CHUỖI THỨC ĂN: CÁC YẾU TỐ, KIM TỰ THÁP THỨC ĂN VÀ VÍ DỤ - SINH HỌC - 2026

Một chuỗi thức ăn hoặc dinh dưỡng là một đại diện bằng hình ảnh của nhiều mối liên hệ tồn tại, về tương tác tiêu thụ giữa các loài khác nhau là một phần của quần xã.

Các chuỗi dinh dưỡng rất khác nhau, tùy thuộc vào hệ sinh thái được nghiên cứu và được tạo thành từ các cấp độ dinh dưỡng khác nhau tồn tại ở đó. Cơ sở của mỗi mạng lưới được hình thành bởi những người sản xuất sơ cấp. Đây là những cây có khả năng quang hợp, thu năng lượng mặt trời.

Nguồn: Roddelgado, từ Wikimedia Commons

Các mức kế tiếp nhau của chuỗi được tạo thành từ các sinh vật dị dưỡng. Động vật ăn cỏ tiêu thụ thực vật, và chúng được tiêu thụ bởi động vật ăn thịt.

Nhiều khi các mối quan hệ trong mạng không hoàn toàn tuyến tính, vì trong một số trường hợp, động vật có chế độ ăn phong phú. Ví dụ, một loài ăn thịt có thể ăn động vật ăn thịt và động vật ăn cỏ.

Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của chuỗi thức ăn là tính kém hiệu quả mà năng lượng truyền từ cấp này sang cấp khác. Phần lớn điều này bị mất dưới dạng nhiệt và chỉ khoảng 10% trôi qua. Vì lý do này, chuỗi thức ăn không thể được mở rộng và đa cấp.

Năng lượng đến từ đâu?

Tất cả các hoạt động mà sinh vật thực hiện đều cần năng lượng - từ chuyển động, dù bằng nước, đất hay không khí, đến việc vận chuyển một phân tử, ở cấp độ tế bào.

Tất cả năng lượng này đến từ mặt trời. Năng lượng mặt trời không ngừng tỏa ra trái đất, được chuyển hóa thành các phản ứng hóa học để nuôi sống sự sống.

Bằng cách này, các phân tử cơ bản nhất cho phép sự sống thu được từ môi trường dưới dạng chất dinh dưỡng. Ngược lại với các chất dinh dưỡng hóa học, được bảo tồn.

Do đó, có hai định luật cơ bản chi phối dòng năng lượng trong hệ sinh thái. Hệ thống đầu tiên thiết lập rằng năng lượng truyền từ quần xã này sang quần xã khác trong hai hệ sinh thái thông qua một dòng chảy liên tục chỉ đi theo một hướng. Nó là cần thiết để thay thế năng lượng của nguồn mặt trời.

Định luật thứ hai nói rằng các chất dinh dưỡng liên tục trải qua các chu kỳ và được sử dụng lặp đi lặp lại trong cùng một hệ sinh thái, và cả giữa chúng.

Cả hai định luật đều điều chỉnh việc truyền năng lượng và định hình mạng lưới tương tác phức tạp tồn tại giữa các quần thể, giữa các quần xã và giữa các thực thể sinh học này với môi trường phi sinh học của chúng.

Các yếu tố tạo nên nó

Nguồn: Wikimedia commons. Tác giả: Evamaria1511

Một cách rất chung chung, các sinh vật hữu cơ được phân loại theo cách mà chúng thu được năng lượng để phát triển, duy trì và sinh sản, thành sinh vật tự dưỡng và sinh vật dị dưỡng.

Sinh vật tự dưỡng

Nhóm đầu tiên, sinh vật tự dưỡng, bao gồm những cá thể có khả năng lấy năng lượng mặt trời và biến nó thành năng lượng hóa học được lưu trữ trong các phân tử hữu cơ.

Nói cách khác, sinh vật tự dưỡng không cần tiêu thụ thức ăn để tồn tại, vì chúng có khả năng tạo ra nó. Họ cũng thường được gọi là "nhà sản xuất".

Nhóm sinh vật tự dưỡng được biết đến nhiều nhất là thực vật. Tuy nhiên, các nhóm khác cũng tồn tại, chẳng hạn như tảo và một số vi khuẩn. Chúng có tất cả các máy móc trao đổi chất cần thiết để thực hiện quá trình quang hợp.

Mặt trời, nguồn năng lượng cung cấp năng lượng cho trái đất, hoạt động bằng cách hợp nhất các nguyên tử hydro để tạo thành nguyên tử heli, giải phóng một lượng lớn năng lượng trong quá trình này.

Chỉ một phần nhỏ năng lượng này truyền đến trái đất, dưới dạng sóng điện từ của nhiệt, ánh sáng và bức xạ tử ngoại.

Về mặt định lượng, một phần lớn năng lượng truyền đến trái đất được phản xạ bởi khí quyển, các đám mây và bề mặt trái đất.

Sau sự kiện hấp thụ này, khoảng 1% năng lượng mặt trời còn lại. Trong số lượng có thể đến được trái đất, thực vật và các sinh vật khác chiếm được 3%.

Sinh vật dị dưỡng

Nhóm thứ hai được tạo thành từ các sinh vật dị dưỡng. Chúng không có khả năng quang hợp, và phải chủ động tìm kiếm thức ăn. Vì vậy, trong bối cảnh của chuỗi thực phẩm, họ được gọi là người tiêu dùng. Chúng ta sẽ xem chúng được phân loại ở phần sau.

Năng lượng mà các nhà sản xuất riêng lẻ quản lý để lưu trữ là do các sinh vật khác tạo nên cộng đồng sử dụng.

Người phân hủy

Tương tự, có những sinh vật tạo nên "sợi chỉ" của chuỗi dinh dưỡng. Đây là những sinh vật phân hủy hoặc ăn các mảnh vụn.

Sinh vật phân hủy được tạo thành từ một nhóm động vật nhỏ và sinh vật nguyên sinh không đồng nhất, sống trong môi trường thường xuyên tích tụ chất thải, chẳng hạn như lá rơi xuống đất và xác chết.

Trong số các sinh vật nổi bật nhất mà chúng tôi tìm thấy: giun đất, ve, động vật chân đốt, động vật nguyên sinh, côn trùng, động vật giáp xác được gọi là rệp sáp, giun tròn và thậm chí cả kền kền. Ngoại trừ loài động vật có xương sống bay này, các sinh vật còn lại đều khá phổ biến trong các mỏ chất thải.

Vai trò của nó trong hệ sinh thái bao gồm chiết xuất năng lượng được lưu trữ trong các chất hữu cơ đã chết, thải ra ngoài ở trạng thái phân hủy cao hơn. Các sản phẩm này làm thức ăn cho các sinh vật phân hủy khác. Giống như nấm, chủ yếu.

Hoạt động phân hủy của các tác nhân này là cần thiết trong tất cả các hệ sinh thái. Nếu chúng ta loại bỏ tất cả các chất phân hủy, chúng ta sẽ có một sự tích tụ đột ngột xác chết và các vật chất khác.

Bên cạnh đó, các chất dinh dưỡng dự trữ trong các cơ thể này sẽ bị mất đi, đất không thể được nuôi dưỡng. Do đó, thiệt hại đến chất lượng của đất sẽ làm giảm mạnh tuổi thọ của cây trồng, chấm dứt mức sản xuất sơ cấp.

Mức độ dinh dưỡng

Trong chuỗi thức ăn, năng lượng truyền từ mức này sang mức khác. Mỗi loại được đề cập tạo thành một cấp độ dinh dưỡng. Loại thứ nhất được tạo nên bởi sự đa dạng tuyệt vời của các nhà sản xuất (thực vật các loại, vi khuẩn lam, trong số những loài khác).

Mặt khác, sinh vật tiêu thụ chiếm một số cấp độ dinh dưỡng. Những loài ăn thực vật hoàn toàn tạo thành cấp dinh dưỡng thứ hai và được gọi là sinh vật tiêu thụ sơ cấp. Ví dụ về điều này là tất cả các động vật ăn cỏ.

Sinh vật tiêu thụ thứ cấp được tạo thành từ động vật ăn thịt - động vật ăn thịt. Đây là những kẻ săn mồi và con mồi của chúng chủ yếu là những người tiêu thụ chính.

Cuối cùng, có một cấp độ khác được hình thành bởi những người tiêu dùng cấp ba. Nó bao gồm các nhóm động vật ăn thịt mà con mồi của chúng là các động vật ăn thịt khác thuộc nhóm sinh vật tiêu thụ thứ cấp.

Mẫu mạng

Chuỗi thức ăn là các yếu tố đồ họa nhằm mô tả mối quan hệ của các loài trong một cộng đồng sinh vật, về chế độ ăn của chúng. Theo thuật ngữ giáo huấn, mạng này cho thấy “ai ăn gì hoặc ai”.

Mỗi hệ sinh thái thể hiện một lưới thức ăn duy nhất và khác biệt hoàn toàn so với những gì chúng ta có thể tìm thấy trong một loại hệ sinh thái khác. Nói chung, các chuỗi thức ăn có xu hướng phức tạp hơn trong hệ sinh thái dưới nước so với trên cạn.

Lưới thức ăn không tuyến tính

Chúng ta không nên mong đợi tìm thấy một mạng lưới tương tác tuyến tính, vì về bản chất, rất khó xác định chính xác ranh giới giữa người tiêu dùng sơ cấp, thứ cấp và thứ ba.

Kết quả của kiểu tương tác này sẽ là một mạng có nhiều kết nối giữa các thành viên của hệ thống.

Ví dụ, một số loài gấu, loài gặm nhấm và thậm chí cả con người chúng ta là "động vật ăn tạp", có nghĩa là phạm vi kiếm ăn rộng. Trên thực tế, thuật ngữ Latinh có nghĩa là "người ăn tất cả mọi thứ."

Do đó, trong một số trường hợp, nhóm động vật này có thể cư xử với tư cách là sinh vật tiêu thụ chính và sau đó là sinh vật tiêu thụ thứ cấp, hoặc ngược lại.

Chuyển sang cấp độ tiếp theo, động vật ăn thịt thường ăn động vật ăn cỏ hoặc động vật ăn thịt khác. Do đó, họ sẽ được phân loại là người tiêu dùng thứ cấp và thứ ba.

Để minh họa mối quan hệ trước đây, chúng ta có thể sử dụng cú. Những động vật này là sinh vật tiêu thụ thứ cấp khi chúng ăn các loài gặm nhấm ăn cỏ nhỏ. Tuy nhiên, khi họ tiêu thụ động vật có vú ăn côn trùng, nó được coi là sinh vật tiêu thụ cấp ba.

Có những trường hợp cực đoan có xu hướng làm phức tạp thêm mạng lưới, ví dụ như cây ăn thịt. Dù là người sản xuất nhưng họ cũng được xếp vào nhóm người tiêu dùng, tùy theo con mồi. Nếu là nhện, nó sẽ trở thành nhà sản xuất và tiêu thụ thứ cấp.

Truyền năng lượng

LadyofHats, từ Wikimedia Commons

Chuyển giao năng lượng cho người sản xuất

Việc truyền năng lượng từ cấp độ dinh dưỡng này sang cấp độ dinh dưỡng tiếp theo là một sự kiện kém hiệu quả. Điều này đi đôi với định luật nhiệt động lực học nói rằng việc sử dụng năng lượng không bao giờ hoàn toàn hiệu quả.

Để minh họa cho sự chuyển giao năng lượng, chúng ta hãy lấy một ví dụ về một sự kiện trong cuộc sống hàng ngày: việc đốt xăng bằng ô tô của chúng ta. Trong quá trình này, 75% năng lượng được giải phóng bị mất dưới dạng nhiệt.

Chúng ta có thể ngoại suy cùng một mô hình cho chúng sinh. Khi các liên kết ATP bị phá vỡ để sử dụng cho quá trình co cơ, nhiệt sẽ được tạo ra như một phần của quá trình này. Đây là mô hình chung trong tế bào, tất cả các phản ứng sinh hóa đều tạo ra một lượng nhiệt nhỏ.

Chuyển giao năng lượng giữa các cấp độ khác

Tương tự, việc chuyển năng lượng từ mức dinh dưỡng này sang mức dinh dưỡng khác được thực hiện với hiệu suất thấp đáng kể. Khi động vật ăn cỏ tiêu thụ thực vật, chỉ một phần năng lượng mà sinh vật tự dưỡng thu được có thể truyền cho động vật.

Trong quá trình này, nhà máy đã sử dụng một phần năng lượng để phát triển và một phần đáng kể bị mất đi dưới dạng nhiệt. Ngoài ra, một phần năng lượng từ mặt trời đã được sử dụng để xây dựng các phân tử mà động vật ăn cỏ không thể tiêu hóa hoặc sử dụng được, chẳng hạn như cellulose.

Theo ví dụ tương tự, năng lượng mà động vật ăn cỏ có được nhờ tiêu thụ thực vật sẽ được chia thành nhiều sự kiện trong cơ thể sinh vật.

Một phần trong số này sẽ được sử dụng để xây dựng các bộ phận của động vật, ví dụ như bộ xương ngoài, trong trường hợp là động vật chân đốt. Tương tự như các cấp độ trước, một tỷ lệ lớn bị mất nhiệt.

Mức độ dinh dưỡng thứ ba bao gồm các cá thể sẽ tiêu thụ động vật chân đốt giả định của chúng ta ở trên. Logic năng lượng tương tự mà chúng ta đã áp dụng cho hai mức trên, cũng áp dụng cho mức này: phần lớn năng lượng bị mất đi dưới dạng nhiệt. Tính năng này giới hạn độ dài mà chuỗi có thể thực hiện.

Kim tự tháp dinh dưỡng

Kim tự tháp dinh dưỡng là một cách đặc biệt để biểu diễn các mối quan hệ mà chúng ta đã thảo luận trong các phần trước, không còn là một mạng lưới kết nối nữa mà bằng cách nhóm các cấp độ khác nhau thành các bậc của một kim tự tháp.

Nó có điểm đặc biệt là kết hợp kích thước tương đối của mỗi cấp độ dinh dưỡng như mỗi hình chữ nhật trong kim tự tháp.

Ở cơ sở, các nhà sản xuất sơ cấp được thể hiện và khi chúng ta di chuyển lên trên biểu đồ, các cấp độ còn lại xuất hiện theo thứ tự tăng dần: người tiêu dùng sơ cấp, thứ cấp và thứ ba.

Theo tính toán được thực hiện, mỗi bước cao hơn khoảng mười lần nếu chúng ta so sánh với bước trên. Những tính toán này được rút ra từ quy tắc 10% nổi tiếng, vì việc chuyển từ mức này sang mức khác ngụ ý một sự chuyển đổi năng lượng gần với giá trị đó.

Ví dụ, nếu mức năng lượng được lưu trữ dưới dạng sinh khối là 20.000 kilocalories / mét vuông mỗi năm, ở mức cao hơn sẽ là 2.000, trong năm 200 tới, v.v. cho đến khi đến tay người tiêu dùng bậc bốn.

Năng lượng không được sử dụng bởi các quá trình trao đổi chất của sinh vật, đại diện cho chất hữu cơ bị loại bỏ hoặc sinh khối được lưu trữ trong đất.

Các loại kim tự tháp dinh dưỡng

Có nhiều loại kim tự tháp khác nhau, tùy thuộc vào những gì được thể hiện trong đó. Nó có thể được thực hiện về sinh khối, năng lượng (như trong ví dụ đã đề cập), sản lượng, số lượng sinh vật, v.v.

Thí dụ

Một chuỗi thức ăn thủy sinh nước ngọt điển hình bắt đầu với một lượng lớn tảo lục sống ở đó. Mức này đại diện cho nhà sản xuất chính.

Người tiêu dùng chính trong ví dụ giả định của chúng tôi sẽ là động vật thân mềm. Sinh vật tiêu thụ thứ cấp bao gồm các loài cá ăn động vật thân mềm. Ví dụ như loài điêu khắc nhầy nhụa (Cottus cognatus).

Cấp cuối cùng được tạo thành từ những người tiêu dùng cấp ba. Trong trường hợp này, tác phẩm điêu khắc nhầy nhụa được sử dụng bởi một loài cá hồi: cá hồi vua hoặc Oncorhynchus tshawytscha.

Nếu chúng ta nhìn nhận nó từ quan điểm của mạng lưới, ở cấp độ ban đầu của các nhà sản xuất, chúng ta nên tính đến, ngoài tảo lục, tất cả các loại tảo cát, tảo xanh lam và các loại khác.

Do đó, nhiều yếu tố hơn được kết hợp (các loài giáp xác, luân trùng và nhiều loài cá) để tạo thành một mạng lưới liên kết với nhau.

Người giới thiệu

1. Audesirk, T., & Audesirk, G. (2003). Sinh học 3: tiến hóa và sinh thái. Lề.
2. Campos-Bedolla, P. (2002). Sinh học. Biên tập Limusa.
3. Lorencio, CG (2000). Sinh thái cộng đồng: mô hình của cá nước ngọt. Đại học Sevilla.
4. Lorencio, CG (2007). Những tiến bộ trong sinh thái học: hướng tới kiến ​​thức tốt hơn về tự nhiên. Đại học Sevilla.
5. Molina, PG (2018). Hệ sinh thái và giải thích cảnh quan. Gia sư đào tạo.
6. Odum, EP (1959). Các nguyên tắc cơ bản của sinh thái học. Công ty WB Saunders.