Bài giảng Phân tích hệ thống môi trường - Bài 2: Nhận thức các hệ sinh thái với phương pháp luận hệ thống

Bài 2

NHẬN THỨC CÁC HỆ SINH THÁI VỚI PHƯƠNG PHÁP LUẬN HỆ THỐNG

Mục tiêu Bài 2:

1.Giúp ng ười học vận dụng cách tiếp cận hệ thống ở bài 1 vào việc nhận thức các quy luật của các hệ sinh thái – cơ sở nền tảng của quản lý môi trường

2.Nh ận biết sự phát triển của khái niệm hệ sinh thái và

sinh thái học

3.Nh ận dạng các đối tượng hệ sinh thái trong thực tế

quản lý môi trường.

4. Cấu trúc hệ sinh thái tự nhiên: Sinh vật và môi trường

tự nhiên

5.Các ti ến trình biến đổi trong HST Tự nhiên:vật chất –

năng lượng-ch ủng lọai

6.Các quy lu ật thay đổi theo thời gian của thành phần tự

nhiên trong hệ STNV

1. Ý NGHĨA VÀ SỰ CẦN THIẾT CỦA VIỆC NHẬN THỨC CÁC HỆ SINH THÁI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LUẬN HỆ THỐNG

+ Phân tích hệ thống để xây dựng các mô hình sinh thái

+ Ứng dụng phân tích hệ sinh thái trong xây dựng các

báo cáo hiện trạng, đánh giátác động môi trường

+ Xác định phạm vi vàqui mô phân tích môi tr ường

+ Sự tương tác vàthích nghi c ủa sinh vật đối với yếu tố

môi trường

2.1) Khái niệm hệ sinh thái tự nhiên

Hình 2.2: Sự tích hợp thành hệ sinh thái

hệ sinh thái “tự nhiên”(ecosystem), là m ột khái niệm về một tổ chức cóý ni ệm không gian trong đó hệ thống bao gồm các thành phần hữu sinh (sinh) vàvô sinh (thái) trong đócóáp d ụng với nhiều cấp độ không gian, từ kích thước của một giọt phân cho đến cả hành tinh. Ví dụ, toàn thể khu vực sa mạc cóth ể nghiên cứu như là một hệ sinh thái. Tương tự như vậy, một làng trên ốc đảo hay ngay cả các cánh đồng trên ốc đảo của sa mạc cóth ể phân biệt như là một hệ sinh thái.

Hình 2.3: Sơ đồ đơn giản của một hệ sinh thái trong tự nhiên

2.2) Khái niệm hệ sinh thái nhân văn

Hình 2.4 a,b: Các mô hình đơn giản của hệ sinh thái nhân văn

2.3) Hệ sinh thái tích hợp (đô thị công nghiệp)

nhấn mạnh vai trò của các hệ thống công nghệ- kỹ thuật (các nhàmáy, phương tiện giao thông làcác h ệ thống chuyển hóa vật chất và năng lượng do con người tạo ra).

hệ sinh thái đô thị, được cấu thành từ 3 hệ con: hệ thống công nghệ kỹ thuật – hệ sinh thái tự nhiên – hệ xã hội:

Hình 2.5 : Tiếp cận hệ thống tích hợp : hệ kỹ thuật – hệ xã hội và hệ tự nhiên

2.3) Hệ sinh thái tích hợp (đô thị công nghiệp)

Thành phần tự nhiên:

Sinh vật + Môi trường vật lý

Thành phần kỹ thuật –Công nghệ

+ Khu CN. Khu CX

+ Nhàmáy

+ Phương tiện giao thông

Thành phần xã hội: + Gia đình + HT tổ chức chính trị + Hệ thống sản xuất + HT Giáo dục + HT Tập quan – lễ hội + Hệ thống luật pháp + . . . . . . . Hình 2.6: Mô hình hệ sinh thái tích hợp

CÁC NGUYÊN LÝ CHUNG VỀ HỆ SINH THÁI 2.1) Nguyên lý về cấu trúc thành phần tự nhiên

Nhóm các yếu tố vô sinh hay môi trường nội hệ

Môi trường nội hệ hay các yếu tố lý hóa trong tất cả các loại hệ đều biểu hiện ở 3 môi giới chính môi trường chính: đất - nước và không khí. Trong đóbao g ồm:

Những chất vô cơ (C, N, CO2, H2O,. . .) tham gia vào các tiến trình biến đổi, trong sinh thái học cổ điển gọi làcác chu trình tu ần hoàn vật chất.

Những chất hữu cơ: (protein, gluxit, lipit vàcác ch ất mùn hữu cơ. .) liến kết các thành phần hữu sinh vàvô sinh. Chế độ khí hậu (nhiệt độ vàcác y ếu tố vật lý khác)

2.1) Nguyên lý về cấu trúc thành phần tự nhiên

Nhóm các yếu tố sinh vật (quần xã sinh vật) Sinh vật sản xuất: gồm các sinh vật tự dưỡng: chủ yếu làcây xanh, vàcác thành ph ần hấp thu năng lượng ánh sáng, sử dụng các chất vô cơ đơn giản và tạo nên các hợp chất phức tạp.

Sinh vật tiêu thụ (Thành phần dị dưỡng = ăn thức ăn khác), là các động vật ăn sinh vật khác, sử dụng, sắp xếp lại vàphân h ủy các hợp chất phức tạp. (Con người với tư cách một loại sinh vật thuộc về nhóm sinh vật tiêu thụ)

Sinh vật hoại sinh: chủ yếu làcác vi khu ẩn, nấm phân hủy các hợp chất phức tạp của chất nguyên sinh chết, hấp thụ một số sản phẩm phân hủy, vàgi ải phóng các chất vô cơ dinh dưỡng thích hợp cho sinh vật sản xuất, cũng như giải phóng chất vô cơ làngu ồn năng lượng, làch ất ức chế hoặc kích thích đối với thành phần khác của hệ sinh thái.

2.1) Nguyên lý về cấu trúc các hệ sinh thái tự nhiên

Hình 2.7 a: Mô hình cấu trúc hệ tự nhiên

2.1) Nguyên lý về cấu trúc các hệ sinh thái tự nhiên

Hình 2.7b: Mô hình cấu trúc hệ tự nhiên

2.1) ví dụ về cấu trúc hệ sinh thái tự nhiên

Hệ sinh thái ao –hồ:

-Các h ợp chất vô sinh: vô cơ và hữu cơ cơ bản như: nước, axit carbonic, ôxy, canxi, muối, nitơ, photpho, amino axit, axit humic. . .hiện diện trong đất bùn đáy ao, nước ao.

-Sinh v ật sản xuất: các thực vật bám vàth ực vật nhỏ trôi nổi như: tảo (phùdu, phiêu th ực vật).

-Sinh v ật lớn tiêu thụ: gồm ấu trùng, phiêu sinh động vật, các loài thủy sản ăn thịt hay ăn chất hữu cơ.

-Sinh v ật hoại sinh gồm vi khuẩn, trùng roi, nấm. . .

2.1) ví dụ về cấu trúc hệ sinh thái tự nhiên

Hệ sinh thái rừng ngập mặn:

Thành phần bao gồm: Quần thể thực vật (rừng gỗ, cây tiểu mộc, cây thân thảo. . .),

quần thể động vật rừng (Heo rừng, nai, khỉ, cá sấu. . .);

quần thể động vật dưới nước (tôm, cá, giáp xác. . .) ;

quần thể phiêu sinh động vật; vi khuẩn . . .;

nước thủy triều;

chế độ khí hậu;

2.1) ví dụ về cấu trúc hệ sinh thái tự nhiên

Hệ sinh thái biển:

Các hợp chất vô sinh: vô cơ và hữu cơ cơ bản như: nước, axit carbonic, ôxy, canxi, muối, nitơ, photpho, amino axit, axit humic. . .hiện diện trong đất đáy biển và nước biển.

Sinh vật sản xuất: các thực vật bám vàth ực vật nhỏ trôi nổi trong nước biển (phùdu, phiêu th ực vật).

Sinh vật lớn tiêu thụ: gồm ấu trùng, phiêu sinh động vật, các loài hải sản ăn thịt hay ăn chất hữu cơ.

Sinh vật hoại sinh gồm vi khuẩn, trùng roi, nấm. . .

2.1) Nguyên lý về cấu trúc các hệ sinh thái nhân văn nông nghiệp

Một hệ STNV (một khu rừng, một vùng nông nghiệp, một thị trấn luôn cấu thành bởi hai phân hệ : hệ sinh thái tự nhiên và hệ thống xã hội. Hai phân hệ này cóquan h ệ tác động qua lại vàph ụ thuộc lẫn nhau.

Hình 2.8a: Mô hình đơn giản cấu trúc hệ sinh thái nhân văn

2.1) Nguyên lý về cấu trúc các hệ sinh thái nhân văn nông nghiệp

a) Phân hệ tự nhiên

Nhóm các yếu tố sinh vật (quần xã sinh vật)

Sinh vật sản xuất gồm các cây trồng (ngắn ngày, dài ngày) sản xuất ra nông sản. Sinh vật tiêu thụ chủ yếu là vật nuôi (trâu bò, heo, gà. . .) và con người. Sinh vật hoại sinh: chủ yếu làcác vi khu ẩn, nấm phân hủy, n6ám nhân tạo. .

Nhóm các yếu tố vô sinh hay môi trường vật lý (nội hệ) đất - nước vàkhông khí. Trong đó bao gồm: Những chất vô cơ (C, N, CO2, H2O,. . .) tham gia vào các tiến trình biến đổi, trong đócóthêm các hợp chất trong phân bón và thuốc trừ sâu. Những chất hữu cơ: (protein, gluxit, lipit vàcác ch ất mùn hữu cơ. .) liên kết các thành phần hữu sinh vàvô sinh. Chế độ khí hậu (nhiệt độ vàcác yếu tố vật lý khác)

2.1) Nguyên lý về cấu trúc các hệ sinh thái nhân văn nông nghiệp

b) Phân hệ xã hội Gia đình, tổ chức chính trị, hội đòan, hợp tác xã, doanh nghiệp-công ty

gia đình cócác bi ến vào như lượng tiền, thời gian, tài sản sở hữu hay kiếm được , các biến trung gian như trao đổi tiền để trả cho các dịch vụ, thực phẩm , đồ dùng, các biến ra như sinh ra chất thải, chi tiền ra. . . . Các gia đình làcác thành ph ần cơ bản của hệ thống xã hội.

Bên cạnh gia đình, các tổ chức chính trị xã hội, hội đòan, bản thôn, các doanh nghiệp, công ty cũng làcác thành ph ần cơ bản của hệ xã hội thuộc hệ sinh thái nhân văn nông nghiệp.

2.2) Khái niệm hệ sinh thái nhân văn

Hình 2.8b: Mô hình đơn giản cấu trúc hệ sinh thái nhân văn

2.1) Nguyên lý về cấu trúc các hệ sinh thái đô thị tích hợp

Một hệ sinh thái đô thị là một tổng thể tích hợp bao gồm 3 phân hệ: tự nhiên vàxã h ội và kỹ thuật –công nghệ, cóquan h ệ phụ thuộc lẫn nhau.

Hình 2.9: Mô hình đơn giản cấu trúc hệ sinh thái tích hợp

2.1) Nguyên lý về cấu trúc các hệ sinh thái đô thị tích hợp

Thành phần

Kinh tế xã hội

Tự nhiên

Kỹ thuật –Công nghệ

thuật

–

Kỹ Công nghệ

Cung cấp dịch vụ, sản ph ẩm đáp ứng nhu c ầu xã hội

Thải ch ất th ải gay ô nhiễm, làm h ệ thống tự nhiên mất ổn định Khai thác tài nguyên. . . .

Kinh tế xã hội

ết Đưa ra các quy định sản xu ất, các chính sách, lu ật để đảm bảo phát triển bền vững

Đưa ra các quy ết định khai thác tài nguyên, các chính sách, lu ật để đảm bảo phát triển bền vững, tăng dân s ố tạo ra áp lực.

Tự nhiên

cấp tài

cấp môi

Cung nguyên, không gian sản xuất. . .

Cung trường sống, ngh ĩ ngơi giải trí. . .

2.2)Nguyên lý về ranh giới hệ thống – môi trường bên ngoài

Mỗi hệ STNV có một ranh giới địa lý về mặt không gian, chịu tác động của hai loại môi trường bên ngoài: môi tr ường tự nhiên và môi trường kinh tế xã hội vàcótác động ngược lại.

Tương tác hệ STNV – Môi trường tự nhiên Các hệ STNV trong thực tế đều córanh gi ới địa lý xác định về mặt hành chánh . Ví dụ một Quận, một Tỉnh, Thành phố. . . Môi trường tự nhiên bên ngoài tác động lên hệ ST Đô thị thông qua các đầu vào làcác y ếu tố tự nhiên như : mưa, khí hậu, nước lụt, bão, giông gió, cung cấp các khóang sản, gỗ, cây trồng. . .

Ngược lại các biến đầu ra từ hệ STĐô thị tác động ngược lại môi trường tự nhiên như sinh ra chất thải, gây ô nhiễm, gây cạn kiệt tài nguyên. . .

CÁC NGUYÊN LÝ CHUNG VỀ HỆ SINH THÁI 2.2)Nguyên lý về ranh giới hệ thống – môi trường bên ngoài

Tương tác Hệ STNV – Môi trường Kinh tế Xã hội

Môi trường kinh tế xã hội bên ngoài tác động đến hệ ST Đô thị thông qua các biến vào làcác y ếu tố như: tri thức (internet, sách, bào truyền thông), kỹ thuật công nghệ, máy móc thiết bị, người nhập cư, tỉ giáti ền tệ, giá cả, sản phẩm tiêu dùng, du nhập văn hóa, luật công ước quốc tế. . .

Ngược lại các biến ra từ hệ ST Đô thị tác động ngược lại môi trường kinh tế xã hội bên ngòai như : tri thức, công nghệ, xuất khẩu sản phẩm, xuất khẩu lao động, di cư. . .

CÁC NGUYÊN LÝ CHUNG VỀ HỆ SINH THÁI 2.2)Nguyên lý về ranh giới hệ thống – môi trường bên ngoài

Các tác động vòng lặp phản hồi này thông qua các tiến trình biến đổi tạo ra các tác động tích cực lẫn tiêu cực cho hệ ST Đô thị và mỗi hệ ST Đô thị phải có sự thích nghi để cóth ể phát triển bền vững.

Không phải chỉ có sự thay đổi môi trường bên ngòai mới gây ra sự biến đổi của hệ ST Đô thị. Một sự thay đổi trong thành phần của chính hệ STĐô thị cũng tạo ra hiệu ứng thay đổi tổng thể.

Ví dụ, một sự thay đổi trong hệ sinh thái tự nhiên như lũ lụt cũng cóth ể gây ra thay đổi hệ xã hội (thay đổi cách sống, cách tổ chức trú ẩn sống chung với lũ. . ) từ đólàm thay đổi tổng thể hệ STNV.

CÁC NGUYÊN LÝ CHUNG VỀ HỆ SINH THÁI 2.3) Nguyên lý về tiến trình biến đổi trong các HST

Cónhi ều tiến trình biến đổi phức tạp diễn ra trong các hệ STNV, các tiến trình biến đổi này diễn ra theo dạng vòng lặp phản hồi.

Có5 nhóm ti ến trình biến đổi chính trong các hệ sinh thái :

+ Tiến trình biến đổi vật chất (tự nhiên –nhân t ạo)

+ Tiến trình biến đổi năng lượng (tự nhiên –nhân t ạo)

+ Tiến trình biến đổi chủng loài

+ Tiến trình biến đổi thông tin

+ Tiến trình biến đổi tài chính (dòng tiền)

+ Tiến trình biến đổi vật chất (tự nhiên –nhân t ạo)

Biến đổi vật chất tự nhiên

Sự vận chuyển các nguyên tố cần thiết cho sự sống vàcác h ợp chất vô cơ thường được khái quát trong các chu trình các chất dinh dưỡng khoáng:Nước, Nitơ, Oxy, Dioxid Carbon (CO2), Phosphat (PO4), Lưu huỳnh (SO4).

Trong các hệ ST đô thị, phân tích luồng vật chất còn tính đến các chất gây ô nhiễm có hại cho sức khõe con người như: (SOx như SO2, SO3….); (NOx như NO2, NO3….); các kim loại nặng như Arsen, Chì, thủy ngân. . . Ở nông thôn, cần chú ý đến luồng phân bón và thuộc trừ sâu.

Việc nghiên cứu chu trình các chất dinh dưỡng rất cóý ngh ĩa trong việc bảo đảm sự cân bằng của hệ sinh thái. Việc nghiên cứu các độc tố vàchu trình chuy ển hóa của chúng qua các thành phần trong HST cóý ngh ĩa rất lớn trong việc bảo vệ môi trường, ngăn ngừa nguy cơ suy thoái môi trường, bảo đảm phát triển bền vững.

Hình 2.10: Tiến trình chu chuyển nước trong sinh quyển

Hình 2.11: Tiến trình chu chuyển các bontrong sinh quyển

Hình 2.12: Tiến trình chu chuyển ni tơ trong sinh quyển

Hình 2.13: Tiến trình chu chuyển phốt pho trong sinh quyển

biến đổi vật chất nhân tạo

Đầu vào: các yếu tố vật chất đi vào hệ sinh thái như: sự du nhập sản phẩm, nguyên liệu từ các hệ sinh thái khác, sự phát thải các chất gây ô nhiễm từ bên ngoài hệ sinh thái (ví dụ ô nhiễm từ các nơi khác phát tán đến), nước chảy theo sông suối cóngu ồn gốc từ HST khác, nước thủy triều từ HST biển. . .

Đầu ra: các yếu tố vật chất đi ra khỏi hệ sinh thái như: sự xuất khầu sản phẩm, nguyên liệu đến các hệ sinh thái khác bên ngòai, sự phát thải các chất gây ô nhiễm từ bên trong hệ sinh thái ra các hệ khác bean ngòai, nước chảy theo sông suối cóngu ồn gốc từ HST chảy ra bên ngòai, nước ra biển. . .

Biến đổi vật chất trung gian: là sự biến đổi trong nội bộ HST. Trong biến đổi này, cần quan tâm đặc biệt đến biến đổi vàlan truy ền các chất gây ô nhiễm.

+ Tiến trình biến đổi vật chất (tự nhiên –nhân t ạo)

biến đổi vật chất nhân tạo

Hình 2.14: Tiến trình biến đổi vật chất nhân tạo trong HST đô thị

+ Tiến trình biến đổi năng lượng (tự nhiên – nhân tạo)

+ Biến đổi năng lượng tự nhiên

Đầu vào là năng lượng bức xạ do ánh sáng mặt trời mang lại thông qua sinh vật sản xuất tạo ra chất hữu cơ. Sự vận chuyển năng lượng dinh dưỡng từ nguồn thực vật, đi qua hàng loạt sinh vật trong chuỗi dinh dưỡng, được tiếp diễn bằng cách một số sinh vật này dùng sinh vật khác làm thức ăn gọi làchu ỗi thức ăn.

Trong sinh thái học cổ điển, phân tích luồng năng lượng của hệ thông qua các khái niệm: chuỗi thức ăn, lưới thức ăn và bậc dinh dưỡng, cấu trúc dinh dưỡng, vàcác hình tháp sinh thái.

Lưu ý: quan tâm đến các định luật vật lý như bảo toàn năng lượng, biến đổi các dạng năng lượng. Đối với các HST nhân tạo, khi phân tích luồng năng lượng cần chú ý đến sự tham gia luồng năng lượng của số năng lượng hóa thạch (dầu hỏa, than đá, khí thiên nhiên) đi vào hệ thống.

+ Tiến trình biến đổi năng lượng (tự nhiên –nhân t ạo)

+ Biến đổi năng lượng nhân tạo

trong hệ sinh thái xảy ra chủ yếu trong thành phần hệ”kỹ thuật công nghệ”. Nh ận biết các tiến trình biến đổi trong các thành phần kỹ thuật công nghệ rất cần thiết cho các giải pháp ngăn ngừa ô nhiễm, sản xuất sạch hơn . . (xem hình 2.14)

2.15: Tiến trình biến đổi năng lượng mặt trời

23

100

Phản chiếu bởi mây và khíquy ển

8

Sự phản chiếu

57

20

Phản chiếu bởi bề mặt

2

47

Hấp thụ bởi khí quyển vàmây

Hấp thụ bởi quang hợp

Hấp thụ nhiệt

Sức tải môi trường (Carrying Capacity)

• Đối với một hệ sinh thái bền vững, qui mô quần thể vàkh ả năng cung cấp thức ăn phải cân bằng lâu dài dùcóth ể dao động trong thời gian ngắn nào đó

• Sức tải môi trường là số cáth ể của một lòai

nào đócân b ằng bền với hệ sinh thái trong thời gian dài nếu không có sự suy thoái của môi trường.

Hình 2.16: Sức tải môi trường (Carrying Capacity)

Sức tải môi trường của một quần thể nào đócóth ể được hỗ trợ về một nguồn tài nguyên nào đó, một cách lâu dài. Quần thể ổn định khi qui mô ở dưới sức tải môi trường , Nếu vượt quá, quần thể cóth ể bị hủy diệt và tử vong cóth ể xảy ra

• Tiềm năng sinh học (Biotic potential) là tốc độ

tăng trưởng tối đa của quần thể do các cáth ể cái trong quần thể cóth ể sinh sản và tất cả các cáth ể cóth ể sống qua thời kỳ tái sinh sản.

• Sự đề kháng môi trường (Environmental

resistance): Các yếu tố như cung cấp thức ăn, thời tiết, dịch bệnh vàthú d ữ cóth ể làm cho một quần thể phát triển dưới tiềm năng sinh học của nó.

Hình 2.17: Tháp năng lượng trong hệ sinh thái

Hình 2.18: Năng lượng thực phẩm cho lòai người ở các bậc dinh dưỡng khác nhau

• Một cách đơn giản:

Hình 2.19: Luồng năng lượng đi qua các hệ sinh thái

Nhiệt

SV Sản xuất SV tiêu thụ

SV phân hủy

Nhiệt

Hình 2.29: Mạng thức ăn (Food Web)

Primary Producer

http://www.uakron.edu/biology/peter/principles/

Một mạng thức ăn bao gồm các đường dẫn qua đó năng lượng và dưỡng chất đi qua một hệ sinh thái

Quan hệ giữa các sinh vật trên cạn. Mũi tên chỉ mối quan hệ giữa thú ăn thịt vàcon mồi . Các chấm màu chỉ rõ loại sinh vật trên tháp dinh dưỡng

Hình 2.30: Mạng thức ăn trên cạn/dưới nước (Terrestrial/aquatic food web)

Hình 2.31: Mạng thức ăn trên cạn

Hình 2.32: Tháp số lượng (Pyramid of Numbers)

10 ĐỘNG VẬT ĂN THỊT

100

ĐỘNG VẬT ĂN CỎ 10,000

SINH VẬT SẢN XUẤT 100,000

Hình 2.33a :Tháp sinh khối (Pyramid of Biomass)

24 kg 2o Động vật ăn thịt

495 kg

Động vật ăn cỏ 11,810 kg

Sinh vật sản xuất 280,000 kg

http://www.awbl.com/classes/science/ecology/lesson02/02-02.html

Hình 2.33b :Tháp sinh khối (Pyramid of Biomass)

Hình 2.34: Tháp năng lượng (Pyramid of Energy)

Năng lượng hữu dụng cho mỗi bậc dinh dưỡng

90% mất nhiệt

10 SV tiêu thụ sau cùng

90% mất nhiệt

100 SV tiêu thụ thứ cấp

90% mất nhiệt

1000 SV tiêu thụ sơ cấp

10,000 Sinh vật sản xuất sơ cấp

Hình 2.35: Sự tích tụ khuếch đại sinh học (Biological Magnification)

Biến đổi năng lượng trong hệ sinh thái

•Quang h ợp (Photosynthesis)

•CO2 + H2O + năng lượng C6H12O6 + O2

•Hi ệu quả quang hợp < 2%, •Ti ến trình quang hợp bị giới hạn bởi sự khả dụng của CO2

709 kcal

Biến đổi năng lượng trong hệ sinh thái

•Hô h ấp (Respiration) (Đốt cháy -combustion) •Bi ến đổi năng lượng trữ trong các hợp chất hóa học được sử dụng bởi các tế bào cho tăng trưởng , vận động , tư duy . . .

•C6H12O6 + O2 CO2 + H2O + năng lượng

674 kcal

35 kcal

+ Tiến trình biến đổi chủng loài

+ Sự nhập cư (nhân tạo hay tự nhiên) của các loài đi vào

hệ sinh thái

+ Sự di cư (nhân tạo hay tự nhiên) của các loài đi ra khỏi

hệ sinh thái

+ Tiến trình biến đổi chủng loài

có sự dịch chuyển của các loài động thực vật giữa các HST

1.Giómang h ạt giống, bào tử, nhiều côn trùng nhỏ vành ện.

2. Nước ngầm hoặc trên mặt đất mang hạt giống, côn trùng.

3.Các loài bi ết bay (chim, dơi, ong) mang hạt giống, bào tử, côn

trùng trong cánh hoặc cắp ở chân, và cũng mang hạt giống trong ruột.

4.Các loài v ật sống trên mặt đất (động vật cóvúvàloài bò sát)

mang các loài vật khác như trái cây nhỏ bên ngoài và hạt giống bên trong ruột vàth ải ra ở dạng phân.

5.Cu ối cùng con người mang rất nhiều loại-không những chỉ bám vào quần áo, bên trong ruột màcòn trong các v ật chứa hoặc phương tiện chuyên chở nhiều loại (cơ giới, bán cơ giới).

+ Tiến trình biến đổi thông tin

Tất cả các lĩnh vực hay các hệ thống thành phần của hệ sinh thái đều

cóquátrình bi ến đổi thông tin:

• Hệ kỹ thuật công nghệ: thông tin thị trường, vốn, công nghệ, tài

nguyên sản xuất.

• Hệ kinh tế xã hội: thông tin KHCN, thông tin thị trường, thông tin

văn hóa giáo dục. .

• Hệ tự nhiên: thông tin truyền theo mã di truyền của các lòai để

thích nghi vàti ến hóa từ đời này sang đời khác.

+ Tiến trình biến đổi tài chính (dòng tiền)

Biến đổi kinh tế –tài chính ch ỉ xảy ro trong phạm vi hệ kinh tế xã hội. Trong phạm vi nghiên cứu quản lý môi trường, đặc biệt là nghiên cứu liên quan đến lập các dự án đánh giátác động môi trường, dự án sản xuất sạch hơn, ngăn ngừa, kiểm sóat ô nhiễm, nhàqu ản lý cần phải quan tâm đến dòng tài chính của dự án, nhận biết chi phí lợi ích để có căn cứ cho các nhà lãnh đạo ra quyết định.

2.3.6. Các cơ chế của sự tương tác giữa các hệ sinh thái nhân văn cận kề:

2.3.6.1) Cơ chế vận chuyển (vectors):

Giómang nhi ều thứ bao gồm: năng lượng, nhiệt,nước, bụi, khí

sương vàcác ch ất gây ô nhiểm, tuyết, âm thanh, hạt giống, bào tử, nhiều côn trùng nhỏ vành ện.

Nước ngầm hoặc trên mặt đất mang các chất khoáng dinh dưỡng, hạt giống, côn trùng, rác cống, phân bón vànhi ều chất độc.

Các loài biết bay (chim, dơi, ong) mang hạt giống, bào tử, côn trùng trong cánh hoặc cắp ở chân, và cũng mang hạt giống trong ruột. Các loài vật sống trên mặt đất (động vật cóvúvàloài bò sát) mang các loài vật khác như trái cây nhỏ bên ngoài và hạt giống bên trong ruột vàth ải ra ở dạng phân.

con người mang rất nhiều loại-không những chỉ bám vào quần áo, bên trong ruột màcòn trong các v ật chứa hoặc phương tiện chuyên chở nhiều loại (cơ giới, bán cơ giới).

2.3.6. Các cơ chế của sự tương tác giữa các hệ sinh thái nhân văn cận kề [2]

2.3.6.2) Các lực (Forces):

a) Sự khuếch tán là lực chuyển dịch vật chất ở trạng thái hòa tan hoặc trạng thái

dung dịch từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp. Ví dụ, một nhàmáy xã khói v ới mật độ cao sẽ lan tỏa đến khu dân cư kế cận hoặc sử dụng Arsenic trong các bải khai thai vàng sẽ khuyếch tác độc chất vào các suối, sông.

b) Luồng vận chuyển (Mass flow hay transport, transfer) là sự di chuyển vật chất theo sự phân bậc năng lượng. b.1) Luồng vận chuyển do nước: b.2) Luồng vận chuyển do gió c) Lực vận động (Locomotion) Là lực di chuyển một vật từ nơi này sang nơi khác bằng sự tiêu

hao năng lượng.

•ĐỘNG THÁI CỦA CÁC HỆ SINH THÁI

2.4) Nguyên lý về động thái của hệ sinh thái nhân văn

Các hệ sinh thái nhân văn đều biến đổi theo thời gian. Một sự thay đổi môi trường bên ngoài hay sự thay đổi của các phân hệ đều tác động đến sự biến đổi của toàn hệ thống.

Động thái của hệ sinh thái cóth ể được biểu thị bằng đồ thị BOTG của các yếu tố đặc trưng cho các luồng thông tin tín hiệu như: Năng lượng, vật chất (các yếu tố lý hóa sinh), chủng loại (số lượng cáth ể, số lượng loài. . .) theo thời gian. Các đồ thị này làcác k ết quả quan trắc qua nhiều năm.

Những đường cong diễn biến động thái của các hệ sinh thái cóth ể xác

định bằng ba thông số độc lập:

Chiều hướng tổng quát của sự biến đổi (tăng, giảm hoặc mức độ)

Độ dao động tương đối quanh xu thế tổng quát (lớn hay nhỏ)

Nhịp độ dao động (thường xuyên/không thường xuyên)

Hình 2.36: Sự diễn thế (succession)

2.4) Nguyên lý về động thái của hệ sinh thái nhân văn

2.4.1.1) Sự ổn định của các hệ sinh thái

Hình 2.37: Mô hình "đồi Nga" về sự ổn định và ổn định tạm thời của một hệ thống vật lý. Một hòn bi di chuyển từ chỗ lỏm này đến chỗ lỏm khác, tùy thuộc vào cường độ (mức năng lượng) của một sự thay đổi môi trường như là sự rung (shake)

2.4) Nguyên lý về động thái của hệ sinh thái nhân văn 2.4.1.1) Sự ổn định của các hệ sinh thái

Hình 2.38: Một mô hình ổn định tạm thời cho một hệ sinh thái. Sinh khối tích lũy thông qua diễn thế, vàcác nhi ễu loạn làm giảm sinh khối. Tăng tính ổ định tạm thời chỉ rằng những thay đổi môi trường lớn hơn là cần thiết để làm nhiễu hệ thống. Vài nhiễu loạn làm thay đổi môi trường làm cho nócócác đặc trưng hoàn toàn khác khi tích lũy sinh khối liên tục. Các điểm A, B vàD bi ểu thị 3 kiểu ổn định cơ bản.

2.4) Nguyên lý về động thái của hệ sinh thái nhân văn

Hình 2:39) Mức độ tác động vàgi ới hạn chịu đựng của các hệ sinh thái

2.4) Nguyên lý về động thái của hệ sinh thái nhân văn

Hình 2.40: Ví dụ về những khả năng sự biến đổi tình trạng của HST RỪNG

2.5) Nguyên lý về cơ cấu cấp bậc và tương tác cận kề

Hình 2.41: Cơ cấu cấp bậc của các hệ sinh thái

2.5) Nguyên lý về cơ cấu cấp bậc và tương tác cận kề [2]

Các hệ sinh thái đô thị có cơ cấu cấp bậc (hierarchy structure), trong đó, các hệ lân cận về mặt địa lý luôn có sự tác động lẫn nhau.

Hướng gió: giócóth ể đưa khíô nhi ễm của các HST bên ngòai vào

đô thị.

Cao độ trên lưu vực: Đô thị ở hạ nguồn chịu tác động của các HST ở thượng nguồn về ô nhiễm nước, ô nhiễm độ đục trong nguồn nước mặt.

Kết cấu địa chất của tầng nước ngầm: vi ệc khai thác nước ngầm quá độ của một khu vực bên ngòai cóth ể gây sụt lún đất vàsuy gi ảm mục nước ngầm của một Hệ St khác.

Tác động tương tác của thủy triều với HST Đô thị ven biển cóth ể gây

ra vấn đề xâm nhập mặn

Quần thể (Population)

Quần xã (Community)

Hệ sinh thái (Ecosystem) Sinh đới (Biome)

Hình 2.42: Cơ cấu cấp bậc sinh thái

• Cáth ể (bậc thấp nhất) • • • • • •

Sinh quyển

(Biosphere) (bậc cao nhất)

Hình 2.42: Tổ chức không gian của sự sống

Các lòai Nhóm các sinh vật nuôi dưỡng lẫn nhau

Quần thể Các cáth ể của cùng lòai trong một khu vực hay vùng

Quần xã (Community) Tất ảa các quần thể trong một khu vực hay vùng

Hệ sinh thái Các quần xã + Các yếu tố phi sinh vật của một khu vực hay vùng

Câu hỏi thảo luận nhóm

1. Lập một bảng ma trận trình bày mối liên hệ tương tác giữa các

thành phần trong:

+ Hệ sinh thái rừng ngập mặn + Một khu công nghiệp

2. Vẽ sơ đồ đường dẫn trong môi trường tự nhiên của Chì(Pb)

trong hệ sinh thái đô thị TpHCM?

3. Vẽ sơ đồ đường dẫn trong môi trường tự nhiên của Thuốc trừ

sâu trong hệ sinh thái đô thị TpHCM?

4. Vẽ sơ đồ khối thiết kế một hệ thống sinh thái công nghiệp gồm các nhàmáy: ch ế biến gỗ, nhà mấy giấy, nhàmáy đường, nhá máy sản xuất sút, nhàmáy s ản xuất phân bón. Cần thêm những thành phần nào khác để khu công nghiệp sinh thái phát triển bền vững vàthân thi ện môi trường.