Giới thiệu
Một ví dụ nổi bật về xích điện:
Phân loại sinh vật sống theo vai trò của chúng trong chu trình vật chất
Bất kỳ chuỗi thức ăn nào cũng bao gồm 3 nhóm sinh vật sống:
Nhà sản xuất (nhà sản xuất) | Người tiêu dùng (người tiêu dùng) | chất phân hủy (tàu khu trục) |
Sinh vật sống tự dưỡng tổng hợp chất hữu cơ từ chất khoáng sử dụng năng lượng (thực vật). | Các sinh vật sống dị dưỡng tiêu thụ (ăn, chế biến, v.v.) chất hữu cơ sống và truyền năng lượng có trong nó qua chuỗi thức ăn. | Các sinh vật sống dị dưỡng phá hủy (xử lý) chất hữu cơ chết có nguồn gốc bất kỳ thành chất khoáng. |
Mối liên hệ giữa các sinh vật trong chuỗi thức ăn
Chuỗi thức ăn, bất kể nó có thể là gì, đều tạo ra những mối liên hệ chặt chẽ giữa các vật thể khác nhau có cả bản chất sống và vô tri. Và sự đứt gãy của bất kỳ liên kết nào cũng có thể dẫn đến kết quả tai hại và mất cân bằng về bản chất. Thành phần quan trọng và không thể thiếu của bất kỳ chuỗi điện nào là năng lượng mặt trời. Không có nó sẽ không có sự sống. Khi di chuyển dọc theo chuỗi thức ăn, năng lượng này được xử lý và mỗi sinh vật tự biến nó thành của riêng mình, chỉ chuyển 10% cho liên kết tiếp theo.
Khi chết, cơ thể đi vào các chuỗi thức ăn tương tự khác, và do đó vòng tuần hoàn của các chất vẫn tiếp tục. Tất cả các sinh vật đều có thể dễ dàng rời khỏi chuỗi thức ăn này và chuyển sang chuỗi thức ăn khác.
Vai trò của các khu vực tự nhiên trong chu trình của các chất
Đương nhiên, các sinh vật sống trong cùng một vùng tự nhiên tạo ra chuỗi thức ăn đặc biệt của riêng chúng, không thể lặp lại ở bất kỳ vùng nào khác. Vì vậy, ví dụ, chuỗi thức ăn của vùng thảo nguyên bao gồm nhiều loại cỏ và động vật. Chuỗi thức ăn ở thảo nguyên thực tế không bao gồm cây cối, vì có rất ít hoặc chúng bị còi cọc. Đối với thế giới động vật, artiodactyls, loài gặm nhấm, chim ưng (diều hâu và các loài chim tương tự khác) và các loại côn trùng khác nhau chiếm ưu thế ở đây.
Phân loại mạch điện
Nguyên lý kim tự tháp sinh thái
Nếu chúng ta xem xét cụ thể các chuỗi bắt đầu từ thực vật, thì toàn bộ chu trình của các chất trong chúng đều đến từ quá trình quang hợp, trong đó năng lượng mặt trời được hấp thụ. Thực vật dành phần lớn năng lượng này cho các chức năng quan trọng của chúng và chỉ 10% đi vào liên kết tiếp theo. Kết quả là, mỗi sinh vật sống tiếp theo đòi hỏi ngày càng nhiều sinh vật (vật thể) từ liên kết trước đó. Điều này được thể hiện rõ ràng qua các kim tự tháp sinh thái, thường được sử dụng nhiều nhất cho những mục đích này. Chúng là những kim tự tháp về khối lượng, số lượng và năng lượng.
Chuỗi thức ăn là sự chuyển đổi tuần tự các yếu tố có tính chất vô cơ (sinh học, v.v.) với sự trợ giúp của thực vật và ánh sáng thành các chất hữu cơ (sản xuất sơ cấp) và sau này - bởi các sinh vật động vật ở các liên kết (bước) dinh dưỡng (thức ăn) tiếp theo vào sinh khối của chúng.
Chuỗi thức ăn bắt đầu bằng năng lượng mặt trời và mỗi mắt xích trong chuỗi thể hiện một sự thay đổi về năng lượng. Tất cả các chuỗi thức ăn trong quần xã đều hình thành các mối quan hệ dinh dưỡng.
Có nhiều mối liên hệ khác nhau giữa các thành phần của hệ sinh thái và trước hết chúng được kết nối với nhau bằng dòng năng lượng và sự tuần hoàn của vật chất. Các kênh mà qua đó năng lượng chảy qua một cộng đồng được gọi là mạch thức ăn. Năng lượng từ các tia nắng mặt trời chiếu xuống ngọn cây hoặc trên mặt ao hồ sẽ được cây xanh - dù là những cây khổng lồ hay tảo nhỏ - thu giữ và sử dụng trong quá trình quang hợp. Năng lượng này đi vào quá trình sinh trưởng, phát triển và sinh sản của thực vật. Thực vật, với tư cách là nhà sản xuất chất hữu cơ, được gọi là nhà sản xuất. Đến lượt mình, các nhà sản xuất lại cung cấp nguồn năng lượng cho những người ăn thực vật và cuối cùng là cho toàn bộ cộng đồng.
Người tiêu dùng chất hữu cơ đầu tiên là động vật ăn cỏ - người tiêu dùng bậc nhất. Động vật ăn thịt ăn con mồi ăn cỏ đóng vai trò là người tiêu dùng bậc hai. Khi chuyển từ mắt xích này sang mắt xích khác, năng lượng chắc chắn bị thất thoát nên hiếm khi có nhiều hơn 5-6 người tham gia vào chuỗi thức ăn. Các chất phân hủy hoàn thành chu trình - vi khuẩn và nấm phân hủy xác động vật và xác thực vật, chuyển đổi chất hữu cơ thành khoáng chất, được các nhà sản xuất hấp thụ lại.
Chuỗi thức ăn bao gồm tất cả thực vật và động vật, cũng như các nguyên tố hóa học có trong nước cần thiết cho quá trình quang hợp. Chuỗi thức ăn là một cấu trúc tuyến tính mạch lạc của các mắt xích, mỗi mắt xích được kết nối với các mắt xích lân cận bằng mối quan hệ “thực phẩm-người tiêu dùng”. Các nhóm sinh vật, ví dụ, các loài sinh học cụ thể, đóng vai trò là các mắt xích trong chuỗi. Trong nước, chuỗi thức ăn bắt đầu với các sinh vật thực vật nhỏ nhất—tảo—sống trong vùng hưng phấn và sử dụng năng lượng mặt trời để tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất dinh dưỡng hóa học vô cơ và carbon dioxide hòa tan trong nước. Trong quá trình truyền năng lượng của thực phẩm từ nguồn của nó - thực vật - thông qua một số sinh vật, xảy ra khi sinh vật này ăn thịt sinh vật khác, sẽ có sự tiêu tán năng lượng, một phần năng lượng biến thành nhiệt. Với mỗi lần chuyển đổi liên tiếp từ liên kết dinh dưỡng (giai đoạn) này sang liên kết dinh dưỡng khác, có tới 80-90% năng lượng tiềm năng bị mất đi. Điều này giới hạn số bước hoặc liên kết có thể có trong chuỗi, thường là bốn hoặc năm. Chuỗi thức ăn càng ngắn thì năng lượng dự trữ càng nhiều.
Trung bình 1 nghìn kg thực vật tạo ra 100 kg cơ thể động vật ăn cỏ. Động vật ăn thịt ăn động vật ăn cỏ có thể tạo ra 10 kg sinh khối từ lượng này và động vật ăn thịt thứ cấp chỉ có 1 kg. Ví dụ, một người ăn một con cá lớn. Thức ăn của nó bao gồm các loài cá nhỏ ăn động vật phù du, sống nhờ thực vật phù du thu năng lượng mặt trời.
Như vậy, để xây dựng được 1 kg cơ thể con người cần 10 nghìn kg thực vật phù du. Do đó, khối lượng của mỗi mắt xích tiếp theo trong chuỗi giảm dần. Mô hình này được gọi là quy luật của kim tự tháp sinh thái. Có một kim tự tháp số, phản ánh số lượng cá thể ở mỗi giai đoạn của chuỗi thức ăn, một kim tự tháp sinh khối - lượng chất hữu cơ được tổng hợp ở mỗi cấp độ, và một kim tự tháp năng lượng - lượng năng lượng trong thực phẩm. Tất cả đều có cùng trọng tâm, khác nhau về giá trị tuyệt đối của các giá trị số. Trong điều kiện thực tế, xích điện có thể có số lượng mắt xích khác nhau. Ngoài ra, các mạch điện có thể giao nhau để tạo thành mạng lưới điện. Hầu hết tất cả các loài động vật, ngoại trừ những loài rất chuyên biệt về dinh dưỡng, không sử dụng một nguồn thức ăn mà là nhiều nguồn thức ăn). Sự đa dạng loài trong biocenosis càng lớn thì nó càng ổn định. Vì vậy, trong chuỗi thức ăn thực vật-thỏ-cáo chỉ có ba mắt xích. Nhưng con cáo không chỉ ăn thỏ rừng mà còn cả chuột và chim. Mô hình chung là thực vật xanh luôn ở đầu chuỗi thức ăn và động vật ăn thịt ở cuối. Với mỗi liên kết trong chuỗi, các sinh vật trở nên lớn hơn, chúng sinh sản chậm hơn và số lượng của chúng giảm đi. Những loài chiếm vị trí liên kết thấp hơn, mặc dù được cung cấp thức ăn nhưng lại bị tiêu thụ mạnh mẽ (ví dụ như chuột, bị cáo, chó sói, cú tiêu diệt). Sự lựa chọn đi theo hướng tăng khả năng sinh sản. Những sinh vật như vậy biến thành nguồn cung cấp thức ăn cho động vật bậc cao mà không có bất kỳ triển vọng nào cho sự tiến hóa tiến bộ.
Trong bất kỳ kỷ nguyên địa chất nào, các sinh vật ở mức độ cao nhất trong mối quan hệ thức ăn đều tiến hóa với tốc độ cao nhất, chẳng hạn như ở kỷ Devon, cá hình thùy là loài săn mồi ăn cá; trong thời kỳ Carbon - stegocephalians săn mồi. Ở Permian - loài bò sát săn stegocephalians. Trong suốt thời đại Mesozoi, các loài động vật có vú đã bị tiêu diệt bởi các loài bò sát săn mồi và chỉ do sự tuyệt chủng của loài sau vào cuối thời Mesozoi, chúng mới chiếm được vị trí thống trị, tạo ra một số lượng lớn các dạng.
Mối quan hệ về thức ăn là quan trọng nhất, nhưng không phải là loại mối quan hệ duy nhất giữa các loài trong biocenosis. Một loài có thể ảnh hưởng đến loài khác theo những cách khác nhau. Các sinh vật có thể định cư trên bề mặt hoặc bên trong cơ thể của các cá thể thuộc loài khác, có thể hình thành môi trường sống cho một hoặc một số loài và ảnh hưởng đến sự chuyển động của không khí, nhiệt độ và độ chiếu sáng của không gian xung quanh. Ví dụ về các kết nối ảnh hưởng đến môi trường sống của loài rất nhiều. Quả sồi biển là loài giáp xác biển có lối sống không cuống và thường định cư trên da cá voi. Ấu trùng của nhiều loài ruồi sống trong phân bò. Vai trò đặc biệt quan trọng trong việc tạo ra hoặc thay đổi môi trường cho các sinh vật khác thuộc về thực vật. Trong các bụi cây, dù là rừng hay đồng cỏ, nhiệt độ dao động ít hơn so với không gian mở và độ ẩm cao hơn.
Thông thường một loài tham gia vào sự lây lan của loài khác. Động vật mang hạt giống, bào tử, phấn hoa và các động vật nhỏ hơn khác. Hạt giống thực vật có thể bị động vật bắt giữ khi vô tình tiếp xúc, đặc biệt nếu hạt hoặc mầm non có móc đặc biệt (dây, cây ngưu bàng). Khi ăn trái cây, quả mọng không tiêu hóa được, hạt sẽ rơi ra ngoài cùng với phân. Động vật có vú, chim và côn trùng mang nhiều con ve trên cơ thể.
Mối liên hệ giữa hai liên kết được thiết lập nếu một nhóm sinh vật đóng vai trò là thức ăn cho nhóm khác. Liên kết đầu tiên của chuỗi không có tiền thân, tức là các sinh vật thuộc nhóm này không sử dụng các sinh vật khác làm thức ăn mà là sinh vật sản xuất. Thông thường, thực vật, nấm và tảo được tìm thấy ở nơi này. Các sinh vật ở mắt xích cuối cùng trong chuỗi không đóng vai trò là thức ăn cho các sinh vật khác.
Mỗi sinh vật có một lượng năng lượng nhất định, nghĩa là mỗi mắt xích trong chuỗi đều có thế năng riêng. Trong quá trình cho ăn, năng lượng tiềm tàng của thực phẩm được truyền đến người tiêu dùng.
Tất cả các loài hình thành chuỗi thức ăn đều tồn tại nhờ chất hữu cơ do cây xanh tạo ra. Trong trường hợp này, có một mô hình quan trọng liên quan đến hiệu quả sử dụng và chuyển hóa năng lượng trong quá trình dinh dưỡng. Bản chất của nó là như sau.
Tổng cộng, chỉ có khoảng 1% năng lượng bức xạ của Mặt trời chiếu vào cây được chuyển thành năng lượng tiềm tàng của các liên kết hóa học của các chất hữu cơ tổng hợp và có thể được các sinh vật dị dưỡng tiếp tục sử dụng để làm dinh dưỡng. Khi động vật ăn thực vật, phần lớn năng lượng có trong thức ăn sẽ được dùng cho các quá trình quan trọng khác nhau, chuyển thành nhiệt và tiêu tan. Chỉ 5-20% năng lượng thức ăn được chuyển vào chất mới được tạo ra trong cơ thể động vật. Nếu kẻ săn mồi ăn thịt động vật ăn cỏ thì phần lớn năng lượng chứa trong thức ăn sẽ bị mất đi một lần nữa. Do tổn thất năng lượng hữu ích lớn như vậy, chuỗi thức ăn không thể dài lắm: chúng thường bao gồm không quá 3-5 liên kết (mức thức ăn).
Lượng chất thực vật làm cơ sở cho chuỗi thức ăn luôn lớn hơn nhiều lần so với tổng khối lượng của động vật ăn cỏ và khối lượng của từng mắt xích tiếp theo trong chuỗi thức ăn cũng giảm đi. Mô hình rất quan trọng này được gọi là quy luật của kim tự tháp sinh thái.
Khi truyền thế năng từ liên kết này sang liên kết khác, có tới 80-90% bị thất thoát dưới dạng nhiệt. Thực tế này giới hạn độ dài của chuỗi thức ăn, trong tự nhiên thường không vượt quá 4-5 mắt xích. Chuỗi dinh dưỡng càng dài thì khả năng sản xuất liên kết cuối cùng của nó càng thấp so với sản xuất liên kết ban đầu.
Ở Baikal, chuỗi thức ăn ở vùng cá nổi bao gồm năm mắt xích: tảo - epishura - macroectopus - cá - hải cẩu hoặc cá săn mồi (lenok, taimen, omul trưởng thành, v.v.). Con người tham gia vào chuỗi này với tư cách là liên kết cuối cùng, nhưng anh ta có thể tiêu thụ các sản phẩm từ các liên kết thấp hơn, chẳng hạn như cá hoặc thậm chí cả động vật không xương sống khi sử dụng động vật giáp xác, thực vật thủy sinh, v.v. làm thức ăn. dài và có cấu trúc phức tạp.
2. CẤP ĐỘ VÀ CÁC YẾU TỐ CƠ CẤU CỦA CHUỖI THỰC PHẨM
Thông thường, đối với mỗi liên kết trong chuỗi, bạn có thể chỉ định không phải một mà là một số liên kết khác được kết nối với chuỗi đó bằng mối quan hệ “người tiêu dùng thực phẩm”. Vì vậy không chỉ có bò mà các loài động vật khác cũng ăn cỏ và bò là thức ăn không chỉ của con người. Việc thiết lập các kết nối như vậy biến chuỗi thức ăn thành một cấu trúc phức tạp hơn - lưới thức ăn.
Trong một số trường hợp, trong mạng lưới dinh dưỡng, có thể nhóm các liên kết riêng lẻ thành các cấp độ sao cho các liên kết ở cấp độ này chỉ đóng vai trò là nguồn cung cấp cho cấp độ tiếp theo. Nhóm này được gọi là bậc dinh dưỡng.
Cấp độ (liên kết) ban đầu của bất kỳ chuỗi dinh dưỡng (thức ăn) nào trong bể chứa là thực vật (tảo). Thực vật không ăn thịt bất cứ ai (ngoại trừ một số ít loài thực vật ăn côn trùng - cây thủy tùng, cây bơ, cây bàng quang, cây nepenthes và một số loài khác, ngược lại, chúng là nguồn sống của tất cả các sinh vật động vật). Vì vậy, bước đầu tiên trong chuỗi động vật ăn thịt là động vật ăn cỏ (chăn thả). Theo sau chúng là những loài ăn thịt nhỏ ăn động vật ăn cỏ, sau đó là liên minh những loài săn mồi lớn hơn. Trong chuỗi, mỗi sinh vật tiếp theo lớn hơn sinh vật trước. Chuỗi động vật ăn thịt góp phần vào sự ổn định của chuỗi thức ăn.
Chuỗi thức ăn của sinh vật hoại sinh là mắt xích cuối cùng trong chuỗi dinh dưỡng. Saprophytes ăn các sinh vật chết. Các hóa chất được hình thành trong quá trình phân hủy của sinh vật chết lại được thực vật tiêu thụ - sinh vật sản xuất mà từ đó tất cả các chuỗi dinh dưỡng bắt đầu.
3. CÁC LOẠI CHUỖI TROPHIC
Có một số cách phân loại chuỗi dinh dưỡng.
Theo cách phân loại đầu tiên, trong Tự nhiên có ba chuỗi danh hiệu (nghĩa là danh hiệu được Thiên nhiên xác định để hủy diệt).
Chuỗi dinh dưỡng đầu tiên bao gồm các sinh vật sống tự do sau:
động vật ăn cỏ;
động vật ăn thịt - động vật ăn thịt;
động vật ăn tạp, trong đó có con người.
Nguyên tắc cơ bản của chuỗi thức ăn: “Ai ăn ai?”
Chuỗi dinh dưỡng thứ hai hợp nhất các sinh vật sống chuyển hóa mọi thứ và mọi người. Nhiệm vụ này được thực hiện bởi bộ dịch ngược. Chúng khử các chất phức tạp của sinh vật chết thành các chất đơn giản. Đặc tính của sinh quyển là tất cả các đại diện của sinh quyển đều phải chết. Nhiệm vụ sinh học của người phân hủy là phân hủy người chết.
Theo phân loại thứ hai, có hai loại chuỗi dinh dưỡng chính - đồng cỏ và bất lợi.
Trong chuỗi dinh dưỡng đồng cỏ (chuỗi chăn thả), cơ sở được tạo thành từ các sinh vật tự dưỡng, sau đó có động vật ăn cỏ tiêu thụ chúng (ví dụ, động vật phù du ăn thực vật phù du), sau đó là động vật ăn thịt (người tiêu dùng) bậc 1 (ví dụ: cá). tiêu thụ động vật phù du), động vật ăn thịt bậc 2 (ví dụ, cá rô pike ăn các loài cá khác). Chuỗi dinh dưỡng đặc biệt dài ở đại dương, nơi có nhiều loài (ví dụ: cá ngừ) chiếm vị trí tiêu dùng bậc 4.
Trong các chuỗi dinh dưỡng có hại (chuỗi phân hủy), phổ biến nhất trong rừng, hầu hết sản lượng thực vật không được động vật ăn cỏ tiêu thụ trực tiếp mà chết đi, sau đó trải qua quá trình phân hủy bởi các sinh vật hoại sinh và quá trình khoáng hóa. Do đó, chuỗi dinh dưỡng có hại bắt đầu từ mảnh vụn, đi đến các vi sinh vật ăn mảnh vụn, sau đó đến động vật ăn mảnh vụn và đến người tiêu dùng của chúng - động vật ăn thịt. Trong các hệ sinh thái dưới nước (đặc biệt là ở các hồ chứa phú dưỡng và ở độ sâu lớn của đại dương), điều này có nghĩa là một phần sản lượng của thực vật và động vật cũng đi vào chuỗi dinh dưỡng có hại.
PHẦN KẾT LUẬN
Tất cả các sinh vật sống trên hành tinh của chúng ta không tự tồn tại; chúng phụ thuộc vào môi trường và chịu ảnh hưởng của nó. Đây là một phức hợp được phối hợp chính xác của nhiều yếu tố môi trường và sự thích nghi của các sinh vật sống với chúng quyết định khả năng tồn tại của tất cả các dạng sinh vật và sự hình thành đa dạng nhất trong cuộc sống của chúng.
Chức năng chính của sinh quyển là đảm bảo sự tuần hoàn của các nguyên tố hóa học, thể hiện ở sự lưu thông các chất giữa khí quyển, đất, thủy quyển và các sinh vật sống.
Tất cả chúng sinh đều là đối tượng thức ăn của người khác, tức là. được kết nối với nhau bằng các mối quan hệ năng lượng. Kết nối thực phẩm trong cộng đồng, đây là những cơ chế truyền năng lượng từ sinh vật này sang sinh vật khác. Trong mỗi cộng đồng chiến tích các kết nối đan xen vào nhau trong một phức hợp mạng lưới.
Sinh vật của bất kỳ loài nào đều là thức ăn tiềm năng cho nhiều loài khác
Mạng lưới dinh dưỡng trong biocenoses rất phức tạp và dường như năng lượng đi vào chúng có thể di chuyển trong một thời gian dài từ sinh vật này sang sinh vật khác. Trên thực tế, đường đi của từng phần năng lượng cụ thể được cây xanh tích lũy là ngắn; nó có thể được truyền qua không quá 4-6 liên kết trong một chuỗi bao gồm các sinh vật ăn lẫn nhau một cách tuần tự. Những chuỗi như vậy, trong đó có thể theo dõi cách sử dụng liều năng lượng ban đầu, được gọi là chuỗi thức ăn. Vị trí của mỗi mắt xích trong chuỗi thức ăn được gọi là bậc dinh dưỡng. Bậc dinh dưỡng thứ nhất luôn là người sản xuất, tạo ra khối lượng hữu cơ; sinh vật tiêu thụ thực vật thuộc bậc dinh dưỡng thứ hai; động vật ăn thịt, sống nhờ các dạng động vật ăn cỏ - đến loài thứ ba; tiêu thụ các động vật ăn thịt khác - đến loài thứ tư, v.v. Như vậy, người tiêu dùng cấp một, cấp hai và cấp ba được phân biệt, chiếm các cấp độ khác nhau trong chuỗi thức ăn. Đương nhiên, sự chuyên môn hóa thực phẩm của người tiêu dùng đóng một vai trò quan trọng trong việc này. Các loài có mức dinh dưỡng đa dạng được đưa vào chuỗi thức ăn ở các bậc dinh dưỡng khác nhau.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Akimova T.A., Khaskin V.V. Sinh thái. Hướng dẫn học tập. – M.: DONITI, 2005.
Moiseev A.N. Sinh thái trong thế giới hiện đại // Năng lượng. 2003. Số 4.
Tương tác dinh dưỡng phức tạp tồn tại giữa sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng trong hệ sinh thái. Một số sinh vật ăn những sinh vật khác, và do đó thực hiện việc chuyển giao chất và năng lượng - cơ sở cho hoạt động của hệ sinh thái.
Trong hệ sinh thái, chất hữu cơ được tạo ra bởi các sinh vật tự dưỡng như thực vật. Thực vật bị động vật ăn, sau đó lại bị động vật khác ăn. Trình tự này được gọi là chuỗi thức ăn (Hình 1) và mỗi mắt xích trong chuỗi thức ăn được gọi là bậc dinh dưỡng.
Phân biệt
Chuỗi thức ăn đồng cỏ(chuỗi chăn thả) - chuỗi thức ăn bắt đầu bằng các sinh vật quang hợp hoặc hóa tổng hợp tự dưỡng (Hình 2.). Chuỗi thức ăn đồng cỏ được tìm thấy chủ yếu trong hệ sinh thái trên cạn và dưới biển.
Một ví dụ là chuỗi thức ăn đồng cỏ. Chuỗi này bắt đầu bằng việc nhà máy thu năng lượng mặt trời. Con bướm ăn mật hoa, tượng trưng cho mắt xích thứ hai trong chuỗi này. Một con chuồn chuồn, một loài côn trùng bay săn mồi, tấn công một con bướm. Một con ếch ẩn nấp giữa đám cỏ xanh bắt được một con chuồn chuồn, nhưng bản thân nó lại trở thành con mồi cho một kẻ săn mồi như rắn cỏ. Lẽ ra anh ta có thể dành cả ngày để tiêu hóa con ếch, nhưng trước khi mặt trời lặn, bản thân anh ta đã trở thành con mồi của một kẻ săn mồi khác.
Chuỗi thức ăn, đi từ thực vật qua bướm, chuồn chuồn, ếch, rắn đến diều hâu, cho biết hướng chuyển động của các chất hữu cơ, cũng như năng lượng chứa trong chúng.
Trong đại dương và biển, các sinh vật tự dưỡng (tảo đơn bào) chỉ tồn tại ở độ sâu xuyên thấu của ánh sáng (tối đa 150-200 m). Các sinh vật dị dưỡng sống ở các lớp nước sâu hơn nổi lên bề mặt vào ban đêm để ăn tảo và vào buổi sáng, chúng lại tiến sâu hơn, thực hiện các cuộc di cư thẳng đứng hàng ngày dài tới 500-1000 m, khi bắt đầu vào buổi sáng. các sinh vật từ các lớp sâu hơn thậm chí còn vươn lên trên cùng để ăn các sinh vật khác ở các lớp bề mặt.
Vì vậy, ở các vùng biển sâu và đại dương tồn tại một loại “thang thức ăn”, nhờ đó chất hữu cơ do sinh vật tự dưỡng tạo ra ở các lớp nước bề mặt được vận chuyển dọc theo chuỗi sinh vật sống xuống đáy. Về vấn đề này, một số nhà sinh thái biển coi toàn bộ cột nước là một biogeocenosis duy nhất. Những người khác tin rằng các điều kiện môi trường ở lớp bề mặt và lớp đáy của nước khác nhau đến mức chúng không thể được coi là một bệnh biogeocenosis duy nhất.
Chuỗi thức ăn có hại(chuỗi phân hủy) - chuỗi thức ăn bắt đầu bằng mảnh vụn - xác chết của thực vật, xác chết và phân động vật (Hình 2).
Chuỗi mảnh vụn là điển hình nhất cho các cộng đồng hồ chứa lục địa, đáy hồ sâu, đại dương, nơi nhiều sinh vật ăn mảnh vụn được hình thành bởi các sinh vật chết ở các lớp được chiếu sáng phía trên của hồ chứa hoặc xâm nhập vào hồ chứa từ các hệ sinh thái trên cạn, chẳng hạn như ở dạng lá rụng.
Các hệ sinh thái dưới đáy biển và đại dương, nơi ánh sáng mặt trời không xuyên qua, chỉ tồn tại do sự lắng đọng liên tục của các sinh vật chết sống ở các lớp nước bề mặt. Tổng khối lượng của chất này trong Đại dương Thế giới mỗi năm đạt ít nhất vài trăm triệu tấn.
Chuỗi mảnh vụn cũng phổ biến trong các khu rừng, nơi phần lớn trọng lượng sống tăng lên hàng năm của thực vật không được động vật ăn cỏ tiêu thụ trực tiếp mà chết, tạo thành rác và sau đó bị phân hủy bởi các sinh vật hoại sinh, sau đó là quá trình khoáng hóa bởi các sinh vật phân hủy. Nấm có vai trò rất quan trọng trong việc phân hủy xác thực vật chết, đặc biệt là gỗ.
Các sinh vật dị dưỡng ăn trực tiếp mảnh vụn được gọi là động vật ăn mảnh vụn. Trong hệ sinh thái trên cạn, chúng có nhiều loài côn trùng, giun, v.v. Động vật ăn mảnh vụn lớn, bao gồm một số loài chim (kền kền, quạ, v.v.) và động vật có vú (linh cẩu, v.v.) được gọi là động vật ăn xác thối.
Trong hệ sinh thái dưới nước, động vật ăn mảnh vụn phổ biến nhất là động vật chân đốt - côn trùng thủy sinh và ấu trùng của chúng cũng như động vật giáp xác. Động vật ăn mảnh vụn có thể ăn các sinh vật dị dưỡng lớn hơn khác, bản thân chúng có thể dùng làm thức ăn cho động vật ăn thịt.
Cấp độ danh hiệu
Thông thường, các bậc dinh dưỡng khác nhau trong hệ sinh thái không bị phân tách trong không gian. Tuy nhiên, trong một số trường hợp chúng được phân biệt khá rõ ràng. Ví dụ, trong các nguồn địa nhiệt, các sinh vật tự dưỡng - tảo xanh lục và vi khuẩn tự dưỡng, hình thành các cộng đồng tảo-vi khuẩn cụ thể ("thảm") thường gặp ở nhiệt độ trên 40-45 ° C. Ở nhiệt độ thấp hơn, chúng không tồn tại được.
Mặt khác, các sinh vật dị dưỡng (nhuyễn thể, ấu trùng côn trùng thủy sinh, v.v.) không được tìm thấy trong các suối địa nhiệt ở nhiệt độ trên 33-36 ° C, vì vậy chúng ăn những mảnh thảm được dòng điện cuốn đến những khu vực có nhiệt độ thấp hơn.
Do đó, trong các nguồn địa nhiệt như vậy, vùng tự dưỡng được phân biệt rõ ràng, nơi chỉ có các sinh vật tự dưỡng là phổ biến và vùng dị dưỡng, nơi không có sinh vật tự dưỡng và chỉ tìm thấy các sinh vật dị dưỡng.
Mạng lưới danh hiệu
Trong các hệ sinh thái, mặc dù có một số chuỗi thức ăn song song, ví dụ:
thảm thực vật thân thảo -> loài gặm nhấm -> động vật ăn thịt nhỏ
thảm thực vật thân thảo -> động vật móng guốc -> động vật ăn thịt lớn,
trong đó đoàn kết các cư dân của đất, lớp phủ thân thảo, lớp cây, còn có những mối quan hệ khác. Trong hầu hết các trường hợp, cùng một sinh vật có thể đóng vai trò là nguồn thức ăn cho nhiều sinh vật và do đó là một phần của chuỗi thức ăn khác nhau và là con mồi của những kẻ săn mồi khác nhau. Ví dụ, daphnia không chỉ có thể bị ăn bởi cá nhỏ mà còn bởi loài giáp xác săn mồi Cyclops, và gián không chỉ có thể bị ăn bởi pike mà còn bởi rái cá.
Cấu trúc dinh dưỡng của một quần xã phản ánh mối quan hệ giữa người sản xuất, người tiêu dùng (riêng biệt với trật tự thứ nhất, thứ hai, v.v.) và sinh vật phân hủy, được biểu thị bằng số lượng cá thể của sinh vật sống hoặc sinh khối của chúng hoặc năng lượng chứa trong chúng, tính trên một đơn vị diện tích trên một đơn vị thời gian.
Trong hệ sinh thái, người sản xuất, người tiêu dùng và người phân hủy được thống nhất bởi các quá trình chuyển hóa chất và năng lượng phức tạp, có trong thức ăn chủ yếu được tạo ra bởi thực vật.
Sự truyền năng lượng thức ăn tiềm năng do thực vật tạo ra thông qua một số sinh vật bằng cách ăn một số loài bởi các loài khác được gọi là chuỗi dinh dưỡng (thức ăn) và mỗi liên kết được gọi là bậc dinh dưỡng.
Tất cả các sinh vật sử dụng cùng một loại thức ăn đều thuộc cùng một bậc dinh dưỡng.
Trong hình 4. Sơ đồ chuỗi dinh dưỡng được trình bày.
Hình 4. Sơ đồ chuỗi thức ăn.
Hình 4. Sơ đồ chuỗi thức ăn.
Cấp độ danh hiệu đầu tiên hình thức sản xuất (cây xanh) tích lũy năng lượng mặt trời và tạo ra chất hữu cơ thông qua quá trình quang hợp.
Trong trường hợp này, hơn một nửa năng lượng dự trữ trong các chất hữu cơ được tiêu thụ trong quá trình sống của thực vật, chuyển thành nhiệt và tiêu tán trong không gian, phần còn lại đi vào chuỗi thức ăn và có thể được sử dụng bởi các sinh vật dị dưỡng ở bậc dinh dưỡng tiếp theo trong quá trình sống. dinh dưỡng.
Cấp độ cúp thứ hai hình thành người tiêu dùng bậc 1 - đây là những sinh vật ăn cỏ (thực vật thực vật) ăn các sinh vật sản xuất.
Người tiêu dùng bậc nhất dành phần lớn năng lượng có trong thực phẩm để hỗ trợ quá trình sống của mình và sử dụng phần năng lượng còn lại để xây dựng cơ thể của chính mình, từ đó chuyển đổi mô thực vật thành mô động vật.
Như vậy , Người tiêu dùng bậc 1 tiến hành giai đoạn cơ bản đầu tiên của quá trình biến đổi chất hữu cơ được tổng hợp bởi các nhà sản xuất.
Người tiêu dùng sơ cấp có thể đóng vai trò là nguồn dinh dưỡng cho người tiêu dùng bậc 2.
Cấp độ danh hiệu thứ ba hình thành người tiêu dùng bậc 2 - đây là những sinh vật ăn thịt (động vật ăn thịt) chỉ ăn các sinh vật ăn cỏ (thực vật thực vật).
Người tiêu dùng bậc hai thực hiện giai đoạn thứ hai của quá trình chuyển đổi chất hữu cơ trong chuỗi thức ăn.
Tuy nhiên, các chất hóa học tạo nên mô của sinh vật động vật khá đồng nhất và do đó quá trình chuyển hóa chất hữu cơ trong quá trình chuyển đổi từ bậc dinh dưỡng thứ hai sang bậc dinh dưỡng thứ ba không cơ bản như trong quá trình chuyển đổi từ bậc dinh dưỡng thứ nhất. đến thứ hai, nơi các mô thực vật được biến đổi thành động vật.
Người tiêu dùng thứ cấp có thể đóng vai trò là nguồn dinh dưỡng cho người tiêu dùng bậc ba.
Cấp độ danh hiệu thứ tư hình thành người tiêu dùng bậc 3 - đây là những động vật ăn thịt chỉ ăn các sinh vật ăn thịt.
Cấp độ cuối cùng của chuỗi thức ăn bị chiếm giữ bởi sinh vật phân hủy (sinh vật hủy diệt và sinh vật ăn mảnh vụn).
Bộ giảm tốc-hủy diệt (vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh) trong quá trình hoạt động sống của chúng sẽ phân hủy tàn dư hữu cơ ở tất cả các bậc dinh dưỡng của người sản xuất và người tiêu dùng thành các chất khoáng, sau đó được trả lại cho người sản xuất.
Tất cả các mắt xích của chuỗi thức ăn đều có mối liên hệ với nhau và phụ thuộc lẫn nhau.
Giữa chúng, từ liên kết đầu tiên đến liên kết cuối cùng, quá trình vận chuyển chất và năng lượng diễn ra. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng khi năng lượng được chuyển từ bậc dinh dưỡng này sang bậc dinh dưỡng khác thì năng lượng sẽ bị mất đi. Kết quả là chuỗi điện không thể dài và thường bao gồm 4-6 mắt xích.
Tuy nhiên, những chuỗi thức ăn như vậy ở dạng nguyên chất thường không được tìm thấy trong tự nhiên, vì mỗi sinh vật có một số nguồn thức ăn, tức là. sử dụng một số loại thực phẩm và bản thân nó được sử dụng làm sản phẩm thực phẩm bởi nhiều sinh vật khác trong cùng một chuỗi thức ăn hoặc thậm chí từ các chuỗi thức ăn khác nhau.
Ví dụ:
Các sinh vật ăn tạp tiêu thụ cả người sản xuất và người tiêu dùng làm thức ăn, tức là đồng thời là người tiêu dùng thuộc loại thứ nhất, thứ hai và đôi khi là thứ ba;
loài muỗi hút máu người và động vật săn mồi có bậc dinh dưỡng rất cao. Nhưng cây sundew đầm lầy lại ăn muỗi, do đó muỗi vừa là nhà sản xuất vừa là nhà tiêu dùng ở cấp độ cao.
Do đó, hầu hết mọi sinh vật là một phần của chuỗi dinh dưỡng này đều có thể đồng thời là một phần của chuỗi dinh dưỡng khác.
Vì vậy, chuỗi dinh dưỡng có thể phân nhánh và đan xen nhiều lần, tạo thành các phức hệ lưới thức ăn hay lưới dinh dưỡng (thức ăn) , trong đó tính đa dạng và đa dạng của các kết nối thực phẩm đóng vai trò là cơ chế quan trọng để duy trì tính toàn vẹn và ổn định chức năng của hệ sinh thái.
Trong hình.5. hiển thị sơ đồ đơn giản hóa của mạng lưới điện cho hệ sinh thái trên cạn.
Sự can thiệp của con người vào các cộng đồng sinh vật tự nhiên thông qua việc loại bỏ một loài có chủ ý hoặc vô ý thường gây ra những hậu quả tiêu cực khó lường và dẫn đến sự phá vỡ sự ổn định của hệ sinh thái.
Hình.5. Sơ đồ của mạng lưới chiến lợi phẩm.
Có hai loại chuỗi dinh dưỡng chính:
chuỗi chăn thả (chuỗi chăn thả hoặc chuỗi tiêu thụ);
chuỗi có hại (chuỗi phân hủy).
Chuỗi đồng cỏ (chuỗi chăn thả hoặc chuỗi tiêu thụ) là quá trình tổng hợp và chuyển hóa các chất hữu cơ trong chuỗi dinh dưỡng.
Chuỗi đồng cỏ bắt đầu từ người sản xuất. Thực vật sống bị thực vật sống (người tiêu dùng cấp một) ăn và bản thân thực vật sống là thức ăn cho động vật ăn thịt (người tiêu dùng cấp hai), người tiêu dùng cấp ba có thể ăn được, v.v.
Ví dụ về chuỗi chăn thả cho hệ sinh thái trên cạn:
3 liên kết: cây dương → thỏ → cáo; thực vật → cừu → con người.
4 liên kết: thực vật → châu chấu → thằn lằn → diều hâu;
mật hoa của cây → bay → chim ăn côn trùng →
chim săn mồi.
5 liên kết: cây → châu chấu → ếch → rắn → đại bàng.
Ví dụ về chuỗi chăn thả cho hệ sinh thái dưới nước:→
3 liên kết: thực vật phù du → động vật phù du → cá;
5 liên kết: thực vật phù du → động vật phù du → cá → cá săn mồi →
chim săn mồi.
Chuỗi mảnh vụn (chuỗi phân hủy) là quá trình phân hủy và khoáng hóa từng bước các chất hữu cơ trong chuỗi dinh dưỡng.
Chuỗi mảnh vụn bắt đầu bằng sự phá hủy dần dần các chất hữu cơ chết bởi các loài ăn mảnh vụn, chúng lần lượt thay thế nhau theo một loại dinh dưỡng cụ thể.
Ở giai đoạn cuối của quá trình phân hủy, chất khử - chất hủy có chức năng khoáng hóa phần còn lại của các hợp chất hữu cơ thành các chất vô cơ đơn giản, được các nhà sản xuất sử dụng lại.
Ví dụ khi phân hủy gỗ chết chúng lần lượt thay thế nhau: bọ cánh cứng → chim gõ kiến → kiến và mối → nấm phá hoại.
Chuỗi mảnh vụn phổ biến nhất trong các khu rừng, nơi phần lớn (khoảng 90%) mức tăng sinh khối thực vật hàng năm không được động vật ăn cỏ tiêu thụ trực tiếp mà chết đi và xâm nhập vào các chuỗi này dưới dạng rác lá, sau đó trải qua quá trình phân hủy và khoáng hóa.
Trong hệ sinh thái dưới nước, hầu hết vật chất và năng lượng được bao gồm trong chuỗi chăn thả và trong hệ sinh thái trên cạn, chuỗi mảnh vụn là quan trọng nhất.
Như vậy, ở cấp độ người tiêu dùng, dòng chất hữu cơ được chia thành các nhóm người tiêu dùng khác nhau:
chất hữu cơ sống theo chuỗi chăn thả;
chất hữu cơ chết đi theo chuỗi mảnh vụn.
Các sinh vật sống cần năng lượng và chất dinh dưỡng để tồn tại. Sinh vật tự dưỡng biến đổi năng lượng bức xạ của Mặt trời trong quá trình quang hợp, tổng hợp các chất hữu cơ từ carbon dioxide và nước.
Dị dưỡng sử dụng các chất hữu cơ này trong quá trình dinh dưỡng, cuối cùng phân hủy chúng trở lại thành carbon dioxide và nước, đồng thời năng lượng tích lũy trong chúng được sử dụng cho các quá trình khác nhau trong đời sống của sinh vật. Như vậy, năng lượng ánh sáng của Mặt trời biến thành năng lượng hóa học của các chất hữu cơ, sau đó thành năng lượng cơ và nhiệt.
Tất cả các sinh vật sống trong hệ sinh thái có thể được chia thành ba nhóm chức năng theo loại dinh dưỡng - nhà sản xuất, người tiêu dùng, người phân hủy.
1. Nhà sản xuất- đây là những cây xanh tự dưỡng, sản sinh ra chất hữu cơ từ chất vô cơ và có khả năng tích lũy năng lượng mặt trời.
2. Người tiêu dùng- Đây là những động vật dị dưỡng tiêu thụ các chất hữu cơ làm sẵn. Người tiêu dùng bậc nhất có thể sử dụng chất hữu cơ từ thực vật (động vật ăn cỏ). Các loài dị dưỡng sử dụng thức ăn động vật được chia thành người tiêu dùng cấp II, III, v.v. (động vật ăn thịt). Tất cả đều sử dụng năng lượng của các liên kết hóa học được cơ thể sản xuất tích trữ trong các chất hữu cơ.
3. Bộ phân hủy- Đây là các vi sinh vật dị dưỡng, nấm có tác dụng phân hủy và khoáng hóa các tàn dư hữu cơ. Như vậy, các chất phân hủy hoàn thành chu trình của các chất, tạo thành các chất vô cơ để bước vào một chu trình mới.
Mặt trời cung cấp nguồn năng lượng liên tục và các sinh vật sống cuối cùng sẽ tiêu tán năng lượng đó dưới dạng nhiệt. Trong quá trình hoạt động sống của sinh vật, diễn ra một chu trình năng lượng và các chất không ngừng nghỉ, mỗi loài chỉ sử dụng một phần năng lượng có trong các chất hữu cơ. Kết quả là, có mạch điện - chuỗi dinh dưỡng, chuỗi thức ăn,đại diện cho một chuỗi các loài chiết xuất chất hữu cơ và năng lượng từ chất thực phẩm ban đầu, mỗi liên kết trước đó trở thành thức ăn cho liên kết tiếp theo (Hình 98).
Cơm. 98. Sơ đồ chung của chuỗi thức ăn
Trong mỗi mắt xích, phần lớn năng lượng bị tiêu hao dưới dạng nhiệt và bị mất đi, điều này làm hạn chế số lượng mắt xích trong chuỗi. Nhưng hầu hết các chuỗi đều bắt đầu bằng một cái cây và kết thúc bằng một loài săn mồi, và lớn nhất ở đó. Chất phân hủy phân hủy chất hữu cơ ở mọi cấp độ và là mắt xích cuối cùng trong chuỗi thức ăn.
Do năng lượng ở mỗi cấp độ giảm nên sinh khối cũng giảm. Chuỗi dinh dưỡng thường có không quá năm cấp và là một kim tự tháp sinh thái, có đáy rộng ở phía dưới và thuôn nhọn ở phía trên (Hình 99).
Cơm. 99. Sơ đồ đơn giản của tháp sinh thái sinh khối (1) và tháp số (2)
Quy luật kim tự tháp sinh thái phản ánh mô hình theo đó trong bất kỳ hệ sinh thái nào, sinh khối của mỗi liên kết tiếp theo ít hơn 10 lần so với liên kết trước đó.
Có ba loại kim tự tháp sinh thái:
Kim tự tháp phản ánh số lượng cá thể ở mỗi cấp độ của chuỗi thức ăn - kim tự tháp số;
Kim tự tháp sinh khối chất hữu cơ tổng hợp theo từng cấp độ - kim tự tháp đại chúng(sinh khối);
- kim tự tháp năng lượng, thể hiện lượng dòng năng lượng. Thông thường xích điện bao gồm 3-4 mắt xích:
cây → thỏ → sói;
cây → chuột → cáo → đại bàng;
cây → sâu → chim sẻ → diều hâu;
cây → chuột túi → rắn lục → đại bàng.
Tuy nhiên, trong điều kiện thực tế trong hệ sinh thái, các chuỗi thức ăn khác nhau giao nhau, tạo thành mạng lưới phân nhánh. Hầu hết tất cả các loài động vật, ngoại trừ các loài chuyên biệt quý hiếm, đều sử dụng nhiều nguồn thức ăn khác nhau. Do đó, nếu một mắt xích trong chuỗi bị đứt thì hệ thống sẽ không bị gián đoạn. Sự đa dạng về loài càng lớn và lưới thức ăn càng phong phú thì biocenosis càng ổn định.
Trong biocenoses, hai loại mạng lưới dinh dưỡng được phân biệt: đồng cỏ và mảnh vụn.
1. TRONG lưới thức ăn kiểu đồng cỏ dòng năng lượng đi từ thực vật đến động vật ăn cỏ, rồi đến người tiêu dùng ở cấp độ cao hơn. Cái này mạng lưới ngổn ngang. Bất kể quy mô của biocenosis và môi trường sống, động vật ăn cỏ (trên cạn, dưới nước, trên đất) đều ăn cỏ, ăn cây xanh và chuyển năng lượng lên các cấp độ tiếp theo (Hình 100).
Cơm. 100. Mạng lưới thức ăn đồng cỏ trong một biocenosis trên cạn
2. Nếu dòng năng lượng bắt đầu từ xác động vật và thực vật chết, phân và đi đến phần chính động vật ăn mảnh vụn - chất phân hủy, phân hủy một phần chất hữu cơ thì mạng lưới dinh dưỡng đó được gọi là có hại, hoặc mạng lưới phân hủy(Hình 101). Động vật ăn mảnh vụn chính bao gồm vi sinh vật (vi khuẩn, nấm), động vật nhỏ (giun, ấu trùng côn trùng).
Cơm. 101. Chuỗi thức ăn có hại
Trong biogeocenoses trên cạn, cả hai loại chuỗi dinh dưỡng đều có mặt. Trong các cộng đồng thủy sinh, chuỗi chăn thả chiếm ưu thế. Trong cả hai trường hợp, năng lượng được sử dụng đầy đủ.
Chuỗi dinh dưỡng tạo thành nền tảng của các mối quan hệ trong tự nhiên sống, nhưng kết nối thức ăn không phải là loại mối quan hệ duy nhất giữa các sinh vật. Một số loài có thể tham gia vào quá trình phân bố, sinh sản, định cư của loài khác và tạo điều kiện thích hợp cho sự tồn tại của chúng. Tất cả các mối liên hệ đa dạng và phong phú giữa các sinh vật sống và môi trường đảm bảo sự tồn tại của các loài trong một hệ sinh thái ổn định, tự điều chỉnh.
| |
§ 71. Hệ sinh thái§ 73. Tính chất và cấu trúc của biocenose