Hình 18. Chu trình nitơ trong tự nhiên

- Nitrat hoá: Biến đổi NH₃ thành NO₃ ^-. Quá trình này được tiến hành theo hai bước, bước thứ nhất các vi khuẩn đất như Nitrosomonas và Nitrocococus biến đổi NH₃ thàn nitrit (NO₂ ^-), sau đó vi khuẩn Nitrobacter oxy hoá NO₂ ^- thành NO₃ ^-.

- Đồng hoá: Rễ thực vật hấp thụ NO₃ ^- hoặc NH₃ và đưa các dạng nitơ này vào trong cấu tạo của prôtêin thực vật hoặc axit nuclêic. Khi động vật tiêu thụ các mô thực vật, chúng cũng đồng hoá nitơ bằng cách biến đổi các hợp chất nitơ thực vật sang các hợp chất nitơ động vật.

- Amôn hoá: Những cơ thể sinh vật đào thải các chất thải chứa urê (trong nước tiểu) và axit uric (trong phân chim). Các chất này cùng với những hợp chất nitơ chứa trong xác sinh vật đã chết, bị phân huỷ và giải phóng NH₃ vào môi trường. Sự biến đổi các hợp chất nitơ hữu cơ thành NH₃ gọi là amôn hoá. NH₃ sinh ra trong quá trình amôn hoá được lôi kéo vào chu trình nitơ và nó lại trở nên sẵn sàng cho quá trình nitrat hoá và đồng hoá.

- Phản nitrat hoá: Đó là sự khử NO₃ ^- đến nitơ khí (N₂). Các vi khuẩn phản nitrat hoá có hoạt động ngược với hoạt động của vi khuẩn cố định nitơ và nitrat hoá. Chúng chuyển đổi nitơ sang dạng khí trở lại vào khí quyển. Chúng là những vi khuẩn kị khí có thể tìm thấy ở tầng đất sâu, chặt bí.

d. Chu trình phốt pho

Phốt pho là thành phần quan trọng của chất nguyên sinh. Trong tự nhiên phốt pho chứa nhiều trong các loại đá, đặc biệt là apatits. Qua quá trình phong hóa đá và khoáng hóa các hợp chất hữu cơ, phốt pho được giải phóng ra và tạo thành các muối của axit phootphoric được các loại rễ cây hấp thụ. Một số lớn phốt pho đi theo chu trình nước vào đại dương và làm giầu cho nước mặn, làm thức ăn cho sinh vật phù du và phân tán vào chuỗi thức ăn. Cùng với xác chết phốt pho chìm lắng xuống đáy biển, một phần nhỏ được chim và ngề đánh cá trả lại cho đất.

3.7. Tương tác giữa các quần thể sinh vật

Tương tác giữa các quần thể sinh vật trong hệ sinh thái về nguyên tắc là tổ hợp tương tác của các cặp quần thể. Bao gồm:

• 
  Quan hệ trung lập: Là mối quan hệ của các loài sinh vật sống bên cạnh nhau, nhưng loài này không làm lợi hoặc gây hại cho sự phát triển của loài kia. Ví dụ như chim và loài động vật ăn cỏ…
  
• 
  Quan hệ lợi một bên: Là việc hai loài sống trên một địa bàn, loài thứ nhất lợi dụng điều kiện do loài thứ hai mang đến nhưng không gây hại cho loài thứ nhất. Ví dụ như vi khuẩn cố định đạm trong cây họ đậu, vi khuẩn sống trong đường ruột động vật. Cả hai loài vi khuẩn đều lợi dụng thức ăn và môi trường sống của cơ thể động vật và con người, nhưng không gây hại hoặc ít gây hại cho vật chủ.
  
• 
  Quan hệ ký sinh: Là quan hệ của loài sinh vật sống dựa vào cơ thể sinh vật chủ với vật chủ, có thể gây hại và giết chết vật chủ như giun, sán trong cơ thể người và động vật.
  
• 
  Quan hệ thú dữ con mồi: Là quan hệ giữa một loài là thú ăn thịt và loài kia là con mồi của nó.
  
• 
  Quan hệ cộng sinh: Là quan hệ của hai loài sinh vật sống dựa vào nhau, loài này đem lại lợi ích cho loài kia và ngược lại.
  
• 
  Quan hệ cạnh tranh: Là quan hệ giữa hai hay nhiều sinh vật, cạnh tranh với nhau về nguồn thức ăn và không gian sống. Sự cạnh tranh mạnh mẽ của chúng có thể dẫn tới việc loài này tiêu diệt loài kia.
  
• 
  Quan hệ hạn chế: Là quan hệ giữa hai loài sinh vật, loài thứ nhất đem lại lợi ích cho loài thứ hai và loài thứ hai khi phát triển lại hạn chế sự phát triển của loài thứ nhất.
  

3.8.1. Các nhân tố sinh thái

Đây là các nhân tố của môi trường có ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp lên sinh vật. Bao gồm:

• 
  Các nhân tố không sống
  

• 
  Địa hình: độ cao, độ trũng, độ dốc, hướng phơi địa hình.
  
• 
  Khí hậu: nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, gió.
  
• 
  Các chất khí: CO₂ , O₂ , N₂ ...
  
• 
  Các chất dinh dưỡng khoáng, hữu cơ.
  

• 
  Các nhân tố sống
  

• 
  Nhân tố con người
  

3.8.2. Sự phát triển và tiến hóa của hệ sinh thái

Trong quá trình tồn tại và phát triển, HST luôn bị tác động bởi các nhân tố sinh thái và bị biến đổi dẫn đến việc thay đổi các quần xã tham gia vào HST theo thời gian. Sự phát triển của HST còn được gọi là “diễn thế sinh thái”. Diễn thế sinh thái là quá trình biến đổi của HST từ trạng thái khởi đầu (tiên phong) qua các trạng thái chuyển tiếp để cuối cùng đạt được trạng thái tương đối ổn định trong thời gian dài, đó là trạng thái đỉnh cực. Tại trạng thái đỉnh cực, các sinh vật thích nghi với nhau và thích nghi với môi trường xung quanh, tồn tại cân bằng giữa các yếu tố hữu sinh và vô sinh.

Sự phát triển của hệ sinh thái tự nhiên tiến triển theo quy luật chung là duy trì và gia tăng độ trật tự cấu trúc của hệ sinh thái. Từ hệ sinh thái có rất ít loài đến hệ sinh thái có nhiều nhóm loài sinh vật, sắp xếp theo một cấu trúc nhiều tầng. Hệ sinh thái tự nhiên có mức độ phát triển và cấu trúc trật tự cao tương ứng với điều kiện cụ thể của môi trường, thường được gọi là hệ sinh thái đỉnh cực.

Hệ sinh thái tự nhiên khi phát triển tới mức cao thường cố gắng giảm thiểu sự tiêu thụ năng lượng cần thiết để duy trì sự sống bằng cách giảm sự tăng trưởng. Sự phát triển của hệ sinh thái và các quần xã sinh vật từ mức này sang mức khác gọi là diễn thế sinh thái. Có hai loại diễn thế sinh thái: diễn thế nguyên sinh và diễn thế thứ sinh.

- Diễn thế nguyên sinh

Hồ cạn → đầm lầy → thực vật cạn → rừng

Diễn thế phát triển trên nền hệ sinh thái đã bị tàn phá

Vườn hoang → cỏ dại → cỏ, lau lách, cây bụi → rừng→ cây thứ sinh

Quần xã sinh vật xuất hiện trong thời điểm ban đầu của sự phát triển gọi là quần xã tiên phong, quần xã phát triển ở mức độ cao nhất gọi là quần xã đỉnh cực. Giữa chúng là các quần xã trung gian.

3.9. Tác động của con người tới hệ sinh thái

Con người là một sinh vật của hệ sinh thái, có số lượng lớn và khả năng hoạt động được nâng cao nhờ khoa học kỹ thuật. Tác động của con người tới hệ sinh thái hiện nay là rất lớn, có thể phân ra các loại tác động chính sau đây:

• 
  Tác động vào cơ chế tự ổn định, tự cân bằng của hệ sinh thái.
  
• 
  Tác động vào sự cân bằng của các chu trình sinh địa hóa tự nhiên.
  
• 
  Tác động vào các điều kiện môi trường của hệ sinh thái như thay đổi khí hậu, xây dựng các công trình thủy điện…
  
• 
  Tác động cân bằng sinh thái của hệ sinh thái.
  

• 
  Tác động vào cơ chế tự ổn định, tự cân bằng của hệ sinh thái.
  

P/R ≈ 1; P/B ≈ 0.

Cơ chế này không có lợi cho con người, vì con người cần tạo ra năng lượng tinh cần thiết cho mình bằng cách tạo ra HST có P/R > 1 và P/B > 0. Do vậy, con người thường tạo ra các HST nhân tạo không tự ổn định và tự cân bằng. Các HST này thường kém ổn định và để duy trì chúng, con người phải bổ sung thêm năng lượng dưới các dạng như: sức lao động, phân bón…

• 
  Tác động vào sự cân bằng của các chu trình sinh địa hóa tự nhiên.
  

• 
  Tác động vào cân bằng sinh thái.
  

• 
  Săn bắn, đánh bắt quá mức gây ra sự suy giảm thậm chí làm biến mất một số loài.
  
• 
  Săn bắn các loài động vật quý hiếm dẫn tới chúng có nguy cơ tuyệt chủng.
  
• 
  Chặt phá rừng tự nhiên làm mất nơi cư trú của động thực vật.
  
• 
  Lai tạo các loài sinh vật mới.
  
• 
  Đưa vào các hệ sinh thái tự nhiên các hợp chất nhân tạo mà sinh vật không có khả năng phân hủy.
  

• 
  Đầu tư vào nghiên cứu và đánh giá đầy đủ các đặc điểm của hệ sinh thái như: thành phần và cấu trúc của các quần xã sinh vật, trạng thái hoạt động của hệ sinh thái, các quan hệ sinh thái chủ yếu, trên cơ sở đó xây dựng các biện pháp quản lý và bảo vệ.
  
• 
  Điều tra đánh giá điều kiện tự nhiên, hiện trạng và xu hướng phát triển kinh tế xã hội của khu vực. Trên cơ sở đó xây dựng các phương án sử dụng hợp lý tài nguyên và phát triển bền vững kinh tế xã hội.
  
• 
  Xây dựng mô hình phát triển dựa trên việc bảo vệ và phát triển hợp lý 4 loại hệ sinh thái gồm: hệ sinh thái bảo vệ, hệ sinh thái sản xuất, hệ sinh thái đô thị và khu công nghiệp, hệ sinh thái phụ trợ.
  
• 
  Xây dựng các chiến lược, chính sách, kế hoạch và các biện pháp quản lý và bảo vệ môi trường quốc tế, quốc gia khu vực và vùng lãnh thổ thực hiện mục tiêu phát triển bền vững.
  

CHƯƠNG 4. TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

4.1. Các vấn đề chung

4.1.1. Khái niệm

Tài nguyên thiên nhiên (TNTN) là nguồn của cải vật chất nguyên khai được hình thành và tồn tại trong tự nhiên mà con người có thể sử dụng để đáp ứng các nhu cầu trong cuộc sống. Mỗi loại tài nguyên có đặc điểm riêng, nhưng có 2 thuộc tính chung:

- Tài nguyên thiên nhiên phân bố không đồng đều giữa các vùng trên Trái Đất và trên cùng một lãnh thổ có thể tồn tại nhiều loại tài nguyên, tạo ra sự ưu đãi của tự nhiên với từng vùng lãnh thổ, từng quốc gia.

- Đại bộ phận các nguồn TNTN có giá trị kinh tế cao được hình thành qua quá trình lâu dài của tự nhiên và lịch sử.

Chính 2 thuộc tính này đã tạo nên tính quý hiếm của TNTN và lợi thế phát triển của quốc gia giàu tài nguyên.

4.1.2. Phân loại tài nguyên thiên nhiên

Thông thường người ta kể đến một số TNTN sau: Tài nguyên năng lượng, khoáng sản, sinh vật, đất đai, nước, biển, khí hậu, cảnh quan...

Hiện nay có nhiều phương pháp phân loại TNTN khác nhau theo trữ lượng, chất lượng, công dụng, khả năng tái tạo và liên quan đến bề mặt đất. Trong từng trường hợp cụ thể người ta có thể sử dụng một hoặc tổ hợp nhiều phương pháp phân loại TNTN. Sự phân loại chỉ có tính tương đối vì tính đa dạng và đa dụng của tài nguyên và tuỳ theo mục tiêu sử dụng khác nhau.

Theo khả năng tái tạo, tài nguyên thiên nhiên được chia thành hai loại: tài nguyên tái tạo và tài nguyên không tái tạo.

- Tài nguyên tái tạo (nước ngọt, đất, sinh vật v.v...) là tài nguyên có thể tự duy trì hoặc tự bổ sung một cách liên tục khi được quản lý một cách hợp lý. Tuy nhiên, nếu sử dụng không hợp lý, tài nguyên tái tạo có thể bị suy thoái không thể tái tạo được. Ví dụ: tài nguyên nước có thể bị ô nhiễm, tài nguyên đất có thể bị mặn hoá, bạc màu, xói mòn v.v...

- Tài nguyên không tái tạo: là loại tài nguyên tồn tại hữu hạn, sẽ mất đi hoặc biến đổi sau quá trình sử dụng. Ví dụ như tài nguyên khoáng sản của một mỏ có thể cạn kiệt sau khi khai thác. Tài nguyên gen di truyền có thể mất đi cùng với sự tiêu diệt của các loài sinh vật quý hiếm.

Tài nguyên con người (tài nguyên xã hội) là một dạng tài nguyên tái tạo đặc biệt, thể hiện bởi sức lao động chân tay và trí óc, khả năng tổ chức và chế độ xã hội, tập quán, tín ngưỡng của các cộng đồng người.

Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đang làm thay đổi giá trị của nhiều loại tài nguyên. Nhiều tài nguyên cạn kiệt trở nên quý hiếm; nhiều loại tài nguyên giá trị cao trước đây nay trở thành phổ biến, giá rẻ do tìm được phương pháp chế biến hiệu quả hơn, hoặc được thay thế bằng loại khác. Vai trò và giá trị của tài nguyên thông tin, văn hoá lịch sử đang tăng lên

4.1.3. Con người với tài nguyên và môi trường

Con người khai thác tài nguyên để sản xuất hàng hoá phục vụ nhu cầu của cuộc sống. Dân số ngày càng tăng và chất lượng cuộc sống con người luôn cải thiện, do đó, các công cụ và phương thức sản xuất được cải tiến để khai thác và sử dụng TNTN được nhiều hơn tất yếu dẫn đến suy thoái môi trường lớn hơn.

Như vậy, trong quá trình tiến hoá, con người là trung tâm trong mối quan hệ của tài nguyên, môi trường và phát triển. Giáo dục về nhận thức TNTN cho cộng đồng và đào tạo kỹ năng khai thác, sử dụng tài nguyên cho con người giữ vai trò quyết định trong phát triển bền vững TNTN.

Hình 19. Mối quan hệ giữa con người, TNTN và môi trường

4.2. Tài nguyên đất

4.2.1. Khái niệm chung

Đất là thuật ngữ thường được hiểu theo hai nghĩa thông dụng là đất đai lãnh thổ và đất trồng (đất thổ nhưỡng), là lớp tơi xốp trên cùng của thạch quyển có khả năng cho năng suất cây trồng. Đất là một hệ thống cân bằng động mỏng manh gồm 5 thành phần với tỷ lệ trung bình như sau: khoáng vụn (40%), chất hữu cơ (5%), nước (35%), không khí (20%). Tuỳ theo từng loại đất và điều kiện cụ thể, tỷ lệ giữa các hợp phần trên sẽ khác nhau.

Đất được hình thành do tổ hợp tác động của các yếu tố đá gốc, sinh vật, khí hậu, địa hình, thời gian và gần đây là con người.

4.2.2. Vai trò và chức năng của tài nguyên đất

Đất “sống” và có khả năng tái tạo về chất, tự phục hồi độ màu mỡ và những tính năng phù hợp cho duy trì sự sống là nhờ sự tốn tại và hoạt động của các sinh vật đất. Về tổng thể, vai trò của đất được thể hiện qua hai mặt:

- Trực tiếp: là nơi sinh sống của con người và vi sinh vật ở cạn, là nền móng, địa bàn cho mọi hoạt động sống, là nơi thiết đặt các hệ thống nông lâm nghiệp để sản xuất ra lương thực, thực phẩm nuôi sống con người và muôn loài.

- Gián tiếp: là nơi tạo môi trường sống cho con người và mọi sinh vật trên trái đất, đồng thời thông qua cơ chế điều hòa của đất, nước, rừng và khí quyển.

Trên quan điểm sinh thái và môi trường, đất được xem như một vật thể sống vì trong nó chứa nhiều vi sinh vật, nấm, tảo, côn trùng đến các loài động vật bậc cao. Chính vì bản tính “sống” của đất mà đất được xem là nguồn tài nguyên tái tạo và là tài nguyên vô cùng quý giá.

Đất cũng tuân thủ theo những quy luật sống, phát sinh, phát triển, thoái hóa và già cỗi. Tùy thuộc vào thái độ ứng xử của con người đối với đất mà đất có thể trở nên phì nhiêu hơn, cho năng suất cây trồng cao hơn hay ngược lại. Đất luôn mang trên mình các HST để các HST bền vững với sức sản xuất cao thì đất phải bền vững.

Khái niệm về đất đai ở hai góc độ soil và land là không đồng nghĩa. Theo nghĩa land, bao hàm nội dung mặt bằng lãnh thổ để sử dụng cho toàn bộ các ngành kinh tế quốc dân không riêng gì sinh vật. Việc sử dụng đất đai hiệu quả tới đâu còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như trình độ khoa học kĩ thuật của cong người, vào tính chất sở hữu cá nhân hay tập thể, vào trình đọ phát triển kinh tế – xã hội và vào thể chế, chính sách.

Còn đất soil đơn thuần là lớp phủ thổ nhưỡng do sự tác động của yếu tố sinh vật tới đá mẹ thể tơi xốp, có độ phì nhiêu và được hình thành qua quá trình tác động lâu dài của năm yếu tố hình thành đất.

Đất có 5 chức năng cơ bản như sau:

1- Là môi trường cho con người và sinh vật cạn sinh trưởng và phát triển

2- Là địa bàn cho quá trình biến đổi và phân hủy các phế thải khoáng và hữu cơ

3- Nơi cư trú của động vật đất;

4- Là địa bàn cho các công trình xây dựng