1. Lưới thứcăn
Lưới thức ăn là tập hợp tất cả các chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái, trong đĩ các
chuỗi cĩ sự gắn bĩ với nhau bởi các mắt xích chung tạo thành một mạng lưới dinh dưỡng phức tạp.
Như vậy, trong quãn xã, một lồi sinh vật khơng phải chỉ tham gia vào một chuỗi thứcăn mà cịn cĩ thể là một thành phần của các chuỗi thức ăn khác nhau. Quần xã càng đa dạng về thành phần lồi thì lưới thứcăn càng phức tạp.
Trên cơ sở thống kê số lượng lồi trong quần xã, nghiên cứuđặcđiểm sinh học của các lồi, xác định một số yếu tố cơ bản về ổ sinh thái dinh dưỡng của mỗi lồi…Từđĩ xác định mối quan hệ dinh dưỡng của các cặp lồi (hoặc các nhĩm lồi) và xây dựng các chuỗi thức ăn. Liên kết các chuỗi thức ăn bằng những mắt xích chung, xây dựngđược lưới thứcăn của hệ sinh thái.
Ví dụ: xây dựng lưới thứcăn trong rừng nhiệtđới.
Hình 6.2. Sơ đồ một lưới thức ăn trong rừng nhiệt đới
Chất hữu cơ hịa tan Lá và hoa Quả và hạt Sâu bướm Bọ rùa Chìa vơi Quạ Kiến Rễ và lá rụng Thằn lằn Mối Nhím Bọ nhảy Bét
thehung060290@gmail.com
2. Bậc dinh dưỡng
Bậc dinh dưỡng bao gồm các mắt xích thức ăn thuộc một nhĩm (cĩ thể khác nhau về bậc phân loại, nhưng cùng sử dụng một dạng thức ăn), tức là tất cả các lồi cĩ cùng mức dinh dưỡng hợp thành một bậc dinh dưỡng, được sắp xếp theo thành phần của chuỗi (xích) thức ăn như: vật cung cấp, vật tiêu thụ cấp 1, vật tiêu thụ cấp 2, cấp 3 v.v…Như vậy, các thành phần của bậc dinh dưỡng là những đơn vị cấu trúc nên các chuỗi thức ăn.
Hoặc: bậc dinh dưỡng là nhĩm các mắt xích thức ăn sắp xếp theo các thành phần của chuỗi thức ăn như: sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ bậc 1, bậc 2…(hoặc cấp 1, cấp 2…). Thí dụ:
+ Sinh vật sản xuất tạo thành bậc dinh dưỡng bậc 1.
+ Sinh vật tiêu thụ bậc 1 tạo thành bậc dinh dưỡng bậc 2.
+ Sinh vật tiêu thụ bậc 2 tạo thành bậc dinh dưỡng bậc 3.
+ Sinh vật tiêu thụ bậc n tạo thành bậc dinh dưỡng bậc n + 1.
3. Tháp sinh thái (hình tháp sinh thái học)
3.1. Khái niệm
Dạng hình học phản ánh số lượng cá thể hay sinh vật lượng hoặc năng lượng theo các bậc dinh dưỡng từ thấp lên cao, nĩ được sắp xếp theo dạng hình tháp. Hình tháp sinh thái được biểu thị bằng những hình chữ nhật chồng lên nhau. Các hình chữ nhật đều cĩ cùng chiều cao, cịn chiều dài phụ thuộc vào số lượng, khối lượng hay năng lượng của một bậc dinh dưỡng.
Dựa vào việc phân tích các bậc dinh dưỡng trên cơ sở trao đổi chất và năng lượng qua chuỗi thức ăn theo số lượng, sinh vật lượng hoặc năng lượng để xây dựng thành 3 loại hình tháp tương ứng.
3.1.1. Hình tháp số lượng
Phân tích các bậc dinh dưỡng theo số lượng cá thể.
- Số lượng cá thể của những bậc dinh dưỡng thấp bao giờ cũng lớn hơn những bậc dinh dưỡng cao, vì vậy hình tháp cĩ đỉnh nhọn.
- Kích thước cá thể ở những bậc dinh dưỡng cao thường lớn hơn. - Sức sinh sản của bậc dinh dưỡng thấp lớn hơn bậc dinh dưỡng cao.
- Ưu, nhược điểm của hình tháp số lượng: loại hình tháp này dễ thực hiện
nhưng ít cĩ giá trị vì kích thước cá thể và chất sống cấu tạo nên các bậc dinh dưỡng khơng đồng nhất, nên khơng thể so sánh các bậc dinh dưỡng khác nhau với nhau.
3.1.2. Hình tháp sinh vật lượng
Phân tích các bậc dinh dưỡng theo sinh vật lượng (khối lượng sinh vật).
- Hình tháp thường cĩ đỉnh nhọn đối với các chuỗi thức ăn cĩ động vật ăn thịt (rất rõ ở các hệ sinh thái trên cạn).
- Trong các hệ sinh thái ở nước cĩ các trường hợp ngoại lệ (hình tháp ngược). Ví dụ: thực vật nổi (bậc dinh dưỡng bậc 1 – sinh vật sản xuất) cĩ sinh vật lượng thấp hơn động vật nổi (bậc dinh dưỡng bậc 2 – sinh vật tiêu thụ cấp 1), song tốc độ sinh sản của thực vật nổi cao hơn động vật nổi rất nhiều, vì vậy sinh vật lượng cĩ thấp hơn nhưng luơn luơn được đổi mới.
- Ưu, nhược điểm của hình tháp sinh vật lượng: loại hình tháp này cĩ giá trị
hơn hình tháp số lượng vì đã loại trừ được nhược điểm là các lồi khơng đồng đều về kích thước. Song vẫn cịn những tồn tại, đĩ là:
+ Thành phần hĩa học và giá trị năng lượng của chất sống trong các bậc dinh dưỡng là khác nhau cho nên sự so sánh các bậc dinh dưỡng thiếu chính xác.
thehung060290@gmail.com+ Hơn nữa, tháp sinh vật lượng khơng chú ý đến yếu tố thời gian trong việc tích + Hơn nữa, tháp sinh vật lượng khơng chú ý đến yếu tố thời gian trong việc tích lũy sinh vật lượng ở mỗi bậc dinh dưỡng. Chẳng hạn, sinh vật lượng của thực vật nổi cĩ thể được tích tụ trong vài ngày, trong khi đĩ sinh vật lượng của một khu rừng được tích tụ trong nhiều năm.
3.1.3. Hình tháp năng lượng
Phân tích các bậc dinh dưỡng dưới dạng số lượng năng lượng tích tụ trong chất sống của tất cả các loài.
- Hình tháp luơn luơn cĩ đáy rộng và đỉnh nhọn, là do khi chuyển từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao cĩ sự mất năng lượng (do bài tiết và hơ hấp) nên chỉ cĩ giữ lại một phần nhỏ năng lượng cần cho sự tăng trưởng cá thể.
- Ưu, nhược điểm của hình tháp năng lượng: là loại hình tháp hồn thiện
nhất vì giá trị của các bậc dinh dưỡng đều thể hiện bằng giá trị năng lượng được tích lũy trong một đơn vị thời gian, trên một đơn vị thể tích hay diện tích, vì vậy dễ dàng so sánh các bậc dinh dưỡng với nhau, bởi vì giá trị năng lượng của các phần tử hữu cơ tạo nên chất sống của các cơ thể sinh vật ở các bậc dinh dưỡng là tương đương như nhau.
3.1.4. Ví dụ về các dạng hình tháp sinh thái
*Hình tháp sinh thái giả định của E.D.Odum: trong mỗi dạng hình tháp giả định cĩ 3 bậc dinh dưỡng. Bậc dinh dưỡng 1 gồm 4ha cỏ ba lá (cỏ linh lăng). Toàn bộ cỏ dùng làm thức ăn để nuơi 4 – 5 con bị (bậc dinh dưỡng 2). Thịt và sữa bị được dùng để nuơi 1 em bé (bậc dinh dưỡng 3).
- Hình tháp số lượng:
Em bé 1 Bị 4 - 5
- Hình tháp sinh vật lượng (sinh khối):
- Hình tháp năng lượng:
Hình 6.3. Sơđồ 3 dạng hình tháp giả định (E.D.Odum, 1971)
*Hình tháp sinh khối trong thủy vực
Sự thay đổi theo mùa của hình tháp sinh khối trong cột nước (chỉ cĩ phù du lưới) trong một hồ ở Ý.
C2-3
P-2
Mùa đơng Mùa xuân
Cỏ ba lá 2 x 107 Em bé 48kg Bị 1.035kg Cỏ ba lá 8.211kg 8,3 x 103 Bị 1,19 x 106 calo Cỏ ba lá 1,49 x 107 calo
Năng lượng mặt trời nhận được 6,3 x 109 calo
C2-6
C1-12
P-100 C1-10
thehung060290@gmail.com
3.1.5. Quy luật hình tháp sinh thái
Hình tháp sinh thái được xây dựng trên cơ sở phân tích các mối quan hệ dinh dưỡng của các loài trong hệ sinh thái hình thành nên các bậc dinh dưỡng, từ đĩ xây dựng nên các dạng hình tháp sinh thái, tạo điều kiện thuận lợi cho việc so sánh các bậc dinh dưỡng trong cùng một hệ sinh thái, đồng thời cĩ thể so sánh các hệ sinh thái với nhau. Đĩ chính là ý nghĩa của việc xây dựng các hình tháp sinh thái học.
Thơng qua các dạng hình tháp, rút ra quy luật chung, đĩ là:
- Sinh vật mắt lưới nào càng xa vị trí của sinh vật sản xuất thì cĩ sinh khối trung bình càng nhỏ. Đĩ chính là quy luật của hình tháp sinh thái học.
- Nguyên nhân quyết định sự phân bố sinh khối:
+ Sinh vật mắt xích trước là thức ăn của sinh vật mắt xích sau.
+ Hệ số sử dụng cĩ lợi của thức ăn trong cơ thể sinh vật luơn nhỏ hơn 100% rất nhiều, vì vậy khi chuyển từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao bao giờ cũng cĩ sự mất năng lượng hay chất sống do bài tiết, hơ hấp. Vì vậy sinh khối của sinh vật làm thức ăn phải lớn hơn nhiều lần sinh khối của sinh vật tiêu thụ.