HỆ SINH THÁI MÔI TRƯỜNG – NGUYÊN TẮC VÀ CÁC KHÁI NIỆM
4.3 NỘI CÂN BẰNG CỦA HỆ SINH THÁI MÔI TRƯỜNG .1 Cân bằng sinh thái
Cân bằng sinh thái còn gọi là cân bằng thiên nhiên là trạng thái mà ở đó số lượng tương đối của các cá thể của các quần thể sinh vật trong hệ sinh thái môi trường vẫn giữ được ở mức ổn định tương đối. Ngoài ra, còn có sự biểu hiện cân đối giữa cung và cầu, giữa thành phần vật lí và thành phần sinh học. Điều đó làm cho toàn hệ có mối quan hệ ổn định tương đối.
Nói ổn định tương đối là vì trong tự nhiên không có sự ổn định tuyệt đối mà luôn luôn có sự thay đổi, phát triển hoặc chết đi. Và một sự biến đổi tổng hòa tất cả các quần xã sinh vật trong môi trường chưa đến mức quá lớn thì toàn bộ hệ sinh thái môi trường vẫn ở thế ổn định, gọi là cân bằng, nhưng không phải là cân bằng tĩnh mà là cân bằng động.
Khi cân bằng bị phá vỡ thì toàn hệ sẽ bị phá vỡ; cân bằng mới sẽ được thiết lập. Ví dụ về cân bằng và mất cân bằng hệ sinh thái; năm 1884, người ta mang bèo lục bình từ Nam Mỹ về Florida để nuôi trong những hồ nhỏ riêng biệt để trang trí. Không may các cây này ngẫu nhiên lọt vào các dòng chảy ở Florida. Trong điều kiện nước giàu chất dinh dưỡng, chúng phát triển và lan tràn nhanh chóng trên khắp các kênh rạch, sông hồ (loài cây này có thể sinh sản rất nhanh, từ 10 cây thành 600.000 cây chỉ trong vòng 8 tháng), khiến cho giao thông đường thủy ở những nơi này bị cản trở. Từ Florida, lục bình phân tán khắp nơi ở miền Nam nước Mỹ. Ngày nay, khoảng 800.000 ha sông ngòi từ Florida đến California bị phủ một lớp dày bèo trên mặt. Ở các bang Floria, Texas, Louisiana
vấn đề này là nghiêm trọng nhất, chi phí cho việc loại trừ và làm giảm loại bèo này hàng năm lên đến 11 triệu đô la.
Nhìn chung, với mỗi hệ sinh thái có các tiêu chuẩn riêng để đánh giá sự cân bằng của chúng. Ví dụ hệ sinh thái môi trường sản xuất – nông nghiệp (nông thôn) là sự cân bằng giữa các điều kiện của môi trường và cây trồng, vật nuôi sao cho có sự đa dạng với năng suất cao nhất mà môi trường không bị suy thoái. Hệ sinh thái môi trường đô thị – công nghiệp là sự cân bằng giữa môi trường sống và con người để con người có thể phát triển cân đối và hài hòa, đó là sự đạt được những tiêu chuẩn quy định về vô cơ và hữu cơ trong môi trường không khí, môi trường nước, chu trình thực phẩm, vệ sinh cộng đồng...
4.3.2. Cân bằng sinh thái động tự nhiên và cân bằng sinh thái động nhân tạo
Như đã trình bày ở trên, sự cân bằng trong một hệ sinh thái bao gồm các tác động của các nhân tố sinh thái lên sinh vật hay quần thể sinh vật và đó là cân bằng động. Tuy nhiên, phải nói đến tác động của nhân tố con người là nhân tố sinh thái có tính chi phối rất mạnh mẽ và có quy mô lớn đến các hệ sinh thái. Con người đã tạo ra hay làm biến đổi các hệ sinh thái và điều quan trọng là con người đã làm suy thoái môi trường trên quy mô lớn bằng chính các hoạt động của mình. Như vậy, có thể hiểu và phân ra hai kiểu cân bằng sinh thái khác nhau:
a. Cân bằng sinh thái động tự nhiên
Đây là sự cân bằng hệ sinh thái dưới tác động của các nhân tố sinh thái trong môi trường thiên nhiên mà không hề có sự tác động, điều khiển của con người.
b. Cân bằng sinh thái động nhân tạo
Trái với sự cân bằng nêu trên là sự cân bằng có sự tác động và điều khiển của con người, gọi là cân bằng sinh thái động nhân tạo. Hệ sinh thái nông nghiệp là một hệ sinh thái nhân tạo mà con người đã tác động vào thiên nhiên có quy mô lớn ngay từ buổi sơ khai của loài người. Các ví dụ về cân bằng sinh thái tự nhiên và nhân tạo như sau:
- Hệ thống sông Cửu Long và Biển Hồ với sự điều tiết tự nhiên; giảm lưu lượng nước về mùa lũ, tăng lượng nước vào mùa kiệt, tạo nên hệ sinh thái nước lợ (nhân tố tác động do mặn) ở vùng hạ lưu khá bền vững theo năm tháng. Đây là sự cân bằng động theo tự nhiên.
- Trên hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai: việc xây dựng hồ Trị An có tác động điều tiết nguồn nước, làm thay đổi nhân tố ngập lũ và mặn ở hạ lưu sông (mùa lũ nước bớt ngập hơn, mùa kiệt mặn đẩy ra gần biển hơn so với trước đây), tạo sự thay đổi môi trường ở vùng này, từ đó sẽ tạo ra hệ sinh thái mới (không kể sự ô nhiễm do dầu). Sự cân bằng sinh thái mới khá bền vững do con người tạo ra, nên đó là sự cân bằng sinh thái động nhân tạo.
4.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng sinh thái a. Các yếu tố tăng trưởng và yếu tố suy giảm
Sự cân bằng của sinh thái là kết quả của các tác động động lực ngược nhau hoạt động liên tục đều đặn để điều chỉnh kích thước các quần thể. Các động lực này có thể chia thành hai nhóm: các yếu tố tăng trưởng và các yếu tố suy giảm. Ở bất kỳ một thời điểm nào, kích thước quần thể được quyết định bởi toàn bộ các yếu tố này. Vì hệ sinh thái môi trường bao gồm nhiều quần thể nên cân bằng của toàn hệ sẽ là tổng hòa của tất cả các cân bằng trong các quần thể thành phần.
Trước khi phát minh ra cái cày, việc một hệ sinh thái bị mất ổn định là điều hiếm thấy. Tuy nhiên, sự mở rộng của nông nghiệp, phát triển đô thị, phát triển công nghiệp đã làm thay đổi hoàn toàn cảnh quan thiên nhiên, và ở nhiều nơi trên thế giới để tìm thấy một hệ sinh thái cân bằng là điều hết sức khó khăn.
b. Phản ứng lại với những biến đổi
Mấu chốt quan trọng trong hệ sinh thái môi trường là ổn định hoặc cân bằng. Chúng ta có thể chứng thực rằng: để duy trì tốt sự cân bằng của hệ sinh thái, cách dễ nhất là chống lại những biến động. Ví dụ, những thay đổi nhỏ trong hóa học nước có thể không ảnh hưởng đến sinh vật sống trong nước là do hệ sinh vật sống trong nước chống lại sự biến đổi đó. Nếu thay đổi nhỏ xảy ra, hệ sinh thái có thể phục hồi nhanh chóng, gọi là sự nhanh chóng thích nghi.
Trong thế giới sinh vật, thay đổi đến từ sự chuyển đổi trong nhân tố tăng trưởng và suy giảm. Ví dụ xuất hiện thú ăn thịt mới, sự thiếu hụt thức ăn, lượng mưa thấp hoặc nhiệt độ không thuận lợi... đều có khuynh hướng dẫn đến sự suy giảm số lượng cá thể trong quần thể. Các nhân tố khác như
sự thừa thải thức ăn và điều kiện thuận lợi dẫn đến sự bùng nổ số lượng cá thể trong loài.
Những thay đổi trong điều kiện hữu sinh và vô sinh xảy ra đều đặn trong các hệ sinh thái cũng dẫn đến sự biến đổi lớn về kích thước quần thể. Tuy nhiên, đối với các loài có nhiều cơ chế để chống lại sự thay đổi hoặc để phục hồi nhanh thì số lượng cá thể trong quần thể chỉ biến động không nhiều.
c. Các yếu tố trội trong một hệ sinh thái
Cân bằng sinh thái sẽ bị phá vỡ khi một trong các nhân tố sinh thái có vị trí chủ đạo thay đổi. Thường yếu tố này bao gồm các sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ (đại sinh vật tiêu thụ và tiểu sinh vật tiêu thụ) và sinh vật phân hủy.
Trong phạm vi các nhóm này, một loài hay nhóm loài đã tích cực tham gia vào việc trao đổi năng lượng và vật chất, chúng có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến môi trường sinh sống của các loài khác, tức chúng có ưu thế sinh thái và đó là yếu tố trội trong hệ sinh thái. Mức độ ưu thế (vượt trội) của một loài, một số loài hay nhiều loài trong quần xã được thể hiện bằng chỉ số ưu thế tương ứng và thể hiện vai trò của chúng đối với cả quần xã nói chung.
d. Sự đa dạng và ổn định loài
Các nhà sinh thái học tin rằng hệ sinh thái ổn định chủ yếu là kết quả của sự đa dạng về loài; độ đa dạng càng cao thì mức độ ổn định càng lớn. Quan sát trên những hệ sinh thái cực kỳ phức tạp như rừng mưa nhiệt đới cho thấy sự ổn định hầu như là vô hạn nếu như không có sự xáo trộn về mặt sinh thái. Một hệ sinh thái đơn giản như đồng rêu thì thiếu
sự ổn định, chúng có thể có biến động đột ngột về kích thước quần thể. Các hệ sinh thái đơn giản (cánh đồng lúa mì, bắp…) rất dễ thương tổn bởi các tác động bên ngoài.
Để giải thích hiện tượng này, chúng ta hãy xem sự khác nhau giữa những mạng lưới thức ăn trong hệ sinh thái đơn giản và hệ sinh thái phức tạp. Trong một hệ sinh thái thành thục, số loài trong mạng lưới thức ăn là lớn hơn và có động tương hỗ giữa các sinh vật trong mạng lưới thức ăn cũng nhiều hơn. Trong một hệ sinh thái phức tạp, việc loại bỏ một loài sẽ chỉ có tác động nhỏ đến sự cân bằng của toàn hệ.
Ngược lại, trong một hệ sinh thái đơn giản, số loài tham gia vào mạng lưới thức ăn ít, dẫn đến việc loại bỏ một loài có thể có những tác động ngược trở lại lên tất cả các loài trong mạng lưới thức ăn.
4.3.4 Tác động của con người đến sự cân bằng của hệ sinh thái
a. Tác động đến các yếu tố sinh học
Gây ra sự cạnh tranh: Một ví dụ điển hình nhất là sự cạnh tranh của thỏ hoang với cừu ở châu Úc. Năm 1856, người ta đem 12 đôi thỏ từ châu Âu sang châu Úc, sau vài năm, chúng phát triển nhanh chóng và bắt đầu ăn quá nhiều cỏ lẽ ra phải dành cho cừu. So sánh, ta có thể nhận thấy lượng cỏ năm con thỏ ăn bằng lượng cỏ cho một con cừu ăn. Do vậy, xuất hiện sự thiếu thức ăn cho bầy cừu nuôi. Ngoài ra, bầy thỏ còn chiếm một khu vực đất rất rộng lớn ở châu Úc, làm cho diện tích chăn nuôi cừu ở đây bị thu hẹp lại. Các nông dân ở đây phải ngăn thỏ xâm nhập nông trại của mình bằng các hàng rào.
Ngoài ra, ta có thể đưa thêm một ví dụ là sự lan truyền bầy ong hung dữ, vốn là loài ong mật ở châu Phi được đem sang châu Mỹ vào khoảng giữa thế kỷ này. Loài ong hung dữ trên di chuyển được rất xa, giao phối với ong mật và làm phá hoại bầy ong mật, gây ảnh hưởng đến ngành ong mật của các nước châu Mỹ.
Làm tăng hoặc giảm số loài ăn thịt: Một số loài vật ăn thịt như cọp, sói, cáo, chim… vừa cạnh tranh với con người về nguồn thức ăn, vừa trở thành thực phẩm của con người. Hàng loạt thú ăn thịt đã bị giết trong suốt tiến trình lịch sử tiến hóa của loài người. Một ví dụ nửa là vào đầu những năm 1900, người ta đã giết rất nhiều sói ở vùng đồng cỏ bang Arizona - Mỹ; sự việc này đã khiến cho bầy hươu ở đây nhanh chóng gia tăng về số lượng, gần như chúng đã gặm sạch cỏ, và theo nghiên cứu thì việc này đã gây ra suy thoái môi trường trầm trọng. Một ví dụ khác là loài cá ăn muỗi ở miền Nam nước Mỹ đã được đem đi đến vùng cận nhiệt đới để chúng ăn các ấu trùng muỗi. Việc này khiến cho số lượng muỗi giảm đi một cách đáng kể và đã giúp ngăn ngừa được dịch sốt rét ở nhiều nơi. Tuy nhiên, giống cá này cũng ăn các phiêu sinh động vật ăn tảo. Khi các phiêu sinh động vật bị cá ăn, tảo phát triển nhanh, tạo thành lớp váng dày trên mặt nước làm ngăn cản sự truyền ánh sáng mặt trời xuống các lớp nước và ngăn chặn sự phát triển của các thực vật khác.
Các ví dụ trên cho thấy việc con người làm tăng hoặc giảm số loài ăn thịt có thể gây ra những tác hại ghê gớm cho hệ sinh thái cũng như đến đời sống của con người.
Đem những cá thể mang mầm bệnh đến: Các cá thể mang mầm bệnh luôn tồn tại trong tự nhiên. Con người đã vô tình đem mầm bệnh đến một môi trường khác vốn chưa có sự kiểm soát tự nhiên về bệnh đó. Tại nơi mới này bệnh phát triển nhanh chóng và đã gây tác hại trầm trọng. Vào đầu những năm 1800, người ta đã vô tình đem một vài cây hạt dẻ có mang mầm bệnh từ Trung Quốc sang Mỹ. Cây hạt dẻ của Trung Quốc đã quen và sống chung với loài một loài nấm, trong khi các cây hạt dẻ của Mỹ không quen và do đó chúng đã bị mắc bệnh và chết hàng loạt. Ngày nay không còn một cây hạt dẻ nào ở Mỹ.
b. Tác động đến các yếu tố vô sinh
Các hoạt động của con người đã gây ô nhiễm nguồn nước, không khí, đất, làm hỏng các nguồn tài nguyên… Các tác động này khiến cho cuộc sống của chính con người ngày càng khó khăn hơn.
Gây ô nhiễm môi trường: Ô nhiễm nước và ô nhiễm không khí đã tạo ra môi trường bất lợi cho các sinh vật phát triển. Chlorine, thuốc trừ sâu, hóa chất độc hại khi nhiễm vào nguồn nước sẽ làm chết cá và các thủy sinh vật khác.
Việc sử dụng các hóa chất CFCs đã và đang làmmỏng tầng ozon của khí quyển, khiến cho con người dễ mắc các bệnh về ung thư da hơn. Rò rỉ dầu trên sông, hồ, biển trong quá trình vận chuyển, khai thác cũng như làm chết cá và các thủy sinh vật khác. Việc tiêu dùng các nhiên liệu thông thường (dầu, khí, than củi…) trong tất cả các ngành làm tăng nồng độ CO2
trong không khí rõ rệt, gây ra hiệu ứng nhà kính, làm biến
đổi khí hậu ở một số vùng và trên toàn cầu, ảnh hưởng đến sự sống của tất cả các loài trên trái đất.
Làm hỏng các nguồn tài nguyên: Nguồn nước ngầm được sử dụng một cách vô tổ chức có thể bị cạn kiệt, ô nhiễm cũng như gây sụt lỡ lưu vực không thể nào khôi phục lại được. Do sự phát triển của công nghiệp nên các mỏ dầu khí, kim loại…
cũng đã và đang bị khai thác một cách triệt để. Việc làm thay đổi dòng chảy của sông để phục vụ cho con người cũng làm thay đổi toàn bộ hệ sinh thái của lưu vực sông.
Làm đơn giản hóa hệ sinh thái: Do nhu cầu của mình, con người đã làm đơn giản hóa hệ sinh thái một số vùng thông qua việc làm giảm sự đa dạng sinh học ở đó. Có thể ví dụ về quá trình làm đơn giản hóa hệ sinh thái là quá trình độc canh, tức là chỉ trồng một loại cây trồng trên một vùng đất. Quá trình này làm cho khu vực đó bị đơn giản hóa và dễ bị tổn thương do sâu rầy, bệnh hại, gió, mưa và thời tiết bất thường.
4.3.5 Hệ sinh thái môi trường tự nhiên – hệ sinh thái môi trường nhân tạo
Phần trên ta đã nói về sự tác động của con người lên hệ sinh thái môi trường, ở phần này ta đề cập đến vấn đề đó trong một quá trình có liên quan đến sự phát triển.
Quá trình phát triển tiến hóa của xã hội loài người qua các giai đoạn: (1) hái lượm, (2) săn bắn và đánh cá, (3) chăn thả, trồng trọt và sản xuất nông nghiệp, (4) công nghiệp hóa và (5) công nghiệp hóa và đô thị hóa. Qua các bước phát triển
đó, các hệ sinh thái môi trường cũng đồng thời bị biến đổi để phù hợp với điều kiện môi trường tự nhiên của xã hội.
Ngay từ những ngày đầu do yêu cầu tìm kiếm thức ăn để đảm bảo cho sự sinh tồn và phát triển, tổ tiên loài người đã tác động vào tự nhiên, làm cho hệ sinh thái môi trường tự nhiên (natural environmental ecosystem) dần dần biến đổi.
Ở thời kỳ tiền sử, con người tuy có sử tài nguyên và đã tác động vào một số hệ sinh thái môi trường tự nhiên, nhưng do số lượng người còn ít, nhu cầu không cao, mức độ tác động không đáng kể, hơn nửa trong thời gian này khả năng phục hồi của môi trường sinh thái tự nhiên còn rất cao nên hệ sinh thái môi trường lúc này vẫn phát triển, chưa có biểu hiện suy thoái gì.
Từ sau những diễn biến tiến hóa của con người, như là sự xuất hiện của người Homo-sapiens (cách đây chừng 40 nghìn năm), cùng với việc phát hiện ra lửa, cuộc cách mạng kỹ thuật đầu tiên từ săn bắn hái lượm chuyển sang trồng trọt, chăn nuôi và cũng chính từ đó hệ sinh thái nông nghiệp ra đời, đưa nền văn minh loài người đến ngày nay, thì sự phá rừng để trồng trọt và phá hủy môi trường tài nguyên diễn ra ngày càng mãnh liệt. Con người vốn sinh ra ở rừng nhiệt đới, thích khí hậu ôn hòa, nhưng nhờ các thành tựu văn hóa và khoa học kỹ thuật, có lửa, họ dần dần chinh phục thiên nhiên, tiến lên các vùng có vĩ độ cao, lạnh, sinh sôi nảy nở ở đó.
Đến thời đại tiền công nghiệp và công nghiệp hóa, với sự ra đời của máy hơi nước do nhà vật lí học người Pháp Denis Pabin (1647 – 1714) phát minh, và nhất là cuộc cách mạng lần thứ hai ở Anh vào cuối thế kỷ 18 sang đầu thế kỷ
19 ở châu Âu, Mỹ, Nhật với công nghệ tiên tiến, thì kinh tế xã hội của con người phát triển nhảy vọt. Điều đó cần rất nhiều nguyên vật liệu, nghĩa là tài nguyên rừng, hầm mỏ, tài nguyên biển, dòng sông, đất đai đã bị khai thác đến cạn kiệt.
Sự hủy diệt tài nguyên trong đó có sự hủy diệt về động vật, chim, thú đã làm giảm sự đa dạng sinh học và đồng nghĩa với việc gây ra lụt lội, thay đổi môi trường khí hậu...
Ngoài ra, quá trình công nghiệp hóa còn đi đôi với quá trình đô thị hóa và như thế tài nguyên và môi trường còn bị khai thác và tác động mãnh liệt hơn.
Chửụng IV