Bài 2 Nhận thức các hệ sinh thái với phương pháp luận hệ thống

Bài 2 NHẬN THỨC CÁC HỆ SINH THÁI VỚI PHƯƠNG PHÁP LUẬN HỆ THỐNG Mục tiêu Bài 2: 1. Giúp người học vận dụng cách tiếp cận hệ thống ở bài 1 vào việc nhận thức các quy luật của các hệ sinh thái – cơ sở nền tảng của quản lý môi trường 2. Nhận biết sự phát triển của khái niệm hệ sinh thái và sinh thái học 3. Nhận dạng các đối tượng hệ sinh thái trong thực tế quản lý môi trường. 4. Cấu trúc hệ sinh thái tự nhiên: Sinh vật và môi trường tự nhiên 5. Các tiến trình biến đổi trong HST Tự nhiên:vật chất – năng lượng- chủng lọai 6. Các quy luật thay đổi theo thời gian của thành phần tự nhiên trong hệ STNV 1. Ý NGHĨA VÀ SỰ CẦN THIẾT CỦA VIỆC NHẬN THỨC CÁC HỆ SINH THÁI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LUẬN HỆ THỐNG + Phân tích hệ thống để xây dựng các mô hình sinh thái + Ứng 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 tố môi trường SỰ PHÁT TRIỂN CỦA KHÁI NiỆM HỆ SINH THÁI Hình 2.1: Sự phát triển của khái niệm hệ sinh thái theo phương pháp luận hệ thống 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 cấp độ không gian, từ 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 2.2: Sự tích hợp thành hệ sinh thái Hình 2.3: Sơ đồ đơn giản của một hệ sinh thái trong tự nhiên 2.2) Khái niệm hệ sinh thái nhân văn Hình 2.4 a,b: Các mô hình đơn giản của hệ sinh thái nhân văn 2.3) Hệ sinh thái tích hợp (đô thị công nghiệp) nhấn mạnh vai trò của các hệ thống công nghệ- kỹ thuật (các nhà máy, phương tiện giao thông là các hệ thống chuyển hóa vật chất và năng 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: Hình 2.5 : Tiếp cận hệ thống tích hợp : hệ kỹ thuật – hệ xã hội và hệ tự nhiên 2.3) Hệ sinh thái tích hợp (đô thị công nghiệp) Thành phần tự nhiên: Sinh vật + Môi trường vật lý Thành phần xã hội: + Gia đình + HT tổ chức chính trị + Hệ thống sản xuất + HT Giáo dục + HT Tập quan – lễ hội + Hệ thống luật pháp + . . . . . . . Thành phần kỹ thuật – Công nghệ + Khu CN. Khu CX + Nhà máy + Phương tiện giao thông Hình 2.6: Mô hình hệ sinh thái tích hợp CÁC NGUYÊN LÝ CHUNG VỀ HỆ SINH THÁI 2.1) Nguyên lý về cấu trúc thành phần tự nhiên Nhóm các yếu tố 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: 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 sinh thái học cổ điển gọi là các chu trình tuần hoàn vật chất. Những chất hữu cơ: (protein, gluxit, lipit và các chất mùn hữu 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 phần 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 năng 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, sắp 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, hấp 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 của hệ sinh thái. 2.1) Nguyên lý về cấu trúc các hệ sinh thái tự nhiên Hình 2.7 a: Mô hình cấu trúc hệ tự nhiên 2.1) Nguyên lý về cấu trúc các hệ sinh thái tự nhiên Hình 2.7b: Mô hình cấu trúc hệ tự nhiên 2.1) ví dụ về cấu trúc hệ sinh thái tự nhiên Hệ sinh thái ao –hồ: - Các hợp chất vô sinh: vô cơ và hữu cơ cơ bản như: nước, axit carbonic, ôxy, canxi, muối, nitơ, 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 cấu 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 thân thảo. . .), quần thể động vật rừng (Heo rừng, nai, khỉ, cá sấu. . .); quần thể động vật dưới nước (tôm, cá, giáp xác. . .) ; quần thể phiêu sinh động vật; vi khuẩn . . .; nước thủy triều; chế độ khí hậu; 2.1) ví dụ về cấu 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, nitơ, photpho, amino axit, axit humic. . .hiện diện trong đất đáy biển và nước biển. 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 ăn thịt hay ăn chất hữu cơ. Sinh vật hoại sinh gồm vi khuẩn, trùng roi, nấm. . . 2.1) Nguyên lý về cấu 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. Hình 2.8a: Mô hình đơn giản cấu trúc hệ sinh thái nhân văn 2.1) Nguyên lý về cấu trúc các hệ sinh thái nhân văn nông nghiệp 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 vật (quần xã sinh vật) Sinh vật sản xuất gồm 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 tạo. . a) Phân hệ tự nhiên 2.1) Nguyên lý về cấu 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 tiền, 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, chi tiền 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 Hình 2.8b: Mô hình đơn giản cấu trúc hệ sinh thái nhân văn 2.1) Nguyên lý về cấu trúc các hệ sinh thái đô thị tích hợp Một hệ sinh thái đô thị là một tổng thể tích hợp bao gồm 3 phân hệ: tự nhiên và xã hội và kỹ thuật –công nghệ, có quan hệ phụ thuộc lẫn nhau. Hình 2.9: Mô hình đơn giản cấu trúc hệ sinh thái tích hợp 2.1) Nguyên lý về cấu trúc các hệ sinh thái đô thị tích hợp Cung cấp môi trường sống, nghĩ ngơi giải trí. . . Cung cấp tài nguyên, không gian sản xuất. . . Tự nhiên Đưa ra các quyết định khai thác tài nguyên, các chính sách, luật để đảm bảo phát triển bền vững, tăng dân số tạo ra áp lực. Đưa ra các quyết định sản xuất, các chính sách, luật để đảm bảo phát triển bền vững Kinh tế xã hội Thải chất thải gay ô nhiễm, làm hệ thống tự nhiên mất ổn định Khai thác tài nguyên. . . . Cung cấp dịch vụ, sản phẩm đáp ứng nhu cầu xã hội Kỹ thuật – Công nghệ Tự nhiênKinh tế xã hộiKỹ thuật – Công nghệ Thành phần 2.2)Nguyên lý về ranh giới hệ thống – 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 tế 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 phố. . . Môi trường tự nhiên bên ngoài tác động lên hệ ST Đô thị thông qua các đầu vào là các yếu tố tự nhiên như : mưa, khí hậu, nước lụt, bão, giông gió, cung cấp các khóang sản, gỗ, 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 thống – 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 tố 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 khẩu sản phẩm, xuất khẩu lao động, di cư. . . CÁC NGUYÊN LÝ CHUNG VỀ HỆ SINH THÁI 2.2)Nguyên lý về ranh giới hệ thống – môi trường bên ngoài Các tác động vòng lặp phản hồi này thông qua các tiến trình biến 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 thể phát triển bền vững. Không phải chỉ có sự thay đổi môi trường bên ngòai mới gây ra sự biến đổi của hệ ST Đô thị. Một sự thay đổi trong thành phần của chính hệ STĐô thị cũng tạo ra hiệu ứng thay đổi tổng thể. Ví dụ, một sự thay đổi trong hệ sinh thái tự nhiên như lũ lụt cũng có thể gây ra thay đổi hệ xã hội (thay đổi cách sống, cách tổ chức trú ẩn sống chung với lũ. . ) từ đó làm thay đổi tổng thể hệ STNV. CÁC NGUYÊN LÝ CHUNG VỀ HỆ SINH THÁI 2.3) Nguyên lý về tiến trình biến đổi trong các HST Có nhiều tiến trình biến đổi phức tạp diễn ra trong các hệ STNV, các tiến trình biến đổi này diễn ra theo dạng vòng lặp 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 + Tiến trình biến đổi thông 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 luồng 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, NO3….); các kim loại nặng như Arsen, Chì, thủy ngân. . . Ở nông thôn, cần chú ý đến luồng phân bón và 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, ngăn ngừa nguy cơ suy thoái môi trường, bảo đảm phát triển bền vững. Hình 2.10: Tiến trình chu chuyển nước trong sinh quyển Hình 2.11: Tiến trình chu chuyển các bontrong sinh quyển Hình 2.12: Tiến trình chu chuyển ni tơ trong sinh quyển Hình 2.13: Tiến trình chu chuyển phốt pho trong sinh quyển biến đổi vật chất nhân tạo Đầu vào: các yếu tố 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 chất 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 biển. . . Đầu ra: các yếu tố vật chất đi ra khỏi hệ sinh thái như: sự xuất khầu sản phẩm, nguyên liệu đến 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 suối có nguồn gốc từ HST chảy ra bên ngòai, nước ra biển. . . Biến đổi vật chất trung gian: là sự biến đổi trong nội bộ HST. Trong biến đổi này, cần quan tâm đặc biệt đến biến đổi và lan truyền các chất gây ô nhiễm. + Tiến trình biến đổi vật chất (tự nhiên – nhân tạo) biến đổi vật chất nhân tạo Hình 2.14: Tiến trình biến đổi vật chất nhân tạo trong HST đô thị + Tiến trình biến đổi năng lượng (tự nhiên – nhân tạo) + Biến đổi năng lượng tự nhiên Đầu vào là năng lượng bức xạ do ánh sáng mặt trời mang lại thông qua sinh vật sản xuất tạo ra chất hữu cơ. Sự vận chuyển năng lượng dinh dưỡng từ nguồn thực vật, đi qua hàng loạt sinh vật trong chuỗi dinh dưỡng, được tiếp diễn bằng cách một số sinh vật này dùng sinh vật khác làm thức ăn gọi là chuỗi thức ăn. Trong sinh thái học cổ điển, phân tích luồng năng lượng của hệ thông qua các khái niệm: chuỗi thức ăn, lưới thức ăn và bậc dinh dưỡng, cấu trúc dinh dưỡng, và các hình tháp sinh thái. Lưu ý: quan tâm đến các định luật vật lý như bảo toàn năng lượng, biến đổi các dạng năng lượng. Đối với các HST nhân tạo, khi phân tích luồng năng lượng cần chú ý đến sự tham gia luồng năng lượng của số năng lượng hóa thạch (dầu hỏa, than đá, khí thiên nhiên) đi vào hệ thống. + Tiến trình biến đổi năng lượng (tự nhiên – nhân tạo) + Biến đổi năng lượng nhân tạo trong hệ sinh thái xảy ra chủ yếu trong thành phần hệ”kỹ thuật công nghệ” . Nhận biết các tiến trình biến đổi trong các thành phần kỹ thuật công nghệ rất cần thiết cho các giải pháp ngăn ngừa ô nhiễm, sản xuất sạch hơn . . (xem hình 2.14) 2.15: Tiến trình biến đổi năng lượng mặt trời Phản chiếu bởi mây và khí quyển Phản chiếu bởi bề mặt Sự phản chiếu Hấp thụ nhiệt Hấp thụ bởi quang hợp 100 23 8 20 Hấp thụ bởi khí quyển và mây 57 47 2 Sức tải môi trường (Carrying Capacity) • Đối với một hệ sinh thái bền 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 bền với hệ sinh thái trong thời gian dài nếu không có sự suy thoái của môi trường. Hình 2.16: Sức tải môi trường (Carrying Capacity) Sức tải môi trường của một quần thể nào đó có thể được hỗ trợ về một nguồn 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 xảy ra • Tiềm năng sinh học (Biotic potential) là tốc độ tăng trưởng tối đa của quần thể do các cá thể cái trong quần thể có thể sinh sản và tất cả các cá thể có thể sống qua thời kỳ tái sinh sản. • Sự đề kháng môi trường (Environmental resistance): Các yếu tố như cung cấp thức ăn, thời tiết, dịch bệnh và thú dữ có thể làm cho một quần thể phát triển dưới tiềm năng sinh học của nó. Hình 2.17: Tháp năng lượng trong hệ sinh thái Hình 2.18: Năng lượng thực phẩm cho lòai người ở các bậc dinh dưỡng khác nhau Hình 2.19: Luồng năng lượng đi qua các hệ sinh thái • Một cách đơn giản: Nhiệt SV Sản xuất SV tiêu thụ SV phân hủy Nhiệt Hình 2.29: Mạng thức ăn (Food Web) Primary Producer Một mạng thức ăn bao gồm các đường dẫn qua đó năng lượng và dưỡng chất đi qua một hệ sinh thái Hình 2.30: Mạng thức ăn trên cạn/dưới nước (Terrestrial/aquatic food web) Quan hệ giữa các sinh vật trên cạn. Mũi tên chỉ mối quan hệ giữa thú ăn thịt và con mồi . Các chấm màu chỉ rõ loại sinh vật trên tháp dinh dưỡng Hình 2.31: Mạng thức ăn trên cạn Hình 2.32: Tháp số lượng (Pyramid of Numbers) ĐỘNG VẬT ĂN CỎ 10,000 SINH VẬT SẢN XUẤT 100,000 ĐỘNG VẬT ĂN THỊT 100 10 Động vật ăn cỏ 11,810 kg Sinh vật sản xuất 280,000 kg 2o Động vật ăn thịt 495 kg 24 kg Hình 2.33a :Tháp sinh khối (Pyramid of Biomass) Hình 2.33b :Tháp sinh khối (Pyramid of Biomass) Hình 2.34: Tháp năng lượng (Pyramid of Energy) Năng lượng hữu dụng cho mỗi bậc dinh dưỡng SV tiêu thụ sơ cấp SV tiêu thụ thứ cấp SV tiêu thụ sau cùng 10,000 1000 100 10 90% mất nhiệt 90% mất nhiệt 90% mất nhiệt Sinh vật sản xuất sơ cấp Hình 2.35: Sự tích tụ khuếch đại sinh học (Biological Magnification) Biến đổi năng lượng trong hệ sinh thái • Quang hợp (Photosynthesis) •CO2 + H2O + năng lượng C6H12O6 + O2 • Hiệu quả quang hợp < 2%, • Tiến trình quang hợp bị giới hạn bởi sự khả dụng của CO2 709 kcal • Hô hấp (Respiration) (Đốt cháy - combustion) • Biến đổi năng lượng trữ trong các hợp chất hóa học được sử dụng bởi các tế bào cho tăng trưởng , vận động , tư duy . . . •C6H12O6 + O2 CO2 + H2O + năng lượng 674 kcal 35 kcal Biến đổi năng lượng trong hệ sinh thái + Tiến trình biến đổi chủng loài + Sự nhập cư (nhân tạo hay tự nhiên) của các loài đi vào hệ sinh thái + Sự di cư (nhân tạo hay tự nhiên) của các loài đi ra khỏi hệ sinh thái + Tiến trình biến đổi chủng loài có sự dịch chuyển của các loài động thực vật giữa các HST 1. Gió mang hạt giống, bào tử, nhiều côn trùng nhỏ và nhện. 2. Nước ngầm hoặc trên mặt đất mang hạt giống, côn trùng. 3. Các loài biết bay (chim, dơi, ong) mang hạt giống, bào tử, côn trùng trong cánh hoặc cắp ở chân, và cũng mang hạt giống trong ruột. 4. Các loài vật sống trên mặt đất (động vật có vú và loài bò sát) mang các loài vật khác như trái cây nhỏ bên ngoài và hạt giống bên trong ruột và thải ra ở dạng phân. 5. Cuối cùng con người mang rất nhiều loại-không những chỉ bám vào quần áo, bên trong ruột mà còn trong các vật chứa hoặc phương tiện chuyên chở nhiều loại (cơ giới, bán cơ giới). + Tiến trình biến đổi thông tin Tất cả các lĩnh vực hay các hệ thống thành phần của hệ sinh thái đều có quá trình biến đổi thông tin: • Hệ kỹ thuật công nghệ: thông tin thị trường, vốn, công nghệ, tài nguyên sản xuất. • Hệ kinh tế xã hội: thông tin KHCN, thông tin thị trường, thông tin văn hóa giáo dục. . • Hệ tự nhiên: thông tin truyền theo mã di truyền của các lòai để thích nghi và tiến hóa từ đời này sang đời khác. + Tiến trình biến đổi tài chính (dòng tiền) Biến đổi kinh tế – tài chính chỉ xảy ro trong phạm vi hệ kinh tế xã hội. Trong phạm vi nghiên cứu quản lý môi trường, đặc biệt là nghiên cứu liên quan đến lập các dự án đánh giá tác động môi trường, dự án sản xuất sạch hơn, ngăn ngừa, kiểm sóat ô nhiễm, nhà quản lý cần phải quan tâm đến dòng tài chính của dự án, nhận biết chi phí lợi ích để có căn cứ cho các nhà lãnh đạo ra quyết định. 2.3.6. Các cơ chế của sự tương tác giữa các hệ sinh thái nhân văn cận kề: 2.3.6.1) Cơ chế vận chuyển (vectors): Gió mang nhiều thứ bao gồm: năng lượng, nhiệt,nước, bụi, khí sương và các chất gây ô nhiểm, tuyết, âm thanh, hạt giống, bào tử, nhiều côn trùng nhỏ và nhện. Nước ngầm hoặc trên mặt đất mang các chất khoáng dinh dưỡng, hạt giống, côn trùng, rác cống, phân bón và nhiều chất độc. Các loài biết bay (chim, dơi, ong) mang hạt giống, bào tử, côn trùng trong cánh hoặc cắp ở chân, và cũng mang hạt giống trong ruột. Các loài vật sống trên mặt đất (động vật có vú và loài bò sát) mang các loài vật khác như trái cây nhỏ bên ngoài và hạt giống bên trong ruột và thải ra ở dạng phân. con người mang rất nhiều loại-không những chỉ bám vào quần áo, bên trong ruột mà còn trong các vật chứa hoặc phương tiện chuyên chở nhiều loại (cơ giới, bán cơ giới). 2.3.6. Các cơ chế của sự tương tác giữa các hệ sinh thái nhân văn cận kề [2] 2.3.6.2) Các lực (Forces): a) Sự khuếch tán là lực chuyển dịch vật chất ở trạng thái hòa tan hoặc trạng thái dung dịch từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp. Ví dụ, một nhà máy xã khói với mật độ cao sẽ lan tỏa đến khu dân cư kế cận hoặc sử dụng Arsenic trong các bải khai thai vàng sẽ khuyếch tác độc chất vào các suối, sông. b) Luồng vận chuyển (Mass flow hay transport, transfer) là sự di chuyển vật chất theo sự phân bậc năng lượng. b.1) Luồng vận chuyển do nước: b.2) Luồng vận chuyển do gió c) Lực vận động (Locomotion) Là lực di chuyển một vật từ nơi này sang nơi khác bằng sự tiêu hao năng lượng. •ĐỘNG THÁI CỦA CÁC HỆ SINH THÁI 2.4) Nguyên lý về động thái của hệ sinh thái nhân văn Các hệ sinh thái nhân văn đều biến đổi theo thời gian. Một sự thay đổi môi trường bên ngoài hay sự thay đổi của các phân hệ đều tác động đến sự biến đổi của toàn hệ thống. Động thái của hệ sinh thái có thể được biểu thị bằng đồ thị BOTG của các yếu tố đặc trưng cho các luồng thông tin tín hiệu như: Năng lượng, vật chất (các yếu tố lý hóa sinh), chủng loại (số lượng cá thể, số lượng loài. . .) theo thời gian. Các đồ thị này là các kết quả quan trắc qua nhiều năm. Những đường cong diễn biến động thái của các hệ sinh thái có thể xác định bằng ba thông số độc lập: Chiều hướng tổng quát của sự biến đổi (tăng, giảm hoặc mức độ) Độ dao động tương đối quanh xu thế tổng quát (lớn hay nhỏ) Nhịp độ dao động (thường xuyên/không thường xuyên) Hình 2.36: Sự diễn thế (succession) 2.4) Nguyên lý về động thái của hệ sinh thái nhân văn 2.4.1.1) Sự ổn định của các hệ sinh thái Hình 2.37: Mô hình "đồi Nga" về sự ổn định và ổn định tạm thời của một hệ thống vật lý. Một hòn bi di chuyển từ chỗ lỏm này đến chỗ lỏm khác, tùy thuộc vào cường độ (mức năng lượng) của một sự thay đổi môi trường như là sự rung (shake) 2.4) Nguyên lý về động thái của hệ sinh thái nhân văn 2.4.1.1) Sự ổn định của các hệ sinh thái Hình 2.38: Một mô hình ổn định tạm thời cho một hệ sinh thái. Sinh khối tích lũy thông qua diễn thế, và các nhiễu loạn làm giảm sinh khối. Tăng tính ổ định tạm thời chỉ rằng những thay đổi môi trường lớn hơn là cần thiết để làm nhiễu hệ thống. Vài nhiễu loạn làm thay đổi môi trường làm cho nó có các đặc trưng hoàn toàn khác khi tích lũy sinh khối liên tục. Các điểm A, B và D biểu thị 3 kiểu ổn định cơ bản. 2.4) Nguyên lý về động thái của hệ sinh thái nhân văn Hình 2:39) Mức độ tác động và giới hạn chịu đựng của các hệ sinh thái 2.4) Nguyên lý về động thái của hệ sinh thái nhân văn Hình 2.40: Ví dụ về những khả năng sự biến đổi tình trạng của HST RỪNG 2.5) Nguyên lý về cơ cấu cấp bậc và tương tác cận kề Hình 2.41: Cơ cấu cấp bậc của các hệ sinh thái 2.5) Nguyên lý về cơ cấu cấp bậc và tương tác cận kề [2] Các hệ sinh thái đô thị có cơ cấu cấp bậc (hierarchy structure), trong đó, các hệ lân cận về mặt địa lý luôn có sự tác động lẫn nhau. Hướng gió : gió có thể đưa khí ô nhiễm của các HST bên ngòai vào đô thị. Cao độ trên lưu vực : Đô thị ở hạ nguồn chịu tác động của các HST ở thượng nguồn về ô nhiễm nước, ô nhiễm độ đục trong nguồn nước mặt. Kết cấu địa chất của tầng nước ngầm : việc khai thác nước ngầm quá độ của một khu vực bên ngòai có thể gây sụt lún đất và suy giảm mục nước ngầm của một Hệ St khác. Tác động tương tác của thủy triều với HST Đô thị ven biển có thể gây ra vấn đề xâm nhập mặn • Cá thể (bậc thấp nhất) • Quần thể (Population) • Quần xã (Community) • Hệ sinh thái (Ecosystem) • Sinh đới (Biome) • Sinh quyển • (Biosphere) (bậc cao nhất) Hình 2.42: Cơ cấu cấp bậc sinh thái Hình 2.42: Tổ chức không gian của sự sống Các lòai Nhóm các sinh vật nuôi dưỡng lẫn nhau Quần thể Các cá thể của cùng lòai trong một khu vực hay vùng Quần xã (Community) Tất ảa các quần thể trong một khu vực hay vùng Hệ sinh thái Các quần xã + Các yếu tố phi sinh vật của một khu vực hay vùng Câu hỏi thảo luận nhóm 1. Lập một bảng ma trận trình bày mối liên hệ tương tác giữa các thành phần trong: + Hệ sinh thái rừng ngập mặn + Một khu công nghiệp 2. Vẽ sơ đồ đường dẫn trong môi trường tự nhiên của Chì (Pb) trong hệ sinh thái đô thị TpHCM? 3. Vẽ sơ đồ đường dẫn trong môi trường tự nhiên của Thuốc trừ sâu trong hệ sinh thái đô thị TpHCM? 4. Vẽ sơ đồ khối thiết kế một hệ thống sinh thái công nghiệp gồm các nhà máy: chế biến gỗ, nhà mấy giấy, nhà máy đường, nhá máy sản xuất sút, nhà máy sản xuất phân bón. Cần thêm những thành phần nào khác để khu công nghiệp sinh thái phát triển bền vững và thân thiện môi trường.