báo cáo tiểu luận sinh thái ứng dụng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TIỂU LUẬN
SINH THÁI ỨNG DỤNG

Lớp: CHKHMT K2014
GVHD: TS. ĐƯỜNG VĂN HIẾU
Học viên: Nguyễn Đình Diệp


Mối quan hệ giữa nước sử dụng và sự
sinh trưởng, cho thực vật và động vật


Cây: hấp thụ CO2 và mất nước

Cây xanh cần phải hấp thụ CO2 để quang hợp
Cây xanh hấp thụ CO2 qua khí khổng ở bề
mặt lá.
-

Hấp thụ 1 mol CO2 cần khoảng 500 – 2000
mol H2O
-

Thực vật bậc cao có khả năng đóng khí
khổng để giảm sự thoát hơi nước khi đất
không đủ nước để cung cấp.
-

Mối quan hệ giữa nước sử dụng và sự sinh trưởng,
cho thực vật và động vật

Động vật : hấp thụ O2 và mất nước
Động vật ở cạn là có sự khác biệt trong
quá trình cân bằng nước của chúng, vì
chúng lấy khí oxy thay vì CO2
-

Trong không khí Oxi gấp 600 lần CO2
=> động vật hấp thụ 1 mol Oxi cần khoảng
3 mol H2O
-

Động vật thải nước ra khỏi cơ thể qua
da, nước tiểu, hô hấp…
-


Khác nhau quan trọng khác giữa động vật và
cây cối là:
⇒

Động vật tạo nước từ chất hữu cơ của thứa
ăn của nó. C6H12O6 + 6 O2 = 6 H2O + 6 CO2
-

Trái với cây cối, sử dụng nước đưa vào
quang hợp

-

=> Đặc điểm này kiểu tạo điều kiện cho một số
động vật, đáng chú ý nhiều côn trùng trưởng
thành và một số động vật có vú, để sống sót
không có nước


So sánh mối tương quan của sự phát
triển và thoát hơi nước của thực vật
Quang hợp và thoát
hơi nước chịu ảnh
hưởng mạnh từ lỗ hổng
lỗ khí, cũng như bằng
lượng của bức xạ sóng
ngắn đến bề mặt lá.
Đây là nguyên nhân
sâu xa tại sao quang
hợp và mất nước có xu
hướng trở nên tương
quan chặt chẽ.


Nếu mọi người hạ cây cối, có thể dẫn
đến hạ lượng mưa?
Trường hợp 1 : Amazonia
Ở đây Tác giả xem xét câu hỏi : Nếu phần lớn rừng
mưa nhiệt đới Amazon bề mặt được chuyển thành đồng
cỏ hoặc vùng rừng thoát nước, sẽ thay đổi lượng mưa?
-

Rừng mưa nhiệt đới đang được giảm và một vài vùng
chuyển thành đồng cỏ hoặc đất nông nghiệp. Rừng còn
bao nhiêu % mới gọi là Mất???
-

=> Từ cái nhìn đầu tiên câu trả lời có thể có vẻ được rõ
ràng. Chắc chắn nếu rừng được thay bằng cây nhỏ hơn
sẽ có ít sự thoát nước, ít vậy nên hơi ẩm trong không
khí cho nên mưa ít?


Chúng ta sẽ giải đáp một số câu hỏi
sau, để tìm đáp án…
 Thoát

hơi nước : Rừng dễ mất nước hơn đồng cỏ?

- Rừng làm mất nước nhiều hơn đồng cỏ? Chúng ta nên ghi nhớ
rằng chuyển hóa của nước từ chất lỏng thành hơi nước đòi hỏi
năng lượng ; năng lượng nấm mốc hay năng lượng đến từ mặt trời
; lượng của phát xạ sóng ngắn trên hecta là như nhau.

- Có thể cây cối làm ảnh hưởng đến lượng mưa một cách khác
hơn qua hàm lượng hơi nước của không khí?
- Hầu hết mưa ở Amazonia đến từ sư bay hơi và thoát hơi nước?
hoặc do hầu hết nó đến từ đại dương?


Câu hỏi đầu tiên có thể được trả lời

bằng cách đo lường và thử nghiệm
Lượng của hơi nước mất từ trọn một thung lũng
có thể tính từ lượng của mưa rơi (đo bằng mưa thu bằng đồng hồ đo) và lượng của nước mất
đưa vào sông chảy ra. Qua trọn một năm :
Bay thoát hơi nước = lượng mưa – lượng
nước thoát ra sông
⇒

So sánh giữa một khu rừng và một thung lũng
không trồng rừng (nước không thấm qua đất)
⇒

Rút ra tác dụng của việc mất rừng ảnh hưởng
đến sự thoát hơi nước
⇒


Thí nghiệm như vậy đã được thực hiện ở
vài vị trí ở Hoa Kỳ, cũng ở Kenya
Bay thoát hơi nước cây/năm đã được
giảm 58% ( Bormann & So sánh 1979 )
⇒

Ở vị trí khác, nơi rừng được thay bằng cây
cối thấp hơn
=>Lượng nước bay hơi giảm đến khoảng
1040% ( Penman 1963 ; Lewis 1968 )


Nguyên nhân khác

Một khác nhau giữa rừng và đất trồng cỏ là
đất trồng cỏ phản xạ bức xạ sóng ngắn


=> Do đó, nó hút ít điểm phát năng lượng hơn,
rất ít khả năng bốc hơi nước
Khác nhau nữa ở cấu trúc không gian: Đồng
cỏ làm gió thổi tự do, sự phân tầng thúc đẩy
gió chảy rối trên không gian


=> Khác nhau này ở cấu trúc có khuynh hướng
tăng mất nước từ rừng.


Phát sinh nước mưa cục bộ ở vùng
Amazon??
Chuyển rừng thành đồng cỏ sẽ làm giảm lượng
nước bốc hơi, nhưng cũng sẽ ảnh hưởng đến
cân bằng năng lượng
-

=> Điều này làm ảnh hưởng đến lượng mưa???
Lượng mưa của amazon phụ thuộc vào lượng
nước bốc hơi từ Đại Tây Dương và lượng bốc
hơi trong đất liền.
-

=> Rừng làm thay đổi lượng mưa? Tăng hay
giảm?

Khi chúng tôi không
thể thực hiện thí
nghiệm thích hợp
để điều tra ảnh
hưởng của cây cối
lên mưa, chúng tôi
phải dựa vào kiến
thức căn bản về
kiểu mưa được hình
thành, rồi thắt lại mô
hình toán học.


Kiểu phát rừng Amazon
Kiểu này dự đoán cân
bằng năng lượng,
gió, bay thoát hơi
nước và lượng mưa :
không chỉ giá trị trung
bình cho cả năm,
nhưng tiêu chuẩn đối
với mỗi tháng và cách
họ thay đổi qua Nam
Mỹ.

1 tỉ lệ phần trăm của
lớp đất phủ bằng cây
cối;

2 chỉ số diện tích che
phủ lá;
3 chiều cao cây cối
và cấu trúc phức tạp;
4 chiều sâu của rễ


Trung bình trên cả năm và toàn bộ lưu
vực sông Amazon, các dự đoán bởi
McGuffie et all. (1995) là nạn phá rừng
sẽ gây ra sự sụt giảm trong cả quá trình
bốc hơi và lượng mưa (Bảng 3.1 (a)).
Lượng mưa trung bình trên lưu vực
sông Amazon hiện nay là khoảng 2.000
mm năm-1, vì vậy sự thay đổi dự đoán
là rất đáng kể.
Lượng mưa giảm được dự đoán cho
mỗi tháng. Sự sụt giảm của lượng mưa
lớn hơn mức giảm trong quá trình bốc
hơi. Lượng mưa giảm không chỉ vì có ít
độ ẩm trong không khí mà còn vì sự gia
tăng đối lưu của không khí là ít.
Có những thay đổi trong gió, và không
khí ít ẩm được đưa vào từ Đại Tây
Dương.


Những kiểu không phù hợp
Kiểu Polcher và Laval ( 1994 )

 Có

sự bất đồng và dự đoán là phá rừng
sẽ được theo sau bởi tăng đưa vào lượng
mưa.
 Một

điểm yếu kiểu này là nó cho rằng độ
nhấp nhô bề mặt sẽ không đổi : đây là rõ
ràng không thực tế, và sẽ có ảnh hưởng
thực đối với lượng mưa.
Cũng

Polcher và Laval kiểu là chạy cho
chỉ năm thứ 1 sau khi phá rừng, có thể là
quá ngắt mạch khiến thay đổi khí hậu
không thể đến gần cân bằng

Kiểu Yang and Walker (1996)

 Kiểu

tác dụng của biến đổi số tám diện
tích, mỗi khoảng 400 x 500 km, đến
trảng cỏ, bỏ đi phần còn lại như rừng.
Trong table 3.1 ( b ) tóm tắt tác dụng
dự đoán trên cân bằng nước của diện
tích phát rừng


=> Nhưng khác với hầu hết các dự
đoán cho phá toàn bộ rừng Amazon,
lượng mưa giảm ít hơn bay thoát hơi
nước : lượng mưa chịu ảnh hưởng của
trồng rừng - rừng diện tích lân cận


Tác dụng của phá rừng nơi khác
 Không

nên cho rằng biến đổi tất cả rừng nhiệt đới thành đất trồng cỏ
hoặc mục đích khác sẽ có cùng tác dụng ở khắp nơi như Nam Mỹ.
 Table

3.1 (c) trình bày dự đoán cho Đông Nam Á. Mặc dù giảm bay
thoát hơi nước sẽ hoàn toàn thực, tác dụng trên lượng mưa sẽ ít hơn
nhiều so với hầu hết kiểu dự đoán cho Amazon.
 Nguyên

nhân sâu xa cho đây là ở Đông Nam Á khối lượng đất còn
nhỏ, cho nên tất cả rừng mưa nhiệt đới gần gũi hơn đại dương và khí
hậu và hơi ẩm cung cấp nhiều hơn bởi đại dương.
 Kiểu

khái quát hoá địa cầu về có thể ảnh hưởng của phá rừng lên khí
hậu : mỗi diện tích cần được xem xét đặc biệt là(cỡ ánh sáng đưa vào,
chúng nó gần đại dương không? và hướng gió?).


Trường hợp 2 :

Vùng nữa khô hạn ở Bắc Phi, Sahel


Vùng chí tuyến và vùng cận nhiệt đới
là nửa khô hạn, có nghĩa là dù nó
chưa khô đến mức dẫn đến sa mạc,
nhưng đời sống động thực vật chỉ
được cung cấp nước hạn chế



Sahel là vùng nửa khô hạn của Africa
rìa phía nam của Sa mạc Sahara



Hình 3.3 trưng bày bản đồ của lượng
mưa cây một năm ở Tây Phi ( cho dù
sa mạc Xahara và Sahel cũng kéo
dài Đông thêm )


Ở đây chúng ta xem xét bốn câu hỏi về vùng
Sahel :
1 Có lượng mưa đưa vào vùng này giảm mấy
chục năm gần đây?
2 Có cây cối thay đổi mấy chục năm gần đây?
3 Nếu cây cối đã thay đổi, có thể đây là tác động
ảnh hưởng đến lượng mưa hạ thấp, hoặc mọi
người có thể sử dụng đất nâng cao sản lượng?

4 Thay đổi cây cối có thể làm giảm lượng mưa?


Lượng mưa hạ thấp sau năm 1970


Hình 3.4 trình bày lượng mưa đưa vào
Sahel thay đổi trong thế kỷ 20.



Lượng mưa từ cuối những năm 1960 trở đi
là thaaos hơn lượng mưa trung bình của
các khoảng trước đây của thế kỷ 20.



Đây không phải là toàn bộ bản đồ thế giới (
Houghton & các cộng sự 1996, Fig. 3.9 )
so sánh lượng mưa 1975-94 với vào năm
1955-74 cho thấy vùng nhiệt đới bắc xích
đạo của châu Phi là thấp nhất



Hầu hết các vùng gần nhiệt đới và khu
vực ôn đới có lượng mưa tăng.


Sa mạc Sahara mở rộng như thế nào?

Đã có nhiều công bố đưa vào tài liệu khoa
học về việc sa mạc Xahara mở rộng. Chính
trị gia Thomas và Middleton ( 1994 ) dự
đoán sự mở rộng vào những thời điểm khác
nhau tính đàn hồi của mở rộng hướng về
phía nam khi 5,9 hoặc 17 km năm- 1, và…


Chương trình Môi trường Liên hiệp quốc
đánh giá “mất 27 triệu hecta năm dẫn đến sa
mạc hoặc không có sức sản xuất kinh tế”



Có cây cối của Bắc Phi thay đổi
trong suốt thập kỷ gần đây?
 Có bài toán với cây cối đưa vào Sahel :

- Như lượng mưa, cây cối thay đổi dần dần
khi một chuyển động của vùng này sự di
chuyển hướng về phía nam; khó định rõ biên
trên mặt đất.
- Cây cối thay đổi đúng lúc, dần dần, khi xem
xét trên khu vực rộng lớn. Do vậy, đánh giá
trên đất của thay đổi cây cối lâu dài khó có thể
được đáng tin cậy.


Có cây cối của Bắc Phi thay đổi
trong suốt thập kỷ gần đây?



Hình 3.5 trình bày lượng mưa của Sahel mỗi
năm một lần từ 1980 tới 1992, Ảnh chụp từ
vệ tinh trong khu vực này, với dài hạn lượng
mưa trung bình hằng năm của 200-400 mm.



Biểu đồ này cho thấy dấu mất cây cối từ
1980 tới 1984. Này tương đương với
chuyển động hướng về phía nam của biên
của sa mạc bằng 250 km.



Nhưng sau năm 1984 có hồi phục, sau đó là
hướng dấu tăng cho đến năm 1992.



So sánh đồ thị này với lượng mưa đưa vào
năm tương ứng ( hình 3.4, có tương ứng kín
: lượng mưa cũng nghiêng đi từ năm 1980
đến năm 1984, sau đó hồi phục đến năm ẩm
ướt tương đối của 1988, sau đó lùi lại.



Vậy là hồ sơ vệ tinh trên này thời gian ngắn

khá không chỉ thị ổn định mất cây cối, nhưng
khá chuyển từ năm sang năm mắc song
song với lượng mưa.


Cây cối và lượng mưa thay đổi
song song
 Ở đây, câu hỏi là nguyên nhân gì gây ra

hạn hán dài ở Sahel từ cuối những năm 1960
trở đi. Khả năng là :
1 Đó là một tăng giảm tự nhiên của lượng
mưa.
2 Nguyên nhân là do tăng khí gây hiệu ứng
nhà kính
3 Nguyên nhân là do con người thay đổi cây
cối


Đó là một tăng giảm tự nhiên của lượng
mưa.
 Dấu

hiệu trực tiếp nhất liên quan đến khả năng ( 1 ) sẽ là hạn hán nặng chia đều đã
xảy ra trong khu vực này trước đây.
 Không

có dữ liệu lượng mưa liên tục trước những năm 1890, nhưng một số dấu
hiệu cho thấy có thể thu được từ các báo cáo bằng văn bản, ví dụ như các cấp hồ
nước và các nơi cây đã được trồng( Nicholson 1989 ).

 Những

chỉ ra một lượng mưa thấp trong nửa đầu của thế kỷ 19 và đặc biệt là từ
khoảng 1820-1840, nhưng một thời gian lượng mưa cao hơn từ khoảng 1870-1895.
 Hồ

Chad, ví dụ, có mức nước thấp hơn 1.800-1.860 hơn trong 100 năm sau. Ngoài
ra còn có một số bằng chứng của thời kỳ hạn hán trước đó, ví dụ: khoảng 17401760. Vì vậy, hạn hán kéo dài khoảng hai thập kỷ đã có thể xảy ra trước đây.


Hiệu ứng nhà kính!
 Sự

gia tăng CO2 và các khí nhà kính khác có thể gây ra sự sụt giảm về lượng mưa?

 Chương

2 đã có nhiều điều để nói về sự nóng lên toàn cầu, nhưng nói rằng những tác động của
việc gia tăng các loại khí nhà kính vào lượng mưa vẫn còn chưa chắc chắn.
Như đã đề cập, hạn hán từ năm 1970 trở đi hình. 3.4 là một khu vực, không phải là một hiện
tượng trên toàn thế giới.


Có thể tăng khí nhà kính gây ra những thay đổi địa phương hoặc khu vực về lượng mưa, ví dụ
như bằng đại dương hoặc gió dòng thay đổi? Câu trả lời ngắn gọn là chúng ta không biết.


Mô hình khí hậu đã được sử dụng để dự đoán những thay đổi trong tương lai về lượng mưa
trong khu vực, và bản đồ đã được công bố, nhưng dự đoán các mô hình khác nhau "không đồng
ý với nhau. Houghton et al. (1996, hình. 6.9) dự báo tổng kết của bốn mô hình của sự thay đổi

lượng mưa giữa thế kỷ 19 và giữa thế kỷ thứ 21 trong năm khu vực của thế giới.


 Đối

với các Sahel hai của các mô hình dự đoán sự thay đổi nhỏ và hai dự đoán tăng mưa. Trong
bốn khu vực khác (trung tâm Bắc Mỹ, châu Âu, Australia, Đông Nam Á) các mô hình thậm chí
không thể đồng ý cho dù lượng mưa sẽ tăng hoặc giảm, hãy để một mình bao nhiêu. Vì vậy,
chúng ta phải chờ đợi mô hình tốt hơn dựa trên một sự hiểu biết tốt hơn về những gì kiểm soát
lượng mưa.