Services écosystémiques - purification de l'eau - NetLinks Science
Pour utiliser l'exemple de purification de l'eau naturelle pour montrer aux élèves que les écosystèmes sains fournissent des services aux personnes qui sont essentiels à la vie que nous connaissons.
Cette leçon a été développé par le Dr Penny Firth, un scientifique, dans le cadre d'un ensemble de leçons interdisciplinaires des sciences NetLinks visant à améliorer la compréhension des phénomènes environnementaux et des événements. Certaines des leçons intègrent des thèmes qui traversent les concepts biologiques, écologiques et physiques. D'autres impliquent des éléments de l'économie, l'histoire, l'anthropologie et l'art. Chaque leçon est encadrée par des informations de base en langage simple pour l'enseignant, et comprend une sélection de conseils pédagogiques et des activités dans les cases.
L'humanité est née après la plupart des services écosystémiques ont été en exploitation pour des centaines de millions d'années. Ces services sont si fondamentaux à la vie qu'ils sont faciles à prendre pour acquis, et si grande échelle qu'il leur est difficile d'imaginer que les activités humaines pourraient les perturber irrémédiablement. Historiquement, cependant, le rôle vital des services écosystémiques naturels n'a pas été accordé beaucoup d'attention. Parce qu'ils sont « libres », ces services sont parfois considérés comme « sans valeur ». Rien ne pourrait être plus éloigné de la vérité. Les services écosystémiques sont essentiels à la vie que nous connaissons.
Dans cette leçon interdisciplinaire, les élèves explorent le concept de services écosystémiques en enquêtant sur la purification de l'eau naturelle dans leur bassin versant de la maison.
Quelques points clés avant de commencer:
Cette leçon est sur la façon dont les écosystèmes purifient l'eau et quels types de choses humains ne modifient que ces processus. Il aborde également la valeur du service de purification de l'eau naturelle à l'homme. Le message à retenir est que la clé pour le maintien des services de purification de l'eau est de protéger et de restaurer les écosystèmes qui fournissent ces services.
Planifier à l'avance
Cette leçon peut le mieux introduit en petites bouchées sur plusieurs jours. La « publication » « journal de la rivière » exercice dans l'évaluation sera probablement plus efficace si elle est abordée comme un projet d'une semaine, aboutissant à la réelle un jour d'importance pour les étudiants (par exemple, dernier jour avant les vacances d'hiver; Jour de la Terre).
Vous devez vous familiariser avec la communication des services écosystémiques. mis à disposition par la Société écologique d'Amérique et l'Union of Concerned Scientists.
Il existe de nombreuses ressources sur l'eau et la purification de l'eau. écrits complets sur les services écosystémiques, cependant, commencent à émerger. Voir Ressources supplémentaires pour plusieurs ressources d'impression sur ce sujet.
Motivation
Une fois que tous les élèves ont eu la chance de regarder leur bassin versant (s) en ligne, demandez-leur de discuter des questions telles que:
- Quel est l'état des cours d'eau dans les bassins versants urbains, de banlieue, agricole ou rural?
- Quels types de pollution pourrait vous attendre dans ces différents types de domaines?
- Où pensez-vous que la pollution la plus nutritive? Les plus pesticides et herbicides?
- Qu'est-ce que les bassins versants ont la plus grande sédimentation, la pollution par les métaux lourds et la pollution thermique (chaleur)?
- Où pourriez-vous attendre à trouver les plus pathogènes dans l'eau?
- Quel effet pourrait avoir une sécheresse sur la purification naturelle des eaux? (Conseil: les polluants déjà dans l'eau pourrait être concentrée, mais le ruissellement des routes, les pelouses et les champs agricoles seraient probablement beaucoup plus faible).
- Quel effet pourrait avoir une inondation? (Indice: Cela dépend si oui ou non il y a des écosystèmes sains entourant le corps de l'eau).
Développement
purification de l'eau se produit lorsque les écosystèmes ralentissent l'eau vers le bas
Les forêts, les forêts, les zones humides et les prairies naturelles agissent comme des éponges pour ralentir le mouvement de l'eau où elle tombe sous forme de précipitations à l'endroit où il pénètre dans les ruisseaux, les lacs et les estuaires. Il est important de purification naturelle parce que beaucoup des processus par lesquels l'eau est nettoyée sont souvent des processus biologiques effectués par des microbes tels que les bactéries et les champignons. La couche de bactéries, les champignons et les algues qui couvre des surfaces sous-marines a un nom technique: « boue ». Je plaisante. En fait, il est connu comme « periphyton » (qui signifie « boue croissante sur des objets sous-marins »).
Pour montrer aux élèves ce que certains de ces organismes se ressemblent comme dans la vraie vie à leur propre échelle minuscule, aller à la galerie d'images de cyanobactéries. Cliquez sur eubactéries ( « bactéries vraies »), puis sur les cyanobactéries ( « bactéries bleu-vert ») pour les photos et une vidéo intitulée The Great Escape qui montre une cyanobactérie se défendre d'un prédateur.
Les processus biologiques prennent du temps, afin que l'eau prend plus de faire son chemin à travers le paysage, plus les chances que les processus biologiques nettoieront l'eau. Quand les humains remplacent la végétation naturelle par des surfaces imperméables telles que beaucoup de routes pavées et stationnement, l'eau ruisselle le paysage très rapidement et est généralement pas naturellement beaucoup du tout purifié avant d'atteindre le cours d'eau ou d'un lac. Malheureusement, ces mêmes surfaces imperméables sont généralement une source de polluants supplémentaires qui viennent de voitures, les choses laissent tomber les gens, les choses tomber les animaux (!), Et d'autres déchets.
Une fois que l'eau de ruissellement atteint un cours d'eau, les barrages de débris ligneux naturels deviennent très importants. barrages de débris se forment lorsque les arbres meurent et tombent des cours d'eau dans l'eau. Les feuilles et les bâtons attraper sur le bois, et l'eau est contraint de ralentir un peu comme il se déplace à travers et sur le barrage. Lorsque l'eau est ralenti par un barrage de débris, les organismes de périphyton décrits ci-dessus ont plus de temps pour agir, et donc une meilleure chance de faire leur travail.
Pour le contraste, vos élèves peuvent lire le Los Angeles rivière: De Ditch Béton Urban Oasis. qui examine comment la rivière était « apprivoisé » par le Corps des ingénieurs de l'armée américaine dans les années 1930 par enrobant en béton. Il y a eu des efforts en cours pour restaurer la rivière et la transformer en une oasis urbaine.
purification de l'eau se produit lorsque les écosystèmes supprimer la pollution de l'eau
Les zones humides et les forêts riveraines (riveraines) sont particulièrement importants pour éliminer les sédiments fins du ruissellement. Comme eaux chargées de sédiments se déplace à travers et à travers ces écosystèmes, 80-90% des particules fines se déposent au fond ou sont filtrés. D'autres polluants tels que les composés organiques, les métaux et les radionucléides (éléments radioactifs) sont souvent adsorbés par (collé sur) des particules de limon. Décantation du limon élimine ces polluants de l'eau. Ainsi, le dépôt de sédiments offre de nombreux avantages à la qualité de l'eau en aval.
Les éleveurs et les gestionnaires des bassins versants de l'Ouest emploient certains des propres ingénieurs de la nature pour l'amélioration de la qualité de l'eau. créé Beaver-bassins de retenue (les « lacs » qui forment en amont de leurs barrages) peuvent être extrêmement utiles dans les bassins versants agricoles. Ils ont été connus pour conserver jusqu'à 1000 fois plus d'azote que les ruisseaux sans barrages de castors. Cela a vraiment ouvert les yeux de certains responsables de la qualité de l'eau aux services écosystémiques.
Il y a beaucoup d'autres animaux des cours d'eau qui aident à filtrer l'eau. Un grand nombre de filets qui caddisflies construire des particules de filtre hors de l'eau en mouvement. Ils nettoient leurs filets périodiquement, et manger quelques-uns des petits creux qui se coincé là-bas. Les mouches noires sont filtrent aussi les mangeoires, mais leurs dispositifs de filtrage sont en fait des antennes modifiées qui ressemblent un peu comme le collage géant oreilles de Mickey Mouse à partir de leurs têtes.
Pas tous les services de purification de l'eau sont fournis par les écosystèmes aquatiques, beaucoup se passe sur la terre aussi. La précipitation se déplace dans le sol et est libéré progressivement à des plantes, ainsi que de l'eau souterraine (aquifères) et des courants de surface. Sans le sol et les plantes, comme mentionné ci-dessus, l'eau coule de la terre des crues soudaines. Les plantes protègent le sol de la force de gouttes de pluie, qui autrement tourner rapidement le sol en boue et laver une grande partie de loin. La quantité d'eau qui pénètre dans le sol est déterminée par la teneur en matière organique du sol. perturbations humaines, telles que la culture, réduit la matière organique du sol, rend les sols plus sujettes à l'érosion, et de réduire leur capacité de rétention d'eau. Ces changements, à leur tour, modifient le flux flux: augmentation de la fréquence, la gravité et l'imprévisibilité des inondations. Les inondations ont tendance à éroder des cours d'eau, faible qualité de l'eau, la dégradation des habitats aquatiques.
Demander aux élèves d'illustrer, avec des images dessinées ou découpées dans des magazines, la façon dont le sol et les plantes contribuent au service de l'écosystème de la purification de l'eau.
Il y a encore beaucoup que nous ne comprenons pas sur la façon dont les écosystèmes aquatiques et terrestres effectuent le service de purification de l'eau. Des facteurs tels que l'emplacement, la taille, le type de sol et de la végétation, l'écoulement de l'eau (motifs et extrêmes), et le paysage dans lequel l'écosystème existe sont tous importants. Mais prédire combien et quel type de matériaux et de polluants peuvent être « traités » au sein d'un écosystème naturel sans nuire de façon permanente l'écosystème est très difficile.
assemblages microbiens sains dans le sol et sur des surfaces dans l'eau changent la forme (et peut-être la toxicité) des pesticides et ils éliminent également les métaux lourds, comme le mercure, qui sont nuisibles à la vie. Les zones humides peuvent éliminer 20-60% des métaux lourds dans les eaux se déplaçant à travers eux, et les microbes dans les écosystèmes peuvent également modifier les herbicides afin qu'ils ne sont plus toxiques.
Le gouvernement fédéral américain dépense plus de 2 milliards $ par année pour des initiatives d'eau potable. Ce nombre pourrait être difficile pour les enfants des écoles à concevoir des. Juste pour leur donner une idée de la taille d'un nombre de 2 milliards est, si vous soigneusement entassés jusqu'à 2 milliards de centimes, ils occupent le même espace que 10 autobus scolaires. Combien de plus pourrait être dépensé si la purification naturelle de l'eau ne fonctionnait plus correctement?
Une autre façon d'estimer la valeur de purification de l'eau naturelle est de voir comment les humains essaient d'imiter ce service de l'écosystème afin d'économiser de l'argent. zones humides construites sont un bon exemple. Les zones humides sont parfois construits comme une alternative aux installations de traitement des eaux usées. La technologie de purification de l'eau est coûteuse, et dans le cas de l'eau potable, plus pollué l'eau, plus d'argent est nécessaire pour les désinfectants, comme la chloration, et plus l'énergie, l'équipement et les coûts de main-d'œuvre. Les marais artificiels imitent les fonctions de filtration et de conversion de la pollution des zones humides naturelles et sont rentables parfois efficaces pour les petites collectivités qui ne peuvent pas se permettre des usines de traitement des eaux usées. zones humides construites sont également utilisés pour traiter les eaux de ruissellement agricoles, les eaux de ruissellement de banlieue et d'autres sources non ponctuelles de pollution.
L'évaluation des services écosystémiques ne doit pas se limiter aux notions monétaires. La valeur des services peuvent aussi comprendre des avantages esthétiques, biologiques, de loisirs et la santé. Il est souvent difficile de donner une valeur monétaire aux services fournis par les écosystèmes naturels. Il y a beaucoup d'avantages cachés ou compromis qui le rendent difficile à évaluer et facilement sous-estimer la valeur réelle d'un service particulier. Combien vaut votre santé? Bien sûr, vous pouvez exercer et bien manger, mais si l'eau que vous buvez pourriez vous rendre malade?
La clé de maintien de services et de purification de l'eau la valeur qu'ils contribuent à la vie humaine, est de protéger et de restaurer les écosystèmes qui fournissent ces services. Il est logique économique pour la génération actuelle, et il est logique de maintenir les services écosystémiques viables pour les générations à venir.
Évaluation
Demandez à vos élèves de développer un « journal de la rivière. » Voir ces suggestions:
Alors ... pour un effet réel ... inviter un journaliste du journal local pour visiter la classe et consultez votre journal de la rivière. Assurez-vous de trouver un bon nom pour elle!
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