Giáo trình Sinh thái học - Đại cương - 2024 Sep PDF

SINH THÁI HỌC PGS.TS. Đào Thanh Sơn Khoa Môi trường và Tài nguyên Đại học Bách Khoa TP. HCM Sông Mekong: dài ~ 4,300 km Sông dài nhất ĐNA & thứ 12 thế giới Bắt nguồn: TQ, Myamar, Lào, Thái Land, Cambodia & Việt Nam ~ 60 triệu người sống trong lưu vực sông Mekong (> 20 mil. Thai, ~ 20 mil. Vi...

SINH THÁI HỌC PGS.TS. Đào Thanh Sơn Khoa Môi trường và Tài nguyên Đại học Bách Khoa TP. HCM Sông Mekong: dài ~ 4,300 km Sông dài nhất ĐNA & thứ 12 thế giới Bắt nguồn: TQ, Myamar, Lào, Thái Land, Cambodia & Việt Nam ~ 60 triệu người sống trong lưu vực sông Mekong (> 20 mil. Thai, ~ 20 mil. Vietnamese, most of Laos and Cambodia population) > 1000 loài đặc hữu bao gồm > 700 sống di cư Sản lượng cá nước ngọt cao nhất trên thế giới (> 13 lần tổng lượng cá của tất cả sông + hồ ở Bắc Mỹ) Tonle Sap ở Cambodia tạo sinh kế cho > 30% dân số Cambodia  Funan Techo dài: 180 km rộng: 100 m sâu 5,4 m 100 km : giảm 50% lưu lượng nước ước tính sông Mekong đi vào Việt Nam ? Chất khai hoang 1961 – 1971: quân đội Hoa Kỳ đã rải ~ 80 triệu lít chất khai hoang lên VIệt Nam (airplanes & helicopters) ~ 60% của chất khai hoang là Agent Orange nhiều hợp chất độc khác: chất trắng, malathion, BTEX (benzene, toluen,ethylbenzen, xylene) 11/3/2011: động đất + sóng thần - Fukushima Daiichi phát thải phóng xạ [Cs-134] và [Cs-137] (18/9/2011); 1 ô nhỏ (ảnh bên phải) = 1 km2 Phóng xạ gây tổn thương trực tiếp Phóng xạ chuyển hóa (H2O) trong tế bào thành H2 + OHe-. OHe- + H2O/ O2 = H2O2, H2O2 có thể làm đứt gãy DNA (≤ 60%) NMĐ hạt nhân Fukushima xả nước thải phóng xạ (24/8/2023), kéo dài 17 ngày, Tổng: 7800 m3 nước thải Nước thải: ~ 190 becquerel Triti/ lít, QC WHO: 10.000 becquerel Triti/L (1 becquerel ~ 1 đơn vị phóng xạ) Cá heo Ông Sư (Orcaella brevirostris) ở quần đảo Cá heo Đốm nhiệt đới (Stenella attenuata) tìm thấy ở Bà Lụa, Kiên Giang (năm 2011) biển Vũng Tàu (năm 2012)  Nhu cầu năng lượng Thermo-power plants coal utilization Lợi ích kinh tế Others …. Working Tiêu thụ tài nguyên Under construction Stop working Phát thải chất ô nhiễm Nóng lên toàn cầu Hậu quả….. MP2.5 PM10 Basel City, Thụy Sĩ Diện tích cây xanh (/1 người) trong đô thị: - Paris: 25 m2 - Berlin: 50 m2 - Seoul: 41 m2 - Singapore: 30 m2 - Hà Nội: 2 m2 - HCM: 0,5 m2 - TG: phổ biến: 20 - 25 m2 Chuẩn đầu ra: 1. Nắm được kiến thức cơ bản về sinh thái học và môi trường (sự chuyển hóa năng lượng, vật chất trong hệ sinh thái) Hiểu được các thành phần cơ bản của sinh thái học Hiểu rõ các chu trình sinh địa hóa trong tự nhiên Hiểu được các đặc trưng của quần thể, quần xã và hệ sinh thái Hiểu được sự tương tác giữa sinh vật với sinh vật và sinh vật với môi trường 2. Có thể phân tích và dự báo về diễn biến sinh thái (dưới tác động của con người) Có thể đánh giá và dự đoán được quá trình diễn biến sinh thái dưới tác động của con người Có thể đưa ra ý tưởng về áp dụng sinh thái học và cải tạo chất lượng môi trường 3. Có kỹ năng mềm Khả năng giao tiếp, diễn đạt hiệu quả; Khả năng làm việc độc lập và làm việc nhóm; Khả năng thuyết trình và thương thuyết Tài liệu tham khảo Giáo trình chính Stiling, P., 2002. Ecology: Theories and applications. 4th Edition. Prentice-Hall of India Private Limited. New Delhi. Molles, M.C., Sher, A.A., 2019. Ecology: concepts and applications. 8th edition. McGraw Hill Education Tài liệu đọc thêm Robert Wetzel, 2001. Limnology. Walker, C.H., Hopkin,S.P., Sibly, R.M., Peakall,D.B., 2012. Principles of Ecotoxicology, 3rd edition.Taylor & Francis Đỗ Hồng Lan Chi, Bùi Lê Thanh Khiết, Đào Thanh Sơn, 2015. Độc học Sinh thái. NXB ĐHQG Tp. HCM Nội dung chính của chương trình học 1. Đại cương về sinh thái học - khái niệm chung 2. Cơ sở sinh thái học: các yếu tố sinh thái giới hạn của môi trường 3. Sinh thái học: Tập tính và tiến hóa, Quần thể, Quần xã sinh vật 4. Hệ sinh thái 5. Độc học sinh thái  Đánh giá kết quả học tập Bài tập nhóm (trình bày, trả lời câu hỏi, bài viết) : 30% Kiểm tra giữa kỳ (trắc nghiệm) : 20% Thi cuối khóa (tự luận) : 50% ---------------------------------------------------------- Cách tính điểm cho cột bài tập nhóm: Kế hoạch: thuyết trình BT nhóm: tuần học thứ: 45 (7 Nov) - 49 (5 Dec) A + (B x 2) của học kỳ Điểm tổng kết = ---------------------- + điểm thưởng 3 phần thuyết trình (tại lớp) = A/10 (điểm) bài báo cáo (file nộp sau khi thuyết trình) = B/10 (điểm) Trong quá trình seminar, SV có câu hỏi hay dành cho nhóm bạn mình, sẽ được cộng điểm. 1 câu hỏi ~ 0.25 điểm. Tổng điểm thưởng ≤ 1.5 điểm Nộp bài viết báo cáo: Đại diện nhóm nộp bài cho giảng viên qua email Khi nộp bài, đại diện nhóm phải gởi cho cùng lúc giảng viên và tất cả các thành viên trong nhóm  Quy định lớp học Theo quy định chung của Khoa và Trường Không sử dụng điện thoại trong lớp, tắt âm thanh Seminar phải được trình bày + nộp đúng hạn Không được copy hoặc cho phép copy bài (0 điểm) Thảo luận chuyên môn: lớp, văn phòng, email ? thảo luận: như thông báo trên E-learning: working hours 268 Lý Thường Kiệt, nhà B9, Bộ môn Quản lý Môi trường di động: 0918 713 216 email: [email protected] Chương 1: Đại cương về sinh thái học - khái niệm chung Các nội dung chính của chương 1.1. Khái niệm chung 1.2. Lịch sử, đối tượng, nội dung, ý nghĩa, phương pháp nghiên cứu của sinh thái học và môi trường 1.3. Sinh thái học ứng dụng 1.1. Khái niệm chung Sinh thái học (ecology): nghiên cứu mối tương tác giữa các nhóm sinh vật, và giữa sinh vật với môi trường xung quanh Quần thể (population): tập hợp những cá thể cùng loài sống trong một không gian nhất định, ở cùng một thời điểm nhất định 1.1. Khái niệm chung Quần xã (community): tập hợp hai (nhiều quần thể) sống trong một không gian nhất định, hình thành trong cùng quá trình. Hệ sinh thái (ecosystem): hệ chức năng gồm (các) quần xã (thành phần hữu sinh) + môi trường sống của chúng (thành phần vô sinh) Rừng nhiệt đới, Vùng khô hạn (sa mạc) Sông, suối 1.1. Khái niệm chung Vùng đệm: vùng giao nhau giữa 2 hệ sinh thái 1.1. Khái niệm chung Môi trường (environment): tập hợp tất cả các thành phần của thế giới vật chất bao quanh có khả năng tác động đến sự tồn tại và phát triển của sinh vật. Môi trường sống của sinh vật: khí quyển ( < 1 2 k m ) , thủy quyển, thạch quyển (~ 60m) Sinh vật cảnh: toàn bộ sinh vật sống trong 1 môi trường nhất định Sinh thái cảnh: phần môi trường chung quanh sinh vật cảnh sống 1.1. Khái niệm chung Đa dạng sinh học (biodiversity): đa dạng về loài (sinh vật), đa dạng về gen (sinh vật) và đa dạng hệ sinh thái. tảo: > 40.000 nấm: > 80.000 rêu: ~ 9.000 thực vật: > 400.000 1.1. Khái niệm chung worm: > 24.000 insects: > 1 million mollusk: ~ 80.000 fish: ~ 20.000 1.1. Khái niệm chung lưỡng cư và bò sát > 11.000; chim > 8.000; thú ~ 4.000 1.1. Khái niệm chung Đa dạng sinh học ở Việt Nam: một số hình ảnh minh họa Cá chình hoa, loài cá quý hiếm, sống di cư từ thượng nguồn đến cửa sông (ảnh: Nguyễn Xuân Đồng) Chào mào vàng Sả đầu nâu Cu Gáy Chim Khách mào đen Ảnh chim: TS. Nguyễn Trần Vỹ 1.1. Khái niệm chung Đa dạng sinh học ở Việt Nam: một số hình ảnh minh họa Kỳ Tôm Kỳ Sừng Ếch Cây Cầy Vòi Hương Chồn Vàng Dơi Nâu Ảnh: TS. Ngô Văn Trí 1.1. Khái niệm chung Đa dạng sinh học ở Việt Nam: một số hình ảnh minh họa Một số loài thực vật quý hiếm ở khu vực dự án thủy điện Đồng Nai 6 (ảnh: TS. Đặng Văn Sơn) hình trái: sao đen hình giữa: cầy hình phải: lười ươi Vệ tuyến loài đặc hữu Clip: Cat Tien National Park 1.1. Khái niệm chung Chuỗi thức ăn (food chain) & lưới thức ăn (food web) 1.1. Khái niệm chung Tài nguyên (resources): là tất cả mọi dạng vật chất hữu dụng cho con người và sinh vật, đó là một phần của môi trường cần thiết cho sự sống. Clip: Son Doong cave 1.1. Khái niệm chung Clip: algae as pollutant cleaners Công nghệ sinh thái (ecotechnology): là một ngành khoa học ứng dụng, tìm kiếm các giải pháp nhằm thoả mãn các nhu cầu của con người nhưng gây tác động tối thiểu đến các hệ sinh thái. 1.1. Khái niệm chung Vườn rau (mini farm in a campus of Loyola) 1.1. Khái niệm chung Clip: aeroponic technology Vườn rau sạch ở Đà Lạt 1.1. Khái niệm chung Nuôi ngọc trai ở Phú Quốc 1.1. Khái niệm chung Ứng dụng của sinh thái học: Gò Công Đông (Tiền Giang) 1.1. Khái niệm chung Ứng dụng của Sinh thái học: Đất ngập nước kiến tạo 1.1. Khái niệm chung Ứng dụng của Sinh thái học: Đất ngập nước kiến tạo 1.1. Khái niệm chung Ứng dụng: đất ngập nước kiến tạo (cảnh quan, chống xói lở) Clip: plants vs erosion 1.2. Lịch sử, đối tượng, nội dung, ý nghĩa và phương pháp nghiên cứu của sinh thái học Lịch sử phát triển: 4 giai đoạn chính. Giai đoạn thứ 1 Năm 1866, Haeckel đưa ra thuật ngữ “Sinh thái học” Đến năm 1877 Mobius đề xuất thuật ngữ “Sinh quần lạc học” Sau đó các nhà thực vật học nghiên cứu sinh thái cá thể TV, các nhà động vật học nghiên cứu sinh thái cá thể ĐV. Giai đoạn thứ 2 Đến đầu thế kỷ 20, Sinh thái học chuyển sang nghiên cứu sinh thái học của quần xã SV. Giai đoạn thứ 3 Những năm 1920s: Nghiên cứu cơ bản HST như là một đơn vị cơ sở, trong đó có 2 hệ thống nhỏ: quần xã SV và MT; Các hệ thống này tác động lẫn nhau và tạo ra hệ thống môi sinh của HST, để hợp thành một thể thống nhất; Giai đoạn thứ 4 Từ 1930s – nay: Sinh thái học hiện đại đi sâu vào nghiên cứu Sinh thái học ứng dụng trong các lĩnh vực sản xuất 1.2.2. Đối tượng và nội dung của sinh thái học Đối tượng: bao gồm các cấp độ tổ chức của hệ thống sống có quan hệ với MT được sắp xếp theo một trật tự từ nhỏ đến lớn: gen, tế bào, cơ quan, cá thể, quần thể, quần xã và cao hơn hết là hệ sinh thái. Gen Cơ quan Tế bào 1.2.2. Đối tượng và nội dung của sinh thái học Nội dung của sinh thái học: Nghiên cứu sự thích nghi của cá thể sinh vật với môi trường Để hiểu được mối quan hệ giữa cá thể và môi trường và đảm bảo sự cân bằng giữa cá thể và những điều kiện ngoại cảnh phức tạp, cần thiết cho sự phát triển của cơ thể. Tìm hiểu quy luật hình thành và phát triển quần thể trong mối quan hệ giữa quần thể và MT ở những điều kiện cụ thể; Nghiên cứu mối quan hệ nội tại và cấu trúc đặc trưng của quần thể của mỗi loài SV ứng với lối sống (đơn độc, đàn, tập đoàn); Nội dung của sinh thái học Nghiên cứu quy luật hình thành và phát triển quần xã qua mối quan hệ tương hỗ giữa các cá thể thuộc những loài khác nhau và giữa chúng với điều kiện MT Từ đó tạo ra sự biến động của quần xã (sự diễn thế) thể hiện bằng chu trình chuyển hóa vật chất và năng lượng giữa quần xã và MT của nó. 1.2.3. Ý nghĩa của sinh thái học Nghiên cứu các HST sản xuất, nuôi trồng trong hoàn cảnh tự nhiên nhằm nâng cao năng suất cây trồng và vật nuôi, hạn chế và tiêu diệt các dịch hại, thuần hóa các loài SV; Nghiên cứu các HST bị suy thoái và tìm ra các phương pháp bảo vệ MT và sử dụng hợp lý nguồn TN thiên nhiên. Nghiên cứu các HST nhân tạo mà con người là trung tâm phá hoại thiên nhiên, cũng là người sửa sai, kiến thiết lại các HST theo nhu cầu mới; Khống chế và điều khiển sự phát triển HST theo hướng có lợi cho nhu cầu cuộc sống của SV và loài người. Sinh thái học là môn khoa học thực nghiệm/NC quan hệ của SV và MT. PPNC cứu và những trang thiết bị NC sinh thái học liên quan chặt chẽ với các môn sinh học như hình thái giải phẫu, di truyền học, TV học, ĐV học sinh lý TV, sinh lý ĐV… Có quan hệ với nhiều ngành khác như địa chất học, khí hậu học, hóa học, vật lý, khoa học trái đất… 1.2.4. Phương pháp nghiên cứu của sinh thái học Phương pháp đánh giá tác động môi trường: đánh giá những ảnh hưởng đến MT và HST. Phương pháp xây dựng các mô hình (Modelling). Phương pháp phân tích lợi hại (cost benific analysis) Phương pháp viễn thám (Remote sensing) đánh giá diễn thế. Phương pháp đồng vị phóng xạ đánh dấu trong nghiên cứu chu trình vật chất. Others... Vấn đề thảo luận: đánh giá hiệu quả và ảnh hưởng 1. Khai hoang Đồng Tháp Mười Vấn đề thảo luận: đánh giá hiệu quả và ảnh hưởng 3. Hệ lụy từ thủy điện trên sông Mekong (23/7/2018) vỡ đập thủy điện Sepien Senamnoi 27 người thiệt mạng; > 100 người mất tích Gây ảnh hưởng đến > 6.000 người dân Làm gì với ~ 1200 hồ chứa xuống cấp ở Việt Nam Vấn đề thảo luận: đánh giá hiệu quả và ảnh hưởng 3. Đập Tam Hiệp trên sông Dương Tử Trùng Khánh, thượng nguồn Tam Hiệp Đập Tam Hiệp đang xả nước, 27/7/2020. Vũ Hán, hạ lưu Tam Hiệp Ý tưởng về khu du lịch sinh thái Gáo Giồng, Đồng Tháp ?