VnHocTap. com trình làng đến những em học viên lớp 12 bài viết Sự biến đổi của năng lượng trong hệ sinh thái, nhằm mục đích giúp những em học tốt chương trình Sinh học 12 .
Nội dung bài viết Sự biến đổi của năng lượng trong hệ sinh thái:
Bức xạ quang hợp khi đi vào hệ sinh thái (hình 62.1) thì phần lớn bị thất thoát, chỉ một lượng rất nhỏ được thực vật hấp thụ, chuyển thành hoá năng chứa trong mô, tạo nên sản lượng sinh vật sơ cấp thô. Thực vật sử dụng một phần sản lượng này cho sinh trưởng và phát triển. Phần còn lại làm thức ăn cho sinh vật tiêu thụ, trước hết là động vật ăn cỏ. Động vật ăn cỏ lại làm thức ăn cho động vật ăn thịt. Xác, các chất trao đổi và bài tiết của sinh vật được vi sinh vật hoại sinh phân giải, trả lại cho môi trường các chất vô cơ, còn năng lượng bị phát tán ra môi trường dưới dạng nhiệt. Như vậy, năng lượng đi theo dòng và chỉ được sinh vật sử dụng một lần qua chuỗi thức ăn. Xác sinh vật bị phân huỷ Hình 62.1. Dòng năng lượng đi qua hệ sinh thái PG : Sản lượng sinh vật sơ cấp thô ; R: Hô hấp của sinh vật ; PN: Sản lượng sinh vật sơ cấp tinh ; NU : Năng lượng không được sử dụng ; NA : Năng lượng không được đồng hoá ; C1, C2 : Năng lượng chúa trong mô động vật tiêu thụ các cấp ; 0 tròn là vật chất bị phân huỷ bởi vi sinh vật.
Nói chung, trong các hệ sinh thái, khi chuyển từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao liền kề, trung bình trong sinh quyển năng lượng mất đi 90%, nghĩa là hiệu suất sử dụng năng lượng của bậc sau là 10%. Sự thất thoát năng lượng lớn như vậy là do một phần lớn năng lượng của sinh vật làm thức ăn không sử dụng được (rễ, lá rơi rụng, xương, da, lông…), một phần được động vật sử dụng nhưng không được đồng hoá mà thải ra môi trường dưới dạng các chất bài tiết và phần quan trọng khác mất đi do hô hấp của động vật. Chẳng hạn, nếu chuỗi thức ăn khởi đầu bằng thực vật kéo dài 5 bậc thì hiệu suất sử dụng ở bậc dinh dưỡng thứ 5 sẽ là 1/1000 so với động vật ăn cỏ hay chỉ bằng 1/10 000 so với năng lượng chứa trong sản lượng sơ cấp tinh. Thực vật 100,0 Động vật ăn cỏ 10,0 Động vật ăn thịt bậc 11,0 Động vật ăn thịt bậc 2 0,1 Động vật ăn thịt bậc 3 0,01 Từ sự chuyển hoá và thất thoát năng lượng qua chuỗi thức ăn trong các hệ tự nhiên, chúng ta có khái niệm về “hiệu suất sinh thái”. Đó là tỉ lệ tương đối (%) giữa năng lượng được tích tụ ở một bậc dinh dưỡng nào đó so với năng lượng được tích tụ ở bậc dinh dưỡng đứng trước bất kì. Ví dụ, năng lượng đồng hoá của sinh vật dị dưỡng trong chuỗi thức ăn sau : PN ——–> C1 ——–> C2 ——–> Cz Đơn vị Kcal. 1 500 000 180 000 18 000 Vậy hiệu suất sử dụng năng lượng của : – C/C, là : 18 000/180 000 x 100% = 10% – C/C, là : 18 000/1 500 000 x 100% = 1,2% Hiệu suất sinh thái có thể được biểu diễn bằng biểu thức tổng quát dưới đây: eff = CH.100%.
Trong đó, eff là hiệu suất sinh thái (tính bằng %) ; C là bậc dinh dưỡng thứ i; C4 là bậc dinh dưỡng thứ i + 1, sau bậc C. Do năng lượng mất mát quá lớn, chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái không dài, thường là 4 – 5 bậc đối với các hệ sinh thái trên cạn và 6 – 7 bậc đối với các hệ dưới nước (hình 62.2), còn tháp năng lượng luôn có dạng tháp chuẩn. Chuỗi thức ăn trên cạn (ba bậc). Động vật, Động vật ăn thịt ăn cỏ – Thực vật lớn S Năng lượng từ Mặt Trời Chuỗi thức ăn trong biển (năm bậc) Thực vật Động vật phù du phù du Đất giàu chất dinh dưỡng Động vật ăn cái Cá trích Cá mập NướC LA Mực nghèo chất dinh dưỡng Hình 62.2. Chiều dài của chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái trên cạn và dưới nước.
