t triÓn bÒn v÷ng ............................135 6.2. §»u t− cho viÖc ch¨m sãc m«i tr−êng ........................................................................141 6.3. Hç trî cho viÖc ph¸t triÓn.............................................................................................142 6.4. C¸c c«ng −íc vμ tho¶ thuËn quèc tÕ vÒ m«i tr−êng mμ ViÖt Nam ®· tham gia vμ ®ang xem xÐt ®Ó tham gia .........................................................................143 6.5. KÕt luËn ..........................................................................................................................145 Lêi kÕt................................................................................................................................ 146 Tμi liÖu tham kh¶o................................................................................................... 148 3
Më ®Çu Tr−íc ng−ìng cöa cña thÕ kû XXI, cuéc c¸ch m¹ng khoa häc - c«ng nghÖ (KHCN) hiÖn ®¹i cña thÕ giíi (®Æc biÖt lµ 4 cuéc c¸ch m¹ng GRIN: C«ng nghÖ sinh häc - Genomics, Tù ®éng ho¸ - Robobtics, C«ng nghÖ th«ng tin - Informatics vµ C«ng nghÖ nano - Nano Science and Technology) ®ang tiÕp tôc ph¸t triÓn víi nhÞp ®iÖu ngµy mét nhanh, t¹o ra nh÷ng thµnh tùu mang tÝnh ®ét ph¸, lµm thay ®æi nhanh chãng, s©u s¾c vµ quyÕt ®Þnh ®èi víi sù ph¸t triÓn cña kinh tÕ, x· héi vµ b¶n th©n con ng−êi. KHCN ®· trë thµnh lùc l−îng s¶n xuÊt trùc tiÕp; thêi gian ®−a kÕt qu¶ nghiªn cøu vµo øng dông ngµy cµng thu hÑp, vßng ®êi c«ng nghÖ ngµy cµng rót ng¾n. ThÕ giíi ®ang h−íng tíi nÒn kinh tÕ tri thøc toµn cÇu ho¸. Bªn c¹nh nh÷ng thµnh tùu rùc rì vÒ KHCN, loµi ng−êi còng ®ang ph¶i ®æi mÆt víi nh÷ng th¸ch thøc lín lao vÒ chÝnh trÞ, v¨n ho¸, x· héi vµ ®Æc biªt lµ m«i tr−êng. Trong vµi ba thËp kû gÇn ®©y, do søc Ðp g¾t gao vÒ d©n sè vµ sù ph¸t triÓn kinh tÕ thiÕu tÝnh to¸n, c¸c nguån tµi nguyªn trªn Tr¸i ®Êt ngµy cµng c¹n kiÖt, m«i tr−êng bÞ suy tho¸i nghiªm träng, thËm chÝ ë mét sè vïng bÞ ph¸ huû hoµn toµn. Hàng lo¹t c¸c vÊn ®Ò vÒ m«i tr−êng nh− thay ®æi khÝ hËu, suy tho¸i tÇng «z«n, suy tho¸i ®a d¹ng sinh häc, suy gi¶m tµi nguyªn ®Êt vµ n−íc ngät... ®ang lµ nh÷ng th¸ch thøc ®èi víi sù tån t¹i cña loµi ng−êi, cña Tr¸i ®Êt. VÊn ®Ò trÇm träng tíi møc c¸c tæ chøc quèc tÕ ®· ph¶i ®ång thanh lªn tiÕng: H·y “Cøu lÊy Tr¸i §Êt” (IUCN, UNDP, WWF, 1991). §¸p l¹i lêi kªu gäi nµy, céng ®ång quèc tÕ ®· chuyÓn chiÕn l−îc ph¸t triÓn (nhÊn m¹nh sù t¨ng tr−ëng kinh tÕ - x· héi phôc vô lîi Ých trùc tiÕp cña con ng−êi) sang chiÕn l−îc Ph¸t triÓn bÒn v÷ng (nhÊn m¹nh tÝnh hµi hoµ cña 3 yÕu tè: t¨ng tr−ëng kinh tÕ, c«ng b»ng x· héi vµ b¶o vÖ m«i tr−êng, kh«ng nh÷ng cho thÕ hÖ hiÖn t¹i mµ cßn cho c¸c thÕ hÖ mai sau). Nãi c¸ch kh¸c, Ph¸t triÓn bÒn v÷ng nh»m môc ®Ých n©ng cao chÊt l−îng cuéc sèng cña nhiÒu thÕ hÖ con ng−êi trong khu«n khæ cho phÐp cña c¸c hÖ sinh th¸i. Sau Héi nghÞ Th−îng ®Ønh Tr¸i ®Êt vÒ M«i tr−êng vµ Ph¸t triÓn tæ chøc t¹i Rio de Janeiro (Braxin) n¨m 1992 vµ ®Æc biÖt lµ Héi nghÞ Th−îng ®Ønh Tr¸i §Êt t¹i Johannesburg 2002 ®Õn nay ®· cã kho¶ng 120 n−íc trªn thÕ giíi x©y dùng vµ thùc hiÖn CTNS 21 vÒ ph¸t triÓn bÒn v÷ng cÊp quèc gia vµ 6.416 CTNS 21 cÊp ®Þa ph−¬ng, ®ång thêi t¹i c¸c n−íc nµy ®Òu ®· thµnh lËp c¸c c¬ quan ®éc lËp ®Ó triÓn khai thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh nµy. C¸c n−íc trong khu vùc nh− Trung Quèc, Th¸i Lan, Singapore, Malaysia...®Òu ®· x©y dùng vµ thùc hiÖn CTNS 21 vÒ ph¸t triÓn bÒn v÷ng. ë ViÖt Nam, ®Ó thùc hiÖn môc tiªu ph¸t triÓn bÒn v÷ng ®Êt n−íc nh− NghÞ quyÕt cña §¹i héi §¶ng toµn quèc lÇn thø IX vµ thø X ®· ®Ò ra vµ thùc hiÖn cam kÕt quèc tÕ, 4
ChÝnh phñ ®· ban hµnh "§Þnh h−íng chiÕn l−îc ph¸t triÓn bÒn v÷ng ë ViÖt Nam" (CTNS 21 cña ViÖt Nam). HiÖn nay, chiÕn l−îc nµy ®ang ®−îc triÓn khai mét c¸ch m¹nh mÏ ë c¸c cÊp, c¸c ngµnh vµ c¸c ®Þa ph−¬ng. §Ó ®¹t ®−îc môc tiªu ph¸t triÓn bÒn v÷ng, yÕu tè con ng−êi lµ quan träng nhÊt. Mét mÆt, mçi ng−êi d©n dï ë c−¬ng vÞ nµo còng ph¶i cã mét sù hiÓu biÕt, mét ý thøc ®Çy ®ñ vµ nh÷ng hµnh ®éng ®óng theo nh÷ng nguyªn t¾c cña ph¸t triÓn bÒn v÷ng. MÆt kh¸c, còng ph¶i cã nh÷ng nguån nh©n lùc cao, phï hîp ®Ó x©y dùng mét cuéc sèng, mét x· héi bÒn v÷ng. Tµi liÖu gi¶ng d¹y chuyªn ®Ò “Ph¸t triÓn bÒn v÷ng víi nh÷ng vÊn ®Ò m«i tr−êng toµn cÇu vµ ViÖt Nam” trong khu«n khæ Khãa båi d−ìng sau ®¹i häc “TiÕp cËn sinh th¸i häc trong qu¶n lý tµi nguyªn thiªn nhiªn vµ ph¸t triÓn bÒn v÷ng” do Trung t©m Nghiªn cøu Tµi nguyªn vµ m«i tr−êng, §¹i häc Quèc gia Hµ Néi tæ chøc thùc hiÖn ®Ò cËp ®Õn nh÷ng kh¸i niÖm quan träng nhÊt vÒ M«i tr−êng vµ ph¸t triÓn bÒn v÷ng th«ng qua c¸c ch−¬ng: C¸c th¸ch thøc vÒ kinh tÕ, x· héi vµ m«i tr−êng vµ sù ph¸t triÓn (Ch−¬ng I); Kh¸i niÖm, néi dung, m« h×nh vµ c¸c nguyªn t¾c PTBV (Ch−¬ng II); Kinh nghiÖm quèc tÕ trong x©y dùng CTNS 21 vÒ PTBV (Ch−¬ng III); §Þnh h−íng chiÕn l−îc PTBV cña ViÖt Nam (Ch−¬ng IV); CTNS 21 cña ngµnh (SA 21) vµ ®Þa ph−¬ng (LA 21) (Ch−¬ng V); C¸c c«ng −íc vµ tháa thuËn quèc tÕ vÒ m«i tr−êng (Ch−¬ng VI). Cuèn s¸ch hy väng còng sÏ lµ tµi liÖu tham kh¶o tèt cho c¸c gi¸o viªn gi¶ng d¹y tõ c¸c líp tËp huÊn ng¾n h¹n ®Õn c¸c ch−¬ng tr×nh ®µo t¹o ®¹i häc, sau ®¹i häc; cho c¸c nhµ ho¹ch ®Þnh chÝnh s¸ch, c¸c c¸n bé qu¶n lý còng nh− c¸n bé khoa häc, c¸c nhµ doanh nghiÖp. Cuèn s¸ch bao gåm nhiÒu néi dung phøc t¹p vÒ mét chñ ®Ò míi, do mét tËp thÓ biªn so¹n lÇn ®Çu nªn ch¾c ch¾n cßn nhiÒu khiÕm khyÕt. RÊt mong nhËn ®−îc nh÷ng ý kiÕn ®ãng gãp cña c¸c nhµ khoa häc vµ b¹n ®äc gÇn xa. 5
CH¦¥NG I. C¸c th¸ch thøc vÒ kinh tÕ, x© héi, m«i tr−êng vμ ph¸t triÓn HiÖn nay chóng ta ®ang sèng trong mét thÕ giíi cã nhiÒu biÕn ®æi lín: khÝ hËu biÕn ®æi, nhiÖt ®é qu¶ ®Êt ®ang nãng lªn, mùc n−íc biÓn ®ang d©ng lªn, d©n sè t¨ng nhanh, sù x©m nhËp cña c¸c loµi ngo¹i lai ngµy cµng nhiÒu, c¸c sinh c¶nh ®ang bÞ co hÑp l¹i vµ ph©n c¸ch nhau, tèc ®é mÊt m¸t c¸c loµi ngµy cµng gia t¨ng, « nhiÔm m«i tr−êng ngµy cµng bÞ suy tho¸i, søc Ðp cña c«ng nghiÖp ho¸ vµ th−¬ng m¹i toµn cÇu ngµy cµng lín. TÊt c¶ nh÷ng thay ®æi ®ã ®ang ¶nh h−ëng lín ®Õn c«ng cuéc ph¸t triÓn cña tÊt c¶ c¸c n−íc trªn thÕ giíi vµ c¶ n−íc ta. Trong vµi chôc thËp kû võa qua, nhê cã nhiÒu ph¸t minh míi vÒ khoa häc mµ nªn kinh tÕ cña c¸c n−íc ®· cã b−íc ph¸t triÓn m¹nh mÏ, tuy nhiªn sù ph¸t triÓn trªn thÕ giíi ngµy nay ®ang dÉn ®Õn nhiÒu vÊn ®Ò vÒ chÝnh trÞ vµ x· héi ®¸ng lo ng¹i, sù c¸ch biÖt giµu nghÌo trong tõng n−íc vµ gi÷a c¸c n−íc ngµy cµng xa, chiÕn tranh s¾c téc, lèi sèng sa ®o¹ ®ang cã nguy c¬ ph¸t triÓn. Loµi ng−êi ®ang ph¶i ®èi mÆt víi th¶m häa c¹n kiÖt tµi nguyªn thiªn nhiªn, m«i tr−êng sèng bÞ « nhiÔm, nhiÒu bÖnh tËt míi xuÊt hiÖn vµ ph¸t triÓn, thiªn tai ngµy cµng nÆng nÒ, trong lóc ®ã d©n sè ®ang t¨ng nhanh. Loµi ng−êi ®· lµm thay ®æi c¸c hÖ sinh th¸i mét c¸ch hÕt søc nhanh chãng trong kho¶ng 50 n¨m qua, nhanh h¬n bÊt kú thêi kú nµo tr−íc ®©y. DiÖn tÝch c¸c vïng hoang d· ®· ®−îc chuyÓn ®æi thµnh ®Êt n«ng nghiÖp, chØ tÝnh riªng tõ n¨m 1945 ®Õn nay ®· lín h¬n c¶ trong thÕ kû thø 18 vµ 19 céng l¹i. DiÖn tÝch ®Êt hoang hãa ngµy cµng më réng. Trong kho¶ng 50 n¨m qua, trªn toµn thÕ giíi ®· mÊt ®i h¬n mét phÇn n¨m líp ®Êt mµu ë c¸c vïng n«ng nghiÖp, trong lóc ®ã nhiÒu vïng ®Êt n«ng nghiÖp mµu mì ®ang ®−îc chuyÓn ®æi thµnh vïng c«ng nghiÖp. C¸c ho¹t ®éng cña con ng−êi ®· lµm gi¶m sót mét c¸ch ®¸ng kÓ sè l−îng vµ chÊt l−îng nguån n−íc ngät cña thÕ giíi. C¸c ho¹t ®éng thiÕu quy ho¹ch hîp lý nh− ng¨n s«ng, ®¾p ®Ëp, chuyÓn ®æi ®Êt ngËp n−íc, mÊt rõng, g©y « nhiÔm, ®ång thêi nhu cÇu ngµy cµng t¨ng nhanh vµ nhiÒu cña con ng−êi vÒ nguån n−íc ngät ®· lµm thay ®æi c¸c dßng n−íc tù nhiªn, thay ®æi qu¸ tr×nh l¾ng ®äng vµ lµm gi¶m chÊt l−îng n−íc. T×nh tr¹ng thiÕu n−íc trªn thÕ giíi ngµy cµng lan réng, n¹n kh« h¹n kÐo dµi g©y nhiÒu hËu qu¶ vÒ kinh tÕ vµ x· héi cho nhiÒu vïng réng lín. TÊt c¶ nh÷ng ®iÒu ®ã ®Òu t¸c ®éng tiªu cùc lªn sù ph¸t triÓn, lµm suy gi¶m ®a d¹ng sinh häc vµ chøc n¨ng cña c¸c hÖ thèng thuû vùc trªn thÕ giíi. MÊt ®a d¹ng sinh häc ngµy nay ®ang diÔn ra mét c¸ch nhanh chãng ch−a tõng cã, kÓ tõ thêi kú c¸c loµi khñng long bÞ tiªu diÖt c¸ch ®©y kho¶ng 65 triÖu n¨m vµ tèc ®é biÕn mÊt cña c¸c loµi hiÖn nay −íc tÝnh gÊp kho¶ng 100 lÇn so víi tèc ®é mÊt c¸c loµi 6
trong lÞch sö Tr¸i ®Êt, vµ trong nh÷ng thËp kû s¾p tíi møc ®é biÕn mÊt cña c¸c loµi sÏ gÊp 1.000 -10.000 lÇn (MA, 2005). Cã kho¶ng 10% c¸c loµi ®· biÕt ®−îc trªn thÕ giíi ®ang cÇn ph¶i cã nh÷ng biÖn ph¸p b¶o vÖ, trong ®ã cã kho¶ng 16.000 loµi ®−îc xem lµ ®ang cã nguy c¬ bÞ tiªu diÖt. T×nh tr¹ng nguy cÊp cña c¸c loµi kh«ng ph©n bè ®Òu gi÷a c¸c vïng trªn thÕ giíi. C¸c vïng rõng Èm nhiÕt ®íi cã sè loµi nguy cÊp nhiÒu nhÊt, trong ®o cã n−íc ta, råi ®Õn c¸c vïng rõng kh« nhiÖt ®íi, vïng ®ång cá miÒn nói. NghÒ khai th¸c thuû s¶n ®· bÞ suy tho¸i nghiªm träng, vµ ®· cã ®Õn 75% ng− tr−êng trªn thÕ giíi ®· bÞ khai th¸c c¹n kiÖt hay khai th¸c qu¸ møc (UNEP, 2007). ¦íc tÝnh ®· cã kho¶ng 60% kh¶ n¨ng dÞch vô cho sù sèng trªn Tr¸i ®Êt cña c¸c hÖ sinh th¸i – nh− nguån n−íc ngät, nguån c¸, ®iÒu chØnh kh«ng khÝ vµ n−íc, ®iÒu chØnh khÝ hËu vïng, ®iÒu chØnh c¸c thiªn tai vµ dÞch bÖnh tù nhiªn ®· bÞ suy tho¸i hay sö dông mét c¸ch kh«ng bÒn v÷ng. C¸c nhµ khoa häc còng ®· c¶nh b¸o r»ng t¸c ®éng tiªu cùc cña nh÷ng suy tho¸i nãi trªn sÏ ph¸t triÓn nhanh chãng trong kho¶ng 50 n¨m s¾p tíi. Sù t¨ng nhiÖt ®é Tr¸i ®Êt quan s¸t ®−îc trong 50 n¨m qua lµ mét b»ng chøng míi l¹, ®−îc kh¼ng ®Þnh lµ do ¶nh h−ëng cña c¸c ho¹t ®éng cña con ng−êi vµ c¸c hiÖn t−îng bÊt th−êng vÒ khÝ hËu t¨ng dÇn vÒ tÇn sè, c−êng ®é vµ thêi gian, nh− sè ngµy nãng sÏ nhiÒu h¬n, nhiÒu ®ît n¾ng nãng h¬n, c¸c ®ît m−a to sÏ nhiÒu h¬n, sè ngµy l¹nh sÏ Ýt h¬n trong nh÷ng n¨m s¾p tíi, b·o tè cïng ngµy cµng d÷ déi h¬n. Møc ®é thay ®æi khÝ hËu còng sÏ tuú thuéc vµo tõng vïng kh¸c nhau, tuy nhiªn tÊt c¶ c¸c vïng trªn thÕ giíi ®Òu cã thÓ bÞ t¸c ®éng nhiÒu hay Ýt, nh−ng hËu qu¶ lín nhÊt sÏ lµ ë c¸c vïng nhiÖt ®íi, nhÊt lµ t¹i c¸c n−íc ®ang ph¸t triÓn c«ng nghiÖp nhanh ë ch©u ¸ (Crutzen, 2005). Thiªn tai trong nh÷ng n¨m qua ®· xÈy g©y ra hËu qu¶ hÕt søc nÆng nÒ cho nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi, nh−ng ë ®©u, nh÷ng ng−êi nghÌo vµ n−íc nghÌo còng ph¶i chÞu ®au khæ nhiÒu nhÊt. Chóng ta ®ang dån Tr¸i ®Êt, ng«i nhµ chung cña chóng ta ®Õn nh÷ng giíi h¹n chÞu ®ùng cuèi cïng cña nã, vµ ®ång thêi ®ang ®−a chóng ta ®Õn t−¬ng lai kh«ng s¸ng sña. §Ó cøu lÊy Tr¸i ®Êt, cøu lÊy b¶n th©n chóng ta, chóng ta ph¶i xem xÐt l¹i mét c¸ch nghiªm tóc c¸ch thøc mµ chóng ta ®· ph¸t triÓn trong thêi gian qua, rót nh÷ng kinh nghiÖm thÊt b¹i vµ thµnh c«ng ®Ó x©y dùng mét cuéc sèng tèt ®Ñp h¬n vµ bÒn vòng cho b¶n th©n chóng ta vµ cho c¸c thÕ hÖ mai sau. §Ó cã thÓ thùc hiÖn ®−îc viÖc ®ã, chóng ta ph¶i hiÓu chóng ta ®ang ë ®©u vµ nh÷ng th¸ch thøc mµ chóng ta ®ang ph¶i ®èi mÆt trong c«ng cuéc ph¸t triÓn cña chóng ta. 7
1.1. Tr¸i ®Êt - n¬i cã sù sèng 1.1.1. T¹i sao trªn Tr¸i ®Êt cã sù sèng Trong h¬n ba thËp kû qua, c¸c nhµ khoa häc ®· ®Ó c«ng t×m hiÓu vÒ sù sèng trªn c¸c hµnh tinh kh¸c vµ ®· nhËn thÊy r»ng kh«ng ®©u cã ®ñ c¸c ®iÒu kiÖn ®Ó cho sù sèng tån t¹i. ChØ Tr¸i ®Êt lµ héi ®ñ c¸c ®iÒu kiÖn cho sù sèng. Mét ®iÒu ®¸ng ng¹c nhiªn lµ khi so s¸nh Tr¸i ®Êt víi Sao Háa vµ Sao Kim. C¶ ba hµnh tinh nµy ®Òu ®−îc h×nh thµnh tõ nh÷ng nguyªn liÖu nh− nhau vµ khëi ®Çu còng cã khÝ quyÓn chøa nhiÒu dioxit c¸cbon. Ngµy nay, Sao Háa hÇu nh− kh«ng cã khÝ quyÓn vµ nhiÖt ®é trung b×nh trªn mÆt kho¶ng - 600 C vµ nhiÖt ®é ngµy vµ ®ªm kh¸c nhau kh¸ lín. Cßn Sao Kim th× tr¸i ng−îc l¹i, cã khÝ quyÓn víi nång ®é khÝ dioxit cacbon rÊt lín vµ nhiÖt ®é trung b×nh trªn mÆt kho¶ng 4600C. Hoµn toµn kh¸c víi hai hµnh tinh trªn, phÇn lín diÖn tÝch mÆt Tr¸i ®Êt cã nhiÖt ®é võa ph¶i, tèc ®é giã kh«ng lín vµ cã n−íc ®Çy ®ñ, nãi chung kh«ng nãng qu¸ mµ còng kh«ng l¹nh qu¸, kh«ng mÒm qu¸ mµ còng kh«ng cøng qu¸ vµ hoµn toµn phï hîp víi sù sèng, mµ kh«ng ®©u cã ®−îc. Cã ®−îc ®iÒu kiÖn nh− vËy ®iÒu c¬ b¶n lµ do b¶n chÊt cña khÝ quyÓn cña Tr¸i ®Êt. NÕu kh«ng cã khÝ quyÓn, nhiÖt ®é mÆt ®Êt sÏ t−¬ng tù nh− trªn MÆt tr¨ng, trung b×nh kho¶ng - 180 C. Khi chóng ta t×m hiÓu vÒ khÝ quyÓn Tr¸i ®Êt, chóng ta tù hái t¹i sao nã l¹i phï hîp víi sù sèng mµ kh«ng gièng nh− trªn c¸c hµnh tinh kh¸c, ®ã lµ ®iÒu kú l¹. C¸c nhµ ®Þa chÊt häc ®· cho biÕt lµ khÝ quyÓn Tr¸i ®Êt ngµy nay kh¸c xa khÝ quyÓn ®· cã tr−íc kia. C¸c nhµ ®Þa chÊt häc cho r»ng Tr¸i ®Êt ®−îc h×nh thµnh vµo kho¶ng 4.600 triÖu n¨m vÒ trø¬c b»ng sù ng−ng tô cña c¸c phÇn tö vËt chÊt. Do søc hót cña träng lùc mµ c¸c phÇn tö ®ã tô l¹i lµm t¨ng nhiÖt ®é, r¾n l¹i vµ còng cã thÓ ch¶y ra vµ t¹o nªn sù phón trµo cña nói löa. Mèt khèi l−îng lín dioxit c¸cbon vµ n−íc ®−îc phun ra mÆt ngoµi do nói löa. Do søc hót cña Tr¸i ®Êt mµ khÝ dioxit c¸cbon vµ n−íc ®äng l¹i t¹o nªn khÝ quyÓn vµ ®¹i d−¬ng. Sau ®ã, còng nh− ngµy nay, khÝ dioxit c¸cbon ®· cho c¸c bøc x¹ cña MÆt trêi xuyªn qua xuång ®Õn mÆt Tr¸i ®Êt, nh−ng ®· thu gi÷ l¹i mét phÇn, ®ång thêi còng lµm gi¶m sù ph¶n x¹ ng−îc l¹i vò trô, nh− vËy nhiÖt ®é cña khÝ quyÓn t¨ng lªn ®Õn kho¶ng 280C. Tuy nhiªn mét khÝ quyÓn toµn khÝ dioxit c¸cbon kh«ng thÓ phï hîp cho bÊt kú mét loµi thùc vËt hay ®éng vËt nµo c¶. Lµm thÕ nµo ®Ó khÝ quyÓn ®Çu tiªn chØ toµn khÝ dioxit c¸cbon chuyÓn thµnh mét khÝ quyÓn nh− ngµy nay víi 79% lµ nitrogen, 21 % «xy vµ chØ cã mét l−îng nhá dioxit cacbon, n−íc vµ c¸c khÝ hiÕm kh¸c. C¸c nhµ ®Þa chÊt häc cho r»ng, c¸c ®¸ trÇm tÝch thuéc c¸c thêi kú kh¸c nhau cã liªn quan ®Õn cÊu tróc hãa häc cña khÝ quyÓn. Khi nghiªn cøu c¸c líp trÇm tÝch c¸c nhµ ®Þa chÊt häc ®· ph¸c häa l¹i lÞch sö h×nh thµnh khÝ quyÓn Tr¸i ®Êt. Kho¶ng 3.500 triÖu n¨m vÒ tr−íc, c¸c líp quÆng s¾t ®−îc h×nh thµnh, c¸c líp nµy cã chøa s¾t vµ chØ cã thÓ h×nh thµnh ®−îc trong mét khÝ quyÓn kh«ng cã «xy. Sau ®ã kho¶ng mét triÖu 8
n¨m, c¸c th¶m t¶o xanh-lôc xuÊt hiÖn vµ ®· thùc hiÖn sù quang hîp - mét qu¸ tr×nh sèng c¬ b¶n. Trong qu¸ tr×nh quang hîp, n¨ng l−îng mÆt trêi ®−îc c¸c thùc vËt xanh sö dông ®Ó chuyÓn dioxit c¸cbon vµ n−íc thµnh ®−êng vµ còng qua ®ã, «xy ®−îc t¹o thµnh. Mét khi t¶o xanh-lôc ®· gi¶i phãng ®−îc mét Ýt «xy vµo kh«ng khÝ, th× c¸c vi sinh vËt ë biÓn thêi ®ã (c¸c thùc vËt næi) ph¸t triÓn nhanh chãng nhê quang hîp. Mét l−îng lín thùc vËt ®ã (l−îng c¸c bon võa ®−îc h×nh thµnh) l¾ng dÇn xuèng ®¸y biÒn thµnh c¸c líp trÇm tÝch. Kho¶ng 2.000 triÖu n¨m vÒ tr−íc, «xy trong khÝ quyÓn ®· tÝch luü ®−îc kh¸ nhiÒu vµ ng¨n c¶n sù h×nh thµnh quÆng s¾t, vµ vµo lóc nµy c¸c líp ®¸ giµu s¾t cã mµu ®á mµu cña gØ s¾t. Trong kho¶ng 1.000 triÖu n¨m tiÕp theo, mét kiÓu tÝch tô c¸c bon míi ®−îc h×nh thµnh: mét sè ®éng vËt vµ thùc vËt b¾t ®Çu t¹o nªn nh÷ng bé x−¬ng hay vá bäc b»ng ®¸ v«i. Trong ®iÒu kiÖn thêi bÊy giê, s¶n phÈm cña c¸c sinh vËt nµy ®−îc tÝch tô l¹i thµnh nh÷ng d¶i phÊn hay ®¸ v«i. Trong qu¸ tr×nh tÝch tô, «xy trong khÝ quyÓn ®−îc t¨ng lªn dÇn cho ®Õn lóc cã ®ñ ®iÒu kiÖn ®Ó c¸c loµi thùc vËt vµ ®éng vËt ë c¹n ®−îc h×nh thµnh. Vµo kho¶ng 300 triÖu n¨m vÒ tr−íc, cã mét thêi gian mµ than ®−îc t¹o thµnh: nãi mét c¸ch kh¸c lµ cacbon ®−îc gi÷ l¹i trong c©y vµ «xy ®−îc chuyÓn vµo khÝ quyÓn. M·i sau nµy con ng−êi míi ph¸t hiÓn ra lµ chÝnh c¸c c©y vµ ®éng vËt ®· kÕt hîp c¸c hîp chÊt c¸c bon cïng víi «xy trong qu¸ tr×nh h« hÊp, t¹o ra n¨ng l−îng, trong ®ã than bÞ ®èt ch¸y trong kh«ng khÝ t¹o nªn nhiÖt vµ th¶i ra dioxit c¸cbon. Tr−íc ®©y sù c©n b»ng gi÷a hiÖn t−îng quang hîp vµ h« hÊp ®· chuyÓn hÇu hÕt l−îng c¸cbon cã trong khÝ quyÓn vµo c©y, ®ång thêi ®· t¨ng thªm «xy cho khÝ quyÓn. NÕu «xy trong khÝ quyÓn t¨ng ®Õn møc nµo ®ã th× cã thÓ t¹o nªn nguy c¬ lµm cho c©y cèi cã thÓ bÞ næ to¸c ra do bÞ ch¸y ®ét ngét. Tuy nhiªn, sù kÕt hîp gi÷a «xy vµ am«niac phun lªn tõ nói löa ®· t¹o nªn nitrogen vµ lµm dung hoµ ph¶n øng cña kh«ng khÝ. Nãi tãm l¹i, qua hµng ngµn triÖu n¨m, t¶o xanh-lôc vµ c©y cèi ®· chuyÓn c¸cbon ra khái khÝ quyÓn. Sù hiÖn diÖn cña c¸c ®¹i d−¬ng s©u, c¸c vïng biÓn c¹n vµ c¸c vòng n−íc trªn mÆt Tr¸i ®Êt ®· t¹o nªn nhiÒu con ®−êng kh¸c nhau cho c¸c bon tÝch tô l¹i vµ t¸ch khái «xy. Trong qu¸ tr×nh ®ã, khÝ quyÓn trë nªn m¸t h¬n, do l−îng dioxit c¸cbon gi¶m dÇn vµ mét l−îng lín «xy ®−îc th¶i vµo khÝ quyÓn t¹o nªn kh¶ n¨ng h« hÊp vµ ch¸y. Víi ®iÒu kiÖn ®Æc biÖt, mµ c¸c d¹ng sèng phøc t¹p xuÊt hiÖn tõ nh÷ng d¹ng sèng ®¬n gi¶n. Sau ®ã c¸c vËt sèng tiÕn ho¸ dÇn thµnh nh÷ng d¹ng sèng ngµy cµng phøc t¹p h¬n, m«i tr−êng còng biÕn ®æi theo vµ trong qu¸ tr×nh tiÕn ho¸, sinh vËt vµ m«i r−êng, kÓ c¸c vËt chÊt kh«ng sèng vµ c¸c qu¸ tr×nh tiÕn ho¸ tù ®iÒu chØnh dÇn cho ®Õn lóc cã sù æn ®Þnh vµ c©n b»ng. Tuy nhiªn sù c©n b»ng gi÷a khÝ quyÓn vµ sù sèng còng thay ®æi lu«n. Mét sù thay ®æi cña phÝa nµy sÏ lµm cho phÝa kia còng ph¶i thay ®æi theo. Do ®ã sù thay ®æi vÒ sù sèng cña c¸c ®éng vËt vµ thùc vËt do thay ®æi vÒ chñng quÇn vµ ph¸t triÓn kinh tÕ còng sÏ lµm cho khÝ quyÓn thay ®æi vµ tÊt nhiªn sÏ g©y ¶nh h−ëng ®Õn c¸c hÖ thèng cã liªn 9
quan. Mét sè hÖ thèng ®ã l¹i cã t¸c ®éng quyÕt ®Þnh lªn hÖ thùc vËt thiªn nhiªn vµ n«ng nghiÖp, vµ b−íc tiÕp theo lµ g©y t¸c ®éng lªn chu tr×nh c¸c bon vµ chu tr×nh n−íc vµ cã liªn quan ®Õn c¶ vai trß cña bøc x¹ mÆt trêi, nguån n¨ng l−îng c¬ b¶n cña tÊt c¶ c¸c hÖ thèng tù nhiªn. I.1.2 Chu tr×nh c¸c bon Nh− ®· tr×nh bµy ë trªn, trong qu¸ tr×nh tiÕn ho¸ cña Tr¸i ®Êt, mét l−îng lín c¸c bon ®· ®−îc lÊy ra tõ khÝ quyÓn vµ tÝch luü vµo c¸c “kho dù tr÷” ®Þa chÊt. L−îng dù tr÷ c¸c bon ®ã cã trong c¸c tÇng ®Þa chÊt cña th¹ch quyÓn, trong ®¹i d−¬ng, trªn mÆt ®Êt vµ trong khÝ quyÓn (xem h×nh 1). KhÝ quyÓn 700 x 109 tÊn §¹i d−¬ng 10 035 703 x 109 tÊn MÆt ®Êt 3600 x109 tÊn Trong ®¸ (kÓ c¶ n¨ng l−îng ho¸ th¹ch) 50 005 000 x 109 tÊn Hinh 1. Chu tr×nh c¸cbon, c¸c kho dù tr÷ chÝnh vμ dßng di chuyÓn. HiÖn nay ch−a ®o ®−îc tÊt c¶ c¸c dßng, nh−ng còng cã thÓ −íc l−îng ®−îc mét phÇn: dßng chuyÓn tõ khÝ quyÓn xuèng mÆt ®Êt ®−îc xem lµ lín nhÊt vµo kho¶ng 70 x 109 tÊn/n¨m; c¸c sinh vËt biÓn hµng n¨m hÊp thu kho¶ng 45 x 109 tÊn, nh−ng b¶n th©n ®¹i d−¬ng cã thÓ hßa tan mét l−îng lín h¬n. C¸c qu¸ tr×nh tù nhiªn cã thÓ c©n b»ng trong thêi gian ng¾n. Dioxit c¸cbon ®−îc lÊy ®i tõ khÝ quyÓn trong qu¸ tr×nh quang hîp vµ hßa tan vµo ®¹i d−¬ng. Dioxit c¸cbon còng ®−îc gi¶i phãng vµo khÝ quyÓn qua qu¸ tr×nh h« hÊp cña c¸c sinh vËt trªn c¹n, vµ hoµ tan vµo n−íc biÓn ë c¸c ®¹i d−¬ng. Mét sè thùc vËt vµ ®éng vËt cßn ®−îc gi÷ l¹i d−íi d¹ng c¸c líp than bïn hay c¸c tÇng trÇm tÝch ë ®¸y ®¹i d−¬ng vµ kh«ng thÓ trë l¹i khÝ quyÓn. C¸c tÇng ®¸ v«i vµ san h« ®−îc h×nh thµnh còng ®· l−u gi÷ cacbonat canxi trong ®ã - tuy nhiªn dioxit cacbon còng cã thÓ ®−îc gi¶i phãng tõ c¸c lo¹i ®¸ vµo khÝ quyÓn qua c¸c ho¹t ®éng cña nói löa. KÝch th−íc cña c¸c kho dù tr÷ c¸c bon vµ dßng di 10
chuyÓn c¸c bon rÊt kh¸c nhau vµ l−îng dioxit c¸cbon trong khÝ quyÓn lµ rÊt nhá so víi l−îng c¸c bon cã ë c¸c kho dù tr÷. Mét l−îng dioxit c¸cbon míi ®¸ng kÓ ®ang ®−îc ®−a vµo khÝ quyÓn trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y lµ do ®èt c¸c chÊt ®èt ho¸ th¹ch. Kho¶ng chõng 5.000 triÖu tÊn hµng n¨m, so víi dßng c¸cbon thiªn nhiªn th× rÊt bÐ, nh−ng nã còng chiÕm ®Õn 0,7% cña toµn thÓ l−îng dioxit c¸cbon cña khÝ quyÓn, vµ nh− vËy l−îng dioxit cacbon thªm hµng n¨m nµy cã thÓ tÝch luü dÇn trong mét vµi thËp kû lµm cho nång ®é dioxit c¸cbon trong khÝ quyÓn t¨ng dÇn. Theo c¸c sè liÖu ®· ®o ®¹c ®−îc th× nång ®é dioxit c¸cbon trong khÝ quyÓn ®· t¨ng tõ 315 phÇn triÖu (p.p.m) trong n¨m 1957 ®É lªn ®Õn 359 p.p.m vµo n¨m 1987. Víi møc ®é nh− ngµy nay th× nång ®é dioxit c¸cbon trong khÝ quyÓn sÏ t¨ng ®Õn 600 p.p.m. vµo cuèi thÕ kû nµy vµ ch¾c ch¾n ®iÒu ®ã sÏ cã t¸c ®éng lín ®Õn khÝ hËu toµn cÇu vµ tÊt nhiªn ®Õn nÒn kinh tÕ x· héi cña mäi n−íc, mäi d©n téc trªn thÕ giíi. I.1.3 Chu tr×nh n−íc Mäi ng−êi trong chóng ta ®Òu biÕt r»ng m−a r¬i xuång tõ m©y, ch¶y theo suèi xuèng s«ng råi ®æ ra biÓn kh¬i. Chóng ta ë ViÖt Nam ®Òu biÕt r»ng m©y tõ biÓn ®«ng th−êng ®em theo m−a. Nh− vËy lµ m©y ®−îc h×nh thµnh tõ h¬i n−íc do n−íc biÓn bÞ bèc h¬i. Sù di chuyÓn cña n−íc trªn thÕ giíi t¹o thµnh mét chu tr×nh ®−îc gäi lµ chu tr×nh n−íc: n−íc biÓn bèc h¬i, bay vµo kh«ng khÝ t¹o thµnh m©y, sinh ra m−a, r¬i xuèng mÆt ®Êt råi l¹i ch¶y ra biÓn. C¸c nhµ khoa häc ®· −íc l−îng ®−îc khèi l−îng n−íc cã trªn ®Êt liÒn, trong biÓn c¶ vµ trong kh«ng khÝ vµ c¶ khèi l−îng dßng n−íc l−u chuyÓn tõ chç nµy ®Õn chç kia (xem h×nh 2). Trong c¸c khèi b¨ng chøa 29 triÖu km3 n−íc; ao hå vµ s«ng chøa 0,2 triÖu km3; biÓn vµ ®¹i d−¬ng chøa 1350 triÖu km3; trong khÝ quyÓn chøa 0,013 triÖu km3 n−íc vµ trong sinh khèi cã 0,0006 triÖu km3 . Nh− vËy phÇn khèi l−îng n−íc trªn Tr¸i ®Êt lµ ë c¸c ®¹i d−¬ng vµ chØ mét phÇn rÊt bÐ ë trong khÝ quyÓn. Hµng n¨m cã kho¶ng 99 000 km3 n−íc m−a r¬i xuèng ®Êt liÒn vµ kho¶ng 324 000 km3 n−íc m−a r¬i xuèng ®¹i d−¬ng; 62 000 km3 n−íc bèc h¬i tõ ®Êt liªn vµ 361 000 km3 tõ ®¹i d−¬ng. Theo tÝnh to¸n cña c¸c nhµ khoa häc th× mçi giät n−íc ®−îc gi÷ l¹i trong khÝ quyÓn kho¶ng mét ®Õn hai tuÇn tr−íc lóc r¬i xuèng thµnh m−a hay tuyÕt; ng−îc l¹i mçi giät n−íc khi ®· vµo ®¹i d−¬ng th× ®−îc gi÷ l¹i ë ®ã trung b×nh kho¶ng 4 000 n¨m. 11
H×nh 2. Chu tr×nh n−íc Nh×n chung trªn c¶ thÕ giíi chu tr×nh n−íc nh− ®· m« t¶, nh−ng trong thùc tÕ, ë mçi vïng chÕ ®é n−íc rÊt kh¸c nhau tuú theo kh«ng gian vµ thêi gian. ë c¸c vïng nhiÖt ®íi, m−a nhiÒu hµng n¨m trung b×nh kho¶ng vµi ba ngh×n mm, trong lóc ®ã ë c¸c vïng kh« h¹n nh− c¸c vïng sa m¹c hay vïng cùc hµng n¨m chØ nhËn ®−îc kho¶ng 100 ®Õn 200 mm m−a hay tuyÕt. L−îng m−a cã ¶nh h−ëng lín ®Õn sù ph¸t triÓn cña c¸c loµi thùc vËt, tuy nhiªn c¸c loµi thùc vËt còng lµm gia t¨ng l−îng n−íc chuyÓn vµo khÝ quyÓn. Cïng víi sù bèc h¬i tõ mÆt ®Êt mét l−îng n−íc nhÊt ®Þnh ®· ®−îc bèc h¬i qua bÒ mÆt cña l¸ c©y vµo kh«ng khÝ. Tæng sè khèi l−îng n−íc trë l¹i kh«ng khÝ b»ng h¬i n−íc qua qu¸ tr×nh bèc h¬i ®−îc gäi lµ qu¸ tr×nh tho¸t h¬i n−íc (evapotranspiration) - n−íc bèc h¬i qua lç khÝ trªn bÒ mÆt l¸ c©y – cã thÓ lín h¬n rÊt nhiÒu so víi khèi l−îng n−íc bèc h¬i th«ng th−êng. Ng−îc l¹i ®é Èm lín trong kh«ng khÝ l¹i t¹o nªn m−a vµ thóc ®Èy sù ph¸t triÓn cña c©y. Nh− vËy lµ c¸c hÖ tù nhiªn th−êng cã c¬ chÕ hÕt søc phøc t¹p. C¸c chu tr×nh tù nhiªn rÊt vÜ ®¹i vµ l¹ lïng, nh−ng t¹i sao c¸c chu tr×nh Êy cã thÓ vËn hµnh ®−îc víi n¨ng l−îng ®−îc cung cÊp nh− thÕ nµo? I.1.4 Nguån n¨ng l−îng cÇn thiÕt cho c¸c chu tr×nh tù nhiªn Còng t−¬ng t− nh− ®i xe ®ap, muèn xe ch¹y th× ph¶i ®¹p, c¸c chu tr×nh thiªn nhiªn, nh− chu tr×nh cacbon hay chu tr×nh n−íc, ®Ó vËn hµnh ®−îc còng cÇn ph¶i cã nguån n¨ng l−îng tõ ngoµi ®−a vµo. N¨ng l−îng ®ã chÝnh lµ n¨ng l−îng tõ mÆt trêi, nh−ng tu©n theo mét nguyªn t¾c c¬ b¶n: nguån n¨ng l−îng sö dông trong c¸c c¸c quy tr×nh vÒ m«i tr−êng ch¶y liªn tôc, ®Õn tõ n¬i xuÊt ph¸t råi tan biÕn vµo vò trô, vµ nguån n¨ng l−îng ®o cã khèi l−îng kh«ng thay ®æi vµ cã thÓ chuyÓn tõ tr¹ng th¸i nµy qua tr¹ng th¸i kh¸c. Sù chuyÓn ®æi cña nguån n¨ng l−îng ®ã cùc kú phøc t¹p, vµ còng cã thÓ t¹m thêi ®−îc tÝch luü l¹i d−íi d¹ng c¸c chÊt ®èt ho¸ th¹ch (nh− than ®¸ hay dÇu má), 12
nh−ng chØ lµ mét l−îng rÊt bÐ nhá ®· ®Õn ®−îc Tr¸i ®Êt vµ ®−îc gi÷ l¹i d−íi c¸c h×nh thøc ®ã. Cßn c¸c phÇn cßn l¹i th× ®i ®©u? Sù di chuyÓn cña nguån n¨ng l−îng tõ mÆt trêi ®Õn Tr¸i ®Êt ®−îc m« t¶ ë h×nh 3. Trong toµn bé nguån n¨ng l−îng MÆt trêi chiÕu xuèng Tr¸i ®Êt th× kho¶ng 30% ph¶n x¹ trë l¹i kh«ng trung do m©y vµ bôi. Kho¶ng 1/5 ®−îc khÝ quyÓn hÊp thu tr−íc lóc ®Õn ®−îc mÆt ®Êt; kho¶ng mét nöa ®Õn ®−îc mÆt ®Êt, kÓ c¶ ®Êt liÒn vµ biÓn c¶, trong ®ã kho¶ng mét phÇn t− ®−îc ph¶n x¹ trë l¹i kh«ng trung, mét nöa lµm bèc h¬i n−íc ë mÆt ®Êt vµ biÓn vµ phÇn lín cßn l¹i to¶ vµo khÝ quyÓn vµ bi khÝ quyÓn hÊp thu, lµm cho khÝ quyÓn Êm lªn vµ t¹o nªn c¸c luång giã theo chiÒu th¼ng ®øng; kho¶ng kh«ng ®Çy 1% t¹o nªn c¸c luång giã trªn mÆt Tr¸i ®Êt vµ kho¶ng 0,2% dïng cho chu tr×nh quang hîp. Nh− vËy lµ nguån n¨ng l−îng tõ m¾t trêi ®i vµo khÝ quyÓn rÊt lín nh−ng chØ cã mét phÇn rÊt nhá ®−îc tÝch luü l¹i qua qu¸ tr×nh quang hîp, trong ®ã ®· cã h¬n 30 % l−îng n¨ng l−îng dù trö ®ã ®· ®−îc con ng−êi sö dông. H×nh 3. Nguån n¨ng l−îng tõ MÆt trêi Trong thùc tÕ nguån n¨ng l−îng tõ MÆt trêi to¶ xuèng mÆt ®Êt kh«ng ®ång ®Òu theo thêi gian vµ kh«ng gian. Do gãc ®Õn cña tia mÆt trêi thay ®æi theo vïng vµ theo mïa mµ ë vïng nhiÖt ®íi vµ vµo mïa hÌ, nguån n¨ng l−îng ®¹t ®Õn nhiÒu h¬n cßn ë c¸c vïng cùc vµ vµo mïa ®«ng th× Ýt h¬n nhiÒu. Ngoµi ra c¸c luång giã trong khÝ quyÓn vµ c¸c dßng n−íc ®¹i d−¬ng còng t¹o nªn sù x¸o trén nhiÖt ®é trªn mÆt ®Êt, nãng tõ c¸c vïng nhiÖt ®íi lªn vïng cùc vµ l¹nh tõ vïng cùc vÒ vïng nhiÖt ®íi. Sù chuyÓn ®æi ®ã còng chÞu ¶nh h−ëng cña ¸p suÊt kh«ng khÝ, giã vµ m−a cña c¸c vïng kh¸c nhau trªn Tr¸i ®Êt. 13
I.1.5. Sinh quyÓn - n¬i sinh sèng cña con ng−êi Tr¸i ®Êt lµ hµnh tinh ®éc nhÊt ®−îc biÕt cho ®Õn nay lµ cã sù sèng. Tr¸i ®Êt ®−îc chia ra lµm mét sè quyÓn c¬ b¶n nh− sau: Th¹ch quyÓn, thuû quyÓn, khÝ quyÓn vµ sinh quyÓn. Th¹ch quyÓn (lithosphere) lµ líp bªn ngoµi cïng cña Tr¸i ®Êt bao gåm vá Tr¸i ®Êt vµ líp trªn cïng cña manti, t»ng r¾n dµy 70 km ë ®¸y ®¹i d−¬ng hoÆc 150 km ë lôc ®Þa. Th¹ch quyÓn t¹o nªn c¸c m¶ng cøng n»m trªn quyÓn mÒm vµ cã thÓ di chuyÓn trªn quyÓn mÒm ®ã. Thuû quyÓn (hydrosphere) lµ toµn bé líp n−íc bao quanh Tr¸i ®Êt, n»m gi÷a khÝ quyÓn vµ vá Tr¸i ®Êt, gåm n−íc láng cña c¸c ®¹i d−¬ng, biÓn, s«ng, hå, ®Çm lÇy vµ n−íc ngÇm, líp tuyÕt phñ hay ®ãng b¨ng. Sù tuÇn hoµn cña n−íc lµm thay ®æi ®Þa h×nh cña Tr¸i ®Êt, chi phèi ®iÒu kiÖn khÝ hËu vµ quyÕt ®Þnh m«i r−êng sèng trªn Tr¸i ®Êt. KhÝ quyÓn (atmosphere) lµ m«i tr−êng khÝ bao quanh Tr¸i §Êt, cã khèi l−îng kho¶ng 5,15 x 1015 tÊn. KhÝ quyÓn chia thµnh c¸c tÇng sau trªn c¬ së cña sù ph©n bè th¼ng ®øng cña nhiÖt ®é vµ mét sè th«ng sè kh¸c: tÇng ®èi l−u (troposphere), tÇng b×nh l−u (stratosphere), tÇng gi÷a (mesosphere), tÇng t¨ng nhiÖt (thermosphere) vµ tÇng ngo¹i quyÓn. KhÝ quyÓn Tr¸i ®Êt lµ bÇu khÝ quyÓn duy nhÊt trong HÖ MÆt trêi cã kh¶ n¨ng lµm ph¸t sinh vµ duy tr× sù sèng: cã chøa oxy, h¬i n−íc, cã nhiÖt ®é thÝch hîp, cã líp ozon ng¨n c¸c sãng ng¾n cã h¹i cho sù sèng, vv. HiÖn nay do c¸c ngµnh c«ng nghiÖp ph¸t triÓn, khÝ quyÓn Tr¸i ®Êt bÞ ph¸ ho¹i nghiªm träng: l−îng khÝ g©y « nhiÔm th¶i vµo khÝ quyÓn ngµy cµng t¨ng (c¸c lo¹i khÝ CFC ph¸ ho¹i tÇng ozon t¹o ra c¸c lç hçng ®Ó lät c¸c tia cùc tÝm nguy hiÓm; c¸c khÝ CO2, CH4 … g©y hiÖu øng nhµ kÝnh, vv..) lµm nhiÖt ®é Tr¸i ®Êt t¨ng dÇn, do ®ã lµm thay ®æi khÝ hËu toµn cÇu, ®e do¹ nghiªm träng sù sèng trªn Tr¸i ®Êt. Sinh quyÓn (Biosphere) lµ líp vá máng vµ kh«ng ®Òu, bao quanh mÆt Tr¸i ®Êt mµ trong ®ã cã tÊt c¶ c¸c sinh vËt sinh sèng vµ c¸c nguyªn tè mµ c¸c sinh vËt trao ®æi víi m«i tr−êng v« sinh. N−íc chiÕm kho¶ng 2/3 khèi l−îng cña tÕ bµo sèng, cßn c¸c ph©n tö chÊt h÷u c¬ cña tÕ bµo, ®−îc t¹o thµnh nhê cacbon, hytro, nit¬ vµ «xy chØ chiÕm mét 1/3 phÇn cßn l¹i. C¸c chÊt nµy vµ c¸c chÊt kh¸c n÷a cña c¸c c¬ thÓ sèng th−êng xuyªn ®−îc trao ®æi, lu©n chuyÓn víi ®Êt, kh«ng khÝ vµ n−íc cña sinh quyÓn. N¨ng l−îng ®Ó t¹o nªn cÊu tróc cña c¸c c¬ thÓ ®−îc l−u gi÷ l¹i trong sinh quyÓn khi ¸nh s¸ng mÆt trêi ®−îc c¸c vi khuÈn, t¶o vµ c©y cá s¶n xuÊt ra c¸c ph©n tö chÊt h÷u c¬ nhê qu¸ tr×nh quang hîp, vµ ng−îc l¹i n¨ng l−îng ®−îc dù tr÷ trong c¸c sinh vËt rêi khái Sinh quyÓn d−íi h×nh thøc nhiÖt. C¸c sinh vËt quang hîp tù t¹o ra chÊt h÷u c¬, trong ®ã mét phÇn ®−îc chóng sö dông cho qu¸ tr×nh sinh sèng vµ ph¸t triÓn cña b¶n 14
th©n chóng; c¸c phÇn chÊt h−u c¬ cßn l¹i lµ s¶n phÈm s¬ cÊp. Toµn bé s¶n phÈm s¬ cÊp do c¸c sinh vËt quang hîp t¹o ra ®−îc tÝch luü qua nhiÒu thÕ hÖ - nguån vËt chÊt nµy lµ nguån n¨ng l−îng ®Ó cho toµn bé cuéc sèng trªn Tr¸i ®Êt tån t¹i vµ ph¸t triÓn. Sinh vËt xuÊt hiÖn vµ ph¸t triÓn ®−îc trªn Tr¸i ®Êt lµ nhê cã n−íc, kh«ng khÝ vµ ®Êt, ®ã lµ nh÷ng yÕu tè v« sinh cÇn thiÕt cho sù sèng. C¸c yÕu tè nµy liªn kÕt víi nhau rÊt chÆt chÏ nhê n−íc nh− lµ mét chÊt hoµ hoµ tan vµ lµ m«i tr−êng trung gian ®Ó thóc ®Èy c¸c ph¶n øng ho¸ häc c¬ b¶n cña sù sèng. Trong lóc cung cÊp c¸c ®iÒu kiÖn cÇn thiÕt cho sù sèng, cÊu tróc vµ thµnh phÇn cña c¸c yÕu tè v« sinh cña vá ngoµi Tr¸i ®Êt còng bÞ t¸c ®éng s©u s¾c mét c¸ch l©u dµi do c¸c c¬ thÓ sèng. Râ rµng nhÊt, vµ còng quan träng nhÊt, sù tån t¹i cña mét l−îng lín chÊt «xy tù do trong kh«ng khÝ, phÇn chÝnh ®−îc sinh ra lµ do qu¸ tr×nh quang hîp ë vi khuÈn lam, ®· ®−îc khëi ®Çu c¸ch ®©y kho¶ng 2000 triÖu n¨m vÒ tr−íc. Nh− vËy, cã thÓ nãi r»ng sinh vËt còng gãp phÇn quan träng trong viÖc lµm thay ®æi m«i tr−êng v« sinh cña Tr¸i ®Êt theo h−íng tèt hay xÊu cho sù sèng, ®iÒu mµ nh÷ng n¨m gÇn ®©y ®−îc nhiÒu ng−êi quan t©m. Sinh quyÓn lµ mét hÖ sinh th¸i khæng lå, duy nhÊt, bao gåm tÊt c¶ c¸c hÖ sinh th¸i trªn c¹n vµ d−íi n−íc. C¸c yÕu tè cÊu thµnh Sinh quyÓn g¾n bã víi nhau b»ng c¸c chu tr×nh vËt chÊt vµ dßng n¨ng l−îng trªn ph¹m vi toµn cÇu. Kh¸i niÖm vÒ Sinh quyÓn lÇn ®Çu tiªn ®−îc nhµ b¸c häc ng−êi ¸o E. Ziu ®−a ra vµo n¨m 1875. §Õn ®Çu thÕ kû thø XX, häc thuyÕt vÒ Sinh quyÓn ®−îc V. I. Vernadxki (1863-1945) ph¸t triÓn ®Çy ®ñ trong c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu Sinh quyÓn vÒ sinh ®Þa ho¸ häc.. Sinh quyÓn bao gåm: − PhÇn thÊp cña líp kh«ng khÝ (khÝ quyÓn) hay cßn gäi lµ tÇng ®èi l−u, n¬i sù sèng cã thÓ tån t¹i ®Õn ®é cao 10-15 km. − Toµn bé líp n−íc (thuû quyÓn), n−íc biÓn, ao, hå, s«ng, suèi, c¸c tÇng n−íc ngÇm, n¬i sù sèng cã thÓ t×m thÊy ë ®é s©u h¬n 11 km. − PhÇn trªn cña líp r¾n cña Tr¸i ®Êt (th¹ch quyÓn), líp phong ho¸, th−êng cã bÒ dµy 30-60 cm, Ýt khi tíi 100-200m hoÆc s©u h¬n. Trong tr−êng hîp ®Æc biÖt cã thÓ t×m thÊy sù sèng ë ngoµi líp phong ho¸. VÝ dô ®· t×m thÊy vi sinh vËt trong n−íc dÇu má ë ®é sau 4 500 mÐt. ë th¹ch quyÓn vµ thuû quyÓn, sinh vËt cã thÓ sèng trän vÑn chu kú sinh tr−ëng vµ ph¸t triÓn, cßn trong khÝ quyÓn, sinh vËt chØ cã thÓ sèng t¹m thêi, di chuyÓn tõ n¬i nµy ®Õn n¬i kh¸c, khi sinh s¶n chóng ph¶i trë vÒ m«i tr−êng r¾n (th¹ch quyÓn) hoÆc m«i tr−êng n−íc (thuû quyÓn). Sinh quyÓn lµ mét kho dù tr÷ n¨ng l−îng khæng lå. Do sù ph¸t triÓn cña giíi sinh vËt, mµ sù tÝch tr÷ n¨ng l−îng sinh häc tõ khi h×nh thµnh ®Õn nay, ngµy cµng t¨ng vÒ sè l−îng. Trong Sinh quyÓn - hÖ sinh th¸i khæng lå - gi÷a c¸c sinh vËt vµ c¸c yÕu tè v« c¬ 15
cña Sinh quyÓn cã sù chuyÓn ho¸ lÉn nhau. Sù tiÕn ho¸ cña sinh vËt dÉn ®Õn nh÷ng biÕn ®æi vµ thóc ®Èy sù tiÕn ho¸ cña m«i tr−êng vËt lý vµ ho¸ häc. Sù cã mÆt cña Sinh quyÓn ®· ®ãng vai trß quan träng trong viÖc lµm thay ®æi c¬ chÕ ho¸ häc trong c¸c quyÓn cña Tr¸i ®Êt. ¶nh h−ëng cña c¸c qu¸ tr×nh sèng ®· lµm thay ®æi thµnh phÇn ho¸ häc cña khÝ quyÓn, thµnh phÇn muèi trong thuû quyÓn, cÊu t¹o cña th¹ch quyÓn trong sù h×nh thµnh thç nh−ìng vµ sù thµnh t¹o, biÕn ®æi cña ®¸ trÇm tÝch. Nh÷ng biÕn ®æi ®ã cña m«i tr−êng l¹i ¶nh h−ëng tíi c¸c sinh vËt. Nhê ®ã Sinh quyÓn ph¸t triÓn vµ tiÕn ho¸ ®¹t tíi sù c©n b»ng æn ®Þnh. Tuy vËy, tõ khi loµi ng−êi xuÊt hiÖn trªn Tr¸i ®Êt vµ t¨ng dÇn vÒ sè l−îng, c¸c ho¹t ®éng cña loµi ng−êi ®· cã t¸c ®éng ®Õn Sinh quyÓn, lµm cho Sinh quyÓn bÞ tæn th−¬ng theo h−íng cã h¹i cho mu«n vËt vµ chÝnh cho c¶ con ng−êi. I.1.6. Giíi h¹n ph©n bè cña sinh vËt trong sinh quyÓn C¸c c¬ thÓ sèng - c¸c sinh vËt ®· vµ ®ang sinh sèng trong Sinh quyÓn rÊt ®a d¹ng vµ ®ã còng lµ ®Æc tr−ng cña Sinh quyÓn. HiÖn nay c¸c nhµ khoa häc còng ch−a thÓ biÕt chÝnh x¸c lµ cã bao nhiªu loµi sinh vËt ®ang vµ ®· sèng trªn Tr¸i ®Êt. Cã thÓ −íc l−îng kho¶ng chõng 5 ®Õn 30 triÖu loµi, thËm chÝ cã ®Õn 100 triÖu loµi ®ang sèng trªn Tr¸i ®Êt, nh−ng ®a sè c¸c nhµ khoa häc tin lµ cã kho¶ng 14 triÖu loµi, trong ®ã chØ míi cã kho¶ng 1,7 triÖu loµi ®· ®−îc m« t¶ vµ ®Æt tªn, cßn sè loµi ®−îc nghiªn cøu ®Çy ®ñ th× rÊt Ýt. Sè loµi ®éng vËt chiÕm kho¶ng 3/4 sè loµi ®· biÕt, cßn sè loµi thùc vËt chØ kho¶ng 1/4. Mét sè nhãm ®−îc nghiªn cøu kü nh− thó, chim. NhiÒu nhãm cßn biÕt ®−îc rÊt Ýt, nh− vi sinh vËt, c«n trïng, c¸c nhãm ®éng vËt kh«ng x−¬ng sèng kh¸c vµ c¸c loµi sèng ë c¸c ®¸y ®¹i d−¬ng NhiÒu loµi ®éng vËt sèng nhê ®−îc vµo c¸c loµi thùc vËt lµ v× c¸c loµi thùc vËt cã sinh khèi rÊt lín, tuy r»ng sè loµi l¹i rÊt Ýt. Toµn bé khèi l−îng c¸c chÊt h÷u c¬ cña c¸c sinh vËt −íc tÝnh cã thÓ tÝch kho¶ng 9 - 10 triÖu km3, trong ®ã khèi l−îng thùc vËt lín h¬n khèi l−îng ®éng vËt kho¶ng 10 - 100 ngµn lÇn. §Æc biÖt rõng lµ n¬i tÝch luü trªn ®Êt liÒn khèi l−îng khæng lå nh÷ng c©y cá, chiÕm 5-10 lÇn khèi l−îng c©y cá cña ®ång cá. Khèi l−îng ®éng vËt ë biÓn lín h¬n gÊp béi khèi l−îng ®éng vËt trªn ®Êt liÒn. 16
H×nh 4. S¬ ®å kh«ng gian cña Sinh quyÓn trªn Tr¸i ®Êt Thùc vËt ph©n bè trªn Tr¸i ®Êt t¹o thµnh mét tÊm th¶m, cßn ®éng vËt ph©n bè r¶i r¸c trªn tÊm th¶m ®ã. Tuy nhiªn kho¶ng kh«ng gian cña Sinh quyÓn mµ ®éng vËt chiÕm cø l¹i lín gÊp 5 lÇn kh«ng gian cña thùc vËt, bëi v× ë nhiÒu chç ®éng vËt sinh sèng ®−îc nh−ng l¹i kh«ng cã thùc vËt, nh− c¸c vïng n−íc s©u ch¼ng h¹n. BÒ dµy cña Sinh quyÓn ë lôc ®Þa còng nh− ë ®¹i d−¬ng ®o ®−îc kho¶ng hµng chôc km, nh−ng ®a sè sinh vËt tËp trung t¹o thµnh mét líp máng so víi bÒ dµy cña Sinh quyÓn. VÝ dô thùc vËt tËp trung ë líp thÊp cña tÇng ®èi l−u trong kho¶ng tõ 10- 50 mÐt, chØ cã mét sè tr−êng hîp c¸ biÖt lªn ®Õn ®é cao 100-150 m so víi mÆt ®Êt, n¬i cã thÓ t×m thÊy phÊn hoa, bµo tö, h¹t c©y. Cßn ë trong lßng ®Êt, thùc vËt th−êng sèng trong líp ®Êt mÆt, líp trªn cïng cña th¹ch quyÓn. Vi sinh vËt, c¸c ®éng vËt kh«ng x−¬ng sèng vµ ®éng vËt cã x−¬ng sèng t×m thÊy ë nh÷ng chç s©u h¬n, cã khi ®Õn vµi chôc mÐt. ë biÓn vµ ®¹i d−¬ng, cã thÓ t×m thÊy sinh vËt ë tÊt c¶ c¸c n¬i , tuy nhiªn thùc vËt chØ t×m thÊy ë tÇng mÆt, ®Õn ®é s©u cßn cã thÓ nhËn ®−îc ¸nh s¸ng mÆt trêi. NhiÒu loµi ®éng vËt sèng ®−îc ë ®¸y ®¹i d−¬ng, ë ®é s©u trªn 11 km. ë mét sè n¬i trªn Tr¸i ®Êt kh«ng cã sinh vËt sinh sèng, v× ë ®ã kh«ng ®ñ ®iÒu kiÖn cho sù sèng tån t¹i nh− ë miÖng nói löa ®ang ho¹t ®éng, ë nh÷ng hå vµ biÓn nhá cã nång ®é muèi qu¸ cao, nh÷ng suèi n−íc nãng trªn 700 C, nh÷ng vòng n−íc bÞ « nhiÔm khÝ ®éc hydro sulfure (H2S), chÊt ®éc arsenic…VÝ dô “biÓn kÝn” hay “biÓn chÕt” ë Palestin cã nång ®é muèi 231,3%, hå Tuse Tollu ë Thæ NhÜ Kú cã nång ®é muèi 320%, kh«ng cã mét sinh vËt nµo cã thÓ sèng ®−îc ë ®ã. Do phÇn lín c¸c sinh vËt sinh sèng tuú thuéc trùc tiÕp hay gi¸n tiÕp vµo ¸nh s¸ng mÆt trêi mµ nh÷ng vïng cã ¸nh s¸ng mÆt trêi t¹o thµnh nh÷ng vïng c¬ b¶n cña Sinh quyÓn: nh− líp máng vµi cm cña mÆt ®Êt, líp trªn cña ao hå, s«ng suèi vµ ®¹i d−îng, n¬i mµ ¸nh s¸ng mÆt trêi cã thÓ xuyªn ®Õn ®−îc. 17
Nh− vËy trong Sinh quyÓn, sinh vËt ph©n bè kh«ng ®Òu, chóng tËp trung ë nh÷ng n¬i cã ®iÒu kiÖn sinh sèng thuËn lîi, chç cµng cã nhiÒu ®iÒu kiÖn thuËn lîi, cµng cã nhiÒu loµi sinh vËt sinh sèng víi sè l−îng lín. Do sù chuyÓn ho¸ chÊt trong c¸c sinh vËt kh«ng thùc hiÖn ®−îc hay thùc hiÖn mét c¸ch chËm ch¹p khi kh«ng cã n−íc, mµ nh÷ng vïng thiÕu n−íc, sinh vËt rÊt th−a thít nh− c¸c vïng cùc hay trªn c¸c ®Ønh nói rÊt cao, n¬i cã b¨ng vÜnh cöu, hay c¸c sa m¹c. Tuy nhiªn ranh giíi nµy còng kh«ng râ rµng. Sù ph©n bè cña sinh vËt trong thuû quyÓn, th¹ch quyÓn vµ khÝ quyÓn còng rÊt kh¸c nhau tuú theo c¸c vïng ®Þa lý, cã xu h−íng Ýt dÇn tõ xÝch ®¹o ®Õn miÒn cùc, tõ vïng thÊp lªn vïng cao, tõ chç c¹n ®Õn chç s©u h¬n. Thuû quyÓn, vÒ lý thuyÕt mµ nãi th× chç nµo còng cã ®ñ ®iÒu kiÖn cho sù sèng v× thÕ mµ hÇu nh− ë ®©u còng cã thÓ t×m thÊy sinh vËt sinh sèng, vµ còng v× thÕ mµ thuû quyÓn chiÕm thÓ tÝch lín nhÊt cña Sinh quyÓn. Tuú thuéc vµo ®é trong cña n−íc, mµ vïng cã ¸nh s¸ng mÆt trêi, cã thÓ lµ vµi ba cm mÆt n−íc hay s©u ®Õn vµi ba tr¨m mÐt, tuy nhiªn vïng sèng ë ®¹i d−¬ng cã thÓ më réng ®Õn c¶ nh÷ng n¬i s©u nhÊt, n¬i hoµn toµn kh«ng cã tÝ ¸nh s¸ng mÆt trêi nµo, ë ®é s©u h¬n 10 km. ë ®©y sinh vËt sinh sèng ®−îc nhê vµo c¸c chÊt b· h÷u c¬ th−êng xuyªn l¾ng xuèng nh− m−a tõ c¸c líp n−íc phÝa trªn. Ngoµi ra ë c¸c ®¸y ®¹i d−¬ng cßn cã c¸c quÇn x· ®éng vËt sèng dùa vµo c¸c vi sinh vËt nhËn ®−îc n¨ng l−îng tõ nguån hytro sulphit cña c¸c suèi nãng. ë ®é s©u d−íi vµi tr¨m mÐt ë c¸c ®¹i d−¬ng, khèi l−îng sinh vËt th−êng rÊt thÊp. §iÒu kiÖn sèng ë ®¹i d−¬ng còng nh− trong c¸c thuû vùc lôc ®Þa t−¬ng ®èi æn ®Þnh, nªn sinh vËt kh«ng nh÷ng sèng ®−îc ë tÊt c¶ mäi n¬i cã n−íc, mµ cßn tËp trung mét sè l−îng lín t¹i nh÷ng n¬i thuËn lîi nh− ë c¸c vïng nhiÖt ®íi. Do ®iÒu kiÖn t−¬ng ®èi æn ®Þnh nªn ®· h¹n chÕ viÖc h×nh thµnh c¸c loµi míi, còng v× thÕ mµ sè l−îng loµi sinh vËt ë biÓn Ýt h¬n so víi sinh vËt trªn c¹n, nh−ng c¸c loµi sinh vËt ë biÓn l¹i cã tuæi ®Þa chÊt cao h¬n c¸c loµi ë trªn c¹n. HiÖn nay ®· x¸c ®Þnh ®−îc trong sè 63 líp ®éng vËt th× cã ®Õn 52 líp cã mÆt ë ®¹i d−¬ng, trong ®ã 31 líp chØ cã ë biÓn mµ kh«ng cã trªn lôc ®Þa. Trong 33 líp thùc vËt trªn Tr¸i ®Êt, th× ë ®¹i d−¬ng t×m thÊy 10 líp, trong ®ã cã 5 líp chØ sèng ë m«i tr−êng n−íc mÆn. §Õn nay, trong c¸c ®¹i d−¬ng ®· biÕt trªn 200.000 loµi sinh vËt, gåm c¸c sinh vËt tr«i næi (Plankton), sinh vËt ®¸y (thùc vËt ®¸y Phytobenthos vµ ®éng vËt ®¸y zoobenthos), ®éng vËt tù b¬i trong c¸c tÇng n−íc trung gian (Nekton) nh− c¸, mùc, r¾n biÓn, rïa biÓn, thó biÓn, sinh vËt sèng trªn mµng n−íc (Pleiston vµ Neiston), sinh vËt ë bê. Tæng s¶n l−îng sinh vËt cña ®¹i d−¬ng ®−îc ®¸nh gi¸ nh− sau: Phytoplankton 550 tû tÊn, Phytobenthos 0,2 tû tÊn, Zooplankton 53 tû tÊn, Zoobenthos 3 tû tÊn vµ Nekton 0,2 tû tÊn. Tæng s¶n l−îng chung cña toµn bé thùc vËt ë biÓn lµ 550,2 tû tÊn, cßn ®éng vËt kho¶ng 56,2 tû tÊn. Nh− vËy, ë ®¹i d−¬ng, tøc lµ trong thuû quyÓn, khèi l−îng thùc vËt – sinh vËt 18
tù d−ìng còng lín h¬n sinh vËt dÞ d−ìng (®éng vËt) nhiÒu lÇn, nh−ng ph¹m vi ph©n bè cña ®éng vËt l¹i lín h¬n ph¹m vi cña thùc vËt nhiÒu lÇn. Trªn lôc ®Þa, ®iÒu kiÖn sèng rÊt kh¸c nhau, ngay c¶ trong mét khu vùc nhá. Mçi vïng ®Þa lý chØ thÝch hîp víi mét nhãm sinh vËt. Tuy vËy víi diÖn tÝch chØ chiÕm 29% diÖn tÝch bÒ mÆt Tr¸i ®Êt, sè l−îng c¸c loµi sinh vËt (®éng vËt vµ thùc vËt) trªn ®Êt liÒn rÊt lín, lín h¬n nhiÒu lÇn so víi c¸c loµi ®éng vËt vµ thùc vËt trong thuû quyÓn. PhÇn lín c¸c sinh vËt trªn c¹n ®Òu ph¶i liªn hÖ víi ®Êt. §Êt lµ gi¸ thÓ, lµ n¬i sinh sèng, kiÕm ¨n, sinh s¶n cña rÊt nhiÒu loµi sinh vËt. Nh−ng ®i s©u vµo lßng ®Êt th× sè l−îng loµi ®éng vËt cµng Ýt. RÔ c©y còng chØ ¨n s©u vµo lßng ®Êt ë møc ®é nhÊt ®Þnh. Th−êng rÔ c©y vµ c¸c loµi ®éng vËt chØ sèng ë trong líp ®Êt phong ho¸ kh«ng qu¸ 10 mÐt. Chui s©u vµo lßng ®Êt, ®éng vËt kh«ng kiÕm ®−îc thøc ¨n. TÝnh chÊt c¬ häc cña c¸c líp ®Êt ®¸ còng h¹n chÕ kh¶ n¨ng ®éng vËt chui s©u vµo lßng ®Êt, ®ång thêi chui s©u vµo lßng ®Êt còng kh«ng cã ¸nh s¸ng mµ nhiÖt ®é l¹i t¨ng lªn dÇn. Cø chui s©u vµo lßng ®Êt 100 m, nhiÖt ®é t¨ng lªn 1 ®é C, do ®ã ë ®é s©u ®Õn 3 km trong lßng ®Êt sinh vËt kh«ng thÓ sèng ®−îc. Tuy nhiªn trong tr−êng hîp c¸ biÖt ng−êi ta ®· t×m thÊy gièng c¸ Gasteresteus neubatus ë giÕng s©u 128 m vµ ®· t×m thÊy vi sinh vËt ë giÕng khoan s©u 2,5-3 km, thËm chÝ ®«i khi cßn t×m thÊy c¶ trong c¸c giÕng dÇu má ë ®é s©u 4500 m. Trong khÝ quyÓn, c¸c sinh vËt tËp trung ë líp d−íi cïng cña khÝ quyÓn gäi lµ tÇng ®èi l−u. Trong líp nµy thùc vËt chØ tËp trung sinh sèng tõ mÆt ®Êt lªn ®Õn ®é cao 50 m, n¬i di chuyÓn chÝnh cña c¸c phÊn hoa, bµo tö vµ h¹t c©y. NhiÒu ®éng vËt bay vµo khÝ quyÓn còng chØ ë tÇm cao ngang hay trªn c¸c ngän c©y chót Ýt. Nh÷ng loµi ®éng vËt bay giái nh− chim, c«n trïng vµ d¬i cã thÓ bay cao ®Õn 200-300 m. ChØ mét sè loµi chim cã thÓ bay cao ®Õn h¬n 3.000 m. Trªn ®−êng di c−, ngng trêi, sÕu cã thÓ bay qua trªn ngän nói Ev¬ret (cao 8.858 m) cña d·y Hymalaya. Vi khuÈn cã thÓ t×m thÊy ë ®é cao 22 km. Giíi h¹n cao nhÊt cña sù sèng trong khÝ quyÓn cã thÓ lµ 50 km. Giíi h¹n nµy ®−îc quy ®Þnh bëi nhiÖt ®é, ¸p suÊt thÊp vµ chñ yÕu do tia tö ngo¹i cña ¸nh s¸ng mÆt trêi giÕt chÕt sinh vËt ë ®é cao ®ã. C¸c sinh vËt còng kh«ng thÓ sèng trong kh«ng khÝ ë chç qu¸ cao v× cuéc sèng cña chóng lu«n g¾n liÒn víi bÒ mÆt Tr¸i ®Êt. Sù ph©n bè cña sinh vËt trªn c¸c lôc ®Þa thay ®æi theo chiÒu n»m ngang cña c¸c ®íi khÝ hËu vµ chiÒu th¼ng ®øng cña ®é cao cña nói. Trªn lôc ®Þa , nh÷ng ®Æc tÝnh khÝ hËu cña mçi vïng ®Þa lý ®· x¸c ®Þnh c¸c biom (biome) - lµ c¸c quÇn x· cña miÒn réng lín ®éng vËt vµ thùc vËt cã c¸c d¹ng sèng vµ c¸c ®iÒu kiÖn m«i tr−êng gièng nhau thÝch nghi víi ®iÒu kiÖn cña khu vùc, lµ ®¬n vÞ ®Þa lý sinh vËt lín nhÊt vµ ®−îc gäi theo kiÓu −u thÕ cña th¶m thùc vËt, nh− rõng m−a nhiÖt ®íi hoÆc ®ång cá. Tõ vïng cùc ®Õn vïng xÝch ®¹o, cã nh÷ng biom chÝnh sau: ®µi nguyªn hay ®ång rªu (Tundra), rõng l¸ kim (Taiga), rõng l¸ réng rông l¸ theo mïa cña vïng «n ®íi, rõng ¸ 19
nhiÖt ®íi, rõng m−a nhiÖt ®íi. Theo møc ®é kh« c»n cã c¸c biom nh− th¶o nguyªn, xa van nhiÖt ®íi, th¶o nguyªn vïng «n ®íi, hoang m¹c, sa m¹c. NÕu xÐt vÒ møc ®é ®a d¹ng vÒ loµi vµ ®é phong phó c¸c c¸ thÓ ph©n bè tõ vïng xÝch ®¹o tíi vïng cùc cã thÓ nhËn xÐt chung nh− sau: sè l−îng loµi sinh vËt gi¶m dÇn, cßn sè l−îng c¸ thÓ cña mét loµi l¹i t¨ng dÇn tõ vïng xÝch ®¹o ®Õn vïng cùc. Theo s−ên nói, ®i tõ ch©n nói lªn ®Ønh, nh÷ng ®iÒu kiÖn cña m«i tr−êng sèng thay ®æi dÇn: nhiÖt ®é gi¶m, trªn dØnh nói cao th−êng cã chám b¨ng, ®é Èm, chÕ dé giã, sù chiÕu s¸ng ë nh÷ng s−ên nói kh¸c nhau, biÕn ®æi ®¸ng kÓ. Nh÷ng ®iÒu kiÖn ®ã lµm cho c¸c quÇn x· sinh vËt tõ ch©n nói lªn ®Ønh cã nh÷ng biÕn ®æi t−¬ng tù nh− tõ vïng xÝch ®¹o lªn vïng cùc. Nãi tãm l¹i trong Sinh quyÓn sù ph©n bè cña sinh vËt kh«ng ®ång ®Òu. N¬i nµo cã thøc ¨n, cã ®iÒu kiÖn sinh th¸i thuËn lîi th× n¬i ®ã cã sinh vËt sinh sèng. Cµng cã nhiÒu thøc ¨n, sinh vËt tËp trung ë ®ã cµng ®«ng. §iÒu kiÖn sèng cµng thuËn lîi, sinh vËt ë ®ã cµng phong phó. Nh÷ng n¬i sinh vËt tËp trung ®«ng h×nh thµnh nh÷ng trung t©m phong phó. N¬i h×nh thµnh loµi gäi lµ trung t©m ph¸t sinh. Nh− vËy nh÷ng nh©n tè sinh th¸i cña m«i tr−êng cã ¶nh h−ëng tíi sù ph©n bè kh«ng ®ång ®Òu cña c¸c sinh vËt trong Sinh quyÓn, ®ång thêi lµ yÕu tè ¶nh h−ëng tíi quy luËt ph©n bè ®Þa lý cña c¸c sinh vËt trªn Tr¸i ®Êt. I.1.7 Vai trß cña ®a d¹ng sinh häc trong sinh quyÓn Sinh vËt kh«ng nh÷ng lµ thµnh phÇn c¬ b¶n cña sinh quyÓn mµ cßn ®ãng vai trß hÕt søc quan träng cña c¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸, víi s− tham gia cña nhiÒu nhãm sinh vËt kh¸c nhau (c¸c vi khuÈn cè ®Þnh ®¹m vµ c¸c sinh vËt quang hîp) trong c¸c qu¸ tr×nh kh¸c nhau. Nãi mét c¸ch ®¬n gi¶n, mét phÇn cña ®a d¹ng sinh häc lµ rÊt cÇn thiÕt ®Ó duy tr× Sinh quyÓn ho¹t ®éng mét c¸ch b×nh th−êng nh− hiÖn nay, trong ®ã ®a d¹ng vi sinh vËt gi÷ vai trß c¬ b¶n, ®Æc biÖt quan träng. Tuy nhiªn, cÇn cã ®a d¹ng sinh häc víi møc ®é bao nhiªu ®Ó cã thÓ ®¶m b¶o ®−îc ho¹t ®éng b×nh th−êng cña Sinh quyÓn, cã phÇn nµo ®a d¹ng sinh häc lµ thõa th¶i kh«ng, hiÖn nay vÉn ch−a ai x¸c ®Þnh ®−îc. Cho ®Õn nay, mèi liªn quan gi÷a ®a d¹ng sinh häc víi sù c¸c ho¹t ®éng cña toµn bé c¸c hÖ sinh th¸i, kÓ c¶ sù c©n b»ng, tÝnh bÒn vòng, tÝnh mÒm dÎo vµ n¨ng suÊt vÉn cßn ch−a ®−îc biÕt râ. Tuy nhiªn cµng ngµy cµng cã nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ lý luËn vµ thùc tiÔn chØ ra r»ng tÝnh ®a d¹ng gi÷ vai rÊt quan träng trong chøc n¨ng l©u dµi cña c¸c hÖ sinh th¸i. C¸c hÖ sinh th¸i lµ nh÷ng cç m¸y s¶n xuÊt cña tr¸i ®Êt cïng víi c¸c céng ®ång c¸c loµi sinh vËt sinh sèng vµ ph¸t triÓn trong nh÷ng ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh vµ t−¬ng t¸c rÊt chÆt chÏ víi nhau vµ víi c¸c ®iÒu kiÖn vËt lý cña n¬i chóng sinh sèng. §ã lµ c¸c khu rõng, vïng ®ång cá, s«ng, hå, vïng bê biÓn, c¸c h¶i ®¶o, c¸c vïng n−íc s©u, nói, c¸c vïng s¶n xuÊt n«ng nghiÖp vµ c¶ c¸c thµnh phè n÷a. Mçi hÖ sinh th¸i lµ mét kiÓu gi¶i quyÕt cuéc sèng trong ®iÒu kiÖn vÒ m«i tr−êng nhÊt ®Þnh, ®· ®−îc h×nh thµnh vµ tån t¹i 20