b. Công thức Bijker
3.2.1 Vòng tuần hoàn dinh dưỡng trong hệ sinh thá
Các chất dinh dưỡng là các chất hoá học cần thiết cho sự sinh trưởng của động thực vật. Vì động vật lấy dinh dưỡng từ thực vật, các nhà sinh thái học nghiên cứu về vòng tuần hoàn dinh dưỡng thường chú tâm vào các chất dinh dưỡng thực vật chủ yếu như phốt pho, nitơ, và các chất ít sử dụng hơn như silic.
Các nguồn cung cấp dinh dưỡng cho hệ thống sinh thái vùng bờ là đa dạng và phong phú từ nguồn rửa trôi từ đất, từ nước ngầm, sông, chất thải hữu sinh, hoá chất, sự phân huỷ do vi khuẩn của các chất hữu cơ lắng đọng, nước biển theo dòng chảy vào thềm lục địa.
Chẳng hạn 1 nguyên tử phốt pho chảy ra từ sông có thể bị thực vật phù du vùng cửa sông hấp thụ. Loài thực vật này lại là nguồn thức ăn cho các loại sò, hến sống ở cửa sông, đầm lầy nước mặn. Các loài này lại bài tiết nguyên tử phốt pho lên mặt nuớc vùng đầm lầy. Sau đó, phốt pho có thể được hấp thụ bởi các loài tảo biển, loài thực vật này khi chết đi sẽ dạt vào ven bờ và chìm xuống đáy biển trở thành mảnh vụn (các xác hữu cơ ở đáy biển). Khoáng hoá là quá trình phân huỷ chất hữu cơ nhờ các sinh vật (hầu hết là các vi khuẩn), giải phóng vào nước nguyên tử phốt pho mà các thực vật phù du khác có thể hấp thụ. Nó lại là thức ăn cho một loài cá di cư xa bờ, đôi khi có thể bị đánh bắt ở vùng xa bờ và cuối cùng nó lại có mặt trong bữa ăn tối của con người.
Do vậy việc sử dụng và tái sử dụng nguyên tử phốt pho trong hệ sinh thái bờ biển là một cơ chế kết nối các sinh vật và môi trường sống với nhau. Mối liên kết này có thể bị phá vỡ ở bất kỳ khâu nào, song do có rất nhiều những mối liên kết tồn tại song song với nhau, vì vậy quá trình chung của vòng tuần hoàn dinh dưỡng vẫn tiếp diễn kể cả khi bị nghẽn tại một số khâu nào đó. Do đó những chất dinh dưỡng cung cấp cho hệ sinh thái luôn có sẵn cho dù những thay đổi về chủng loại và số lượng của các chất dinh dưỡng có thể tạo ra những thay đổi trong hệ sinh thái.
Những dẫn chứng phổ biến về những thay đổi dạng này trong hệ sinh thaí là nhưng thay dổi bắt nguồn từ sự phú dưỡng. Phú dưỡng là hiện tượng giàu các chất dinh dưỡng vô cơ trong nước tự nhiên ( như amoniăc, nitơrat, phốt phát) từ các nguồn như cống rãnh, chất thải công nghiệp và phân bón bị rửa trôi, kich thích sinh trưởng của thực vật phù du và làm tăng sinh khối. Quá trình phân huỷ tiếp theo đó do vi khuẩn trong trường hợp xấu nhất sẽ gây ra hiện tượng suy giảm oxy và chết hàng loạt cá và các sinh vật khác.
Hình 3.1. Sự tồn tại và luân chuyển nguyên tử phốt pho trong hệ sinh thái Khi một khu vực có hiện tượng giàu dinh dưỡng thì không những không làm tăng năng suất của hệ thống mà còn tăng nguy cơ suy giảm hoàn toàn hệ sinh thái. Trong hầu hết các trường hợp, khả năng phát triển của thực vật phù du sẽ dẫn tới sự thay đổi của thành phần tảo - loài thực vật chiếm ưu thế về chủng loại và hấp thụ phần lớn các chất dinh dưỡng một cách nhanh chóng. Hiện tượng giàu phốt phát và nitơ sẽ gây ra sự thay đổi từ tảo silic thành tảo roi (flagellate). Chuỗi thức
ăn vì thế sẽ thay đổi và các vùng giàu dinh dưỡng sẽ trở thành môi trường không thích hợp cho nhiều loại sinh vật từng sống ở đây trước đó.
Hình3.2: Tháp thức ăn ở biển