Bài tập về chuỗi và lưới thức ăn trong hệ sinh thái
Dòng năng lượng đi vào hệ sinh thái
Bài tập về chuỗi và lưới thức ăn trong hệ sinh thái
Năng lượng được truyền từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao. Càng lên bậc dinh dưỡng cao hơn thì năng lượng càng giảm do một phần năng lượng bị thất thoát.
Các hệ sinh thái được nuôi sống bằng nguồn năng lượng vô tận của mặt trời. Bức xạ chung trải trên bề mặt hành tinh phần lớn biến đổi thành nhiệt.
Ánh sáng được cây xanh sử dụng cho quang hợp chỉ nằm ở phổ nhìn thấy với dải sóng tư 3600 đến 76000A. Ánh sáng cho quang hợp (hay bức xạ quang hợp tích cực) chiếm khoảng 50% tổng lượng bức xạ.
Nói chung, khi năng lượng đi vào hệ sinh thái, thực vật cũng chỉ đồng hóa được một lượng rất nhỏ, trung bình từ 0,2 đến 0,5% để tạo nên sản lượng sơ cấp thô (PG), còn phần lớn bị phản xạ trở lại, hoặc biến đổi thành nhiệt để hâm nóng môi trường xung quanh, hoặc để thực vật thoát hơi nước
Để duy trì sự tồn tại và phát triển của mình, thực vật cũng đã sử dụng một phần năng lượng tổng hợp được. Mức độ tiêu hao phụ thuộc vào đặc tính của quần xã thực vật, vào tuổi và nơi phân bố của chúng (trên cạn, dưới nước, theo vĩ độ, độ cao,…). Chẳng hạn, các loài động vật trên đồng cỏ non chỉ tiêu hao 30% tổng sản lượng sơ cấp, còn ở đồng cỏ già lên đến 70%. Rừng ôn đới sử dụng 50 – 60%, còn rừng nhiệt đới 70 – 75%. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, hô hấp của sinh vật tự dưỡng dao động từ 30 đến 40% tổng sản lượng sơ cấp, do đó chỉ khoảng 60 – 70% còn lại (thường ít hơn) được tích lũy để làm thức ăn cho các sinh vật tự dưỡng. phần này được gọi là sản lượng tính hay sản lượng thực (PN).
Hình 30. Sơ đồ dòng năng lượng đi qua các bậc dinh dưỡng chính trong hệ sinh thái
Các đánh giá còn chỉ ra rằng, tổng sản lượng sơ cấp tinh tích tụ trong sinh quyển là 6.1020 cal/ năm, trong đó 70% thu ộc về các hệ sinh thái trên cạn và 30% thuộc về các hệ sinh thái ở nước.
Sản lượng sơ cấp tinh là nguồn sống cho các sinh vật dị dưỡng (động vật và đa số các loài vi sinh vật). Qua quá trình sử dụng và đồng hóa thức ăn, những sinh vật này tích lũy vật chất trong mô của mình để hình thành nên sản lượng sinh vật thứ cấp.
Từ sản lượng sơ cấp, năng lượng tiếp tục được vận chuyển và biến đổi qua xích thức ăn lại bị hao phí rất lớn. trong các hệ sinh thái, khi chuyển từ bậc sinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao kề liền, trung bình năng lượng mất đi 90%, nghĩa là bậc cao chỉ tích tụ được q0% năng lượng của bậc thấp kề với nó. Nguyên nhân của sự hao phí năng lượng chủ yếu do:
- Năng lượng không được sinh vật tiêu thụ sử dụng (NU)
- Năng lượng mất đi do sinh vật tiêu thụ, nhưng không đồng hóa được, bị thải ra dưới dạng các chất trao đổi và chất bài tiết (NA).
- Năng lượng hao phí do sinh vật tiêu thụ sử dụng cho cuộc sống của mình và được thải ra dưới dạng nhiệt hô hấp (R).
Do năng lượng mất mát quá lớn nên xích thức ăn trong các hệ sinh thái không thể kéo dài, thường 4 – 5 bậc đối với các hệ sinh thái trên cạn và 6 – 7 bậc đối với các hệ sinh thái ở nước, cũng vì vậy tháp năng lượng bao giờ cũng có hình tháp chuẩn, nghĩa là năng lượng của con mồi bao giờ cũng thỏa mãn nhu cầu dinh dưỡng của vật ăn thịt đến mức dư thừa. điều này có thể thấy được ở sơ đồ dưới đây:
Xích thức ăn: PN 
C1 C2 C3 C4
Đầu vào (%): 100 10 1,0 0,1 0,01
Tỉ số (tính bằng %) năng lượng của bậc dinh dưỡng này so với một bậc dinh dưỡng bất kỳ hoặc so với nguồn vào của bức xạ mặt trời cho ta khái niệm về hiệu suất sinh thái, ví dụ, C4/C3, C3/PN,…
Như vậy trong hệ sinh thái năng lượng được truyền từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao. Càng lên bậc dinh dưỡng cao hơn thì năng lượng càng giảm do một phần năng lượng bị thất thoát.