Bài 2 nhận thức các hệ sinh thái với phương pháp luận hệ thống (bộ môn phân tích hệ thống môi trường)

Ý NGHĨA VÀ SỰ CÀN THIẾT CỦA VIỆC NHẬN THỨC CÁC HỆ SINH THÁI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LUẬN HỆ THÓNG + Phân tích hệ thống để xây dựng các mô hình sinh thái _ Unite dụng phân tích hệ sinh thái tr

Mục tiêu Bài 2:

1 vào việc nhận thức các quy luật của các hệ sinh thái

— cơ sở nên tảng của quản lý môi trường

Nhận biết sự phát triển của khái niệm hệ sinh thái và

sinh thái học

Nhận dạng các đối tượng hệ sinh thái trong thực tế

quản lý môi trường

Câu trúc hệ sinh thái tự nhiên: Sinh vật và môi trường

lự nhiên

Các tiễn trình biến đối trong HST Tự nhiên:vật chất —

năng lượng- chúng lọai

Các quy luật thay đồi theo thời gian của thành phân tự

nhiên trong hệ STNV

1 Ý NGHĨA VÀ SỰ CÀN THIẾT CỦA VIỆC NHẬN THỨC CÁC HỆ

SINH THÁI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LUẬN HỆ THÓNG

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

_ Unite dụng phân tích hệ sinh thái trong xây dựng các

báo cáo hiện trạng, đánh giá tác động môi trường

+ Xác định phạm vi và qui mô phân tích môi trường

+ Sự tương tác và thích nghi của sinh vật đối với yếu tổ

môi trường

SỰ PHÁT TRIÊN CỦA KHÁI NIỆM HỆ SINH THÁI

Thi y J) NNNgẶ MỄ y 3¬ The kị 2J

HE SINH THAI san HE SINH THAI HA the HE SINH THAI

(Natural Xa ho Humon | * lì nh nụ | Integrated

2.1) Khái niệm hệ sinh thái tự nhiên

hệ sinh thái “tự nhiên” (ecosystem), là một khái niệm về một tổ

chức có ý niệm không gian trong đó hệ thống bao gồm các thành

phần hữu sinh (sinh) và vô sinh (thái) trong đó có áp dụng với

nhiều cập độ không gian, tử kích thước của một giọt phân cho đến

cả hành tinh Ví dụ, toàn thể khu vực sa mạc có thể 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 có thể phân

biệt như là một hệ sinh thái

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

ng hi Chu trinh nang ludng

Chu trinh nuéc vd ché

dé dang chdy Cac chu trinh vat chat

Tiển trình thay đổi chủng laai

(Bác thay đổi vả xi thải

Ni của con ngựủi “ N 5

of “vu cha hệ sinh

*“ thái tư nhin ¿

Giao thông

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

nhấn mạnh vai trò của các hệ thống công nghệỆ- kỹ thuật (các nhà máy, phương tiện giao thông là các hệ thống chuyển hóa vật chất và nẵng

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:

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

+ Phương tiện giao thông + HT Tập quan - lễ hội

CÁC NGUYÊN LÝ CHUNG VỀ HỆ SINH THÁI

2.1) Nguyên lý về cấu trúc thành phân tự nhiên

Nhóm các yếu tổ 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: -. -

«hong <> Trong dé bao gdm:

Nhting chat v6 co (C, N, CO2, H20, .) tham gia vao cac tiến trình

biến đổi, trong sinh thái học cổ điển gọi là các chu trình tuần hoàn

vat chat

Những chất hữu cơ: (protein, gluxit, lipit va cac chat mun hUtu cơ

.) liến kết các thành phần hữu sinh và vô sinh

Chế độ khí hậu (nhiệt độ và các yếu tố vật lý khác)

2.1) Nguyên lý về cấu trúc thành phân tự nhiên

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

Sinh vật sản xuất: gồm các sinh vật tự dưỡng: chủ yếu là cây

xanh, và các thành phần hấp thu nẵng 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, sẵp xếp lại và phân hủy

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 là các vi khuẩn, nấm phân hủy các

hợp chất phức tạp của chất nguyên sinh chết, hậãp thụ một số sản

phẩm phân hủy, và giải phóng các chất vô cơ dinh dưỡng thích hợp

cho sinh vật sản xuất, cũng như giải phóng chất vô cơ là nguồn

năng lượng, là chất ức chế hoặc kích thích đối với thành phần khác

cua hé sinh thai

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

IMẶT TRỜI (Nang lượng mặt trời)

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

Tích tụ

°- eee Ỷ—= Ỷ—

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

Hé sinh thai ao —ho:

- Các hợp chất vô sinh: vô cơ và hữu cơ cơ bản như: nước, axit

carbonic, ôxy, canxi, muối, nitØ, photpho, amino axit, axit humic

.hiện diện trong đất bùn đáy ao, nước ao

- Sinh vật sản xuất: các thực vật bám và thực vật nhỏ trôi nổi như:

tảo (phù du, phiêu thực vật)

- Sinh vật lớn tiêu thụ: gồm ấu trùng, phiêu sinh động vật, các loài

thủy sản ăn thịt hay ăn chất hữu cơ

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

2.1) ví dụ về cầu 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 than thao .),

quần thể động vật rừng (Heo rtfng, nai, khi, ca sau .):

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

quần thể phiêu sinh động vật; vi khuẩn ;

nước thủy triều;

chế đồ khí hậu;

2.1) ví dụ vê cầu 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, nitØ, photpho, amino axit, axit humic

.hiện diện trong đất đáy biến và nước biến

Sinh vật sản xuất: các thực vật bám và thực vật nhỏ trôi nổi trong

nước biển (phù du, phiêu thực vật)

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

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

2.1) Nguyên lý về cầu 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 có quan hệ tác động qua lại và phụ thuộc lẫn nhau

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

Những chất vô cơ (C, N, CO2,

H2O, .) tham gia vào các tiến

trình biến đổi, trong đó có thêm

các hợp chất trong phân bón và

thuốc trừ sâu

NhỮng chất hữu cơ: (protein,

gluxit, lipit và các chất mùn hữu

cơ .) liên kết các thành phần hữu

sinh và vô sinh

Chế độ khí hậu (nhiệt độ và các

yếu tố vật lý khác)

Nhóm các yếu tố sinh vat

(quần xã sinh vật)

Sinh vật sản xuất gÔm 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 là các vi khuẩn, nấm phân hủy, n6ám nhân

oe

2.1) Nguyên lý về cầu 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 có các biến vào như lượng tiên, 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, chỉ tiên ra

Các gia đình là các thành phần 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 là các thành phần cơ

bản của hệ xã hội thuộc hệ sinh thái nhân văn nông nghiệp

2.2) Khái niệm hệ sinh thái nhân văn

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

<—— Môi trường kinh tế xã hội bén ngoài đô thị (trong nước, quốctế) _ ——> Hinh

vane

Mô linia

don

giản

cau

Cac do thi lan can

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

ứng nhu cầu xã hội

Thành phân Kỹ thuật — Công | Kinh tế xã hội Tự nhiên

nghệ

Ky thuat - Cung cap dich vu,| Thai chat thai gay 6

Công nghệ sản phẩm đáp | nhiễm, làm hệ thống tự

nhiên mất ồn định Khai thác tài nguyên

khai thác tài nguyên, các

chính sách, luật để đảm

bảo phát triển bên vữn

2.2)Nguyên lý về ranh giới hệ thông —- 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 trường tự nhiên và môi trường

kinh tê xã hội và có tác động ngược lại

Tương tác hệ STNV — Môi trường tự nhiên

Các hệ STNV trong thực tế đều có ranh giới địa lý xác định về

mặt hành chánh Ví dụ một Quận, một Tỉnh, Thành phổ

Môi trường tự nhiên bên ngoài tác động lên hệ ST Đô thị thông

qua các đầu vào là các yếu tổ tự nhiên như : mưa, khí hậu, nước

lụt, bão, giông gió, cung cấp các khóang sản, gÕ, 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 thông —- 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 là các yếu tổ như: tri thức (internet,

sách, bào truyền thông), kỹ thuật công nghệ, máy móc thiết bị,

người nhập cư, tỉ giá tiền 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

khâu sản phẩm, xuất khẩu lao động, di cư

CÁC NGUYÊN LÝ CHUNG VỀ HỆ SINH THÁI

2.2)Nguyên lý về ranh giới hệ thông —- môi trường bên ngoài

Các tác động vòng lặp phản hôi này thông qua các tiễn trình biễn 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 có thế phát triển bền vững

Không phải chỉ có sự thay đổi môi trường bên ngòai mới gây

ra sự biên đối của hệ ST Đô thị Một sự thay đổi trong thành

phân của chính hệ STĐô thị cũng tạo ra hiệu ứng thay đổi

tổng thê

Ví dụ, một sự thay đổi trong hệ sinh thái tự nhiên như lũ lụt cũng có thê gây ra thay đổi hệ xã hội (thay đổi cách sống, cách tổ chức trú ân sống chung với lũ ) từ đó làm thay đồi

tổng thê hệ STNV

CÁC NGUYÊN LÝ CHUNG VỀ HỆ SINH THÁI

2.3) Nguyên lý về tiến trình biến đồi trong các HST

Có nhiều tiến trình biến đổi phức tạp diễn ra trong các hệ STNV,

các tiễn trình biến đổi này diễn ra theo dạng vòng lắp phản hồi

Có 5 nhóm tiến trình biến đổi chính trong các hệ sinh thái :

+ Tiến trình biến đổi vật chất (tự nhiên — nhân tạo)

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

+ Tiến trình biến đổi chủng loài

+ Ti€n trinh bién ddi thdng tin

+ Tiến trình biến đổi tài chính (dòng tiền)

+ Tiến trình biến đổi vật chất (tự

nhiên — nhân tạo)

Biến đổi vật chất tự nhiên

Sự vận chuyển các nguyên tố cần thiết cho sự sống và các hợp 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 luông 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, NO8 ); các kim loại nặng nhu Arsen,

Chì, thủy ngân Ơ nông thôn, cần chú ý đến luỗng phân bón va

thuộc trừ sâu

Việc nghiên cứu chu trình các chất dinh dưỡng rất có ý nghĩa trong

việc bảo đảm sự cân bằng của hệ sinh thái Việc nghiên cứu các độc

tố và chu trình chuyển hóa của chúng qua các thành phần trong

HST có ý nghĩa rất lớn trong việc bảo vệ môi trường, ngắn ngửa

nguy cơ suy thoái môi trường, bảo đảm phát triển bền vững

¡Má yI

Noung tu- mua ~

"(Mưa tuyết mưa đá

| Hd hấn từ thực vát

HH] “hài

Dö nq nước dudi dat

Hình 2.10: Tiên trình chu chuyên nước trong sinh quyên

Df pen ⁄ CỚz &- t2: OG rig vg fh, A ` ⁄, “ “ b

/ T22 7221 Hé hep ` Ca Cac hos

“ ‘guyéa

hoat dong

awe \

rang AO p pro 2e a

Phat? Phot pha

IU Van _c22„ê2 sĩ ” a> Z

biến đôi vật chất nhân tạo

Đâu vào: các yêu tô 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 chat

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 có nguồn gốc từ HST

khác, nước thủy triều từ HST bién

Đâu ra: các yếu tố vật chất đi ra khỏi hệ sinh thái như: sự xuất khau

sản phẩm, nguyên liệu đên 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 suôi có nguôn gốc từ HST chảy ra

bên ngòai, nước ra biển

Biên đổi vật chất trung gian: là sự biên đổi trong nội bộ HST Trong

biên đối này, cần quan tâm đặc biệt đên biên đồi và lan truyền các

chat gay 0 nhiém

+ Tiền trình biến đồi vật chất (tự nhiên — nhân tạo)

biến đổi vật chất nhân tạo

Đầu vào ĐẦU ra

Khéng khi

Thực phẩm Dâu khí “——————————> Thành phd quôc tê, Thương mại Năng lượng nhiệt thải ———> Ý tưởngƑ——————————>

Nguyên liệu thé [ruyền thông Thành phẩm hàng hóa———>

+ Tiến trình biến đổi

năng lượng (tự nhiên —

nhân tạo)

+ Biến đồi năng lượng tự nhiên

Đâu vào là năng lượng bức xạ do ánh sáng mặt trời mang lại thông

qua sinh vat sản xuất tạo ra chất hữu cơ Sự vận chuyên năng lượng

dinh dưỡng từ nguôn thực vật, đi qua hàng loạt sinh vật trong chuỗi

dinh dưỡng, được tiêp diễn bằng cách một số sinh vật này dùng sinh

vật khác làm thức ăn gọi là chuỗi thức ăn

Trong sinh thái học cô điễn, phân tích luông năng lượng của hệ thông

qua các khái niệm: chuôi thức ăn, lưới thức ăn và bậc dinh dưỡng,

câu trúc dinh dưỡng, và các hình tháp sinh thái

Lưu ý: quan tâm đến các định luật vật lý như bảo toàn năng lượng,

biên đổi các dạng năng lượng Đôi với các HST nhân tạo, khi phân

tích luông năng lượng cân chú ý đến sự tham gia luồng năng lượng

của sô năng lượng hóa thạch (dâu hỏa, than đá, khí thiên nhiên) đi

vào hệ thông