Giáo trình Bảo tồn đa dạng Sinh học - Nguyễn Mộng

Nội dung text: Giáo trình Bảo tồn đa dạng Sinh học - Nguyễn Mộng

1. ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC    ThS NGUYỄN MỘNG BẢO TỒN ĐA DẠNG SINH HỌC Huế - 2011
2. ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Th.S. NGUYỄN MỘNG BẢO TỒN ĐA DẠNG SINH HỌC (Giáo trình lưu hành nội bộ) Huế - 2011
3. Mục lục Chương 1. ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ SINH HỌC BẢO TỒN 6 1.1. Khái niệm về đa dạng sinh học 6 1.1.1. Đa dạng loài 6 1.1.2. Đa dạng di truyền 9 1.1.3. Đa dạng quần xã và hệ sinh thái 9 1.2. Định lượng đa dạng sinh học 11 1.3. Sự phong phú đa dạng sinh học ở một số vùng trên Trái đất 12 1.4. Những giá trị của đa dạng sinh học 14 1.4.1. Những giá trị trực tiếp 14 1.4.1.1. Giá trị tiêu thụ 14 1.4.1.2. Giá trị sử dụng cho sản xuất 14 1.4.2. Những giá trị gián tiếp 14 1.4.2.1. Giá trị sử dụng không cho tiêu thụ 14 1.4.2.2. Giá trị lựa chọn 15 1.4.2.3. Giá trị tồn tại 16 1.4.2.4. Những khía cạnh mang tính đạo đức 16 1.5. Khái niệm về sinh học bảo tồn 17 Tóm tắt nội dung chương 1 19 Câu hỏi ôn tập chương 1 20 Tài liệu tham khảo 21 Chương 2. NHỮNG MỐI ĐE DỌA ĐỐI VỚI ĐA DẠNG SINH HỌC 22 2.1. Sự tuyệt chủng 22 2.1.1. Khái niệm về tuyệt chủng 22 2.1.1.1. Tuyệt chủng là một quá trình tự nhiên 23 2.1.1.2. Tuyệt chủng do con người gây ra 24 2.1.2. Nguyên nhân của tuyệt chủng 26 2.1.2 1. Suy thoái và mất nơi ở 27 2.1.2.2. Biến đổi khí hậu 29 2.1.2.3. Ô nhiễm và tải lượng chất dinh dưỡng 30 2.1.2.4. Khai thác quá mức và sử dụng không bền vững 32 2.1.2.5. Các loài ngoại lai 33 2.1.3. Sự tuyệt chủng hàng loạt (mass extinction) 36 2.1.3.1. Tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ 36 2.1.3.2. Tuyệt chủng hàng loạt ngày nay 38 2.2. Các loài dễ bị tuyệt chủng 39 1
4. 2.2.1. Các loài có vùng phân bố địa lý hẹp 39 2.2.2. Các loài chỉ tồn tại với một hay vài quần thể 39 2.2.3. Các loài có kích thước quần thể nhỏ 39 2.2.4. Các loài có quần thể đang suy giảm về số lượng 40 2.2.5. Các loài có mật độ quần thể thấp 40 2.2.6. Các loài cần một vùng cư trú rộng lớn 40 2.2.7. Các loài có kích thước cơ thể lớn 40 2.2.8. Các loài không có khả năng di chuyển tốt 40 2.2.9. Các loài di cư theo mùa 40 2.2.10. Các loài ít có tính biến dị di truyền 40 2.2.11. Các loài với nơi sống đặc trưng 40 2.2.12. Các loài đặc trưng tìm thấy ở môi trường ổn định 40 2.2.13. Các loài sống thành bầy đàn 41 2.2.14. Các loài là đối tượng săn bắn và hái lượm của con người 41 Tóm tắt nội dung chương 2 42 Câu hỏi ôn tập chương 2 43 Tài liệu tham khảo 44 Chương 3. BẢO TỒN Ở CẤP QUẦN THỂ VÀ LOÀI 45 3.1. Những bất cập của quần thể nhỏ 45 3.1.1. Mất tính biến dị di truyền 46 3.1.2. Biến đổi về số lượng cá thể trong quần thể 48 3.1.3. Sự biến đổi môi trường và các thiên tai 49 3.1.4. Những cơn lốc tuyệt chủng (Extinction vortices) 49 3.2. Quần thể biến thái (Metapopulation) 50 3.2.1. Khái niệm 50 3.2.2. Quần thể trung tâm, quần thể vệ tinh 50 3.3. Sinh thái học cá thể (Autecology) 51 3.3.1. Thu thập thông tin về lịch sử tự nhiên 52 3.3.2. Quan trắc các quần thể 52 3.3.3. Phân tích khả năng tồn tại của quần thể (Population Viability Analysis) 54 3.3.4. Quan trắc dài hạn loài và các hệ sinh thái 54 3.4. Sự hình thành, tái lập các quần thể mới 55 3.4.1. Các tiếp cận cơ bản 55 3.4.2. Các chương trình tái lập quần thể và luật pháp 57 3.5. Chiến lược bảo tồn chuyển chỗ 57 2.5.1. Vườn thú 58 3.5.2. Bể nuôi 59 2
5. 3.5.3. Vườn thực vật và vườn ươm cây 59 3.5.4. Ngân hàng hạt giống - gene 60 3.6. Các cấp độ bảo tồn loài 61 3.7. Bảo tồn loài bằng pháp chế 64 3.7.1. Các bộ luật Quốc gia 64 3.7.2. Các thoả thuận Quốc tế 64 Tóm tắt nội dung chương 3 66 Câu hỏi ôn tập chương 3 67 Tài liệu tham khảo 67 Chương 4. BẢO TỒN Ở CẤP QUẦN XÃ 68 4.1. Các khu bảo tồn 68 4.1.1. Các khu bảo tồn hiện có 70 4.1.2. Các khu bảo tồn cộng đồng 72 4.1.3. Tính hiệu quả của các khu bảo tồn 73 4.1.4. Những giá trị và lợi ích của các khu bảo tồn 74 4.1.4.1. Các giá trị sử dụng và lợi ích trực tiếp 75 4.1.4.2. Giá trị sử dụng gián tiếp và giá trị lựa chọn 76 4.1.4.3. Những giá trị không thể thấy được 77 4.1.5. Những tồn tại của các khu bảo tồn 78 4.2. Thiết lập các ưu tiên cho việc bảo vệ 78 4.2.1. Các phương pháp tiếp cận về loài 79 4.2.2. Phương pháp tiếp cận quần xã và hệ sinh thái 79 4.2.2.1. Phân tích khiếm khuyết 80 4.2.2.2. Các trung tâm đa dạng sinh học 81 4.3. Các thỏa thuận Quốc tế 87 4.3.1. Công ước về Đa dạng Sinh học 87 4.3.2. Công ước Ramsar 87 4.3.3. Công ước bảo vệ các di sản văn hoá và thiên nhiên Thế giới 88 4.3.4. Chương trình con người và sinh quyển 89 4.4. Thiết kế các khu bảo tồn 89 4.4.1. Kích thước của khu bảo tồn 90 4.4.2. Sinh thái học cảnh quan 90 4.4.3. Giảm thiểu các tác động của vùng biên và những tác động gây chia cắt 92 4.5. Quản lý các khu bảo tồn 93 4.5.1. Quản lý nơi cư trú 93 4.5.2. Con người và việc quản lý vườn Quốc gia 94 4.6. Bảo tồn bên ngoài các khu bảo tồn 94 3
6. 4.7. Sinh thái học phục hồi (Restoration Ecology) 95 Tóm tắt nội dung chương 4 97 Câu hỏi ôn tập chương 4 98 Tài liệu tham khảo 99 Chương 5. BẢO TỒN ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG 100 5.1. Phát triển bền vững và bảo tồn 100 5.2. Các xã hội truyền thống và sự đa dạng sinh học 101 5.2.1. Cộng đồng bản địa và đa dạng sinh học 101 5.2.1.1. Khái niệm về cộng đồng bản địa 101 5.2.1.2. Vai trò của các cộng đồng bản địa trong bảo tồn đa dạng sinh học 102 5.2.2. Người dân địa phương và chính quyền 104 5.2.3. Đa dạng sinh học và đa dạng văn hóa 105 5.2.4. Một số nguyên lý áp dụng ở các khu bảo tồn và dân địa phương 106 5.2.5. Một số nghiên cứu điển hình 106 5.2.5.1. Các đặc điểm chung 107 5.2.5.2. Các hoạt động liên quan đến quản lý 107 5.2.5.3. Các xung đột chính 108 5.2.5.4. Các bài học rút ra và các thách thức 109 5.3. Những nỗ lực quốc tế trong công tác bảo tồn và phát triển bền vững 109 5.3.1. Hội nghị thượng đỉnh toàn cầu 109 5.3.2. Tài trợ quốc tế và phát triển bền vững 111 5.3.3. Các ngân hàng phát triển quốc tế và việc suy thoái hệ sinh thái 112 5.4. Vai trò của các nhà sinh học bảo tồn 114 Tóm tắt nội dung chương 5 117 Câu hỏi ôn tập chương 5 118 Tài liệu tham khảo 118 Chương 6. BẢO TỒN ĐA DẠNG SINH HỌC Ở VIỆT NAM 119 6.1. Thực trạng đa dạng sinh học ở Việt Nam 119 6.1.1. Đa dạng hệ sinh thái 119 6.1.1.1. Hệ sinh thái trên cạn 119 6.1.1.2. Hệ sinh thái biển 122 6.1.2. Đa dạng loài 124 6.1.3. Đa dạng nguồn gene 125 6.2. Vai trò của đa dạng sinh học Việt Nam 125 6.3. Suy thoái đa dạng sinh học ở Việt Nam 126 6.4. Nguyên nhân suy thoái đa dạng sinh học 128 6.4.1. Nguyên nhân trực tiếp 128 4
7. 6.4.1.1. Chuyển đổi mục đích sử dụng đất thiếu quy hoạch 128 6.4.1.2. Khai thác quá mức và dử dụng không bền vững tài nguyên sinh vật 128 6.4.1.3. Du nhập các loài ngoại lai 129 6.4.1.4. Ô nhiễm môi trường, cháy rừng và biến đổi khí hậu 129 6.4.1.5. Bất cập trong công tác quản lý đa dạng sinh học 130 6.4.2. Nguyên nhân sâu xa 130 6.4.2.1. Tăng dân số 130 6.4.2.2. Sự di dân 130 6.4.2.3. Sự nghèo đói 130 6.4.2.4. Chính sách kinh tế vĩ mô 131 6.4.2.5. Chính sách kinh tế cộng đồng: 131 6.5. Bảo tồn đa dạng sinh học ở Việt Nam 131 6.5.1. Bảo tồn tại chỗ 131 6.5.2. Bảo tồn chuyển chỗ 138 6.5.3. Hợp tác quốc tế 139 6.5.4. Những khó khăn trong công tác bảo tồn đa dạng sinh học 141 6.5.5. Các vấn đề ưu tiên 142 Tóm tắt nội dung chương 6 145 Câu hỏi ôn tập chương 6 146 Tài liệu tham khảo 146 5
8. Chương 1. ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ SINH HỌC BẢO TỒN 1.1. Khái niệm về đa dạng sinh học Theo định nghĩa của Quỹ Quốc tế về Bảo tồn Thiên nhiên (World Wildlife Fund) thì đa dạng sinh học là “sự phồn thịnh của cuộc sống trên Trái đất, là hàng triệu loài động vật, thực vật và vi sinh vật, là những nguồn gene của chúng và là các hệ sinh thái phức tạp cùng tồn tại trong môi trường sống”. Như thế, đa dạng sinh học cần phải được xem xét ở ba mức độ. Đa dạng sinh học ở mức độ loài bao gồm tất cả sinh vật trên Trái đất từ vi khuẩn đến các loài động vật, thực vật và nấm. Ở mức nhỏ hơn, đa dạng sinh học bao gồm sự khác biệt về gene giữa các loài, khác biệt về gene giữa các quần thể cách ly nhau về địa lý cũng như khác biệt giữa các cá thể cùng chung sống trong một quần thể. Đa dạng sinh học cũng bao gồm sự khác biệt trong các quần xã sinh học nơi các loài đang sinh sống, các hệ sinh thái trong đó các quần xã tồn tại và cả sự khác biệt của các mối tương tác giữa chúng với nhau. Sự khác biệt giữa đa dạng sinh học ở 3 mức độ khác nhau được thể hiện qua bảng 1.1. Bảng 1.1. Các mức độ đa dạng sinh học Đa dạng loài Đa dạng di truyền Đa dạng sinh thái Giới (Kingdoms) Quần thể (Populations) Sinh đới (Biomes) Ngành (Phyla) Cá thể (Individuals) Vùng sinh học (Bioregions) Lớp (Class) Nhiễm sắc thể (Chromosomes) Cảnh quan (Landscapes) Bộ (Order) Gene Hệ sinh thái (Ecosystems) Họ (Families) Nucleotide Nơi ở (Habitats) Giống (Gene ra) Tổ sinh thái (Niches) Loài (Species) (Kevin J Gaston and John I Spicer, 2004) 1.1.1. Đa dạng loài Đa dạng loài bao gồm tất cả loài trên Trái đất. Theo Theo Mayden (1997), có 22 khái niệm khác nhau về loài, dưới đây là một số khái niệm thông dụng: • Loài hình thái: loài là một nhóm sinh vật giống nhau nhưng khác biệt với các nhóm khác (Linnaeus); • Loài sinh học: là nhóm các quần thể tự nhiên có khả năng giao phối với nhau và cách ly sinh sản với các nhóm khác; • Loài phả hệ: Loài là một dòng nhỏ nhất từ một tổ tiên chung (de Queiroz & Donoghue 1990); • Loài sinh thái: là một nhóm sinh vật chiếm cứ một tổ sinh thái nhỏ nhất, khác biệt với tổ sinh thái của các nhóm khác trong vùng phân bố (Van Valen 1976). Đa dạng loài có thể được đo bằng một số cách khác nhau. Hầu hết những cách này có thể được phân loại thành ba nhóm đo đạt: độ giàu có loài (species richness), sự 6
9. phong phú loài (species abundance) và sự đa dạng về mặt phân loại hoặc chủng loại phát sinh (taxonomic hay phylogene tic diversity). Đo đạt sự giàu có loài bằng cách tính tổng số loài trong một khu vực xác định. Đo đạt sự phong phú loài là lấy mẫu số lượng tương đối giữa các loài. Một mẫu điển hình có thể chứa một số loài rất phổ biến, một vài loài ít phổ biến hơn và nhiều loài quý hiếm. Đo đạt đa dạng loài đơn giản hóa thông tin về độ phong phú loài và sự phong phú tương đối thành một chỉ số duy nhất được sử dụng rộng rãi. Có nhiều chỉ số để đánh giá đa dạng sinh học, trong đó chỉ số Shannon thường được sử dụng. Chỉ số đa dạng tính theo Shannon: n H pi .lnpi i 1 Trong đó: H - chỉ số đa dạng n - số loài trong quần xã pi - t số cá thể của loài i trên tổng số cá thể tất cả loài trong quần xã (pi = 0 ~ 1) Một cách khác là để đánh giá độ đa dạng về phân loại hoặc phát sinh chủng loại, trong đó xem xét các mối quan hệ di truyền giữa các nhóm loài khác nhau. Những tính toán này được dựa trên phân tích kết quả trong thứ bậc phân loại thường được đại diện bởi một 'cây', mô tả mô hình phân nhánh, được cho là tốt nhất, đại diện cho sự tiến hóa phát sinh chủng loại của các đơn vị phân loại liên quan. Các tính toán khác nhau của đa dạng về mặt phân loại, nhấn mạnh các đặc điểm phân loại khác nhau và các mối quan hệ. Hiện nay, có khoảng 1,7 triệu loài đã được mô tả. Ít nhất là hai lần số đó còn chưa mô tả, chủ yếu là côn trùng và các nhóm chân khớp khác trong vùng nhiệt đới (Bảng 1.2). Trên phạm vi toàn Thế giới còn cần rất nhiều nổ lực để có thể hoàn thiện được danh mục đầy đủ các loài. Mỗi năm các nhà phân loại trên Thế giới mô tả được khoảng 11.000 loài (chiếm từ 10 đến 30% các loài có trên Thế giới), và như vậy, để có thể mô tả hết các loài trên Thế giới (ước tính 10 đến 30 triệu loài) dự kiến phải tốn từ 750 năm đến 2.570 năm, trong khi đó có nhiều loài đã bị tuyệt chủng trước khi chúng được mô tả và đặt tên (Richard B. Primack, 1995). Kiến thức của chúng ta về số lượng loài là chưa chính xác do nhiều loài khó thấy còn chưa được phân loại học chú ý. Một vùng rùng mưa miền núi hẻo lánh nằm giữa Việt Nam và Lào vừa mới được các nhà sinh học khảo sát trong thời gian gần đây. Một điều kỳ diệu đã xảy ra, tại đây họ đã phát hiện được 5 loài thú mới cho khoa học đó là Mang lớn (Megamuntiacus vuquangenesis), Sao La (Pseudoryx nghetinhensis), Bò sừng xoắn Tây Nguyên (Bos 7
10. sauveli), Mang Trường Sơn (Muntiacus truongsonensis) và Mang lá (Muntiacus rooseveltorum). Bảng 1.2. Số lượng loài các nhóm sinh vật đã được mô tả Các nhóm Tên Tiếng Việt các nhóm Số lượng loài Vertebrates Động vật có xương sống Mammals Động vật có vú 5.490 Birds Chim 10.027 Reptiles Bò sát 9.084 Amphibians Lưỡng cư 6.638 Fishes Cá 31.600 Tổng 62.839 Invertebrates Động vật không xương sống Insects Côn trùng 1.000.000 Molluscs Thân Mềm 85.000 Crustaceans Giáp xác 47.000 Corals San hô 2.175 Arachnids Nhện 102.000 Velvet worms Giun móc 165 Horseshoe Crabs Sam 4 Others Các nhóm khác 68.658 Tổng 1.305.250 Plants Thực vật Mosses Rêu 16.236 Fern and Allies Dương xỉ 12.000 Gymnosperms Hạt trần 1.052 Flowering Plants Thực vật có hoa 268.000 Green algae Tảo lục 4.242 Red algae Tảo đỏ 6.144 Tổng 307.674 Others Các nhóm khác Lichens Địa y 17.000 Mushrooms Nấm 31.496 Brown algae Tảo nâu 3.127 Tổng 51.623 Tổng các nhóm 1.727.386 (Craig Hilton-Taylor, Caroline M Pollock et al., 2008) 8
11. 1.1.2. Đa dạng di truyền Thể hiện sự sai khác về di truyền giữa các cá thể trong một quần thể và giữa các quần thể với nhau. Đa dạng di truyền trong nội bộ loài thường là kết quả của tập tính sinh sản của các cá thể trong quần thể. Một quần thể là một nhóm các cá thể giao phối với nhau và sản sinh ra con cái hữu thụ. Một loài có thể có một hay vài quần thể khác nhau. Một quần thể có thể chỉ gồm một số ít cá thể hay có thể có hàng triệu cá thể. Các cá thể trong một quần thể thường rất khác nhau về mặt di truyền. Sự đa dạng về bộ gene có được do các cá thể có các gene khác nhau, gene là một đơn vị di truyền cùng với những chromosome được đặc trưng bởi những protein đặc biệt. Các dạng khác nhau của gene được gọi là allen và những sự khác biệt nảy sinh qua đột biến, là những sự thay đổi xảy ra trong DNA, đơn vị cấu thành nhiễm sắc thể của cá thể. Sự khác biệt của các allen trong gene có thể ảnh hưởng đến sự phát triển và sinh lý của các cá thể một cách khác nhau. Tổng số các sắp xếp của gene và allen trong quần thể được coi là quỹ gene (gene pool), trong khi một tổ hợp nào đấy của gene và allen trong bất kỳ cá thể nào thì được gọi là kiểu di truyền (geneotype). Kiểu hình (phenotype) của một cá thể nói lên các đặc điểm về hình thái, sinh lý, sinh hoá là kết quả của biểu hiện kiểu gene trong một môi trường nhất định. Sai khác di truyền cho phép các cá thể thích ứng với những thay đổi của môi trường. Nhìn chung, các loài quí hiếm ít có sự đa dạng di truyền hơn các loài có phân bố rộng và kết quả là chúng dễ bị tuyệt chủng hơn khi điều kiện môi trường thay đổi. Hình 1.1. Đa dạng di truyền ở cây ớt và ở người. 1.1.3. Đa dạng quần xã và hệ sinh thái Đa dạng về hệ sinh thái là thước đo sự phong phú về sinh cảnh, nơi ở, tổ sinh thái và các hệ sinh thái ở các cấp độ khác nhau. Sự đa dạng này được phản ảnh quan trọng nhất bởi sự đa dạng về sinh cảnh (biotops), các quần xã sinh vật và các quá trình sinh thái trong sinh quyển. 9
12. Đa dạng hệ sinh thái bao gồm sự khác biệt rộng lớn giữa các loại hệ sinh thái, sự đa dạng của môi trường sống và các quá trình sinh thái xảy ra trong mỗi loại hệ sinh thái. Xác định tính đa dạng hệ sinh thái khó hơn so với đa dạng loài hoặc đa dạng di truyền vì 'ranh giới' của các quần xã và hệ sinh thái thường hay thay đổi. Do khái niệm hệ sinh thái thường biến động và sự thay đổi đó, có thể được áp dụng ở nhiều quy mô khác nhau, mặc dù đối với mục tiêu quản lý, nó thường được sử dụng rộng rãi đối với các nhóm quần hợp giống nhau của quần xã, chẳng hạn như khu rừng nhiệt đới, ôn đới hoặc rạn san hô. Một yếu tố quan trọng trong việc xem xét các hệ sinh thái đó là trạng thái tự nhiên, các quá trình sinh thái như dòng năng lượng và chu trình nước được bảo tồn. Việc phân loại sự đa dạng to lớn của các hệ sinh thái của Trái đất vào một hệ thống quản lý là một thách thức khoa học lớn, và quan trọng đối với quản lý và bảo tồn sinh quyển. Ở cấp độ toàn cầu, hầu hết các hệ thống phân loại đã cố gắng để hướng đến một tiến trình trung gian giữa sự phức tạp của sinh thái quần xã và sự đơn giản của hệ thống phân loại nơi ở. Nói chung các hệ thống này sử dụng một sự kết hợp của một định nghĩa các kiểu nơi ở với sự mô tả khí hậu, ví dụ, rừng nhiệt đới ẩm, hoặc đồng cỏ ôn đới. Một số hệ thống cũng tích hợp địa lý sinh vật toàn cầu để giải thích các sự khác biệt trong sinh vật giữa các vùng trên Thế giới, tương tự như đặc điểm của khí hậu và tự nhiên (hình 1.3.). Đo lường đa dạng sinh thái vẫn còn trong giai đoạn trứng nước. Tuy nhiên, đa dạng hệ sinh thái là một yếu tố thiết yếu của toàn bộ đa dạng sinh học và nên được phản ánh trong bất kỳ đánh giá đa dạng sinh học nào. Hình 1.2. Bảy miền địa lý sinh học Thế giới 10
13. 1.2. Định lượng đa dạng sinh học Ngoài định nghĩa đa dạng sinh học được chấp nhận bởi nhiều nhà sinh học bảo tồn, định nghĩa về lượng tính đa dạng sinh học cũng được sử dụng như là một phương thức để so sánh sự đa dạng tổng thể của các quần xã khác nhau. Theo như định nghĩa về đa dạng sinh học, rõ ràng là không có một thước đo duy nhất nào để định lượng đa dạng sinh học một cách đầy đủ. Chúng ta không thể nói lên tính đa dạng sinh học của một khu vực dù có diện tích lớn hay nhỏ chỉ bằng một con số duy nhất. Đa dạng di truyền thường được coi là đơn vị cơ sở của sự sống, tuy nhiên, trong thực tế, đa dạng loài thường được coi là nhân tố cơ bản của đa dạng sinh học. Các chỉ số toán học về đa dạng sinh học đã được thiết lập để mô tả sự đa dạng loài ở các phạm vị địa lý khác nhau. Số lượng loài trong một quần xã hay hệ sinh thái thường được mô tả là đa dạng . Khái niệm đa dạng  đề cập đến mức độ dao động thành phần loài khi các điều kiện môi trường thay đổi như thế nào. Đa dạng  áp dụng đối với một vùng địa lý rộng lớn gồm nhiều sinh cảnh và được định nghĩa là “một t lệ mà ở đấy các loài thêm vào được bắt gặp là những sự thay thế địa lý trong một dạng nơi ở thuộc các điểm khác nhau”. Điểm 1: 5 loài Điểm 2 3 loài Điểm 3: 5 loài Điểm 4 3 loài Vùng X Vùng Y Điểm 1 có đa dạng alpha cao hơn điểm 2; Vùng Y đa dạng beta cao hơn vùng X do có sự chuyển giao các loài trong các điểm Vùng Y có đa dạng alpha thấp tại các điểm, nhưng các điểm rất khác nhau, do đó mà đa dạng cũng gamma cao hơn vùng X Hình 1.3. Đa dạng alpha, đa dạng beta và đa dạng gamma Đa dạng xuất phát từ một khái niệm phổ biến về sự phong phú của loài (species richness) và có thể sử dụng để so sánh số lượng loài trong các hệ sinh thái khác nhau. Có nhiều phương thức khác nhau để định lượng đa dạng sinh học, tuy vậy, độ phong phú về loài là chỉ số thông dụng nhất để diễn tả đa dạng sinh học vì các lý do sau: Áp dụng thực tế: độ phong phú về loài đã được minh chứng về khả năng định lượng trong thực tế, ít nhất là chỉ ra những sự khác biệt về số lượng 11
14. loài trong một trạng thái nào đó (ví dụ như sự có mặt, sinh sản, trú đông) đối với một bậc phân loại nào đó trong một diện tích nào đó trong một thời gian nào đó. Thông tin có sẵn: một số lượng lớn thông tin có sẵn về độ phong phú của loài. Ngoài ra, các thông tin khác còn có thể lấy ra từ các bộ sưu tập trong các bảo tàng với hàng triệu mẫu vật cùng với các tài liệu. Đặc biệt là các thông tin này được đưa vào máy tính để các vùng xa xôi có thể sử dụng. Tính đại diện: độ phong phú của loài có thể đại diện cho nhiều loại đa dạng sinh học khác nhau. Nhìn chung, độ phong phú loài càng lớn thì độ đa dạng di truyền càng cao (đa dạng lớn về gene qua các quần thể), đa dạng về sinh vật càng nhiều (số lượng cá thể lớn qua các bậc phân loại cao hơn), và đa dạng sinh thái lớn hơn (từ các đại diện của nhiều tổ sinh thái và nơi ở qua nhiều sinh cảnh) Ứng dụng rộng rãi: đơn vị loài thường được coi như là đơn vị trong quản lý, luật pháp, chính trị và truyền thống. Đối với nhiều người sự sai khác về đa dạng sinh học được coi như là sự sai khác về độ phong phú của loài. 1.3. Sự phong phú đa dạng sinh học ở một số vùng trên Trái đất Môi trường giàu có nhất về số lượng loài có lẽ ở các rừng nhiệt đới, rạn san hô, các hồ lớn ở vùng nhiệt đới và ở các biển sâu. Trong các rạn san hô, và các biển sâu, sự đa dạng sinh học thuộc nhiều ngành và lớp khác nhau. Sự đa dạng trong các biển sâu nhờ vào diện tích lớn, tính ổn định của môi trường cũng như vào sự biệt hoá của các loại nền đáy khác nhau. Đa dạng loài lớn nhất là ở vùng rừng nhiệt đới. Mặc dù rừng nhiệt đới chỉ chiếm 7% diện tích Trái đất, chúng chứa hơn 1/2 loài trên Thế giới. Khoảng 40% loài thực vật có hoa trên Thế giới (100.000 loài) ở vùng nhiệt đới, trong khi 30% loài chim trên Thế giới phụ thuộc vào những khu rừng nhiệt đới (Võ Quý, Phạm Bình Quyền et al., 1999). Rạn san hô tạo nên một nơi tập trung khác về loài. Các loài san hô bé nhỏ tạo ra các hệ sinh thái san hô vĩ đại, là vùng biển tương đương với rừng nhiệt đới về sự phong phú loài và độ phức tạp. Rạn san hô lớn nhất Thế giới là rạn San Hô Lớn (Great Barrier Reffs) ở bờ biển phía đông nước Úc, có diện tích là 349.000 km2. Rạn san hô này có hơn 300 loài san hô, 1500 loài cá, 4000 loài thân mềm, 5 loài rùa biển và là nơi sinh sản của khoảng 252 loài chim. Rạn san hô này chiếm 8% loài cá trên Thế giới mặc dù chúng chỉ chiếm 0,1% diện tích đại dương. Đối với hầu hết các nhóm sinh vật, sự đa dạng loài tăng về hướng nhiệt đới. Ví dụ như Kenia có 308 loài thú, trong khi đó Pháp chỉ có 113 loài mặc dù hai nước này có cùng diện tích. Sự tương phản này đặc biệt chặt chẻ đối với cây cỏ và thực vật có hoa: một hecta rừng Amazon ở Peru hay vùng đất thấp ở Malaisia có thể có đến hơn 200 loài cây, trong khi đó ở rừng Châu Âu hay nước Mỹ thì chỉ có khoảng 30 loài trong cùng diện tích. Kiểu đa dạng của các loài trên đất liền cũng giống như ở biển, 12
15. nghĩa là cũng gia tăng sự đa dạng loài về phía nhiệt đới. Ví dụ rạn San hô lớn ở Úc, phía Bắc có 50 giống trong khi phía Nam chỉ có 10 giống san hô. Có thể nêu một số lý do để giải thích cho việc vùng nhiệt đới có số lượng loài tăng như sau: - Lượng bức xạ mặt trời cao, tạo ra năng suất sinh học lớn, hổ Một số lợi ích kinh tế của đa dạng sinh học Dược phẩm: khoảng ½ các loài thuốc tổng hợp trợ cho lưới thức ăn rộng; có nguồn gốc từ thiên nhiên. Các dịch vụ - Khí hậu khô ẩm của vùng thương mại về cây thuốc lên đến 60 tỷ USD nhiệt đới đẩy mạnh sự tồn tại và năm. 4/5 các loại thuốc mới được giới thiệu trên phát triển của sinh vật cho phép phạm vi toàn cầu bắt nguồn từ các sản phẩm tự các loài tương tác với nhau nhiều nhiên. Tất cả các loại thuốc chống ung thư có sẵn hiện nay, 42% bắt nguồn từ tự nhiên và hơn tạo ra những tập tính và thích 34% là bán tự nhiên. ứng cho sự tiến hoá và sống còn; Giá trị toàn cầu về gỗ năm 2000 là 400 tỷ USD. - Khí hậu thuận lợi cho mầm Lĩnh vực lâm nghiệp toàn cầu cung cấp sinh kế bệnh và vật ký sinh phát triển, và việc làm cho khoảng 60 triệu người, phần lớn ngăn chặn sự phát triển quá mức ở nước ở các nước đang phát triển. Khoảng 2,6 tỷ người sử dụng các loại củi đun nấu hằng của loài ngày từ rừng. - Vùng nhiệt đới cổ và ổn 500 triệu người trên Thế giới sống dựa vào các định về mặt địa chất, cho phép rạn san hô. Khoảng từ 9 đến 12% nghề các trên tiến hoá liên tục. toàn Thế giới trực tiếp vào rạn. Rạn là nơi sinh - Đa dạng về thực vật cho sản, nuôi dưỡng và kiếm ăn của nghề cá ngoài khơi. Du lịch là nguồn lợi chính của rạn san hô. phép gia tăng sự biệt hoá của Bình quân toàn cầu là 184 USD/ mỗi khách du động vật. lịch. Ở khu vực Đông Nam Á, mỗi hecta rạn san Nhân tố lịch sử cũng rất hô thu được từ 231 – 2.700 USD. quan trọng trong việc xác định Giá trị của rừng ngập mặn khoảng 600 USD/ha kiểu phân bố đa dạng về loài. đối với nghề cá. Giá trị dược phẩm của rừng ngập mặn là 61 USD/ha/ năm. Giá trị bảo vệ Những vùng đất cổ có nhiều loài lưu vực của rừng ngập mặn và các vùng đất hơn các vùng đất mới. Vì các ngập nước ước tính khoảng 845 USD/ha/năm ở vùng đất cổ có tuổi địa chất già Malaysia, ở Hawai khoảng 1.022 USD/ha/năm. hơn nên có nhiều thời gian hơn để Cá là nguồn protein chính cho khoảng 1 tỷ nhận được các loài phát tán từ các người; cá chiếm tối thiểu 20% nguồn protein cho khoảng 2,6 tỷ người khác. Câu cá giải trí là nơi khác và các loài thích nghi nguồn kinh tế quan trong ở nhiều nước. Ở Mỹ, đáp ứng với các điều kiện địa câu cá giá trí chiếm 21 tỷ, Canada là 5,2 tỷ và phương Úc là 1,3 tỷ USD/năm. Sự phong phú về loài cũng Rạn san hô và rừng ngập mặn có thể hấp thu bị ảnh hưởng bởi các biến đổi về 70-90 năng lượng sóng gió, góp phần bảo vệ vùng bờ. Các khu bảo tồn có thể tạo ra lợi ích từ địa hình, khí hậu và môi trường hàng hóa và các dịch vụ sinh thái từ 4.400 đến địa phương. Trong các quần xã 5.200 tỷ USD/năm. trên cạn, sự giàu có về loài theo 13
16. xu hướng tăng ở các địa hình thấp, tăng theo lượng bức xạ của mặt trời và tăng theo lượng mưa. Sự thay đổi lớn về nhiệt độ theo mùa là một nhân tố khác ảnh hưởng nhiều đến số lượng loài ở vùng ôn đới. Sự phong phú loài cũng có thể lớn hơn ở những nơi có địa hình phức tạp, để tạo nên những sự cách ly di truyền, thích ứng địa phương, và sự biệt hoá có thể xảy ra. Ngoài ra, sự phong phú loài cũng thường gặp ở các vùng không có mùa hơn là các vùng có mùa rõ rệt (WCMC, 1994). 1.4. Những giá trị của đa dạng sinh học 1.4.1. Những giá trị trực tiếp 1.4.1.1. Giá trị tiêu thụ Bao gồm các sản phẩm tiêu dùng cho cuộc sống hàng ngày như củi đốt và các loại sản phẩm khác cho các mục tiêu sử dụng như tiêu dùng cho gia đình và không xuất hiện ở thị trường trong nước và quốc tế. Những nghiên cứu về những xã hội truyền thống tại các nước đang phát triển cho thấy cộng đồng cư dân bản địa khai thác, sử dụng nguồn tài nguyên xung quanh như củi đun, rau cỏ, hoa quả, thịt cá, dược phẩm và nguyên vật liệu xây dựng. Trên 5.000 loài được dùng cho mục đích chửa bệnh ở Trung Quốc, Việt Nam và khoảng 2.000 loài được dùng tại vùng hạ lưu sông Amazon. Một trong những nhu cầu không thể thiếu được của con người là protein, nguồn này có thể kiếm được bằng săn bắn các loài động vật hoang dã để lấy thịt. Trên toàn Thế giới, khoảng 100 triệu tấn cá, chủ yếu là các loài hoang dã bị đánh bắt mỗi năm. Phần lớn số cá này được sử dụng ngay tại địa phương. 1.4.1.2. Giá trị sử dụng cho sản xuất Là giá bán cho các sản phẩm thu lượm được từ thiên nhiên trên thị trường trong nước và ngoài nước. Sản phẩm này được định giá theo các phương pháp kinh tế tiêu chuẩn và giá được định là giá mua tại gốc, thường dưới dạng sơ chế hay nguyên liệu. Tại thời điểm hiện nay, gỗ là một trong những sản phẩm bị khai thác nhiều nhất từ rừng tự nhiên với giá trị lớn hơn 100 t đôla mỗi năm. Những sản phẩm lâm nghiệp ngoài gỗ còn có động vật hoang dã, hoa quả, nhựa, dầu, mây và các loại cây thuốc. Thế giới tự nhiên là nguồn vô tận cung cấp những nguồn loại dược phẩm mới. 25% các đơn thuốc ở Mỹ có sử dụng các chế phẩm được điều chế từ cây, cỏ, 1.4.2. Những giá trị gián tiếp Những giá trị gián tiếp là những khía cạnh khác của đa dạng sinh học như các quá trình xảy ra trong môi trường và các chức năng của hệ sinh thái là những mối lợi không thể so đếm được và nhiều khi là vô giá. 1.4.2.1. Giá trị sử dụng không cho tiêu thụ Khả năng sản xuất của hệ sinh thái: khoảng 40% sức sản xuất của hệ sinh thái trên cạn phục vụ cho cuộc sống của con người. Tương tự như vậy, ở những vùng cửa sông, dãi ven biển là nơi những thực vật thu và tảo sinh phát triển mạnh, chúng là 14
17. mắc xích đầu tiên của hàng loạt chuỗi thức ăn tạo thành các hải sản như trai, sò, tôm cua, Bảo vệ tài nguyên đất và nước: các quần xã sinh học có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ rừng đầu nguồn, những hệ sinh thái vùng đệm, phòng chống lũ lụt và hạn hán cũng như việc duy trì chất lượng nước. Điều hoà khí hậu: quần xã thực vật có vai trò vô cùng quan trọng trong việc điều hoà khí hậu địa phương, khí hậu vùng và ngay cả khí hậu toàn cầu. Phân huỷ các chất thải: các quần xã sinh học có khả năng phân hu các chất ô nhiễm như kim loại nặng, thuốc trừ sâu và các chất thải sinh hoạt khác đang ngày càng gia tăng do các hoạt động của con người. Những mối quan hệ giữa các loài: nhiều loài có giá trị được con người khai thác, nhưng để tồn tại, các loài này lại phụ thuộc rất nhiều vào các loài hoang dã khác. Nếu những loài hoang dã đó mất đi, sẽ dẫn đến việc mất mát cả những loài có giá trị kinh tế to lớn. Nghỉ ngơi và du lịch sinh thái: mục đích chính của các hoạt động nghỉ ngơi là việc hưởng thụ mà không làm ảnh hưởng đến thiên nhiên thông qua những hoạt động như đi thám hiểm, chụp ảnh, quan sát chim, thú, câu cá. Du lịch sinh thái là một ngành du lịch không khói đang dần dần lớn mạnh tại nhiều nước đang phát triển, nó mang lại khoảng 12 t đôla năm trên toàn Thế giới. Giá trị giáo dục và khoa học: nhiều sách giáo khoa đã biên soạn, nhiều chương trình vô tuyến và phim ảnh đã được xây dựng về chủ đề bảo tồn thiên nhiên với mục đích giáo dục và giải trí. Một số lượng lớn các nhà khoa học chuyên ngành và những người yêu thích sinh thái học đã tham gia các hoạt động quan sát, tìm hiểu thiên nhiên. Các hoạt động này mang lại lợi nhuận kinh tế cho khu vực nơi họ tiến hành nghiên cứu khảo sát; nhưng giá trị thực sự không chỉ có vậy mà còn là khả năng nâng cao kiến thức, tăng cường tính giáo dục và tăng cường vốn sống cho con người. Quan trắc môi trường: những loài đặc biệt nhạy cảm với những chất độc có thể trở thành hệ thống chỉ thị báo động rất sớm cho những quan trắc hiện trạng môi trường. Một số loài có thể được dùng như những công cụ thay thế máy móc quan trắc đắt tiền. Một trong những loài có tính chất chỉ thị cao là địa y sống trên đá hấp thụ những hoá chất trong nước mưa và những chất gây ô nhiễm trong không khí. Thành phần của quần xã địa y có thể dùng như chỉ thị sinh học về mức độ ô nhiễm không khí. Các loài động vật thân mềm như trai sò sống ở các hệ sinh thái thu sinh có thể là những sinh vật chỉ thị hữu hiệu cho quan trắc môi trường. (Richard B. Primack, 1995) 1.4.2.2. Giá trị lựa chọn Giá trị lựa chọn của một loài là tiềm năng của chúng để cung cấp lợi ích kinh tế cho xã hội loài người trong tương lai. Những chuyên gia về côn trùng tìm kiếm những loài côn trùng có thể sử dụng như các tác nhân phòng trừ sinh học; các nhà vi sinh vật học tìm kiếm những loài vi khuẩn có thể trợ giúp cho các quá trình nâng cao năng suất 15
18. sản xuất; các nhà động vật học lựa chọn các loài có thể sản xuất nhiều protein; các cơ quan y tế. chăm sóc sức khỏe và các công ty dược phẩm đang có những nổ lực rất lớn để tìm kiếm các loài có thể cung cấp những hợp chất phòng chống và chữa bệnh cho con người. 1.4.2.3. Giá trị tồn tại Con người có nhu cầu được tham quan nơi sinh sống của một loài đặc biệt và được nhìn thấy nó trong thiên nhiên hoang dã bằng chính mắt mình. Các loài như gấu trúc, sư tử, voi và rất nhiều loài chim khác lại càng đòi hỏi sự quan tâm đặc biệt của con người. Giá trị tồn tại như thế luôn luôn gắn liền với các quần xã sinh học của những khu rừng mưa nhiệt đới, các rạn san hô và những khu vực có phong cảnh đẹp. 1.4.2.4. Những khía cạnh mang tính đạo đức Mỗi một loài đều có quyền tồn tại: tất cả các loài đều có quyền tồn tại. Trên cơ sở đó, sự tồn tại của các loài phải được bảo đảm mà không cần tính đến sự phong phú hay đơn độc hoặc có tầm quan trong đối với con người hay không. Tất cả các loài là một phần của tạo hoá và đều có quyền được tồn tại như con người ở trên Trái đất này. Con người không những không có quyền làm hại các loài khác mà còn có trách nhiệm bảo vệ sự tồn tại của chúng. Tất cả các loài đều quan hệ với nhau: giữa các loài có một quan hệ chằng chịt và phức tạp, là một phần của các quần xã tự nhiên. Việc mất mát của một loài sẽ có ảnh hưởng đến các thành viên khác trong quần xã. Cho nên, chúng ta ý thức được sự cần thiết bảo tồn các loài, bảo tồn đa dạng sinh học cũng chính là bảo vệ mình. Con người phải sống trong một giới hạn sinh thái như các loài khác: tất cả các loài trên Thế giới bị giới hạn bởi khả năng sức tải của môi trường sống. Mỗi một loài sử dụng nguồn tài nguyên trong môi trường để tồn tại và số loài sẽ bị suy giảm khi những nguồn tài nguyên này bị hu hoại và cạn kiệt đi. Con người phải hành động rất thận trọng để hạn chế những ảnh hưởng có hại gây ra cho môi trường tự nhiên. Những ảnh hưởng tiêu cực không chỉ gây hại đối với các loài mà còn gây hại đến chính bản thân con người. Con người phải chịu trách nhiệm như những người quản lý Trái đất: nếu như chúng ta làm tổn hại đến những nguồn tài nguyên thiên nhiên trên Trái đất và làm cho các loài bị đe dọa tuyệt chủng thì những thế hệ tiếp theo sẽ phải trả giá bằng một cuộc sống có chất lượng thấp. Do vậy, con người ngày nay phải biết sử dụng các nguồn tài nguyên một cách khôn ngoan, tránh gây tác hại cho các loài và các quần xã sinh học. Sự tôn trọng cuộc sống con người và sự đa dạng văn hoá phải được đặt ngang tầm với sự tôn trong đa dạng sinh học: việc đánh giá cao giá trị đa dạng văn hoá và Thế giới tự nhiên làm cho con người biết tôn trọng hơn đối với tất cả sự sống phong phú và phức tạp của nó. Thiên nhiên có những giá trị tinh thần và thẩm mỹ vượt xa giá trị kinh tế của nó: trong lịch sử, những nhà sáng lập ra tôn giáo, những nhà thơ, nhà văn, những nghệ sĩ và nhạc sĩ đã thể hiện những cảm hứng do họ nhận được từ thiên nhiên. Đối với nhiều 16
19. người, để có được những cảm hứng như thế họ cần phải sống với một môi trường thiên nhiên hoang sơ, chưa bị tác động bởi con người. Hầu như ai cũng hào hứng và thích thú khi được chiêm ngưỡng Thế giới nguyên khai hoang dã và những phong cảnh đẹp. Nhiều người coi Trái đất như là một sản phẩm kỳ diệu của tạo hoá với những điều linh thiêng cần được tôn trọng theo phong cách riêng. Đa dạng sinh học là cốt lõi đế xác định nguồn gốc sự sống: hai trong số những huyền thoại chính của Thế giới triết học và khoa học là sự sống được hình thành như thế nào và tại sao lại có sự đa dạng sinh học như ngày nay. Hàng ngàn chuyên gia sinh học tìm hiểu, nghiên cứu những vấn đề này và ngày càng đang tiến dần đến câu trả lời. Tuy vậy khi các loài bị tuyệt chủng có nghĩa là mất đi những mắc xích quan trọng và huyền thoại đó khó tìm được lời giải. 1.5. Khái niệm về sinh học bảo tồn Trên Trái đất, các quần xã sinh vật trải qua hàng triệu năm phát triển đang bị đe dọa bởi các hoạt động của loài người. Sự tuyệt chủng hàng loạt ngày nay có thể so sánh với sự tuyệt chủng của các thời kỳ địa chất trong quá khứ, trong đó hàng chục ngàn, thậm chí hàng triệu loài bị tiêu diệt do các thảm hoạ tự nhiên, có thể là sự va chạm của các thiên thạch, động đất, hoả hoạn, Nhiều loài đang bị suy giảm một cách nhanh chóng, thậm chí một số loài đang ở ngưỡng cửa của tuyệt chủng mà nguyên nhân chủ yếu là do săn bắt quá mức, do sinh cảnh bị phá hủy và do sự xâm nhập của các loài ngoại lai. Nguy cơ đối với đa dạng sinh học ngày càng tăng do áp lực dân số tăng lên một cách nhanh chóng cũng như các tiến bộ về khoa học kỹ thuật. Tình trạng này lại càng trở nên trầm trọng hơn do việc phân phối của cải trên Thế giới không đồng đều, về sự phân hóa giàu nghèo giữa các nước phát triển và kém phát triển, đặc biệt đối với các nước nhiệt đới, nơi vốn rất phong phú về loài. Hơn thế nữa, sự đe dọa đối với đa dạng sinh học do các yếu tố đơn độc chẳng hạn như mưa axit, khai thác gỗ, săn bắn quá mức, cùng kết hợp với nhau làm cho tình trạng ngày càng tồi tệ hơn. Như vậy chúng ta có thể thấy rằng, khác với các cuộc tuyệt chủng hàng loạt đã xảy ra trong quá khứ, sự tuyệt chủng hàng loạt trong giai đoạn hiện nay có những đặc trưng như sau: Xảy ra với tốc độ rất nhanh. Tác nhân chủ yếu là do con người (không phải bởi các điều kiện tự nhiên). Liên quan đến việc mất mát, chia cắt và suy thoái nơi ở. Không kèm theo sự hình thành loài mới. Vào đầu những năm 1970, các nhà khoa học đã nhận thức được tình trạng khủng hoảng của đa dạng sinh học, nhưng không có một diễn đàn hay tổ chức trung tâm để đối phó với vấn đề đó. Số lượng người suy nghĩ và tiến hành nghiên cứu về vấn đề bảo 17
20. tồn tăng lên thì cần thiết phải có thông tin cho nhau các phương pháp tiếp cận và ý tưởng mới. Để có thể thảo luận các mối quan tâm của mình, nhà sinh thái học Micheal Soulé đã tổ chức Hội thảo Quốc tế đầu tiên về Bảo tồn Sinh học vào năm 1978. Tại cuộc họp này, với sự tham gia của các nhà bảo tồn động vật hoang dã, các nhà quản lý động vật, các Viện sĩ, Soulé đã trình bày một phương pháp tiếp cận liên ngành mới để cứu giúp các loài thực vật, động vật khỏi cơn sóng tuyệt chủng hàng loạt do con người gây ra. Sau đó cùng với đồng nghiệp là Paul Ehrlich và Jared Diamond, Soulé đã phát triển Sinh học bảo tồn thành một ngành khoa học, trong đó kết hợp các kinh nghiệm về quản lý động vật hoang dã, lâm nghiệp và sinh học nghề cá với các lý thuyết về sinh học quần thể, di truyền, tiến hoá và địa lý sinh học để phát triển những phương pháp và tiếp cận mới trong việc bảo tồn loài và các hệ sinh thái. Sinh học bảo tồn là một nguyên lý khoa học được xây dựng để bảo vệ các loài, thiết lập các khu bảo tồn mới và cũng cố nâng cấp các vườn quốc gia cũng là để xác định những loài nào trên Trái đất được bảo tồn cho tương lai. Sinh học bảo tồn là một khoa học đa ngành (multi-disciplinary), tập hợp được rất nhiều người và nhiều tri thức thuộc các lĩnh vực khác nhau nhằm khắc phục tình trạng khủng hoảng đa dạng sinh học hiện nay. Sinh học bảo tồn bổ sung các nguyên tắc ứng dụng (applied disciplines) bằng cách cung cấp phương pháp tiếp cận có tính chất lý thuyết tổng thể cho việc bảo tồn đa dạng sinh học. Sinh học bảo tồn khác với các khoa học khác ở chỗ là bảo tồn một cách lâu dài toàn bộ quần xã sinh vật là chính, các yếu tố kinh tế thường là thứ yếu. Về nhiều mặt có thể nói sinh học bảo tồn là một khoa học thiết yếu (crisis discipline). Các quyết định về vấn đề bảo tồn được đưa ra hàng ngày và thường là với những thông tin rất hạn chế do thời gian cấp bách. Sinh học bảo tồn cố gắng đề xuất những giải pháp phù hợp để giải quyết các vấn đề nảy sinh trong điều kiện thực tế ngày nay. Từ các khái niệm trên, có thể thấy rằng sinh học bảo tồn có hai mục tiêu: một là tìm hiểu những tác động tiêu cực do hoạt động của con người gây ra đối với các loài, quần xã và các hệ sinh thái; hai là để xây dựng các phương pháp tiếp cận để hạn chế sự tuyệt diệt của các loài và nếu có thể được, cứu trợ các loài đang bị đe dọa bằng cách đưa chúng hội nhập trở lại các hệ sinh thái đang còn phù hợp với chúng. 18
21. Tóm tắt nội dung chương 1 Sự đa dạng sinh học trên Trái đất bao gồm tất cả các loài sinh vật trên Trái đất từ vi khuẩn đến các loài động vật, thực vật và nấm, sự đa dạng về di truyền tồn tại giữa các cá thể của loài, các quần xã trong đó các loài tồn tại và những sự tương tác của các quần xã trong hệ sinh thái với môi trường vật lý và hóa học xung quanh. Hiện nay, có khoảng 1,7 triệu loài đã được mô tả. Ít nhất là hai lần số đó còn chưa mô tả, chủ yếu là côn trùng và các nhóm chân khớp khác trong vùng nhiệt đới. Định lượng tính đa dạng sinh học cũng được sử dụng như là một phương thức để so sánh sự đa dạng tổng thể của các quần xã khác nhau. Số lượng loài trong một quần xã hay hệ sinh thái thường được mô tả là đa dạng . Khái niệm đa dạng  đề cập đến mức độ dao động thành phần loài khi các điều kiện môi trường thay đổi như thế nào. Đa dạng  áp dụng đối với một vùng địa lý rộng lớn gồm nhiều sinh cảnh. Có nhiều phương thức khác nhau để định lượng đa dạng sinh học, tuy vậy, độ phong phú về loài (đa dạng ) là chỉ số thông dụng nhất để diễn tả đa dạng sinh học. Vùng nhiệt đới có tính đa dạng sinh học cao nhất với rất nhiều loài sinh sống trong các rừng nhiệt đới, các dãi san hô, các sông hồ và đáy biển sâu. Phần lớn số loài hiện nay trên Thế giới còn chưa được biết đến, chưa được đặt tên. Các thành phần của đa dạng sinh học có thể cho những sản phẩm có giá trị kinh tế trực tiếp phục vụ lợi ích của loài người hay những giá trị kinh tế gián tiếp mà không phải khai thác hay hủy hoại nguồn tài nguyên đa dạng sinh học. Giá trị trực tiếp có thể chia thành hai loại: giá trị tiêu thụ và giá trị sản xuất. Giá trị tiêu thụ bao gồm các sản phẩm tiêu dùng cho cuộc sống hàng ngày như củi đốt và các loại sản phẩm khác và không xuất hiện ở thị trường trong nước và quốc tế. Giá trị sản xuất là giá bán cho các sản phẩm thu lượm được từ thiên nhiên trên thị trường như gỗ, một số sản phẩm ngoài gỗ, các loài hoang dã cung cấp dược phẩm. Giá trị gián tiếp của đa dạng sinh học bao gồm những giá trị không cho tiêu thụ như năng suất của hệ sinh thái, chức năng bảo vệ nguồn tài nguyên đất và nước, mối tương tác qua lại giữa các loài hoang dã, cây trồng và điều hòa khí hậu. Đa dạng sinh học là một phần của cơ sở xây dựng ngành du lịch sinh thái và nghỉ ngơi. Đa dạng sinh học cũng có tiềm năng cung cấp những giá trị khác chưa phát hiện nhưng có thể mang lại lợi ích cho tương lai của xã hội loài người. Đa dạng sinh học còn có giá trị của sự tồn tại thể hiện trên khoản tiền mà con người sẵn sàng trả để có thể bảo tồn đa dạng sinh học. Bảo tồn đa dạng sinh học cũng có thể dựa trên các nền tảng về đạo đức cũng như kinh tế. Một trong những quan niệm đạo đức lớn là mỗi loài đều có quyền tồn tại. Con người không có quyền tiêu diệt các loài mà ngược lại phải nỗ lực hành động nhằm bảo vệ các loài. Sinh học bảo tồn là tổng hợp tri thức của nhiều ngành khoa học, nghiên cứu các khía cạnh của khủng hoảng, xáo trộn về đa dạng sinh học. Mục tiêu là hạn chế sự mát 19
22. mát đa dạng sinh học, đặc biệt là sự tuyệt chủng của các loài, sự mất mát các nguồn gene và hạn chế sự suy thoái các hệ sinh thái. Câu hỏi ôn tập chương 1 1. Trình bày các mức độ thể hiện đa dạng sinh học về loài. 2. Đa dạng di truyền là gì? 3. Đa dạng di truyền được thể hiện qua các cấp độ nào? 4. Đa dạng sinh thái là gì? 5. Các mức độ thể hiện đa dạng sinh học về mặt sinh thái là gì? 6. Kể tên 5 sinh đới quan trọng ở trên cạn. 7. Định nghĩa về hình thái của loài. 8. Định nghĩa về sinh học của loài. 9. Qu gene (gene pool) là gì? 10. Đa dạng alpha, đa dạng beta, đa dạng gamma là gì? 11. Các vùng có đa dạng sinh học cao nhất là vùng nào? 12. Hãy nêu ba lý do để giải thích tại sao vùng nhiệt đới có số lượng loài lớn nhất. 13. Vì sao ở nơi có địa hình phức tạp sự đa dạng loài lại tăng lên? 14. Vì sao ở những vùng đất cổ sự đa dạng loài lại tăng lên? 15. Trong số hơn 1,7 triệu loài đã được mô tả thì ngành nào, lớp nào có số lượng loài lớn nhất? 16. Vì sao một số loài động thực vật có thể bị tuyệt chủng trước khi chúng được mô tả đặt tên? 17. Giá trị trực tiếp cho tiêu thụ của đa dạng sinh học là gì? 18. Giá trị trực tiếp sử dụng cho sản xuất của đa dạng sinh học là gì? 19. Nêu 4 giá trị kinh tế gián tiếp không dùng cho tiêu thụ của đa dạng sinh học. 20. Giá trị lựa chọn của đa dạng sinh học là gì? 21. Hãy nêu 4 khía cạnh mang tính đạo đức về giá trị của đa dạng sinh học. 22. Định nghĩa về sinh học bảo tồn. 23. Mục tiêu của sinh học bảo tồn là gì? 20
23. Tài liệu tham khảo 1. Kevin J Gaston and John I Spicer (2004). Biodiversity an Introduction, Blackwell Publishing Company. U.S.A. 2. Richard B. Primack (1995). A Primer of Conservation Biology, Sunderland, Massachusetts U.S.A. 3. Craig Hilton-Taylor, Caroline M Pollock, et al. (2008). State of the World's Species, IUCN. 4. Võ Quý, Phạm Bình Quyền, et al. (1999). Cơ sở sinh học bảo tồn, Nhà xuất bản Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội. 5. WCMC (1994). Priorities for Conservation Global Species Richness and Endemism, World Conservation Press. 21
24. Chương 2. NHỮNG MỐI ĐE DỌA ĐỐI VỚI ĐA DẠNG SINH HỌC 2.1. Sự tuyệt chủng 2.1.1. Khái niệm về tuyệt chủng Khái niệm tuyệt chủng có rất nhiều nghĩa và khác nhau tùy thuộc vào từng bối cảnh cụ thể. Một loài bị coi là tuyệt chủng (extinct) khi không còn một cá thể nào của loài đó còn sống sót tại bất kỳ nơi nào trên Thế giới. Nếu như một số cá thể của loài còn sót lại chỉ nhờ vào sự kiểm soát, chăm sóc, nuôi dưỡng của con người, thì loài này được coi là đã bị tuyệt chủng trong thiên nhiên hoang dã (extinct in the wild). Trong hai trường hợp trên, các loài có thể coi như bị tuyệt chủng trên phạm vi toàn cầu (globally extinct). Hình 2.1. Chim bồ câu Viễn khách (Ectopistes migratorius), loài được coi là tuyệt chủng toàn cầu do khai thác quá mức và phá hủy nơi ở Một loài bị coi là tuyệt chủng cục bộ (locally extinct) nếu như chúng không còn sống sót tại nơi chúng đã từng sinh sống, nhưng người ta vẫn còn tìm thấy chúng tại những nơi khác trong thiên nhiên. Một số nhà sinh học sử dụng cụm từ loài bị tuyệt chủng về phương diện sinh thái học (ecologically extinct), điều đó có nghĩa là số lượng cá thể loài còn lại ít đến nổi tác dụng của nó không có chút ý nghĩa nào đến những loài khác trong quần xã. 22
25. Hình 2.2. Bò rừng Châu Mỹ, loài được coi là tuyệt chủng ngoài thiên nhiên hoang dã 2.1.1.1. Tuyệt chủng là một quá trình tự nhiên Sự tuyệt chủng loài xảy ra thậm chí không bắt nguồn từ những xáo động to lớn. Lý thuyết tiến hóa nói rõ rằng một loài có thể bị dồn vào tuyệt chủng do không cạnh tranh nổi với một loài khác hay do bị ăn thịt. Một loài có thể tiến hóa từ một loài khác để đáp ứng với những thay đổi của môi trường hay là do sự thay đổi ngẫu nhiên của quỹ gene. Hiện tại chúng ta cũng không biết đầy đủ những nhân tố xác định sự phồn thịnh hay suy thoái của một loài, nhưng ít nhất chúng ta có thể khẳng định rằng sự tuyệt chủng là một hiện tượng nằm trong chu trình vận động của tự nhiên tương tự như sự hình thành loài. Nếu tuyệt chủng là một phần trong các quá trình tự nhiên, thì tại sao lại phải suy nghĩ và quan tâm nhiều đến chuyện mất mát các loài. Câu trả lời nằm trong mối tương quan về sự tuyệt chủng và hình thành loài. Sự hình thành loài là một quá trình diễn ra rất chậm, qua sự tích luỹ dần các đột biến và những sự chuyển đổi các allen qua cả hàng chục ngàn năm thậm chí cả hàng triệu năm. Theo Kirchner và cộng sự (2001), trung bình Trái đất cần khoảng 10 triệu năm để hồi phục sự đa dạng từ những tuyệt chủng mang tính toàn cầu. Nếu tốc độ của việc hình thành loài tương đương hay vượt quá tốc độ tuyệt chủng, sự đa dạng sinh học được duy trì hay tăng lên. Trong lịch sử các thời kỳ địa chất, đa dạng sinh học tương đối ổn định nhờ sự cân bằng giữa sự hình thành loài mới và sự tuyệt diệt loài cũ. Tuy nhiên trong những khoảng thời gian ngắn hơn, tốc độ đa dạng hóa kém hơn nhiều so với tốc độ tuyệt chủng. Điều đó có nghĩa là sự tiến hóa của sinh giới sẽ không theo kịp với những sự tuyệt chủng nhanh chóng. 23
26. 2.1.1.2. Tuyệt chủng do con người gây ra Tác động dễ nhận thấy đầu tiên về hoạt động của con người vào t lệ tuyệt chủng có thể thấy vào sự sa sút các loài thú lớn ở Australia và Nam, Bắc Mỹ vào thời gian mà con người bắt đầu thống trị hai lục địa này từ hàng ngàn năm trước. Chỉ một thời gian ngắn sau khi con người đặt chân đến, 74% đến 86% các loài thú lớn, có trọng lượng hơn 40 kg, trong các vùng này bị tuyệt chủng. Nguyên nhân trực tiếp của sự tuyệt chủng này có thể là do săn bắn, và nguyên nhân gián tiếp là do đốt rừng và khai hoang. Dựa vào các chứng cứ có sẵn thì khoảng 85 loài thú và 113 loài chim đã bị tuyệt chủng từ năm 1600, tương ứng với 2,0% các loài thú và 1,3% các loài chim. Trong khi những con số ban đầu này có vẻ như chưa ở mức báo động thì xu hướng tuyệt chủng tăng rất nhanh trong khoảng 150 năm lại đây. Bảng 2.1. Một số nhóm loài tuyệt chủng từ năm 1600 Số loài tuyệt chủng Số loài % tuyệt Bậc phân loại Đất liền Đảo Đại dương Tổng số chủng Thú 30 51 4 85 4.000 2,10 Chim 21 92 0 113 9.000 1,30 Bò sát 1 20 0 21 6.300 0,30 Lưỡng thê 2 0 0 2 4.200 0,05 Cá 22 48 0 23 19.100 0,10 Không xương sống 49 48 1 98 1.000.000 0,01 Thực vật có hoa 245 139 0 384 250.000 0,20 Nguồn: (Richard B. Primack, 1995) T lệ tuyệt chủng của chim và thú vào khoảng 1 loài trong 10 năm trong thời gian từ 1600 -1700, nhưng t lệ này tăng lên 1 loài/năm trong thời gian từ 1850 -1950. Sự gia tăng t lệ tuyệt chủng loài là một sự chỉ định về tính nghiêm trọng của vấn đề đe dọa đa dạng sinh học. Nhiều loài còn chưa bị tuyệt chủng nhưng đã bị hao hụt rất nhiều do các hoạt động của con người và chỉ tồn tại với số lượng rất thấp. Những loài này cũng được coi là tuyệt chủng sinh thái và chúng không còn vai trò gì trong tổ chức quần xã. Tương lai của nhiều loài là không chắc chắn. Những mất mát của đa dạng di truyền đã được ghi nhận đối với các loài được thuần hóa. Trong những nguyên nhân trực tiếp của sự suy thoái di truyền cây trồng, sự mở rộng của nông nghiệp hiện đại, thương mại là nguyên nhân chính, trong đó bao gồm chuyển đổi sang nền nông nghiệp độc canh. Việc giới thiệu các giống cây trồng mới, thường gắn liền với nền nông nghiệp thương mại, đã dẫn đến việc thay thế, mất mát của các giống địa phương. Khoảng 90% giống cải bắp, ngô, và cà chua đã bị mất trong thời gian gần đây. 10.000 giống lúa mì ban đầu hiện tại ở Trung Quốc đã giảm còn 1.000 giống, ở Indonesia, khoảng 1.500 giống lúa đã tuyệt chủng trong thời gian qua. Tương tự, 30% 24
27. của 1.400 giống vật nuôi đã bị tuyệt chủng hoặc bị đe dọa tuyệt chủng. Điều này có nghĩa rằng cơ sở di truyền mà trên đó hệ thống sản xuất dựa vào đang bị suy thoái thông qua sự mất mát của các giống cây trồng và vật nuôi địa phương. Các nguyên nhân khác gây suy thoái di truyền bao gồm phá hủy rừng và đất rừng ở châu Phi, chăn thả và khai thác quá mức, sử dụng quá mức hoặc mất các loài rừng có tầm quan trọng kinh tế ở Châu Mỹ La tinh. Các hệ sinh thái và các nơi ở cũng đạng bị đe dọa và đang bị mất mát ở mức độ báo động: Khoảng 2/3 diện tích của 2 trong số 14 khu sinh học trên cạn của Thế giới và hơn một nửa diện tích của 4 khu sinh học khác đã bị chuyển đổi (chủ yếu cho nông nghiệp) vào những năm 1990 (Millennium Ecosystem Assessment, 2005) Theo Viện Tài nguyên rừng Thế giới (WRI), 1/5 độ che phủ của tất cả rừng mưa nhiệt đới đã bị mất giữa những năm 1960 và 1990. 50% nơi ở của các vùng đất ngập nước đã bị hu hoại trong vòng 100 năm qua. Rừng ngập mặn ven biển trên Thế giới Thế giới là môi trường nuôi dưỡng quan trọng cho vô số loài cũng đang bị đe dọa, khoảng 50% rừng ngập mặn đã bị chặt trụi (FAO, 2010). Khoảng 20% các rạn san hô trên Thế giới đã bị mất và 20% khác đang bị suy thoái trong mấy thập k cuối của thế k XX (Millennium Ecosystem Assessment, 2005). Cuối cùng là do sự mất mát của các loài và hệ sinh thái đã dẫn đến sự thay đổi, mất mát chưa từng thấy của các dịch vụ sinh thái có giá trị: Khoảng 60% các dịch vụ sinh thái đang bị suy thoái hay sử dụng không bền vững bao gồm: làm sạch không khí, điều hoà khí hậu, cung cấp nước sạch, điều chỉnh mầm bệnh và sâu hại và thụ phấn. Có sự thay đổi lớn về chu trình dinh dưỡng trong các thập k qua, chủ yếu do gia tăng lượng phân bón, chất thải của gia súc, chất thải của con người và đốt cháy sinh khối. Có một mối liên hệ giữa các dịch vụ sinh thái với các thành phần cơ bản trong cuộc sống của loài người. Sự thay đổi mất mát các dịch vụ sinh thái sẽ ảnh hưởng đến cuộc sống con người (hình 2.3.). Ngoài ảnh hưởng của các dịch vụ sinh thái, các nhân tố môi trường cũng như các nhân tố kinh tế, xã hội, công nghệ, văn hóa cũng ảnh hưởng đến sự thịnh vượng của con người. Đến lượt mình, sự thay đổi cuộc sống của con người lại tác động đến các hệ sinh thái (Assessment Millennium Ecosystem, 2005). 25
28. CÁC DỊCH VỤ SINH THÁI CÁC THÀNH PHẦN CỦA CUỘC SỐNG Cung cấp An ninh . . Thức ăn An toàn cá nhân . . Nước ngọt Tiếp cận tài nguyên . . Gỗ, sợi Giảm thiểu thảm họa . Nhiên liệu Vật chất cơ bản Hổ trợ Điều hòa . Cuộc sống đầy đủ . Chu trình . Điều hòa khí . Đủ chất dinh dưỡng vật chất Tự do chọn hậu . Nhà ở . Hình lựa và hành . Điều hòa lũ lụt . Hàng hóa thành đất động . Điều hòa dịch Sức khỏe . Sức sản Cơ hội đạt tới bệnh . Mạnh khỏe xuất sơ những giá trị . Lọc nước . Thoải mái cấp bản thân Văn hóa . Tiếp cận nước sạch, . Thẩm mỹ không khí trong lành . Tinh thần Các mối quan hệ xã hội . Giáo dục . Liên kết xã hội . Giải trí . Tôn trọng lẫn nhau ĐA DẠNG SINH HỌC . Giúp đỡ người khác Mối liên hệ giữa các dịch vụ ST Khả năng hòa giải của các yếu tố và cuộc sống con người Kinh tế - xã hội Yếu Thấp Trung bình Trung bình Mạnh Cao Hình 2.3. Mối liên hệ giữa các dịch vụ sinh thái và các thành phần cuộc sống 2.1.2. Nguyên nhân của tuyệt chủng Mối nguy hại chính ảnh hưởng đến đa dạng sinh học có liên quan đến các hoạt động của con người là: phá hủy, chia cách, làm suy thoái nơi sinh sống; biến đổi khí hậu; ô nhiễm và xả thải các chất dinh dưỡng, khai thác quá mức và sử dụng không bền vững và du nhập các loài ngoại lai. Hầu hết các loài bị đe dọa chịu ảnh hưởng của ít nhất là hai trong số các yếu tố nói trên, những yếu tố này làm cho sự tuyệt chủng sẽ tiếp diễn nhanh hơn, bất chấp mọi cố gắng nhằm bảo vệ loài. Các mối hiểm hoạ đe dọa đa dạng sinh học nêu ở trên gây ra do việc sử dụng, khai thác tài nguyên ngày càng tăng và mức tăng dân số quá nhanh của loài người (Secretariat of the Convention on Biological Diversity, 2010). Các mối nguy hại đối với đa dạng sinh học cũng rất khác nhau đối với các hệ sinh thái và các vùng khác nhau. MEA đã đánh giá mức độ ảnh hưởng của các nguyên nhân gây suy thoái đa dạng sinh học trong thời gian qua và xu hướng hiện nay của các nguyên nhân đó ở một số khu sinh học trên Thế giới (hình 2.4) (Millennium Ecosystem Assessment, 2005). 26
29. Thay đổi nơi B.đ. khí hậu Loài ngoại lai Khai thác quá Ô nhiễm ở mức Rừng nhiệt đới Đ.cỏ nhiệt đới Nước ngọt Vùng ven bờ Biển Các đảo Chú thích: Tác động trong thời gian qua Xu thế hiện nay Thấp Vừa Tác động tiếp tục Cao Gia tăng tác động Rất cao Tăng tác động rất mạnh Hình 2.4. Các mối đe dọa đối với đa dạng sinh học trong 100 năm qua và xu hướng tác động hiện nay ở một số khu sinh học thế giới 2.1.2 1. Suy thoái và mất nơi ở Mất mát và suy thoái nơi ở tạo ra áp lực lớn nhất đối với đa dạng sinh học trên toàn Thế giới. Đối với các hệ sinh thái trên cạn, mất nơi ở chủ yếu do chuyển đổi các vùng đất hoang dã cho nông nghiệp, hiện chiếm khoảng 30% diện tích đất trên toàn cầu. Gần đây, trong một số khu vực, nhu cầu về nhiên liệu sinh học đã góp phần thúc đẩy quá trình này. Theo Danh sách Đỏ của IUCN, mất nơi ở do nông nghiệp và quản lý rừng không bền vững là nguyên nhân lớn nhất dẫn các loài đến gần hơn đối với nguy cơ tuyệt chủng. Trong giai đoạn từ 2000 đến 2010, hàng năm có khoảng 13 triệu ha rừng bị mất, so với 16 triệu ha bị mất hàng năm so với thời gian 10 năm trước đó. Điều đó không chỉ làm suy thoái đa dạng sinh học mà còn góp phần đến 12 – 15% việc ấm lên toàn cầu do phát thải CO2 vào không khí và ngăn cản quá trình thu giữ carbon (UNEP, 2011). Sự sụt giảm mạnh của quần thể các loài nhiệt đới phản ánh rõ mất nơi ở của khu vực này. Theo một nghiên cứu gần đây, việc chuyển đổi rừng cho các đồn điền cọ dầu 27
30. dẫn đến việc mất 73-83% số loài chim và bướm của hệ sinh thái. Như đã nói ở trên, các loài chim Đông Nam Á phải đối mặt với nguy cơ đặc biệt cao về tuyệt chủng, bởi việc chuyển đổi đất rừng thành các đồn điền cọ dầu, do nhu cầu ngày càng tăng về nhiên liệu sinh học (Secretariat of the Convention on Biological Diversity, 2010). Phát triển cơ sở hạ tầng, chẳng hạn như nhà ở, phát triển công nghiệp, hầm mỏ và mạng lưới giao thông, cũng đóng phần quan trọng trong việc chuyển đổi môi trường sống trên cạn. Với hơn một nửa dân số Thế giới hiện nay sống ở các đô thị, sự mở rộng đô thị đã dẫn đến sự biến mất của nhiều nơi ở, mặc dù mật độ dân số cao hơn ở các thành phố cũng có thể làm giảm các tác động tiêu cực về đa dạng sinh học bởi nhu cầu chuyển đổi trực tiếp đất cho cư trú của con người ít hơn so với nhiều khu định cư phân tán. Sự chia cắt manh mún nơi cư trú của các loài là quá trình mà một khu vực rộng lớn bị thu nhỏ lại hoặc bị chia cắt thành hai hay nhiều mảnh nhỏ. Những phần này thường bị cách ly khỏi những phần khác và hình thái cấu trúc cảnh quan bị thay đổi nhiều. Một mảnh hay một phần của nơi cư trú mới khác biệt với nơi cư trú nguyên thủy ở hai điểm quan trọng: đó là mảnh của nơi cư trú mới có t lệ giữa phần biên và diện tích lớn hơn, và tâm điểm của mỗi mảnh của nơi cư trú mới rất gần với phần biên của mảnh hơn. Việc phá hủy các nơi cư trú có thể hạn chế khả năng phát tán và định cư của loài. Tác hại của việc chia cắt nơi cư trú sẽ làm giảm khả năng kiếm mồi của các loài thú. Ngoài ra nơi cư trú bị chia cắt cũng góp phần làm suy giảm quần thể và dẫn đến sự tuyệt chủng do quần thể lớn lúc đầu bị chia ra hai hay nhiều quần thể nhỏ. Sự chia cắt nơi cư trú thành các phần nhỏ đã làm tăng một cách một cách đáng kể t lệ tương đối của sự tác động đường biên so với diện tích nơi cư trú. Một số tác động khác quan trọng hơn của đường biên là sự dao động nhiều hơn về ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và gió. Việc nơi cư trú bị xé nhỏ, xé lẻ còn làm tăng khả năng xâm nhập của các loài ngoại lai và bùng nổ số lượng các loài côn trùng địch hại bản địa. Việc nơi cư trú bị chia cắt cũng làm tăng khả năng tiếp xúc của các loài động, thực vật thuần dưỡng với các quần thể hoang dã. Các bệnh dịch của các loài thuần dưỡng có thể lây lan rất dễ dàng sang các loài hoang dã vốn thường có khả năng miễn dịch kém Đối với các hệ sinh thái nước nội địa, mất mát và suy thoái môi trường sống chủ yếu bằng cách sử dụng nước không bền vững và thoát nước cho chuyển đổi mục đích sử dụng đất khác, chẳng hạn như nông nghiệp và định cư. Áp lực lớn đến nguồn nước là sự tháo nước cho tưới tiêu nông nghiệp, trong đó sử dụng khoảng 70% nguồn nước ngọt của Thế giới, trong khi nhu cầu nước cho năng lượng, đô thị và ngành công nghiệp đang nhanh chóng phát triển. Việc xây dựng đập và đê ngăn lũ lụt trên sông cũng gây ra chia cắt và mất môi trường sống, do chuyển đổi các dòng chảy tự nhiên vào các hồ chứa, giảm sự liên kết giữa các bộ phận khác nhau của lưu vực sông, và cắt đứt các con sông khỏi vùng đồng bằng. 28
31. Trong các hệ sinh thái ven biển, mất môi trường sống được gây nên bởi một loạt các yếu tố bao gồm một số hình thức nuôi trồng hải sản, đặc biệt là các trang trại tôm ở vùng nhiệt đới, nơi rừng ngập mặn thường được chuyển thành các ao nuôi. Phát triển vùng ven bờ như nhà ở, công nghiệp, vui chơi giải trí và giao thông vận tải đã có tác động quan trọng đến các hệ sinh thái biển, thông qua việc nạo vét, chôn lấp và sự gián đoạn của dòng chảy, trầm tích và xả thải thông qua việc xây dựng cầu cảng và các rào cản vật chất khác. Sử dụng các loại lưới cào đáy trong đánh bắt thủy sản thể gây ra thiệt hại đáng kể môi trường sống dưới đáy biển. 2.1.2.2. Biến đổi khí hậu Biến đổi khí hậu đã có tác động đến đa dạng sinh học, và dự kiến sẽ trở thành một mối đe dọa nghiêm trọng hơn trong những thập niên tới. Mất biển băng Bắc Cực đe dọa đa dạng sinh học trên toàn bộ sinh đới vùng cực và vùng kế cận. Áp lực liên quan của quá trình axit hóa đại dương, hậu quả của nồng độ của khí carbon dioxide cao hơn trong khí quyển, cũng đã được quan sát thấy. Các hệ sinh thái đã chịu những tác động tiêu cực theo mức độ hiện nay của biến đổi khí hậu (nhiệt độ bề mặt toàn cầu tăng 0,740C so với thời kỳ tiền công nghiệp), khá khiêm tốn so với dự kiến những thay đổi trong tương lai (2,4- 6,40C vào năm 2100 nếu không có hành động giảm thiểu tích cực). Ngoài việc nhiệt độ nóng lên, sự kiện thời tiết cực đoan thường xuyên hơn và các mô hình thay đổi của lượng mưa và hạn hán dự kiến sẽ có tác động đáng kể đến đa dạng sinh học. Tác động của biến đổi khí hậu đối với đa dạng sinh học rất khác nhau ở các vùng khác nhau của Thế giới. T lệ cao nhất của sự nóng lên đã được quan sát thấy ở vĩ độ cao, xung quanh bán đảo Nam Cực và Bắc Cực, và xu hướng này được dự báo sẽ tiếp tục. Việc giảm nhanh chóng về mức độ và độ dày của băng biển Bắc cực, vượt quá dự báo khoa học gần đây, có ảnh hưởng lớn đến đa dạng sinh học. Những thay đổi về thời gian ra hoa và di cư cũng như sự phân bố của của các loài đã được quan sát trên toàn Thế giới. Tại châu Âu, trong vòng bốn mươi năm qua, mùa phát triển của cây cối đã bắt đầu sớm hơn mức trung bình 10 ngày. Các thay đổi này có thể thay đổi các chuỗi thức ăn và tạo ra sự lệch pha trong hệ sinh thái, nơi mà các loài khác nhau đã cùng tiến hóa, phụ thuộc vào nhau. Ví dụ như giữa việc làm tổ và nguồn thức ăn sẵn có, giữa vật thụ phấn và sự thụ tinh. Biến đổi khí hậu cũng thay đổi phạm vi của các sinh vật mang bệnh, làm cho các loài gây bệnh tiếp xúc với các vật chủ mới chưa phát triển khả năng miễn dịch. Môi trường sống nước ngọt và đất ngập nước, rừng ngập mặn, rạn san hô, Bắc Cực và các hệ sinh thái núi, các vùng đất khô và ẩm và rừng nhiệt đới là những nơi đặc biệt dễ bị thương tổn bởi biến đổi khí hậu. Một số loài sẽ hưởng lợi từ biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, theo một đánh giá về các loài chim ở châu Âu, người ta thấy rằng, trong số 122 loài được đánh giá, thay đổi khí hậu làm số quần thể của các loài bị suy giảm số lượng lớn gấp 3 lần số quần thể của các loài tăng số lượng. 29
32. Các tác động cụ thể của biến đổi khí hậu đối với đa dạng sinh học sẽ phụ thuộc phần lớn vào khả năng di trú của các loài và khả năng đối phó với điều kiện khí hậu cực đoan hơn. Các hệ sinh thái thích nghi với các điều kiện khí hậu tương đối ổn định, và khi những điều kiện này bị phá vỡ, lựa chọn duy nhất cho các loài là thích ứng, di chuyển hoặc chết. Dự kiến rằng nhiều loài sẽ không thể theo kịp với tốc độ và quy mô của biến đổi khí hậu, và kết quả là sẽ tăng nguy cơ tuyệt chủng, cả ở phạm vi địa phương và trên toàn cầu. Nói chung, biến đổi khí hậu sẽ kiểm tra khả năng phục hồi và khả năng thích ứng của các hệ sinh thái đối với các thay đổi về nhiệt độ và lượng mưa. Các hệ sinh thái thích ứng kém, có nguy cơ đặc biệt cao. Trong 200 năm qua, các đại dương đã hấp thụ khoảng 1/4 lượng cácbon đioxit được sản xuất từ các hoạt động của con người. Điều này đã làm cho nước ở các đại dương (trung bình là hơi có tính kiềm) trở thành có tính axit hơn, hạ thấp giá trị pH trung bình của nước biển bề mặt là 0,1 đơn vị. Do giá trị pH tính trên thang logarit, điều này có nghĩa là nước có tính axit hơn 30%. Tác động đối với đa dạng sinh học là nồng độ axit lớn làm cạn kiệt các ion cacbonat, đó là vật liệu xây dựng cần thiết cho nhiều sinh vật biển như san hô, trai ốc và nhiều sinh vật phù du, để xây dựng bộ xương ngoài của chúng. Nồng độ của ion cacbonat hiện nay thấp hơn bất cứ thời gian nào trong 800.000 năm qua. Những tác động về đa dạng sinh học đại dương và chức năng hệ sinh thái có thể sẽ nghiêm trọng, mặc dù thời gian chính xác và phân phối những tác động này là không chắc chắn. 2.1.2.3. Ô nhiễm và tải lượng chất dinh dưỡng Ô nhiễm từ chất dinh dưỡng (nitơ và phốt pho) và các nguồn khác là một mối đe dọa liên tục và không ngừng tăng lên đối với đa dạng sinh học trên cạn, nước ngọt nội địa và hệ sinh thái ven biển. Quy trình công nghiệp hiện đại chẳng hạn như việc đốt các nhiên liệu hóa thạch và các hoạt động nông nghiệp, đặc biệt là sử dụng phân bón đã tăng hơn gấp đôi số lượng nitơ hoạt tính, dạng nitơ kích thích sự phát triển của thực vật, trong môi trường so với thời kỳ trước công nghiệp. Nói cách khác, con người bây giờ thêm nhiều nitơ hoạt tính với môi trường hơn so với tất cả các quá trình tự nhiên, chẳng hạn như thực vật cố định đạm, sét. Trong hệ sinh thái trên cạn, ảnh hưởng lớn nhất là trong môi trường nghèo dinh dưỡng, nơi mà một số thực vật được hưởng lợi từ các chất dinh dưỡng được thêm vào, cạnh tranh với nhiều loài khác và gây ra những thay đổi đáng kể trong thành phần thực vật. Lắng đọng nitơ được coi là động lực chính của sự thay đổi các loài trong các hệ sinh thái ôn đới, đặc biệt là vùng đồng cỏ trên khắp châu Âu và Bắc Mỹ, và mức độ cao của nitơ cũng đã được ghi nhận ở miền nam Trung Quốc và các vùng Nam và 30
33. Đông Nam Á. Nitơ cũng tích lũy ở mức độ đáng kể tại các điểm nóng đa dạng sinh học, với khả năng tác động nghiêm trọng trong tương lai trên nhiều loài thực vật. Mặc dù các nghiên cứu về tác động của lắng đọng nitơ chủ yếu đến các loài thực vật, lắng đọng nitơ có thể ảnh hưởng đến đa dạng sinh học động vật do thay đổi thành phần thức ăn. Trong nước nội địa và hệ sinh thái ven biển, sự tích tụ của phốt pho và nitơ, chủ yếu thông qua từ canh tác và nước thải ô nhiễm, kích thích sự phát triển của tảo và một số dạng vi khuẩn, đe dọa các dịch vụ sinh thái có giá trị trong các hệ thống chẳng hạn như hồ và các rạn san hô, và ảnh hưởng đến chất lượng nước. Nó cũng tạo ra các "vùng chết" trong các đại dương (hình 2.5), thường là nơi các con sông chảy ra biển. Trong các khu vực này, tảo phân hủy sử dụng hết oxy trong nước và để lại những vùng rộng lớn hầu như không có sinh vật biển. Số lượng các vùng chết được báo cáo gần gấp đôi mỗi thập k , kể từ những năm 1960, và đến năm 2007 đã đạt khoảng 500 điểm chết. Trong khi sự gia tăng tải lượng chất dinh dưỡng là một trong những thay đổi quan trọng nhất con người đến hệ sinh thái, các chính sách ở một số vùng cho thấy rằng áp lực này có thể được kiểm soát và theo thời gian, đảo ngược. Trong số các biện pháp toàn diện nhất để chống ô nhiễm chất dinh dưỡng là Chỉ thị Nitrates của Liên minh châu Âu. Hình 2.5. Các điểm chết trên Thế giới từ năm 1910 đến 2010 Nguồn: (Secretariat of the Convention on Biological Diversity, 2010) 31
34. 2.1.2.4. Khai thác quá mức và sử dụng không bền vững Hoạt động khai thác quá mức và thu hoạch hủy diệt là cốt lõi của các mối đe dọa đối với đa dạng sinh học và hệ sinh thái của toàn Thế giới. Thay đổi trong quản lý nghề cá ở một số khu vực đang dẫn đến thực tiễn bền vững hơn, nhưng hầu hết các ngư trường vẫn cần phải giảm áp lực để phục hồi. Thịt thú rừng săn bắn, cung cấp một tỷ lệ đáng kể của protein cho nhiều hộ gia đình ở nông thôn, dường như vẫn diễn ra ở mức không bền vững. Khai thác quá mức là áp lực lớn đối với hệ sinh thái biển, nghề cá biển tăng gấp bốn lần sản lượng khai thác từ đầu những năm 1950 đến giữa những năm 1990. Từ đó, tổng sản lượng đánh bắt đã giảm, bất chấp nỗ lực đánh bắt tăng lên, một dấu hiệu cho thấy rằng nhiều ngư trường đã vượt quá khả năng phục hồi. Thương mại toàn cầu đã gia tăng sự tiêu thụ cá ngừ trên toàn Thế giới. Sản lượng đánh bắt tăng nhanh chóng trong thời gian qua, từ 600.000 tấn những năm 1950 lên 3.100.000 tấn năm 1992, rồi lên đến 4.200.000 tấn năm 2008, làm cho một số loài cá ngừ gần đến bờ tuyệt chủng (UNEP, 2011). FAO ước tính rằng hơn 1/4 trữ lượng cá biển đang bị khai thác quá mức (19%), cạn kiệt (8%) hoặc phục hồi (1%) trong khi hơn một nửa là khai thác đầy đủ. Mặc dù đã có một số dấu hiệu gần đây rằng các nhà chức trách đang áp đặt những kỳ vọng thực tế hơn về kích thước đánh bắt một cách an toàn, có khoảng 63% trữ lượng cá được đánh giá trên toàn Thế giới cần phải hồi phục. Cách tiếp cận sáng tạo để việc quản lý nghề cá, chẳng hạn như để ngư dân tham gia trong việc duy trì các ngư trường đánh bắt, đang chứng minh hiệu quả nơi chúng được áp dụng. Hình 2.6. Buôn bán ngà voi là nguyên nhân chính làm voi suy tàn ở Châu Phi Các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực quản lý các loài hoang dã, đánh bắt cá và lâm nghiệp đã cố gắng xây dựng một phương pháp tính toán mô hình để xác định số lượng tối đa có thể khai thác được một cách bền vững của các nguồn tài nguyên. Lượng tối 32
35. đa nguồn tài nguyên có thể khai thác được một cách bền vững là sản lượng có thể thu hoạch hằng năm tương đương với năng suất mà quần thể tự nhiên sản sinh ra được. 2.1.2.5. Các loài ngoại lai Các loài ngoại lai xâm hại tiếp tục là một mối đe dọa lớn đối với tất cả các hệ sinh thái và các loài. Không có dấu hiệu giảm áp lực của các loài ngoại lai về đa dạng sinh học, mà có một số biểu hiện cho thấy áp lực này đang tăng lên. Can thiệp để kiểm soát các loài ngoại lai xâm hại đã thành công trong một số trường hợp đặc biệt, nhưng vấn đề này trở nên nặng nề hơn bởi các mối đe dọa đối với đa dạng sinh học từ các loài ngoại lai xâm hại mới. Phạm vi sống về địa lý của nhiều loài được giới hạn bởi các hàng rào do chính các yếu tố môi trường và khí hậu tạo ra ngăn cản sự phát tán. Các sa mạc, đại dương, đỉnh núi, và những dòng sông đều đã ngăn cản sự di chuyển của các loài. Con người đã làm thay đổi cơ bản đặc tính này bằng việc vận chuyển phát tán các loài trên toàn cầu. Tại thời kỳ trước cách mạng công nghiệp, con người mang các cây trồng và vật nuôi từ chỗ này sang chỗ khác khi họ tạo dựng những nơi định cư và các thuộc địa mới. Ngày nay đã có một lượng lớn các loài do vô tình hay cố ý, được đem đến những khu vực không phải là nơi cư trú gốc của chúng. Những loài đó đã được du nhập do các nguyên nhân sau đây: Sự vận chuyển các container: việc sử dụng các container trong vận chuyển hàng hóa đã tạo điều kiện cho sự xâm nhập của các sinh vật ngoại lai. Rõ ràng là các cảng biển là con đường xâm nhập của nhiều sinh vật lạ, nhưng với việc vận chuyển bằng containner thì các loài ngoại lai được vận chuyển đến tất cả các vùng đất trên Thế giới. Các container là môi trường trú ngụ lý tưởng cho các sinh vật ngoại lai. Chúng có thể ở trong đó vài tuần để rồi sau đó được vận chuyển đi. Các thanh tra của hải quan cũng rất khó để phát hiện chúng. Các container chở vỏ xe của Nhật đã mang các loài muỗi Châu Á đến khắp nước Mỹ, Nam Phi, Tân Tây Lan, Úc và một số nước ở phía Nam Châu Âu. Nước dằn tàu: nhiều tàu chở hàng được cân bằng nhờ vào việc bơm nước biển hay nước ngọt vào các thùng nước lớn dùng để dằn tàu. Nước được vận chuyển như thế bao gồm cả các loài động thực vật sẽ được vận chuyển từ nơi này đến nơi khác. Đây rõ ràng là con đường xâm nhập chính của các loài sinh vật thủy sinh. Khoảng 1/3 các loài sinh vật ngoại lai ở Hồ Lớn (Great Lakes) được du nhập theo con đường này. Năm 1990, Tổng Thống Mỹ, Bush đã ký đạo luật yêu cầu các nhân viên bảo vệ vùng bờ của Mỹ phải triển khai mạnh mẽ các tiêu chuẩn liên quan đến việc thải bỏ nước dằn tàu. Vận chuyển bằng máy bay: vận chuyển hàng không là một phương thức xâm nhập mới của các loài ngoại lai. Các loài muỗi ở Châu Phi đã xâm nhập vào Nước Anh qua các khoang hành khách. Các loài rắn đã theo hàng hóa từ đảo Guam đến Hawaii. 33
36. Hình 2.7. Rắn Cây Nâu (Boiga irregularis), nguyên nhân chính làm tuyệt chủng các loài chim ở đảo Guam Nông, lâm nghiệp: một số cây trồng đã ra ngoài tự nhiên và trở thành vật hại. Hoạt động nông lâm nghiệp đã gây ra sự lây lan của nhiều loài sâu hại và dịch bệnh. Khoảng 20 loài cỏ dại được tìm thấy ở khắp mọi nơi và khoảng 40% các loại bệnh chính trên khắp Thế giới. Chuột và chim sẻ là sinh vật đồng hành ở các trang trại trên khắp Thế giới. Nuôi trồng thủy sản: đã gây ra sự lây lan của rất nhiều loài cá, ví dụ như cá rô phi đã lan rộng ở hầu hết các nước nhiệt đới và á nhiệt đới. Các trang trại nuôi tôm hiện nay đang làm lay lan các bệnh virus trên khắp Thế giới, các virus này có thể ảnh hưởng đến chủng quần các đàn cá tự nhiên. Các trại nuôi cá Hồi (Salmon) cũng đã du nhập các mầm bệnh và các gene lạ. Phần lớn các loài du nhập không sống được tại những nơi mới đến do môi trường không phải lúc nào cũng phù hợp với điều kiện sống của chúng. Dù vậy, vẫn có một t lệ nhất định các loài nhập cư thiết lập được cuộc sống trên vùng đất mới và nhiều loài trong đó còn vượt trội, xâm lấn các loài bản địa. Các loài du nhập này thậm chí còn cạnh tranh với các loài bản địa để có được nguồn thức ăn và nơi ở. Các loài du nhập còn ăn thịt các loài bản địa cho đến khi chúng tuyệt chủng hoặc làm chúng thay đổi nơi cư trú đến mức nhiều loài bản địa không thể nào tồn tại được nữa. Tại sao các loài du nhập lại dễ dàng xâm nhập và chiếm lĩnh các nơi cư trú và thay thế các loài bản địa đến như vậy? Một trong những lý do quan trọng là ở nơi cư trú mới chưa có các loài thiên địch của chúng như các loài động vật là kẻ thù, các loài côn trùng và các loài ký sinh, gây bệnh. Các hoạt động của con người đã tạo nên những điều kiện môi trường không bình thường, như sự thay đổi các nguồn dinh dưỡng, gây cháy rừng, tăng lượng ánh sáng, đã tạo cơ hội cho các loài du nhập thích ứng nhanh hơn và loại trừ được các loài bản địa. 34
37. Hình 2.8. Cây Mai Dương và trứng ốc Bươu vàng, hai loài ngoại lai gây hại chính ở nước ta Trong một ví dụ tiêu biểu của 57 quốc gia nghiên cứu, đã phát hiện hơn 542 loài ngoại lai, bao gồm cả thực vật có mạch, cá biển và cá nước ngọt, động vật có vú, chim và động vật lưỡng cư, tác động vào đa dạng sinh học, với mức trung bình là hơn 50 loài mỗi nước. Đánh giá này chắc chắn là chưa đầy đủ, vì nó không bao gồm các loài ngoài ngoại lai mà các tác động của nó chưa được kiểm tra, và bao gồm các quốc gia thiếu dữ liệu về loài ngoại lai. Còn khó để có được một bức tranh chính xác về thiệt hại từ sinh vật ngoại lai đang tăng hay không, do trong thời gian vừa qua, các nghiên cứu chỉ tập trung vào giải quyết một số vấn đề, do đó, sự gia tăng nhận thức tác động của các loài ngoại lai có thể phản ánh phần nào việc nâng cao kiến thức và nhận thức. Tuy nhiên, ở châu Âu, nơi sự du nhập các loài ngoại lai đã được ghi nhận trong nhiều thập k , số lượng loài ngoại lai vẫn tiếp tục tăng từ đầu thế k 20. Mặc dù các loài này không hẳn là loài xâm lấn, nhưng nhiều loài ngoại lai xuất hiện trong một quốc gia có nghĩa rằng trong thời gian, có thể trở nên loài xâm lấn. Người ta ước tính rằng, có khoảng 11.000 loài ngoại lai ở châu Âu, khoảng một trong mười loài có các tác động về mặt sinh thái và một t lệ cao hơn gây thiệt hại về kinh tế. Mô hình thương mại trên toàn cầu cho thấy rằng 35
38. hình ảnh châu Âu cũng giống như các nơi khác và như một hệ quả, quy mô của vấn đề các loài ngoại lai xâm hại ngày càng tăng trên toàn cầu. Mười một loài chim (từ năm 1988), 5 loài động vật có vú (từ năm 1996) và 1 loài lưỡng cư (từ năm 1980) đã cơ bản giảm được nguy cơ tuyệt chủng do kiểm soát thành công và diệt trừ các loài ngoại lai xâm lấn. Nếu không có hành động như vậy, người ta ước tính rằng cơ hội sống sót trung bình, được đo bằng chỉ số sách đỏ, sẽ tồi tệ hơn 10% đối với các loài chim và gần 5% đối với động vật có vú. Tuy nhiên, chỉ số Danh sách đỏ cũng cho thấy rằng gần gấp ba lần nhiều loài chim, gần gấp đôi nhiều loài động vật có vú, và hơn 200 lần đối với các loài lưỡng cư, đã xấu đi trong cấp độ bảo tồn do phần lớn tăng đe dọa từ sự xâm lấn của các loài động vật, thực vật hoặc vi sinh vật. Nhìn chung, các loài chim, động vật có vú và các loài lưỡng cư bị đe dọa do các loài ngoại lai xâm hại. Trong khi các nhóm khác đã không được đánh giá đầy đủ, người ta biết rằng các loài xâm lấn là nguyên nhân thứ hai cho sự tuyệt chủng của các loài trai nước ngọt và thường cũng là các loài đặc hữu. (Secretariat of the Convention on Biological Diversity, 2010) 2.1.3. Sự tuyệt chủng hàng loạt (mass extinction) Theo các nhà khoa học, tuyệt chủng hàng loạt là những sự kiện tuyệt chủng đã tác động đến sinh vật trong các môi trường khác nhau, gây ra những mất mát nặng nề về số lượng trong các bậc phân loại. 2.1.3.1. Tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ Theo một đánh giá về số loài đã tồn tại trên Trái đất thì có đến 99,9% số loài đã bị tuyệt chủng. Hay nói một cách khác, số các loài động vật, thực vật, vi sinh vật hiện có chỉ chiếm 0,1% tổng số loài đã từng sống trên hành tinh. Có nhiều cách giải thích khác nhau về nguyên nhân của tuyệt chủng hàng loạt bao gồm các nguyên nhân bên ngoài như tác động của các thiên thạch đến các nguyên nhân bên trong như núi lửa, thời kỳ băng hà, đã tác động đến sự thay đổi khí hậu toàn cầu là tác nhân chính gây ra tuyệt chủng hành loạt. Trong lịch sử tiến hoá của Trái đất, hầu hết các loài bị mất đi do các thời kỳ tuyệt chủng, trong đó có 5 thời kỳ tuyệt chủng hàng loạt nghiêm trọng kéo dài trong thời gian 350 triệu năm. Năm thời kỳ tuyệt chủng hàng loạt này được xác định qua việc nghiên cứu các dẫn chứng của những thay đổi các hoá thạch động, thực vật. Dựa vào các hoá thạch, các nhà khoa học đã chúng minh rằng có 5 đợt tuyệt chủng hàng loạt đã xảy ra trong quá khứ (Hình 2.9.) (Michael J. Jeffries., 1997). 36
39. Số họ Số Triệu năm trước Hình 2.9. Các thời kỳ tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ 1. Ordovician cuối (440 triệu năm trước): Khoảng 50% số họ của động vật và 85% số loài đã bị tiêu diệt trong thời gian này chủ yếu là các loài ở biển. 2. Devonian muộn (365 triệu năm trước): có 30% họ của các loài động vật bị tuyệt chủng chủ yếu tác động đến các loài ở biển. Thời kỳ này kéo dài từ 500 ngàn đến 15 triệu năm, nguyên nhân do lạnh toàn cầu và giảm oxy trong các tầng nước nông. 3. Permian cuối (251 triệu năm trước): đây là tuyệt chủng hàng loạt lớn nhất trong lịch sử với 50% các họ động vật bị tuyệt chủng, khoảng 96% loài sinh vật biển bị tuyệt chủng trong thời kỳ này. Nguyên nhân do biến động mức nước biển, hoạt động của núi lửa và thay đổi khí hậu. 4. Triassic cuối (205 triệu năm trước): có 35% họ các loài động vật và khoảng 76% loài, phần lớn là các loài ở biển, bị tuyệt chủng. Vẫn chưa xác định rõ nguyên nhân của tuyệt chủng. Sau giai đoạn tuyệt chủng này là sự xuất hiện của khủng long và các loài thú. 5. Cretaceous cuối (65 triệu năm trước): Trong số 5 sự kiện tuyệt chủng hàng loạt thì sự kiện được con người biết rõ nhất xảy ra ở k phấn trắng và k thứ ba (Cretaceous và Tertiary), còn gọi là thời kỳ K/T, với khoảng 60% các loài động vật bị tuyệt chủng. Đây là thời kỳ các giống động vật biển bị mất trong diện rộng, tạo ra những thay đổi cơ bản trong các hệ sinh thái trên cạn và sự biến mất của khủng long. Trong thời kỳ tiến hoá đổi mới này, các loài linh trưởng phát triển mạnh và loài người (Homo sapiens) xuất hiện. Nguyên nhân là do tác động của các thiên thạch làm thay đổi khí hậu. Thời gian phục hồi cho các sự kiện tuyệt chủng trong quá khứ cũng rất dài. Các nhà khoa học đã tính được rằng, để phục hồi sự đa dạng sinh học cho mỗi lần tuyệt chủng trong quá khứ cần phải có thời gian phục hồi khoảng vài chục triệu năm (Bảng 2.2). 37
40. Bảng 2.2. Thời gian phục hồi từ các tuyệt chủng trong quá khứ Thời kỳ tuyệt chủng Thời gian phục hồi (triệu năm) Ordovician cuối 25 Devonian muộn 30 Permian và Triassic 100 Cretaceous cuối 20 Nguồn: (USAID, 2005) 2.1.3.2. Tuyệt chủng hàng loạt ngày nay Tuyệt chủng hàng loạt trong giai đoạn hiện nay, hay còn gọi là tuyệt chủng hàng loạt thứ 6, xảy ra vào k Pleistocent từ hơn 1 triệu năm trước. Đây là thời kỳ có những biến động lớn về khí hậu toàn cầu, sự dâng cao và hạ thấp mức nước biển cùng với sự mở rộng vùng phân bố của loài người từ châu Phi, châu Âu, Á đến các vùng khác trên Thế giới. Đặc tính quan trọng nhất của sự tuyệt chủng trong giai đoạn này liên quan với sự lan rộng của loài người trên khắp Thế giới, trong đó các loài thú có kích thước lớn hơn 44 kg, bị tuyệt chủng đến 74 - 86%. Tuyệt chủng hàng loạt thứ VI có thể chia thành 2 giai đoạn: Giai đoạn đầu liên quan đến sự phát tán của loài người trên Trái đất và Giai đoạn hai, cách đây khoảng 10.000 năm trước, liên quan đến hoạt động sản xuất nông nghiệp của con người. Nguyên nhân chính là do con người với các hoạt động chuyển đổi cảnh quan, khai thác quá mức, du nhập các loài ngoại lai và ô nhiễm. So với các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt xảy ra trong quá khứ thì tuyệt chủng hàng loạt trong giai đoạn hiện nay có nhiều sai khác. Các nhà khoa học cũng đã xác định các sai khác này và đây là điều quan trọng để chúng ta có thể giải quyết các vấn đề phải đối mặt ngày nay. Sai khác nổi bật nhất là trong tuyệt chủng hàng loạt trong giai đoạn hiện nay xảy ra với tốc độ rất nhanh. Các nhà sinh thái đánh giá rằng chúng ta đã mất hàng trăm ngàn loài trong vòng 50 năm qua. Các chuyên gia cũng dự báo rằng nếu cứ tiếp tục theo xu hướng như hiện nay, chúng ta có thể bị mất đi ½ loài sinh vật trong thế k tới. Ngược lại, tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ xảy ra qua hàng trăm ngàn năm và trong một số trường hợp là hàng triệu năm. Ngay cả ở thời kỳ tuyệt chủng cuối cùng trong quá khứ của khủng long, do tác động của các thiên thạch, thì ảnh hưởng của nó cũng kéo dài trong một thời gian tương đối. Các chứng cứ hoá thạch đã chỉ ra rằng quần thể của các loài khủng long đã bị kiệt quệ trong hàng ngàn năm. Nhân tố sai khác tiếp theo của thời kỳ hiện nay đó là số lượng loài có nguy cơ tuyệt chủng hiện nay lớn gấp nhiều lần số loài trong quá khứ. Lý do đơn giản là vì hiện nay số loài sinh vật nhiều hơn so với quá khứ. Ví dụ như trước khi xảy ra đợt tuyệt 38
41. chủng hàng loạt thứ 5 vào khoảng 65 triệu năm trước, thì số loài thực vật có hoa trên Thế giới chỉ khoảng 100.000 loài, còn hiện nay con số đó đã gần 240.000 loài. Trong số các loài thú, côn trùng và các sinh vật khác cũng có một sự gia tăng đáng kể về tổng số loài. Khác với các cuộc tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ, xảy ra chủ yếu do các hiện tượng thiên nhiên, tuyệt chủng hiện nay chủ yếu do con người. Cứ 100 loài bị tuyệt chủng thì có đến 99 loài là do con người. Ngoài ra, theo sau các cuộc tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ là sự hình thành loài mới để bù đắp cho số loài bị mất đi, còn sự tuyệt chủng hàng loạt giai đoạn hiện nay không kèm theo sự hình thành loài mới. Các nhà Cổ sinh vật học cho rằng sau khi khủng long bị tuyệt chủng, ít nhất 5 triệu năm sau mới có sự cân bằng của sinh vật nhờ vào tiến hoá. Đối với giai đoạn hiện nay sẽ là một thách thức lớn, bởi vì tuyệt chủng ngày nay liên quan đến tất cả các thứ hạng chính của loài, trong khi đó ở 65 triệu năm trước, hầu hết các loài thú, chim, lưỡng thê, và nhiều loài bò sát còn sống sót. Cuộc sống có khả năng thích ứng rất đáng kinh ngạc, luôn luôn hồi phục sau các đợt tuyệt chủng, điều đó xảy ra khi mà nguyên nhân của tuyệt chủng biến mất. Mà nguyên nhân của tuyệt chủng thứ VI là do chính chúng ta, loài người - Homo sapiens. Điều đó có nghĩa là chúng ta đang tiếp tục trên con đường dẫn đến tuyệt chủng, hoặc tốt nhất là chúng ta thay đổi hành vi để hướng đến một hệ sinh thái toàn cầu mà chúng ta là một thành phần trong đó. Điều đó phải xảy ra trước khi cuộc tuyệt chủng thứ VI được công bố là đã chấm dứt và cuộc sống, một lần nữa, phục hồi. 2.2. Các loài dễ bị tuyệt chủng Khi môi trường suy thoái do hoạt động của con người, quần thể của các loài sẽ bị giảm về số lượng, một số loài sẽ bị tuyệt chủng. Các nhà sinh thái học đã nghiên cứu kiểm chứng và thấy rằng không phải tất cả các loài đều có mức độ dễ tuyệt chủng như nhau; một số nhóm loài đặc biệt dễ bị tuyệt chủng. Các loài này rất cần được theo dõi cẩn thận và phải được quản lý với những nổ lực nhằm bảo tồn chúng. Các loài đặc biệt dễ tuyệt chủng thường nằm trong các nhóm loài sau đây: 2.2.1. Các loài có vùng phân bố địa lý hẹp Một số loài chỉ xuất hiện trong một hoặc một vài điểm trong vùng phân bố địa lý hạn hẹp, và nếu như toàn bộ vùng phân bố bị ảnh hưởng bởi các hoạt động của con người thì loài đó có thể bị tuyệt chủng. 2.2.2. Các loài chỉ tồn tại với một hay vài quần thể Bất cứ một quần thể nào của loài cũng có thể bị tuyệt chủng địa phương do một số nhân tố môi trường. Loài có nhiều quần thể thì ít bị ảnh hưởng bởi sự tuyệt chủng toàn cầu hơn là loài chỉ có một hoặc một số ít quần thể. 2.2.3. Các loài có kích thước quần thể nhỏ Các quần thể có kích thước nhỏ thì dễ bị tuyệt chủng cục bộ hơn các quần thể có kích thước lớn do chúng dể bị tổn thương hơn đối với các thay đổi môi trường và do chúng bị mất mát các biến dị di truyền. 39
42. 2.2.4. Các loài có quần thể đang suy giảm về số lượng Chiều hướng của quần thể là sự tiếp tục, vì vậy khi có dấu hiệu chỉ ra sự suy giảm thì quần thể có thể sẽ bị tuyệt chủng trừ khi những nguyên nhân của sự suy giảm được xác định và sửa chữa. 2.2.5. Các loài có mật độ quần thể thấp Một loài có mật độ thấp, chỉ còn lại vài quần thể nhỏ trong mỗi mảnh bị chia cắt bởi các hoạt động của con người. Trong mỗi mảnh như vậy, với kích thước quá nhỏ quần thể sẽ khó tồn tại và sẽ dần dần bị mất đi khỏi sinh cảnh. 2.2.6. Các loài cần một vùng cư trú rộng lớn Các loài mà trong đó mỗi cá thể hay cả bầy đàn cần có một vùng đồng cỏ rộng lớn thường dễ bị tuyệt chủng khi phạm vi phân bố của chúng bị chia cắt bởi các hoạt động của con người. 2.2.7. Các loài có kích thước cơ thể lớn Động vật có kích thước lớn thường đòi hỏi một vùng lãnh thổ lớn, nhu cầu thức ăn lớn hơn, và dễ bị săn bắt đến tuyệt chủng do con người. Các động vật ăn thịt đứng đầu trong chuỗi thức ăn thường bị giết do chúng ăn các loài vật nuôi hoặc do chúng là các đối tượng săn bắn thể thao. 2.2.8. Các loài không có khả năng di chuyển tốt Các loài không thích ứng được với sự thay đổi môi trường phải di cư đến một nơi thích hợp hơn, còn nếu không thì phải đối đầu với nạn tuyệt chủng. Các loài không có khả năng di chuyển thường phải chịu số phận tuyệt chủng một khi môi trường sống nguyên thu của chúng bị ô nhiễm, bị các loài ngoại lai xâm chiếm hay do điều kiện khí hậu biến đổi. 2.2.9. Các loài di cư theo mùa Cuộc sống của các loài có di cư theo mùa thường phụ thuộc vào hai loại hình nơi cư trú khác hẳn nhau. Nếu như một trong hai nơi cư trú bị phá hu thì loài sẽ không có khả năng sinh tồn. 2.2.10. Các loài ít có tính biến dị di truyền Tính biến dị di truyền trong một quần thể cho phép loài thích ứng với môi trường thay đổi. Các loài ít có hoặc không có tính biến dị di truyền sẽ dễ bị tuyệt chủng hơn. 2.2.11. Các loài với nơi sống đặc trưng Khi nơi cư trú của loài bị biến đổi, rất có thể nơi cư trú này không bao giờ còn phù hợp với một số loài cần nơi sống đặc trưng. Ví dụ các loài thực vật sống ở vùng đất ngập nước cần một mức nước nhất định và thay đổi thường xuyên, chúng thường dễ bị chết nếu như các hoạt động của con người làm ảnh hưởng đến chế độ thu văn trong vùng. 2.2.12. Các loài đặc trưng tìm thấy ở môi trường ổn định Rất nhiều loài thích ứng với môi trường ít có sự biến động như các khu vực nằm sâu trong các rừng mưa nhiệt đới, hoặc của rừng rụng lá ôn đới. Khi bị con người làm biến đổi thì nhiều loài bản địa sẽ không có khả năng thích ứng với điều kiện tiểu khí hậu thay đổi làm cho tốc độ tuyệt chủng của chúng trở nên nhanh hơn. 40
43. 2.2.13. Các loài sống thành bầy đàn Một số loài động vật sống theo bầy đàn không thể nào tiếp tục tồn tại khi số lượng quần thể của chúng giảm đến ngưỡng số lượng, vì với số lượng ít này chúng không còn đủ khả năng săn mồi, giao phối và tự vệ. 2.2.14. Các loài là đối tượng săn bắn và hái lượm của con người Sự khai thác quá mức có thể làm suy giảm nhanh chóng số lượng các loài có giá trị kinh tế cao đối với con người. Các đặc điểm trên đây của các loài có xu hướng dễ bị tuyệt chủng không phải là những đặc điểm riêng biệt, chúng thường có xu hướng tạo thành từng nhóm đặc điểm. Ví dụ, các loài kích thước cơ thể lớn thường có mật độ quần thể thấp và địa bàn rộng - nghĩa là có tất cả các đặc điểm của một loài có xu hướng dễ bị dẫn đến tuyệt chủng. Bằng cách xác định các đặc điểm làm loài dễ bị dẫn đến tuyệt chủng, các nhà sinh học bảo tồn có thể dự tính được những việc làm cần thiết nhằm quản lý các loài dễ bị tuyệt chủng. 41
44. Tóm tắt nội dung chương 2 Khái niệm tuyệt chủng có rất nhiều ý nghĩa và khác nhau tùy thuộc vào từng bối cảnh cụ thể. Sự tuyệt chủng có thể ở phạm vi toàn cầu (globally extinct), cục bộ (locally extinct) hay tuyệt chủng về phương diện sinh thái (ecologically extinct). Hoạt động của con người đã làm cho nhiều loài tuyệt chủng. Hơn 99% những loài tuyệt chủng thời cận đại là do con người. Mối nguy hại chính ảnh hưởng đến đa dạng sinh học có liên quan đến các hoạt động của con người là: phá hủy, chia cách, làm suy thoái nơi sinh sống; biến đổi khí hậu; ô nhiễm và xả thải các chất dinh dưỡng, khai thác quá mức và sử dụng không bền vững và du nhập các loài ngoại lai. Hầu hết các loài bị đe dọa chịu ảnh hưởng của ít nhất là hai trong số các yếu tố nói trên, những yếu tố này làm cho sự tuyệt chủng sẽ tiếp diễn nhanh hơn, bất chấp mọi cố gắng nhằm bảo vệ loài. Tuyệt chủng hàng loạt là những sự kiện tuyệt chủng đã tác động đến sinh vật trong các môi trường khác nhau, gây ra những mất mát nặng nề về số lượng trong các bậc phân loại. Dựa vào các hoá thạch, các nhà khoa học đã chúng minh rằng có 5 đợt tuyệt chủng hàng loạt đã xảy ra trong quá khứ. Nguyên nhân của tuyệt chủng hàng loạt bao gồm các nguyên nhân bên ngoài như tác động của các thiên thạch đến các nguyên nhân bên trong như núi lửa, thời kỳ băng hà, đã tác động đến sự thay đổi khí hậu toàn cầu là tác nhân chính gây ra tuyệt chủng hành loạt. Tuyệt chủng hàng loạt trong giai đoạn hiện nay, hay còn gọi là tuyệt chủng hàng loạt thứ 6, xảy ra từ hơn 1 triệu năm trước. Đặc tính quan trọng nhất của sự tuyệt chủng trong giai đoạn này liên quan với sự lan rộng của loài người trên khắp Thế giới, trong đó các loài thú có kích thước lớn hơn 44 kg, bị tuyệt chủng đến 74 - 86%. Khác với các cuộc tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ, xảy ra chủ yếu do các hiện tượng thiên nhiên, tuyệt chủng hiện nay chủ yếu do con người. Cứ 100 loài bị tuyệt chủng thì có đến 99 loài là do con người. Ngoài ra, theo sau các cuộc tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ là sự hình thành loài mới để bù đắp cho số loài bị mất đi, còn sự tuyệt chủng hàng loạt giai đoạn hiện nay không kèm theo sự hình thành loài mới. Khi môi trường suy thoái do hoạt động của con người, quần thể của các loài sẽ bị giảm về số lượng, một số loài sẽ bị tuyệt chủng. Các nhà sinh thái học đã nghiên cứu kiểm chứng và thấy rằng không phải tất cả các loài đều có mức độ dễ tuyệt chủng như nhau; một số nhóm loài đặc biệt dễ bị tuyệt chủng. Các loài động vật dễ bị tuyệt chủng có những đặc điểm như có vùng phân bố hẹp, có ít quần thể, các loài di cư theo mùa, các loài có giá trị kinh tế đối với con người, 42
45. Câu hỏi ôn tập chương 2 1. Giải thích ngắn gọn các khái niệm tuyệt chủng. Nêu ví dụ cho mỗi trường hợp 2. Hãy giải thích ngắn gọn vì sao tuyệt chủng là một quá trình tự nhiên, mà ngày nay chúng ta phải quan tâm đến vấn đề tuyệt chủng? 3. Các nguyên nhân trực tiếp gây ra tuyệt chủng do con người là gì? 4. Nêu tên các nơi cư trú chính bị phá hu và bị đe doạ do các hoạt động của con người. 5. Một nơi cư trú bị chia cắt khác biệt với nơi cư trú nguyên thu ở điểm nào? 6. Tác động đến loài của việc nơi cư trú bị chia cắt là gì? 7. Nguyên nhân và tác động của các “vùng chết” trong các vùng nước biển ven bờ? 8. Nêu lên các nguyên nhân du nhập các loài ngoại lai. Kể tên 3 sinh vật ngoại lai mà anh, (chị) biết. 9. Vì sao các loài ngoại lai dễ dàng xâm nhập và chiếm lĩnh các nơi cư trú mới? 10. Tuyệt chủng hàng loạt là gì? 11. Đặc điểm quan trọng nhất của tuyệt chủng hàng loạt trong giai đoạn hiện nay (tuyệt chủng hàng loạt thứ 6) là gì? 12. Tuyệt chủng hàng loạt trong giai đoạn hiện nay khác với tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ như thế nào? 13. Vì sao các loài có kích thước quần thể nhỏ dễ bị tuyệt chủng hơn các loài có kích thước quần thể lớn? 14. Vì sao các loài di cư theo mùa dễ bị tuyệt chủng? 15. Vì sao các loài có kích thước cơ thể lớn dễ bị tuyệt chủng? 16. Vì sao các loài sống thành bầy đàn dễ bị tuyệt chủng? 17. Vì sao các loài sống ở môi trường ổn định dễ bị tuyệt chủng? 43
46. Tài liệu tham khảo 1. Richard B. Primack (1995). A Primer of Conservation Biology, Sunderland, Massachusetts U.S.A. 2. Millennium Ecosystem Assessment (2005). Ecosystems and Human Well-being: Biodiversity Synthesis, World Resources Institute, Washington, DC. 3. FAO (2010). Global Forest Resources Assessment 2010., Rome, Italia. 4. Assessment Millennium Ecosystem (2005). Ecosystems and Human Well-being: Systhesis, Island Press, Washington, DC. 5. Secretariat of the Convention on Biological Diversity (2010). Global Biodiversity Outlook 3, Montreal, Canada. 6. UNEP (2011). Keeping Track of Our Changing Environment: From Rio to Rio+20 (1992-2012). Division of Early Warning and Assessment (DEWA), United Nations Environment Programme (UNEP), Nairobi 7. Michael J. Jeffries. (1997). Biodiversity and Conservation, Routledge, London. 8. USAID (2005). Biodiversity Conservation: A guide for USAID Staff and Partners Island Press, Washington, DC. 44
47. Chương 3. BẢO TỒN Ở CẤP QUẦN THỂ VÀ LOÀI Không có một quần thể nào có thể tồn tại mãi mãi. Do những sự thay đổi thời tiết, sự diễn thế, dịch bệnh, và một loạt các sự kiện khác mà số phận cuối cùng của bất kỳ quần thể nào là sự tuyệt chủng. Do vậy, vấn đề thực tế là một quần thể sẽ bị tuyệt chủng nhanh hơn hay chậm hơn và nhân tố nào là nguyên nhân gây ra tuyệt chủng. Do các loài bị đe doạ được tạo thành bởi một hay một vài quần thể, do đó bảo tồn quần thể là giải pháp để bảo tồn loài. 3.1. Những bất cập của quần thể nhỏ Một loài đặc biệt dễ bị tuyệt chủng khi chỉ có một vài quần thể nhỏ. Khi kích thước quần thể giảm dưới mức nào đó do nơi ở bị mất, bị suy thoái, cắt đoạn hay do bị con người khai thác quá mức thì quần thể nhanh chóng thu nhỏ lại và đi đến tuyệt chủng. Sự tuyệt chủng nhanh chóng của các quần thể có kích thước nhỏ đã dẫn đến khái niệm quần thể tối thiểu của một loài có thể sống được (minimum viable population - MVP), nói lên số lượng nhỏ nhất của các cá thể trong quần thể nào đó có khả năng tồn tại qua một quãng thời gian xác định. Theo Shaffer (1981) “Mỗi quần thể tối thiểu có thể sống được của bất kỳ một loài nào là một quần thể cách ly nhỏ nhất có 99% cơ hội tiếp tục tồn tại trong suốt 1.000 năm nữa, bất chấp những tác động không lường trước do thiên tai cũng như những biến động về quần thể, môi trường và di truyền”. Điểm mấu chốt của MVP - quần thể tối thiểu có thể sống được - là căn cứ theo chỉ số này có thể dự tính số lượng cá thể cần thiết để bảo tồn một loài. Muốn có được một ước tính tương đối chính xác về quần thể tối thiểu có thể sống được của một loài (MVP) thì cần phải có một nghiên cứu cụ thể về động thái số lượng của quần thể và nghiên cứu phân tích điều kiện môi trường nơi cư trú của chúng. Một vài nhà khoa học đã khuyến nghị một nguyên tắc chung là cố gắng bảo vệ 500 -1.000 cá thể cho các loài động vật có xương sống bởi vì con số này có vẻ như đủ để bảo tồn sự biến dị di truyền. Đối với những loài có độ dao động kích thước quần thể lớn, ví dụ như đối với một số loài động vật không xương sống và các loài cây hàng năm, thì người ta cho rằng sự bảo tồn một quần thể gồm khoảng 10.000 cá thể sẽ là một chiến lược đem lại hiệu quả. Khi một loài đã có chỉ số quần thể tối thiểu có thể sống được thì có thể ước tính được diện tích dao động tối thiểu (minimum dynamic area - MDA) cho loài đó. Người ta đã ước tính được rằng, để bảo tồn những quần thể tối thiểu của các loài thú cần bảo tồn một diện tích vào khoảng từ 10.000 đến 100.000 ha. Các quần thể nhỏ dễ bị suy giảm nhanh về số lượng và bị tuyệt chủng cục bộ vì 3 nguyên nhân chính: những vấn đề về mặt di truyền; những dao động về số lượng quần thể do những biến động ngẫu nhiên trong t lệ sinh và t lệ chết; và những nhiễu động 45
48. môi trường do những biến đổi về sự bắt mồi, cạnh tranh, dịch bệnh, nguồn thức ăn cũng như các rủi ro về thiên tai xảy ra bất thường như cháy, lũ lụt hay hạn hán (Võ Quý, Phạm Bình Quyền et al., 1999). 3.1.1. Mất tính biến dị di truyền Tính biến dị di truyền có tầm quan trọng đặc biệt vì nó cho phép quần thể sinh vật thích nghi được với những biến đổi của môi trường. Biến dị di truyền xảy ra do các cá thể có những dạng gene khác nhau được gọi là allen. Trong các quần thể nhỏ, tần số xuất hiện của các allen có thể thay đổi một cách ngẫu nhiên từ thế hệ này sang thế hệ khác mà điều này lại tùy thuộc vào cá thể được giao phối. Quá trình trên gọi là sự phân ly gene (gene tic drift). Khi một allen có tần suất xuất hiện thấp trong một quần thể nhỏ thì xác suất mất mát ngẫu nhiên trong từng thế hệ là đáng kể. Các quần thể nhỏ mà có sự phân ly di truyền thường mẫn cảm hơn với các ảnh hưởng có hại đến gene, ví dụ như sự suy thoái do giao phối nội dòng, sự mất tính mềm dẻo tiến hóa (evolutionary flexibility) và sự suy thoái do giao phối xa. Những yếu tố nêu trên có thể góp phần làm giảm kích thước quần thể và tăng xác suất loài bị tuyệt chủng. Suy thoái do giao phối nội dòng (inbreeding depression): Trong các quần thể lớn của hầu hết các loài động vật, các cá thể thường không giao phối với các cá thể đồng huyết tộc gần mình. Sự giao phối nội dòng, ví dụ giữa cha mẹ và con cái, cháu chắt hay sự tự thụ tinh ở các loài lưỡng tính thường sẽ gây nên sự suy thoái cận dòng được đặc trưng bởi việc ít con cái, hoặc con cái không khoẻ mạnh hay vô sinh. Một cách lý giải hợp lý nhất cho sự suy thoái do giao phối nội dòng là nó cho phép biểu hiện những allen nguy hại được di truyền lại từ cha mẹ. Suy thoái do giao phối xa (outbreeding depression): Khi một loài trở nên hiếm hay nơi cư trú của nó bị hủy hoại thì sự giao phối xa - tức là giao phối khác loài - có thể xảy ra. Những cá thể không có khả năng tìm được những cá thể cùng loài để giao phối thì có thể giao phối với một loài họ hàng. Kết quả là con cái của chúng thường yếu hay bất thụ do thiếu sự tương đồng của các nhiễm sắc thể cũng như không có hệ enzym thích hợp được di truyền từ những cha mẹ khác loài. Hiện tượng đó được gọi là sự thoái hóa do giao phối xa. Sự suy thoái do giao phối xa cũng có thể là kết quả của sự giao phối giữa các loài phụ hay giữa các quần thể của cùng một loài. Mất tính mềm dẻo tiến hóa: những allen hiếm và những tổ hợp allen bất thường tuy chưa thể hiện ngay những ưu điểm của mình song rất có thể lại vô cùng thích hợp trong những điều kiện môi trường trong tương lai. Sự suy thoái tính biến dị di truyền trong những quần thể cực nhỏ có thể sẽ hạn chế khả năng phản ứng của quần thể với những biến đổi dài hạn của môi trường. Một khi không có đủ tính biến dị di truyền, các loài có thể bị tuyệt diệt. 46
49. Kích thước quần thể có hiệu quả (effective population size): cần bao nhiêu cá thể để có thể duy trì được tính đa dạng sinh học trong một quần thể? Franklin (1980) cho rằng 50 cá thể có thể là số lượng tối thiểu cần thiết để duy trì tính biến dị di truyền. Thông qua việc sử dụng các số liệu về t lệ đột biến ở ruồi giấm Drosophila, Franklin đã gợi ý rằng, trong những quần thể có 500 cá thể, t lệ biến dị di truyền mới hình thành do đột biến có thể bằng với tính biến dị di truyền bị mất đi bởi kích thước nhỏ của quần thể. Dãi giá trị này được gọi là nguyên tắc 50/500, tức là các quần thể cách ly cần phải có ít nhất 50 cá thể và lý tưởng hơn là có 500 cá thể nhằm duy trì tính biến dị di truyền của quần thể đó. Nguyên tắc 50/500 không dễ áp dụng trong thực tế vì với giả thiết rằng một quần thể là tập hợp của N cá thể trong đó tất cả các cá thể đều cùng có khả năng giao phối và sinh sản. Tuy nhiên, nhiều cá thể trong một quần thể lại không sinh sản được vì những lý do như tuổi tác, sức khoẻ yếu, vô sinh, suy dinh dưỡng, cơ thể nhỏ bé hoặc do các cấu trúc xã hội đã cản trở không cho một vài cá thể tìm ra “bạn đời” của mình. Do những yếu tố nêu trên nên kích thước quần thể có hiệu quả (Ne) của những cá thể trong độ tuổi sinh sản thường là nhỏ hơn kích thước thực của quần thể (actual population size). Vì t lệ mất tính biến dị di truyền là dựa vào kích thước quần thể có hiệu quả nên sự suy thoái tính biến dị có thể rất trầm trọng ngay cả khi kích thước thực tế của quần thể là khá lớn. Một quần thể có kích thước hiệu quả nhỏ hơn kích thước thực tế có thể xuất hiện trong những điều kiện sau: Tỷ lệ giới tính không tương xứng: do ngẫu nhiên mà quần thể có thể có t lệ không tương xứng giữa con đực và con cái. Ví dụ, quần thể của các loài đơn giao (monogamous) như loài ngỗng gồm 20 con đực và 6 con cái thì chỉ có 12 cá thể sẽ tham gia vào họat động giao phối. Trong trường hợp này, kích thước quần thể có hiệu quả là 12 chứ không phải là 26. Ở những nhóm động vật tạp giao khác (polygamuos), ví dụ như ở hải cẩu, một con đực có ưu thế có thể cai quản một số lượng lớn con cái và ngăn cản không cho các con đực khác giao phối với những con cái dưới quyền cai quản của nó. Ảnh hưởng của số lượng không tương xứng giữa con đực và con cái đến kích thước thực Ne có thể mô tả theo công thức: 4N N Ne = m f Nm N f Trong đó Nm và Nf là số cá thể đực và cái trong quần thể. Sự biến động về sản phẩm sinh sản: ở nhiều loài, số lượng con non của từng cá thể thường có sự khác nhau đáng kể. Điều này càng đúng hơn với thực vật mà trong đó một số cây chỉ có thể sinh ra một vài hạt trong khi đó có những cây khác lại sinh ra hàng ngàn hạt. Việc sinh ra một số con cái không đồng đều trong quần thể sẽ dẫn đến 47