Tài liệu Phát triển bền vững với những vấn đề môi trường toàn cầu và Việt Nam (Phần 1)

Nội dung text: Tài liệu Phát triển bền vững với những vấn đề môi trường toàn cầu và Việt Nam (Phần 1)

1. Đại học Quốc gia hμ nội Trung tâm nghiên cứu tμi nguyên vμ môi tr−ờng Tμi liệu giảng dạy chuyên đề Phát triển bền vững với những vấn đề môi tr−ờng toμn cầu vμ Việt Nam Khóa bồi d−ỡng sau đại học tiếp cận sinh thái học trong quản lý tμi nguyên thiên nhiên vμ phát triển bền vững GS.TS. Võ Quý TS. Võ Thanh Sơn Hμ Nội - 2008
2. Mục lục Mở đầu 4 CHƯƠNG I. Các thách thức về kinh tế, xâ hội, môi tr−ờng vμ phát triển 6 1.1. Trái đất - nơi có sự sống 8 1.2. Con ng−ời trong Sinh quyển 21 1.3. Biến đổi khí hậu toμn cầu: thách thức mới đối với nhân loại 37 1.4. Sự bùng nổ dân số loμi ng−ời 42 1.5. Kết luận 47 Ch−ơng II. Khái niệm, nội dung, mô hình vμ các nguyên tắc phát triển bền vững 49 2.1. Diễn trình về phát triển bền vững 49 2.2. Khái niệm phát triển bền vững 54 2.3. Mô hình vμ nội dung phát triển bền vững 55 2.4. Các nguyên tắc phát triển bền vững 59 2.5. Mục tiêu của phát triển bền vững 63 2.6. Các chỉ tiêu về phát triển bền vững 65 CHƯƠNG III. KINH NGHIệM QUốC Tế TRONG XÂY DựNG CHƯƠNG TRìNH NGHị Sự 21 về phát triển bền vững 75 3.1. Chiến l−ợc của hiệp hội bảo tồn thiên nhiên thế giới (IUCN) 79 3.2. Xây dựng Ch−ơng trình nghị sự của Trung Quốc 81 3.3. Xây dựng Ch−ơng trình nghị sự của Canada 92 3.4. Xây dựng Ch−ơng trình nghị sự của Philippin 92 CHƯƠNG iV. ĐịNH HƯớNG CHIếN LƯợC PHáT TRIểN BềN VữNG CủA VIệT NAM (CHƯƠNG TRìNH NGHị Sự 21 CủA VIệT NAM) 95 4.1. Quan điểm, mục tiêu, nội dung phát triển bền vững của Đảng vμ Nhμ n−ớc 95 4.2. Định h−ớng chiến l−ợc phát triển của Việt Nam (Ch−ơng trình nghị sự 21 của Việt Nam) 96 4.3. Ch−ơng trình hμnh động thực hiện định h−ớng chiến l−ợc phát triển bền vững của Việt Nam 106 4.4. Tổ chức thực hiện ch−ơng trình hμnh động của chính phủ 118 CHƯƠNG V. XÂY DựNG CHƯƠNG TRìNH NGHị Sự CủA NGμNH (SA21) Vμ ĐịA PHƯƠNG (LA21) 122 5.1. Mục đích, nguyên tắc chỉ đạo vμ các h−ớng −u tiên phát triển của xây dựng LA21 vμ SA21 122 5.2. Cơ sở xây dựng LA21, SA21 123 2
3. 5.3. Nội dung của LA21, SA21 124 5.4. Kế hoạch thực hiện 125 5.5. Ch−ơng trình nghị sự (Kế hoạch phát triển bền vững) của một số ngμnh vμ địa ph−ơng 128 CHƯƠNG VI. Các công −ớc vμ thỏa thuận quốc tế về môi tr−ờng 135 6.1. Tầm quan trọng của quan hệ quốc tế trong phát triển bền vững 135 6.2. Đằu t− cho việc chăm sóc môi tr−ờng 141 6.3. Hỗ trợ cho việc phát triển 142 6.4. Các công −ớc vμ thoả thuận quốc tế về môi tr−ờng mμ Việt Nam đã tham gia vμ đang xem xét để tham gia 143 6.5. Kết luận 145 Lời kết 146 Tμi liệu tham khảo 148 3
4. Mở đầu Tr−ớc ng−ỡng cửa của thế kỷ XXI, cuộc cách mạng khoa học - công nghệ (KHCN) hiện đại của thế giới (đặc biệt là 4 cuộc cách mạng GRIN: Công nghệ sinh học - Genomics, Tự động hoá - Robobtics, Công nghệ thông tin - Informatics và Công nghệ nano - Nano Science and Technology) đang tiếp tục phát triển với nhịp điệu ngày một nhanh, tạo ra những thành tựu mang tính đột phá, làm thay đổi nhanh chóng, sâu sắc và quyết định đối với sự phát triển của kinh tế, xã hội và bản thân con ng−ời. KHCN đã trở thành lực l−ợng sản xuất trực tiếp; thời gian đ−a kết quả nghiên cứu vào ứng dụng ngày càng thu hẹp, vòng đời công nghệ ngày càng rút ngắn. Thế giới đang h−ớng tới nền kinh tế tri thức toàn cầu hoá. Bên cạnh những thành tựu rực rỡ về KHCN, loài ng−ời cũng đang phải đổi mặt với những thách thức lớn lao về chính trị, văn hoá, xã hội và đặc biêt là môi tr−ờng. Trong vài ba thập kỷ gần đây, do sức ép gắt gao về dân số và sự phát triển kinh tế thiếu tính toán, các nguồn tài nguyên trên Trái đất ngày càng cạn kiệt, môi tr−ờng bị suy thoái nghiêm trọng, thậm chí ở một số vùng bị phá huỷ hoàn toàn. Hàng loạt các vấn đề về môi tr−ờng nh− thay đổi khí hậu, suy thoái tầng ôzôn, suy thoái đa dạng sinh học, suy giảm tài nguyên đất và n−ớc ngọt đang là những thách thức đối với sự tồn tại của loài ng−ời, của Trái đất. Vấn đề trầm trọng tới mức các tổ chức quốc tế đã phải đồng thanh lên tiếng: Hãy “Cứu lấy Trái Đất” (IUCN, UNDP, WWF, 1991). Đáp lại lời kêu gọi này, cộng đồng quốc tế đã chuyển chiến l−ợc phát triển (nhấn mạnh sự tăng tr−ởng kinh tế - xã hội phục vụ lợi ích trực tiếp của con ng−ời) sang chiến l−ợc Phát triển bền vững (nhấn mạnh tính hài hoà của 3 yếu tố: tăng tr−ởng kinh tế, công bằng xã hội và bảo vệ môi tr−ờng, không những cho thế hệ hiện tại mà còn cho các thế hệ mai sau). Nói cách khác, Phát triển bền vững nhằm mục đích nâng cao chất l−ợng cuộc sống của nhiều thế hệ con ng−ời trong khuôn khổ cho phép của các hệ sinh thái. Sau Hội nghị Th−ợng đỉnh Trái đất về Môi tr−ờng và Phát triển tổ chức tại Rio de Janeiro (Braxin) năm 1992 và đặc biệt là Hội nghị Th−ợng đỉnh Trái Đất tại Johannesburg 2002 đến nay đã có khoảng 120 n−ớc trên thế giới xây dựng và thực hiện CTNS 21 về phát triển bền vững cấp quốc gia và 6.416 CTNS 21 cấp địa ph−ơng, đồng thời tại các n−ớc này đều đã thành lập các cơ quan độc lập để triển khai thực hiện ch−ơng trình này. Các n−ớc trong khu vực nh− Trung Quốc, Thái Lan, Singapore, Malaysia đều đã xây dựng và thực hiện CTNS 21 về phát triển bền vững. ở Việt Nam, để thực hiện mục tiêu phát triển bền vững đất n−ớc nh− Nghị quyết của Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ IX và thứ X đã đề ra và thực hiện cam kết quốc tế, 4
5. Chính phủ đã ban hành "Định h−ớng chiến l−ợc phát triển bền vững ở Việt Nam" (CTNS 21 của Việt Nam). Hiện nay, chiến l−ợc này đang đ−ợc triển khai một cách mạnh mẽ ở các cấp, các ngành và các địa ph−ơng. Để đạt đ−ợc mục tiêu phát triển bền vững, yếu tố con ng−ời là quan trọng nhất. Một mặt, mỗi ng−ời dân dù ở c−ơng vị nào cũng phải có một sự hiểu biết, một ý thức đầy đủ và những hành động đúng theo những nguyên tắc của phát triển bền vững. Mặt khác, cũng phải có những nguồn nhân lực cao, phù hợp để xây dựng một cuộc sống, một xã hội bền vững. Tài liệu giảng dạy chuyên đề “Phát triển bền vững với những vấn đề môi tr−ờng toàn cầu và Việt Nam” trong khuôn khổ Khóa bồi d−ỡng sau đại học “Tiếp cận sinh thái học trong quản lý tài nguyên thiên nhiên và phát triển bền vững” do Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên và môi tr−ờng, Đại học Quốc gia Hà Nội tổ chức thực hiện đề cập đến những khái niệm quan trọng nhất về Môi tr−ờng và phát triển bền vững thông qua các ch−ơng: Các thách thức về kinh tế, xã hội và môi tr−ờng và sự phát triển (Ch−ơng I); Khái niệm, nội dung, mô hình và các nguyên tắc PTBV (Ch−ơng II); Kinh nghiệm quốc tế trong xây dựng CTNS 21 về PTBV (Ch−ơng III); Định h−ớng chiến l−ợc PTBV của Việt Nam (Ch−ơng IV); CTNS 21 của ngành (SA 21) và địa ph−ơng (LA 21) (Ch−ơng V); Các công −ớc và thỏa thuận quốc tế về môi tr−ờng (Ch−ơng VI). Cuốn sách hy vọng cũng sẽ là tài liệu tham khảo tốt cho các giáo viên giảng dạy từ các lớp tập huấn ngắn hạn đến các ch−ơng trình đào tạo đại học, sau đại học; cho các nhà hoạch định chính sách, các cán bộ quản lý cũng nh− cán bộ khoa học, các nhà doanh nghiệp. Cuốn sách bao gồm nhiều nội dung phức tạp về một chủ đề mới, do một tập thể biên soạn lần đầu nên chắc chắn còn nhiều khiếm khyết. Rất mong nhận đ−ợc những ý kiến đóng góp của các nhà khoa học và bạn đọc gần xa. 5
6. CHƯƠNG I. Các thách thức về kinh tế, xâ hội, môi tr−ờng vμ phát triển Hiện nay chúng ta đang sống trong một thế giới có nhiều biến đổi lớn: khí hậu biến đổi, nhiệt độ quả đất đang nóng lên, mực n−ớc biển đang dâng lên, dân số tăng nhanh, sự xâm nhập của các loài ngoại lai ngày càng nhiều, các sinh cảnh đang bị co hẹp lại và phân cách nhau, tốc độ mất mát các loài ngày càng gia tăng, ô nhiễm môi tr−ờng ngày càng bị suy thoái, sức ép của công nghiệp hoá và th−ơng mại toàn cầu ngày càng lớn. Tất cả những thay đổi đó đang ảnh h−ởng lớn đến công cuộc phát triển của tất cả các n−ớc trên thế giới và cả n−ớc ta. Trong vài chục thập kỷ vừa qua, nhờ có nhiều phát minh mới về khoa học mà nên kinh tế của các n−ớc đã có b−ớc phát triển mạnh mẽ, tuy nhiên sự phát triển trên thế giới ngày nay đang dẫn đến nhiều vấn đề về chính trị và xã hội đáng lo ngại, sự cách biệt giàu nghèo trong từng n−ớc và giữa các n−ớc ngày càng xa, chiến tranh sắc tộc, lối sống sa đoạ đang có nguy cơ phát triển. Loài ng−ời đang phải đối mặt với thảm họa cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, môi tr−ờng sống bị ô nhiễm, nhiều bệnh tật mới xuất hiện và phát triển, thiên tai ngày càng nặng nề, trong lúc đó dân số đang tăng nhanh. Loài ng−ời đã làm thay đổi các hệ sinh thái một cách hết sức nhanh chóng trong khoảng 50 năm qua, nhanh hơn bất kỳ thời kỳ nào tr−ớc đây. Diện tích các vùng hoang dã đã đ−ợc chuyển đổi thành đất nông nghiệp, chỉ tính riêng từ năm 1945 đến nay đã lớn hơn cả trong thế kỷ thứ 18 và 19 cộng lại. Diện tích đất hoang hóa ngày càng mở rộng. Trong khoảng 50 năm qua, trên toàn thế giới đã mất đi hơn một phần năm lớp đất màu ở các vùng nông nghiệp, trong lúc đó nhiều vùng đất nông nghiệp màu mỡ đang đ−ợc chuyển đổi thành vùng công nghiệp. Các hoạt động của con ng−ời đã làm giảm sút một cách đáng kể số l−ợng và chất l−ợng nguồn n−ớc ngọt của thế giới. Các hoạt động thiếu quy hoạch hợp lý nh− ngăn sông, đắp đập, chuyển đổi đất ngập n−ớc, mất rừng, gây ô nhiễm, đồng thời nhu cầu ngày càng tăng nhanh và nhiều của con ng−ời về nguồn n−ớc ngọt đã làm thay đổi các dòng n−ớc tự nhiên, thay đổi quá trình lắng đọng và làm giảm chất l−ợng n−ớc. Tình trạng thiếu n−ớc trên thế giới ngày càng lan rộng, nạn khô hạn kéo dài gây nhiều hậu quả về kinh tế và xã hội cho nhiều vùng rộng lớn. Tất cả những điều đó đều tác động tiêu cực lên sự phát triển, làm suy giảm đa dạng sinh học và chức năng của các hệ thống thuỷ vực trên thế giới. Mất đa dạng sinh học ngày nay đang diễn ra một cách nhanh chóng ch−a từng có, kể từ thời kỳ các loài khủng long bị tiêu diệt cách đây khoảng 65 triệu năm và tốc độ biến mất của các loài hiện nay −ớc tính gấp khoảng 100 lần so với tốc độ mất các loài 6
7. trong lịch sử Trái đất, và trong những thập kỷ sắp tới mức độ biến mất của các loài sẽ gấp 1.000 -10.000 lần (MA, 2005). Có khoảng 10% các loài đã biết đ−ợc trên thế giới đang cần phải có những biện pháp bảo vệ, trong đó có khoảng 16.000 loài đ−ợc xem là đang có nguy cơ bị tiêu diệt. Tình trạng nguy cấp của các loài không phân bố đều giữa các vùng trên thế giới. Các vùng rừng ẩm nhiết đới có số loài nguy cấp nhiều nhất, trong đo có n−ớc ta, rồi đến các vùng rừng khô nhiệt đới, vùng đồng cỏ miền núi. Nghề khai thác thuỷ sản đã bị suy thoái nghiêm trọng, và đã có đến 75% ng− tr−ờng trên thế giới đã bị khai thác cạn kiệt hay khai thác quá mức (UNEP, 2007). Ước tính đã có khoảng 60% khả năng dịch vụ cho sự sống trên Trái đất của các hệ sinh thái – nh− nguồn n−ớc ngọt, nguồn cá, điều chỉnh không khí và n−ớc, điều chỉnh khí hậu vùng, điều chỉnh các thiên tai và dịch bệnh tự nhiên đã bị suy thoái hay sử dụng một cách không bền vững. Các nhà khoa học cũng đã cảnh báo rằng tác động tiêu cực của những suy thoái nói trên sẽ phát triển nhanh chóng trong khoảng 50 năm sắp tới. Sự tăng nhiệt độ Trái đất quan sát đ−ợc trong 50 năm qua là một bằng chứng mới lạ, đ−ợc khẳng định là do ảnh h−ởng của các hoạt động của con ng−ời và các hiện t−ợng bất th−ờng về khí hậu tăng dần về tần số, c−ờng độ và thời gian, nh− số ngày nóng sẽ nhiều hơn, nhiều đợt nắng nóng hơn, các đợt m−a to sẽ nhiều hơn, số ngày lạnh sẽ ít hơn trong những năm sắp tới, bão tố cùng ngày càng dữ dội hơn. Mức độ thay đổi khí hậu cũng sẽ tuỳ thuộc vào từng vùng khác nhau, tuy nhiên tất cả các vùng trên thế giới đều có thể bị tác động nhiều hay ít, nh−ng hậu quả lớn nhất sẽ là ở các vùng nhiệt đới, nhất là tại các n−ớc đang phát triển công nghiệp nhanh ở châu á (Crutzen, 2005). Thiên tai trong những năm qua đã xẩy gây ra hậu quả hết sức nặng nề cho nhiều n−ớc trên thế giới, nh−ng ở đâu, những ng−ời nghèo và n−ớc nghèo cũng phải chịu đau khổ nhiều nhất. Chúng ta đang dồn Trái đất, ngôi nhà chung của chúng ta đến những giới hạn chịu đựng cuối cùng của nó, và đồng thời đang đ−a chúng ta đến t−ơng lai không sáng sủa. Để cứu lấy Trái đất, cứu lấy bản thân chúng ta, chúng ta phải xem xét lại một cách nghiêm túc cách thức mà chúng ta đã phát triển trong thời gian qua, rút những kinh nghiệm thất bại và thành công để xây dựng một cuộc sống tốt đẹp hơn và bền vũng cho bản thân chúng ta và cho các thế hệ mai sau. Để có thể thực hiện đ−ợc việc đó, chúng ta phải hiểu chúng ta đang ở đâu và những thách thức mà chúng ta đang phải đối mặt trong công cuộc phát triển của chúng ta. 7
8. 1.1. Trái đất - nơi có sự sống 1.1.1. Tại sao trên Trái đất có sự sống Trong hơn ba thập kỷ qua, các nhà khoa học đã để công tìm hiểu về sự sống trên các hành tinh khác và đã nhận thấy rằng không đâu có đủ các điều kiện để cho sự sống tồn tại. Chỉ Trái đất là hội đủ các điều kiện cho sự sống. Một điều đáng ngạc nhiên là khi so sánh Trái đất với Sao Hỏa và Sao Kim. Cả ba hành tinh này đều đ−ợc hình thành từ những nguyên liệu nh− nhau và khởi đầu cũng có khí quyển chứa nhiều dioxit cácbon. Ngày nay, Sao Hỏa hầu nh− không có khí quyển và nhiệt độ trung bình trên mặt khoảng - 600 C và nhiệt độ ngày và đêm khác nhau khá lớn. Còn Sao Kim thì trái ng−ợc lại, có khí quyển với nồng độ khí dioxit cacbon rất lớn và nhiệt độ trung bình trên mặt khoảng 4600C. Hoàn toàn khác với hai hành tinh trên, phần lớn diện tích mặt Trái đất có nhiệt độ vừa phải, tốc độ gió không lớn và có n−ớc đầy đủ, nói chung không nóng quá mà cũng không lạnh quá, không mềm quá mà cũng không cứng quá và hoàn toàn phù hợp với sự sống, mà không đâu có đ−ợc. Có đ−ợc điều kiện nh− vậy điều cơ bản là do bản chất của khí quyển của Trái đất. Nếu không có khí quyển, nhiệt độ mặt đất sẽ t−ơng tự nh− trên Mặt trăng, trung bình khoảng - 180 C. Khi chúng ta tìm hiểu về khí quyển Trái đất, chúng ta tự hỏi tại sao nó lại phù hợp với sự sống mà không giống nh− trên các hành tinh khác, đó là điều kỳ lạ. Các nhà địa chất học đã cho biết là khí quyển Trái đất ngày nay khác xa khí quyển đã có tr−ớc kia. Các nhà địa chất học cho rằng Trái đất đ−ợc hình thành vào khoảng 4.600 triệu năm về trứơc bằng sự ng−ng tụ của các phần tử vật chất. Do sức hút của trọng lực mà các phần tử đó tụ lại làm tăng nhiệt độ, rắn lại và cũng có thể chảy ra và tạo nên sự phún trào của núi lửa. Mốt khối l−ợng lớn dioxit cácbon và n−ớc đ−ợc phun ra mặt ngoài do núi lửa. Do sức hút của Trái đất mà khí dioxit cácbon và n−ớc đọng lại tạo nên khí quyển và đại d−ơng. Sau đó, cũng nh− ngày nay, khí dioxit cácbon đã cho các bức xạ của Mặt trời xuyên qua xuồng đến mặt Trái đất, nh−ng đã thu giữ lại một phần, đồng thời cũng làm giảm sự phản xạ ng−ợc lại vũ trụ, nh− vậy nhiệt độ của khí quyển tăng lên đến khoảng 280C. Tuy nhiên một khí quyển toàn khí dioxit cácbon không thể phù hợp cho bất kỳ một loài thực vật hay động vật nào cả. Làm thế nào để khí quyển đầu tiên chỉ toàn khí dioxit cácbon chuyển thành một khí quyển nh− ngày nay với 79% là nitrogen, 21 % ôxy và chỉ có một l−ợng nhỏ dioxit cacbon, n−ớc và các khí hiếm khác. Các nhà địa chất học cho rằng, các đá trầm tích thuộc các thời kỳ khác nhau có liên quan đến cấu trúc hóa học của khí quyển. Khi nghiên cứu các lớp trầm tích các nhà địa chất học đã phác họa lại lịch sử hình thành khí quyển Trái đất. Khoảng 3.500 triệu năm về tr−ớc, các lớp quặng sắt đ−ợc hình thành, các lớp này có chứa sắt và chỉ có thể hình thành đ−ợc trong một khí quyển không có ôxy. Sau đó khoảng một triệu 8
9. năm, các thảm tảo xanh-lục xuất hiện và đã thực hiện sự quang hợp - một quá trình sống cơ bản. Trong quá trình quang hợp, năng l−ợng mặt trời đ−ợc các thực vật xanh sử dụng để chuyển dioxit cácbon và n−ớc thành đ−ờng và cũng qua đó, ôxy đ−ợc tạo thành. Một khi tảo xanh-lục đã giải phóng đ−ợc một ít ôxy vào không khí, thì các vi sinh vật ở biển thời đó (các thực vật nổi) phát triển nhanh chóng nhờ quang hợp. Một l−ợng lớn thực vật đó (l−ợng các bon vừa đ−ợc hình thành) lắng dần xuống đáy biền thành các lớp trầm tích. Khoảng 2.000 triệu năm về tr−ớc, ôxy trong khí quyển đã tích luỹ đ−ợc khá nhiều và ngăn cản sự hình thành quặng sắt, và vào lúc này các lớp đá giàu sắt có màu đỏ màu của gỉ sắt. Trong khoảng 1.000 triệu năm tiếp theo, một kiểu tích tụ các bon mới đ−ợc hình thành: một số động vật và thực vật bắt đầu tạo nên những bộ x−ơng hay vỏ bọc bằng đá vôi. Trong điều kiện thời bấy giờ, sản phẩm của các sinh vật này đ−ợc tích tụ lại thành những dải phấn hay đá vôi. Trong quá trình tích tụ, ôxy trong khí quyển đ−ợc tăng lên dần cho đến lúc có đủ điều kiện để các loài thực vật và động vật ở cạn đ−ợc hình thành. Vào khoảng 300 triệu năm về tr−ớc, có một thời gian mà than đ−ợc tạo thành: nói một cách khác là cacbon đ−ợc giữ lại trong cây và ôxy đ−ợc chuyển vào khí quyển. Mãi sau này con ng−ời mới phát hiển ra là chính các cây và động vật đã kết hợp các hợp chất các bon cùng với ôxy trong quá trình hô hấp, tạo ra năng l−ợng, trong đó than bị đốt cháy trong không khí tạo nên nhiệt và thải ra dioxit cácbon. Tr−ớc đây sự cân bằng giữa hiện t−ợng quang hợp và hô hấp đã chuyển hầu hết l−ợng cácbon có trong khí quyển vào cây, đồng thời đã tăng thêm ôxy cho khí quyển. Nếu ôxy trong khí quyển tăng đến mức nào đó thì có thể tạo nên nguy cơ làm cho cây cối có thể bị nổ toác ra do bị cháy đột ngột. Tuy nhiên, sự kết hợp giữa ôxy và amôniac phun lên từ núi lửa đã tạo nên nitrogen và làm dung hoà phản ứng của không khí. Nói tóm lại, qua hàng ngàn triệu năm, tảo xanh-lục và cây cối đã chuyển cácbon ra khỏi khí quyển. Sự hiện diện của các đại d−ơng sâu, các vùng biển cạn và các vũng n−ớc trên mặt Trái đất đã tạo nên nhiều con đ−ờng khác nhau cho các bon tích tụ lại và tách khỏi ôxy. Trong quá trình đó, khí quyển trở nên mát hơn, do l−ợng dioxit cácbon giảm dần và một l−ợng lớn ôxy đ−ợc thải vào khí quyển tạo nên khả năng hô hấp và cháy. Với điều kiện đặc biệt, mà các dạng sống phức tạp xuất hiện từ những dạng sống đơn giản. Sau đó các vật sống tiến hoá dần thành những dạng sống ngày càng phức tạp hơn, môi tr−ờng cũng biến đổi theo và trong quá trình tiến hoá, sinh vật và môi r−ờng, kể các vật chất không sống và các quá trình tiến hoá tự điều chỉnh dần cho đến lúc có sự ổn định và cân bằng. Tuy nhiên sự cân bằng giữa khí quyển và sự sống cũng thay đổi luôn. Một sự thay đổi của phía này sẽ làm cho phía kia cũng phải thay đổi theo. Do đó sự thay đổi về sự sống của các động vật và thực vật do thay đổi về chủng quần và phát triển kinh tế cũng sẽ làm cho khí quyển thay đổi và tất nhiên sẽ gây ảnh h−ởng đến các hệ thống có liên 9
10. quan. Một số hệ thống đó lại có tác động quyết định lên hệ thực vật thiên nhiên và nông nghiệp, và b−ớc tiếp theo là gây tác động lên chu trình các bon và chu trình n−ớc và có liên quan đến cả vai trò của bức xạ mặt trời, nguồn năng l−ợng cơ bản của tất cả các hệ thống tự nhiên. I.1.2 Chu trình các bon Nh− đã trình bày ở trên, trong quá trình tiến hoá của Trái đất, một l−ợng lớn các bon đã đ−ợc lấy ra từ khí quyển và tích luỹ vào các “kho dự trữ” địa chất. L−ợng dự trữ các bon đó có trong các tầng địa chất của thạch quyển, trong đại d−ơng, trên mặt đất và trong khí quyển (xem hình 1). Khí quyển 700 x 109 tấn Đại d−ơng 10 035 703 x 109 tấn Mặt đất 3600 x109 tấn Trong đá (kể cả năng l−ợng hoá thạch) 50 005 000 x 109 tấn Hinh 1. Chu trình cácbon, các kho dự trữ chính vμ dòng di chuyển. Hiện nay ch−a đo đ−ợc tất cả các dòng, nh−ng cũng có thể −ớc l−ợng đ−ợc một phần: dòng chuyển từ khí quyển xuống mặt đất đ−ợc xem là lớn nhất vào khoảng 70 x 109 tấn/năm; các sinh vật biển hàng năm hấp thu khoảng 45 x 109 tấn, nh−ng bản thân đại d−ơng có thể hòa tan một l−ợng lớn hơn. Các quá trình tự nhiên có thể cân bằng trong thời gian ngắn. Dioxit cácbon đ−ợc lấy đi từ khí quyển trong quá trình quang hợp và hòa tan vào đại d−ơng. Dioxit cácbon cũng đ−ợc giải phóng vào khí quyển qua quá trình hô hấp của các sinh vật trên cạn, và hoà tan vào n−ớc biển ở các đại d−ơng. Một số thực vật và động vật còn đ−ợc giữ lại d−ới dạng các lớp than bùn hay các tầng trầm tích ở đáy đại d−ơng và không thể trở lại khí quyển. Các tầng đá vôi và san hô đ−ợc hình thành cũng đã l−u giữ cacbonat canxi trong đó - tuy nhiên dioxit cacbon cũng có thể đ−ợc giải phóng từ các loại đá vào khí quyển qua các hoạt động của núi lửa. Kích th−ớc của các kho dự trữ các bon và dòng di 10
11. chuyển các bon rất khác nhau và l−ợng dioxit cácbon trong khí quyển là rất nhỏ so với l−ợng các bon có ở các kho dự trữ. Một l−ợng dioxit cácbon mới đáng kể đang đ−ợc đ−a vào khí quyển trong những năm gần đây là do đốt các chất đốt hoá thạch. Khoảng chừng 5.000 triệu tấn hàng năm, so với dòng cácbon thiên nhiên thì rất bé, nh−ng nó cũng chiếm đến 0,7% của toàn thể l−ợng dioxit cácbon của khí quyển, và nh− vậy l−ợng dioxit cacbon thêm hàng năm này có thể tích luỹ dần trong một vài thập kỷ làm cho nồng độ dioxit cácbon trong khí quyển tăng dần. Theo các số liệu đã đo đạc đ−ợc thì nồng độ dioxit cácbon trong khí quyển đã tăng từ 315 phần triệu (p.p.m) trong năm 1957 đẫ lên đến 359 p.p.m vào năm 1987. Với mức độ nh− ngày nay thì nồng độ dioxit cácbon trong khí quyển sẽ tăng đến 600 p.p.m. vào cuối thế kỷ này và chắc chắn điều đó sẽ có tác động lớn đến khí hậu toàn cầu và tất nhiên đến nền kinh tế xã hội của mọi n−ớc, mọi dân tộc trên thế giới. I.1.3 Chu trình n−ớc Mọi ng−ời trong chúng ta đều biết rằng m−a rơi xuồng từ mây, chảy theo suối xuống sông rồi đổ ra biển khơi. Chúng ta ở Việt Nam đều biết rằng mây từ biển đông th−ờng đem theo m−a. Nh− vậy là mây đ−ợc hình thành từ hơi n−ớc do n−ớc biển bị bốc hơi. Sự di chuyển của n−ớc trên thế giới tạo thành một chu trình đ−ợc gọi là chu trình n−ớc: n−ớc biển bốc hơi, bay vào không khí tạo thành mây, sinh ra m−a, rơi xuống mặt đất rồi lại chảy ra biển. Các nhà khoa học đã −ớc l−ợng đ−ợc khối l−ợng n−ớc có trên đất liền, trong biển cả và trong không khí và cả khối l−ợng dòng n−ớc l−u chuyển từ chỗ này đến chỗ kia (xem hình 2). Trong các khối băng chứa 29 triệu km3 n−ớc; ao hồ và sông chứa 0,2 triệu km3; biển và đại d−ơng chứa 1350 triệu km3; trong khí quyển chứa 0,013 triệu km3 n−ớc và trong sinh khối có 0,0006 triệu km3 . Nh− vậy phần khối l−ợng n−ớc trên Trái đất là ở các đại d−ơng và chỉ một phần rất bé ở trong khí quyển. Hàng năm có khoảng 99 000 km3 n−ớc m−a rơi xuống đất liền và khoảng 324 000 km3 n−ớc m−a rơi xuống đại d−ơng; 62 000 km3 n−ớc bốc hơi từ đất liên và 361 000 km3 từ đại d−ơng. Theo tính toán của các nhà khoa học thì mỗi giọt n−ớc đ−ợc giữ lại trong khí quyển khoảng một đến hai tuần tr−ớc lúc rơi xuống thành m−a hay tuyết; ng−ợc lại mỗi giọt n−ớc khi đã vào đại d−ơng thì đ−ợc giữ lại ở đó trung bình khoảng 4 000 năm. 11
12. Hình 2. Chu trình n−ớc Nhìn chung trên cả thế giới chu trình n−ớc nh− đã mô tả, nh−ng trong thực tế, ở mỗi vùng chế độ n−ớc rất khác nhau tuỳ theo không gian và thời gian. ở các vùng nhiệt đới, m−a nhiều hàng năm trung bình khoảng vài ba nghìn mm, trong lúc đó ở các vùng khô hạn nh− các vùng sa mạc hay vùng cực hàng năm chỉ nhận đ−ợc khoảng 100 đến 200 mm m−a hay tuyết. L−ợng m−a có ảnh h−ởng lớn đến sự phát triển của các loài thực vật, tuy nhiên các loài thực vật cũng làm gia tăng l−ợng n−ớc chuyển vào khí quyển. Cùng với sự bốc hơi từ mặt đất một l−ợng n−ớc nhất định đã đ−ợc bốc hơi qua bề mặt của lá cây vào không khí. Tổng số khối l−ợng n−ớc trở lại không khí bằng hơi n−ớc qua quá trình bốc hơi đ−ợc gọi là quá trình thoát hơi n−ớc (evapotranspiration) - n−ớc bốc hơi qua lỗ khí trên bề mặt lá cây – có thể lớn hơn rất nhiều so với khối l−ợng n−ớc bốc hơi thông th−ờng. Ng−ợc lại độ ẩm lớn trong không khí lại tạo nên m−a và thúc đẩy sự phát triển của cây. Nh− vậy là các hệ tự nhiên th−ờng có cơ chế hết sức phức tạp. Các chu trình tự nhiên rất vĩ đại và lạ lùng, nh−ng tại sao các chu trình ấy có thể vận hành đ−ợc với năng l−ợng đ−ợc cung cấp nh− thế nào? I.1.4 Nguồn năng l−ợng cần thiết cho các chu trình tự nhiên Cũng t−ơng t− nh− đi xe đap, muốn xe chạy thì phải đạp, các chu trình thiên nhiên, nh− chu trình cacbon hay chu trình n−ớc, để vận hành đ−ợc cũng cần phải có nguồn năng l−ợng từ ngoài đ−a vào. Năng l−ợng đó chính là năng l−ợng từ mặt trời, nh−ng tuân theo một nguyên tắc cơ bản: nguồn năng l−ợng sử dụng trong các các quy trình về môi tr−ờng chảy liên tục, đến từ nơi xuất phát rồi tan biến vào vũ trụ, và nguồn năng l−ợng đo có khối l−ợng không thay đổi và có thể chuyển từ trạng thái này qua trạng thái khác. Sự chuyển đổi của nguồn năng l−ợng đó cực kỳ phức tạp, và cũng có thể tạm thời đ−ợc tích luỹ lại d−ới dạng các chất đốt hoá thạch (nh− than đá hay dầu mỏ), 12
13. nh−ng chỉ là một l−ợng rất bé nhỏ đã đến đ−ợc Trái đất và đ−ợc giữ lại d−ới các hình thức đó. Còn các phần còn lại thì đi đâu? Sự di chuyển của nguồn năng l−ợng từ mặt trời đến Trái đất đ−ợc mô tả ở hình 3. Trong toàn bộ nguồn năng l−ợng Mặt trời chiếu xuống Trái đất thì khoảng 30% phản xạ trở lại không trung do mây và bụi. Khoảng 1/5 đ−ợc khí quyển hấp thu tr−ớc lúc đến đ−ợc mặt đất; khoảng một nửa đến đ−ợc mặt đất, kể cả đất liền và biển cả, trong đó khoảng một phần t− đ−ợc phản xạ trở lại không trung, một nửa làm bốc hơi n−ớc ở mặt đất và biển và phần lớn còn lại toả vào khí quyển và bi khí quyển hấp thu, làm cho khí quyển ấm lên và tạo nên các luồng gió theo chiều thẳng đứng; khoảng không đầy 1% tạo nên các luồng gió trên mặt Trái đất và khoảng 0,2% dùng cho chu trình quang hợp. Nh− vậy là nguồn năng l−ợng từ mắt trời đi vào khí quyển rất lớn nh−ng chỉ có một phần rất nhỏ đ−ợc tích luỹ lại qua quá trình quang hợp, trong đó đã có hơn 30 % l−ợng năng l−ợng dự trử đó đã đ−ợc con ng−ời sử dụng. Hình 3. Nguồn năng l−ợng từ Mặt trời Trong thực tế nguồn năng l−ợng từ Mặt trời toả xuống mặt đất không đồng đều theo thời gian và không gian. Do góc đến của tia mặt trời thay đổi theo vùng và theo mùa mà ở vùng nhiệt đới và vào mùa hè, nguồn năng l−ợng đạt đến nhiều hơn còn ở các vùng cực và vào mùa đông thì ít hơn nhiều. Ngoài ra các luồng gió trong khí quyển và các dòng n−ớc đại d−ơng cũng tạo nên sự xáo trộn nhiệt độ trên mặt đất, nóng từ các vùng nhiệt đới lên vùng cực và lạnh từ vùng cực về vùng nhiệt đới. Sự chuyển đổi đó cũng chịu ảnh h−ởng của áp suất không khí, gió và m−a của các vùng khác nhau trên Trái đất. 13
14. I.1.5. Sinh quyển - nơi sinh sống của con ng−ời Trái đất là hành tinh độc nhất đ−ợc biết cho đến nay là có sự sống. Trái đất đ−ợc chia ra làm một số quyển cơ bản nh− sau: Thạch quyển, thuỷ quyển, khí quyển và sinh quyển. Thạch quyển (lithosphere) là lớp bên ngoài cùng của Trái đất bao gồm vỏ Trái đất và lớp trên cùng của manti, tằng rắn dày 70 km ở đáy đại d−ơng hoặc 150 km ở lục địa. Thạch quyển tạo nên các mảng cứng nằm trên quyển mềm và có thể di chuyển trên quyển mềm đó. Thuỷ quyển (hydrosphere) là toàn bộ lớp n−ớc bao quanh Trái đất, nằm giữa khí quyển và vỏ Trái đất, gồm n−ớc lỏng của các đại d−ơng, biển, sông, hồ, đầm lầy và n−ớc ngầm, lớp tuyết phủ hay đóng băng. Sự tuần hoàn của n−ớc làm thay đổi địa hình của Trái đất, chi phối điều kiện khí hậu và quyết định môi r−ờng sống trên Trái đất. Khí quyển (atmosphere) là môi tr−ờng khí bao quanh Trái Đất, có khối l−ợng khoảng 5,15 x 1015 tấn. Khí quyển chia thành các tầng sau trên cơ sở của sự phân bố thẳng đứng của nhiệt độ và một số thông số khác: tầng đối l−u (troposphere), tầng bình l−u (stratosphere), tầng giữa (mesosphere), tầng tăng nhiệt (thermosphere) và tầng ngoại quyển. Khí quyển Trái đất là bầu khí quyển duy nhất trong Hệ Mặt trời có khả năng làm phát sinh và duy trì sự sống: có chứa oxy, hơi n−ớc, có nhiệt độ thích hợp, có lớp ozon ngăn các sóng ngắn có hại cho sự sống, vv. Hiện nay do các ngành công nghiệp phát triển, khí quyển Trái đất bị phá hoại nghiêm trọng: l−ợng khí gây ô nhiễm thải vào khí quyển ngày càng tăng (các loại khí CFC phá hoại tầng ozon tạo ra các lỗ hỗng để lọt các tia cực tím nguy hiểm; các khí CO2, CH4 gây hiệu ứng nhà kính, vv ) làm nhiệt độ Trái đất tăng dần, do đó làm thay đổi khí hậu toàn cầu, đe doạ nghiêm trọng sự sống trên Trái đất. Sinh quyển (Biosphere) là lớp vỏ mỏng và không đều, bao quanh mặt Trái đất mà trong đó có tất cả các sinh vật sinh sống và các nguyên tố mà các sinh vật trao đổi với môi tr−ờng vô sinh. N−ớc chiếm khoảng 2/3 khối l−ợng của tế bào sống, còn các phân tử chất hữu cơ của tế bào, đ−ợc tạo thành nhờ cacbon, hytro, nitơ và ôxy chỉ chiếm một 1/3 phần còn lại. Các chất này và các chất khác nữa của các cơ thể sống th−ờng xuyên đ−ợc trao đổi, luân chuyển với đất, không khí và n−ớc của sinh quyển. Năng l−ợng để tạo nên cấu trúc của các cơ thể đ−ợc l−u giữ lại trong sinh quyển khi ánh sáng mặt trời đ−ợc các vi khuẩn, tảo và cây cỏ sản xuất ra các phân tử chất hữu cơ nhờ quá trình quang hợp, và ng−ợc lại năng l−ợng đ−ợc dự trữ trong các sinh vật rời khỏi Sinh quyển d−ới hình thức nhiệt. Các sinh vật quang hợp tự tạo ra chất hữu cơ, trong đó một phần đ−ợc chúng sử dụng cho quá trình sinh sống và phát triển của bản 14
15. thân chúng; các phần chất h−u cơ còn lại là sản phẩm sơ cấp. Toàn bộ sản phẩm sơ cấp do các sinh vật quang hợp tạo ra đ−ợc tích luỹ qua nhiều thế hệ - nguồn vật chất này là nguồn năng l−ợng để cho toàn bộ cuộc sống trên Trái đất tồn tại và phát triển. Sinh vật xuất hiện và phát triển đ−ợc trên Trái đất là nhờ có n−ớc, không khí và đất, đó là những yếu tố vô sinh cần thiết cho sự sống. Các yếu tố này liên kết với nhau rất chặt chẽ nhờ n−ớc nh− là một chất hoà hoà tan và là môi tr−ờng trung gian để thúc đẩy các phản ứng hoá học cơ bản của sự sống. Trong lúc cung cấp các điều kiện cần thiết cho sự sống, cấu trúc và thành phần của các yếu tố vô sinh của vỏ ngoài Trái đất cũng bị tác động sâu sắc một cách lâu dài do các cơ thể sống. Rõ ràng nhất, và cũng quan trọng nhất, sự tồn tại của một l−ợng lớn chất ôxy tự do trong không khí, phần chính đ−ợc sinh ra là do quá trình quang hợp ở vi khuẩn lam, đã đ−ợc khởi đầu cách đây khoảng 2000 triệu năm về tr−ớc. Nh− vậy, có thể nói rằng sinh vật cũng góp phần quan trọng trong việc làm thay đổi môi tr−ờng vô sinh của Trái đất theo h−ớng tốt hay xấu cho sự sống, điều mà những năm gần đây đ−ợc nhiều ng−ời quan tâm. Sinh quyển là một hệ sinh thái khổng lồ, duy nhất, bao gồm tất cả các hệ sinh thái trên cạn và d−ới n−ớc. Các yếu tố cấu thành Sinh quyển gắn bó với nhau bằng các chu trình vật chất và dòng năng l−ợng trên phạm vi toàn cầu. Khái niệm về Sinh quyển lần đầu tiên đ−ợc nhà bác học ng−ời áo E. Ziu đ−a ra vào năm 1875. Đến đầu thế kỷ thứ XX, học thuyết về Sinh quyển đ−ợc V. I. Vernadxki (1863-1945) phát triển đầy đủ trong các công trình nghiên cứu Sinh quyển về sinh địa hoá học Sinh quyển bao gồm: − Phần thấp của lớp không khí (khí quyển) hay còn gọi là tầng đối l−u, nơi sự sống có thể tồn tại đến độ cao 10-15 km. − Toàn bộ lớp n−ớc (thuỷ quyển), n−ớc biển, ao, hồ, sông, suối, các tầng n−ớc ngầm, nơi sự sống có thể tìm thấy ở độ sâu hơn 11 km. − Phần trên của lớp rắn của Trái đất (thạch quyển), lớp phong hoá, th−ờng có bề dày 30-60 cm, ít khi tới 100-200m hoặc sâu hơn. Trong tr−ờng hợp đặc biệt có thể tìm thấy sự sống ở ngoài lớp phong hoá. Ví dụ đã tìm thấy vi sinh vật trong n−ớc dầu mỏ ở độ sau 4 500 mét. ở thạch quyển và thuỷ quyển, sinh vật có thể sống trọn vẹn chu kỳ sinh tr−ởng và phát triển, còn trong khí quyển, sinh vật chỉ có thể sống tạm thời, di chuyển từ nơi này đến nơi khác, khi sinh sản chúng phải trở về môi tr−ờng rắn (thạch quyển) hoặc môi tr−ờng n−ớc (thuỷ quyển). Sinh quyển là một kho dự trữ năng l−ợng khổng lồ. Do sự phát triển của giới sinh vật, mà sự tích trữ năng l−ợng sinh học từ khi hình thành đến nay, ngày càng tăng về số l−ợng. Trong Sinh quyển - hệ sinh thái khổng lồ - giữa các sinh vật và các yếu tố vô cơ 15
16. của Sinh quyển có sự chuyển hoá lẫn nhau. Sự tiến hoá của sinh vật dẫn đến những biến đổi và thúc đẩy sự tiến hoá của môi tr−ờng vật lý và hoá học. Sự có mặt của Sinh quyển đã đóng vai trò quan trọng trong việc làm thay đổi cơ chế hoá học trong các quyển của Trái đất. ảnh h−ởng của các quá trình sống đã làm thay đổi thành phần hoá học của khí quyển, thành phần muối trong thuỷ quyển, cấu tạo của thạch quyển trong sự hình thành thỗ nh−ỡng và sự thành tạo, biến đổi của đá trầm tích. Những biến đổi đó của môi tr−ờng lại ảnh h−ởng tới các sinh vật. Nhờ đó Sinh quyển phát triển và tiến hoá đạt tới sự cân bằng ổn định. Tuy vậy, từ khi loài ng−ời xuất hiện trên Trái đất và tăng dần về số l−ợng, các hoạt động của loài ng−ời đã có tác động đến Sinh quyển, làm cho Sinh quyển bị tổn th−ơng theo h−ớng có hại cho muôn vật và chính cho cả con ng−ời. I.1.6. Giới hạn phân bố của sinh vật trong sinh quyển Các cơ thể sống - các sinh vật đã và đang sinh sống trong Sinh quyển rất đa dạng và đó cũng là đặc tr−ng của Sinh quyển. Hiện nay các nhà khoa học cũng ch−a thể biết chính xác là có bao nhiêu loài sinh vật đang và đã sống trên Trái đất. Có thể −ớc l−ợng khoảng chừng 5 đến 30 triệu loài, thậm chí có đến 100 triệu loài đang sống trên Trái đất, nh−ng đa số các nhà khoa học tin là có khoảng 14 triệu loài, trong đó chỉ mới có khoảng 1,7 triệu loài đã đ−ợc mô tả và đặt tên, còn số loài đ−ợc nghiên cứu đầy đủ thì rất ít. Số loài động vật chiếm khoảng 3/4 số loài đã biết, còn số loài thực vật chỉ khoảng 1/4. Một số nhóm đ−ợc nghiên cứu kỹ nh− thú, chim. Nhiều nhóm còn biết đ−ợc rất ít, nh− vi sinh vật, côn trùng, các nhóm động vật không x−ơng sống khác và các loài sống ở các đáy đại d−ơng Nhiều loài động vật sống nhờ đ−ợc vào các loài thực vật là vì các loài thực vật có sinh khối rất lớn, tuy rằng số loài lại rất ít. Toàn bộ khối l−ợng các chất hữu cơ của các sinh vật −ớc tính có thể tích khoảng 9 - 10 triệu km3, trong đó khối l−ợng thực vật lớn hơn khối l−ợng động vật khoảng 10 - 100 ngàn lần. Đặc biệt rừng là nơi tích luỹ trên đất liền khối l−ợng khổng lồ những cây cỏ, chiếm 5-10 lần khối l−ợng cây cỏ của đồng cỏ. Khối l−ợng động vật ở biển lớn hơn gấp bội khối l−ợng động vật trên đất liền. 16
17. Hình 4. Sơ đồ không gian của Sinh quyển trên Trái đất Thực vật phân bố trên Trái đất tạo thành một tấm thảm, còn động vật phân bố rải rác trên tấm thảm đó. Tuy nhiên khoảng không gian của Sinh quyển mà động vật chiếm cứ lại lớn gấp 5 lần không gian của thực vật, bởi vì ở nhiều chỗ động vật sinh sống đ−ợc nh−ng lại không có thực vật, nh− các vùng n−ớc sâu chẳng hạn. Bề dày của Sinh quyển ở lục địa cũng nh− ở đại d−ơng đo đ−ợc khoảng hàng chục km, nh−ng đa số sinh vật tập trung tạo thành một lớp mỏng so với bề dày của Sinh quyển. Ví dụ thực vật tập trung ở lớp thấp của tầng đối l−u trong khoảng từ 10- 50 mét, chỉ có một số tr−ờng hợp cá biệt lên đến độ cao 100-150 m so với mặt đất, nơi có thể tìm thấy phấn hoa, bào tử, hạt cây. Còn ở trong lòng đất, thực vật th−ờng sống trong lớp đất mặt, lớp trên cùng của thạch quyển. Vi sinh vật, các động vật không x−ơng sống và động vật có x−ơng sống tìm thấy ở những chỗ sâu hơn, có khi đến vài chục mét. ở biển và đại d−ơng, có thể tìm thấy sinh vật ở tất cả các nơi , tuy nhiên thực vật chỉ tìm thấy ở tầng mặt, đến độ sâu còn có thể nhận đ−ợc ánh sáng mặt trời. Nhiều loài động vật sống đ−ợc ở đáy đại d−ơng, ở độ sâu trên 11 km. ở một số nơi trên Trái đất không có sinh vật sinh sống, vì ở đó không đủ điều kiện cho sự sống tồn tại nh− ở miệng núi lửa đang hoạt động, ở những hồ và biển nhỏ có nồng độ muối quá cao, những suối n−ớc nóng trên 700 C, những vũng n−ớc bị ô nhiễm khí độc hydro sulfure (H2S), chất độc arsenic Ví dụ “biển kín” hay “biển chết” ở Palestin có nồng độ muối 231,3%, hồ Tuse Tollu ở Thổ Nhĩ Kỳ có nồng độ muối 320%, không có một sinh vật nào có thể sống đ−ợc ở đó. Do phần lớn các sinh vật sinh sống tuỳ thuộc trực tiếp hay gián tiếp vào ánh sáng mặt trời mà những vùng có ánh sáng mặt trời tạo thành những vùng cơ bản của Sinh quyển: nh− lớp mỏng vài cm của mặt đất, lớp trên của ao hồ, sông suối và đại d−ợng, nơi mà ánh sáng mặt trời có thể xuyên đến đ−ợc. 17
18. Nh− vậy trong Sinh quyển, sinh vật phân bố không đều, chúng tập trung ở những nơi có điều kiện sinh sống thuận lợi, chỗ càng có nhiều điều kiện thuận lợi, càng có nhiều loài sinh vật sinh sống với số l−ợng lớn. Do sự chuyển hoá chất trong các sinh vật không thực hiện đ−ợc hay thực hiện một cách chậm chạp khi không có n−ớc, mà những vùng thiếu n−ớc, sinh vật rất th−a thớt nh− các vùng cực hay trên các đỉnh núi rất cao, nơi có băng vĩnh cửu, hay các sa mạc. Tuy nhiên ranh giới này cũng không rõ ràng. Sự phân bố của sinh vật trong thuỷ quyển, thạch quyển và khí quyển cũng rất khác nhau tuỳ theo các vùng địa lý, có xu h−ớng ít dần từ xích đạo đến miền cực, từ vùng thấp lên vùng cao, từ chỗ cạn đến chỗ sâu hơn. Thuỷ quyển, về lý thuyết mà nói thì chỗ nào cũng có đủ điều kiện cho sự sống vì thế mà hầu nh− ở đâu cũng có thể tìm thấy sinh vật sinh sống, và cũng vì thế mà thuỷ quyển chiếm thể tích lớn nhất của Sinh quyển. Tuỳ thuộc vào độ trong của n−ớc, mà vùng có ánh sáng mặt trời, có thể là vài ba cm mặt n−ớc hay sâu đến vài ba trăm mét, tuy nhiên vùng sống ở đại d−ơng có thể mở rộng đến cả những nơi sâu nhất, nơi hoàn toàn không có tí ánh sáng mặt trời nào, ở độ sâu hơn 10 km. ở đây sinh vật sinh sống đ−ợc nhờ vào các chất bã hữu cơ th−ờng xuyên lắng xuống nh− m−a từ các lớp n−ớc phía trên. Ngoài ra ở các đáy đại d−ơng còn có các quần xã động vật sống dựa vào các vi sinh vật nhận đ−ợc năng l−ợng từ nguồn hytro sulphit của các suối nóng. ở độ sâu d−ới vài trăm mét ở các đại d−ơng, khối l−ợng sinh vật th−ờng rất thấp. Điều kiện sống ở đại d−ơng cũng nh− trong các thuỷ vực lục địa t−ơng đối ổn định, nên sinh vật không những sống đ−ợc ở tất cả mọi nơi có n−ớc, mà còn tập trung một số l−ợng lớn tại những nơi thuận lợi nh− ở các vùng nhiệt đới. Do điều kiện t−ơng đối ổn định nên đã hạn chế việc hình thành các loài mới, cũng vì thế mà số l−ợng loài sinh vật ở biển ít hơn so với sinh vật trên cạn, nh−ng các loài sinh vật ở biển lại có tuổi địa chất cao hơn các loài ở trên cạn. Hiện nay đã xác định đ−ợc trong số 63 lớp động vật thì có đến 52 lớp có mặt ở đại d−ơng, trong đó 31 lớp chỉ có ở biển mà không có trên lục địa. Trong 33 lớp thực vật trên Trái đất, thì ở đại d−ơng tìm thấy 10 lớp, trong đó có 5 lớp chỉ sống ở môi tr−ờng n−ớc mặn. Đến nay, trong các đại d−ơng đã biết trên 200.000 loài sinh vật, gồm các sinh vật trôi nổi (Plankton), sinh vật đáy (thực vật đáy Phytobenthos và động vật đáy zoobenthos), động vật tự bơi trong các tầng n−ớc trung gian (Nekton) nh− cá, mực, rắn biển, rùa biển, thú biển, sinh vật sống trên màng n−ớc (Pleiston và Neiston), sinh vật ở bờ. Tổng sản l−ợng sinh vật của đại d−ơng đ−ợc đánh giá nh− sau: Phytoplankton 550 tỷ tấn, Phytobenthos 0,2 tỷ tấn, Zooplankton 53 tỷ tấn, Zoobenthos 3 tỷ tấn và Nekton 0,2 tỷ tấn. Tổng sản l−ợng chung của toàn bộ thực vật ở biển là 550,2 tỷ tấn, còn động vật khoảng 56,2 tỷ tấn. Nh− vậy, ở đại d−ơng, tức là trong thuỷ quyển, khối l−ợng thực vật – sinh vật 18
19. tự d−ỡng cũng lớn hơn sinh vật dị d−ỡng (động vật) nhiều lần, nh−ng phạm vi phân bố của động vật lại lớn hơn phạm vi của thực vật nhiều lần. Trên lục địa, điều kiện sống rất khác nhau, ngay cả trong một khu vực nhỏ. Mỗi vùng địa lý chỉ thích hợp với một nhóm sinh vật. Tuy vậy với diện tích chỉ chiếm 29% diện tích bề mặt Trái đất, số l−ợng các loài sinh vật (động vật và thực vật) trên đất liền rất lớn, lớn hơn nhiều lần so với các loài động vật và thực vật trong thuỷ quyển. Phần lớn các sinh vật trên cạn đều phải liên hệ với đất. Đất là giá thể, là nơi sinh sống, kiếm ăn, sinh sản của rất nhiều loài sinh vật. Nh−ng đi sâu vào lòng đất thì số l−ợng loài động vật càng ít. Rễ cây cũng chỉ ăn sâu vào lòng đất ở mức độ nhất định. Th−ờng rễ cây và các loài động vật chỉ sống ở trong lớp đất phong hoá không quá 10 mét. Chui sâu vào lòng đất, động vật không kiếm đ−ợc thức ăn. Tính chất cơ học của các lớp đất đá cũng hạn chế khả năng động vật chui sâu vào lòng đất, đồng thời chui sâu vào lòng đất cũng không có ánh sáng mà nhiệt độ lại tăng lên dần. Cứ chui sâu vào lòng đất 100 m, nhiệt độ tăng lên 1 độ C, do đó ở độ sâu đến 3 km trong lòng đất sinh vật không thể sống đ−ợc. Tuy nhiên trong tr−ờng hợp cá biệt ng−ời ta đã tìm thấy giống cá Gasteresteus neubatus ở giếng sâu 128 m và đã tìm thấy vi sinh vật ở giếng khoan sâu 2,5-3 km, thậm chí đôi khi còn tìm thấy cả trong các giếng dầu mỏ ở độ sâu 4500 m. Trong khí quyển, các sinh vật tập trung ở lớp d−ới cùng của khí quyển gọi là tầng đối l−u. Trong lớp này thực vật chỉ tập trung sinh sống từ mặt đất lên đến độ cao 50 m, nơi di chuyển chính của các phấn hoa, bào tử và hạt cây. Nhiều động vật bay vào khí quyển cũng chỉ ở tầm cao ngang hay trên các ngọn cây chút ít. Những loài động vật bay giỏi nh− chim, côn trùng và dơi có thể bay cao đến 200-300 m. Chỉ một số loài chim có thể bay cao đến hơn 3.000 m. Trên đ−ờng di c−, ngng trời, sếu có thể bay qua trên ngọn núi Evơret (cao 8.858 m) của dãy Hymalaya. Vi khuẩn có thể tìm thấy ở độ cao 22 km. Giới hạn cao nhất của sự sống trong khí quyển có thể là 50 km. Giới hạn này đ−ợc quy định bởi nhiệt độ, áp suất thấp và chủ yếu do tia tử ngoại của ánh sáng mặt trời giết chết sinh vật ở độ cao đó. Các sinh vật cũng không thể sống trong không khí ở chỗ quá cao vì cuộc sống của chúng luôn gắn liền với bề mặt Trái đất. Sự phân bố của sinh vật trên các lục địa thay đổi theo chiều nằm ngang của các đới khí hậu và chiều thẳng đứng của độ cao của núi. Trên lục địa , những đặc tính khí hậu của mỗi vùng địa lý đã xác định các biom (biome) - là các quần xã của miền rộng lớn động vật và thực vật có các dạng sống và các điều kiện môi tr−ờng giống nhau thích nghi với điều kiện của khu vực, là đơn vị địa lý sinh vật lớn nhất và đ−ợc gọi theo kiểu −u thế của thảm thực vật, nh− rừng m−a nhiệt đới hoặc đồng cỏ. Từ vùng cực đến vùng xích đạo, có những biom chính sau: đài nguyên hay đồng rêu (Tundra), rừng lá kim (Taiga), rừng lá rộng rụng lá theo mùa của vùng ôn đới, rừng á 19
20. nhiệt đới, rừng m−a nhiệt đới. Theo mức độ khô cằn có các biom nh− thảo nguyên, xa van nhiệt đới, thảo nguyên vùng ôn đới, hoang mạc, sa mạc. Nếu xét về mức độ đa dạng về loài và độ phong phú các cá thể phân bố từ vùng xích đạo tới vùng cực có thể nhận xét chung nh− sau: số l−ợng loài sinh vật giảm dần, còn số l−ợng cá thể của một loài lại tăng dần từ vùng xích đạo đến vùng cực. Theo s−ờn núi, đi từ chân núi lên đỉnh, những điều kiện của môi tr−ờng sống thay đổi dần: nhiệt độ giảm, trên dỉnh núi cao th−ờng có chỏm băng, độ ẩm, chế dộ gió, sự chiếu sáng ở những s−ờn núi khác nhau, biến đổi đáng kể. Những điều kiện đó làm cho các quần xã sinh vật từ chân núi lên đỉnh có những biến đổi t−ơng tự nh− từ vùng xích đạo lên vùng cực. Nói tóm lại trong Sinh quyển sự phân bố của sinh vật không đồng đều. Nơi nào có thức ăn, có điều kiện sinh thái thuận lợi thì nơi đó có sinh vật sinh sống. Càng có nhiều thức ăn, sinh vật tập trung ở đó càng đông. Điều kiện sống càng thuận lợi, sinh vật ở đó càng phong phú. Những nơi sinh vật tập trung đông hình thành những trung tâm phong phú. Nơi hình thành loài gọi là trung tâm phát sinh. Nh− vậy những nhân tố sinh thái của môi tr−ờng có ảnh h−ởng tới sự phân bố không đồng đều của các sinh vật trong Sinh quyển, đồng thời là yếu tố ảnh h−ởng tới quy luật phân bố địa lý của các sinh vật trên Trái đất. I.1.7 Vai trò của đa dạng sinh học trong sinh quyển Sinh vật không những là thành phần cơ bản của sinh quyển mà còn đóng vai trò hết sức quan trọng của các chu trình sinh địa hoá, với s− tham gia của nhiều nhóm sinh vật khác nhau (các vi khuẩn cố định đạm và các sinh vật quang hợp) trong các quá trình khác nhau. Nói một cách đơn giản, một phần của đa dạng sinh học là rất cần thiết để duy trì Sinh quyển hoạt động một cách bình th−ờng nh− hiện nay, trong đó đa dạng vi sinh vật giữ vai trò cơ bản, đặc biệt quan trọng. Tuy nhiên, cần có đa dạng sinh học với mức độ bao nhiêu để có thể đảm bảo đ−ợc hoạt động bình th−ờng của Sinh quyển, có phần nào đa dạng sinh học là thừa thải không, hiện nay vẫn ch−a ai xác định đ−ợc. Cho đến nay, mối liên quan giữa đa dạng sinh học với sự các hoạt động của toàn bộ các hệ sinh thái, kể cả sự cân bằng, tính bền vũng, tính mềm dẻo và năng suất vẫn còn ch−a đ−ợc biết rõ. Tuy nhiên càng ngày càng có nhiều công trình nghiên cứu về lý luận và thực tiễn chỉ ra rằng tính đa dạng giữ vai rất quan trọng trong chức năng lâu dài của các hệ sinh thái. Các hệ sinh thái là những cỗ máy sản xuất của trái đất cùng với các cộng đồng các loài sinh vật sinh sống và phát triển trong những điều kiện nhất định và t−ơng tác rất chặt chẽ với nhau và với các điều kiện vật lý của nơi chúng sinh sống. Đó là các khu rừng, vùng đồng cỏ, sông, hồ, vùng bờ biển, các hải đảo, các vùng n−ớc sâu, núi, các vùng sản xuất nông nghiệp và cả các thành phố nữa. Mỗi hệ sinh thái là một kiểu giải quyết cuộc sống trong điều kiện về môi tr−ờng nhất định, đã đ−ợc hình thành và tồn tại 20
21. hàng nghìn năm. Mỗi hệ sinh thái là một kho t− liệu, tích luỹ những bài học về tồn tại và phát triển của sinh vật, tính hiệu quả và thích nghi của muôn loài nh− việc v−ơn đến chỗ có ánh sáng mặt trời, n−ớc, thức ăn và không gian. Nếu lột bỏ hết các hệ sinh thái thì Trái đất cũng sẽ có hình ảnh t−ơng t− nh− Mặt trăng hay Sao hoả. Hình ảnh đó cũng nói lên sự khó khăn biết chừng nào để có thể hồi phục lại các hệ sinh thái mỗi khi bị suy thoái hay biến mất. Chỉ nói riêng đất màu mỡ để chúng ta cày cấy là một quà tặng vô cùng quý giá của thiên nhiên, đ−ợc hình thành nên qua hàng triệu năm của các quá rình vô cơ và hữu cơ. Kỷ thuật ngày nay cũng có thể tái tạo đ−ợc các chất dinh d−ỡng cho đất để trồng trọt, nh−ng nhìn chung giá cả qúa đắt đỏ, khó lòng chấp nhận đ−ợc. 1.2. Con ng−ời trong Sinh quyển Theo chiều phát triển của lịch sử thì loài ng−ời đ−ợc bắt nguồn từ một loài v−ợn cổ nào đó, có thể là ở châu Phi cách ngày nay khoảng 5 triệu năm về tr−ớc. Các dấu vết hoá thạch thuộc về giống Homo đã tìm thấy vào kỷ Pleistocene, có tuổi khoảng 2 triệu năm, còn dấu vết con ng−ời hiện đại tìm thấy khỏang 100.000 năm về tr−ớc. Nông nghiệp đã đ−ợc phát triển độc lập với nhau tại vài vùng vào khoảng 10.500 năm về tr−ớc và đều là ở những vùng có dân c− phát triển. Dân số loài ng−ời tăng thêm một cách chậm chạp cho đến đầu thế kỷ 19, cho đến khi nông nghiệp và công nghiệp phát triển thì dân số loài ng−ời cũng phát triển một cách nhanh chóng cho đến ngày nay. Con ng−ời là loài sinh vật khởi đầu việc tổ chức sản xuất ra nguồn tài nguyên của Trái đất bằng biện pháp nông nghiệp. Cũng từ đó con ng−ời đã chuyển đổi nhiều vùng thiên nhiên rộng lớn trên đất liền thành vùng nông nghiệp và đã sử dụng hơn 1/3 toàn bộ sản l−ợng sơ cấp nguyên của Trái đất. Con ng−ời cũng đã góp phần chính vào việc huỷ diệt nhiều loài thú và chim cở lớn trên đất liền trong thời tiền sử, và đang phải chịu trách nhiệm về sự biến đổi nhiều vùng sinh thái tự nhiên, khai thác quá mức tài nguyên và gây nên sự sa sút về đa dạng sinh học và biến mất của nhiều loài trong thời hiện tại. Con ng−ời cũng đang gây nên sự biến đổi khí hậu toàn cầu. I.2.1. Nguồn gốc loμi ng−ời Loài ng−ời đ−ợc sinh ra trên Trái đất một cách tự nhiên nh− muôn loài khác, là một thành phần của thế giới sinh vật, sinh sống trong một hệ sinh thái. Loài ng−ời cũng phải lệ thuộc vào các loài khác và các quần xã trong hệ sinh thái để có đ−ợc những nhu cầu cơ bản cho cuộc sống để tồn tại và phát triển và cũng phải góp phần vào việc bảo tồn Sinh quyển. Nh− chúng ta đã nói đến ở trên, các hợp chất hữu cơ đ−ợc tạo ra trong các sinh vật quang hợp là điểm khởi đầu mà năng l−ợng mặt trời đ−ợc chuyển vào Sinh quyển. Con 21
22. ng−ời và các loài động vật khác không có khả năng thu đ−ợc năng l−ợng băng cách quang hợp, phải ăn và tiêu hoá các sản phẩm sơ cấp hay các động vật ăn các sản phẩm sơ cấp để có đ−ợc năng l−ợng cần thiết từ các hợp chất hữu cơ giàu năng l−ợng cần thiết cho các hoạt động của bản thân mình. Trong lúc con ng−ời không làm đ−ợc điều cơ bản gì khác các loài động vật khác, nh−ng nhờ có tổ chức xã hội và kỷ thuật mà loài ng−ời đã có khả năng khai thác đ−ợc tài nguyên thiên nhiên một cách mạnh mẽ hơn các loài khác và vì thế mà loài ng−ời cũng là loài động vật độc nhất đạt đ−ợc kết quả đó. Điều hiển nhiên, là loài ng−ời không phải chỉ trong sớm chiều mà đã đạt đ−ợc vị trí độc tôn trên hành tinh Trái đất. Sự phát triển ảnh h−ởng của loài ng−ời đã đ−ợc khởi đầu vài triệu năm về tr−ớc vào khoảng kỷ Pleistocene, khi mà công cụ bằng đá đầu tiên đ−ợc loài khỉ dạng ng−ời thuộc họ Homonidae sử dụng đâu đó ở vùng Đông Phi. Từ lúc xuất hiên trên Trái đất cho đến ngày nay, loài ng−ời đã có lịch sử phát triển khá dài. Hình 5. Con đ−ờng phát tán của loμi ng−ời Nguồn gốc và lịch sử vào buổi ban đầu của loài ng−ời hiện còn nhiều bàn cãi, ch−a có sự thống nhất. Dù sao thì tổ tiên xa x−a của loài ng−ời đ−ợc bắt nguồn từ một loài v−ợn ở châu Phi vào cuối kỷ Miocene, khoảng 6 đến 5,5 triệu năm về tr−ớc đ−ợc phát hiện ở Ethiopia với tên gọi là Ardipethecus, và đ−ợc xem là dấu vết cổ nhất về v−ợn ng−ời1. Một loài khác cùng giống đã đ−ợc tìm thấy vào khoảng 4 triệu năm về tr−ớc cùng với hai loài khác thuộc Australopithecus và Paranthropus ở Đông phi có tuổi trẻ hơn. 1 Haile-Selassie Y., 1999 22
23. Hoá thạch cổ nhất về dấu vết con ng−ời, loài Homo habilis đ−ợc tìm thấy vào khoảng giữa và hậu kỷ Pleistocene, có tuổi khoảng 2 triệu năm, ở Kobi Kora thuộc Kenya, đ−ợc cho là bắt nguồn từ giống Australopithecus2. Tuy nhiên, hai chiếc sọ còn khá nguyên vẹn đ−ợc tìm thấy gần đây ở vùng Caucase (nam Georgia) có tuổi khoảng 1,8 triệu năm thuộc loài Homo ergaster3. Nhiều công cụ bằng đá rất cổ đã đ−ợc tìm thấy ở Thổ Nhĩ Kỳ và nam á có tuổi khoảng 1,5 triệu năm, và ở bắc á, có tuổi khoảng 1,4 triệu năm4. Tất cả những kết quả nghiên cứu đó nói lên rằng con ng−ời cổ Homo đã có mặt ở châu Âu , đông và nam á chậm hơn ở châu Phi ít lâu. Hình 6. Con đ−ờng phát tán của loμi ng−ời (tiếp theo) Loài ng−ời hiện đại Homo sapien xuất hiện trên Trái đất vào khoảng vài trăm ngàn năm về tr−ớc. Nhiều chứng cứ về hoá thạch ng−ời hiện đại đã đ−ợc tìm thấy tại châu Phi, Trung đông và gần đây cả ở Đông và Đông á có tuổi khoảng 100.000 năm. ở châu Âu dấu vết ng−ời hiện đại tìm thấy sớm nhất vào khoảng 40.000 năm về tr−ớc5. Ngoài châu Phi, á và Âu, dấu vết của con ng−ời hiện đại cổ đã tìm thấy ở một vài nơi khác trên thế giới. Năm 1974 đã tìm thấy một bộ x−ơng ng−ời ở hồ Mingo ở úc có tuổi khoảng 62.000 năm, có lẽ con ng−ời này đã di c− từ lục địa đến đây vào thời đó6. 2 Larick R. and Ciochon R.L., 1996 3 Gabunia L. et all. , 2000 4 Zhu R.X. et all., 2001 5 Cann R.L., 2001; Roger A.R., 2001 6 Roberts R.G. et al., 2001 23
24. ở châu Mỹ dấu vết con ng−ời tìm thấy sớm nhất ở bờ biển Chile có tuổi 14 000- 15.000 năm7 . Cũng có ý kiến cho rằng dấu vết con ng−ời đã tìm thấy ở bắc Brazil sớm hơn, khoảng 32.000 năm về tr−ớc8. ở Bắc Mỹ con ng−ời đã tìm thấy vào khoảng 12 000 năm về tr−ớc, còn ở vùng Caribê, kể cả Cuba và Hispaniola dấu vết con ng−ời đ−ợc tìm thấy chậm hơn vào khoảng 6.000 năm về tr−ớc9. Các dấu vềt cổ sinh vật học chứng tỏ rằng con ng−ời đã chuyển đến các đảo Thái Bình D−ơng, ở Tân Guinea vào khoảng 4.000 năm về tr−ớc, ở Fiji và Samoa khoảng 3.500 năm, đến Hawai, Tân Tây Lan và cả các đảo ở ấn Độ D−ơng, Madagascar khoảng 1.500 năm về tr−ớc.10 Hình 7. Bằng thuyền nh− thế nμy, con ng−ời đã đến đ−ợc các đảo đại d−ơng từ thời xa x−a. Sau một thời gian khá dài loài ng−ời đã có mặt ở nhiều vùng trên thế giới và có lẽ loài ng−ời cũng là loài động vật đầu tiên đã tác động lên Sinh quyển một cách độc đáo, luôn là tiềm năng gây nên sự mất cân bằng sinh thái, đủ để làm cho Sinh quyển đứng tr−ớc nguy cơ suy thoái dần. Từ khi xuất hiện, loài ng−ời với tiến bộ không ngừng về kỷ thuật, cùng với sự tăng tr−ởng dân số một cách chóng mặt, đã tác động lên môi tr−ờng tự nhiên một cách mạnh mẽ, gây nên sự phá huỷ ch−a từng có trong lịch sử phát triển của Trái đất. Nh− vậy loài ng−ời từ khi xuất hiện là loài độc nhất phải chịu trách nhiệm về sự suy thoái của Sinh quyển, mà theo các nhà sinh thái học và cổ sinh vật học, quá trình đó văn ch−a đạt đến cực đỉnh. Trong quá trình phát triển của trí thông minh và cả những tiến bộ về sinh học trên con đ−ờng hoàn thiên con ng−ời, chúng ta, loài ng−ời đã phát minh ra những ph−ơng pháp khai phá thiên nhiên, những công cụ, những kỷ thuật không ngừng đ−ợc hoàn 7 Dillehay T.D., 1997 8 Guidon N. and Delibrias G. 1986 9 Harcourt C.S. and Sayer J.A., 1995 10 Pimm L.S., Moulton M.P. and Justice L.J., 1995; Dewar R.E., 1984. 24
25. thiện cho phép chúng ta khai thác bề mặt Trái đất, các tài nguyên thiên nhiên một cách tàn bạo, không công bằng, thiếu suy nghĩ, không quy hoạch, gây ảnh h−ởng xấu đến các loài khác đã có mặt tại đây tr−ớc chúng ta nhiều, và chính những tác động đó lại ảnh h−ởng xấu đến chúng ta mà chúng ta không l−ờng tr−ớc đ−ợc. Những tiến bộ về trí thông minh của con ng−ời cổ, rối đến con ng−ời hiện đại (Homo sapien) đã tạo nên một thứ tâm lý tai hại mà không từng có hay rất hiếm hoi trong các loài động vật khác. Thứ tâm lý đó, cho đến ngày nay vẫn đang thúc đẩy chúng ta tìm đủ mọi cách khai thác các loại tài nguyên, càng nhanh càng tốt, càng nhiều càng tốt, với lòng tham lam không đáy mà không trù liệu đ−ợc sự suy tàn của môi tr−ờng sống của chính bản thân chúng ta. Có lẽ còn lâu, trong nền văn minh hiện đại, lòng ham muốn của con ng−ời - là có đ−ợc mối lợi tr−ớc mắt, ngắn hạn - sẽ còn kéo dài, dẫn đến việc tiềp tục khai thác quá mức các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Và điều có thể tiên liệu đ−ợc là Sinh quyển, nơi sinh sống và phát tiển của loài ng−ời sẽ bị tàn lụi đến mức không thể khôi phục lại đ−ợc, nếu nh− chúng ta không có những biện pháp ngăn chặn kịp thời. 1.2.2. Tác động của kỷ thuật lên Sinh quyển Lửa có lẽ là phát minh đầu tiên của loài ng−ời có ý nghĩa hết sức to lớn đối với cuộc sống của họ. Từ khi xuất hiện trên Trái đất, loài ng−ời cũng nh− nhiều loài động vật khác trên thế giới sống một cách hết sức hài hoà với thiên nhiên, ít nhất là về mặt sinh thái học. Tổ tiên đầu tiên của loài ng−ời, vào thời đại đồ đá cũ, với số l−ợng dân c− ch−a lớn, nên tác động của họ lên thiên nhiên cũng hết sức hạn chế. Họ săn bắt , hái l−ợm, sinh sống trong thiên nhiên nh− là một thành viên của quần lạc sinh vật , t−ơng tự nh− những thành viên khác của quần lạc cùng tham gia vào chu trình vật chất và dòng năng l−ợng của Sinh quyển. Nh−ng từ khi các thợ săn thời đồ đá cũ tìm ra lửa, họ đã có cách tác động mới lên thiên nhiên, có tính chất phá huỷ, làm suy thoái, khác với những hoạt động yếu ớt, kém hiệu quả tr−ớc đó của họ. Ngày nay chúng ta tin rằng, bằng cách dùng lửa, loài ng−ời đã tạo ra đ−ợc một thứ công cụ có thể đánh đuổi hay bao vây con mồi, và với lửa, đã hàng trăm nghìn năm qua, loài ng−ời cũng đã tạo nên sự đảo lộn trong các quần xã thực vật, ở nhiều miền khác nhau trên Trái đất. Châu Phi là nơi bị tàn phá đầu tiên và rồi đến các vùng khác nh− Trung Âu, Bắc á cũng đã có lúc bị lửa tàn phá dữ dội vào thời đồ đá cũ. Tại các vùng nhiệt đới và có thể cả các vùng ôn đới nữa, nhiều khu rừng nguyên thuỷ rộng lớn đã bị lửa tàn phá và lửa cũng đã hạn chế sự phục hồi rừng sau đó. Hơn nữa, các lớp phủ thực vật tự nhiên ở các vùng thuộc châu Phi, châu á và Mỹ nhiệt đới đã tiếp tục bị con ng−ời làm suy tàn để tạo nên các vùng đồng cỏ, thuận lợi cho các loài thú móng guốc phát triển hơn là ở các rừng nguyên sinh. Nh− vậy là, chính những đám cháy do con ng−ời gây nên và cả những đám cháy tự nhiên đã làm cho nhiều vùng rừng biến thành những trảng cỏ ở Tây Phi, Bắc á. Đã hơn một chục nghìn năm, ng−ời Indien ở 25
26. Bắc Mỹ cũng đã với cách t−ơng tự , là đốt rừng để tạo nên các đồng cỏ cho loài bò bison phát triển. Thông th−ờng thì sự biến đổi của quần xã thực vật do lửa tạo nên trong các tr−ờng hợp nói trên đã làm suy yếu khả năng sinh học của môi tr−ờng nh− đã đ−ợc chứng minh trong các nghiên cứu đ−ợc thực hiện ở vùng Biển Ngà (Lamotte và cs. , 1967) và cả ở Brazin và Guyane. Tuy nhiên các thợ săn thời đồ đá cũ không phải chỉ làm biến đổi và suy thoái các quẩn thể thực vật trên những vùng rộng lớn, bằng cách dùng lửa kết hợp với một số kỷ thuật săn bắn , họ cũng đã làm biến đổi cấu trúc của của hệ động vật có x−ơng sống cở lớn có mặt ở khắp các vùng trên Trái đất vào thời đó. Ngày nay, chúng ta đã có những bằng chứng hoá thạch nói lên sự phồn thịnh của các loài thú lớn vào thời Neogen và sự diệt vong của hàng loạt của nhiều loài đó vào thời Pleistocene tiếp theo (Martin, 1967). Vào khoảng 50.000 năm về tr−ớc , ở vùng châu Phi nhiệt đới, hơn một nửa số thú cở lớn đã từng sống ở đây vào kỷ đệ tam đã bị tiêu diệt. Cũng bằng cách nh− vậy, các thợ săn vào thời đại đồ đá cũ, khoảng 12.000 năm về tr−ớc cũng đã tiêu diệt hơn 60% các loài thú lớn ở vùng Mahgreb. Những ng−ời Indien cổ ở Bắc Mỹ cũng đã loại trừ loài Ma mút và cả loài bò bison cổ (Bison antique). Ng−ời ta cũng đã tìm thấy dấu vết các hố chứa đầy xác chết của loài này bị các thợ săn bao vây bằng lửa và dồn chúng vào trong một hẻm núi hay các đ−ờng hầm do chính họ đào thành. Các nhà cổ sinh vật học cũng đã chứng minh đ−ợc nhiều loài thú lớn khác và cả những loài chim cở lớn ở Madagascar và Tân Tây Lan đã bị tiêu diệt do con ng−ời. I.2.3. Nông nghiệp, nguyên nhân đầu tiên gây nên sự suy thoái tμi nguyên. Vào đầu thời đại đồ đá mới, con ng−ời đã bắt đầu biết trồng trọt và chăn nuôi. Sự phát minh về nông nghiệp cùng với sự tăng dân số ch−a từng có của con ng−ời đã tác động lên Sinh quyển một cách mạnh mẽ. Đây là cuộc cách mạng thứ hai về kỷ thuật của xã hội loài ng−ời, đã là động lực tác động lên các cấu trúc xã hội và nền văn hoá từ thời đó và còn kéo dài cho đến ngày nay tại nhiều n−ớc còn có nền kinh tế kém phát triển. Sự phát triển của trồng trọt cũng đã gây nên sự nhiễu loạn lớn đầu tiên cho Sinh quyển . Sự nhiễu loạn đó còn đ−ợc thúc đẩy mạnh hơn do những ng−ời chăn nuôi đã làm biến đổi cấu trúc các quần xã động vật bằng cách làm giảm thiểu các loài động vật lớn ở các đồng cỏ vì họ cho rằng các động vật hoang dã ở các đồng cỏ là có hại cho sự phát triển của các động vật chăn nuôi của họ. Do nông nghiệp phát triển mà các biom rừng nguyên sinh đã bị thay thế bằng các đồng cỏ để chăn nuôi và các vùng canh tác.Các hoạt động nông nghiệp đựơc bắt đầu bằng các hành động phá huỷ những hệ sinh thái tự nhiên rộng lớn với mức độ đa dạng sinh học cao để thay thế vào đó là những vùng trồng trọt với số loài thực vật hết sức hạn chế, đựơc chọn lọc theo yêu cầu cung cấp l−ơng thực và thực phẩm của con ng−ời. 26
27. Sự mở rộng nông nghiệp đã dần dần phá huỷ nhiều hệ sinh thái tự nhiên trên đất liền . Việc phá huỷ bừa bãi nhiều khu rừng rộng lớn, thiếu quy hoạch trên những vùng đất nhạy cảm, dễ suy thoái ở các miền ôn đới và nhiệt đới đã làm cho nhiều vùng bị suy thoái nặng nề mà không thể c−ỡng lại đ−ợc. Ngoài ra, việc tạo nên những hệ nông nghiệp, trong đó con ng−ời đã giảm thiểu tính đa dạng loài vốn có tại những vùng sinh thái tr−ớc đó, bằng mọi cách để loại trừ tất cả những loài có thể cạnh tranh với một số ít loài đ−ợc trồng trọt, nông nghiệp còn kéo theo công việc chăn nuôi một số ít loài động vật, trong đó có một số loài đ−ợc sử dụng làm sức kéo. Để cho công việc nông nghiệp đạt hiệu quả cao, tăng nhanh khối l−ợng l−ơng thực trên một đơn vị diện tích, đồng thời khối l−ợng năng l−ợng đ−ợc sử dụng cũng đ−ợc tăng lên một cách t−ơng ứng. Nh− vậy trong thời kỳ đồ đá cũ, con ng−ời sinh sống bằng cách hái l−ợm và săn bắt. Họ phải sử dụng tất cả vùng rộng lớn thiên nhiên có tiềm năng để thu hái thức ăn và săn bắt con mồi, và thiên nhiên lúc đó cũng chỉ đủ khả năng để nuôi sống một chủng quần ng−ời với mật độ dân số thấp. Từ khi phát minh ra việc trồng trọt và chăn nuôi, dân số tăng lên khá nhanh do khối l−ợng l−ơng thực đ−ợc sản xuất ngày càng nhiều. Xã hội loài ng−ời đã dần dần chuyển từ ph−ơng thức du c− đến định c−. Nhiều kỷ thuật trồng trọt và chăn nuôi mới đ−ợc phát minh, nh− sử dụng phân bón, từ phân hữu cơ, rồi phân hoá học, và kỷ thuật về thuỷ lợi. Thêm vào đó, con ng−ời dần dần cũng đã biết khai thác nguồn lợi thuỷ sản dồi dào từ biển cả để bổ sung cho nguồn thức ăn nuôi sống mình. Kết qủa b−ớc đầu đạt đ−ợc rất khả quan. Cuộc sống của loài ng−ời bớt đi nhiều nỗi gian truân. Tuy nhiên việc tổ chức trồng trọt không đúng lúc, không hợp thời trên những vùng đất nhạy cảm, không phù hợp với cấu trúc thỗ nh−ỡng đã làm cho những vùng đất này bị thoái hoá nhanh chóng và làm cho môi tr−ờng tự nhiên bị biến đổi mạnh, mất cân bằng sinh thái. Sự phá huỷ các quần xã thực vật tự nhiên để tổ chức trồng trọt hay chăn nuôi th−ờng là khởi đầu của hiện t−ợng khô hạn rồi tiến tới sa mạc hoá cả những vùng rộng lớn. Việc sử dụng lửa của những ng−ời chăn nuôi thời tiền sử để quản lý đồng cỏ cho gia sức, tại nhiều vùng ở Địa Trung Hải và các vùng khác đã phá huỷ nhiều rừng tự nhiên từ nhiều nghìn năm về tr−ớc ở những vùng này. Việc làm đảo lộn nhiều vùng tự nhiên đã xẩy ra vào khoảng vài nghìn năm về tr−ớc, vào đầu công nguyên. Nhiều vùng đất đã từng là cái nôi của nền văn minh nh− vùng đất nam Palestine, bắc Syrie và vùng L−ỡng Hà (Irak ngày nay) kéo dài đến phía đông Iran. Nền nông nghiệp đã xuất hiện tại đây vào khoảng 10.000 năm về tr−ớc. Tất nhiên vào thời đó vùng đất này hết sức phong phú, dân c− đông đúc, là nơi sản xuất l−ơng thực lớn và là 27
28. vùng chăn nuôi cừu trù phú. Trồng trọt và chăn nuôi phát triển đã phá huỷ dần rừng tự nhiên, rồi tiếp theo là đất và cả nguồn n−ớc Ngày nay, sa mạc cát khô cằn đã chiếm lĩnh hầu hết các vùng đất phong phú thời tiền sử ở Trung-Đông vào khoảng 8.000 năm về tr−ớc, nền văn minh nông nghiệp thời kỳ đồ đá mới. Cho đến ngày nay, mặc dầu kỷ thuật nông nghiệp đã có nhiều tiến bộ, nh−ng còn nhiều xã hội vẫn tiếp tục giữ những nét truyền thống cơ bản về sản xuất nông nghiệp của thời đồ đá mới. Đến những năm gần đây, nhiều thành phố đã xuất hiện, công nghiệp đã phát triển, tuy nhiên phần lớn dân số loài ng−ời vẫn sinh sống ở nông thôn nhờ vào sản xuất nông nghiệp. Về mặt đó mà nói, tác động của loài ng−ời lên thiên nhiên về cơ bản vẫn ch−a thay đổi nhiều, cho mãi đến giữa thế kỷ XIX, khi những phát minh của các nhà khoa học đ−ợc các nhà t− bản lớn phát huy, và là cơ sở của sự phát triển của nền văn minh công nghệ đ−ơng đại. Hộp 1. Lịch sử sử dụng đất đai và thất bại 1). 7000 - 1800 BC :Vùng Mesopotamia/Sumer - Vùng nông nghiệp Sumer bị mặn hoá và ngập n−ớc. Vào khoảng 7000 BC, nhân dân vùng Mesopotamia/Sumer (nay chủ yếu thuộc Iraq) bắt đầu khai thác và làm biến đổi môi tr−ờng thiên nhiên. Vì thiếu nguồn n−ớc m−a, đất đai trồng trọt phải đ−ợc t−ới để đủ l−ơng thực nuôi sống số dân tăng nhanh. Do t−ới tiêu không hợp lý nên cả vùng đất nông nghiệp bị mặn hoá và ngập n−ớc. Cả vùng đất đã bị trắng xoá do muối cho đến tận năm 2000 TGS. Vào khoảng 1800 TGS, hệ thống nông nghiệp – nền tảng của nền văn hoá nông nghiệp Sumer hoàn toàn bị sụp đổ. 2). 2600 BC đến ngày nay: Vùng Lebanon -Sử dụng và khai thác quá mức rừng cây Tuyết tùng (Cedar) Đã có một thời vùng núi Lebanon ở Hy Lạp có rừng cây Tuyết tùng nổi tiếng che phủ, cây có dáng đẹp và gỗ tốt. Đền Solômon đã đ−ợc xây dựng chính bằng gỗ Tuyết tùng khai thác tại đây. Đã hơn hai nghìn năm qua, Hy Lạp đã xuất cảng gỗ Tuyết tùng để nâng cao cuộc sống cho dân và dùng gỗ Tuyết tùng để xây dựng. Dầu cây Tuyết tùng còn đ−ợc dùng để −ớp xác. Đến nay rừng Tuyết tùng đã cạn kiệt, chỉ còn sót lại 4 lùm cây nhỏ. 3). 2500 BC – 900: Đế chế Mayan - Xói mòn đất, hệ sinh thái nông nghiệp suy tàn Dân tộc Mayan đã từng sinh sống tại vùng đất mà nay là Mexico, Guatemala, Belize và Hunduras. Kỹ thuật nông nghiệp khá phát triển - phá rừng trên đối núi để làm nông nghiệp, xây dựng đ−ờng đồng mức để giảm bớt xói mòn đất, khơi m−ơng tại các vùng đầm lấy lấy đất đắp liếp để trồng cây. Tuy nhiên hệ thống nông nghiệp đã đ−ợc khai 28
29. thác quá mức, đất bị suy thoái, xói mòn, sản l−ợng nông nghiệp giảm dần, bùn các sông suối ngày càng nhiều lấp hết cả vùng đât đ−ợc cải tạo. Sản l−ợng l−ơng thực giảm sút, cạnh tranh tài nguyên còn sót lai gay gắt đã làm cho nền văn minh Mayan suy tàn. 4). 800 BC- 200 BC: Hy Lạp - Phá huỷ và chuyển đổi rừng ở vùng Địa trung hải Vào thời Ho me, đất n−ớc Hy Lạp phần lớn có rừng tốt che phủ. Qua thời gian, rừng bị phá huỷ càng nhiều để lấy đất làm nông nghiệp, lấy củi để nấu và s−ởi ăm và lấy gỗ làm vật liệu xây dựng. Do chăn nuôi quá mức mà đất đai bị suy thoái. Cây ô liu đ−ợc trồng tại nhiều nơi có hiệu quả kinh tế cao do cây này phát triển tốt tại vùng đất khô cằn. 5). 200 BC đến ngày nay : Trung Quốc - Sa mạc hoá dọc con Đ−ờng Tơ lụa Việc củng cố Vạn lý tr−ờng thành vào đời Hán đã tạo điều kiện đẩy mạnh việc trồng trọt ở vùng Tây và Bắc Trung Quốc, công việc buôn bán cũng phát triển, nhất là dọc theo con đ−ờng nổi tiếng đ−ợc goi là con Đ−ờng Tơ Lụa. Sa mạc dần dần lan đến dọc con đ−ờng này vì dân số ở đây tăng nhanh đồng thời khí hậu cũng thay đổi theo. 6). 50 BC - 450 : Đế chế La Mã - Sa mạc hoá và sự suy tàn của hệ thống nông nghiệp tại Bắc Phi Việc cung cấp l−ơng thực cho nhân dân và đội quân đông đúc làm cho đế chế La Mã luôn luôn phải lo nghĩ. Các tỉnh Bắc Phi, là nơi cung cấp chính các sản vật nông nghiệp cho đế chế La Mã, nhất là các loại l−ơng thực. Do nhu cầu về l−ợng l−ơng thực quá lớn, thúc đẩy sản xuất nông nghiệp đến mức quá tải trên những vùng đất không đủ độ phì nhiêu đã gây nên xói mòn đất Các vùng đất khô cằn dần dần và bị sa mạc hoá . Hệ thống thuỷ lợi mà ng−ời La Mã xây dựng phụ thuộc vào vùng rừng đầu nguồn lại đã bị phá trụi, sản l−ợng nông nghiệp sa sút đí đến chỗ suy tàn. 7). 1400 – 1600 : Đảo Canary - Khai thác nhân lực và tài nguyên thiên nhiên, gây suy thoái nặng nề Ng−ời Guanches, có nguồn gốc tử Bắc Phi đã đến sinh sống ở đảo Canary hơn 1000 năm tr−ớc khi thực dân Tây Ban Nha đến xâm chiếm vào những năm 1400 . Thực dân Tây Ban Nha đã bắt ng−ời Guanches làm nô lệ, bắt họ phá rừng, xây dự−ng các nông tr−ờng trồng mía. Vào những năm 1600, ng−ời Guanches bị chết vì bệnh tật, lao động nặng nhọc và điều kiện sinh sống quá cực khổ. Cũng nh− đảo Canary, nhiều vùng khác ở châu Mỹ, châu Phi, và cả ở châu á , nhân dân nghèo ở đó cũng buộc phải trồng mía, cao su, cà phê, bông, chuối, dầu cọ để xuất khẩu. Các hoạt động đó làm cho rừng bị suy thoái, đất bị xói mòn, mất đa dạng sinh học và tất nhiên là nền kinh tế củ các n−ớc bản địa phải phụ thuộc vào các n−ớc thực dân vào thời bấy giờ. 29
30. 8). 1800 : Châu úc và Tân Tây Lan - Mất đa dạng sinh học, xâm lấn của các loài ngoại lai Tr−ớc khi ng−ời châu Âu đến định c− ở Châu úc và Tân Tây Lan vào thế kỷ 18, ở đây không có các loài thú móng guốc . Các loài thú này đ−ợc ng−ời châu Âu du nhập vào đây khi họ đến. Chỉ trong vòng 100 năm đã có hơn một triệu con cừu và bò. Các đàn gia súc này đã phá huỷ các đồng cỏ tự nhiên, giết chết nhiều loài cỏ địa ph−ơng vì không chịu đựng đ−ợc việc chăn thả quá mức. Sau khi du nhập nhiều loài cây và con ngoại lai vào đây, đa dạng sinh học của đảo bị suy thoái, nhiều loài bị huỷ diệt. Do hệ thực vật và hệ động vật của đảo đã đ−ợc phát triển trong tình trạng cách ly hàng triệu năm, nên ở đây không có các loài ăn thịt tự nhiên. Vì thế mà nhiều loài chim không biết bay ở đây đã dễ dàng trở thành con mồi cho những loài ngoại lai. Dự kiến đã có đến 90 % số chim bị tiêu diệt là các loài ở đảo. 9). 1800 : Bắc Mỹ - Chuyển đổi, mất sinh cảnh và giết hại động vật không th−ơng tiếc Do rừng bị phá huỷ để xây dựng các khu định c− và lấy đất để trồng trọt ở nhiều vùng trên thế giới mà nơi sinh sống của các loài động vật bị suy thoái và thu hẹp lại; việc săn bắt nhiều loài động vật để lấy thịt, da, sừng, ngà và các sản phẩm khác, hoặc để giải trí gia tăng. ở Bắc Mỹ, có đàn bò rừng Bison đông đến khoảng 50 triệu con đã bị săn bắt cho đến lúc gần bị tuyệt diệt vào cuối thế kỷ 19. Các loài động vật ở n−ớc, cũng nh− các động vật trên cạn đã trở thành đối t−ợng khai thác mạnh mẽ. Vào thế kỷ 19, cá voi bị giết hàng loạt để cung cấp nguyên liệu cho kinh tế công nghiệp đang cần l−ợng lớn dầu cá voi, chủ yếu để thắp sáng và bôi trơn. ở Bắc Mỹ, chủng quần cá voi đã đứng bên bờ tuyệt chủng vào thế kỷ 20. 10). 1800-1900 : Đức và Nhật - Công nghiệp hoá chất đ∙ đầu độc các hệ thồng n−ớc ngọt Cách mạng công nghiệp đã gây tác động lớn lên các nguồn n−ớc trên thế giới. Các con sông chảy qua các vùng công nghiệp, nh− sông Rhin ở Đức, hay các con sông chảy qua vùng khai thác khoáng sản , nh− sông Watarase ở Nhật đã bị ô nhiễm nặng nề vào thế kỷ 19. Công nghiệp hoá chất ở Đức đã đầu độc sông Rhin tồi tệ đến mức loài cá hôi vào năm 1765 còn rất phong phú mà đến năm 1914 đã trở nên rất hiếm. Việc khai thác quặng đồng ở Nhật rất quan trọng. Vào những năm 1980 các chất thải của quặng động đã đ−ợc thải vào sông Watarase cùng với việc thải axit sulfuric đã gây ô nhiêm n−ớc sông, đã phá huỷ hàng nghìn hecta rừng và thực vật quanh vùng. Cá và các loài chim n−ớc bị chết, còn nhân dân quanh vùng thì bị đau ốm. Tỷ lệ sinh sản của dân thành phố Ashio gần đó hạ thấp d−ới mức tỷ lệ chết vào những năm 1980. 30
31. 11). 1900 : Hoa Kỳ và Canada - Xói mòn đất và mất đa dạng sinh học ở Hoa Kỳ và Canada Vùng Great Plains (Đồng bằng lớn) ở Hoa Kỳ và Canada đã đ−ợc cày bừa vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20 để trồng giống lúa mỳ mới có khả năng chịu hạn. Khi đồng cỏ nguyên thuỷ bảo vệ đất bị phá bỏ, hạn hán vào những năm 1930 xẩy ra rất gay gắt, gió bão cũng mạnh hơn và thổi bay lớp đất khô trên mặt . Vào những năm 1950 và 1970 hạn hán cùng xẩy ra nặng nề hơn, nh−ng thiệt hại giảm bớt, do đã có những biện pháp bảo vệ đất hữu hiệu. 12). 1928 đến ngày nay : Khắp thế giới - Công nghiệp hoá chất đ∙ gây tác động mạnh lên tầng ôzon Chất Chlorofluorocarbons (CFCs) là những chất bốc hơi đã đ−ợc sản xuất vào cuối thế kỷ 19, đ−ợc cho là những chất không độc , không cháy , do đó mà việc sử dụng chất này phát triển rất nhanh chóng và khối l−ợng sản xuất CFC đã lên đến đỉnh vào năm 1974, vào đúng năm mà các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng chất CFC có thể gây tác động lên sức khoẻ con ng−ời và phá huỷ tầng ôzon. Vào năm 1985, một lỗ thủng ôzon đ−ợc phát hiện ở Nam cực, trùng vào năm mà cộng đồng thế giới lần đầu tiên khuyến nghị giảm bớt việc sản xuất các chất CFC và các chất phác huỷ ôzon khác. Dự kiến việc sử dụng CFC sẽ bị cấm hẵn vào năm 2010. Rốt cuộc, nền văn minh nông nghiệp đã làm biến đổi một cách mạnh mẽ các hệ sinh thái tự nhiên, nh−ng thực ra vẫn ch−a đến mức đảo ng−ợc chu trình vật chất và dòng năng l−ợng của Sinh quyển. Chúng ta cũng có thể nói rằng hệ sinh thái nhân sinh, trong hình thái xã hội đó, cũng đang bao gồm toàn bộ các hiện t−ợng sinh thái tự nhiên. Hình 8. Dòng năng l−ợng vμ chu trình vật chất trong nền văn minh nông nghiệp 31
32. Dù mức độ phát triển của một nhóm ng−ời ở trình độ nào đi nữa, chúng ta cũng có thể sơ đồ hoá tổ chức, hoạt động, mối liên hệ của họ với sinh cảnh và những phần còn lại của quần lạc sinh vật xung quanh, t−ơng tự nh− sơ đồ của một hệ sinh thái tự nhiên. Chúng ta cũng có thể hình thành đ−ợc sơ đồ cơ bản về dòng năng l−ợng của chu trình vật chất trong nền văn minh nông nghiệp, nó cũng có cấu trúc t−ơng tự nh− cấu trúc cơ bản của các hệ sinh thái khác. Từ khi xuất hiện những nét văn minh đầu tiên của nên văn minh nông nghiệp của thời kỳ đồ đá mới cho đến vào giữa thế kỷ XIX, ở châu Âu, hệ sinh thái nhân sinh tr−ớc tiên dựa trên cơ sở khai thác vùng nông thôn , với một số ít nghề thủ công hết sức hạn chế , chế biến các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật, có khả năng biến chất bằng con đ−ờng sinh học và một ít kim loại dễ bị ăn mòn. Sự khác biệt của hệ sinh thái đó, dù có đ−ợc đơn giản hoá cũng có những nét dặc thù: đồng cỏ tự nhiên, đất bỏ hoang, rừng, các mảnh đất nhỏ đa canh gồm nhiều sinh cảnh có biến đổi chút ít hay không bị biến đổi. Những hệ sinh thái nh− vậy đã sản xuất ra các sản phẩm sơ cấp (các thực vật trồng trọt hay tự nhiên) mà con ng−ời dùng làm l−ơng thực và thực phẩm trực tiếp hay gián tiếp qua các sản phẩm thứ cấp (động vặt chăn nuôi, hay động vật hoang dã đ−ợc săn bắt ) và dùng làm nguyên liệu (gỗ, củi, sợi thực vật ). Con ng−ời là vật tiêu thụ chính của hệ sinh thái đó. Tất cả các thứ mà con ng−ời tiêu thụ sẽ chuyển thành các chất thải có thể bị phân huỷ theo cơ chế sinh học bởi một số nhóm các sinh vật trong hệ sinh thái, đó là các sinh vật phân huỷ. Các sinh vật này phân huỷ tất cả các chất thải của xã hội con ng−ời để chuyển thành các hợp chất đơn giản hơn (các phốtphat, nitrat và các muối kim loại) đ−ợc các sinh vật tự d−ỡng sử dụng trong quá trình quang hợp cùng với CO2. Khả năng tự làm sạch môi tr−ờng của n−ớc và đất vào lúc này cũng không bị làm rối loạn do quá tải. Dòng năng l−ợng do ánh mặt trời cung cấp chuyển qua cơ thể con ng−ời d−ới dạng hoá học, một phần đ−ợc chuyển hoá từ thức ăn do con ng−ời tiêu thụ (khoảng 4.000 kcalo/ngày/ng−ời), cọng thêm một phần khác là nguồn năng l−ợng bổ sung, đ−ợc con ng−ời sử dụng d−ới dạng nhiệt (củi đốt) và cơ học (sức kéo của súc vật). Nguồn năng l−ợng con ng−ời có thể sử dụng, đ−ợc cung cấp theo từng mùa do sản xuất các cây trồng ngắn ngày hay đ−ợc sản xuất với chu kỳ nhiều năm, nh− các cây làm củi đốt. Nói chung, tổng nguồn năng l−ợng cho mỗi con ng−ời cũng còn bị hạn chế. Chúng ta có thể tính toán một cách sơ bộ, khoảng 12.000 kcalo/ngày/ ng−ời vào thời đồ đá mới và khoảng 22.000 kcalo/ngày/ng−ời vào cuối thời trung đại. Nói tóm lại, hệ sinh thái nhân sinh trong nền văn hoá nông nghiệp có tính nội cân bằng cao. Tuy rằng trong thời kỳ này, con ng−ời đã làm biến đổi khá nhiều các yếu tố của môi tr−ờng tự nhiên để mở rộng nông nghiệp, nh−ng các hoạt động của con ng−ời trong một xã 32
33. hội nông nghiệp vẫn nằm trong giới hạn của các chu trình sinh địa hoá và không làm biến đổi dòng năng l−ợng của Sinh quyển, nh− trong nền văn minh kỷ thuật về sau. I.2.4. Xã hội kỹ thuật đ−ơng đại vμ tác động của nó lên Sinh quyển Vào đầu thế kỷ thứ XVIII , khởi đầu những biến đổi đầu tiên, tạo điều kiện cho sự nẩy nở của một xã hội kỷ thuật mà hiện nay chúng ta đang sinh sống trong đó. Trong thời gian này, cấu trúc kinh tế của nhiều n−ớc ở châu Âu thay đổi nhanh chóng. Sự phát minh của những máy công nghiệp, việc áp dụng các kỷ thuật mới, đã thúc đẩy một cách mạnh mẽ việc xây dựng các nhà máy. Cũng trong thời kỳ này, nhiều loài cây mới cũng đ−ợc trồng trọt, tiến bộ về kỷ thuật trồng trọt và chăn nuôi phát triển nhanh chóng và từ đó năng suất trong nông nghiệp tăng nhanh. Tất cả những biến đổi đó đã tạo nên những sự thay đổi một cách cơ bản mối quan hệ của xã hội loài ng−ời lên thiên nhiên, lên Sinh quyển. Mối quan hệ đó của loài ng−ời lên thiên nhiên đã thể hiện một cách rõ ràng bắt đầu từ nửa sau của thế kỷ XIX cùng với sự phát triển của nền công nghiệp hiện đại. Chúng ta quan sát cấu trúc và sự hoạt động của hệ sinh thái nhân sinh trong nền văn minh công nghiệp đ−ơng đại, chúng ta sẽ thấy đ−ợc những đặc điểm về mặt sinh thái học là có 3 nguồn chính tạo nên sự nhiễu loạn, vô hiệu hoá khả năng tự điều chỉnh sự cân bằng và phá vỡ sự cân bằng sinh thái tự nhiên mà không có cách nào có thể hồi phục đ−ợc. Sơ đồ sau đây có thể diễn tả sự hoạt động của nền văn minh công nghiệp hiện đại (Hình 9). Hình 9. Dòng năng l−ợng vμ chu trình vật chất trong nền văn minh công nghiệp Tính đa dạng của các quần xã sinh vật có trong các hệ sinh thái mà con ng−ời khai thác bị suy thoái ngày càng nặng nề. Sự tạo lập các vùng thành thị hoàn toàn nhân tạo, sự đơn điệu hoá các vùng nông thôn bằng cách trồng trọt một số ít loài cây trên những vùng rộng 33
34. lớn làm nguyên liệu cho công nghiệp đã phá huỷ tính đa dạng của hệ thực vật tự nhiên, rừng bị suy thoái, triệt hạ các sinh cảnh mà chúng ta ngộ nhận là không có hiệu quả kinh tế, không khai thác đ−ợc (nh− các vùng đất ngập n−ớc). Trong lúc đó sinh khối của các loài động vật hoang dã, không đ−ợc con ng−ời chọn làm đối t−ợng chăn nuôi hầu nh− bị loại trừ ra khỏi những vùng “phát triển”. Những sự mất mát đó về đa dạng sinh học đã tạo nên sự mất cân bằng quan trọng và kéo theo thảm hại về các hoạt động của hệ sinh thái nhân sinh. I.2.5. Chu trình vật chất bị phá huỷ Các chất thải của các hoạt động của con ng−ời ngày càng nhiều đến mức thiên nhiên không đủ sức để phân huỷ hết, gây ảnh h−ởng đến các chu trình vật chất. Các hoạt động của các vi sinh vật trong đất, trong n−ớc ngày càng bị ức chế bởi các loại chất ô nhiễm rất độc đ−ợc thải vào thiên nhiên. Ngoài ra các nhà máy còn sản xuất ra nhiều chất không thể bị biến đổi theo con đ−ờng sinh học (nh− các loại túi nhựa). Các chất này đ−ợc tích luỹ ngày càng nhiều trong thuỷ quyển, trong khí quyển và trong đất, làm rối loạn các hoạt động tự nhiên của phần lớn các hệ sinh thái. Sự tích luỹ không ngừng các loại chất thải không thể chuyển hoá đ−ợc trong các loại sinh cảnh khác nhau sẽ làm đảo lộn các chu trình sinh địa hoá của tự nhiên. Nh− vậy, con ng−ời đã đ−a vào trong sinh quyển một số nhân tố mới với số l−ợng ngày càng nhiều, là những chất hoàn toàn nhân tạo, sản phẩm của nền công nghiệp. Thêm vào đó, việc tiêu thụ không ngừng một khối l−ợng khổng lồ các nhiên liệu hoá thạch đã tạo nên sự thay đổi một cách sâu sắc các chu trình cacbon và sunfua, và một phần nào cả chu trình Nitơ. Con ng−ời lại còn khai thác trong thạch quyển nhiều loại khoáng sản ( và từ các khoáng sản đó để sản xuất các sản phẩm khác nh− phân hoá học ), một số kim loại nặng rất hiếm trong sinh quyển (nh− thuỷ ngân), vì thế mà nhiều thứ kim loại đã phát tán vào không khí, vào n−ớc và vào đất một l−ợng khá lớn, mà trong điều kiện tự nhiên rất ít khi tìm thấy chúng. Trong số các chất do con ng−ời sản xuất ra ngày ngày càng có nhiều chất độc hại, khó phân huỷ mà tr−ớc đây, lúc mới phát minh ra, con ng−ời đã t−ởng là những chất không độc hại cho con ng−ời hay môi tr−ờng, lấy ví dụ chất diệt sâu bọ DDT (1945) và gần đây là chất đioxin có trong thuốc diệt cỏ và làm rụng lá cây (Agent Orange) mà quân đội Mỹ đã sử dụng một cách rộng rãi ở Việt Nam trong thời kỳ chiến tranh vừa qua. Hậu quả của dioxin lên môi tr−ờng và cơ thể con ng−ời là hết sức nghiêm trọng. Đã hơn 35 trôi qua, kể từ khi kết thúc chiến tranh mà những hậu quả của dioxin lên môi tr−ờng và con ng−ời vẫn ch−a kết thúc. 34
35. Một điều nghịch lý là xã hội càng phát triển, công nghiệp càng phát triển, không những nguồn tài nguyên có hạn bị suy thoái nhanh chóng mà chất thải ngày càng nhiều đến mức không thể xử lý kịp đã gây ô nhiễm môi tr−ờng một cách nặng nề kể cả môi tr−ờng không khí, n−ớc, đất, biển. Những chất ô nhiễm lúc đầu chỉ nằm gọn trong một vùng hẹp, thì nay đã lan rộng ra khắp thế giới và ảnh h−ởng đến tất tất cả các n−ớc. Nhiều chất độc hại đã tìm thấy trong thực vật, động vật và cả trong thức ăn hàng ngày của chúng ta. Sự tích luỹ không ngừng những chất thải rất khác nhau, đứng về lâu dài mà nói sẽ gây ra những hậu quả hết sức nguy hiểm cho sức khoẻ con ng−ời và cả về ph−ơng diện sinh thái. Tầm quan trọng của vấn đề tạo ra các chất thải trong nền văn minh đ−ơng đại không dễ nhận thấy về ph−ơng diện sinh học, nh− các chất rác sinh hoạt, ô nhiễm n−ớc ở các thành phố hay những đống rác khổng lồ không xử lý hết ở các khu dân c− lớn. I.2.6. Dòng năng l−ợng hoμn toμn bị biến đổi trong xã hội công nghiệp đ−ơng đại Xã hội công nghiệp bắt đầu phát triển một cách hết sức mạnh mẽ tại tây Âu và Hoa kỳ. Lấy Hoa Kỳ làm ví dụ, vào khoảng năm 1985, dân số chỉ chiếm khoảng 4,9% dân số toàn thế giới, nh−ng đã tiêu thụ trong năm đó khối năng l−ợng bằng một phần t− năng l−ợng sản xuất ra trên toàn thế giới với tổng số khoảng 7,4x109 TEP 11. Cũng ở Hoa Kỳ, ng−ời ta có thể −ớc l−ợng năng l−ợng tiêu thụ trên đầu ng−ời vào năm 1985 là 210.000 kcalo/ngày/ng−ời mà chủ yếu là tiêu thụ năng l−ợng đốt nhiên liệu than và dầu mỏ. Nh− thế là năng l−ợng mà con ng−ời tiêu thụ d−ới hình thức thức ăn, t−ơng đ−ơng với l−ợng khai thác các loại thực vật đ−ợc tạo thành do năng l−ợng mặt trời qua quá trình quang hợp. Phần năng l−ợng còn lại là từ nhiên liệu hoá thạch, có nghĩa là nguồn năng l−ợng đã đ−ợc tích luỹ từ nguồn năng l−ợng mặt trời trong hàng trăm triệu năm thành các thực vật và đã tích tụ lại trong các mỏ than và mỏ dầu. Cũng nhờ có nguồn năng l−ợng hoá thạch nói trên mà con ng−ời đã phát triển nhanh chóng các sản phẩm nông nghiệp trong những thế kỷ qua. Nhờ có sức kéo cơ khí mà loài ng−ời đã mở rộng nông nghiệp trên nhiều vùng rộng lớn, mà tr−ớc kia đã đ−ợc dùng để sản xuất ra các động vật làm sức kéo. Về vấn đề này, H.T Odum (1971) đã đ−a ra nhận xét hết sức đúng đắn: “Một ảo ảnh hết sức tàn bạo của nền văn minh công nghiệp là đã không hiểu đ−ợc các công cụ khác nhau qua đó mà các dạng năng l−ợng đã thấm sâu vào trong hệ thống hết sức phức tạp, là đặc điểm của sự hoạt động của xã hội công nghiệp và đã nuôi d−ỡng tất cả các hợp phần của hệ thống đó. Sai lầm lớn của con ng−ời công nghiệp là đã t−ởng lầm rằng sự tăng tr−ởng sản l−ợng nông nghiệp là do đã biết cách sử dụng mặt trời một 11 TEP = tấn t−ơng đ−ơng-dầu 35
36. cách hữu hiệu để thu đ−ợc sản l−ợng. Đó là ảo ảnh bởi vì con ng−ời công nghiệp đã không còn đ−ợc ăn khoai tây chỉ đ−ợc sản xuất ra bằng con đ−ờng quang tổng hợp. Bây giờ họ đã ăn khoai tây, một phần đ−ợc sản xuất ra từ dầu hỏa”. Thật ra, phần đóng góp của năng l−ợng không có nguồn gốc quang tổng hợp vào các sản phẩm nông nghiệp là thông qua các công cụ làm đất, là sử dụng phân hoá học, thuốc trừ sâu đ−ợc tạo thành nhờ việc sử dụng năng l−ợng hoá thạch. Nếu chúng ta quan sát sự phát triển của nhu cầu năng l−ợng của thế giới trong khoảng cuối thể kỷ qua, chúng ta sẽ thấy rằng nhu cầu này tăng theo một nhịp độ chóng mặt, tạo nên một sức ép lớn lên dầu và khí đốt. Vào những năm 1850 tăng khoảng 2,5% hàng năm, vào những năm 1950 tăng 5% hàng năm, vào những năm 1970 tăng 9%. Sự tiêu thụ năng l−ợng tăng nhanh không kìm hãm nỗi trong nền văn minh công nghiệp đã kéo theo sự ô nhiễm môi tr−ờng rất đáng lo ngại, sự cạn kiệt các nguồn tài nguyên không phục hồi, sự tiêu thụ một cách quá mức các nguồn tài nguyên của Sinh quyển. Tất cả các hiện t−ợng đó còn đ−ợc thúc đẩy mạnh thêm do sự bùng nổ dân số. Có thể nói rằng không thể có một loài sinh vật nào có thể tồn tại đ−ợc một cách lâu dài mà lại không tuân theo quy luật cân bằng của quần lạc sinh vât. Tất cả chủng quần một loài, nếu tiêu thụ vật chất với mức cao hơn l−ợng vật chất mà hệ sinh thái có chủng quần đó sinh sống, sản xuất ra - có nghĩa là tiêu thụ không những phần lãi mà cả phần vốn - thì sớm hay muộn loài đó cũng sẽ bị diệt vong. Loài ng−ời thực ra đang đi theo con đ−ờng đó mà ch−a nhận ra đ−ợc sai lầm của mình. Có rất nhiều thách thức mà loài ng−ời đang phải đối đầu - nh− mất rừng, xói mòn đất, sa mạc hoá, mặn hoá, sa sút đa dạng sinh học, thiếu nguồn n−ớc ngọt - đều là những vấn đề đã có từ rất lâu trong lịch sử phát triển của loài ng−ời. Sự khác biệt là ở mức độ, tốc độ và tính chất dài của của các tác động của xã hội loài ng−ời hiện đại lên các hệ sinh thái của Trái đất. Tr−ớc thời cách mạng công nghiệp, sự suy thoái môi tr−ờng đã diễn ra một cách chậm chạp - có khi kéo dài hàng trăm hay hàng nghìn năm - và th−ờng là chỉ bó hẹp trong một số địa ph−ơng nhất định. Các hoạt động phát triển và tăng nhanh của xã hội công nghiệp hoá, đã làm cho vấn đề môi tr−ờng ngày càng phức tạp và khó giải quyết. M−a axit, khí nhà kính (mà thành phần chủ yếu là CO2 do các hoạt động của con ng−ời phát thải vào khí quyển), suy thoái tầng ôzon, các chất thải độc hại, ô nhiễm phóng xạ, và nhất là nóng lên toàn cầu v v là những vấn đề đang gây hậu quả xấu ở khắp mọi nơi trên Trái đất, mà nguyên nhân chính xuất phát từ các n−ớc công nghiệp, giàu có, và nay đã lan ra cả các n−ớc đang phát triển. Hậu quả của hiện t−ợng nóng lên toàn cầu ngày càng nặng nề lên kinh tế, xã hội và môi tr−ờng trên toàn thế giới. 36
37. 1.3. Biến đổi khí hậu toàn cầu: thách thức mới đối với nhân loại Hiện nay chúng ta đang sống trong một thế giới có nhiều biến đổi lớn: khí hậu biến đổi, nhiệt độ quả đất đang nóng lên, mực n−ớc biển đang dâng lên, dân số tăng nhanh, sự xâm nhập của các loài ngoại lai ngày càng nhiều, các sinh cảnh đang bị co hẹp lại và phân cách nhau, sức ép của công nghiệp hoá và th−ơng mại toàn cầu ngày càng lớn, trao đổi thông tin ngày càng rộng rãi, nhanh chóng, thuận lợi. Tất cả những thay đổi đó đang ảnh h−ởng lớn đến công cuộc phát triển của tất cả các n−ớc trên thế giới và cả n−ớc ta, trong đó có việc thúc đẩy nhanh cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên và ô nhiễm môi tr−ờng. Biến đổi toàn cầu gồm có nhiều lĩnh vực: lý sinh học, khí hậu, kinh tế, xã hội, dân số, thể chế, thông tin, văn hoá, v.v ở đây chúng ta nói về một số khía cạnh của biến đổi toàn cầu mà phần chính là do các hoạt động của con ng−ời gây ra và có liên quan nhiều đến môi tr−òng và nguồn tài nguyên thiên nhiên mà chúng ta đang khai thác để tồn tại và phát triển. Tài nguyên thiên nhiên là cơ sở của sự sống còn và phát triển của các dân tộc, dù ở thời đại nào hay ở địa ph−ơng nào trên thế giới. Biến đổi toàn cầu đang có xu h−ớng ảnh h−ởng xấu đến các dạng tài nguyên thiên nhiên nh− đất, n−ớc, đa dạng sinh học và làm giảm sút chất l−ợng môi tr−ờng ngày càng rõ ràng ở khắp mọi nơi, gây ảnh h−ởng lớn đến sự phát triển bền vững. Con ng−ời đã làm thay đổi một cách cơ bản Trái đất bằng các hoạt động của mình: - Làm cho các hệ sinh thái và sinh cảnh bị biến đổi và phân mảnh. Loài ng−ời đã làm thay đổi các hệ sinh thái một cách hết sức nhanh chóng trong khoảng 50 năm qua, nhanh hơn bất kỳ thời ký nào tr−ớc đây. Diện tích các vùng hoang dã đã đ−ợc chuyển đổi thành đất nông nghiệp, chỉ tính riêng từ năm 1945 đến nay đã lớn hơn cả trong thế kỷ thứ 18 và 19 cộng lại. Tất cả những điều đó đã gây nên những sự mất mát về đa dạng sinh học trên thế giới một cách nghiêm trọng không thể nào đảo ng−ợc đ−ợc, trong đó có khoảng 10 đến 30% số loài chim, thú và bò sát hiện đang có nguy cơ bị tiêu diệt. Các chuyên gia cũng cảnh báo rằng sự biến đổi của các hệ sinh thái, nh− suy thoái rừng sẽ gây thêm bệnh tật cho con ng−ời, nh− bệnh sốt rét, bệnh tả, và cả nguy cơ bùng nổ của nhiều bệnh mới. Bảo vệ rừng không chỉ có ý nghĩa bảo tồn đa dạng sinh học mà còn để cung cấp n−ớc ngọt và giảm bớt khí CO2 phát thải. (Ch−ơng trình Đánh giá thiên niên kỷ về hệ sinh thái, Millenium Ecosystem Assessment (MA) Synthesis Report, 2005). - Thay đổi chu trình thuỷ văn. Các hoạt động của con ng−ời đã làm giảm sút một cách đáng kể số l−ợng và chất l−ợng nguồn n−ớc ngọt của thế giới. Các hoạt động 37
38. thiếu quy hoạch hợp lý nh− ngăn sông, đắp đập, chuyển đổi đất ngập n−ớc, gây ô nhiễm, đồng thời nhu cầu ngày càng tăng nhanh và nhiều của con ng−ời về nguồn n−ớc ngọt đã làm thay đổi các dòng n−ớc tự nhiên, thay đổi quá trình lắng đọng và làm giảm chất l−ợng n−ớc. Tất cả những điều đó đều tác động tiêu cực lên sự phát triển, lên đa dạng sinh học, lên chức năng của các hệ thống thuỷ vực trên thế giới, thậm chí dẫn đến xung đột giữa các quốc gia. “ trên thế giới, những vụ tranh chấp nguồn n−ớc giữa các quốc gia đều vô cùng căng thẳng và không ít tr−ờng hợp đã dẫn đến xung đột quân sự (điển hình là ở Trung Đông), Trong các cuộc xung đột tranh chấp nguồn n−ớc ở Trung Đông và Nam á, những quốc gia vùng đầu nguồn các dòng sông đều luôn ở thế th−ợng phong”. - Sự xâm nhập của các loài ngoại lai đang tăng lên với tốc độ đáng lo ngại do tăng nhanh các hoạt động buôn bán hàng hoá và các loài sinh vật một cách rộng rãi trên thế giới. Sự xâm nhập của các loài ngoại lai (nh− ốc b−ơu vàng hay cây mai d−ơng ở n−ớc ta) hiện đang là mối đe dọa lớn nhất lên tính ổn định và đa dạng của các hệ sinh thái, chỉ sau nguy cơ mất sinh cảnh. Các đảo nhỏ và các hệ sinh thái thuỷ vực n−ớc ngọt là những nơi bị tác động nhiều nhất. - Mất đa dạng sinh học ngày nay đang diễn ra một cách nhanh chóng ch−a từng có, kể từ thời kỳ các loài khủng long bị tiêu diệt cách đây khoảng 65 triệu năm và tốc độ biến mất của các loài hiện nay −ớc tính gấp khoảng 100 lần so với tốc độ mất các loài trong lịch sử Trái đất, và trong những thập kỷ sắp tới mức độ biến mất của các loài sẽ gấp 1.000 -10.000 lần (MA, 2005). Có khoảng 10% các loài đã biết đ−ợc trên thế giới đang cần phải có những biện pháp bảo vệ, trong đó có khoảng 16.000 loài đ−ợc xem là đang có nguy cơ bị tiêu diệt. Trong số các loài thuộc các nhóm động vật có x−ơng sống chính đã đ−ợc nghiên cứu khá kỹ, có hơn 30% các loài ếch nhái, 23% các loài thú và 12% các loài chim (IUCN, 2005), nh−ng thực tế số loài đang nguy cấp lớn hơn rất nhiều. Tình trạng nguy cấp của các loài không phân bố đều giữa các vùng trên thế giới. Các vùng rừng ẩm nhiết đới có số loài nguy cấp nhiều nhất, rồi đến các vùng rừng khô nhiệt đới, vùng đồng cỏ miền núi. Sự phân bố của các loài nguy cấp n−ớc ngọt ch−a đ−ợc nghiên cứu kỹ, nh−ng kết quả nghiên cứu ở một số vùng cho biết rằng các loài ở n−ớc ngọt nhìn chung có nguy cơ bị tiêu diệt cao hơn rất nhiều so với các loài ở trên đất liền (Smith và Darwall 2006, Stein và cs. 2000). Nghề khai thác thuỷ sản đã bị suy thoái nghiêm trọng, và đã có đến 75% ng− tr−ờng trên thế giới đã bị khai thác cạn kiệt hay khai thác quá mức (UNEP, 2007). Nguyên nhân mất mát đa dạng sinh học chính là mất nơi sinh sống và nơi sinh sống bị phân cách; khai thác quá mức các loài hoang dã; xâm nhập của các loài ngoại 38
39. lai; ô nhiễm; thay đổi khí hậu toàn cầu. Sự giảm bớt số các loài đ−ợc nuôi trồng, đồng thời đã làm giảm nguồn gen trong nông nghiệp, lâm nghiệp và chăn nuôi. Ước tính đã có khoảng 60% khả năng dịch vụ cho sự sống trên Trái đất của các hệ sinh thái – nh− nguồn n−ớc ngọt, nguồn cá, điều chỉnh không khí và n−ớc, điều chỉnh khí hậu vùng, điều chỉnh các thiên tai và dịch bệnh tự nhiên đã bị suy thoái hay sử dụng một cách không bền vững. Các nhà khoa học cũng đã cảnh báo rằng tác động tiêu cực của những suy thoái nói trên sẽ phát triển nhanh chóng trong khoảng 50 năm sắp tới (Hans van Ginkel, 2005). - Biến đổi khí hậu toàn cầu. Hiện nay chúng ta không những đang sinh sống trong hoàn cảnh mà khí hậu của Trái đất đang tăng lên một cách đột ngột do sự thay đổi thành phần hoá học của khí quyển, mà còn trong tình trạng mất mát đa dạng sinh học và suy thoái các hệ sinh thái nh− báo cáo của Ban liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC) và MA, 2005 đã nêu lên. Bắt đầu từ cuối thế kỷ thứ 18, sự nhiễu loạn các hệ tự nhiên của Trái đất, đ−ợc khảng định phần lớn là do hoạt động của con ng−ời, đã tạo nên một kỷ nguyên mới, mà tiến sĩ Crutzen P.J. , giải th−ởng Nobel về hoa học 1995 đã gọi là “ Kỷ nguyên con ng−ời” (Crutzen, P.J. 2002). Các hoạt động của con ng−ời đã gây nên nhiều biến đổi lớn về khí hậu: Thay đổi khí hậu toàn cầu đang xẩy ra phần lớn là do tác động của khí nhà kính (66% là khí CO2) qua các hoạt động của con ng−ời. Nồng độ CO2 trong khí quyển hiện nay đã cao hơn 30-35% so với nồng độ tự nhiên khoảng 10.000 năm về tr−ớc. Tr−ớc thời kỳ công nghiệp, nồng độ khí CO2 đo đ−ợc là 280 ppm; năm 1989 là 351 ppm và dự kiến đến năm 2030 sẽ là 560 ppm. Do tác động của khí nhà kính mà nhiệt độ của Trái đất đang tăng dần lên, và loài ng−ời chỉ mới xác định đ−ợc bắt đầu từ năm 1860. Nhiệt độ bề mặt Trái đất tăng lên từ năm 1970 đ−ợc xác định là do tác động của khí nhà kính mà con ng−ời tạo ra và đ−ợc thể hiện rõ ràng nhất là từ năm 1910 đến năm 1940 và từ năm 1980 đến nay. Theo báo cáo năm 2001 của IPCC, nhiệt độ của Trái đất tăng trung bình 0,6 độ C so với thế kỷ 20 và dự kiến có thể tăng lên đến 1,4 –5,8 độ C vào năm 2100, một mức ch−a từng có trong khoảng 10.000 năm qua. Sự tăng nhiệt độ cũng không đồng đều ở các vùng trên trái đất. ở châu Âu, nhiềt độ tăng khoảng 1,4 độ C so với tr−ớc thời kỳ công nghiệp. Vùng bắc cực của Liên bang Nga tăng khoảng 3% trong vòng 90 năm qua (Russian 3rd Nat. Comm 2002, ACIA 2994). Theo IPCC (2001) “Sự tăng nhiệt độ Trái đất quan sát đ−ợc trong 50 năm qua là một bằng chứng mới lạ, đ−ợc khảng định là do ảnh h−ởng của các hoạt động của con ng−ời”. Do nóng lên toàn cầu mà các lớp băng tuyết đã bị tan ra và sẽ tan nhanh hơn trong những năm sắp tới. Trong thế kỷ 20 trung bình hàng năm mức n−ớc biển dâng lên 1,7 mm và mức n−ớc biển sẽ dâng lên từ 0,18 mét đến 0,59 mét vào năm 2100 (IPCC 2007). 39
40. Theo IPCC (2001), thay đổi khí hậu toàn cầu đã làm cho: - Trong thế kỷ thứ 20, l−ợng m−a ở các vùng có vĩ độ trung bình và cao, cứ một thập kỷ tăng từ 0,5 đến 1%; - Trong nửa cuối thế kỷ thứ 20, ở các vùng có độ cao trung bình và cao, thuộc Bắc bán cầu, số lần m−a to tăng khoảng 2 đến 4%; - Các dữ liệu ảnh vệ tinh cho biết diện tích có tuyết bao phủ trên thế giới giảm khoảng 10% kể từ cuối những năm 1960 đến nay; - Diện tích vùng băng giá Bắc bán cầu giảm khoảng từ 10-15% kể từ những năm 1950; - Mức n−ớc biển nâng lên khoảng 0,1 dến 0,2 mét trong thế kỷ thứ 20. - Trong thế kỷ thứ 20, nhiều vùng băng hà trên thế giới đã không còn nữa. Theo dự kiến thì các hiện t−ợng bất th−ờng về khí hậu sẽ tăng về tần số, c−ờng độ và thời gian, nh− số ngày nóng sẽ nhiều hơn, nhiều đợt nắng nóng hơn, các đợt m−a to sẽ nhiều hơn và số ngày lạnh sẽ ít hơn trong những năm sắp tới. Hậu quả do thay đổi khí hậu gây ra sẽ không đồng đều trên thế giới: nghiêm trọng ở các vùng có vĩ độ cao, và ít hơn tại các vùng khác. Mức độ thay đổi khí hậu cũng sẽ tuỳ thuộc vào từng vùng khác nhau, tuy nhiên tất cả các vùng trên thế giới đều có thể bị tác động nhiều hay ít, nh−ng hậu quả lớn nhất sẽ là ở các vùng nhiệt đới, nhất là tại các n−ớc đang phát triển công nghiệp nhanh ở châu á (Crutzen P.J., 2005). Thay đổi thay đổi khí hậu toàn cầu sẽ có tác động lớn lên đa dạng sinh học kể cả các loài nuôi trồng và con ng−ời. Trong thiên nhiên, đa dạng sinh học, nhất là các hệ sinh thái rừng là nơi chính tích luỹ trở lại nguồn khí CO2 phát thải ra để tạo thành chất hữu cơ. Trong lúc đó, chúng ta lại đã và đang chặt phá rừng để làm nông nghiệp, chăn nuôi, xây dựng nhà cữa, thành phố. Sự tàn phá rừng đã làm giảm bớt khả năng hấp thụ CO2 và gián tiếp tăng thêm khí CO2 vào khí quyển, góp phần làm cho biến đổi khí hậu toàn cầu tăng nhanh. Nh− vậy, sự giảm sút đa dạng sinh học nhất là giảm sút diện tích rừng đã thúc đẩy sự gia tăng biến đổi khí hậu toàn cầu, nh−ng ng−ợc lại sự nóng lên toàn cầu cũng đã ảnh h−ởng lớn đến sự phát triển và tồn tại của các loài sinh vật và đa dạng sinh học. Các nhà khoa học cũng đã phát hiện thấy hàng trăm loài thực vật và động vật đã buộc phải thay đổi vùng phân bố và thời gian của chu kỳ sống của chúng để thích ứng với sự biến đổi khí hậu. Những phát hiện này và một số phát hiện khác nữa đã đ−ợc rút ra từ kết quả của hàng nghìn công trình nghiên của nhiều chuyên gia hàng đầu về các lĩnh vực có liên quan, trong nhiều năm và trên nhiều vùng khác nhau trên thế giới. Sau đây là một số kết luận chính: 40
41. • Vùng phân bố của nhiều loài cây, côn trùng, chim và cá đã chuyển dịch lên phía bắc và lên vùng cao hơn; • Nhiều loài thực vật nở hoa sớm hơn, nhiều loài chim đã bắt đầu mùa di c− sớm hơn, nhiều loài động vật đã vào mùa sinh sản sớm hơn, nhiều loài côn trùng đã xuất hiện sớm hơn ở Bắc bác cầu. • San hô bị chết trắng ngày càng nhiều. Chúng ta cũng đã biết rằng các loài sinh vật, muốn phát triển một cách bình th−ờng cần phải có một môi tr−ờng sống phù hợp, trong một sinh cảnh t−ơng đối ổn định: về nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, đất đai, thức ăn, nguồn n−ớc, v.v và cộng đồng các loài sinh vật trong sinh cảnh đó. Chỉ một trong những yếu tố trên của môi tr−ờng sống bị biến đổi, sự phát triển của loài sinh vật đó sẽ bị ảnh h−ởng nặng hay nhẹ, thậm chí có thể làm cho loài đó bị diệt vong, tùy thuộc vào mức độ biến đổi nhiều hay ít. Theo dự báo thì rồi đây, nếu không có biện pháp hữu hiệu để giảm bớt khí thải nhà kính, nhiệt độ mặt đất sẽ tăng lên 1,8 độ C đến 6,4 độ C vào năm 2100, l−ợng m−a sẽ tăng lên 5-10%, băng ở hai cực và các núi cao sẽ tan rã nhiều hơn, và do nhiệt độ n−ớc biển ấm lên, rồi bị dãn nở mà mức n−ớc biển sẽ dâng lên khoảng 70-100 cm và tất nhiên nhiều biến đổi về khí hậu, thiên tai theo đó sẽ diễn ra với mức độ khó l−ờng tr−ớc đ−ợc cả về tần số và mức độ. N−ớc biển dâng lên nhiều hay ít, còn tuỳ thuộc vào điều kiện của từng vùng, sẽ gây nên xói mòn bờ biển, ngập lụt vùng ven bờ, làm suy thoái đất ngập n−ớc, n−ớc mặn xâm nhập giết chết các loài thực vật. Tại những vùng mà biến đổi khí hậu làm tăng c−ờng độ m−a thì các dòng n−ớc m−a sẽ làm tăng xói mòn đất, lũ lụt, sụt lở đất, và có thể gây ảnh h−ởng đến cấu trúc và chức năng của các thuỷ vực, làm ô nhiễm nguồn n−ớc. Tất cả những hiện t−ợng đó đều ảnh h−ởng đến các loài sinh vật và tài nguyên sinh vật, làm cho nhiều hệ sinh thái bị suy thoái, gây khó khăn cho sự phát triển kinh tế và xã hội, nhất là tại các n−ớc nghèo mà cuộc sống đa số ng−ời dân còn phụ thuộc nhiều vào thiên nhiên. Hiện nay ch−a có nhiều nghiên cứu về ảnh h−ởng của biến đổi khí hậu lên đa dạng sinh học. Tuy nhiệt độ trái đất trong thời gian qua chỉ mới tăng lên trung bình khoảng 1 độ C, nh−ng do phân bố nhiệt độ lại không đều theo thời gian và không gian, có vùng nóng lên rất cao, có thể cao hơn 10 độ, nh−ng có vùng nhiệt độ lại thấp hơn mức bình th−ờng. Hiện cũng ch−a có thống kê có bao nhiêu loài đã bị ảnh h−ởng do biến đổi khí hậu toàn cầu gây ra. Cũng phải nói thêm rằng, riêng nhiệt độ mặt đất tăng hay giảm, hay mức n−ớc biển dâng lên có thể ảnh h−ởng đến sự sống của các sinh vật, nh−ng tác nhân chính của sự biến đổi khí hậu là sự tích hợp của nhiều nhân tố về môi tr−ờng do ảnh h−ởng của biến đổi khí hậu gây ra cùng một lúc tác động lên sinh vật nh− hạn hán, thiếu thức ăn, ô nhiễm n−ớc, bệnh tật và nơi sống không ổn định, bị suy thoái v.v Riêng về sức khoẻ con ng−ời thì những đợt nóng xẩy ra vào tháng tám năm 2003 ở 41
42. châu Âu đã gây tử vong đến 35 000 ng−ời đã nói lên tầm quan trọng của vấn đề. Hơn một tháng rét bất th−ờng ở bắc Việt Nam vừa qua, cũng có thể là hậu quả của nóng lên toàn cầu, đã làm chết hơn 120 000 gia súc (Báo cáo VP Chính phủ 28/2/08), hàng ngàn tấn cá, tôm nuôi ở các ao đầm bị chết vì rét, đó là ch−a nói đến thiệt hại về lúa, các hoa màu khác và các cây con hoang dã ở các vùng cao bị băng giá trong nhiều ngày liền, liệu còn khả năng sống sót không, hiện ch−a biết rõ. Thiên tai trong những năm qua xẩy ra tại nhiều n−ớc trên thế giới, gây hậu quả hết sức nặng nề, nh−ng những ng−ời nghèo và n−ớc nghèo là phải chịu đau khổ nhiều nhất. Biến đổi khí hậu toàn cầu đang gây ra tình trạng suy thoái môi tr−ờng trên phạm vi toàn cầu, thúc đẩy cho sự suy thoái các loại tài nguyên thiên nhiên diễn ra nhanh chóng hơn, là vấn đề quan trọng nhất hiện nay mà thế giới cần phải hành động ngay chứ không thể chần chừ thêm nữa (Báo cáo Triển vọng Môi tr−ờng toàn cầu của LHQ, 2007). Một vấn đề khác mà loài ng−ời đang phải đối đầu là tăng dân số. 1.4. Sự bùng nổ dân số loài ng−ời 1.4.1. Dân số loμi ng−ời tăng nhanh Sự tăng dân số một cách khinh suất của loài ng−ời cùng với sự phát triển trình độ kỷ thuật là nguyên nhân hàng đầu gây ra sự suy thoái Sinh quyển. Tuy rằng dân số loài ng−ời đã tăng lên với mức độ khá cao tại nhiều vùng ở châu á trong nhiều thế kỷ qua, nh−ng ngày nay sự tăng dân số trên thế giới đã tạo thành một hiện t−ợng đặc biệt của thời đại của chúng ta đ−ợc biết đến là sự bùng nổ dân số trong thế kỷ XX. Hiện t−ợng này có lẽ còn đáng chú ý hơn cả phát minh về năng l−ợng nguyên tử hay phát minh về điều khiển học. Năm 1987, các chuyên gia về dân số học thế giới đã dự kiến là dân số loài ng−ời đã đạt đến con số 5.026 triệu ng−ời, với tỷ lệ tăng dân số là 1.7% hàng năm. Tình trạng quá đông dân số loài ng−ời trong Sinh quyển đã đạt trung bình khoảng 33 ng−ời trên km2 trên đất liền (kể cả sa mạc và các vùng cực). Với dân số nh− vậy loài ng−ời đang ngày càng gây sức ép mạnh lên vùng đất có khả năng nông nghiệp để sản xuất l−ơng thực và cả lên những hệ sinh thái tự nhiên khác. Điều đáng lo ngại là dân số loài ng−ời ngày nay đã quá đông so với sức tải của Sinh quyển, thế mà lại đang còn phát triển với tốc độ ch−a kìm hãm đ−ợc. Hiện nay dân số loài ng−ời đã đạt trên 6,4 tỷ, và sau vài chục năm nữa có thể tăng lên đến 8-9 tỷ và cũng không có nhà khoa học nào có thể nói đ−ợc dân số loài ng−ời sẽ đ−ợc ổn định vào lúc nào. Sự tăng dân số vào thế kỷ XX, XXI là một hiện t−ợng có thể so sánh với những thảm hoạ địa chất lớn đã từng làm đảo lộn cả mặt hành tinh Trái đất. 42
43. Hình 10. Phát triển dân số qua các thời kỳ lịch sử Lịch sử phát triển dân số loài ng−ời ngày nay đã đ−ợc biết trên những nét cơ bản, mặc dầu còn thiếu các dẫn liệu tr−ớc năm 1650. Nhiều thành tựu nghiên cứu về cổ sinh vật học và về khảo cổ học cho phép chúng ta dự đoán khá chính xác dân số vào những thời xa x−a, kể cả vào thời đại đồ đá cũ. Nếu chúng ta công nhận rằng những con ng−ời đầu tiên thuộc giống Homo xuất hiện vào khỏang 2 triệu năm về tr−ớc, thì cho đến nay đã có khoảng 60 đến 100 tỷ con ng−ời đã từng sống trên trái đất. Nh− vậy là dân số loài ng−ời hiện nay chỉ chiếm khoảng 5% tổng số đó. V−ợn ng−ời Australopitec (v−ợn ph−ơng nam) và sau đó là những ng−ời cổ đầu tiên xuất hiện ở châu Phi, với dân số không quá 125.000 cá thể vào khoảng một triệu năm về tr−ớc. Trong thời đại đồ đá cũ, sơ kỳ và trung kỳ, dân số loài ng−ời tăng chậm chạp và chỉ sinh sống trên những vùng cổ địa, lúc đầu ở châu Phi về sau lan dần lên vùng Trung Đông rồi đến châu á, châu Âu, châu úc. Dân số loài ng−ời để đạt đ−ợc con số một triệu đầu tiên vào khoảng 100 000 năm về tr−ớc. Loài ng−ời xuất hiện ở vùng tân địa vào hậu kỳ đồ đá cũ và đến đầu thời đại đồ đá mới dân số loài ng−ời đã đạt con số 5 triệu, cách ngày nay khoảng 10 000 năm. Nền văn hoá định c− và nông nghiệp trong thời kỳ này cùng với sự tăng dân số mạnh đã đ−a dân số loài ng−ời lên đến 150 triệu vào đầu Đế chế La Mã (khoảng 500 năm tr−ớc CN). 43