CÁC CẤP DINH DƯỠNG VÀ CÁC SINH VẬT TẠO RA CHÚNG (VÍ DỤ) - SINH HỌC - 2026

Các cấp độ dinh dưỡng là tập hợp các sinh vật - hoặc các loài sinh vật - chúng có cùng vị trí trong dòng chất dinh dưỡng và năng lượng trong hệ sinh thái. Nói chung, có ba cấp độ dinh dưỡng chính: sinh vật sản xuất sơ cấp, sinh vật sản xuất thứ cấp và sinh vật phân hủy.

Các nhà sản xuất chính là thực vật tổng hợp hóa học, tảo và sinh vật nhân sơ. Trong giới tiêu thụ có các cấp độ khác nhau, động vật ăn cỏ và động vật ăn thịt. Cuối cùng, sinh vật phân hủy là một nhóm lớn nấm và sinh vật nhân sơ.

Mèo là người tiêu dùng. Nguồn: pixabay.com

Trong hầu hết các hệ sinh thái, các cấp độ dinh dưỡng khác nhau này đan xen trong lưới thức ăn phức tạp và phụ thuộc lẫn nhau. Nghĩa là, mỗi kẻ săn mồi có nhiều hơn một con mồi và mỗi con mồi có thể bị khai thác bởi nhiều hơn một kẻ săn mồi. Cốt truyện có thể được tạo thành từ 100 loài khác nhau.

Các chuỗi này có đặc điểm là ngắn, vì việc chuyển năng lượng từ cấp này sang cấp khác khá kém hiệu quả - chỉ xấp xỉ 10% năng lượng đi từ cấp này sang cấp khác.

Việc nghiên cứu các mức độ dinh dưỡng và cách chúng được tập hợp trong lưới thức ăn phức tạp là một chủ đề trọng tâm trong sinh thái của quần thể, quần xã và hệ sinh thái. Sự tương tác giữa các cấp độ và giữa các chuỗi ảnh hưởng đến động lực và sự tồn tại của quần thể và sự sẵn có của các nguồn tài nguyên.

Autotroph và heterotroph

Để hiểu mức độ dinh dưỡng là gì, cần hiểu hai khái niệm cơ bản trong sinh học: sinh vật tự dưỡng và sinh vật dị dưỡng.

Sinh vật tự dưỡng là những sinh vật có khả năng tự tạo ra "thức ăn", sử dụng năng lượng mặt trời và các máy móc cấu trúc và enzym cần thiết để thực hiện quang hợp hoặc thông qua quá trình hóa tổng hợp.

Trong khi đó, sinh vật dị dưỡng thiếu những cơ chế này và phải tích cực tìm kiếm thức ăn - giống như con người chúng ta.

Nấm thường bị nhầm lẫn với các sinh vật tự dưỡng (do chúng không có khả năng di chuyển và cách sống bề ngoài giống với thực vật). Tuy nhiên, những sinh vật này là dị dưỡng và làm suy giảm chất dinh dưỡng bao quanh chúng. Sau đó, chúng ta sẽ thấy vai trò của nấm trong chuỗi.

Mức độ dinh dưỡng và đặc điểm của chúng

Roddelgado

Sự truyền năng lượng xảy ra tuần tự, thông qua quyền lực. Theo cách này, một sinh vật được tiêu thụ bởi sinh vật khác, sinh vật sau một phần ba, và do đó hệ thống tiếp tục. Mỗi "liên kết" này là cái mà chúng ta gọi là mức độ dinh dưỡng.

Bằng cách này, các nhà sinh thái học phân phối sinh vật dựa trên nguồn dinh dưỡng và năng lượng chính của chúng.

Về mặt hình thức, cấp độ dinh dưỡng bao gồm tất cả các sinh vật ở vị trí tương tự về dòng năng lượng trong hệ sinh thái. Có ba loại: người sản xuất, người tiêu dùng và người phân hủy. Dưới đây chúng tôi sẽ phân tích chi tiết từng mức độ đã nêu.

- Mức độ dinh dưỡng đầu tiên: người sản xuất

Mức dinh dưỡng đầu tiên trong chuỗi luôn được tạo thành từ một nhà sản xuất chính. Danh tính của những sinh vật này khác nhau tùy thuộc vào hệ sinh thái. Tầng này là tầng hỗ trợ phần còn lại của các tầng dinh dưỡng.

Ví dụ, trong môi trường trên cạn, các nhà sản xuất chính là các loài thực vật khác nhau. Trong hệ sinh thái dưới nước chúng là tảo. Về mặt trao đổi chất, các nhà sản xuất có thể quang hợp (đa số) hoặc sinh tổng hợp.

Sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời, các sinh vật quang hợp tổng hợp các hợp chất hữu cơ mà sau này chúng kết hợp vào quá trình hô hấp tế bào và như các khối xây dựng để tiếp tục phát triển.

Như chúng ta mong đợi, những sinh vật này đông hơn người tiêu dùng của chúng. Trên thực tế, gần như tất cả (99%) chất hữu cơ trong thế giới sống được tạo thành từ thực vật và tảo, trong khi sinh vật dị dưỡng chỉ chiếm 1% còn lại.

Mặt khác, các nhà sản xuất chính của quá trình tổng hợp hóa học được tìm thấy hầu hết trong các nguồn nước thủy nhiệt nằm sâu trong đại dương - nơi có rất nhiều sinh vật nhân sơ này.

Giả thuyết thế giới xanh

Bạn chắc chắn đã nhận thấy rằng hầu hết các hệ sinh thái tự nhiên là màu xanh lá cây. Trong thực tế, tổng cộng 83,10 ¹⁰ tấn carbon được lưu trữ trong sinh khối thực vật của hệ sinh thái trên cạn - một số đột xuất cao.

Thực tế này có vẻ gây tò mò, vì có rất nhiều người tiêu dùng sơ cấp ăn thực vật.

Theo giả thuyết này, động vật ăn cỏ tiêu thụ ít thực vật vì chúng bị kiểm soát bởi nhiều yếu tố hạn chế quần thể của chúng, chẳng hạn như sự hiện diện của động vật ăn thịt, ký sinh trùng và các loại bệnh tật khác. Ngoài ra cây còn có chất độc hóa học cản trở tiêu thụ.

Các tính toán được thực hiện cho đến nay ước tính rằng động vật ăn cỏ tiêu thụ khoảng 17% tổng sản lượng thực của nhà sản xuất mỗi năm - phần còn lại được tiêu thụ bởi động vật ăn cỏ.

Bây giờ với những con số này, chúng ta có thể kết luận rằng động vật ăn cỏ không thực sự gây phiền toái cho thực vật. Tuy nhiên, vẫn có những trường hợp ngoại lệ rất cụ thể, nơi động vật ăn cỏ có khả năng loại bỏ toàn bộ quần thể trong thời gian rất ngắn (một số loài gây hại).

- Mức dinh dưỡng thứ hai: sinh vật tiêu thụ

Các mức dinh dưỡng cao hơn các nhà sản xuất sơ cấp được hình thành bởi các sinh vật dị dưỡng và phụ thuộc trực tiếp hoặc gián tiếp vào các sinh vật tự dưỡng. Trong nhóm người tiêu dùng, chúng tôi cũng tìm thấy một số cấp độ.

Sinh vật tiêu thụ chính: động vật ăn cỏ

Năng lượng đi vào thông qua người tiêu dùng sơ cấp. Chúng được tạo thành từ động vật ăn thực vật hoặc tảo. Trong mỗi hệ sinh thái, chúng ta sẽ tìm thấy một nhóm động vật cụ thể tạo nên cấp độ sinh vật tiêu thụ sơ cấp.

Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của động vật ăn cỏ là phần lớn nguyên liệu được thải ra ngoài không tiêu hóa được. Năng lượng được tiêu hóa tiếp tục thúc đẩy các hoạt động hàng ngày của động vật ăn cỏ và một phần khác sẽ được chuyển hóa thành sinh khối động vật.

Đầu tiên thường được gọi là "mất mát" bằng cách thở. Tuy nhiên, thở là một hoạt động quan trọng mà con vật phải thực hiện.

Người tiêu thụ thứ cấp: động vật ăn thịt

Cấp độ tiếp theo được tạo thành từ sinh vật tiêu thụ thứ cấp hoặc động vật ăn thịt: động vật ăn các động vật khác. Chỉ một phần nhỏ của cơ thể động vật ăn cỏ được hợp nhất vào cơ thể động vật ăn thịt.

Một số người tiêu dùng thứ cấp có thể có chế độ ăn hỗn hợp, bao gồm cả thực vật và động vật trong chế độ ăn của họ. Do đó, sự phân loại của chúng thường không rõ ràng lắm và chúng có mặt ở nhiều hơn một cấp độ dinh dưỡng.

Người tiêu dùng bậc ba và bậc bốn

Một số chuỗi dinh dưỡng được đặc trưng bởi sinh vật tiêu thụ bậc ba và bậc bốn, điều này cho thấy chúng tiêu thụ động vật bậc hai và bậc ba tương ứng.

Detritivores hoặc người nhặt rác

Một loại người tiêu dùng cụ thể được tạo thành từ những cá nhân được gọi là người nhặt rác. Kiểu kiếm ăn này có đặc điểm là tiêu thụ con mồi chết chứ không ăn con mồi sống.

Chế độ ăn của động vật ăn xác thối bao gồm các mảnh vụn: các phần rau phân hủy, chẳng hạn như lá, rễ, cành và thân hoặc động vật chết, bộ xương ngoài và bộ xương.

-Cấp độ dinh dưỡng thứ ba: sinh vật phân hủy

Giống như các loài ăn hại của nhóm trước, các sinh vật ở bậc dinh dưỡng thứ ba hoạt động trên cơ sở phân hủy vật chất. Tuy nhiên, chúng không phải là các thực thể sinh học chồng chéo lên nhau, vì chức năng của mỗi loại rất khác nhau.

Chức năng chính của sinh vật phân hủy là biến chất hữu cơ thành chất vô cơ, do đó khép lại chu trình vật chất trong hệ sinh thái. Bằng cách này, rau có chất để xử lý. Những người chịu trách nhiệm thực hiện công việc cuối cùng quan trọng này là vi khuẩn và nấm.

Nấm là sinh vật tiết ra các enzym có cơ chất là các chất hữu cơ bao quanh chúng. Sau khi tiêu hóa bằng enzym, nấm có thể hấp thụ các sản phẩm làm thức ăn.

Hầu hết các chất phân hủy là những tác nhân cực nhỏ mà chúng ta không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Tuy nhiên, tầm quan trọng của nó vượt ra ngoài quy mô của nó, vì nếu chúng ta loại bỏ tất cả các sinh vật phân hủy trên hành tinh, sự sống trên trái đất sẽ chấm dứt do thiếu các thành phần để hình thành các chất hữu cơ mới.

Ví dụ

đồng cỏ

Ví dụ đầu tiên của chúng tôi là tập trung vào một đồng cỏ. Đối với các mục đích thực tế, chúng tôi sẽ sử dụng các chuỗi đơn giản để chứng minh các mức độ dinh dưỡng được liên kết với nhau như thế nào và chúng thay đổi như thế nào tùy thuộc vào hệ sinh thái. Tuy nhiên, người đọc phải lưu ý rằng chuỗi thực phức tạp hơn và có nhiều người tham gia hơn.

Cỏ và các loại cây khác sẽ tạo thành cấp sản xuất chính. Các loài côn trùng khác nhau sống trên đồng cỏ giả định của chúng ta (ví dụ, một con dế) sẽ là những loài tiêu thụ chính của cỏ.

Con dế sẽ được tiêu thụ bởi người tiêu dùng thứ cấp, trong ví dụ của chúng tôi, nó sẽ là một loài gặm nhấm nhỏ. Đến lượt con chuột sẽ bị tiêu thụ bởi một sinh vật cấp ba: một con rắn.

Trong trường hợp đồng cỏ là nơi sinh sống của một loài chim ăn thịt, chẳng hạn như đại bàng hoặc cú, chúng sẽ tiêu thụ chuột và đóng vai trò là loài tiêu thụ bậc bốn.

đại dương

Bây giờ, chúng ta hãy làm cùng một suy luận giả thuyết nhưng trong một hệ sinh thái dưới nước. Trong đại dương, sinh vật chủ yếu là thực vật phù du, là những sinh vật thực vật sống phân tán trong nước. Sau đó sẽ được tiêu thụ bởi sinh vật tiêu thụ chính, động vật phù du.

Các loài cá khác nhau sống trong hệ sinh thái sẽ là sinh vật tiêu thụ thứ cấp.

Sinh vật tiêu thụ cấp ba ăn cá có thể là hải cẩu hoặc một số động vật ăn thịt khác.

Chuỗi của chúng tôi trong đại dương kết thúc với một sinh vật tiêu thụ bậc bốn nổi tiếng: cá mập trắng lớn, sẽ ăn hải cẩu của cấp trước.

Chuyển giao năng lượng giữa các cấp độ dinh dưỡng

Theo nguyên tắc chung, việc chuyển giao năng lượng ròng giữa mỗi cấp độ dinh dưỡng đạt hiệu suất tối đa chỉ là 10%, và được gọi phổ biến là “quy tắc 10%”. Tuy nhiên, trong mỗi cộng đồng, cách tiếp cận này có thể khác nhau đáng kể.

Điều này có nghĩa là trong tổng số năng lượng do động vật ăn cỏ dự trữ, chẳng hạn, nó chỉ chiếm 10% tổng năng lượng ở nhà sản xuất chính mà chúng tiêu thụ. Theo cách tương tự, ở người tiêu dùng thứ cấp, chúng ta tìm thấy 10% năng lượng được dự trữ bởi người tiêu dùng sơ cấp.

Nếu chúng ta muốn xem nó ở dạng định lượng, hãy xem xét ví dụ sau: giả sử chúng ta có 100 calo năng lượng mặt trời được các sinh vật quang hợp thu nhận. Trong số này, chỉ có 10 calo được truyền cho động vật ăn cỏ và chỉ 1 calo cho động vật ăn thịt.

Chuỗi thức ăn không đơn giản

Khi nghĩ về các chuỗi thức ăn, chúng ta có thể cho rằng các cấp cấu tạo nên chúng được sắp xếp theo các tập hợp tuyến tính, được phân cách hoàn hảo với nhau. Tuy nhiên, về bản chất, chúng tôi thấy rằng một cấp tương tác với một số cấp, làm cho chuỗi trông giống như một mạng.

Chuỗi thức ăn ngắn

Khi nhìn vào các chuỗi thức ăn, chúng ta sẽ nhận ra rằng chúng chỉ bao gồm một vài cấp độ - hầu hết từ năm mắt xích trở xuống. Một số chuỗi đặc biệt, như trong mạng lưới Nam Cực, có hơn bảy liên kết.

Do đó, các nhà nghiên cứu đã đặt câu hỏi về sự tồn tại của một vài cấp độ dinh dưỡng. Các giả thuyết liên quan đến chủ đề như sau:

Giả thuyết năng lượng

Có hai giả thuyết để giải thích giới hạn này về độ dài. Đầu tiên là cái gọi là “giả thuyết năng lượng”, trong đó hạn chế chính của chuỗi là sự kém hiệu quả của việc truyền năng lượng từ mức này sang mức khác. Tại thời điểm này, cần nhớ lại giả thuyết 10% đã được đề cập trong phần trước.

Theo giả thiết của giả thuyết trước, chúng ta sẽ thấy rằng trong các hệ sinh thái có năng suất sơ cấp cao bởi các sinh vật quang hợp trong khu vực, các chuỗi dài hơn, vì năng lượng mà nó bắt đầu lớn hơn.

Giả thuyết ổn định động

Giả thuyết thứ hai liên quan đến tính ổn định động và đề xuất rằng các chuỗi ngắn vì chúng có độ ổn định cao hơn các chuỗi dài hơn. Nếu sự biến động dân số đột ngột xảy ra ở các tầng thấp, chúng ta có thể nhận thấy sự tuyệt chủng cục bộ hoặc sự suy giảm của các tầng dinh dưỡng trên.

Trong những môi trường dễ bị thay đổi môi trường, những kẻ săn mồi cấp cao hơn nên có khả năng dẻo dai để tìm con mồi mới. Ngoài ra, chuỗi càng dài, hệ thống sẽ càng khó phục hồi.

Chứng cớ

Có tính đến dữ liệu được các nhà nghiên cứu thu thập, giả thuyết có nhiều khả năng xuất hiện là giả thuyết năng lượng. Thông qua các thí nghiệm thao tác, người ta kết luận rằng năng suất sơ cấp ảnh hưởng tỷ lệ thuận với độ dài của chuỗi thức ăn.

Người giới thiệu

1. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Lời mời đến sinh học. Macmillan.
2. Levin, SA, Carpenter, SR, Godfray, HCJ, Kinzig, AP, Loreau, M., Losos, JB,… & Wilcove, DS (Eds.). (2009). Hướng dẫn Princeton về sinh thái học. Nhà xuất bản Đại học Princeton.
3. Maynard-Smith, J. (1978). Các mô hình trong sinh thái học. Lưu trữ CUP.
4. Parga, ME và Romero, RC (2013). Sinh thái: tác động của các vấn đề môi trường hiện nay đối với sức khỏe và môi trường. Phiên bản Ecoe.
5. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV và Jackson, RB (2014). Sinh học Campbell. Lề.
6. Rockwood, LL (2015). Giới thiệu về sinh thái quần thể. John Wiley và các con trai.