Bài học

Hệ sinh thái, chuỗi và lưới thức ăn

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em nêu được ba thành phần chức năng của một hệ sinh thái, dựng đúng thứ tự một chuỗi thức ăn, và đọc một lưới thức ăn dạng bảng để truy ra các chuỗi thức ăn có trong đó.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em học về quần xã — nhiều quần thể của nhiều loài cùng sống trong một khu vực (same-grade bridge). Bài này ghép quần xã đó với môi trường vô sinh xung quanh nó (đất, nước, khí hậu — đã học ở Chương 1), tạo thành một hệ sinh thái hoàn chỉnh.

Khởi động

Nếu toàn bộ ếch trong một ruộng lúa biến mất, chuyện gì sẽ xảy ra với số lượng châu chấu? Với số lượng rắn nước? Một sự thay đổi ở một mắt xích có dừng lại ở đó, hay lan ra cả một mạng lưới sinh vật?

Kiến thức trọng tâm

Hệ sinh thái là một quần xã sinh vật cùng với môi trường vô sinh của nó (đất, nước, khí hậu), liên hệ chặt chẽ qua trao đổi vật chất và năng lượng, tạo thành một thể tương đối ổn định. Trong một hệ sinh thái, sinh vật chia thành ba nhóm chức năng. Sinh vật sản xuất — chủ yếu là thực vật, tảo, và một số vi khuẩn quang hợp — tự tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ nhờ ánh sáng, là nguồn thức ăn gốc của toàn hệ sinh thái. Sinh vật tiêu thụ không tự tổng hợp được chất hữu cơ mà phải ăn sinh vật khác: tiêu thụ bậc 1 ăn sinh vật sản xuất, tiêu thụ bậc 2 ăn tiêu thụ bậc 1, và cứ thế tiếp tục. Sinh vật phân giải — chủ yếu là vi khuẩn và nấm — phân giải xác chết cùng chất thải của các sinh vật khác thành chất vô cơ, trả lại cho môi trường để sinh vật sản xuất dùng lại.

Chuỗi thức ăn là một dãy các loài sinh vật có quan hệ dinh dưỡng với nhau, mỗi loài là một mắt xích, mắt xích trước làm thức ăn cho mắt xích sau, và luôn bắt đầu từ sinh vật sản xuất. Ví dụ tại một ruộng lúa: Lúa (sinh vật sản xuất) → châu chấu (tiêu thụ bậc 1) → ếch (tiêu thụ bậc 2) → rắn nước (tiêu thụ bậc 3) → diều hâu (tiêu thụ bậc 4). Mỗi loài trong chuỗi chỉ ăn đúng một loại thức ăn và chỉ bị đúng một loài kế tiếp ăn — đây là điểm khiến chuỗi thức ăn đơn giản nhưng không phản ánh đủ thực tế.

Sinh vật	Ăn gì	Bị sinh vật nào ăn
Lúa	Tự tổng hợp chất hữu cơ (sinh vật sản xuất)	Châu chấu, chuột đồng
Cỏ dại	Tự tổng hợp chất hữu cơ (sinh vật sản xuất)	Châu chấu
Châu chấu	Lúa, cỏ dại	Ếch, chim sâu
Sâu đục thân	Lúa	Chim sâu
Chuột đồng	Lúa	Rắn nước, diều hâu
Ếch	Châu chấu, sâu bọ nhỏ	Rắn nước
Chim sâu	Châu chấu, sâu đục thân	Diều hâu
Rắn nước	Ếch, chuột đồng	Diều hâu
Diều hâu	Chuột đồng, rắn nước, chim sâu	Không bị loài nào trong lưới này ăn

Trong tự nhiên, hầu như không loài nào chỉ ăn đúng một loại thức ăn duy nhất: châu chấu vừa ăn lúa vừa ăn cỏ dại, ếch vừa bị rắn nước ăn vừa có thể bị chim lớn ăn. Khi nhiều chuỗi thức ăn có chung một hoặc nhiều mắt xích, đan xen với nhau, chúng tạo thành một lưới thức ăn — một mạng lưới các mối quan hệ dinh dưỡng phản ánh thực tế đầy đủ hơn hẳn một chuỗi đơn lẻ. Vì mỗi loài thường có nhiều nguồn thức ăn và nhiều kẻ săn mồi khác nhau, lưới thức ăn không thể vẽ được thành một đường thẳng — cách trình bày rõ ràng nhất là một bảng liệt kê từng loài ăn gì và bị loài nào ăn: | Sinh vật | Ăn gì | Bị sinh vật nào ăn | |---|---|---| | Lúa | Tự tổng hợp chất hữu cơ (sinh vật sản xuất) | Châu chấu, chuột đồng | | Cỏ dại | Tự tổng hợp chất hữu cơ (sinh vật sản xuất) | Châu chấu | | Châu chấu | Lúa, cỏ dại | Ếch, chim sâu | | Sâu đục thân | Lúa | Chim sâu | | Chuột đồng | Lúa | Rắn nước, diều hâu | | Ếch | Châu chấu, sâu bọ nhỏ | Rắn nước | | Chim sâu | Châu chấu, sâu đục thân | Diều hâu | | Rắn nước | Ếch, chuột đồng | Diều hâu | | Diều hâu | Chuột đồng, rắn nước, chim sâu | Không bị loài nào trong lưới này ăn |

Chuỗi thức ăn luôn đi theo một đường thẳng — mỗi mắt xích chỉ ăn đúng mắt xích liền trước và bị đúng mắt xích liền sau ăn.

Sinh vật phân giải hoạt động trên xác chết và chất thải của mọi bậc dinh dưỡng, không nằm trên một mắt xích cố định nào của chuỗi thức ăn.

Ví dụ

Xác định vai trò từng mắt xích trong một chuỗi thức ăn

1
Cho chuỗi thức ăn: Lúa → châu chấu → ếch → rắn nước → diều hâu. Xác định vai trò (sinh vật sản xuất, tiêu thụ bậc mấy) của từng mắt xích.
2
Lúa đứng đầu chuỗi và tự tổng hợp chất hữu cơ nhờ ánh sáng, nên là sinh vật sản xuất — mọi chuỗi thức ăn đều bắt đầu từ vị trí này.
3
Châu chấu ăn trực tiếp lúa nên là tiêu thụ bậc 1; ếch ăn châu chấu (tiêu thụ bậc 1) nên là tiêu thụ bậc 2; rắn nước ăn ếch (tiêu thụ bậc 2) nên là tiêu thụ bậc 3; diều hâu ăn rắn nước (tiêu thụ bậc 3) nên là tiêu thụ bậc 4.
4
Mỗi mắt xích đều đứng ngay sau loài nó ăn và ngay trước loài ăn nó, đúng cấu trúc tuyến tính của một chuỗi thức ăn — không có mắt xích nào bị đảo vị trí.
5
Vậy: lúa là sinh vật sản xuất; châu chấu là tiêu thụ bậc 1; ếch là tiêu thụ bậc 2; rắn nước là tiêu thụ bậc 3; diều hâu là tiêu thụ bậc 4, đứng đầu chuỗi thức ăn này.

Ví dụ

Truy chuỗi thức ăn từ bảng lưới thức ăn (dạng đề kiểm tra)

1
Dựa vào bảng lưới thức ăn ruộng lúa đã cho ở phần trên, hãy: (a) viết ra hai chuỗi thức ăn khác nhau đều đi qua chuột đồng, và (b) dự đoán điều gì xảy ra với rắn nước nếu chuột đồng bị diệt hết.
2
Theo bảng, chuột đồng ăn lúa và bị rắn nước hoặc diều hâu ăn. Một chuỗi hợp lệ là: Lúa → chuột đồng → rắn nước.
3
Một chuỗi khác cũng đi qua chuột đồng nhưng kết thúc ở một loài khác: Lúa → chuột đồng → diều hâu — vẫn hợp lệ vì bảng ghi rõ diều hâu cũng ăn chuột đồng.
4
Theo bảng, rắn nước có hai nguồn thức ăn là ếch và chuột đồng — mất chuột đồng, rắn nước vẫn còn ếch để ăn, nên nhiều khả năng không bị đói ngay mà chỉ dựa nhiều hơn vào nguồn ếch.
5
Vậy hai chuỗi hợp lệ là Lúa → chuột đồng → rắn nước và Lúa → chuột đồng → diều hâu; nếu chuột đồng bị diệt hết, rắn nước ít bị ảnh hưởng nghiêm trọng ngay lập tức vì còn nguồn thức ăn thay thế là ếch — đây chính là ưu điểm của một lưới thức ăn có nhiều liên kết so với một chuỗi đơn lẻ chỉ có một nguồn thức ăn duy nhất.

Sai lầm thường gặp

Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ lưới thức ăn chỉ là "nhiều chuỗi thức ăn xếp cạnh nhau", không liên quan gì tới nhau. Thực ra một lưới thức ăn đúng nghĩa phải có các chuỗi thức ăn dùng CHUNG ít nhất một mắt xích với nhau (ví dụ chuột đồng xuất hiện trong nhiều chuỗi) — nếu các chuỗi hoàn toàn tách biệt, không chuỗi nào chung mắt xích với chuỗi khác, đó vẫn chỉ là một tập hợp chuỗi thức ăn rời rạc, chưa phải một lưới thức ăn.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Hệ sinh thái = quần xã + môi trường vô sinh. Ba nhóm chức năng: sản xuất (tự tổng hợp), tiêu thụ (ăn sinh vật khác), phân giải (phân giải xác chết). Chuỗi thức ăn là một đường thẳng các mắt xích; lưới thức ăn là nhiều chuỗi đan xen qua các mắt xích chung.

Bài tiếp theo hỏi một câu cụ thể hơn về chính chuỗi và lưới thức ăn vừa dựng: năng lượng đi vào từ sinh vật sản xuất, truyền qua từng mắt xích, còn lại bao nhiêu ở mỗi bậc?