• a) Chuỗi thức ăn (foodchain)
• - Chuỗi thức ăn được coi là một dãy bao
gồm nhiều loài sinh vật, mỗi loài là một ''mắt xích'' thức ăn; mắt xích thức ăn phía trên tiêu thụ mắt xích ở phía trước và nó lại bị mắt
xích thức ăn phía sau tiêu thụ
• 1) Sinh vật sản xuất hay tự dưỡng
(autotrophs) : bao gồm cây xanh có khả năng tổng hợp và tích tụ năng lượng tiềm
tàng dưới dạng hoá năng trong các chất hữu cơ tổng hợp được như gluxit,...
• 2) Sinh vật tiêu thụ hay dị dưỡng
(Heterotrophs) : bao gồm nhiều chuỗi thức án tuỳ theo đặc điểm tiêu thụ của chúng :
* Sinh vật tiêu thụ bậc 1 : bao gồm những động vật ăn thực vật, sử đụng sinh vật sản xuất làm thức ăn. Sinh vật tiêu thụ bậc 1 có thể là ký sinh trùng sống ký sinh trên thực vật xanh ở MT cạn, động vật ăn thực vật.
* Sinh vật tiêu thụ bậc 2 : bao gồm động vật ăn thịt, sử đụng sinh vật tiêu thụ bậc l làm thức ăn cho loài
chuột .
* Sỉnh vật tiêu thụ bậc 3 và bậc 4 : có thể là sinh vật ăn thịt (bắt, giết và ăn móc) cũng có thể là ký sinh trùng sống ký sinh trên sinh vật tiêu thụ bậc l hoặc bậc 2 hoặc động vật ăn xác chết.
3) Sinh vật phân huỷ : là thành phân cuối cùng của chuỗi thức ăn bao gồm chủ yếu những vi sinh vật (vi khuẩn, nấm hoại sinh) ăn xác chết và phân huỷ chúng dần dần từ các chất hữu cơ thành các chất vô cơ.
Lưới thức ăn (foodweb)
-Là phức hợp các chuỗi thức ăn có quan hệ với nhau trong HST. Vì mỗi loài trong quần xã không phải chi liên hệ với một chuỗi thức ăn mà có thể liên hệ với
nhiều chuỗi thức ăn.
-Tất cả các chuỗi thức ăn trong quần xã hợp thành lưới thức ăn.
• Ý nghiã của việc nghiên cứu chuổi thức ăn:
• 1) Lây lan ô nhiễm, độc chất và gây bệnh qua đường thức ăn
• - Hiện tượng “tích tụ sinh học” qua các bậc dinh dưỡng ( qua thức ăn, thức uống, …)
• - Tác động tại chổ nhất thời và có thể gia tăng thời gian (lâu dài) và không gian (lan rộng quy mô lớn).
• 2) Cân bằng ST và BV ST thông qua chuổi thức ăn và năng lượng.
• - Thông qua tháp sinh thái để đánh giá cân bằng sinh thái.
• - Lợi dụng những chức năng của cấp dinh
dưỡng để BVMT (dùng cây xanh để giảm CO2 nhằm giảm hiệu ứng nhà kính làm ấm lên trái đất).
Năng lượng học sinh thái:
• - Nghiên cứu về dòng năng lượng (NL) bên trong một HST từ lúc NL đi vào hệ thống cho đến lúc cuối cùng nó bị biến đổi thành nhiệt và mất đi khỏi HT.
• - Năng lượng sinh thái còn được xem là “năng suất sinh thái” – eco-productivities, do vì nó
được mô tả như một tiến trình của đầu vào năng lượng và sự tích lũy của năng lượng trong HST.
Nhiệt
Nguồn năng lượng của HST:
• 1) Nguồn, thành phần cơ bản và Vai trò của năng lượng
• - Nguồn năng lượng chủ yếu: Do mặt trời cung cấp.
• - Thành phần cơ bản của ASMT: Tia có bức súng 0,15-4 àm, năng lượng tập trung chủ yếu ở bức súng 0,4-1àm.
• - Hằng số NLMT xuống mặt đất là 1,946 cal/cm2/phút.
• 2) Năng lượng hữu dụng
• - Tuỳ thuộc vào mùa, vị trí địa lý, khí hậu địa phương, …
• - Chiếm tỷ lệ nhỏ so với năng lượng trên mặt đất (khoảng 0,1-3%), vì khi QH chỉ sử dụng 2 tia
xanh(0,4-0,5 àm) và đỏ (0,6-0,7àm).
Chuyễn hoá năng lượng trong HST:
• 1) Chuyển hoá NL trong cơ thể sinh vật
• - Các sinh vật tự dưỡng
• + Các thực vật xanh và vi khuẩn quang hợp
chuyển hoá năng lượng mặt trời thành năng lượng hoá học:
• - Các vi sinh vật tự dưỡng
• + Oxyt hoá các chất cho điện tử để lây năng lượng khủ CO2 không khí (không cần năng lượng mặt trời).
• + Chất cho điện tử có thể là NH3, NÒ, Fe 2+, H2S và một số hợp chất lưu hùynh khác.
• - Các sinh vật dị dưỡng
• + Thu nhận năng lượng từ các hợp chất hữu cơ
(đường, đạm, chất béo, cellulose, ..) hấp thu từ môi trường bên ngoài.
• + Trong cơ thể các chất được phân giải bằng nhiều cách khác nhau để tổng hợp chất hữu cơ đặc trưng cho cơ thể mình (quá trính dị hoá và đồng hoá).
• + Chỉ một phần được sử dụng trong quá trình sinh
tổng hợp, phần lớn mất đi do toả nhiệt trong quá trình xảy ra các phản ứng.
• 2) Chuyển hoá vật chất và năng lượng trong các quần xã.
• Hiệu suất chuyển hoá (AE- Assimilation efficiency), hiệu suất sản xuất (PE- Production efficiency)
• + Hiệu suất chuyển hoá (AE) là số phần trăm năng lượng thực phẩm được vận chuyển vào ruột của sinh vật tiêu thụ trong khoang dinh dưỡng (In), được chuyển hoá qua thành ruột và được tích trữ sẵn để tham gia
vào sự phát triển hay được dùng để hoạt động (An).
Phần còn lại bị mất đi theo chất thải (phân) và chuyển vào khoang của hệ sinh vật phân giải (phân hủy).
• AE= An/In x 100
• + AE của loài ăn cỏ, gặm nhấm: 25-50% ; Loài ăn thịt khoảng 80%.
• + Hiệu suất sản xuất (PE) là số % của năng lượng đã được chuyển hoá (An) được liên kết vào sinh khối mới (Pn). Phần còn lại hoàn toàn mất đi trong quần xã như lượng nhiệt hô hấp.
• PE= Pn/An x 100
•
Các định luật năng lượng liên quan HST
• 1) ĐL bảo toàn năng lượng
• Năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng không tự nhiên mất đi, nó chỉ chuyển từ dạng này
sang dạng khác
• 2) ĐL tiêu hao năng lượng qua các cấp dinh dưỡng.
• Năng lượng chuyển từ cấp này sang cấp khác không bao giờ có hiệu suất 100% mà thấp hơn
• (Hình minh họa)
• Đơn vị năng lượng: Calo (cal); Joule (J)=0,238 cal.
Sự tương tác (quan hệ) giữa chuổi thức ăn và dòng năng lượng:
• 1) Cấu trúc dinh dưỡng (trophic structure) và tháp sinh thái.
• - Để mô tả cơ cấu chức năng dinh dưỡng của hệ sinh thái người ta đưa ra khái niệm tháp sinh thái học.
• - Có 3 kiểu tháp:
• + Tháp số lượng (Pyramlid of number): Cá thể ở bậc dinh dưỡng thấp lớn, đỉnh nhọn biểu thị bậc dinh dưỡng cao.
Những sinh vật biểu thị bậc dinh dưỡng cao thường có kích thước lớn hơn (thường là con lớn ăn con bé).
• + Tháp sinh khối (Biomass): Có trường hợp sinh vật ở bậc thấp hơn lại ở bậc cao hơn, tháp có hình lộn ngược.
• - Ví dụ trong thủy vực, tảo phù du có sinh khối nhỏ hơn các động vật nhưng nó lại sinh sản rất nhanh.
• - Nhược điểm của hình tháp sinh khối là không đề cập đến các vi khuẩn là thành phần quan trọng của hệ sinh thái.
• + Tháp năng lượng (Pyramids of energy): Đã khắc phục được nhược điểm của 2 kiểu tháp trên:
•
Cách biểu thị cấu trúc dinh dưỡng bằng các loại tháp sinh thái cho phép dễ dàng nhận định
tỷ lệ tương quan của các bậc dinh dưỡng trong chuổi
thức ăn, từ đó đánh giá được phần nào tình trạng
của HST
• 2) Quan hệ giữa chuồi thức ăn và dòng năng lượng
• Năng lượng chuyển từ cấp này sang cấp khác không bao giờ có hiệu suất 100% mà thấp hơn
Năng suất HST
(năng suất sinh học của HST)
- Là khối lượng chất hữu cơ được sản
sinh trong hệ qua chu trình vật chất trong một khoảng thời gian nhất định và ở diện tích đã cho
- Đơn vị tính bằng kg vật chất khô hoặc gam Carbon tồn trữ hoặc số năng lượng tương đương Calo.
Năng suất HST gồm:
- Năng suất sơ cấp của hệ sinh thái, của quần xã, v.v...
được xác định bởi tốc độ đồng hóa năng lượng ánh sáng của sinh vật sản xuất (chủ yếu cây xanh) trong quá trình quang hợp hoặc hóa tổng hợp.
- Tổng chất hữu cơ sản xuất được chia thành 4 phần:
+ Tổng năng suất sơ cấp nguyên là tổng chất hữu cơ đồng hóa được kể cả những phần do chính sinh vật sản xuất ấy tiêu dùng (hơ hấp) để duy trì sự tồn tại của chính mình.
+ Năng suất sơ cấp nguyên là tổng chất hữu cơ trừ đi lượng do chính sinh vật đó tiêu dùng.
+ Năng suất nguyên là năng suất sơ cấp nguyên trừ đi lượng các sinh vật dị dưỡng khác đã tiêu dùng.
+ Năng suất thứ cấp: Năng lượng tích lũy ở các sinh vật tieõu thuù.
T = NST + HH + t
• T : Lượng thực phẩm được hấp thu.
• NST: Năng lượng thứ cấp dưới dạng tăng trưởng
• HH: Hô hấp
• t: Lượng chất bài tiết
Các phương pháp xác định sản lượng