Khái niệm
Hệ sinh thái
Hệ sinh thái là tổ hợp của một quần xã
sinh vật với môi trường vật lý mà quần
xã đó tồn tại, trong đó các sinh vật tương
tác với nhau và với môi trường để tạo
nên chu trình vật chất (chu trình
sinh-địa-hoá) và sự chuyển hóa của
năng lượng.
Ví dụ: Ao, hồ, một khu rừng, một
con sông, thậm chí một vùng biển...là
những hệ sinh thái điển hình.
Hệ sinh thái lại trở thành một bộ phận
cấu trúc của một hệ sinh thái duy nhất
toàn cầu hay còn gọi là sinh quyển
(Biosphere).
Hệ sinh thái được nghiên cứu từ lâu và vì
vậy, khái niệm này đã ra đời ở cuối thế
kỷ thứ XIX dưới các tên goị khác nhau
như “Sinh vật quần lạc” (Dakuchaev,
1846, 1903; Mobius,1877). Sukatsev
(1944) mở rộng khái niệm “Sinh vật
quần lạc” thành khái niệm “Sinh vật địa
quần lạc hay Sinh địa quần lạc”
(Biogeocenose). Thuật ngữ “Hệ sinh
thái” (Ecosystem) được A. Tansley nêu
ra vào năm 1935 và trở thành phổ
biến, được sử dụng rộng rãi nhất vì nó
không chỉ bao hàm các hệ sinh thái tự
nhiên mà cả các hệ sinh thái nhân tạo, kể
cả con tàu vũ trụ. Đương nhiên, tàu vũ
trụ là một hệ thống kín, đang hướng đến
trạng thái mở khi con người tạo ra trong
đó quá trình tự sản xuất và tiêu thụ nhờ
tiếp nhận nguồn năng lượng và vật chất
từ bên ngoài. Hiện tại, tàu vũ trụ tồn tại
được là do con người cung cấp cho nó
các điều kiện thiết yếu (vật chất, năng
lượng, nước...) để con người và các sinh
vật mang theo tồn tại được. Do vậy, nó
trở thành một hệ đặc biệt, không
giống với bất kỳ hệ sinh thái nào
trên mặt đất. Thuật ngữ hệ sinh thái
của A. Tansley còn chỉ ra nhũng hệ
cực bé (Microecosystem), đến các hệ
lớn như một khu rừng, cánh đồng
rêu (Tundra), biển, đại dương và hệ cực
lớn như sinh quyển.
Hệ sinh thái luôn là một hệ động lực hở
và tự điều chỉnh, bởi vì trong quá trình
tồn tại và phát triển, hệ phải tiếp nhận cả
nguồn vật chất và năng lượng từ môi
trường. Điều này làm cho hệ sinh thái
hoàn toàn khác biệt với các hệ thống vật
chất khác có trong tự nhiên.
Do là một hệ động lực cho nên hoạt động
của hệ tuân theo các định luật thứ nhất
và thứ hai của nhiệt động học. Định
luật I cho rằng: năng lượng không tự
sinh ra và cũng không tự mất đi mà chỉ
chuyển từ dạng này sang dạng khác, còn
định luật thứ II có thể phát biểu dưới
nhiều cách, song trong sinh thái học cho
rằng: năng lượng chỉ có thể truyền từ
dạng đậm đặc sang dạng khuếch tán,
ví dụ, nhiệt độ chỉ có thể truyền từ
vật nóng sang vật lạnh, chứ không có
quá trình ngược lại.
Bản thân hệ sinh thái hoàn chỉnh và toàn
vẹn như một cơ thể, cho nên tồn tại
trong tự nhiên, hệ cũng có một giới
hạn sinh thái xác định. Trong giới
hạn đó, khi chịu một tác động vừa
phải từ bên ngoài, hệ sẽ phản ứng lại
một cách thích nghi bằng cách sắp xếp
lại các mối quan hệ trong nội bộ và
toàn thể hệ thống phù hợp với môi
trường thông qua những “mối liên hệ
ngược” để duy trì sự ổn định của mình
trong điều kiện môi trường biến động.
Tất cả những biến đổi trong hệ xảy ra
như trong một “hộp đen” mà kết quả tổng
hợp của nó là “sự trả lời” (hay “đầu ra”)
tương ứng với những tác động (hay “đầu
vào”) lên hệ thống. Trong sinh thái học