CHƯƠNG 4 SINH THÁI học và địa CHẤT học

NHÓM CHƯƠNG 4: SINH THÁI HỌC VÀ ĐỊA CHẤT HỌC MỤC TIÊU MÔN HỌC Sinh thái học địa chất học liên kết cách thức hấp dẫn quan trọng Những liên kết kết hợp với tiện ích chúng việc xây dựng lại mơi trường, dòng sơng, khu vực đầm lầy, hay bãi biển nhấn mạnh vấn đề Đó mục tiêu quan trọng cần tìm hiểu là:  Hiểu rõ số khái niệm sinh thái học liên kết với địa chất học  Hiểu tầm quan trọng mối quan hệ địa chất học đa dạng sinh học  Nắm bắt yếu tố làm tăng giảm đa dạng sinh học  Biết người chi phối thuộc hệ sinh thái cách làm giảm dấu chân người môi trường tự nhiên?  Hiểu cần đánh giá đạo đức môi trường thang thời gian có liên quan đến người ngày nay?  Nhận biết phục hồi sinh thái phương pháp phục hồi gì? HỒN CẢNH LỊCH SỬ NGUY CƠ TUYỆT CHỦNG CỦA CÁ HỒI VÂN (CẦU VỒNG) Ở PHÍA NAM CALOFORNIA: ĐĨ LÀ TẤT CẢ VỀ ĐỊA CHẤT HỌC Những suối ven biển đổ từ núi phía Nam California chảy vào đại dương thường không coi môi trường sống cá hồi Cá hồi vân sinh suối núi di chuyển đến đại dương - nơi chúng lại khoảng vài năm trước trở lại nơi chúng sinh để đẻ trứng Lồi cá thường có nhiều mối liên hệ với suối vùng Tây Bắc Thái Bình Dương Tuy nhiên, nơi trú ngụ lồi cá hồi vân hữu từ San Diego - nơi xa Nam California từ bắc đến nam San Francisco, nơi chúng tập hợp với đồng loại Nam California có khí hậu khơ cằn hệ thống dòng chảy thường xuyên thay đổi Phần hạ lưu suối thường khô khan vào mùa hạ lượng lớn số suối khơ cằn hạn hán xảy theo định kỳ năm Vào năm ẩm ướt, đặc biệt kéo theo sau trận cháy rừng, lũ lụt lượng lớn trầm tích phổ biến Chạy dài hệ thống suối đầu nguồn, sỏi bị kẹt lại sau trận cháy rừng hay sạc lở đất năm Từ cung cấp mơi trường sống quan trọng cho loài cá loài sinh vật sống nước khác Dòng chảy chậm mùa hạ đặc biệt quan trọng cá hồi vân - lồi có nguy bị tuyệt chủng Những trưởng thành từ biển vào suối vào mùa đông để đẻ trứng trở đại dương để đẻ trứng lần năm tới Những trứng nở đá sỏi suối cá cư trú lại suối vài tháng đến năm trước hối thúc mạnh mẽ đến đại dương di chuyển chúng cho việc di cư Một phần nghiên cứu để đánh giá môi trường sống cá hồi vân dãy Santa Monica gần Los Angeles, số hệ thống suối khảo sát đến dòng chảy chậm mùa hè Một mục đích phần kế hoạch để khôi phục nguy bị tuyệt chủng cá hồi vân phía nam để nhận định suối dãy Santa Monica có khả hỗ trợ cá hồi vân Vài số đó, có kể Malibu Creek Topanga Creek biết có diện loài cá hồi vân Địa chất dãy Santa Monica tìm nhân tố quan trọng nâng cao dòng chảy chậm mùa hè- yếu tố hạn chế cho tồn cá hồi vân phía nam California Ở nơi mà tầng nước mặt nước ngầm nối với bề mặt đá bẽ gãy hay đứt đoạn, lỗ rò suối nước phổ biến nhiều Nó tìm thấy chỗ gồ ghề dãy Santa Monica, phía tây dãy cao khác có tiềm dòng chảy chậm mùa hè địa chất tốt Như loạt đứt đoạn xa bờ xảy đất ngang qua suối hàng loạt dòng chảy chậm mùa hè xảy Những đứt đoạn từ rào cản đến mực nước ngầm, buộc nước dâng lên bề mặt, nơi lên bẽ gãy đứt đoạn Vào cuối mùa thu năm 2005, số lượng lớn hồ khảo sát Topanga Canyon khơng có cá phần lớn hồ Chỉ có hồ nơi mà cá khảo sát với lổ rò suối nước từ bẽ gãy đứt đoạn đá trầm tích sạch, cung cấp nguồn nước mát Những hồ xuất nơi mà tảng đá đá cuội có mặt đường rãnh Những tảng đá đá cuội làm khít lại đường rãnh, tạo khu vực nước chảy nhanh thượng lưu rửa hồ, cung cấp mơi trường sống với dòng chảy chậm cho cá Nghiên cứu dãy Santa Monica đưa đề nghị quan trọng để xem xét yếu tố địa chất suối đánh giá môi trường sống cá Ở phía nam California, việc làm địa chất nước ngầm quan trọng cho việc tìm hiểu mơi trường sống cá Hình 4.1 Mơi trường sống cá: Đây thuộc địa chất học Hồ hẻm núi Topanga nơi mà khe nứt hay đứt gãy tạo nên trào mạch nước, đưa nước lạnh vào hệ thống suối Nếu khơng có dòng nước lạnh này, nhiều ảnh hưởng đến môi trường sống cá hồi phương Nam.(Edward A Keller) SINH THÁI HỌC ĐỐI VỚI NHÀ ĐỊA CHẤT HỌC: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN Sinh thái học khoa học nghiên cứu việc kiểm soát phân bố phong phú sinh vật sống Nói chung, sinh thái học ngành khoa học nghiên cứu sống, tương tác mối liên hệ chúng với loài khác môi trường vô sinh Môi trường vô sinh phần lớn kiểm sốt q trình vật lý hóa học có liên quan đến chu trình sinh thái Những tương tác phức tạp đời sống môi trường rộng lớn đáng tin cậy cho sáng tạo trì giới sống Những q trình địa chất từ tồn cầu đến khu vực xuống phạm vi nhỏ nhất, chẳng hạn đá nơi thằn lằn ảnh hưởng lớn đến trình sống Những thảo luận mối quan hệ sinh thái học địa chất học bắt đầu cách xác định vài điều kiện nguyên tắc gồm loài, quần thể, cộng đồng sinh thái, môi trường sống điều kiện thích hợp cho phát triển Theo sau định nghĩa đó, xoay quanh thảo luận hệ sinh thái mà địa chất đóng vai trò tương tác với đời sống Một lồi nhóm cá thể riêng biệt, có khả giao phối với Quần thể định nghĩa nhóm cá thể riêng biệt loài sống khu vực Quần xã nhóm quần thể khác loài sống khu vực với nhiều mức độ tương tác với loài khác Chúng ta sử dụng khái niệm môi trường sống để rõ nơi mà loài riêng biệt sống; cách làm sống biết nhu cầu sống Ví dụ, nghĩ sư tử núi dãy Monata Chúng ta nói mơi trường sống núi nhu cầu sống sư tử núi ăn nai loài động vật có vú lớn khác Trước kết thúc thảo luận khái niệm sinh thái, xem xét cách ngắn gọn kiểu loài Một số loài xem xét lồi địa tìm thấy khu vực nơi mà chúng phát triển Những loài ngoại lai khác mang vào khu vực hay vùng người cho nhiều mục đích hay vơ tình Chẳng hạn, keo mang vào Hoa Kỳ trồng để chắn gió vùng khơ khan Nhiều khuynh diệp từ Australia nhập vào trồng rộng rãi nhiều nơi, có nhiều thực vật động vật khác đến từ khắp nơi trái đất Phần lớn loài ngoại lai lúc ban đầu không gây vấn đề gì, số khác có Thơng thường đề cập đến lồi có vấn đề loài xâm hại Loài cạnh tranh với loài địa thay chúng Một số lồi xâm hại mang vào cách tình cờ vận chuyển vật chất quanh giới, số có lồi có chủ đích Trong hai trường hợp khía cạnh lồi xâm hại thường khơng lường trước Sự du nhập vào loài lạ nguyên nhân cho hủy diệt thực vât động vật khắp toàn cầu Hai khái niệm hữu ích khác sinh sinh vật Sinh phần Trái Đất nơi sống tồn sinh vật có liên quan đến tổ chức sống khu vực hay vùng bao gồm toàn Trái Đất với khái niệm sau chúng ta, xem xét hệ sinh thái gì, kiểu hệ sinh thái, quan hệ địa chất học đa dạng sinh học ảnh hưởng người đến hệ sinh thái HỆ SINH THÁI LÀ GÌ VÀ NĨ HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO? Hệ sinh thái bao gồm cộng đồng sinh thái mơi trường sống nó, lượng chảy hóa chất (chẳng hạn: chất dinh dưỡng, nước, ) chuyển động theo chu trình Vì vậy, hệ sinh thái bao gồm địa chất, hóa học, thủy văn chức liên kết nhiều với đời sống có tính phức tạp Những khái niệm thể muc 4.2 Điều quan trọng nhớ dòng chảy lượng truyền khắp nơi hệ sinh thái, nơi hóa chất tái sinh sử dụng nhiều lần Chúng ta đề cập tới “chức hệ sinh thái”, tốc độ dòng chảy lượng chu trình chất dinh dưỡng hay hóa chất hệ sinh thái Trong việc bổ sung chức hệ sinh thái đặc điểm khác cần lưu ý cấu trúc, qui trình thay đổi Cấu trúc hệ sinh thái bao gồm hai phần: cộng đồng sinh vật môi trường vật chất (địa chất) Hệ sinh thái có hai q trình dòng chảy lượng chu trình hóa học Cuối cùng, kế thừa thay đổi trật tự hay đơi trật tự lồi, gọi tiến hóa hệ sinh thái; kéo theo xáo trộn chẳng hạn phun trào núi lửa, lũ lụt hay cháy rừng Nếu kết xáo trộn bề mặt đất mới, vùng đất thêm vào đảo phun trào núi lửa, kế thừa gọi nguyên sinh Thông thường, tiếp sau xáo trộn tái lập hệ sinh thái có gọi kế thừa thứ sinh Sự kế thừa thứ sinh thường liên quan đến loài thực vật gọi tiên phong chúng sống tốt điều kiện nhiều ánh sáng phát triển nhanh chóng Theo thời gian, chất dinh dưỡng truyền theo chu trình hệ thống phát triển, giai đoạn diễn ra, điều đặc trưng số lượng lớn loài, khả sử dụng lượng chu trình vật liệu chúng Giai đoạn sau kế thừa bị chiếm ưu số lồi, khu rừng gọi tăng trưởng cũ Ý tưởng phổ biến cân tự nhiên với kế thừa có trật tự để đạt trạng thái đỉnh điểm nơi mà thay đổi hệ thống nhỏ trạng thái cân điều kiện ảo khái niệm bị bác bỏ nhà sinh thái học Sự thay đổi xáo trộn qui mô thời gian không gian tiêu Có số loại hệ sinh thái,bao gồm địa, tự nhiên, người biến đổi xây dựng Rất khó tìm thấy hệ sinh thái hồn tồn tự nhiên hoạt động người diễn khắp nơi hay xâm lấn hình thức mà hầu hết hệ sinh thái bị người sử dụng phục vụ lợi ích họ Cho ví dụ, số chất thải xã hội chúng ta, chẳng hạn chì phát tán vào bầu khơng khí, truyền khắp nơi hành tinh, ảnh hưởng tất hệ sinh thái mà tiếp xúc, thường xa khu dân sinh Một vài hệ sinh thái, phạm vi rộng địa điểm mục đích, xây dựng người Ví dụ xây dựng ao hồ nơng hay loạt kênh biết bioswales thu nhận dòng chảy bề mặt nước Thực vật đầm lầy, ví dụ cattails, trồng ao hay kênh, sử dụng truyền chất dinh dưỡng nước mà phát tán chất gây ô nhiễm, giúp làm nước Hệ sinh thái ngập mặn thiết kế đặc biệt xây dựng thành nơi phương pháp vi sinh, thực vật phá hủy nước ô nhiễm giúp di chuyển chất độc nước Những hệ sinh thái qui mô lớn khác xây dựng để xử lí phần nước thải đô thị Những hệ sinh thái nhân tạo phần gọi kỹ thuật sinh học Hình 4.2 Hệ sinh thái Sơ đồ lí tưởng hóa thể điềucơ hệ sinh thái dòng chảy lượng chu trình hóa học ( Edward A Keller) CHỨC NĂNG DỊCH VỤ TỰ NHIÊN CỦA HỆ SINH THÁI Trái đât nơi thích hợp để sinh sống mơi trường tạo nguồn tài ngun thiết yếu cho nhu cầu tồn Giống nhiều lồi Trái đất, trích xuất nguồn tài nguyên tiếp nhận lợi ích chức dịch vụ tự nhiên từ hệ sinh thái (còn gọi dịch vụ hệ sinh thái) Bởi chức dịch vụ tự nhiên, có nghĩa q trình hệ sinh thái có trách nhiệm sản xuất nước khơng khí sạch, pha trộn động thực vật cần thiết cho sinh tồn Ví dụ như, dịch vụ HST giúp yếu tố chu kì truyền khắp mơi trường, cung cấp chất dinh dưỡng cho cây,di chuyển chất thải thông qua màu mỡ đất cho phép gia tăng sản lượng thu hoạch Chức dịch vụ tự nhiên bao gồm chức đệm, chẳng hạn bảo vệ khỏi mối nguy hiểm thiên nhiên, ví dụ lở đất lũ lụt Cho ví dụ, thực vật sườn dốc đứng góp phần giữ ổn định đất, thông qua liên kết phát triển rễ làm gia tăng độ bền vật liệu sườn dốc phòn tránh trận lở đất Những rễ, đặc biệt có đường kính ruột bút chì, mù đất lại với giống thép khối bê tơng Những thực vật tương tự ven bờ dòng suối cung cấp khối lượng lớn rễ giúp ổn định đất làm chậm q trình xói mòn đất ven suối Đầm lầy nước nước mặn cung cấp tầng đệm hấp thu lượng sóng lượng gió Đầm lầy ven biển giúp chống lại trận lũ lụt dọc bờ biển giúp giảm thiểu xói mòn đất Chúng ta quen biết đến chức dịch vụ tự nhiên mà hệ sinh thái Trái đất cung cấp Mặt khác, thay đổi đất, giảm bớt hay loại trừ chức dịch vụ Cho ví dụ, di chuyển đầm lầy ven biển, đễ bị nguy hiểm trận xói mòn, lũ lụt từ bão, trận cuồng phong, mà công bờ biển Khi làm cạn 11 Chương Sinh Thái Học Và Địa Chất Học Nhóm đầm lầy hay đất ngập mặn ven sông, kết làm gia tăng mối nguy hiểm từ trận lũ lụt ĐỊA CHẤT VÀ ĐA DẠNG SINH HỌC Đa dạng sinh học khái niệm quan trọng khoa học mơi trường Nhìn chung, nghĩ đa dạng sinh học, thảo luận số lượng phong phú loài hệ sinh thái quần xã sinh thái Số lượng loài thường liên quan đến phong phú lồi, phần trăm tương đối loài hệ sinh thái liên quan tới cân loài Mặt khác đơi cạnh tranh nhiều lồi ưu hầu hết đối tượng quan sát hệ sinh thái Sinh thái học thực vật sử dụng khái niệm giá trị quan trọng nhiều loài hệ sinh thái Một nguyên tắc quan trọng việc tôn trọng đa dạng sinh học địa chất ảnh hưởng đến đa dạng sinh học từ qui mô nhỏ sườn đồi đến đặc điểm quy mô lục địa, dãy núi ĐA DẠNG SINH HỌC CỦA CÁC LOÀI CÂY Ở BẮC MỸ VÀ CHÂU ÂU Sự hứng thú say mê mối quan hệ địa chất đa dạng sinh học phạm vi lục địa phân bố số lượng loài địa Bắc Mỹ so sánh với Châu Âu Bắc Mỹ có nhiều lồi địa tìm thấy Châu Âu, nguyên nhân giả thuyết liên quan đến mối liên kết kỉ băng hà, dòng sơng băng kiến tạo mảng điều định định hướng dãy núi Ở Bắc Mỹ, dãy núi trẻ đa số chạy phía Bắc Nam bao gồm núi đá và núi bờ biển phía Tây Ở Châu Âu, dãy núi trẻ có ưu va chạm mảng Châu Phi mảng Âu, tạo dãy Alpine phía đơng Tây Ban Nha xun qua dãy Himalayas (hình 4.3) Vậy điều có liên quan đến số lượng loài Bắc Mỹ Châu Âu nào? Băng hà cuối Maxima vào khoảng 20,000 năm trước, lượng băng bao phủ khoảng 30% diện tích lục địa, mơi trường khắc nghiệt cho cối Các dòng sơng băng lớn dần Bắc Mỹ châu Âu, loài phải di cư trước gia tăng băng Tại Bắc Mỹ, chúng tìm thấy hàng lang để di cư đến phía nam, châu Âu chúng bị ngăn chặn dãy đông tây Alps bao phủ băng Tại châu Âu, bị mắc kẹt dòng sơng băng nhiều lồi trở nên tuyệt chủng nhiều so với Bắc Mỹ Như thấy đa dạng sinh học loài địa Bắc Mỹ Châu Âu chịu ảnh hưởng to lớn núi lục địa tạo thành từ mảng kiến tạo Hình 4.3 Những dãy núi trẻ Trái Đất Bản đồ vùng dãy núi trẻ Chú ý dãy núi Bắc Mỹ chạy dọc theo hướng Bắc-Nam dãy núi châu Âu, dãy Alpine dãy Himalaya, chạy dọc theo hướng Đông-Tây.(Edward A Keller) TÁC ĐỘNG QUẦN THỂ VÀ NHỮNG LỒI CHỦ CHỐT: NHỮNG KHÁI NIỆM ĐĨ CĨ LIÊN QUAN THẾ NÀO ĐẾN ĐẾN ĐỊA CHẤT? Hai hay nhiều sinh vật tương tác nhiều cách phức tạp nhằm tác động đến loài sinh vật khác hệ sinh thái Những sinh vật chịu ảnh hưởng nhiều môi trường khác chức hệ sinh thái (như giá trị dòng lượng, chu trình chất dinh dưỡng) theo nhiều cách để giúp trì hệ thống Một số cá thể có ảnh hưởng quần xã mạnh mẽ ảnh hưởng bất cân xứng đến phong phú loài Chúng ta gọi lồi lồi chủ chốt, có nhiều ví dụ mối quan hệ địa chất với loài chủ chốt việc trì hệ sinh thái đa dạng sinh học Chúng ta thảo luận hai vấn đề số đó: q trình hình thành dòng chảy Cơng viên Quốc gia Yellowstone rừng tảo bẹ Nam California QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH SUỐI VÀ SINH THÁI HỌC: CÂU CHUYỆN NHỮNG KHE SUỐI, LỒI NAI SỪNG TẤM VÀ SĨI TẠI CÔNG VIÊN QUỐC GIA YELLOWSTONE Hệ thống khe suối hệ thống mạnh mẽ bao gồm kênh suối, phù sa, cát, sỏi đá Những dòng nước mát mẻ, sẻ cung cấp nước từ tuyết tan, nước mưa xâm nhập vào đá đất lên khe suối tạo nên dòng chảy gồm hệ thống thẩm thấu mạch nước Lượng nước cung cấp dòng chảy thấp vào mùa hè Lượng nước hỗ trợ cho sống suối, bao gồm cá sinh vật khác tạo thảm thực vật môi trường ven suối, điều đề cập đến môi trường xung quanh suối khác vùng đất liền kề Hệ thống sông suối làm chậm lại sói mòn hai bên bờ tạo bất lợi cho trầm tích hệ thống dòng chảy Một số thực vật ven sông liễu thức ăn cho động vật, lồi nai nai sừng tấm, loài ăn thực vật Nếu loài ăn lượng non lớn phong phú thực vật bị suy giảm đáng kể, điều làm tổn hại tới dòng suối cách giảm bóng mát, tăng xói mòn trầm tích có hại vào dòng chảy Bùn lắng loại nhiễm nguồn nước làm giảm tài ngun đất (bùn sản phẩm xói mòn) làm suy giảm động vật thủy sinh (a) Hình 4.4 Sói dòng suối Cây liễu bên bờ suối Blacktake vào mùa xuân 1996 bị nai sừng ăn nên bị biến (vườn quốc gia Yellowstone) (b) Sau năm sói xuất hiện, thảm thực vật mọc dày (William J Ripple) Dựa diễn công viên Yellowstone năm 1960-1990, sói chưa xuất nai sừng chưa bị giết hại Những liễu loài thực vật ven suối bị nai sừng ăn hết Sau đó, vào năm 1990 sói đưa vào hệ sinh thái vườn quốc gia Yellowstone Theo quan sát nhà khoa học động vật hoang dã báo cáo sói thành cơng việc săn nai sừng khu vực ven suối nơi mà nai sừng ăn non Loài nai sừng sớm phản ứng tránh ven suối trừ thật cần thiết Trong khoảng năm từ năm 1998 đến năm 2002, tỷ lệ liễu bị nai sừng ăn khoảng 90% xuống gần Theo dự đoán, thực vật ven suối gần phần khôi phục lại giống năm 1920 sói cuối bị giết (hình 4.4) Mặc dù xuất lồi sói tranh cãi sói có vai trò quan trọng hệ sinh thái nơi mà chúng có mặt Những sói xuất săn bắt dọa nai sừng tránh khu vực ven suối, tác dụng chúng cải thiện hai bên bờ suối chất lượng nguồn nước (hình 4.5) 10 Có thể khơi phục lại nhiều cảnh quan nhưng, khơi phục, phải xem xét trao cho số yếu tố mà đơi gọi "Big Three" phục hồi: trình thủy văn, đất đá, thảm thực vật Quá trình thủy văn bao gồm toàn thuỷ văn Đập Ngăn Nước Biển Và Đa Dạng Sinh Học Đập ngăn nước biển cấu trúc làm bê tông, tảng đá lớn, gỗ xây dựng song song với bờ biển, với mục tiêu ngăn xói mòn bờ biển (Hình 4.A) Sóng vỡ tường (chứ khơng phải bãi biển lộ thiên), giảm xói mòn bờ biển Các đập ngăn nước biển gây thu hẹp bãi biển chúng xâm nhập thể vào bờ biển Đập ngăn nước làm cho nhũng sóng lượng chúngbị phản hồi ngược lại Những đợt sóng phản hồi làm xói mòn phần cát gần đập, xa làm thu hẹp thêm bờ biển Trừ có nhiều cát có sẵn để thay cát bị ăn mòn bãi biển khoảng thời gian từ nhiều năm nhiều thập niên ngày trở nên hẹp so với lúc trước Trong vài trường hợp, bãi biển biến mất, ngoại trừ lúc thủy triều thấp ta thấy Có đa dạng loài sử dụng hệ sinh thái biển Ngao lồi động vật có vỏ khác, sâu cua cát sống bề mặt Động vật, bao gồm chim cá, săn ăn cát rửa sóng Tảo bẹ, gỗ trơi, mảnh vụn thực vật khác tìm thấy bề mặt, với bọ chét cát côn trùng ăn rác Khi bãi biển bị thu hẹp đập ngăn nước, tất sống bị đưa vào khu vực hẹp Có động vật cát chim ăn nghỉ ngơi bờ biển Ngồi ra, bãi biển có gỗ trôi tảo bẹ mắc kẹt để cung cấp môi trường sống cho côn trùng Kết là, đa dạng sinh học bãi biển Một sơ đồ lý tưởng thay đổi thể hình 4.B Đại ý giảm mơi trường sống lồi hệ sinh thái, đa dạng chúng thay đổi Một số lồi bị suy giảm số khác biến Điều đặc biệt có khả bãi biển gần biến sau xây dựng đập ngăn nước biển 22 Hình 4A.Bãi biển Nam California thu hẹp môi trường biển cát lấn 23 24 Sự Phục Hồi Của Sông Kissimmee Phục hồi Sơng Kissimmee trung tâm phía nam Florida dự án phục hồi sông đầy tham vọng Mỹ Trước q trình kênh hố, dòng sơng dài gần 160 km (100 dặm, uốn khúc qua vùng ngập lũ rộng nhiều km rộng (Hình 4.C) Dòng sơng có thủy văn bất thường làm ngập lụt vùng ngập lụt thời gian dài Chính thế, vùng lũ sơng hỗ trợ cho hệ sinh thái đa dạng sinh học bao gồm loài thực vật đất ngập nước, chim lội, chim nước, cá, động vật hoang dã khác Khoảng trước năm 1940, có người sống lưu vực Kissimmee, việc sử dụng đất chủ yếu canh tác chăn thả gia súc Tuy nhiên, phát triển tăng trưởng cách nhanh chóng xảy Chiến tranh giới II vào năm 1947, lũ lụt lan rộng xảy bão di chuyển qua lưu vực Kết tiểu bang Florida yêu cầu phủ liên bang lập kế hoạch kiểm soát lũ lụt cho trung nam Florida Việc kênh hóa sơng Kissimmee kế hoạch từ khoảng năm 1954 đến năm 1960, năm 1962 năm 1971, sơng kênh hóa Xấp xỉ hai phần ba vùng lũ thoát nước, kênh đào khai quật, biến sông uốn khúc thành đường thẳng Kết việc kênh hoá chức hệ sinh thái bị suy thoái Vùng đất ngập nước với quần thể chim cá bị giảm đáng kể Khủng hoảng mát sông tiếp tục nhiều năm trước phục hồi nỗ lực thảo luận kế hoạch Mục đích phục hồi để trả lại phần dòng sơng vùng ngập rộng Mục tiêu cụ thể để: • Phục hồi lại tính đa dạng sinh học chức hệ sinh thái trước • Tái tạo lại mơ hình quần thể trồng đầm lầy xưa • Thiết lập lại điều kiện thủy văn với kéo dài lũ lụt vùng lũ ban đầu • Tái tạo lại mơi trường dòng sơng vùng ngập lũ kết nối với sơng trước Dự án khơi phục Đại hội Hoa Kỳ ủy quyền vào năm 1992, hợp tác với Cục Quản lý Nước Nam Florida Quân đội Hoa Kỳ, Kỹ sư Quân đội Tổng quát kế hoạch phục hồi hiển thị hình 4.D Sự phục hồi Sông Kissimmee dự án triển khai, vài năm trước Trong năm 2001, xấp xỉ 12 km vùng đất gần kênh phục hồi đến kênh chằng chịt với vùng đầm lầy ngập nước dài 24 km Kết là, thảm thực vật đầm lầy tái thiết, chim loài động vật hoang dã khác trở lại Tiềm nguy lũ lụt giải kế hoạch phục hồi, cho phép dòng sơng tự di chuyển qua vùng ngập lũ đồng thời trì bảo vệ khỏi lũ lụt Tiếp tục việc bảo vệ khỏi lũ lý tồn dòng sơng khơng bị trả lại mà có trước kênh hóa; số cấu kiểm soát lũ lụt gỡ bỏ thứ khác trì Chi phí khơi phục Sơng Kissimmee lớn nhiều lần chi phí kênh hóa Tuy nhiên, dự án phản ánh giá trị trì đa dạng sinh học cung cấp cho hoạt động giải trí mơi trường tự nhiên 25 26 27 Sự phục hồi Florida Everglades Florida Everglades coi kho báu sinh thái có giá trị quốc gia Các hệ sinh thái Everglades trải dài từ loạt hồ nhỏ gần Orlando, phía nam Florida tới Vịnh Florida với chiều dài hàng trăm kilomet (hình 4.E) Khu vực phía bắc Hồ Okeechobee bao gồm vùng lưu vực cung cấp nước cho hồ, khu vực phía nam hồ hệ thống đất ngập nước trải dài, mơ tả thuỷ văn học như vùng rộng nơng dòng nước chảy chậm Khách du lịch từ khắp nơi giới tham quan Everglades nhiều hệ Họ đến để xem cảnh quan độc vơ nhị, lồi động vật hoand dã nơi Everglades nhà 11.000 loài thực vật, hàng trăm loài chim nhiều loài cá động vật biển có vú khác, có lồi Manatee Florida có nguy tuyệt chủng Các vùng đất ngập nước khu vực xung quanh môi trường sống lại cuối gần 70 lồi bị đe doạ có nguy tuyệt chủng, có lồi báo Florida lồi cá sấu Mỹ Từ khoảng năm 1900, phần lớn Everglades khai thác cho nông nghiệp phát triển đô thị, lại 50 phần trăm vùng đất ngập nước ban đầu Một hệ thống kênh rạch đê bao phức tạp kiểm sốt phần lớn dòng nước cho nhiều mục đích khác nhau, bao gồm kiểm sốt lũ, cung cấp nước thoát nước Trong nhiều thập kỉ, việc thoát nước đầm lầy lấn chiếm khu thị làm suy thối hệ sinh thái Everglades tới mức mà tài nguyên bị trừ chương trình phục hồi thực Việc phục hồi tiến hành, dự án môi trường vùng đất ngập nước lớn giới Chương trình 28 nỗ lực kéo dài 30 năm với chi phí lên tới 10 tỉ la Những mục tiêu phục hồi bao gồm:  Phục hồi trình thuỷ văn tự nhiên  Tăng cường phục hồi loài địa, đặc biệt lồi có nguy tuyệt chủng  Cải thiện chất lượng nước, đặc biệt kiểm sốt chất dinh dưỡng từ nơng nghiệp thị  Phục hồi môi trường sống cho tất động vật hoang sống Everglades Kế hoạch khôi phục hành động hăng liên quan đến đối tác liên bang, tiểu bang lạc đồng minh, lượng lớn nhóm quan tâm đến Everglades.Tiến độ đến đáng ý, việc ô nhiễm nguồn nước chảy vào Everglades hoạt động nông nghiệp giảm gần nửa Do đó, nước vào hệ thống nhiều so với năm trước Ngoài ra, hàng ngàn héc-ta xử lý để loại bỏ loài ngoại lai xâm lấn, tiêu tiêu Brazil cá rơ phi (một lồi từ Châu Phi) nhằm mục đích cải thiện bảo tồn mơi trường sống cho nhiều lồi có nguy tuyệt chủng lồi khác Kế hoạch khơi phục Everglades kế hoạch dài hạn liên quan đến nhiều năm nghiên cứu khoa học chưa hồn thành Chương trình phức tạp thực tế có triệu người sống nam Florida Khu vực có kinh tế phát triển nhanh chóng cần phải giải nhiều vấn đề đô thị liên quan đến chất lượng nước sử dụng đất Có lẽ vấn đề lớn nước, kế hoạch cần phải xem xét kỹ lưỡng việc khôi phục nước để cung cấp nước số lượng địa điểm để hỗ trợ hệ sinh thái Everglades Đây thách thức hàng triệu người Nam Florida cạnh tranh nguồn nước Mục tiêu trọng tâm việc khôi phục để đảm bảo tính bền vững lâu dài tài nguyên nước hệ sinh thái Everglades Thực việc bao gồm:  Kiểm soát dân số Nam Florida, kiểm soát người tiếp cận Everglades, kiểm soát phát triển người xâm lấn vào Everglades  Áp dụng nguyên tắc thống môi trường (mọi thứ ảnh hưởng đến thứ khác, xem chương 1) để hiểu rõ dự đoán kết xảy từ thay đổi đến phần địa chất, thuỷ văn, sinh thái hệ thống  Áp dụng nguyên tắc phòng ngừa (xem Chương 1) 29 Phân tích tỷ lệ thay đổi hệ thống liên quan đến nước, đất động vật hoang dã, liên quan đến người Rõ ràng người dân Nam Florida quốc gia đánh giá hệ sinh thái Everglades áp dụng khoa học với kết để thực chương trình phục hồi sinh thái sâu rộng Hy vọng thành cơng, hệ tương lai nhìn lại thời điểm "khởi nguồn" (chơi chữ) để bắt đầu bảo vệ nguồn tài nguyên sinh thái có giá trị Bắc Mỹ  Sự Phục Hồi Của Các Cồn Cát Ven Biển Những Bãi Biển Pocket: Trường Đại Học California, Santa Barbara Trường Đại học California, Santa Barbara, có vài kilomet bờ biển khn viên trường Hai bãi biển nhỏ tồn vị trí nơi mà vách đá bị gián đoạn cắt qua kênh tiền sử Ở vị trí này, cát thổi từ bãi biển vào đất liền khoảng hàng chục mét, loạt cồn cát ven biển thấp hình thành Qua nhiều năm, cồn cát định hình lồi họ Phiên hạnh Nam Phi Cây họ Phiên hạnh đến bao phủ toàn khu cồn cát, ức chế chức thông thường cồn cách không cho trồng khác phát triển ức chế vận chuyển cát tự nhiên Kết đa dạng sinh học hệ sinh thái cồn bị giảm đáng kể Việc phục hồi cồn cát liên quan đến việc phơi nắng thực vật họ Phiên hạnh Điều thực cách bao phủ chúng nhựa đen vài tháng, chúng chết biến thành mùn Cồn cát sau trồng với lồi cồn cát địa (Hình 4.F) Khi thảm thực vật tự nhiên quay trở lại cồn cát, hệ sinh thái phục hồi Việc khôi phục đụn cát đơn giản dễ hiểu, với nhiệm vụ ngắn hạn: loại bỏ loài ngoại lai, xâm lấn thay chúng loài địa Khi điều thực hiện, chức hệ sinh thái hồi phục đa dạng sinh học tăng lên Trong trường hợp này, khôi phục phận (tức cây) thúc đẩy khơi phục q trình (nghĩa cho phép cát cồn di chuyển) Tuy nhiên, ví dụ Everglades sơng Kissimmee, q trình thủy văn cần khơi phục trước khơi phục lại thành phần chu kỳ đề cập đến vùng nước bề mặt nước ngầm Đất đá bao gồm vi sinh vật cư trú đất Thảm thực vật vật liệu trang bìa đất liền hệ sinh thái đất ngập nước Khi áp dụng Big Three dự án phục hồi sớm nhận phục hồi sinh thái áp dụng nghệ thuật phần 30 phần áp dụng khoa học Điều thường đủ hệ sinh thái đặc biệt để xác định cấu trúc chức trình cách xác phục hồi sinh thái có tái tạo, ảnh hưởng tới nước mặt nước ngầm Đất đá bao gồm vi sinh vật nằm đất Thảm thực vật vật liệu che phủ đất hệ sinh thái đất ngập nước Khi áp dụng “Big Three” dự án phục hồi, sớm nhận khôi phục sinh thái, áp dụng ngày nay, phần nghệ thuật phần khoa học ứng dụng Điều thường đủ hệ sinh thái cụ thể để xác định chức năng, cấu trúc trình chúng cách xác.Phục hồi sinh thái có phần đóng góp xã hội với đóng góp khoa học Về mặt này, phục hồi hoạt động xã hội Sự đóng góp người dân cộng đồng nơi khôi phục diễn ra, gọi bên liên quan, quan trọng việc thiết lập mục tiêu khôi phục Một loạt họp công khai để lấy ý kiến kiến nghị tổ chức trước bắt đầu dự án khôi phục Có phản hồi mục tiêu điểm cuối khoa học, hệ mục tiêu Ví dụ, phục hồi đầm lầy nước mặn muốn trồng đầm lầy để giảm tải chất dinh dưỡng đến mức độ cụ thể, mức điểm cuối khoa học Nếu quay điểm cuối khơng đạt được, việc xem xét lại mục tiêu theo thứ tự Các biện pháp khoa học đề cập đến phép đo giám sát xảy dọc theo hướng đạt điểm cuối khoa học mục tiêu phục hồi Sự đóng góp khoa học quan trọng việc phát triển tiêu chí biện pháp Sự phục hồi tốt áp dụng nguyên tắc quản lý thích ứng, q trình cải thiện sách kế hoạch quản lý thông qua học hỏi kinh nghiệm từ khứ dự án Với quản lý thích ứng, khoa học sử dụng phần tách rời dự án khôi phục từ đánh giá dự án ban đầu thông qua thực theo dõi sau dự án Các nỗ lực phục hồi sinh thái khác - từ thủ tục đơn giản, loại bỏ loài thực vật kỳ lạ trồng lồi mong muốn, với trọng tâm khơi phục lại thành phần cấu trúc, tái thiết toàn cảnh quan, với trọng tâm trình Tái thiết cảnh quan hệ sinh thái đòi hỏi phải có kiến thức sâu sắc quy trình địa chất thủy văn Bảng 4.1 liệt kê chi tiết q trình phục hồi Bất kể tính chất mức độ phục hồi thực hiện, q trình thương lượng người quan tâm đến dự án, người phục hồi nhà khoa học đưa khuyến nghị, thu thập liệu phân tích kết Cũng cần phải thừa nhận việc đánh giá dự án khôi phục lâu trước xây dựng Đánh giá bao gồm việc xác định khía cạnh nhạy cảm môi trường dự án cách họ tương tác với giá trị lịch sử văn hoá quan trọng Trước xây dựng, cần phải có đánh giá cẩn thận điều kiện địa chất, thuỷ văn thảm thực vật nơi để phù hợp với mơi trường thủ tục phục hồi Nói cách khác, đánh giá thủy văn, địa chất thực vật theo mục tiêu chung dự án khơi phục Trong q trình phục hồi, giám sát thường cần thiết để giúp đánh giá liệu mục tiêu đạt hay không Ngoài ra, toàn dự án, bao gồm việc phát triển mục tiêu, người phục hồi nên làm việc chặt chẽ với người cộng đồng có liên quan, bao gồm nhà mơi trường, chủ sở hữu tài sản, nhóm lợi ích khác để tối đa hóa hội hợp tác dự án khôi phục Cuối cùng, điều quan trọng để nhận khôi phục 31 sinh thái, thường thành cơng, có thành cơng hỗn hợp Điều đặc biệt có khả xảy năm dự án khôi phục, có khó khăn bất ngờ xảy ra, làm thay đổi kế hoạch khôi phục cần thiết Cũng có kiện tự nhiên, chẳng hạn hạn hán bão lớn, ảnh hưởng đến hoạt động phục hồi Bảng 4.1 Các bước quy trình lập kế hoạch khởi động “Dự án Phục hồi Sinh thái” Phát triển mô tả sinh thái khu vực khôi phục Cung cấp hiểu biết rõ ràng nhu cầu phục hồi Xác định mục tiêu mục đích dự án Xác định cụ thể thủ tục sử dụng để đạt phục hồi Hiểu rõ hệ sinh thái mục tiêu mà việc khôi phục cố gắng đạt Xác định xem hệ sinh thái phục hồi tự trì nào; nghĩa cung cấp dòng lượng vòng tuần hồn hố học để đảm bảo tự trì lâu dài hệ sinh thái khôi phục định với mối liên kết đến hệ sinh thái khác Chỉ rõ tiêu chuẩn thực suốt trình phục hồi giám sát sau hoàn thành Làm việc với tất người quan tâm đến dự án (các bên có liên quan) từ bắt đầu đến lúc hoàn thành việc hoàn thành theo dõi sau dự án nối tiếp Kiểm tra hậu tiềm tàng dự án xảy ra; nghĩa áp dụng nguyên tắc thống môi trường, thứ ảnh hưởng đến thứ khác dự đoán tác động cấp, nhị cấp tam cấp xảy Một khái niệm khác liên quan đến phục hồi sinh thái kỹ thuật sinh học, việc sử dụng thảm thực vật dự án kỹ thuật để đạt mục đích cụ thể bảo vệ bờ sơng khỏi xói mòn Ở quy mơ lớn hơn, kỹ thuật sinh thái bao gồm thiết kế xây dựng hệ sinh thái Tạo liên kết Việc liên kết Lịch sử mở đầu lồi Cá hồi vân phía Nam có nguy tuyệt chủng với khái niệm Suy nghĩ thảo luận câu hỏi sau: Tại bạn nghĩ cá hồi vân phía nam California bị nguy hiểm? Làm quần thể họ ổn định phục hồi (nghĩa tăng lên)? Điều đóng vai trò việc gia tăng dân số khoa học / giá trị người việc phục hồi lồi có nguy tuyệt chủng cá hồi thép phía nam? Kiến thức hệ thống địa chất thủy văn góp phần đến việc thấu hiểu cách thức hoạt động hệ sinh thái nói chung hệ sinh thái bao gồm đầu thép Miền Nam nói riêng? 32 Tổng hợp Sinh thái học ngành học nghiên cứu sinh vật tương tác mối liên hệ chúng với với mơi trường vơ quanh chúng Nó xem ngành học yếu tố ảnh hưởng đến phân bố phong phú loài Một hệ sinh thái cộng đồng sinh vật hữu tương tác chúng với môi trường vô cơ, nơi mà lượng luân chuyển hóa chất tuần hồn Do đó, việc hiểu hệ sinh thái liên quan đến hiểu biết địa chất, sinh địa chất, thuỷ văn mơi trường Địa chất có nhiều mối liên kết với đa dạng sinh học thông qua ảnh hưởng đến phong phú phân bố thực vật động vật Các ví dụ bao gồm mơi trường sống lồi cá hồi chấm vùng Nam California, khu rừng Bắc Mỹ châu Âu, sói nai Vườn Quốc gia Yellowstone mối quan hệ chúng với trình suối, rừng ngập mặn California liên quan đến tương tác rái cá biển nhím chúng ăn Hoạt động quan tâm người chiếm ưu hầu hết hệ sinh thái trái đất Các trình (tác động) làm giảm đa dạng sinh học, bao gồm mát toàn hệ sinh thái tuyệt chủng nhiều lồi Các q trình quan tâm chuyển đổi đất, nư chuyển đổi đất đai từ môi trường tự nhiên sang sử dụng cho nông nghiệp đô thị, đưa đến lồi xâm lấn, q trình gây thay đổi toàn cầu thay đổi đến chu trình sinh học Giảm dấu chân sinh thái người hệ sinh thái trái đất nhiệm vụ quan trọng bao gồm, với hoạt động khác, kiểm soát dân số người, quản lý nguồn tài nguyên Trái đất cho bền vững quản lý chất thải cách hiệu Chúng ta cần có mơi trường đạo đức phù hợp dựa quy mô thời gian mà người dân quan tâm Nếu chọn để trì nguồn tài nguyên hệ sinh thái, có mối quan hệ tương đối tốt với ngơi nhà (Trái đất), lồi tồn hành tinh lâu chút Phục hồi sinh thái lên trình quan trọng với nhiều mục tiêu nhiệm vụ Nói chung, phục hồi sinh thái nhằm mục đích tái lập cấu trúc, q trình chức hệ sinh thái bền vững Xem xét khái niệm Gia tăng dân số: Kiểm soát gia tăng dân số mục tiêu quan trọng việc trì mơi trường giảm tác động người lên môi trường Nếu chúng 33 ta khơng thể kiểm sốt phát triển người, có thành công việc quản lý bền vững nguồn tài nguyên Tính bền vững: tính bền vững nhiệm vụ mơi trường Duy trì hệ sinh thái trái đất cần thiết hy vọng trì hệ thống người Chúng ta chia sẻ hành tinh với vô số sinh vật khác, nhiều số cần thiết cho sựu thịnh vượng Vì vậy, xem xét địa chất hệ sinh thái, cần phải xem xét mối liên kết dẫn tới phát triển bền vững bối cảnh rộng Trái đất hệ thống: hệ sinh thái phần quan trọng hệ thống trái đất, liên kết sinh vật hữu với môi trường vô chúng Các hệ thống địa chất thủy văn có mối quan hệ từ đơn giản đến phức tạp với cộng đồng sinh vật Những sinh vật có mối liên kết quan trọng đến đa dạng sinh vật sống hệ sinh thái Duy trì hệ thống sống trạng thái mong muốn bền vững phải liên quan đến hiểu biết vai trò q trình địa chất thủy văn trì quy trình theo cách hỗ trợ điều kiện sinh học mong muốn Các trình rủi ro Trái đất, Đánh giá Rủi ro Nhận thức: hệ sinh thái có chức hỗ trợ tự nhiên có liên quan đến mối nguy sạt lở đất sụt lún Thảm thực vật ven suối làm tăng ổn định bờ suối khả chống xói mòn Vùng đất ngập nước cân nước lũ cách giữ giải phóng cách chậm chạp, làm giảm nguy lũ lụt Các vùng đất ngập nước cung cấp vùng đệm cho sóng bão từ đại dương, giúp bảo vệ khu vực ven biển khỏi bị xói mòn lũ lụt Kiến thức Giá trị Khoa học: Khoa học sinh thái cung cấp nhiều thông tin hệ sinh thái Cách sử dụng kiến thức để khơi phục trì hệ sinh thái phản ánh giá trị Từ khóa quan trọng: biodiversity (p 115) ecological restoration (p 126) ecology (p 112) ecosystem (p 114) Câu hỏi đánh giá Xác định hệ sinh thái Mối quan hệ loài cộng đồng sinh thái gì? Ý nghĩa đa dạng sinh học? Những yếu tố làm tăng giảm đa dạng sinh học? Bạn học từ lịch sử lồi sói Vườn Quốc gia Yellowstone rái cá biển rừng bách Nam California? Đập ngăn nước biển làm giảm dạng sinh học nào? Ý nghĩa quy tắc vàng mơi trường? 34 Phục hồi sinh thái gì? Khác biệt khôi phục sinh thái, du nhập, kỹ thuật sinh học gì? 10 Một số mối liên hệ quan trọng địa chất sinh thái gì? Câu hỏi tư phê phán 1.Một hệ sinh thái bao gồm cộng đồng sinh thái mơi trường vơ Bạn nghĩ hai số quan trọng sao? Nói cách khác, bạn có nghĩ mơi trường vật lý có trước có sống đó, hay sống ảnh hưởng đến mơi trường vật lý mức độ lớn vai trò địa chất? Hoặc hai điều quan trọng không kém? Truy cập luồng cục Cẩn thận kiểm tra dòng suối mơi trường xung quanh cố gắng xác định mức độ ảnh hưởng người Dòng suối bạn quan sát có phải mộ ứng viên cho việc phụ hồi? Nếu vậy, làm được? Nếu khơng phải ứng viên cho việc phục hồi, khơng? Tại số nhà địa chất học chuyên gia thủy văn nhận thức chức hệ sinh thái môi trường sinh học? Tại số nhà sinh vật học không ý thức chi tiết điều kiện vật lý thủy văn hệ sinh thái mà chúng hoạt động? Có thể làm để thu hẹp khoảng cách người làm việc với hệ thống sống người làm việc hệ thống địa chất thủy văn? Wepsite liên kết Introduction to Environmental Geology, 5e trang wep trả phí chứa lượng lớn tài nguyên đa phương tiện kèm theo đánh giá để giúp bạn nghiên cứu chủ đề chương Việc sử dụng công cụ học tập trang web giúp nâng cao hiểu biết bạn địa chất môi trường Sử dụng mã truy cập kèm với văn này, truy cập www.mygeoscienceplace.comin để:  Xem lại khái niệm chương  Đọc với liên kết đến Pearson eText tài nguyên web chuyên biệt chương  Hình dung Giải thích chủ đề chương trình đầy thách thức cách sử dụng Geoscience Animation Library and Hazard City, Assignments in Applied Geology  Kiểm tra với câu đố trực tuyến 35 36 ... niệm sinh thái học liên kết với địa chất học  Hiểu tầm quan trọng mối quan hệ địa chất học đa dạng sinh học  Nắm bắt yếu tố làm tăng giảm đa dạng sinh học  Biết người chi phối thuộc hệ sinh thái. .. hệ địa chất học đa dạng sinh học ảnh hưởng người đến hệ sinh thái HỆ SINH THÁI LÀ GÌ VÀ NĨ HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO? Hệ sinh thái bao gồm cộng đồng sinh thái mơi trường sống nó, lượng chảy hóa chất. .. Khi làm cạn 11 Chương Sinh Thái Học Và Địa Chất Học Nhóm đầm lầy hay đất ngập mặn ven sông, kết làm gia tăng mối nguy hiểm từ trận lũ lụt ĐỊA CHẤT VÀ ĐA DẠNG SINH HỌC Đa dạng sinh học khái niệm