Mục tiêu Bài 2:
IỄ Giúp người học vận dụng cách tiếp cận hệ thông ở bài
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
Trang 31 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
Trang 4SỰ 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
IỰMN | 4 9M | NHẬNVẬN |, TicH HOP
(Natural Xa ho Humon | * lì nh nụ | Integrated
ecosystem) ecosystem] HN ecosystem)
\,
Trang 5
2.1) Khái niệm hệ sinh thái tự nhiên Thành GIEN TẾ CƠ me C K1 sụn phẩn = >| BAO?” QUAN |” me K1 sụn hiru sinh 1 ệ m v ‘ co thố ng lề Hệ cơ | | He mẹ Hệ sinh LH an lề quan - ~ ®>| quấn || sinh Ea the thé thai
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
Trang 7£ Hệ thống kinh tế HỆ SINH THÁI NHÂN VAN Dác tiến trình hị nhiên Nhiéu loan va thich 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 “` N Lam i P : : ` Fi ^ ị \ / ⁄ Ni \ tb
(Bác thay đổi vả xi thải
Ni của con ngựủi “ N 5 ` À enn ~_— rs Ầ` ˆ *, a wo
of “vu cha hệ sinh
Trang 82.3) 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
Trang 92.3) Hệ sinh thái tích hợp (đồ thị công nghiệp) x Thành phân xã hội: Thành phân kỹ thuật — Công „Gia a | nghệ + HT tô chức chính trị
+ Khu CN Khu CX + Hệ thống sản xuat
+ Nha may + HT Giáo dục
Trang 10CÁC 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
Trang 112.1) 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
Trang 142.1) 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
Trang 152.1) 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 ;
Trang 162.1) 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
Trang 172.1) 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
Trang 182.1) Nguyên lý về cầu trúc các hệ sinh thái nhân văn nông nghiệp a) Phan hệ tự nhiên Nhóm các yếu tố vô sinh hay môi trường vật lý (nội hệ) đất - nước và không khí Trong đó bao gồm:
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
Trang 192.1) 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
Trang 212.1) Nguyên lý về câu trúc các hệ sinh thái đô thị tích hợp <—— Môi trường kinh tế xã hội bén ngồi đơ thị (trong nước, quốctế) _ ——> Hinh vane Mô linia don giản cau MÔI TRƯỜNG KINH TẾ - VĂN HÓ A - XÃ HỘI Lu4† pháp - thể chế tiên lệ - an ninh Giáo dục - tập quán trúc MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN ĐẤT NƯỚC KHƠNG KHÍ
Môi trường tự nhiềm bền ngoải (mua, gió, thú triều ) >
Cac do thi lan can
Trang 222.1) 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 Kinh tế xã hội Đưa ra các quyết định sản xuất, các chính sách, luật để
đảm bảo phát triển Đưa ra các quyết định
khai thác tài nguyên, các
chính sách, luật để đảm
bảo phát triển bên vữn
Trang 232.2)Nguyên lý về ranh giới hệ thông —- mơi trường bên ngồi
Mỗi hệ STNV có một ranh giới địa lý về mặt không gian, chịu tác động
của hai loại môi trường bên ngồi : mơi 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
Trang 24CÁC NGUYÊN LÝ CHUNG VỀ HỆ SINH THÁI
2.2)Nguyên lý về ranh giới hệ thông —- mơi trường bên ngồi
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
Trang 25CÁC 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
Trang 26CÁC 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
Trang 27+ Tiến trình biến đổi vật chất (tự
Trang 28Biến 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
Trang 29¡Má yI
Noung tu- mua ~
"(Mưa tuyết mưa đá
| Hd hấn từ thực vát
Chay thoát ;
HH] “hài
Tha m xu6 ng t t tf
Dö nq nước dudi dat
Trang 30Khyéch far PhON hity
Df pen ⁄ CỚz &- t2: OG rig vg fh, A ` ⁄, “ “ b
Trang 31“ ‘guyéa hoat dong awe \ rang AO p pro 2e a Cố đ/nh bồng VÒNG, ah TTN vi khuan ty a7 € ai 2/915 _ T fet phan 77 y bối J7 kkuuêh a hoa Y * HÀ „uy Mey
Trang 32Ln — — - C2 77/2 oe, sa ee 22⁄27 P POU CD, \ Se ba UAW KR Hs /7 wa Sar or SAL S77 OS? A palit SIL, SE
Phat? Phot pha
Trang 33biến 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
Trang 34+ 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———>
Trang 35+ Tiến trình biến đổi
Trang 36+ 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
Trang 37+ Tiền trình biến đổi năng lượng (tự nhiên — nhân tạo)
+ Biến đối năng lượng nhân tạo
trong hệ sinh thái xảy ra chủ yêu trong thành phân hệ kỹ thuật công nghệ” Nhận biết các tiên trình biễn đổi trong các thành phân kỹ thuật công nghệ rất cần thiết cho các giải pháp ngăn ngừa ô nhiễm, sản
Trang 382.15: Tiên trình biên đổi năng lượng mặt trời
Trang 39Sức tải môi trường (Carrying Capacity)
« Đối với một hệ sinh thái bên vững, qui mô quần
thể và khả năng cung cấp thức ăn phải cân
bằng lâu dài dù có thể dao động trong thời gian
ngắn nào đó
- Sức tải môi trường là số cá thể của một lòai
nào đó cân bằng bên với hệ sinh thái trong thời gian dài nếu khơng có sự suy thối của môi
Trang 40Hình 2.16: Sức tải môi trường (Carrying Capacity) Carrying Capacity Population Expansion and collapse 3 4 Sigmoidal growth a Time
Sức tải môi trường của một quần thể nào đó có thể được hỗ trợ về một nguôn 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 có thể bị hủy diệt và tử vong có thể