Mục lục bài họcĐang ở d04-b2
Aquatic Food Production and Water Pollution
Why aquatic productivity is concentrated. The open ocean covers most of the planet but has low productivity, because nutrients sink below the photic zone and are not returned. High productivity is concentrated where nutrients are brought back into the light: in upwelling zones on the eastern margins of ocean basins, on continental shelves, and in estuaries where rivers deliver nutrients. This is why a small share of ocean area supplies a large share of the global catch.
Fisheries and their limits. Maximum sustainable yield is the largest catch that can be taken while leaving the stock able to replace itself. Because open-access stocks have the structure of a commons, each vessel captures the whole benefit of one more haul while the cost of depletion is shared, so the individually rational choice is collectively ruinous. Management tools include total allowable catch, individual transferable quotas, mesh-size and gear restrictions, closed seasons and nursery areas, and marine protected areas. Enforcement is usually the binding constraint, and removing fuel subsidies that keep uneconomic fleets at sea is often more effective than adding regulations.
Aquaculture. It now supplies about half of the fish people eat, and it relieves pressure on wild stocks, gives predictable supply and can be highly efficient because fish are ectothermic and do not spend energy maintaining body temperature. Its problems are equally real: escapes interbreed with or displace wild populations; concentrated waste and uneaten feed cause eutrophication locally; crowding spreads disease and parasites, prompting antibiotic use; mangroves are cleared for ponds, removing coastal protection and fish nurseries; and carnivorous species such as salmon are fed on wild-caught fish, so they can consume more wild fish protein than they produce.
Water pollution. Most originates on land. Eutrophication is the key process and must be written as a full chain: nutrients enter; algae bloom because their limiting factor is removed; the algal layer blocks light; submerged plants die; decomposer bacteria multiply on the dead material and consume oxygen in respiration; dissolved oxygen falls below the level fish and benthic animals need. Two measures detect it: biochemical oxygen demand, which rises before fish begin to die and is therefore an early warning, and indicator species, whose presence or absence reveals water quality. Management works at three levels, and the earlier the level the more effective: altering the human activity itself, controlling the release of pollutants, and cleaning up afterwards.
Vì sao năng suất thuỷ sinh lại tập trung. Đại dương khơi chiếm phần lớn hành tinh nhưng có năng suất thấp, vì dinh dưỡng chìm xuống dưới tầng có ánh sáng và không được đưa trở lại. Năng suất cao tập trung ở nơi dinh dưỡng được đưa ngược lên vùng có ánh sáng: các vùng trồi nước ở rìa phía đông các bồn đại dương, các thềm lục địa, và các cửa sông nơi sông mang dinh dưỡng ra. Đó là lý do một phần rất nhỏ diện tích đại dương lại cung cấp phần rất lớn sản lượng đánh bắt toàn cầu.
Nghề cá và các giới hạn của nó. Sản lượng bền vững tối đa là mức khai thác lớn nhất còn để đàn cá tự tái tạo được. Vì đàn cá ở chế độ tiếp cận mở có cấu trúc của tài nguyên chung, mỗi tàu hưởng trọn lợi ích của một mẻ lưới thêm trong khi chi phí cạn kiệt được chia cho mọi tàu, nên lựa chọn hợp lý với từng cá nhân lại tai hại cho tập thể. Công cụ quản lý gồm tổng sản lượng cho phép khai thác, hạn ngạch cá nhân có thể chuyển nhượng, quy định kích thước mắt lưới và ngư cụ, mùa cấm và vùng bãi đẻ, cùng khu bảo tồn biển. Thực thi thường là ràng buộc thật, và việc bỏ trợ giá nhiên liệu vốn giữ các đội tàu không có lãi ở ngoài khơi thường hiệu quả hơn việc thêm quy định.
Nuôi trồng thuỷ sản. Hiện nó cung cấp khoảng một nửa lượng cá con người ăn, và nó giảm áp lực lên đàn cá tự nhiên, cho nguồn cung ổn định, và có thể rất hiệu quả vì cá là động vật biến nhiệt nên không tiêu năng lượng để giữ thân nhiệt. Nhưng các vấn đề của nó cũng có thật không kém: cá thoát ra giao phối với hoặc lấn át quần thể hoang dã; chất thải và thức ăn thừa tập trung gây phú dưỡng cục bộ; mật độ dày làm lây lan dịch bệnh và ký sinh trùng, dẫn tới dùng kháng sinh; rừng ngập mặn bị phá để làm ao, làm mất lớp phòng hộ ven biển và mất bãi ương của cá; và các loài ăn thịt như cá hồi được cho ăn bằng cá đánh bắt tự nhiên, nên chúng có thể tiêu thụ nhiều đạm cá hoang dã hơn lượng chúng tạo ra.
Ô nhiễm nước. Phần lớn bắt nguồn từ đất liền. Phú dưỡng là quá trình then chốt và phải được viết thành một chuỗi đầy đủ: dinh dưỡng đi vào; tảo nở hoa vì yếu tố giới hạn của chúng được gỡ bỏ; lớp tảo chặn ánh sáng; cây thuỷ sinh chìm chết; vi khuẩn phân huỷ bùng phát trên khối xác đó và tiêu thụ ôxy trong hô hấp; ôxy hoà tan tụt xuống dưới mức mà cá và động vật đáy cần. Hai chỉ số phát hiện được nó: nhu cầu ôxy sinh hoá, vốn tăng trước khi cá bắt đầu chết nên là công cụ cảnh báo sớm, và loài chỉ thị, mà sự có mặt hay vắng mặt cho biết chất lượng nước. Việc quản lý hoạt động ở ba cấp, và cấp càng sớm thì càng hiệu quả: thay đổi chính hoạt động của con người, kiểm soát việc thải chất ô nhiễm, và xử lý khắc phục sau đó.
Một hồ nằm cạnh vùng canh tác thâm canh. Sau vài năm, nước hồ chuyển màu xanh đục, cây thuỷ sinh biến mất, và cá chết hàng loạt vào cuối mùa hè. Hãy viết chuỗi nhân quả đầy đủ và giải thích vì sao hiện tượng lại nặng nhất vào cuối mùa hè.
Bước 1 — dinh dưỡng đi vào. Phân bón chứa nitrat và phốt phát bị rửa trôi từ đồng ruộng theo dòng chảy tràn mặt và theo dòng chảy trong đất vào hồ. Nguồn khác có thể là nước thải sinh hoạt chưa xử lý và chất thải chăn nuôi.
Bước 2 — tảo nở hoa. Trong hồ tự nhiên, chính dinh dưỡng là yếu tố giới hạn kìm hãm sự phát triển của tảo. Khi yếu tố giới hạn đó được gỡ bỏ, tảo sinh sản bùng nổ và phủ kín mặt nước — đây là lý do nước chuyển màu xanh đục.
Bước 3 — ánh sáng bị chặn. Lớp tảo dày ở mặt nước ngăn ánh sáng xuống các tầng dưới.
Bước 4 — cây thuỷ sinh chìm chết. Không còn đủ ánh sáng, cây mọc dưới nước không quang hợp được nữa nên chết. Đây là bước giải thích hiện tượng cây thuỷ sinh biến mất mà đề nêu.
Bước 5 — vi khuẩn phân huỷ bùng phát. Xác tảo cùng xác cây tạo ra một khối chất hữu cơ khổng lồ. Vi khuẩn phân huỷ sinh sản ồ ạt trên nguồn thức ăn đó, và vì chúng hô hấp hiếu khí, chúng tiêu thụ ôxy hoà tan với tốc độ rất lớn.
Bước 6 — thiếu ôxy và cá chết. Nồng độ ôxy hoà tan tụt xuống dưới ngưỡng mà cá và động vật đáy chịu được, nên chúng chết. Loài nhạy cảm nhất chết trước, và những loài cuối cùng còn lại là các loài chịu được ô nhiễm như giun đỏ.
Lỗi kinh điển thứ nhất phải tránh. Đừng viết rằng tảo dùng hết ôxy. Tảo là sinh vật quang hợp nên ban ngày chúng tạo ra ôxy. Chủ thể tiêu thụ ôxy là vi khuẩn phân huỷ ở bước 5, và viết đúng chủ thể là điều kiện để lấy điểm ở câu này.
Lỗi kinh điển thứ hai. Đừng nhảy thẳng từ tảo nở hoa sang cá chết. Hai bước ở giữa — tảo chặn ánh sáng và cây chìm chết — là phần cung cấp khối xác nuôi vi khuẩn, và bỏ chúng đi thì chuỗi không còn giải thích được gì.
Vì sao nặng nhất vào cuối mùa hè. Ba lý do cộng dồn. Thứ nhất, nước ấm hoà tan ít ôxy hơn nước lạnh, nên khởi điểm đã thấp. Thứ hai, nhiệt độ cao làm tốc độ hô hấp của vi khuẩn tăng, nên chúng tiêu thụ ôxy nhanh hơn. Thứ ba, sau cả một mùa hè, khối sinh khối tảo tích luỹ đã đạt cực đại và bắt đầu chết hàng loạt, tạo ra lượng chất hữu cơ lớn nhất trong năm. Thêm vào đó, vào ban đêm chính tảo cũng hô hấp chứ không quang hợp, nên nồng độ ôxy thấp nhất thường rơi vào rạng sáng của những ngày cuối hè — và đó là thời điểm cá chết.
Một vùng ven biển dự định chuyển 500 ha rừng ngập mặn thành ao nuôi tôm công nghiệp. Hãy đánh giá dự án, nêu ít nhất hai lợi ích thật và ba chi phí có cơ chế, rồi đưa ra kết luận có điều kiện.
Lợi ích 1 — nguồn thu và việc làm. Nuôi tôm công nghiệp cho doanh thu trên mỗi hecta cao hơn nhiều so với rừng ngập mặn để nguyên, tạo việc làm và tạo nguồn thu ngoại tệ từ xuất khẩu. Đây là lợi ích có thật và là lý do các dự án loại này liên tục được phê duyệt, nên bài luận không được bỏ qua nó.
Lợi ích 2 — giảm áp lực lên đàn cá tự nhiên và hiệu suất chuyển hoá cao. Về nguyên tắc, nuôi trồng thay thế được một phần nhu cầu vốn phải lấy từ đánh bắt tự nhiên. Và vì tôm là động vật biến nhiệt, chúng không tiêu năng lượng để giữ thân nhiệt, nên hiệu suất chuyển hoá thức ăn thành thịt cao hơn hẳn gia súc trên cạn.
Chi phí 1 — mất chức năng phòng hộ ven biển. Rừng ngập mặn tiêu tán năng lượng sóng và giữ trầm tích, nên phá nó làm tăng xói lở bờ và làm tăng thiệt hại khi có bão. Đây là một dịch vụ hệ sinh thái mà việc thay thế bằng đê bê tông tốn kém hơn nhiều lần và vẫn kém hiệu quả hơn.
Chi phí 2 — mất bãi ương của cá, và đây là nghịch lý trung tâm. Rừng ngập mặn là nơi ương của rất nhiều loài cá và giáp xác biển, kể cả những loài mà nghề đánh bắt của chính vùng đó phụ thuộc vào. Vì vậy dự án tự phá hoại chính lập luận biện minh cho nó: nó được đề xuất để giảm áp lực lên đàn cá tự nhiên, nhưng lại phá đúng nơi tái tạo đàn cá đó.
Chi phí 3 — phú dưỡng cục bộ và bệnh dịch dẫn tới ao bị bỏ hoang. Chất thải và thức ăn thừa tập trung ở mật độ cao gây phú dưỡng vùng nước xung quanh theo đúng chuỗi sáu bước. Mật độ dày cũng làm dịch bệnh lây rất nhanh, dẫn tới dùng kháng sinh, và kháng sinh dùng nhiều lại tạo ra vi khuẩn kháng thuốc. Kết cục thường thấy là ao trở nên không dùng được sau khoảng năm tới mười năm, và người nuôi chuyển sang phá tiếp một khu rừng ngập mặn khác — tức mô hình này có xu hướng di chuyển chứ không bền vững tại chỗ.
Kết luận có điều kiện. Dự án đáng phê duyệt nếu có bốn điều kiện: giữ lại một dải rừng ngập mặn đủ rộng làm vùng đệm phòng hộ và làm bãi ương; bắt buộc xử lý nước thải ao trước khi xả ra; giới hạn mật độ nuôi để giảm nhu cầu kháng sinh; và có ràng buộc pháp lý buộc phục hồi rừng khi ao ngừng hoạt động. Không có bốn điều kiện đó, dự án chỉ chuyển một tài sản sinh thái dài hạn thành một dòng thu nhập ngắn hạn, và chi phí rơi vào cộng đồng ven biển trong khi lợi nhuận rơi vào chủ đầu tư.
Bẫy 2 — nhảy từ tảo nở hoa thẳng sang cá chết. Phải có hai bước ở giữa: tảo chặn ánh sáng, và cây thuỷ sinh chìm chết — chính khối xác đó mới nuôi vi khuẩn.
Bẫy 3 — trình bày nuôi trồng thuỷ sản như giải pháp thuần tuý cho đánh bắt quá mức. Loài ăn thịt được cho ăn bằng cá đánh bắt tự nhiên nên có thể tiêu thụ nhiều đạm cá hoang dã hơn lượng tạo ra, và việc phá rừng ngập mặn làm ao phá đúng bãi ương của đàn cá tự nhiên.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Water and Aquatic Food Production Systems and Societies gồm 14 câu trắc nghiệm và 5 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.