Subtopic ESS 1.2: ระบบ (2024)

ระบบคือการรวมตัวกันของชิ้นส่วนทำงานร่วมกันสร้างการทำงานทั้งหมดมีระบบสิ่งแวดล้อมหลายประเภทจากเซลล์ไปจนถึงผู้คนไปจนถึงรถยนต์ไปจนถึงเศรษฐกิจไปจนถึงโลกทั้งใบระบบเกิดขึ้นในระดับที่แตกต่างกัน

วิธีการของระบบเป็นศูนย์กลางของหลักสูตรและได้รับการว่าจ้างด้วยเหตุผลหลายประการธรรมชาติของปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เรียกร้องให้มีการแก้ไขความเป็นจริงในความเป็นจริงระบบสิ่งแวดล้อมทำหน้าที่โดยรวมและการลดทอนความเป็นแบบดั้งเดิมของวิทยาศาสตร์อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้มีแนวโน้มที่จะมองข้ามหรืออย่างน้อยก็มีคุณภาพที่สำคัญนี้นอกจากนี้วิธีการของระบบเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับหลายสาขา (ตัวอย่างเช่นเศรษฐศาสตร์ภูมิศาสตร์การเมืองนิเวศวิทยา)มันเน้นความคล้ายคลึงกันระหว่างวิธีการที่สสารพลังงานและการไหลของข้อมูล (ไม่เพียง แต่ในระบบชีวภาพ แต่ในตัวอย่างเช่นระบบการขนส่งและการสื่อสาร)วิธีการนี้จึงรวมมุมมองของสาขาวิชาที่แตกต่างกัน

ในหน่วยนี้คุณจะได้รับการแนะนำให้รู้จักกับลักษณะของระบบสิ่งแวดล้อมการระบุหลักการพื้นฐานบางอย่างที่สามารถนำไปใช้กับระบบการดำรงชีวิตจากระดับของแต่ละบุคคลจนถึงของชีวมณฑลทั้งหมด

หน่วยนี้จะใช้เวลาอย่างน้อย 5 ชั่วโมง

คำถามแนวทาง:

• วิธีการระบบจะใช้ในการจำลองปัญหาสิ่งแวดล้อมในระดับที่แตกต่างกันของความซับซ้อนและขนาดได้อย่างไร

1.2.1 ระบบเป็นชุดของการโต้ตอบหรือการพึ่งพาซึ่งกันและกัน

• กำหนดระบบ
• อธิบายชิ้นส่วนส่วนประกอบและคุณสมบัติฉุกเฉินของระบบ
• ร่างแนวคิดและลักษณะของระบบ
• ร่างสมมติฐานของ Gaia
• การใช้ตัวอย่างอธิบายแนวคิดของไดอะแกรมระบบรวมถึงคำอธิบายของการไหล, storages, การถ่ายโอน, การแปลงและลูปตอบรับ

ระบบ: การรวมตัวกันของชิ้นส่วนและความสัมพันธ์ของพวกเขาสร้างการทำงานทั้งหมดหรือทั้งหมดมีสององค์ประกอบหลักในระบบ:

1. องค์ประกอบ - สิ่งที่วัดได้ซึ่งสามารถเชื่อมโยงเข้าด้วยกันตัวอย่างต้นไม้พุ่มไม้สมุนไพรนกและแมลง (รายการที่เราสามารถนับวัดหรือน้ำหนักได้
2. กระบวนการ- เปลี่ยนองค์ประกอบจากในรูปแบบไปยังอีกรูปแบบหนึ่งสิ่งเหล่านี้อาจเรียกว่ากิจกรรมความสัมพันธ์หรือหน้าที่ตัวอย่างการเจริญเติบโตการตายการสลายตัวและการรบกวน (เกิดอะไรขึ้นกับองค์ประกอบหรือสิ่งที่องค์ประกอบทำ)

​
ในช่วงปี 1970 นักเคมีชาวอังกฤษ James Lovelock และนักชีววิทยาชาวอเมริกันลินน์มาร์กูลิสเกิดขึ้นกับสมมติฐานของ Thegaia: โลกทำหน้าที่เหมือนชีววิทยาเดียวที่ประกอบขึ้นจากหน่วยงานบุคคลและที่เชื่อมต่อกันจำนวนมาก (ระบบ)

วิธีการของระบบในวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมนำเสนอวิธีการแบบองค์รวมสำหรับการทำความเข้าใจชุดการโต้ตอบที่ซับซ้อนภายในบริบททางนิเวศวิทยาและสังคมด้วยการแสดงให้เห็นถึงการโต้ตอบเหล่านี้อย่างครอบคลุมวิธีการนี้ช่วยให้เราเห็นว่าองค์ประกอบต่าง ๆ ของระบบเชื่อมต่อระหว่างกันและมีอิทธิพลต่อกันอย่างไรส่งเสริมความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงด้านสิ่งแวดล้อมและสังคม

ส่วนประกอบสำคัญของระบบ:

• การจัดเก็บและการไหล:หัวใจสำคัญของวิธีการของระบบคือแนวคิดของการเก็บรักษาและการไหลStorages เป็นอ่างเก็บน้ำที่มีการเก็บพลังงานหรือสสารไว้ในขณะที่กระแสเป็นตัวแทนของการเคลื่อนไหวของพลังงานหรือสสารระหว่างห้องเก็บของเหล่านี้การไหลทำหน้าที่เป็นอินพุตและเอาต์พุตการถ่ายโอนทรัพยากรเข้าและออกจากระบบและระหว่างการเก็บรักษาภายในระบบ

ใช้วิธีการของระบบ:

• ระบบนิเวศ:ในบริบททางนิเวศวิทยาวิธีการนี้สามารถใช้ในการจำลองวัฏจักรของสารอาหารเช่นวงจรคาร์บอนหรือไนโตรเจนที่เก็บรวมส่วนประกอบเช่นบรรยากาศดินหรือสิ่งมีชีวิตและการไหลรวมถึงกระบวนการเช่นการดูดซึมการสลายตัวและการปลดปล่อยโดยการทำความเข้าใจการโต้ตอบเหล่านี้เราสามารถทำนายได้ดีขึ้นว่าการเปลี่ยนแปลงในส่วนหนึ่งของระบบอาจสั่นคลอนผ่านผู้อื่นส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศโดยรวมอย่างไร
• ระบบสังคม:เมื่อนำไปใช้กับสถานการณ์ทางสังคมวิธีการระบบสามารถช่วยวิเคราะห์ความยั่งยืนของชุมชนมนุษย์ตัวอย่างเช่นเมืองสามารถถูกมองว่าเป็นระบบที่มีพลังงานน้ำและที่เก็บอาหารและกระแสต่าง ๆ ที่จัดการของเสียแจกจ่ายทรัพยากรและสนับสนุนประชากรวิธีการนี้ช่วยระบุจุดของความไร้ประสิทธิภาพหรือผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมแนวทางการปรับปรุงสำหรับการพัฒนาที่ยั่งยืน

ประโยชน์ของวิธีการของระบบ-

• ความเข้าใจแบบองค์รวม:โดยการดูปัญหาด้านนิเวศวิทยาและสังคมผ่านเลนส์ระบบเราได้รับความเข้าใจที่ครอบคลุมซึ่งอธิบายถึงผลกระทบทั้งทางตรงและทางอ้อมของการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ภายในระบบ
• ปรับปรุงการตัดสินใจ:วิธีการนี้ช่วยในการตัดสินใจอย่างมีข้อมูลมากขึ้นซึ่งพิจารณาผลกระทบระยะยาวและการพึ่งพาซึ่งกันและกันซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการจัดการสิ่งแวดล้อมที่มีประสิทธิภาพและการกำหนดนโยบาย

วิธีการของระบบเป็นวิธีการแสดงชุดปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนซึ่งอาจเป็นระบบนิเวศหรือสังคมปฏิสัมพันธ์เหล่านี้สร้างคุณสมบัติฉุกเฉินของระบบ

• ทำไมระบบโดยรวมถึงมากกว่าผลรวมของชิ้นส่วน
• ปฏิสัมพันธ์ของชิ้นส่วนสร้างสิ่งที่พวกเขาไม่สามารถผลิตได้อย่างอิสระ
• ตัวอย่าง: ป่าไม้สองแห่งอาจมีต้นไม้ชนิดเดียวกัน แต่การจัดเรียงเชิงพื้นที่และโครงสร้างขนาดของต้นไม้แต่ละต้นจะสร้างที่อยู่อาศัยที่แตกต่างกันสำหรับสัตว์ป่าในกรณีนี้ทรัพย์สินที่เกิดขึ้นใหม่ของแต่ละขาตั้งคือที่อยู่อาศัยของสัตว์ป่า

1.2.3 ในไดอะแกรมของระบบการเก็บรักษามักจะแสดงเป็นกล่องรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าและการไหลเป็นลูกศรโดยมีทิศทางของลูกศรแต่ละตัวที่แสดงทิศทางของการไหลแต่ละครั้ง

• อธิบายโครงสร้างของระบบ
• แยกแยะระหว่างการไหล (อินพุตและเอาต์พุต) และ storages (สต็อก) ที่เกี่ยวข้องกับระบบ
• แสดงรายการสองตัวอย่างของการจัดเก็บ
• แสดงรายการสองตัวอย่างของการไหล

ไดอะแกรมระบบเป็นเครื่องมือสำคัญในวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมสำหรับการมองเห็นและทำความเข้าใจการมีปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนภายในระบบนิเวศและสังคมไดอะแกรมเหล่านี้ช่วยชี้แจงว่าส่วนประกอบของระบบมีการจัดระเบียบและโต้ตอบอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไปในแผนภาพระบบ:

• อินพุต- นำเข้าพลังงานและสสารทั่วขอบเขตระบบ
• เอาท์พุท- พลังงานส่งออกและสสารทั่วขอบเขตระบบ
• Storages:โดยทั่วไปแล้วสิ่งเหล่านี้จะแสดงเป็นกล่องสี่เหลี่ยมการเก็บรักษาในแผนภาพระบบแสดงให้เห็นว่าพลังงานหรือสสารอยู่ในระบบเช่นทะเลสาบสำหรับน้ำป่าสำหรับคาร์บอนหรือเมืองสำหรับประชากร
• การไหล: การไหลจะถูกอธิบายว่าเป็นลูกศรโดยแต่ละลูกศรแสดงทิศทางของการไหลของพลังงานหรือสสารระหว่างการเก็บรักษาการเป็นตัวแทนนี้ช่วยติดตามการเคลื่อนไหวของทรัพยากรผ่านระบบโดยแสดงให้เห็นว่าพวกเขาเข้าสู่การเคลื่อนย้ายและออกจากระบบอย่างไร

ฟังก์ชั่นและยูทิลิตี้

การใช้ไดอะแกรมของระบบช่วยให้นักเรียนและนักวิจัยสามารถแมปและวิเคราะห์องค์ประกอบต่าง ๆ และพลวัตของระบบโดยแสดงถึงการจัดเก็บและการไหลอย่างชัดเจน:

• ทิศทาง:ลูกศรไม่เพียง แต่แสดงให้เห็นว่าทรัพยากรกำลังเคลื่อนที่ แต่ยังให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับกระบวนการที่มีอิทธิพลต่อการเคลื่อนไหวเหล่านี้เช่นการระเหยการบริโภคการย้ายถิ่นหรือการถ่ายโอนเทคโนโลยี
• การเชื่อมต่อระหว่างกัน:การทำความเข้าใจว่าการเชื่อมต่อที่แตกต่างกันนั้นช่วยในการทำนายว่าการเปลี่ยนแปลงในส่วนหนึ่งของระบบอาจส่งผลกระทบต่อส่วนอื่น ๆ ที่สำคัญสำหรับการจัดการสิ่งแวดล้อมที่มีประสิทธิภาพและการตัดสินใจ

แอปพลิเคชัน

• การวิเคราะห์เชิงนิเวศวิทยา:ในการศึกษาเชิงนิเวศวิทยาไดอะแกรมของระบบสามารถแสดงให้เห็นถึงวัฏจักรของสารอาหารการไหลของพลังงานในใยอาหารหรือการเคลื่อนไหวของมลพิษในระบบนิเวศ
• ระบบสังคมและเศรษฐกิจ:ไดอะแกรมเหล่านี้ยังมีประโยชน์ในการแสดงให้เห็นถึงการไหลเวียนของเงินสินค้าและบริการภายในเศรษฐกิจหรือการกระจายทรัพยากรเช่นน้ำและไฟฟ้าในการวางผังเมือง

การประยุกต์ใช้ทักษะ:สร้างไดอะแกรมระบบที่แสดงถึงการเก็บรักษาและการไหลอินพุตและเอาต์พุตของระบบเช่นระบบนิเวศตามธรรมชาติที่ใช้ห้องปฏิบัติการหรือในท้องถิ่นขนาดของกล่องและลูกศรอาจเป็นตัวแทนของขนาด/ขนาดของการจัดเก็บหรือการไหล

แผนภาพระบบประกอบด้วย:

• กล่องแสดง Storages
• ลูกศรแสดงกระแส (อินพุต/เอาต์พุต)

ไดอะแกรมสามารถติดป้ายได้ด้วยกระบวนการในแต่ละลูกศร:

• การสังเคราะห์ด้วยแสง - การเปลี่ยนแปลงของ CO2, H2O และแสงเป็นชีวมวลและออกซิเจน O2
• การหายใจ - การเปลี่ยนแปลงของชีวมวลเป็น CO2 และน้ำ
• การแพร่กระจาย - การเคลื่อนไหวของสารอาหารและน้ำ
• การบริโภค - การถ่ายโอนเนื้อเยื่อจากระดับโภชนาการไปยังอีกระดับหนึ่ง

ขนาดของกล่องและลูกศรในแผนภาพระบบจะถูกวาดเพื่อแสดงขนาดของการจัดเก็บหรือการไหล

กรณีศึกษา: วงจรคาร์บอนของ Amazon Rainforest

ภาพรวมของป่าฝนอเมซอน

ป่าฝนอเมซอนมักเรียกกันว่า "ปอดแห่งโลก" เป็นป่าฝนเขตร้อนขนาดใหญ่ที่ครอบคลุมอเมซอนในอเมริกาใต้ป่าฝนแห่งนี้มีความสำคัญต่อการขี่จักรยานคาร์บอนทั่วโลกทำหน้าที่เป็นอ่างคาร์บอนที่สำคัญที่ดูดซับและเก็บคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากจากชั้นบรรยากาศ

ส่วนประกอบของวัฏจักรคาร์บอนอเมซอน

• พืชพรรณ: ป่าทึบของอเมซอนประกอบด้วยต้นไม้นับล้านและพืชชนิดอื่น ๆ มีบทบาทสำคัญในวัฏจักรคาร์บอนผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงพืชดูดซับ CO2 โดยใช้คาร์บอนเพื่อเติบโตและปล่อยออกซิเจนกลับสู่ชั้นบรรยากาศ
• ดิน:ดินอเมซอนเป็นอีกองค์ประกอบที่สำคัญการเก็บคาร์บอนในรูปแบบของสารอินทรีย์กระบวนการสลายตัวจะสลายเรื่องนี้ต่อไปโดยปล่อยคาร์บอนช้าลงเมื่อเวลาผ่านไป
• บรรยากาศ:บรรยากาศโต้ตอบกับป่าจัดส่ง CO2 สำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงและรับออกซิเจนในทางกลับกันความสมดุลของก๊าซเหล่านี้มีความสำคัญต่อการควบคุมสภาพภูมิอากาศ

ไหลในวงจรคาร์บอน

• การสังเคราะห์ด้วยแสง:พืชดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศและแปลงเป็นสารอินทรีย์ปล่อยออกซิเจนเป็นผลพลอยได้
• การหายใจ:ทั้งพืชและสัตว์หายใจปล่อย CO2 กลับสู่ชั้นบรรยากาศ
• การสลายตัว:เมื่อพืชและสัตว์ตาย decomposers เช่นเชื้อราและแบคทีเรียทำลายวัสดุอินทรีย์ปล่อยคาร์บอนที่เก็บไว้กลับเข้าไปในชั้นบรรยากาศเป็น CO2
• การขนส่งแม่น้ำ:คาร์บอนบางส่วนในอเมซอนถูกขนส่งโดยแม่น้ำเป็นคาร์บอนละลายหรือในรูปแบบของสารอินทรีย์ที่ตายแล้วคาร์บอนนี้สามารถฝากเป็นตะกอนหรือไปถึงมหาสมุทร
• การตัดไม้ทำลายป่าและการรบกวน: กิจกรรมของมนุษย์เช่นการตัดไม้และการแปลงที่ดินเพื่อการเกษตรปล่อย CO2 จำนวนมากโดยลดความสามารถของป่าในการเก็บคาร์บอนไฟป่ามักเป็นผลมาจากการกระทำของมนุษย์หรือเหตุการณ์ตามธรรมชาติก็ปล่อยคาร์บอนที่เก็บไว้อย่างรวดเร็ว

ความสำคัญของวัฏจักรของ Amazon Carbon

การทำความเข้าใจวัฏจักรคาร์บอนของป่าฝนอเมซอนมีความสำคัญด้วยเหตุผลหลายประการ:

• การควบคุมสภาพภูมิอากาศ: ความสามารถของอเมซอนในการจัดเก็บและวงจรคาร์บอนเป็นปัจจัยสำคัญในการควบคุมสภาพภูมิอากาศทั่วโลกที่มีอิทธิพลต่อภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
• ความหลากหลายทางชีวภาพ:วัฏจักรสนับสนุนความหลากหลายทางชีวภาพที่กว้างใหญ่ของป่าฝนซึ่งขึ้นอยู่กับสุขภาพและความมั่นคงของป่า
• ผลกระทบของมนุษย์:มันเน้นถึงผลกระทบของกิจกรรมของมนุษย์ต่อการจมคาร์บอนธรรมชาติที่สำคัญโดยเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการจัดการป่าไม้และกลยุทธ์การอนุรักษ์อย่างยั่งยืนเพื่อลดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

1.2.4 การไหลเป็นกระบวนการที่อาจเป็นทั้งการถ่ายโอนหรือการแปลง

• อธิบายการไหลของพลังงานและสสารเข้าและออกจากระบบ
• อธิบายความแตกต่างระหว่างการไหลของพลังงานและวัฏจักรสสาร
• กำหนดอินพุตเอาต์พุตและสต็อก
• แสดงรายการสองตัวอย่างของอินพุต
• แสดงรายการสองตัวอย่างของเอาต์พุต

ในระบบสิ่งแวดล้อมและสังคมการไหลภายในไดอะแกรมของระบบแสดงถึงกระบวนการแบบไดนามิกที่พลังงานหรือสสารย้ายจากที่เก็บข้อมูลหนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งกระแสเหล่านี้มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจว่าระบบทำงานอย่างไรและแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก:

• การถ่ายโอน:นี่คือกระบวนการที่สสารหรือพลังงานเคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งโดยไม่ต้องเปลี่ยนรูปแบบตัวอย่างรวมถึงการเคลื่อนที่ของน้ำผ่านวัฏจักรของน้ำผ่านกระบวนการเช่นน้ำท่าการตกตะกอนและการไหลของน้ำใต้ดินการถ่ายโอนอาจตรงไปตรงมาซึ่งเกี่ยวข้องกับการย้ายถิ่นฐานทางกายภาพของทรัพยากรในส่วนประกอบที่แตกต่างกันของระบบ
• Tการเปลี่ยนแปลง: นี่คือกระบวนการที่สสารหรือพลังงานผ่านการเปลี่ยนแปลงในสถานะหรือรูปแบบซึ่งอาจรวมถึงปฏิกิริยาทางเคมีการเปลี่ยนแปลงเฟสหรือการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพตัวอย่างเช่นการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืชเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีหรือการสลายตัวของวัสดุอินทรีย์เป็นดินที่อุดมด้วยสารอาหาร

ความสำคัญของการเข้าใจกระแส

การทำความเข้าใจว่าการไหลของการถ่ายโอนหรือการเปลี่ยนแปลงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงของระบบอย่างแม่นยำการไหลแต่ละประเภทมีความหมายที่แตกต่างกันว่าพลังงานและสสารได้รับการอนุรักษ์และกระจายภายในระบบอย่างไรส่งผลกระทบต่อทุกสิ่งตั้งแต่สุขภาพของระบบนิเวศไปจนถึงกลยุทธ์การจัดการทรัพยากร

• ความมั่นคงของระบบและประสิทธิภาพ:การรู้ประเภทของการไหลสามารถช่วยทำนายผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงในส่วนหนึ่งของระบบในส่วนที่เหลือตัวอย่างเช่นการเพิ่มขึ้นของการไหลเวียนของการถ่ายโอนเช่นการปล่อยแม่น้ำสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงดาวน์สตรีมส่งผลกระทบต่อความพร้อมใช้งานของน้ำและสภาพระบบนิเวศ
• การจัดการและการแทรกแซง:การจัดการสิ่งแวดล้อมที่มีประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับการทำความเข้าใจกระบวนการเหล่านี้เพื่อใช้มาตรการที่เพิ่มการไหลเวียนที่เป็นประโยชน์หรือลดสิ่งที่เป็นอันตรายตัวอย่างเช่นการตระหนักว่าการตรึงไนโตรเจนโดยแบคทีเรียเป็นการเปลี่ยนแปลงช่วยในการจัดการความอุดมสมบูรณ์ของดินในระบบการเกษตร

​​การถ่ายโอน:

• การเคลื่อนไหวของวัสดุผ่านสิ่งมีชีวิต
• การเคลื่อนไหวของวัสดุในกระบวนการไม่มีชีวิต
• การเคลื่อนไหวของพลังงาน

การเปลี่ยนแปลง:

• เรื่องสำคัญ
• พลังงานสู่พลังงาน
• เรื่องพลังงาน
• พลังงานในการทำสสาร

การถ่ายโอนรวมถึง

• การเก็บเกี่ยวผลิตภัณฑ์ป่าไม้
• การล่มสลายของเศษซากป่าบนพื้นดิน

การเปลี่ยนแปลงรวมถึง

• การสังเคราะห์ด้วยแสง
• การหายใจ

1.2.5 ระบบสามารถเปิดหรือปิดได้

• กำหนดและใช้ระบบ termopenใช้ตัวอย่างของระบบจริงเพื่ออธิบายลักษณะระบบเปิด
• กำหนดและใช้คำว่าระบบปิดใช้ตัวอย่างของระบบจริงเพื่ออธิบายลักษณะระบบปิด
• อธิบายระบบปิดเปิดและแยกได้ในแง่ของสสารและการแลกเปลี่ยนพลังงาน
• วาดไดอะแกรมระบบของระบบเปิดปิดและแยกได้
• การใช้คำศัพท์ที่เปิดปิดและ/หรือแยกต่างหากอธิบายประชากรของช้างที่อาศัยอยู่บนทุ่งหญ้าแอฟริกัน
  

หนึ่งระบบเปิดเป็นระบบที่แลกเปลี่ยนข้อเสนอแนะกับสภาพแวดล้อมภายนอกเป็นประจำOpenSystems เป็นระบบแน่นอนดังนั้นอินพุตกระบวนการเอาท์พุทเป้าหมายการประเมินและการประเมินผลและการเรียนรู้ล้วนเป็นสิ่งสำคัญแง่มุมที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบเปิด ได้แก่ TheBoundaries สภาพแวดล้อมภายนอกและความเท่าเทียมกัน
​
ระบบเปิดที่มีสุขภาพดีแลกเปลี่ยนข้อเสนอแนะอย่างต่อเนื่องกับสภาพแวดล้อมของพวกเขาวิเคราะห์ว่า feedback ปรับระบบภายในตามความจำเป็นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายของระบบจากนั้นส่งข้อมูลที่จำเป็นกลับไปสู่สภาพแวดล้อม

ตัวอย่างของระบบเปิด

• ระบบนิเวศป่าไม้
• ทะเลสาบ

ระบบปิดซึ่งไม่มีการถ่ายโอนมวลเกิดขึ้นข้ามขอบเขตของระบบ แต่การถ่ายโอนพลังงานเป็นไปได้อื่นนอกเหนือจากจักรวาลเองระบบที่แยกได้ไม่ได้มีอยู่ในทางปฏิบัติอย่างไรก็ตามระบบที่มีฉนวนและมีขอบเขตเป็นอย่างดีที่มีการสูญเสียความร้อนเล็กน้อยเป็นระบบที่แยกได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาภายในระยะเวลาอันสั้น
​
ตัวอย่างของระบบปิด

• โลกเป็นระบบปิด
• ชีวมณฑล 2
• วัฏจักรของน้ำ

1.2.6 โลกเป็นระบบแบบบูรณาการเดียวที่ครอบคลุมชีวมณฑล, ไฮโดรสเฟียร์, cryosphere, geosphere, บรรยากาศและมานุษยวิทยา

• กำหนดสมมติฐาน Gaia \
• อธิบายว่า Gaia มองโลกอย่างไรเมื่อเทียบกับมุมมองด้านวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมแบบดั้งเดิม
• หารือเกี่ยวกับบทบาทของชีวมณฑลในการรักษาเสถียรภาพของโลกตามสมมติฐานของ Gaia
• อธิบายว่ากิจกรรมของมนุษย์ (มานุษยวิทยา) ส่งผลกระทบต่อกลไกการควบคุมตนเองของโลกตามที่เสนอโดยสมมติฐาน Gaia

สมมติฐานของ Gaia ของ James Lovelock

พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ James Lovelock และพัฒนาโดยนักจุลชีววิทยา Lynn Margulis สมมติฐานของ Gaia นำเสนอแบบจำลองที่โลกถูกมองว่าเป็นระบบควบคุมตนเองเดียวแนวคิดการปฏิวัติครั้งนี้เสนอว่าโลกดำเนินการเป็นสิ่งมีชีวิตซึ่งชีวมณฑลมีบทบาทสำคัญในการปรับเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับชีวิตตามสมมติฐานนี้การทำงานร่วมกันระหว่างสิ่งมีชีวิตและสภาพแวดล้อมอนินทรีย์ของพวกเขาได้พัฒนากลไกการตอบรับที่รักษาสภาพแวดล้อมของโลกไว้ในความสมดุลที่เป็นประโยชน์ต่อชีวิต

กลไกการควบคุมข้อเสนอแนะ

หนึ่งในองค์ประกอบหลักของสมมติฐาน Gaia คือแนวคิดของกลไกการควบคุมความคิดเห็นกลไกเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าองค์ประกอบบรรยากาศสภาพภูมิอากาศและความเค็มของมหาสมุทรนั้นได้รับการบำรุงรักษาภายในขีด จำกัด ที่ทนต่อชีวิตได้ตัวอย่างเช่น Lovelock เน้นว่าระดับออกซิเจนในบรรยากาศถูกควบคุมโดยชีวมณฑลผ่านกระบวนการเช่นการสังเคราะห์ด้วยแสงและการหายใจในทำนองเดียวกันการผลิตและการกำจัดก๊าซเรือนกระจกเช่นคาร์บอนไดออกไซด์ถูกควบคุมโดยกิจกรรมทางชีวภาพและกระบวนการทางธรณีวิทยาซึ่งช่วยควบคุมอุณหภูมิของโลก

การพัฒนาและการเปลี่ยนแปลงของทฤษฎี Gaia

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาทฤษฎี Gaia ได้รับการปรับปรุงและขยายออกไปการเปลี่ยนแปลงที่แตกต่างกันของทฤษฎีได้สำรวจว่ากระบวนการทางชีวภาพสามารถส่งผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศของโลกได้อย่างไรทั้งในรูปแบบที่เสถียรและไม่มั่นคงการสนทนาเหล่านี้ได้เปิดการสนทนาทางวิทยาศาสตร์เพิ่มเติมเกี่ยวกับขอบเขตที่ชีวิตเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมและความหมายของการทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและความยั่งยืน

Daisyworld

Daisyworldเป็นแบบจำลองสมมุติฐานที่สร้างขึ้นโดย James Lovelock และ Andrew Watson เป็นแบบจำลองง่าย ๆ ในการสำรวจสมมติฐานของ Gaiaแบบจำลองแสดงให้เห็นว่าชีวิตสามารถควบคุมสภาพภูมิอากาศได้อย่างไรลูปข้อเสนอแนะ-Daisyworld จินตนาการถึงดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวซึ่งพื้นผิวมีประชากรเพียงคนเดียวโดยดอกเดซี่สีขาวและสีดำข้างๆอนินทรีย์ดินแดนแห้งแล้ง

1.2.7 แนวคิดของระบบสามารถนำไปใช้ในช่วงของเครื่องชั่ง

• อธิบายโดยใช้ตัวอย่างที่ระบบอาจแตกต่างกันไปในขนาด '

​

แนวคิดของระบบมีความหลากหลายและสามารถนำไปใช้กับเครื่องชั่งได้มากมายตั้งแต่ขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่อย่างมากความยืดหยุ่นนี้ช่วยให้เราสามารถวิเคราะห์และทำความเข้าใจสภาพแวดล้อมและการโต้ตอบประเภทต่าง ๆ ภายในพวกเขาไม่ว่าจะเกิดขึ้นในระบบนิเวศขนาดเล็กหรือในระดับโลก

​
ตัวอย่างของระบบในระดับที่แตกต่างกัน:

ระบบขนาดเล็ก:

• ตัวอย่าง: bromeliad ในป่าฝน
• คำอธิบาย: ในระดับเล็ก ๆ โบรเมอลิอดที่โฮสต์ระบบนิรุกติศาสตร์ของตัวเองเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของระบบพืชนี้รวบรวมน้ำในใบสร้างที่อยู่อาศัยสำหรับสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ เช่นแมลงกบและจุลินทรีย์ในระบบนิติบุคคลขนาดเล็กนี้ Bromeliad ทำหน้าที่เป็นที่เก็บสารอาหารและน้ำในขณะที่สิ่งมีชีวิตเป็นส่วนประกอบที่แตกต่างกันซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ภายในระบบนี้กระบวนการนี้รวมถึงการปั่นจักรยานสารอาหารและการไหลของพลังงานระหว่างสิ่งมีชีวิตและพืช

ระบบขนาดใหญ่:

• ตัวอย่าง: ป่าฝน
• คำอธิบาย:ในระดับที่ใหญ่ขึ้นป่าฝนนั้นครอบคลุมรูปแบบชีวิตที่หลากหลายและส่วนประกอบ abiotic ที่มีปฏิสัมพันธ์ในระบบที่ซับซ้อนมันมีระบบย่อยต่าง ๆ เช่นแพทช์ป่าแต่ละชนิดแม่น้ำและประชากรสัตว์ป่าระบบป่าฝนควบคุมสภาพภูมิอากาศรีไซเคิลคาร์บอนและน้ำและรองรับความหลากหลายทางชีวภาพอันยิ่งใหญ่แสดงให้เห็นถึงกระบวนการที่เชื่อมต่อและกลไกการตอบรับ

ระบบระดับโลก:

• ตัวอย่าง:การไหลเวียนของบรรยากาศ
• คำอธิบาย:ในระดับโลกการไหลเวียนของบรรยากาศทั่วโลกซึ่งรวมถึงรูปแบบลมที่กระจายความร้อนและความชื้นรอบโลกเป็นตัวอย่างของระบบที่ทำงานในระดับดาวเคราะห์ระบบทั่วโลกเหล่านี้แสดงให้เห็นว่ากระบวนการในท้องถิ่นและภูมิภาคขยายขนาดขึ้นเพื่อส่งผลกระทบและควบคุมโลกทั้งใบได้อย่างไร

ความสำคัญของขนาดในการวิเคราะห์ระบบ:

• มันช่วยให้เรารับรู้ว่าการกระทำในท้องถิ่นสามารถมีผลกระทบที่กว้างขวางได้อย่างไร
• ช่วยให้สามารถระบุรูปแบบและลูปข้อเสนอแนะที่ทำงานในระดับต่างๆ
• มันให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงในส่วนหนึ่งของระบบสามารถส่งผลกระทบต่อระบบในระดับที่ใหญ่ขึ้น

1.2.8 ลูปข้อเสนอแนะเชิงลบเกิดขึ้นเมื่อผลลัพธ์ของกระบวนการยับยั้งหรือย้อนกลับการทำงานของกระบวนการเดียวกันในลักษณะที่จะลดการเปลี่ยนแปลงพวกเขามีความมั่นคงในขณะที่พวกเขาต่อต้านการเบี่ยงเบน
​

• อธิบายและวาดไดอะแกรมระบบของสองตัวอย่างของข้อเสนอแนะเชิงลบ

• การประยุกต์ใช้ทักษะ: ใช้ไดอะแกรมที่แสดงถึงตัวอย่างของข้อเสนอแนะเชิงลบ

​โมเดล Daisyworld: ภาพประกอบของข้อเสนอแนะเชิงลบ

พัฒนาโดย James Lovelock และ Andrew Watson โมเดล Daisyworld ให้ตัวอย่างที่ชัดเจนว่าลูปข้อเสนอแนะเชิงลบทำงานอย่างไรในบริบทด้านสิ่งแวดล้อมDaisyworld เป็นดาวเคราะห์สมมุติที่อาศัยอยู่โดยดอกเดซี่สีดำและสีขาวเท่านั้นซึ่งควบคุมอุณหภูมิของดาวเคราะห์ผ่านอัลเบโดโดที่แตกต่างกัน (การสะท้อนกลับ)

กลไกการตอบรับ:ใน Daisyworld หากอุณหภูมิโลกเพิ่มขึ้นมันจะส่งเสริมการเติบโตของดอกเดซี่สีขาวเนื่องจากอัลเบโดที่สูงขึ้นซึ่งสะท้อนแสงอาทิตย์มากขึ้นและทำให้โลกเย็นลงในทางกลับกันหากอุณหภูมิลดลงดอกเดซี่สีดำซึ่งดูดซับความร้อนได้มากขึ้นกลายเป็นที่แพร่หลายมากขึ้นทำให้โลกร้อนขึ้นกลไกการควบคุมตนเองนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุณหภูมิของดาวเคราะห์ยังคงเอื้อต่อชีวิตแสดงให้เห็นถึงการตอบรับเชิงลบที่การปรากฏตัวของชีวิตทำให้สภาพแวดล้อมมีความเสถียร

การควบคุมสภาพภูมิอากาศโดยคาร์บอนไดออกไซด์:

• ในระบบนิเวศธรรมชาติระดับคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นสามารถนำไปสู่การเจริญเติบโตของพืชมากขึ้น (สมมติว่าสารอาหารอื่น ๆ เพียงพอ) ซึ่งจะเพิ่มอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงกระบวนการนี้จะกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศการกลั่นกรองอุณหภูมิโลกและแสดงให้เห็นถึงผลตอบรับเชิงลบ

การควบคุมอุณหภูมิร่างกายมนุษย์:

• ในมนุษย์เมื่ออุณหภูมิของร่างกายสูงกว่าช่วงปกติกลไกเช่นเหงื่อออกจะถูกกระตุ้นให้ทำให้ร่างกายเย็นลงซึ่งจะส่งอุณหภูมิกลับสู่ช่วงปกติในทางกลับกันหากอุณหภูมิลดลงการสั่นสร้างความร้อนเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของร่างกาย

พลวัตของนักล่า:

• ในระบบนิเวศการเพิ่มขึ้นของประชากรเหยื่อมักจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของนักล่าอย่างไรก็ตามเมื่อประชากรนักล่าเติบโตขึ้นประชากรเหยื่อก็เริ่มลดลงเนื่องจากการปล้นสะดมที่สูงขึ้นซึ่งในที่สุดก็ลดประชากรนักล่ารักษาสมดุลในระบบนิเวศ

การแก้ไขตลาดเศรษฐกิจ:

• ในสาขาเศรษฐศาสตร์การตอบรับเชิงลบสามารถสังเกตได้ในการแก้ไขตลาดซึ่งเศรษฐกิจที่ร้อนจัดอาจนำไปสู่อัตราดอกเบี้ยที่เพิ่มขึ้นทำให้การใช้จ่ายและการลงทุนลดลงทำให้การเติบโตทางเศรษฐกิจมีเสถียรภาพและป้องกันเงินเฟ้อ

1.2.9 ในฐานะที่เป็นระบบเปิดระบบนิเวศจะมีอยู่ในสมดุลที่มั่นคงไม่ว่าจะในสมดุลคงที่หรือในการพัฒนาเมื่อเวลาผ่านไป (ตัวอย่างเช่นการสืบทอด) และจะได้รับการรักษาโดยการตอบสนองเชิงลบลูป

• อธิบายความสมดุลที่มั่นคงและมั่นคง
• การใช้ตัวอย่างอธิบายว่าความซับซ้อนของระบบสามารถนำไปสู่ความมั่นคงได้อย่างไร
• อธิบายลักษณะของสมดุล
• อธิบายสิ่งที่มีความหมายโดยสมดุลคงที่และอธิบายว่ามันมีความเสถียรโดยการตอบรับเชิงลบอย่างไร
• อธิบายว่าข้อเสนอแนะเชิงลบลูปรักษาเสถียรภาพระบบนิเวศเพื่อสร้างสมดุลสถานะคงที่ได้อย่างไร
• อภิปรายว่าลูปข้อเสนอแนะเชิงลบรักษาสมดุลอย่างไร

การพัฒนาระบบนิเวศและการสืบทอด:

ระบบนิเวศยังสามารถพัฒนาจากสภาวะสมดุลหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งผ่านการสืบทอดทางนิเวศวิทยาซึ่งเป็นกระบวนการที่องค์ประกอบของสปีชีส์และโครงสร้างชุมชนของระบบนิเวศเปลี่ยนแปลงตลอดเวลามักจะเกิดจากการรบกวนการสืบทอดตัวเองเป็นรูปแบบของการพัฒนาสู่ดุลยภาพใหม่

• ตัวอย่าง: หลังจากกลาเซียร์ล่าถอยพื้นดินจะต้องผ่านขั้นตอนการสืบทอดเริ่มต้นจากไลเคนและมอสส์กำลังก้าวไปสู่หญ้าและพุ่มไม้และในที่สุดก็พัฒนาเป็นป่าที่โตเต็มที่แต่ละขั้นตอนจะสร้างเงื่อนไขที่เอื้อต่อการเคลื่อนที่ต่อไปค่อยๆเคลื่อนย้ายระบบนิเวศไปสู่ดุลยภาพที่มั่นคงใหม่

บทบาทของลูปตอบรับเชิงลบ:

ลูปข้อเสนอแนะเชิงลบมีความสำคัญในการรักษาสมดุลภายในระบบนิเวศพวกเขาทำหน้าที่โดยการลดผลกระทบของการรบกวนซึ่งทำให้ระบบนิเวศเสถียรตัวอย่างเช่นหากการเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันของประชากรสัตว์กินพืชโดยเฉพาะเริ่มลดลงพืชพรรณมากเกินไปสิ่งนี้อาจนำไปสู่ความอดอยากและการลดลงของประชากรสัตว์กินพืชที่ลดลง

1.2.10 ลูปตอบรับเชิงบวกเกิดขึ้นเมื่อการรบกวนนำไปสู่การขยายการรบกวนนั้นทำให้ระบบไม่มั่นคงและขับออกจากดุลยภาพ

• เปรียบเทียบและเปรียบเทียบลูปตอบรับเชิงบวกและเชิงลบ
• อธิบายและวาดไดอะแกรมระบบของสองตัวอย่างของข้อเสนอแนะเชิงบวก

บวก (ทำให้เสถียร):ผลลัพธ์ในการลดลงของผลผลิตต่อไปและระบบจะไม่มั่นคงและผลักดันเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่สถานการณ์แย่ลง

ข้อเสนอแนะในเชิงบวกกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงและรับผิดชอบการปรากฏตัวอย่างฉับพลันของการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วภายในระบบนิเวศเมื่อส่วนหนึ่งของระบบเพิ่มขึ้นอีกส่วนหนึ่งของระบบจะเปลี่ยนไปในลักษณะที่ทำให้ส่วนแรกเพิ่มขึ้นมากยิ่งขึ้นข้อเสนอแนะเชิงบวกเป็นแหล่งที่มาของความไม่แน่นอนและการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากสามารถขับเคลื่อนระบบนอกสมดุลตัวอย่างเช่นประชากรมากขึ้นนำไปสู่การเกิดมากขึ้นและการเกิดมากขึ้นนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของประชากรที่สร้างผลกระทบการผสมเมื่อเวลาผ่านไป

การควบคุมตนเองของระบบธรรมชาติทำได้โดยการบรรลุความสมดุลผ่านระบบตอบรับ
ลิงก์ข้อเสนอแนะเกี่ยวข้องกับเวลาล่าช้า

ตัวอย่างเมื่อประชากรลดลงศักยภาพในการสืบพันธุ์จะลดลงซึ่งนำไปสู่การลดลงต่อไปตัวอย่างของการตอบรับเชิงบวกคืออัลเบโดที่ลดลง (ปริมาณการสะท้อนโดยพื้นผิว) เนื่องจากการหลอมละลายน้ำแข็งที่นำไปสู่ภาวะโลกร้อนที่มากขึ้นหรือการเพิ่มขึ้นของประชากรที่นำไปสู่ศักยภาพที่เพิ่มขึ้นสำหรับการเติบโตต่อไป

แผนภาพวนวนเชิงสาเหตุเป็นประเภทของแผนภาพระบบที่แสดงความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างตัวแปรที่แตกต่างกันในระบบแผนภาพวนรอบสาเหตุมีองค์ประกอบพื้นฐานสี่ประการ:

• ตัวแปร
• การเชื่อมต่อเชิงสาเหตุระหว่างตัวแปร (ซึ่งตัวแปรมีผลต่ออีกตัวแปร)
• ประเภทของอิทธิพลความสัมพันธ์โดยตรง (ระบุโดย + สัญลักษณ์) หรือความสัมพันธ์แบบผกผัน (ระบุโดย - สัญลักษณ์)
• ประเภทของลูปแสดงให้เห็นว่าเป็นลบ (สมดุล) หรือบวก (เสริม) ลูปข้อเสนอแนะหากมีพฤติกรรมดังกล่าวข้อเสนอแนะเชิงลบ (การปรับสมดุล) จะถูกระบุด้วย A B และบวก (การเสริมความคิดเห็นเสริม) จะถูกระบุด้วย R

ลูปตอบรับเชิงบวกเป็นกระบวนการภายในระบบที่เอาต์พุตของกระบวนการเพิ่มหรือขยายเอฟเฟกต์ดั้งเดิมซึ่งแตกต่างจากลูปข้อเสนอแนะเชิงลบที่ทำให้ระบบมีเสถียรภาพโดยการต่อต้านการเปลี่ยนแปลงการตอบรับเชิงบวกจะช่วยเร่งการเคลื่อนไหวของระบบไปสู่สถานะที่รุนแรงหรือสถานะใหม่กลไกนี้สามารถขับเคลื่อนระบบไปสู่เกณฑ์ที่สำคัญที่เรียกว่าจุดเปลี่ยน

คำจำกัดความของจุดเปลี่ยน

อันคะแนนสะสมในบริบทด้านสิ่งแวดล้อมเป็นเกณฑ์ที่สำคัญซึ่งการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยหรือการรบกวนอาจนำไปสู่ผลกระทบที่รุนแรงและมักจะกลับไม่ได้ในระบบนิเวศหรือระบบภูมิอากาศเมื่อถึงจุดเปลี่ยนแล้วระบบสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยพื้นฐานโดยใช้สถานะดุลยภาพใหม่ที่อาจแตกต่างอย่างมากมายจากต้นฉบับ

ตัวอย่างของลูปตอบรับเชิงบวก-

น้ำแข็งอาร์กติกละลาย:

• เมื่ออุณหภูมิของโลกเพิ่มขึ้นน้ำแข็งทะเลอาร์กติกละลายลดลงอัลเบโดของโลก (ความสามารถในการสะท้อนการแผ่รังสีแสงอาทิตย์)น้ำแข็งน้อยลงหมายถึงพลังงานแสงอาทิตย์ที่น้อยลงสะท้อนกลับสู่อวกาศและพื้นผิวของโลกถูกดูดซึมมากขึ้นนำไปสู่การทำให้ร้อนและน้ำแข็งที่เร่งตัวขึ้นลูปนี้สามารถผลักดันสภาพแวดล้อมอาร์กติกไปยังจุดเปลี่ยนที่ฤดูร้อนที่ปราศจากน้ำแข็งอาจกลายเป็นเรื่องธรรมดา

การตัดไม้ทำลายป่าและระดับคาร์บอนบรรยากาศ:

• การลบต้นไม้ผ่านการทำลายป่าจะลดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่สามารถดูดซึมจากชั้นบรรยากาศผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงระดับคาร์บอนในบรรยากาศที่สูงขึ้นช่วยเพิ่มผลกระทบของเรือนกระจกซึ่งนำไปสู่การเพิ่มอุณหภูมิโลกและลดความสามารถในการอยู่รอดของป่าวัฏจักรนี้สามารถผลักดันระบบนิเวศไปยังจุดเปลี่ยนที่พวกเขาแปลงเป็นสภาพแวดล้อมประเภทต่าง ๆ เช่นสะวันนา

ผลกระทบของลูปตอบรับเชิงบวก

การทำความเข้าใจลูปตอบรับเชิงบวกเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการจัดการสิ่งแวดล้อมและการกำหนดนโยบายการรับรู้ลูปเหล่านี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์และผู้กำหนดนโยบายสามารถทำนายจุดเปลี่ยนที่มีศักยภาพและทำงานเพื่อลดผลกระทบของพวกเขาก่อนที่ความเสียหายที่กลับไม่ได้จะเกิดขึ้นตัวอย่างเช่นการแทรกแซงเช่นการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกหรือการดำเนินการปลูกป่าขนาดใหญ่สามารถช่วยขัดขวางลูปเหล่านี้ทำให้ระบบมีเสถียรภาพก่อนที่จะถึงจุดเปลี่ยน

จุดเปลี่ยนในระบบสิ่งแวดล้อมเป็นเกณฑ์ที่สำคัญซึ่งการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในองค์ประกอบเดียวสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญมักจะเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันทั่วทั้งระบบการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของระบอบการปกครองซึ่งระบบจะเปลี่ยนระหว่างสถานะที่มีเสถียรภาพทางเลือกการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวมักจะมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและหน้าที่ของระบบนิเวศอย่างมากและมักจะกลับไม่ได้

กลไกของจุดเปลี่ยนและการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครอง

จุดเปลี่ยนเกิดขึ้นเมื่อการเปลี่ยนแปลงที่เพิ่มขึ้นสะสมเพื่อกระตุ้นกลไกการตอบรับที่ผลักดันระบบเกินขีดความสามารถในการรักษาสถานะปัจจุบันสิ่งนี้สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของระบอบการปกครอง - การเปลี่ยนแปลงพื้นฐานในสมดุลของระบบการทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำนายและจัดการการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมอย่างมีประสิทธิภาพ

ตัวอย่างของจุดเปลี่ยนและการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครอง:

eutrophication จากการโหลดสารอาหาร:

• การเพิ่มขึ้นของสารอาหารเช่นไนเตรตและฟอสเฟต (มักจะมาจากการไหลบ่าทางการเกษตรหรือการปล่อยน้ำเสีย) สามารถนำไปสู่การดูดซับยูโทรฟิเคชั่นในระบบน้ำกระบวนการนี้เพิ่มคุณค่าให้กับน้ำซึ่งนำไปสู่การเจริญเติบโตของสาหร่ายและการพร่องออกซิเจนมากเกินไปเมื่อระดับออกซิเจนลดลงน้ำไม่สามารถรองรับชีวิตในน้ำเดียวกันได้อีกต่อไปซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนจากน้ำที่อุดมด้วยออกซิเจนที่ชัดเจนไปสู่สภาพที่ขุ่นและมีออกซิเจนไม่ดีซึ่งเป็นระบอบการปกครองใหม่ที่เปลี่ยนแปลงระบบนิเวศทางน้ำอย่างมีนัยสำคัญ

แนวปะการังฟอกสี:

• แนวปะการังสามารถสัมผัสกับการเปลี่ยนแปลงของระบอบการปกครองเมื่ออุณหภูมิน้ำสูงอย่างยั่งยืนนำไปสู่การฟอกสีที่แพร่หลายการสูญเสียสาหร่าย symbiotic ทำให้ปะการังเป็นสีขาวและทำให้พวกเขาอ่อนแอลงลดความสามารถในการรักษาชีวิตทางทะเลหากความเครียดยังคงดำเนินต่อไปสิ่งนี้สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอย่างถาวรจากระบบนิเวศปะการังที่มีชีวิตชีวาไปสู่ภูมิทัศน์ใต้น้ำที่แห้งแล้งลดความหลากหลายทางชีวภาพอย่างมากและการเปลี่ยนแปลงที่อยู่อาศัยทางทะเล

Forest to Savanna Transition:

• ในภูมิภาคเขตร้อนการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสภาพภูมิอากาศและกิจกรรมของมนุษย์เช่นการตัดไม้ทำลายป่าสามารถลดปริมาณน้ำฝนและขัดขวางวัฏจักรของน้ำให้มากพอที่จะเปลี่ยนระบบนิเวศจากป่าทึบไปเป็นสะวันนาการเปลี่ยนแปลงของระบอบการปกครองนี้เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในองค์ประกอบของสปีชีส์ความหลากหลายทางชีวภาพและความสามารถในการจัดเก็บคาร์บอน

การล่มสลายของการประมง:

• การจับปลามากเกินไปสามารถนำไปสู่การประมงไปยังจุดเปลี่ยนที่ประชากรปลาไม่สามารถรักษาตัวเองได้เนื่องจากอัตราการสืบพันธุ์ไม่เพียงพอสิ่งนี้ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองจากประชากรปลาที่เจริญรุ่งเรืองไปเป็นกลุ่มที่ไม่ยั่งยืนทางเศรษฐกิจและนิเวศวิทยาส่งผลกระทบต่อการอยู่รอดของสายพันธุ์และการดำรงชีวิตของชุมชน

ผลกระทบของการทำความเข้าใจจุดเปลี่ยน

การระบุจุดเปลี่ยนที่อาจเกิดขึ้นเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการจัดการสิ่งแวดล้อมทำให้สามารถแทรกแซงการแทรกแซงที่สามารถป้องกันการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองที่ไม่พึงประสงค์โดยการทำความเข้าใจกับเกณฑ์ที่สำคัญเหล่านี้นักวิทยาศาสตร์และผู้กำหนดนโยบายสามารถใช้กลยุทธ์เพื่อรักษาเสถียรภาพของระบบนิเวศและป้องกันความเสียหายที่กลับไม่ได้

ระบบที่คุกคามจากจุดเปลี่ยน ได้แก่ :

• ระบบนิเวศทะเลแอนตาร์กติก
• น้ำแข็งทะเลอาร์กติก
• แผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์
• แผ่นน้ำแข็งแอนตาร์กติกตะวันตก
• El-Niño-Southern Oscillation (ENSO)

• มรสุมแอฟริกาตะวันตก
• Amazon Rainforest
• ป่าเหนือ
• การไหลเวียนของ Thermohaline (THC)

1.2.13 โมเดลเป็นตัวแทนที่เรียบง่ายของความเป็นจริงสามารถใช้เพื่อทำความเข้าใจว่าระบบทำงานอย่างไรและคาดการณ์ว่าจะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอย่างไร

• อธิบายโดยใช้ตัวอย่างแบบจำลองคืออะไร
• ใช้แนวคิดระบบในช่วงของเครื่องชั่ง

โมเดลเป็นคำอธิบายที่เรียบง่ายที่ออกแบบมาเพื่อแสดงโครงสร้างหรือการทำงานของวัตถุระบบหรือแนวคิดในทางปฏิบัติบางรุ่นต้องการเทคนิคการประมาณที่จะใช้ตัวอย่างเช่นแบบจำลองการทำนายของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันมากในทางตรงกันข้ามพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำอาจเป็นระบบนิเวศที่ค่อนข้างง่าย แต่แสดงให้เห็นถึงแนวคิดทางนิเวศวิทยามากมาย

แบบจำลองสรุประบบที่ซับซ้อนดังนั้นพวกเขาจึงสามารถนำไปสู่การสูญเสียข้อมูลและการใช้งานมากเกินไปแบบจำลองเกี่ยวข้องกับการประมาณและทำให้สูญเสียความแม่นยำ

1.2.14 การทำให้ง่ายขึ้นของแบบจำลองเกี่ยวข้องกับการประมาณและดังนั้นการสูญเสียความแม่นยำ

• ประเมินความแข็งแกร่งและข้อ จำกัด ของแบบจำลองระบบ

ในการศึกษาระบบสิ่งแวดล้อมแบบจำลองเป็นเครื่องมือสำคัญที่ใช้ในการทำความเข้าใจและทำนายการโต้ตอบที่ซับซ้อนภายในระบบนิเวศและกระบวนการทั่วโลกอย่างไรก็ตามการสร้างแบบจำลองเหล่านี้มักจะต้องมีการทำให้เข้าใจง่ายซึ่งเกี่ยวข้องกับการลดความซับซ้อนของโลกแห่งความเป็นจริงลงในส่วนที่จัดการได้มากขึ้นในขณะที่การทำให้เข้าใจง่ายทำให้โมเดลทำงานได้ง่ายขึ้นและเข้าใจ แต่มันเกี่ยวข้องกับการประมาณและดังนั้นการสูญเสียความแม่นยำ

จุดแข็ง:

• อนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์ทำนาย/ทำให้ระบบที่ซับซ้อนง่ายขึ้น
• อินพุตสามารถเปลี่ยนแปลงและตรวจสอบผลลัพธ์โดยไม่ต้องรอเหตุการณ์จริง
• ผลลัพธ์สามารถแสดงให้นักวิทยาศาสตร์และประชาชนเห็นได้

ข้อ จำกัด :

• อาจไม่ถูกต้องโดยสิ้นเชิง
• ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมมีความซับซ้อนมาก
• แบบจำลองที่แตกต่างกันใช้ข้อมูลที่แตกต่างกันเล็กน้อยเพื่อคำนวณการคาดการณ์
• พึ่งพาความเชี่ยวชาญของผู้คนที่ทำให้พวกเขา
• คนที่แตกต่างกันอาจตีความพวกเขาในรูปแบบที่แตกต่างกัน
• ผลประโยชน์ที่ได้รับอาจจี้พวกเขาทางการเมือง
• โมเดลใด ๆ ก็ดีเท่าที่ข้อมูลเข้ามาและสิ่งเหล่านี้อาจเป็นที่น่าสงสัย
• โมเดลที่แตกต่างกันอาจแสดงเอฟเฟกต์ที่แตกต่างกันโดยใช้ข้อมูลเดียวกัน

1.2.15 การโต้ตอบระหว่างส่วนประกอบในระบบสามารถสร้างคุณสมบัติฉุกเฉิน

• อธิบายคุณสมบัติฉุกเฉิน

1.2.16 ความยืดหยุ่นของระบบนิเวศวิทยาหรือสังคมหมายถึงแนวโน้มที่จะหลีกเลี่ยงจุดเปลี่ยนและรักษาความมั่นคง

• อธิบายสิ่งที่มีความหมายโดยความยืดหยุ่นของระบบ
• อธิบายว่าความยืดหยุ่นหลีกเลี่ยงจุดเปลี่ยนได้อย่างไร
• พูดคุยเกี่ยวกับปัจจัยทางธรรมชาติและมนุษย์ที่มีผลต่อความยืดหยุ่นในระบบ

ความยืดหยุ่นทั้งในระบบนิเวศและระบบสังคมหมายถึงความสามารถของระบบเหล่านี้ในการต้านทานการกู้คืนและปรับให้เข้ากับการรบกวนหรือการเปลี่ยนแปลงคุณลักษณะนี้มีความสำคัญต่อการรักษาเสถียรภาพของระบบและหลีกเลี่ยงจุดเปลี่ยน - เกณฑ์ที่สำคัญกว่าซึ่งระบบผ่านการเปลี่ยนแปลงที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

ส่วนประกอบของความยืดหยุ่น

• ความต้านทาน:นี่คือความสามารถของระบบในการทนต่อแรงกดดันจากภายนอกโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญต่อโครงสร้างหรือการทำงานในแง่นิเวศวิทยาสิ่งนี้อาจหมายถึงการระบาดของศัตรูพืชที่ต่อต้านป่าในสังคมอาจเป็นชุมชนที่รักษาความสมบูรณ์ทางวัฒนธรรมแม้จะมีแรงกดดันทางเศรษฐกิจ
• การกู้คืน:การกู้คืนเกี่ยวข้องกับความเร็วและขอบเขตที่ระบบกลับสู่สถานะเดิมหลังจากถูกรบกวนตัวอย่างเช่นแนวปะการังอาจฟื้นตัวจากการฟอกหากอุณหภูมิของน้ำมีความเสถียรหรือเศรษฐกิจอาจฟื้นตัวหลังจากการชนทางการเงิน
• การปรับตัว:การปรับตัวหมายถึงความสามารถของระบบในการปรับการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงและเงื่อนไขใหม่ในลักษณะที่สามารถรักษาฟังก์ชั่นได้นี่อาจเป็นสปีชีส์ที่พัฒนากลยุทธ์การสืบพันธุ์ใหม่เพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศหรือ บริษัท ที่ใช้เทคโนโลยีใหม่เพื่อความอยู่รอดของการเปลี่ยนแปลงตลาด

ความสำคัญของความยืดหยุ่น

ความยืดหยุ่นเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความยั่งยืนของระบบมันกำหนดความสามารถของระบบในการคงอยู่ในระยะยาวสนับสนุนความหลากหลายทางชีวภาพในบริบททางนิเวศวิทยาและความเป็นอยู่ที่ดีทางสังคมในชุมชนมนุษย์

• ความยืดหยุ่นทางนิเวศวิทยา:สำหรับระบบนิเวศความยืดหยุ่นทำให้มั่นใจได้ถึงความต่อเนื่องของบริการเช่นอากาศสะอาดและน้ำแหล่งอาหารและผลประโยชน์สันทนาการนอกจากนี้ยังรองรับความหลากหลายทางชีวภาพซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความสมดุลและการทำงานของระบบนิเวศ
• ความยืดหยุ่นทางสังคม:ในระบบสังคมความยืดหยุ่นช่วยให้ชุมชนจัดการและกู้คืนจากความท้าทายเช่นภัยพิบัติทางธรรมชาติวิกฤตเศรษฐกิจหรือความวุ่นวายทางสังคมมันเป็นกุญแจสำคัญในความสามารถของสังคมในการรักษามรดกทางวัฒนธรรมความมั่นคงทางเศรษฐกิจและสุขภาพทางสังคม

ตัวอย่างของความยืดหยุ่น

• ป่าฝนอเมซอน: ความยืดหยุ่นของอเมซอนช่วยให้มันฟื้นตัวจากความแห้งแล้งเป็นครั้งคราวและรักษาบทบาทของมันในฐานะอ่างคาร์บอนทั่วโลกที่สำคัญแม้ว่าการทำลายป่าอย่างต่อเนื่องและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทำให้เกิดภัยคุกคามที่สำคัญต่อความมั่นคง
• สังคมญี่ปุ่นโพสต์-ซุนามิ: หลังจากเกิดภัยพิบัติจากสึนามิและนิวเคลียร์ในปี 2554 สังคมญี่ปุ่นแสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นสูงผ่านการตอบสนองต่อภัยพิบัติที่มีประสิทธิภาพการสร้างโครงสร้างพื้นฐานและความเป็นปึกแผ่นของชุมชนแสดงความสามารถในการปรับตัวและกู้คืน
• การตอบสนองของฟลอริด้าเอเวอร์เกลดส์ต่อการรบกวนพายุเฮอริเคน:Florida Everglades ซึ่งเป็นระบบพื้นที่ชุ่มน้ำขนาดใหญ่ดูดซับผลกระทบของพายุเฮอริเคนเป็นประจำความสามารถในการฟื้นตัวอย่างรวดเร็วและกลับไปที่ฟังก์ชั่นนิเวศวิทยาก่อนพายุแสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นความสามารถในการปรับตัวนี้มีความสำคัญสำหรับการจัดการการไหลของน้ำการกรองมลพิษและการสนับสนุนความหลากหลายทางชีวภาพ
  
• การฟื้นฟูของป่าสน Lodgepole หลังจากเกิดไฟไหม้ในเยลโลว์สโตน:หลังจากไฟป่าในปี 1988 ในอุทยานแห่งชาติเยลโลว์สโตนป่าสนลอดจ์โพลแสดงให้เห็นถึงการฟื้นฟูที่น่าทึ่งLodgepole Pines มีกรวย serotinous ที่ต้องใช้ความร้อนของไฟเพื่อเปิดและปล่อยเมล็ดเพื่อให้แน่ใจว่าการปลูกป่าอย่างรวดเร็วหลังจากการรบกวนไฟ
  
• การจัดการพืชแบบบูรณาการในมาลาวี:ในมาลาวีเกษตรกรรายย่อยได้นำการเพาะปลูกแบบบูรณาการและการจัดการศัตรูพืชที่กระจายพืชผลและปรับปรุงสุขภาพของดินแนวทางปฏิบัติเหล่านี้สร้างความยืดหยุ่นทางนิเวศวิทยาโดยการลดการพึ่งพาอินพุตทางเคมีและเพิ่มความเสถียรของผลผลิตพืชผลภายใต้สภาพภูมิอากาศแปรผัน
  

กรณีศึกษา: Cascades Trophic และความยืดหยุ่นในอุทยานแห่งชาติเยลโลว์สโตน

พื้นหลัง

พลวัตทางนิเวศวิทยาของอุทยานแห่งชาติเยลโลว์สโตนประสบกับการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญหลังจากการกำจัดหมาป่าสีเทาในช่วงต้นศตวรรษที่ 20การกำจัดนักล่าสุดยอดนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของประชากรกวางที่ไม่ถูกตรวจสอบซึ่งทำให้เกิดการยุบตัวมากเกินไปและการย่อยสลายอย่างมีนัยสำคัญของพืชพรรณการรับรู้ถึงผลกระทบที่เป็นอันตรายหมาป่าได้รับการแนะนำในปี 2538 ซึ่งให้โอกาสพิเศษในการศึกษาการลดลงของ trophic และความยืดหยุ่นของระบบนิเวศ

Trophic Cascades ที่ริเริ่มโดย Wolf Reintroduction

ระเบียบจากบนลงล่าง:
หมาป่าแนะนำให้รู้จักกับเยลโลว์สโตนฟื้นฟูการควบคุมจากบนลงล่างในเว็บอาหารซึ่งการปล้นสะดมของพวกเขาในกวางและกีบเท้าอื่น ๆ ช่วยปรับสมดุลระบบนิเวศนี่เป็นตัวอย่างคลาสสิกของน้ำตก trophic ที่การเปลี่ยนแปลงที่ด้านบนของห่วงโซ่อาหารทำให้เกิดผลกระทบต่อเนื่องผ่านระดับโภชนาการ

การกู้คืนพืชพรรณ:
ด้วยหมาป่าที่ควบคุมจำนวนการแทะเล็มก้นก้นพืชของสวนโดยเฉพาะวิลโลว์และแอสเพนรอบ ๆ พื้นที่ลำธารเริ่มฟื้นตัวการฟื้นคืนชีพของพืชเหล่านี้มีความสำคัญเนื่องจากสนับสนุนสายพันธุ์อื่น ๆ ที่หลากหลายและทำให้ริมฝั่งมีเสถียรภาพซึ่งส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศทางน้ำ

เพิ่มความหลากหลายทางชีวภาพ:
ความหลากหลายและโครงสร้างของพืชที่เพิ่มขึ้นเป็นที่อยู่อาศัยสำหรับสายพันธุ์ต่าง ๆ ตั้งแต่บีเว่อร์และนกไปจนถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและแมลงขนาดเล็กแสดงการฟื้นฟูความหลากหลายทางชีวภาพผ่านทางสายฟ้า

ความยืดหยุ่นผ่านการลดทอน trophic

• การสร้างความยืดหยุ่นของระบบนิเวศ: การแนะนำของหมาป่าแสดงให้เห็นว่าผู้ล่ายอดช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของระบบนิเวศอย่างไรโดยการเริ่มต้นการลดทอนของ Trophic Wolves ได้ช่วยระบบนิเวศเยลโลว์สโตนดูดซับและปรับให้เข้ากับการรบกวน (เช่นการเปลี่ยนแปลงของประชากรที่ไม่ได้รับการรักษา) ฟื้นตัวจากพวกเขาและอาจเปลี่ยนไปสู่สภาวะที่ยั่งยืนมากขึ้น
• กลไกข้อเสนอแนะ:ปฏิสัมพันธ์ระหว่างหมาป่ากวางและพืชพรรณแสดงให้เห็นถึงการตอบรับเชิงลบที่การปรากฏตัวของหมาป่าช่วยให้ประชากรกวางอยู่ในการตรวจสอบซึ่งจะช่วยให้พืชมีความเจริญรุ่งเรืองสนับสนุนความหลากหลายทางชีวภาพที่กว้างขึ้นและส่งเสริมความมั่นคงทางนิเวศวิทยา

การวิจัยอย่างต่อเนื่องในเยลโลว์สโตนได้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นจากการเรียงลำดับของ trophic มีส่วนทำให้ความยืดหยุ่นของระบบธรรมชาตินักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ข้อมูลจากเยลโลว์สโตนเพื่อจำลองสถานการณ์ในระบบนิเวศอื่น ๆ ที่คล้ายกันช่วยทำนายผลลัพธ์ของการแนะนำหรือปกป้องนักล่ายอด

การแนะนำหมาป่าในเยลโลว์สโตนทำหน้าที่เป็นการศึกษาที่สำคัญในการทำความเข้าใจบทบาทของการลดทอน trophic ในด้านสุขภาพของระบบนิเวศและความยืดหยุ่นกรณีนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการฟื้นฟูสายพันธุ์สำคัญสามารถนำไปสู่ผลประโยชน์ทางนิเวศวิทยาในวงกว้างได้อย่างไรเสริมความสำคัญของการรักษาพลวัตของนักล่าตามธรรมชาตินอกจากนี้ยังเน้นถึงบทบาทที่สำคัญของผู้ล่ายอดในการรักษาโครงสร้างและหน้าที่ของระบบนิเวศเพื่อให้มั่นใจถึงความสามารถในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมและกู้คืนจากการรบกวน

1.2.17 ความหลากหลายและขนาดของการเก็บรักษาภายในระบบสามารถนำไปสู่ความยืดหยุ่นและส่งผลกระทบต่อความเร็วในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลง (เวลาล่าช้า)

• อภิปรายว่าปัจจัยใดที่ทำให้เกิดความยืดหยุ่นและวิธีที่มนุษย์ส่งผลกระทบต่อปัจจัยเหล่านี้
• อธิบายว่าเวลาที่ล่าช้าสามารถเพิ่มความซับซ้อนในการสร้างแบบจำลองและทำนายจุดเปลี่ยน

ความยืดหยุ่นในระบบสิ่งแวดล้อมหมายถึงความสามารถของระบบในการทนต่อการรบกวนและรักษาฟังก์ชั่นปัจจัยที่มีส่วนช่วยอย่างมีนัยสำคัญต่อความยืดหยุ่นรวมถึงความหลากหลายของส่วนประกอบภายในระบบและขนาดของการเก็บรักษาองค์ประกอบเหล่านี้มีผลต่อความรวดเร็วและมีประสิทธิภาพของระบบที่สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงหรือกู้คืนจากการหยุดชะงัก

ความหลากหลายและความยืดหยุ่น

ความหลากหลายภายในระบบโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบททางนิเวศวิทยามีบทบาทสำคัญในการเพิ่มความยืดหยุ่นระบบที่หลากหลายมีหลายสปีชีส์หรือองค์ประกอบที่สามารถทำหน้าที่คล้ายกันความซ้ำซ้อนนี้ช่วยให้ระบบรักษาเสถียรภาพการปฏิบัติงานแม้ว่าส่วนประกอบหนึ่งจะถูกบุกรุก

ตัวอย่าง: North American Prairie Systems กับพืชผลเชิงเดี่ยว:

• ระบบทุ่งหญ้าธรรมชาติ:ในอดีตทุ่งหญ้าในอเมริกาเหนือเป็นระบบนิเวศที่มีความหลากหลายทางชีวภาพสูงรวมถึงหญ้าสมุนไพรและพุ่มไม้ที่หลากหลายซึ่งได้รับการสนับสนุนจากระบบนิเวศดินที่ซับซ้อนความหลากหลายนี้ทำให้ทุ่งหญ้ามีความยืดหยุ่นสูงต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศและการรบกวนเช่นไฟการรักษาฟังก์ชั่นระบบนิเวศและความอุดมสมบูรณ์ของดิน
• ระบบการผสมเชิงเดี่ยว:ในทางตรงกันข้ามพื้นที่ขนาดใหญ่ของทุ่งหญ้าเหล่านี้ได้รับการแปลงเป็น monocultures ซึ่งมีการปลูกพืชชนิดเดียว (เช่นข้าวโพดหรือถั่วเหลือง) ที่ปลูกอย่างกว้างขวางMonocultures ขาดความหลากหลายทางชีวภาพและมีความยืดหยุ่นน้อยกว่ามากพวกเขามีความอ่อนไหวต่อศัตรูพืชโรคและความผันผวนของสภาพภูมิอากาศมากขึ้นซึ่งมักจะต้องใช้อินพุตที่สำคัญของปุ๋ยสารกำจัดศัตรูพืชและน้ำเพื่อรักษาการผลิตการสูญเสียความยืดหยุ่นนั้นเห็นได้ชัดในช่องโหว่ที่เพิ่มขึ้นต่อความพ่ายแพ้ทางนิเวศวิทยาและเศรษฐกิจ

ขนาดของห้องเก็บและความมั่นคง

ขนาดของการเก็บรักษาภายในระบบเช่นน้ำในทะเลสาบกับแอ่งน้ำก็มีผลต่อความเสถียรของระบบและความเร็วในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อม

ตัวอย่าง: ความเสถียรของแอ่งน้ำเมื่อเทียบกับทะเลสาบ:

• ที่เก็บเล็ก (แอ่งน้ำ):แอ่งน้ำหมายถึงการเก็บน้ำขนาดเล็กที่มีความอ่อนไหวต่อสภาพแวดล้อมอย่างมากมันสามารถระเหยหรือล้นได้อย่างรวดเร็วด้วยการเติมน้ำเล็กน้อยการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงนั้นเกิดขึ้นทันทีแสดงให้เห็นถึงความต้านทานต่อสภาพอากาศเพียงเล็กน้อย
• ที่เก็บขนาดใหญ่ (ทะเลสาบ):ในทางตรงกันข้ามทะเลสาบที่มีปริมาณมากแสดงให้เห็นถึงความมั่นคงที่มากขึ้นบัฟเฟอร์ขนาดใหญ่กับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเช่นการระเหยหรือมลพิษปริมาตรที่ใหญ่ขึ้นยังหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงเช่นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเกิดขึ้นช้ากว่าทำให้เกิดความล่าช้าในเวลาตอบสนอง แต่เพิ่มความยืดหยุ่นโดยรวม

ความยืดหยุ่นของระบบนิเวศวิทยาหรือสังคมหมายถึงแนวโน้มที่จะหลีกเลี่ยงจุดเปลี่ยนดังกล่าวและรักษาความมั่นคงจุดเปลี่ยนคือจำนวนการเปลี่ยนแปลงขั้นต่ำภายในระบบที่จะทำให้เสถียรทำให้มันมีความสมดุลหรือสถานะที่มั่นคงใหม่

จุดเปลี่ยนสิ่งแวดล้อมเป็นส่วนหนึ่งของระบบสิ่งแวดล้อมของมนุษย์ที่สามารถเพิ่มการเปลี่ยนแปลงอย่างกว้างขวางในระบบการเปลี่ยนแปลงที่จุดเปลี่ยนตั้งค่าในการเคลื่อนไหวเสริมความคิดเห็นร่วมกันลูปที่ขับเคลื่อนระบบในหลักสูตรใหม่อย่างสมบูรณ์

ความล่าช้าที่เกี่ยวข้องกับลูปตอบรับทำให้ยากที่จะทำนายจุดเปลี่ยนและเพิ่มความซับซ้อนของระบบการสร้างแบบจำลอง
​

• ทะเลสาบยูโทรฟิเคชั่น-
• การสูญพันธุ์ของกสายพันธุ์สำคัญ-
• การลบออกช้างจากระบบนิเวศสะวันนาอาจส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อระบบนั้น
• แนวประการังความตาย: หากระดับความเป็นกรดของมหาสมุทรเพิ่มขึ้นปะการังแนวปะการังจะตายและไม่สามารถสร้างใหม่ได้

1.2.18 มนุษย์สามารถส่งผลกระทบต่อความยืดหยุ่นของระบบผ่านการลดการเก็บรักษาและความหลากหลายเหล่านี้

• อธิบายว่ามนุษย์สามารถเพิ่มความซับซ้อนให้กับความยืดหยุ่นของระบบได้อย่างไร

กิจกรรมของมนุษย์อาจมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อความยืดหยุ่นของระบบนิเวศวิทยาโดยการเปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์ตามธรรมชาติและลดความหลากหลายทางชีวภาพกิจกรรมเหล่านี้จะลดความสามารถของระบบนิเวศในการฟื้นตัวจากการรบกวนและรักษาความสมบูรณ์ของการทำงานการตัดไม้ทำลายป่าเป็นตัวอย่างสำคัญของการลดการจัดเก็บและความหลากหลายสามารถส่งผลกระทบต่อความยืดหยุ่นของระบบอย่างมีนัยสำคัญ

การตัดไม้ทำลายป่าและผลกระทบต่อความยืดหยุ่น

การตัดไม้ทำลายป่าเกี่ยวข้องกับการล้างพื้นที่ป่าไม้มักจะหลีกทางให้กับกิจกรรมการเกษตรการขยายตัวของเมืองหรือการตัดไม้การฝึกฝนนี้ไม่เพียงลดขนาดของการเก็บรักษาเช่นชีวมวลและน้ำ - แต่ยังนำไปสู่การสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพนี่คือวิธีการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีผลต่อความยืดหยุ่นของระบบ:

การลดขนาดของห้องเก็บ

ป่าทำหน้าที่เป็นคาร์บอนคาร์บอนที่สำคัญดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศและเก็บไว้ในชีวมวลและดินเมื่อมีการล้างป่าความสามารถในการจัดเก็บคาร์บอนนี้จะลดลงอย่างมากเพิ่มระดับคาร์บอนในชั้นบรรยากาศและมีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

ป่ายังควบคุมวัฏจักรอุทกวิทยาต้นไม้และร้านค้าดินและรีไซเคิลน้ำมีอิทธิพลต่อรูปแบบปริมาณน้ำฝนในระดับท้องถิ่นและระดับภูมิภาคผ่านการคายน้ำการตัดไม้ทำลายป่าช่วยลดความสามารถในการจัดเก็บนี้นำไปสู่การไหลบ่าที่รวดเร็วลดคุณภาพน้ำและรูปแบบการตกตะกอนที่เปลี่ยนแปลงซึ่งสามารถทำให้ความแห้งแล้งและน้ำท่วมรุนแรงขึ้น

การสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพ:

ระบบนิเวศป่าไม้เป็นที่ตั้งของความหลากหลายทางชีวภาพของโลกส่วนใหญ่การตัดไม้ทำลายป่านำไปสู่การสูญเสียที่อยู่อาศัยลดความหลากหลายของสายพันธุ์โดยตรงการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพนี้ลดความยืดหยุ่นทางนิเวศวิทยาเนื่องจากระบบนิเวศที่หลากหลายนั้นมีความพร้อมที่ดีกว่าในการกู้คืนจากความเครียดแต่ละสปีชีส์มีบทบาทเฉพาะในระบบนิเวศและการสูญเสียใด ๆ สามารถขัดขวางการปฏิสัมพันธ์และกระบวนการทางนิเวศวิทยาเช่นการผสมเกสรการกระจายเมล็ดและการควบคุมศัตรูพืช
ด้วยสปีชีส์ที่น้อยลงเว็บนิเวศวิทยาจะง่ายขึ้นและมีความแข็งแกร่งน้อยลงทำให้ระบบยากขึ้นที่จะกลับสู่สถานะเดิมหลังจากการรบกวน

ผลที่ตามมาของความยืดหยุ่นที่ลดลง

ผลที่ตามมาของความยืดหยุ่นที่ลดลงในพื้นที่ที่ถูกทำลายมีความสำคัญและหลายแง่มุม:

• เพิ่มความอ่อนแอต่อสายพันธุ์ที่รุกราน: ด้วยที่อยู่อาศัยดั้งเดิมที่ถูกรบกวนและประชากรสปีชีส์พื้นเมืองลดลงสปีชีส์ที่รุกรานพบว่าง่ายต่อการสร้างและครอบงำและเปลี่ยนความสมดุลทางนิเวศวิทยาต่อไป
• ความสามารถในการกู้คืนลดลง:ระบบนิเวศที่มีความหลากหลายทางชีวภาพลดลงและขนาดการจัดเก็บจะมีความสามารถในการซ่อมแซมตนเองและการฟื้นฟูน้อยลงสิ่งนี้สามารถนำไปสู่การเสื่อมสภาพและการทำให้เป็นทะเลทรายที่ยาวนานเงื่อนไขที่มักจะกลับไม่ได้

ทรัพยากรห้องเรียน
​

กิจกรรม

กรณีศึกษา
สามารถระบุและอธิบายอินพุตเอาต์พุตกระบวนการถ่ายโอนการแปลงและเก็บของทั้งสสารและพลังงานสำหรับระบบในระดับที่แตกต่างกันรวมถึงตัวอย่างเฉพาะ

• ชีวมณฑล 2
• เซลล์พืชและสัตว์
• สิ่งมีชีวิตส่วนบุคคล (ผู้ผลิตรายหนึ่งผู้บริโภครายหนึ่ง)
• ระบบการทำฟาร์ม
• ระบบนิเวศที่แตกต่างกัน

ลิงค์ที่มีประโยชน์
​

- Pearson Education Hotlink

- ภูมิศาสตร์กายภาพ

- ภูมิศาสตร์กายภาพ

- มหาวิทยาลัยแอริโซนา

- ศูนย์หิมะและน้ำแข็งแห่งชาติ

- Consortium Concord

​

- จุดเริ่ม

- ศูนย์หิมะและน้ำแข็งแห่งชาติ

- ศูนย์หิมะและน้ำแข็งแห่งชาติ

- สารานุกรมของโลก

ในข่าว

- ซาลอน 31 ต.ค. 2555

- โครงการความรู้

- EOS กรกฎาคม 2020
​
ความเป็นสากล

• การใช้แบบจำลองช่วยอำนวยความสะดวกในการทำงานร่วมกันทางวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศโดยการขจัดอุปสรรคทางภาษาที่อาจมีอยู่

TOK:

• แบบจำลองเป็นสิ่งก่อสร้างที่ง่ายขึ้นของความเป็นจริงในการสร้างแบบจำลองเราจะรู้ได้อย่างไรว่าด้านใดของโลกที่จะรวมและสิ่งที่จะเพิกเฉย?
• มันจะเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าทุกสิ่งในโลกทำงานเป็นส่วนหนึ่งของระบบ

คลิปวีดีโอ