HỆ SINH THÁI NHÂN TẠO: ĐẶC ĐIỂM, KIỂU, YẾU TỐ, VÍ DỤ - MÔI TRƯỜNG - 2025

Một hệ sinh thái nhân tạo là một trong những người có thành phần sinh học đã được xác định bởi con người cho các mục đích cụ thể, chẳng hạn như sản xuất nông nghiệp. Chúng yêu cầu được duy trì trong các điều kiện môi trường được kiểm soát.

Thuật ngữ hệ sinh thái, hoặc hệ thống sinh thái, đề cập đến một đơn vị tự nhiên, bán tự nhiên hoặc nhân tạo bao gồm tất cả các sinh vật sống, hoặc các yếu tố sinh vật, trong một khu vực nhất định, tương tác với các thành phần vật lý và hóa học của môi trường của nó, hoặc các yếu tố phi sinh học.

Nguồn: pixabay.com

Các hệ sinh thái được đặc trưng bởi có một loạt các yếu tố sinh học hoặc đa dạng sinh học xác định, và bởi các mô hình năng lượng và dòng chất dinh dưỡng riêng của chúng trong và giữa các yếu tố sinh học và phi sinh học của chúng. Chúng có thể được phân loại là tự nhiên, bán tự nhiên và nhân tạo.

Không giống như hệ sinh thái nhân tạo, hệ sinh thái tự nhiên là những hệ sinh thái chưa được con người thay đổi. Hệ sinh thái bán tự nhiên là những hệ sinh thái còn giữ được một phần đáng kể đa dạng sinh học ban đầu, mặc dù đã bị con người thay đổi đáng kể.

nét đặc trưng

Các hệ sinh thái nhân tạo có rất nhiều đặc điểm khác nhau tùy theo mục đích mà chúng được thiết kế. Nói chung, họ chia sẻ những điều sau:

- Chúng có tính đa dạng sinh học thấp hơn so với các hệ sinh thái tự nhiên và bán tự nhiên. Thành phần sinh vật của nó bị chi phối mạnh mẽ bởi các loài ngoại lai, hoặc ngoại lai, do con người đưa vào. Chúng trình bày chuỗi thức ăn đơn giản hóa. Đa dạng di truyền là rất thấp, ngay cả ở các loài du nhập.

- Theo quan điểm của nhu cầu của con người, chúng có năng suất cao hơn, hoặc dễ sử dụng hơn các hệ sinh thái tự nhiên. Vì lý do này, chúng đã cho phép dân số thế giới tăng lên rất nhiều.

- Chúng dễ bị suy thoái và bị sâu bệnh tấn công, mất tác dụng đối với con người do không có đa dạng sinh học và các cơ chế tự điều chỉnh đặc trưng của hệ sinh thái tự nhiên. Việc tái chế các chất dinh dưỡng rất hạn chế.

- Chúng phụ thuộc vào sự can thiệp của con người vì sự bền bỉ của chúng. Khi bị bỏ rơi, chúng có xu hướng, trong một quá trình được gọi là diễn thế sinh thái, dần dần trở lại tình trạng của hệ sinh thái tự nhiên.

Tùy thuộc vào mức độ can thiệp của con người và các loài sinh sống có sẵn, quá trình cuối cùng này cho phép khôi phục một phần sự phức tạp và đa dạng sinh học ban đầu.

Các yếu tố sinh học

Trong hệ sinh thái nhân tạo, thực vật và động vật chủ yếu bao gồm những loài mà con người mong muốn có mặt. Các loài ban đầu khỏi khu vực bị loại bỏ để tạo không gian cho các loài mong muốn hoặc để đảm bảo rằng loài sau này được hưởng lợi độc quyền từ các yếu tố phi sinh học sẵn có.

Trong các hệ sinh thái nhân tạo, các loài bản địa hoặc du nhập săn các loài mong muốn, hoặc cạnh tranh với chúng về các yếu tố phi sinh học, được coi là loài gây hại, với mục tiêu loại bỏ chúng hoặc ít nhất là kiểm soát có hệ thống.

Trong các hệ sinh thái nhân tạo, con người chịu đựng sự hiện diện của các loài bản địa hoặc du nhập mà không ảnh hưởng xấu đến các loài mong muốn. Trong trường hợp một số loài bản địa hoặc du nhập có lợi cho loài mong muốn, ví dụ bằng cách hoạt động như các chất kiểm soát sinh học dịch hại, sự hiện diện của chúng đôi khi được thúc đẩy.

Con người là nhân tố sinh học quyết định nhất của hệ sinh thái nhân tạo, chịu trách nhiệm về việc tạo ra và duy trì chúng cũng như quỹ đạo mà chúng đi theo. Ví dụ, một hệ sinh thái nhân tạo, chẳng hạn như cánh đồng hoa màu, có thể được con người chuyển đổi thành một loại hệ sinh thái nhân tạo khác, chẳng hạn như công viên đô thị.

Yếu tố phi sinh học

Các yếu tố phi sinh học, chẳng hạn như khí hậu và đất đai, của các hệ sinh thái nhân tạo rộng lớn thường giống với các yếu tố của các hệ sinh thái tự nhiên trước chúng trong khu vực chúng chiếm đóng.

Các yếu tố phi sinh học có nguồn gốc hoàn toàn từ con người bao gồm phân bón, thuốc trừ sâu, chất ô nhiễm hóa học, nhiệt sinh ra từ điện và tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch, tiếng ồn, rác nhựa, ô nhiễm ánh sáng và chất thải phóng xạ. Ví dụ về trường hợp thứ hai là trong thảm họa Chernobyl và Fukushima.

Một loại hệ sinh thái nhân tạo hiếm được cấu thành bởi các hệ thống sinh thái khép kín, chẳng hạn như các nang vũ trụ, là hệ sinh thái không cho phép trao đổi vật chất với bên ngoài. Các hệ sinh thái này nhìn chung có kích thước nhỏ và dành cho mục đích thử nghiệm.

Trong hệ thống sinh thái khép kín, các yếu tố phi sinh học được xác định bởi người thực nghiệm. Nếu mục tiêu là duy trì sự sống của con người hoặc động vật, chất thải, chẳng hạn như carbon dioxide, hoặc phân và nước tiểu, là các yếu tố phi sinh học, với sự tham gia của sinh vật tự dưỡng, phải được chuyển hóa thành oxy, nước và thức ăn.

Các loại và ví dụ thực tế

Hệ sinh thái nhân tạo có thể được phân loại theo nhiều cách. Phân loại phổ biến nhất chia chúng thành trên cạn và dưới nước. Tuy nhiên, cũng có thể chia chúng thành nội thành, ngoại thành và ngoại thành, hoặc mở và đóng.

Tất nhiên, cũng có thể kết hợp các phân loại này để đạt được các đặc tính chính xác. Vì vậy, ví dụ, sẽ có một hệ sinh thái nhân tạo trên cạn đô thị mở, hoặc một hệ sinh thái nhân tạo dưới nước khép kín ngoài đô thị.

Hệ sinh thái nhân tạo trên cạn

Chúng rất phổ biến vì con người là sinh vật sống trên cạn. Khu vực lớn nhất bị chiếm đóng bởi những gì được gọi là hệ thống nông nghiệp, trong số đó là các trang trại nông nghiệp và chăn nuôi.

Tầm quan trọng của hệ sinh thái nông nghiệp lớn đến nỗi trong sinh thái học có một phân ngành gọi là nông học, nghiên cứu mối quan hệ của cây trồng và vật nuôi với môi trường vô tri.

Các công viên và khu vườn công cộng và tư nhân cũng rất quan trọng. Với nhu cầu chăm sóc liên tục, chẳng hạn như loại bỏ cái gọi là cỏ dại, các công viên và khu vườn chứng tỏ khả năng tự điều chỉnh và tự bảo tồn của các hệ sinh thái nhân tạo không có khả năng tự điều chỉnh.

Các thành phố cũng là hệ sinh thái nhân tạo, đang trong quá trình mở rộng bùng nổ, thường là hậu quả của các hệ thống nông nghiệp.

Các ví dụ khác về hệ sinh thái nhân tạo trên cạn là rừng trồng để sản xuất gỗ và bột giấy cho trang trại giấy, lợn và gia cầm, nhà kính để sản xuất rau, đậu và hoa, vườn thú, sân gôn, và các hồ cạn để nhân giống các loài bò sát lưỡng cư và chân đốt.

Hệ sinh thái nhân tạo dưới nước

Tất cả chúng ta đều đã nghe nói đến hồ cá, ruộng lúa, kênh mương thủy lợi, kênh sông, thủy canh, hồ chứa, ao nuôi tôm cá, ao nông nghiệp và đô thị, lồng nổi để nuôi cá biển và ao oxy hóa cho hiệp ước nước thải. Đây là những ví dụ về hệ sinh thái thủy sinh nhân tạo.

Việc con người thay đổi thủy quyển, hoặc một phần của hành tinh bị chiếm đóng bởi đại dương, hồ, sông và các vùng nước khác, để cố ý hoặc vô tình tạo ra các hệ sinh thái nhân tạo có tầm quan trọng lớn về mặt sinh thái và kinh tế.

Sự phụ thuộc của chúng ta vào các nguồn nước và thực vật và động vật thủy sinh, cũng như các chức năng sinh thái của chúng, là rất quan trọng đối với sự tồn tại của chúng ta. Thủy quyển là nơi có đa dạng sinh học rất phong phú, cung cấp thực phẩm, ôxy hóa bầu khí quyển, phục vụ cho hoạt động giải trí và du lịch.

Ô nhiễm biển và sông với nhựa và vô số rác thải các loại đang tạo ra các hệ sinh thái nhân tạo đích thực với sự đa dạng sinh học bị suy giảm đáng kể, chẳng hạn như đảo rác lớn ở Thái Bình Dương, vốn đã lớn gấp ba lần nước Pháp. Người ta ước tính rằng vào năm 2050, các đại dương của hành tinh sẽ có nhiều nhựa hơn cá.

Hệ sinh thái nhân tạo khép kín

Toàn bộ hành tinh Trái đất có thể được coi là một hệ thống sinh thái khép kín được gọi là sinh quyển. Do sự thay đổi mạnh mẽ và ngày càng tăng của con người, cùng với những thứ khác đang tạo ra biến đổi khí hậu bất thường và sẽ dẫn đến sự mất mát của hàng triệu loài, sinh quyển có thể trở thành một hệ thống sinh thái nhân tạo khép kín.

Con người đã tạo ra các hệ thống sinh thái khép kín nhằm mục đích thí nghiệm. Ngoài các phòng thí nghiệm con nhộng và không gian, chúng bao gồm các phòng thí nghiệm được phát triển trong các dự án (Biosphere 2, MELiSSA và BIOS-1, BIOS-2, BIOS-3) với mục đích thử nghiệm sự hỗ trợ của sự sống trong điều kiện cách ly với môi trường. .

Ở quy mô rất nhỏ, hồ cạn và hồ cá có thể được sử dụng để tạo ra các hệ sinh thái nhân tạo khép kín là nơi cư trú của thực vật và động vật. Một thùng hoặc chai kín chứa thực phẩm hoặc đồ uống đã bị nhiễm vi sinh vật cũng là những ví dụ về hệ sinh thái nhân tạo khép kín.

Liên quan đến tương lai của cuộc sống trên cạn

Khi chúng chiếm giữ các khu vực rộng lớn, đặc biệt là ở các vùng nhiệt đới giàu đặc hữu sinh học, các hệ sinh thái nhân tạo gây ra sự mất đa dạng sinh học lớn. Vấn đề này được minh họa bằng sự bùng nổ các đồn điền cọ châu Phi ở Indonesia, và trồng đậu nành và chăn nuôi ở Amazon.

Sự gia tăng dân số của con người đòi hỏi sự mở rộng vĩnh viễn của các hệ sinh thái nhân tạo với chi phí của thế giới tự nhiên.

Một phần, sự mở rộng này có thể được giảm bớt bằng cách cải thiện hiệu quả sản xuất của các hệ sinh thái nhân tạo hiện có và bằng cách sửa đổi thói quen tiêu dùng (ví dụ: ăn ít sản phẩm thịt hơn) để giảm dấu chân của con người.

Các hệ sinh thái nhân tạo thiếu khả năng tự điều chỉnh. Điều này cũng sẽ áp dụng cho sinh quyển nếu nó trở thành một hệ sinh thái nhân tạo khổng lồ, với hậu quả thảm khốc, không chỉ về sự tuyệt chủng của hàng triệu loài, mà còn đối với sự tồn tại của chính con người.

Sử dụng bền vững, tức là sử dụng tài nguyên thiên nhiên với tốc độ thấp hơn khả năng tái tạo của chúng, ngụ ý làm mọi thứ có thể để bảo tồn càng nhiều hệ sinh thái tự nhiên độc đáo càng tốt và làm cho các hệ sinh thái nhân tạo giữ được một số đặc điểm điều kiện lành tính của hệ sinh thái bán tự nhiên.

Người giới thiệu

1. Chapin, FS III, Matson, PA, Vitousek, PM Nguyên tắc sinh thái hệ sinh thái trên cạn. Springer, New York.
2. Clifford, C., Heffernan, J. 2018. Hệ sinh thái nhân tạo dưới nước. Nước, 10, dx.doi.org/10.3390/w10081096.
3. Fulget, N., Poughon, L., Richalet, J., Lasseur, C. 1999. Melissa: chiến lược kiểm soát toàn cầu của hệ sinh thái nhân tạo bằng cách sử dụng các mô hình nguyên tắc đầu tiên của các ngăn. Những tiến bộ trong nghiên cứu không gian, 24, 397–405.
4. Jørgensen, SE, ed. 2009. Sinh thái hệ sinh thái. Elsevier, Amsterdam.
5. Korner, C., Arnone, JA Ill. 1992. Ứng phó với sự gia tăng carbon dioxide trong các hệ sinh thái nhiệt đới nhân tạo. Khoa học, 257, 1672-1675.
6. Molles, M. 2013. Hệ sinh thái: khái niệm và ứng dụng. McGraw-Hill, New York.
7. Nelson, M., Pechurkin, N. S, Allen, JP, Somova, LA, Gitelson, JI 2009. Hệ thống sinh thái khép kín, hỗ trợ sự sống trong không gian và bầu sinh quyển. Trong: Wang, LK, ed. Sổ tay kỹ thuật môi trường tập 10: Công nghệ sinh học môi trường. Humana Press, New York.
8. Quilleré, I., Roux, L., Marie, D., Roux, Y., Gosse, F., Morot-Gaudry, JF 1995. Một hệ sinh thái sản xuất nhân tạo dựa trên liên kết cá / vi khuẩn / thực vật. 2. Hiệu suất. Nông nghiệp, Hệ sinh thái và Môi trường, 53, 9–30.
9. Ripple, WJ, Wolf, C., Newsome, TM, Galetti, M., Alamgir, M., Crist, E., Mahmoud, MI, Laurance, WF, và 15.364 nhà khoa học từ 184 quốc gia. Lời cảnh báo của các nhà khoa học thế giới đối với nhân loại: một thông báo thứ hai. BioScience, 67, 1026-1028.
10. Rönkkö, M. 2007. Một hệ sinh thái nhân tạo: động lực nổi lên và các đặc tính giống như thật. Sự sống nhân tạo, 13, 159–187.
11. Savard, J.-PL, Clergeau, P., Mennechez, G. 2000. Khái niệm đa dạng sinh học và hệ sinh thái đô thị. Quy hoạch Cảnh quan và Đô thị, 48, 131–142.
12. Swenson, W., Wilson, DS, Elias, R. 2000. Chọn lọc hệ sinh thái nhân tạo. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, 97, 9110–9114.