CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.2. Đánh giá sức khỏe hệ sinh thái hồ bằng các Ecological indicator
1.2.2. Các phương pháp đánh giá sức khỏe hệ sinh thái hồ
Jorgensen và cộng sự (2010) trong cuốn sổ tay về sử dụng các indicator để đánh giá sức khỏe hệ sinh thái đã tổng hợp được 3 phương pháp chủ yếu để đánh giá sức khỏe hệ sinh thái hồ, đó là phương pháp đo trực tiếp (DMM – Direct Measurement Method); phương pháp mơ hình sinh thái (EMM – Ecological Model Method); và phương pháp sử dụng chỉ số sức khỏe hệ sinh thái (EHIM – Ecosystem Health Index Method) [22].
Phương pháp đo trực tiếp (Direct Measurement methods – DMM)
trải qua các bước:
- Nhận dạng, lựa chọn các indicator cần thiết sẽ được áp dụng trong quá trình đánh giá;
- Đo trực tiếp hay tính tốn gián tiếp các indicator đã lựa chọn;
- Đánh giá sức khỏe hệ sinh thái dựa vào kết quả của các giá trị indicator.
Phương pháp mơ hình sinh thái học (Ecological Model Method – EMM) sử dụng để đánh giá sức khỏe hệ sinh thái trải qua năm bước cơ bản
(hình 1.1).
- Xác định độ phức tạp và cấu trúc của mơ hình, tùy thuộc vào cấu trúc của hệ sinh thái
- Thiết lập mơ hình sinh thái học thơng qua việc thiết kế khung lý thuyết, phát triển các cơng thức trong mơ hình, ước tính các thơng số trong mơ hình.
- Định cỡ mơ hình sinh thái học để đánh giá tính thích hợp của mơ hình trong quá trình đánh giá sức khỏe hệ sinh thái
- Tính tốn sức khỏe của các indicator trong hệ sinh thái
- Đánh giá sức khỏe hệ sinh thái thông qua giá trị của các indicator Fu Liu Xu và cộng sự (2001) đã dùng 2 phương pháp DMM và EMM để đánh giá sức khỏe hệ sinh thái của hồ Chao ở Trung Quốc và kết quả thu được từ 2 phương pháp đánh giá là khá tương đồng nhau. Những kết quả này cũng tương ứng với tình trạng phú dưỡng quan sát thấy tại hồ Chao. Trong thời gian từ tháng 4 năm 1987 đến tháng 3 năm 1988, hiện tượng nước nở hoa diễn ra nghiêm trọng, nhất là giữa tháng Tám đến tháng Mười năm 1987 và một đợt từ giữa tháng Tư đến tháng năm 1987. Cả hai sự kiện nghiêm trọng trên đã làm suy giảm sức khỏe hệ sinh thái của hồ một cách đáng kể [55].
Những nghiên cứu đó cũng chỉ ra rằng phương pháp DMM có thể được sử dụng để đánh giá sơ bộ về sức khỏe hệ sinh thái của hồ nước trong
trường hợp khơng có đủ dữ liệu. Tuy nhiên, do thiếu các tiêu chuẩn, có hai vấn đề lớn với việc sử dụng DMM để đánh giá sức khỏe hệ sinh thái hồ: (1) chỉ có thể đánh giá tình trạng sức khỏe một cách tương đối; (2) khơng thể so sánh về tình trạng sức khỏe hệ sinh thái giữa các hồ khác nhau [22].
Hình 1.1. Quy trình của phương pháp mơ hình sinh thái học (EMM) sử dụng để đánh giá sức khỏe hệ sinh thái
Về EMM, đây là phương pháp khá mới trong đánh giá sức khỏe hệ sinh thái. Phương pháp EMM ít tốn thời gian hơn các phương pháp thí nghiệm và giám sát. Để thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực mới này trong đánh giá sức khỏe hệ sinh thái, cần nhiều hơn những nghiên cứu trường hợp và dẫn liệu. Những vấn đề chính phương pháp EMM này là làm thế nào để phát triển một mơ hình sinh thái hồ đáng tin cậy và làm thế nào để tích hợp nó với các indicator cho sức khỏe hệ sinh thái. Những nỗ lực để phát triển và áp dụng các mơ hình sinh thái hồ từ trước đến nay đã chỉ ra rằng những bước quan trọng nhất là pre-examination (tiền khảo sát) hệ sinh thái hồ, xác định độ phức tạp của mơ hình sẽ đề xuất, ước tính của các thơng số của mơ hình,
Có Khơng
Phân tích cấu trúc của HST Thiết lập mơ hình sinh thái học Định cỡ mơ hình sinh thái học Thỏa mãn? Tính tốn sức khỏe HST của các Đánh giá sức khỏe Thiết kế biểu đồ lý thuyết
Phát triển phương trình
Ước tính các thơng số
Xác định các indicator đánh giá
và hiệu chuẩn các kết quả của mơ hình. Q trình này địi hỏi thời gian dài mới đảm bảo cung cấp đầy đủ các thông tin, dữ liệu cần thiết. Bên cạnh đó, để dự đoán những thay đổi về sức khỏe hệ sinh thái hồ khi điều kiện mơi trường biến động, mơ hình sinh thái phải được thiết kế với một “cấu trúc động”. Bởi vì với mơ hình thơng thường, ln chỉ có một cấu trúc nhất định và một tập hợp các thông số cố định. Để khắc phục điều này, cần thiết có một mơ hình gọi là “mơ hình sinh thái cấu trúc động” (Ecological Structural Dynamic Models - ESDM), trong đó hàm mục tiêu được sử dụng để xác định sự thay đổi của các thông số hiện hành nhằm thể hiện những thay đổi khi cấu trúc sinh học của hệ sinh thái thay đổi theo sự biến động của điều kiện mơi trường. Mơ hình ESDM sẽ rất thích hợp trong việc dự đoán những thay đổi đối với sức khỏe hệ sinh thái hồ. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn đang trong q trình nghiên cứu phát triển hồn thiện phương pháp này [22].
Phương pháp dựa vào chỉ số sức khỏe hệ sinh thái (Ecosystem Health
Index Method – EHIM)
Để giải quyết những nhược điểm của DMM và EMM, một phương pháp mới – Chỉ số sức khỏe hệ sinh thái (Ecosystem health index method - EHIM) – đã được phát triển. Phương pháp này dùng chỉ số xếp hạng các hệ sinh thái từ 0 đến 100 với 5 mức độ rất xấu (0-20), xấu (20-40), bình thường (40-60), tốt (60-80), rất tốt (80-100). Điều này cho phép việc dễ dàng thực hiện đánh giá định lượng và so sánh giữa các khu vực, quốc gia về sức khỏe hệ sinh thái hồ. Nghiên cứu ứng dụng phương pháp để đánh giá sức khỏe hệ sinh thái các hồ ở Ý và hồ Sào ở Trung Quốc đã chứng minh rằng EHIM là một phương pháp hiệu quả với những ưu điểm: ngun tắc đơn giản, dễ tính tốn, kết quả đáng tin cậy và trực quan [22].
Chỉ số EHI được tính theo cơng thức: EHI = ∑n wi x subEHIi
i=1 Trong đó: EHI : chỉ số sức khỏe HST tổng hợp
Sub-EHIi: chỉ số sức khỏe HST của indicator thứ i wi : trọng số của indicator thứ i
Năm bước cơ bản cần thiết khi sử dụng phương pháp EHI (hình 1.2): - Lựa chọn các chỉ thỉ
- Tính tốn các chỉ số phụ (sub-EHIs) cho tất cả các indicator đã lựa chọn
- Xác định trọng số của các indicator đã lựa chọn
- Tính tốn chỉ số EHI tổng hợp dựa vào các chỉ số phụ và trọng số của tất cả các indicator được lựa chọn
- Đánh giá sức khỏe hệ sinh thái dựa vào giá trị của chỉ số EHI tổng hợp
Hình 1.2. Quy trình đánh giá sức khỏe hệ sinh thái bằng chỉ số EHI