Dõy chuyền thực phẩm là con ủường truyền năng lượng (chất dinh dưỡng) từ cơ thể sinh vật này ủến cơ thể sinh vật khỏc. Nếu trong cơ thể sinh vật trong một mắc xớch của dõy chuyền cú chất ủộc thỡ chất ủộc này ủược truyền sang cho sinh vật khỏc cú bậc dinh dưỡng cao hơn, kế sau nó, trong dây chuyền thực phẩm. Ví dụ: trong hệ sinh thái nước, một dõy chuyền thực phẩm ủược bắt ủầu bằng sinh vật sản xuất bậc nhất. Đõy là các loại thực vật (như tảo, bèo) sử dụng năng lượng của ánh sáng mặt trời và các chất
Bài giảng ủộc học mụi trường: Biến ủổi và vận chuyển chất ủộc trong mụi trường
dinh dưỡng trong nước ủể tổng hợp cỏc chất vụ cơ thành tổ chức sống. Sinh vật sản xuất là nguồn cung cấp năng lượng và dinh dưỡng cho sinh vật tiêu thụ bậc nhất (các loài phiờu sinh ủộng vật). Cỏc loài sinh vật tiờu thụ bậc nhất này lại là nguồn thức ăn cho cỏc loài sinh vật tiờu thụ bậc hai (loài ăn ủộng vật). Sinh vật tiờu thụ bậc hai lại là nguồn thức ăn cho sinh vật lớn hơn (sinh vật tiêu thụ bậc ba)...Một dây chuyền thực phẩm trong hệ sinh thỏi nước ủược trỡnh bày trong hỡnh 5
3.2. Sự khuyếch ủại sinh học (biomagnification) của chất ủộc qua dõy chuyền thực phẩm
Hỡnh 7: Sơ ủồ biểu diễn sự tớch lũy và khuyếch ủại sinh học của DDT trong mạng lưới thức ăn (nồng ủộ tỡnh bằng ppm)
Bài giảng ủộc học mụi trường: Biến ủổi và vận chuyển chất ủộc trong mụi trường
Chim ưng Cá lớn (ăn cá nhỏ)
Chuột ủồng Cỏ nhỏ
Lúa mì
Cỏ, rong bèo Đất+Nước
Môi trường nước...dinh dưỡng 5 a. Nồng ủộ D DT chuyển theo dõy Mất do hụ hấp và bài tiết
chuyền thực phẩm trong hệ sinh thái cạn
5 b. Nồng ủộ D DT chuyển theo dõy chuyền
thực phẩm trong hệ sinh thái nước
Hỡnh 5 : Sơ ủồ biểu diễn sự chuyển húa của cỏc chất ủộc qua dõy chuyền thực phẩm Theo sơ ủồ ở hỡnh 5 a ta thấy rằng, mặc dự lỳa mỳ là sinh vật sản xuất và trực tiếp nhận thuốc trừ sõu DDT nhưng cú hàm lượng DDT thấp nhất vỡ ủặc tớnh sinh học của nú một phần DDT bị ủào thải vào ủất. Chuột ủồng (sinh vật tiờu thụ bậc nhất) là loài ăn lúa mỳ tích lũy DDT trong cơ thể nó. DDT từ chuột chuyển sang chim ưng (sinh vật tiờu thụ bậc hai) là loài ăn chuột. Nồng ủộ trong chim ưng cao nhất vỡ chim ưng có khả năng tích lũy DDT trong mỡ của nó, lượng DDT bị bài tiết ra ít. Cách giải thớch này tượng tự cho sơ ủồ ở hỡnh 5 b.
Thụng thường cơ thể sinh vật cú thể bị nhiễm ủộc bởi chất ủộc tồn tại trong mụi trường (ủất, nước khụng khớ); tuy nhiờn cũng cú nhiều trường hợp sinh vật bị nhiễm ủộc thụng qua chuổi thức ăn hoặc mạng lưới thức ăn. Cỏc thực vật và ủộng vật (bậc thấp, bậc cao) kể cả con người khi tiếp xỳc với chất ủộc ủều cú thể bị nhiễm ủộc. Phần lớn cỏc chất ủộc ủược sinh vật ủào thải ra ngoài, một phần chất ủộc cú khả năng tồn lưu trong cơ thể sinh vật. Theo lưới thức ăn và quy luật vật chủ, con mồi, cỏc chất ủộc tồn lưu ủú cú thể ủược vận chuyển từ sinh vật này sang sinh vật khỏc và ủược tớch lũy bằng những hàm lượng ủộc chất cao hơn theo bậc dinh dưỡng và thời gian sinh sống.
Như thế, thụng qua lưới thực phẩm chất ủộc ủược phúng ủại lờn và người ta thường gọi quỏ trỡnh này là sự khuyếch ủại sinh học của chất ủộc trong cơ thể sinh vật. Vậy, sự khuyếch ủại sinh học của chất ủộc là sự lan truyền chất ủộc qua thức ăn trong hệ sinh thỏi.
Bài giảng ủộc học mụi trường: Biến ủổi và vận chuyển chất ủộc trong mụi trường
Hình 6. Sự lan truyền thủy ngân theo mắc xích thức ăn
Áp dụng khỏi niệm khuyếch ủại sinh học của chất ủộc trong cơ thể sinh vật ta cú thể lý giải vụ nhiễm ủộc thủy ngõn ở vịnh Minamata làm chục ngàn người Nhật bản bị nhiễm ủộc thủy ngõn qua việc ăn cỏc loài hải sản ủỏnh bắt từ vinh Minamata cú nguồn nước bị ụ nhiễm do thủy ngõn từ nước thải nhà mỏy húa chất ủổ vào vịnh, hậu quả trờn 1000 người chết trong vũng hơn 10 năm (1958-1968). Sự biến ủổi và lan truyền của thủy ngõn ở vịnh Minamata ủược giải thớch như sau:
Nhà máy hóa chất Minamata thải thủy ngân vào vịnh Minamata nhưng cá trong vịnh lại ủược ủược tỡm thấy cú chứa CH3Hg+. Lý do là thủy ngõn hoặc muối của nú cú thể ủược chuyển húa thành methyl thủy ngõn bởi vi khuẩn yếm khớ tổng hợp metan trong nước. Sự chuyển húa này ủược thỳc ủẩy bởi Co(III) chứa coenzym vitamin B12. Nhúm CH3-liờn kết với Co(III) trong coenzym ủược chuyển vị enzym bởi methyl coban amin tới Hg2+, tạo thành CH3Hg+ hoặc (CH3)2Hg. Mụi trường axit thỳc ủẩy sự chuyển hóa của dimethyl thủy ngân thành methyl thủy ngân tan trong nước. Chính methyl thủy ngõn ủó tham gia vào dõy chuyền thực phẩm thụng qua sinh vật trụi nổi và ủược tập trung ở cỏ với nồng ủộ lớn gấp khoảng 103 lần hoặc hơn so với lỳc ủầu.
(hỡnh 6). Quỏ trỡnh khuyếch ủại sinh học của chất ủộc trong cơ thể sinh vật cú ý nghĩa quan trọng trong việc giỏm sỏt, quản lý chất ủộc và nghiờn cứu ủộc học mụi trường.
Và qua sự khuyếch ủại sinh học, ta cũng hiểu ủược vỡ sao người dõn ở nhiều vựng khụng dựng húa chất bảo vệ thực vật (BVTV)vẫn cú khả năng bị nhiễm ủộc do hóa chất BVTV nếu ăn thực phẩm (rau, cá thịt) từ vùng bị phun thuốc BVTV.
Hg2+
CH3Hg+
Sinh vật trôi nổi
Sâu bọ Cá nhỏ
Chim Cá lớn Người
Bài giảng ủộc học mụi trường: Biến ủổi và vận chuyển chất ủộc trong mụi trường
Hỡnh 8:Dẫn xuất của DDT (DDT + DDD + DDE: ppm) ở những mức ủộ khỏc nhau theo dõy chuyền thực phẩm cửa sụng và cỏc ủầm lầy mặn ở quần ủảo Long, New York
Ánh sáng mặt trời
Thực vật bậc thấp Thực vật bậc cao (vi tảo...) (rau, cỏ...)
Động vật phù du Động vật ăn cỏ Động vật nuôi....
Cá nhỏ
Cá lớn Con người
Hình 9: Một dây chuyền thực phẩm tổng quát Chim ăn cá
3,15 - 75,5
Cá 0,17 - 2,07
Tôm
0,16 Ốc sên
bùn 0,26
Trai (hến) 0,26
Côn trùng 0,23 - 0,3
Mãnh hữu sinh 0,3 - 0,13
Sinh vật hữu sinh 0,03
Phiêu sinh 0,03
Thực vật vựng ủầm
lầy biển
Bài giảng ủộc học mụi trường: Biến ủổi và vận chuyển chất ủộc trong mụi trường