Chương 2 he sinh thai và van dung HST

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG 2.1.. Theo nghĩa rộng: Sinh thái học là môn học nghiên cứu về tất cả các quan hệ giữa sinh vật hoặc một n

Bộ môn Quản lý Môi trườngViện Khoa học và Công nghệ Môi trường

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

2.1 Những vấn đề chung về sinh thái học

Theo nghĩa hẹp thì STH là môn học nghiên cứu về

“nơi ở”, và “nơi sinh sống” của sinh vật

Theo nghĩa rộng: Sinh thái học là môn học nghiên

cứu về tất cả các quan hệ giữa sinh vật hoặc một nhóm sinh vật với môi trường xung quanh và những điều kiện cần thiết cho sự tồn tại của chúng

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

2.1 Những vấn đề chung về sinh thái học

Giữa môi trường và sinh thái gắn bó mật thiết với

nhau Đối tượng của Sinh thái học là nghiên cứu

các hệ sinh thái.

Sinh thái học là khoa học cơ sở cho công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và BVMT Nó được chia thành các phân môn:

Sinh thái học cá thể

Sinh thái học quần thể

Sinh thái học quần xã

Nghiên cứu Sinh thái học

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

2.1 Những vấn đề chung về sinh thái học

Sinh thái học cá thể: nghiên cứu mối quan hệ của một số

loài cá thể của loài đối với MT mà chủ yêu phương diện hình thái, phương thức sống của động vật và thực vật cũng như phản ứng sinh lý của chúng với điều kiện MT

Sinh thái học quần thể: nghiên cứu cấu trúc và sự biến

động số lượng của một nhóm cá thể thuộc 1 loài nhất định cùng chung sống trong cùng 1 lãnh thổ, nghiên cứu mối quan hệ sinh thái giữa các thể trong nội bộ quần thể (Sự tương trợ và đấu tranh), sự biến động về số lượng của các thể trong quần thể dưới ttác đọng của điều kịên môi trường, tìm ra nguyên nhân của sự biến động đó

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

2.1 Những vấn đề chung về sinh thái học

Sinh thái học quần xã: nghiên cứu mối quan hệ sinh thái

giữa các cá thể khác loài và sự hình thành những mối quan

hệ sinh thái đó Nghiên cứu sự chuyển hoá vật chất và nănglượng trong quần xã và giữa quần xã với điều điều kịên MT

Nghiên cứu Sinh thái học: nghiên cứu về tổ chức của thế

giới sinh vật, mối quan hệ sinh vật với MT

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

2.2 Hệ sinh thái

2.2.1 Khái niệm HST

Định nghĩa: (Luật BVMT 2005)

Là hệ quần thể sinh vật trong một khu vực địa lý tự

nhiên nhất định cùng tồn tại và phát triển, có tác động qua lại với nhau.

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 Hệ sinh thái là hệ thống bao gồm một tập hợp các sinh vật cùng sống với nhau trong một không gian nhất định (sinh cảnh hay môi trường) ở một thời điểm nhất định tác động lên môi trường và cũng chịu sự tác động của môi trường.

 HST= Quần xã sinh vật + Môi trường tự nhiên + Năng lượng mặt trời

Hệ sinh thái ao

Hệ sinh thái là một khái niệm rộng và linh hoạt, vì thế có thể áp dụng cho tất

cả các trường hợp có mối quan hệ tương hỗ giữa sinh vật và môi trường, có sự

trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin giữa chúng với nhau

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ

SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

2.2.2 Tính chất của HST

Độ lớn: HST có thể có những quy mô lớn nhỏ khác nhau.

Theo A.Tanslay(1935): HST cực bé như một bể nuôi cá; HST vừa là một hồ chứa nước HST lớn hơn như đại dương, hay một châu lục Và Trái đất

là hệ sinh thái rộng lớn nhất trong các hệ sinh thái

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ

SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

2.2.2 Tính chất của HST

Tính hệ thống: 2 loại HT cơ bản là HT hở và HT kín

Hệ thống kín: trong đó vật chất, năng lượng, và thông tin chỉ trao đổi trong ranh giới của hệ thống VD: Vũ trụ là hệ thống kín duy nhất

Hệ thống hở: là hệ thống trong đó năng lượng, vật chất, thông tin trao đổi qua ranh giới của hệ thống Năng lượng, vật chất, thông tin đi vào được gọi là dòng vào (input), đi ra được gọi

là dòng ra (output) và dòng năng lượng, vật chất, thông tin trao đổi giữa các thành phần trong hệ thống gọi là dòng nội lưu (inner flow) *

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ

SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

2.2.2 Tính chất của HST

 Tính phản hồi: HST luôn là một hệ thống hở và tự điều chỉnh bời vì trong quá trình tồn tại và phát triển, HST thường xuyên phải tiếp nhận vật chất, năng lượng, và thông tin và cả những sức ép, cú sốc (stress)

từ môi trường* 2 đặc thù:

Tính chất tự cân bằng (homestatis): nghĩa là khả năng HST

phản kháng lại các thay đổi và giữ được trạng thái cân bằng

Năng lực chịu tải (carrying capacity): nghĩa là khả năng của

các HST có thể gánh chịu những sức ép, những cú sốc trong những điều kiện khó khăn nhất

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

2.2.3 Cấu trúc và chức năng của HST

Hệ sinh thái

Chuỗi, mạng lưới thức ăn

Các nhóm thực vật, động vật cũng

như nấm, vi khuẩn sống chung với

nhau, liên kết với nhau bởi những

mối quan hệ chủ yếu là về dinh

dưỡng và phân bố

Chuỗi thức ăn là chuỗi mà các sinh

vật sau ăn các sinh vật trước Nếu

chúng ta xếp các sinh vật trong

chuỗi thức ăn theo các bậc dinh

dưỡng, thường sẽ tạo thành tháp

sinh thái.

Chuỗi, mạng lưới thức ăn

Tháp sinh thái: năng lượng cung

cấp từ nguồn thức ăn của sinh vật

cấp trên luôn thấp hơn cấp dưới

 Ví dụ cần 100 kg cỏ để tạo thành

10 kg thỏ và 10 kg thỏ thì tạo thành

1 kg cáo.

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ

SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

2.2.4 Các nhân tố sinh thái

Nhân tố sinh thái của môi trương được chia thành 3 nhóm:

 Các nhân tố vô sinh: địa hình, khí hậu, nước, chất khí, các chất dinh dưỡng, khoáng

Các nhân tố sống

Nhân tố con người

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 2.3 Cân bằng hệ sinh thái

Định nghĩa:

“Cân bằng sinh thái là một trạng thái mà ở đó số lượng của các quần thể ở trạng thái ổn định, hướng tới sự thích nghi cao nhất với điều kiện Môi trường“.

Mỗi hệ sinh thái có một khả năng tự lập cân bằng nhất định, nhưng cũng chỉ có thể thực hiện trong một giới hạn nhất định *

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ

SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 2.4 Chu trình sinh địa hoá

Chu trình sinh địa hóa là chu trình vận động có tính chất

tuần hoàn của vật chất trong sinh quyển từ môi trường bên ngoài chuyển vào cơ thể sinh vật, rồi từ cơ thể sinh vật lại chuyển lại MT Vật chất đều được bảo toàn*

Đảm bảo cân bằng sinh thái, thực hiện tác động qua lại với nhau:

- Tuần hoàn vật chất

- Trao đổi năng lượng

- Trao đổi thông tin

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ

SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 2.4 Chu trình địa hoá

Vòng tuần hoàn vật chất (vòng kín*): được chia hai kiểu:

Vòng tuần hoàn vật chất hoàn toàn và không tuần hoàn **

Dòng tuần hoàn năng lượng là dòng hở*

Hai cơ chế chính biến đổi chất hữu cơ thành chất vô cơ trong vòng tuần hoàn vật chất là sự bài tiết của động vật và

sự phân hủy của các vi sinh vật

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 2.4 Chu trình địa sinh hoá

Có 4 vòng tuần hoàn biết đến là vòng tuần hoàn nước, Cacbon, Nitơ, và Phôtpho đại diện cho tất cả các vòng tuần hoàn sinh hoá

C, N và nước có thể tồn tại cả ở thể khí nên chúng có thể tuần hoàn đến những điểm xa, rộng lớn một cách dễ dàng Còn nguyên tố Photpho hoàn toàn không tồn tại ở thể khí

nên chỉ tuần hoàn rất hạn chế (vòng tuần hoàn không

hoàn toàn do có một lượng lớn Photpho bị tồn đọng ở dạng trầm tích đại dương và không được sử dụng).

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 2.4.1 Chu trình của nước

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 Chu trình Cacbon

CO 2 trong không khí

C hữu cơ trong thực vật

C hữu cơ trong động vật

Các bon nát trong môi trường đất Các bon nát

trong môi trường nước

Nhiên liệu hóa thạch

C hữu cơ trong thực vật

C hữu cơ trong động vật

Các bon nát trong môi trường đất Các bon nát

trong môi trường nước

Nhiên liệu hóa thạch

Chu trình cacbon

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ

SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 Chu trình Nitơ

Trong chu trình N gồm có 4 bước:

Cố định Nitơ: Chuyển đổi N2 thành NH3 để sinh vật có thể

tiêu thụ được, nhờ vi khuẩn hiếu khí Azotobacter hay vi khuẩn

kỵ khí Clostridium trong MT đất và nước

Amôn hoá: SV đào thải các chất thải chứa Ure (trong nước

tiểu), và axit Uric (trong phân chim) Các chất này cùng với các hợp chất Nitơ chứa trong xác các sinh vật đã chết, bị phân huỷ

và giải phóng NH3 vào môi trường Sự biến đổi các hợp chất Nitơ hữu cơ thành NH3 nhờ các vi khuẩn dị dưỡng Actinomyces (xạ khuẩn) gọi là quá trình Amon hoá

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ

SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 2.4.2 Chu trình Nitơ (tiếp)

 Phản Nitrat hoá (loại N): đó là sự khử NO3- thành khí N2

nhờ các vi khuẩn kỵ khí có thể tìm thấy ở tầng đất sâu, chặt,

bí Ví dụ vi khuẩn Pseudômnas; Escherichia:

6H + + 6NO 3 - +5CH3OH  5N2 + 5CO2 + 13H2O

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 2.4.2 Chu trình Nitơ

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ

SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

P không tồn tại ở dạng khí Tồn tại tự nhiên trong đá: quặng apatit

P tuần hoàn từ trầm tích, ra biển rồi trở lại đất

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 2.4.3 Chu trình P

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 2.5.Quy luật cơ bản của STH

2.5.1 Quy luật giới hạn sinh thái

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 2.5.Quy luật cơ bản của STH

2.5.2 Quy luật tác động tổng hợp các nhân

tố sinh thái

 Tất cả các nhân tố sinh thái đều gắn bó chặt chẽ với nhau thành tổ hợp sinh thái Tác động đồng thời của nhiều nhân tố tạo nên một tác động tổng hợp lên cơ thể sinh vật.

 Đồng thời mỗi nhân tố sinh thái của MT chỉ có thể biểu hịên hoàn toàn tác động của nó đến đời sống sinh vật khi mà các nhân tố sinh thái khác cũng ở trong điều kịên thích hợp *

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 2.5.3 Quy luật tác động không đồng đều của nhân tố sinh thái lên chức năng của cơ thể sống

Các nhân tố sinh thái có ảnh hưởng khác nhau lên các chức năng của cơ thế sống, các nhân tố cực thuận lợi đối với quá trình này, nhưng lại có hại hoặc nguy hiểm cho quá trình khác *

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 2.5.4 Quy luật tác động qua lại giữa sinh vật và môi trường

Môi trường tác động thường xuyên lên cơ thế sinh vật làm chúng không ngừng biến đổi, ngược lại, sinh vật cũng tác động qua lại làm cải thiện môi trường và có thể làm biến đổi

cả tính chất của một nhân tố sinh thái nào đó *

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 2.6 Sự phát triên và tiến hoá của HST

Sự phát triển của hệ sinh thái còn được gọi là Diễn thế sinh thái

Diến thế sinh thái là quá trình biến đổi của HST từ trạng thái khởi đầu (hay tiên phong) qua các giai đoạn chuyển tiếp để đạt được trạng thái ổn định cuối cùng, tồn tại lâu dài theo thời gian Đó là trạng thái đỉnh cực

HỆ SINH THÁI VÀ SỰ VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SINH THÁI HỌC VÀO QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 2.6 Sự phát triên và tiến hoá của HST

Trong quá trình diến thế xảy ra những thay đổi lớn về cấu trúc thành phần loài, các mối quan hệ sinh học trong quần xã

Trong quá trình DTST quần xã giữ vai trò chủ đạo, còn môi trường vật lý xác định đặc tính, tốc độ của những biến đổi

DTST là một quá trình định hướng có thể dự báo, nếu không có những tác động ngẫu nhiên

Bảo tồn đa dạng sinh họcBiodiversity is the variation of lifeforms within a

given ecosystem.

Genetic Diversity: individual genetic variation within a

population and the genetic variation between populations

Species Diversity: the variety of species in an ecosystem

Ecosystem Diversity: the variety of the biosphere’s

ecosystems

An Ecosystem is the sum of all the organisms in a given area as well as the abiotic factors with which they interact.

A Biodiversity Hotspot is a relatively small area

with an exceptional concentration of endemic

species and a large number of endangered or

threatened species

Endemic Species: A species only found in one

region or part of the world

Ecology is the study of the interactions between organisms and the environment.

Khái niệm Sinh thái và bảo vệ đa dạng sinh

học

biosphere.

distribution of organisms and their abundance.

conserve and sustain biodiversity.

Determining Species Distribution and Abundance

distribution patterns due to continental drift and topographic land barriers

Flowchart of Factors Limiting

Geographic Distribution

Understanding the Flow Chart:

Behavior Limits: refer to habitat selection

Biotic Factors: mainly refer to predation and the presence or absence of food resources but may also include parasitism, disease, or competition

Abiotic Factors: include temperature, water, sunlight, wind, and climate

conditions

Climate mainly determines the Distribution and Structure of Ecosystems

Introduction to The

Tropics

Tropics are the location of many

biodiversity hotspots because of their

unique structure and history that

resulted in species diversity

50% of the worlds species are found in

the tropical rainforests.

hectare And few trees are common, while

many are rare

The Tropical Rainforests have increased faunal

diversity and density

Effects of Faunal Groups

Direct contribution to species richness

Indirect effects on plant and animal

In summary, the faunal composition

effects how ecosystems function

Like faunal groups

Hệ sinh thái rặng san

hô ở Biển và đại dương

Coral Reefs are the richest in species

of any marine environment

Coral Reefs are the keystone species

of the marine environment

whose presence has a disproportionate effect on the ecosystem and

contributes to the diversity of the ecosystem Without this species, there

is a direct correlation to extinction in other species

Coral Reefs, The Hotspot

0.2% of the Earth’s Ocean

Surface and they almost

exclusively occur within the

Tropics

is strongly affected by

temperature

Coral Reefs is shown to the