BÀI 45: DÒNG NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI VÀ HIỆU SUẤT SINH THÁI

BÀI 45: DÒNG NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI VÀ HIỆU SUẤT SINH THÁI

I. DÒNG NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI

1. Phân bố năng lượng trên trái đất:

- Mặt trời cung cấp năng lượng cho sự sống trên trái đất nhưng phân bố không đồng đều. Năng lượng ánh sáng còn phụ thuộc vào thành phần tia sáng (sinh vật chỉ sử dụng được những tia sáng nhìn thấy cho quá trình quang hợp à tổng hợp chất hữu cơ.

2. Dòng năng lượng trong hệ sinh thái:

- Bắt nguồn từ môi trường, được sinh vật sản xuất hấp thụ và biến đổi thành năng lượng hóa học qua quá trình quang hợp. Sau đó năng lượng được truyền qua các bậc dinh dưỡng và cuối cùng năng lượng truyền trở lại môi trường.

Sơ đồ dòng năng năng lượng đi qua các bậc dinh dưỡng chính trong hệ sinh thái

II. HIỆU SUẤT SINH THÁI

- Là tỉ lệ % chuyển hóa năng lượng giữa các bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái. Phần lớn năng lượng truyền trong hệ sinh thái bị tiêu hao qua quá trình hô hấp, tạo nhiệt …chỉ có khoảng 10 % năng lượng truyền lên bậc dinh dưỡng cao nhất.

Ví dụ hiệu suất sinh thái của một hệ sinh thái

Một số công thức liên quan về dòng năng lượng trong hệ sinh thái

1. Hiệu suất sinh thái có thể được biểu diễn bằng công thức:

eff = Ci+1 / Ci x 100%

Trong đó, eff là hiệu suất sinh thái (tính bằng %),

Ci là bậc dinh dưỡng thứ i,

Ci+1 là bậc dinh dưỡng thứ i+1 sau bậc Ci.

2. Hiệu suất quang hợp:

Còn gọi là sản lượng sinh vật sơ cấp, là tỉ lệ phần trăm năng lượng mặt trời được dùng để tổng hợp chất hữu cơ tính trên tổng số năng lượng mặt trời chiếu xuống hệ sinh thái.

3. Hiệu suất khai thác: Tỉ lệ phần trăm năng lượng chứa trong chất hữu cơ con người sử dụng từ một loài so với loài có mắc xích phía trước.

4. Năng lượng toàn phần: Nguồn năng lượng chứa trong cơ thể các sinh vật của một loài nào đó trong hệ sinh thái.

5. Năng lượng thực tế: Tỉ lệ % năng lượng của một loài trong chuỗi chuyển sang bậc dinh dưỡng kế tiếp. Nói khác đi năng lượng thực tế của một bậc dinh dưỡng cũng là năng lượng toàn phần của bậc dinh dưỡng kế tiếp

Q toàn phần = Q SV thực + Q mất đi do hô hấp, bài tiết.

Ví dụ: Biết năng lượng mặt trời chiếu xuống một hệ sinh thái là 9.109 kcal. Năng lượng của sinh vật sản xuất là 45 x 108 kcal. Năng lượng sinh vật tiêu thụ bậc 1 là 45.107 kcal, của sinh vật tiêu thụ bậc 2 là 9.107 kcal. Biết hiệu suất sinh thái của sinh vật tiêu thụ bậc 3 là 10%. Xác định:

1) Hiệu suất quang hợp của sinh vật sản xuất.

2) Hiệu suất sinh thái của sinh vật tiêu thụ bậc 1, bậc 2.

3) Năng lượng bị mất đi do hô hấp và bài tiết, khi chuyển hóa từ sinh vật tiêu thụ bậc 2 sang bậc 3.

Gợi ý trả lời:

1) Hiệu suất quang hợp: 100% = 50%

2) + Hiệu suất sinh thái của sinh vật tiêu thụ bậc 1: 100%= 10% + Hiệu suất sinh thái của sinh vật tiêu thụ bậc 2: 100% = 20%

3) Năng lượng bị tiêu hao do bài tiết, hô hấp: 9.107 x (100% - 20%) = 81.106 Kcalo

Câu 1. Ánh sáng mặt trời có vai trò như thế nào đối với hệ sinh thái? Cho ví dụ về việc điều chỉnh các kĩ thuật nuôi trồng phù hợp với điều kiện ánh sáng để nâng cao năng suất vật nuôi và cây trồng.

- Tất cả các sinh vật trên Trái Đất đều sống nhờ vào năng lượng mặt trời. Thực vật thu nhận năng lượng ánh sáng mặt trời một cách trực tiếp qua quang hợp. Một phần năng lượng tích tụ lại trong các sinh vật sản xuất được các động vật ăn thực vật sử dụng và theo trình tự năng lượng được chuyển lên các bậc dinh dưỡng tiếp theo. Như vậy, năng lượng trong hệ sinh thái được khởi đầu từ năng lượng mặt trời thông qua quang hợp của cây xanh.

- Ví dụ: khi trồng cây, các cây trồng sẽ cách nhau những khoảng nhất định để đảm bảo ánh sáng phân bố đồng đều đến các cây; mỗi mùa vụ người ta đều chọn trồng một loại cây thích hợp với cường độ ánh sáng trong mùa đó; đối với các loài rau cải để làm giảm cường độ ánh sáng tác động người ta có thể dùng lưới che để hạn chế bớt ánh sáng…

Câu 2. Những nguyên nhân chính nào gây ra thất thoát năng lượng trong hệ sinh thái?

- Năng lượng tiêu hao qua hô hấp, tạo nhiệt ở mỗi bậc dinh dưỡng.

- Năng lượng mất qua chất thải (chất bài tiết, phân, nước tiểu, rụng lá, rụng lông, lộc xác…) ở mỗi bậc dinh dưỡng.

Câu 3. Hãy giải thích tại sao chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái không thể kéo dài quá 6 mắc xích.

- Một phần năng lượng phải bị mất đi qua mỗi bậc dinh dưỡng

+ Năng lượng tiêu hao qua hô hấp, tạo nhiệt ở mỗi bậc dinh dưỡng.

+ Năng lượng mất qua chất thải (chất bài tiết, phân, nước tiểu, rụng lá, rụng lông, lộc xác…) ở mỗi bậc dinh

- Trong chuỗi thức ăn càng lên cao năng lượng tích lũy càng ít dần và đến mức nào đó không còn đủ để duy trì một mắc xích. Khi một mắc xích có số lượng cá thể quá ít sẽ không thể tồn tại được.

Câu 4. Mô tả dòng năng lượng trong hệ sinh thái ở hình 45.4

- Sinh vật sản xuất (một phần năng lượng tiêu hao qua hô hấp, rụng lá cây). Động vật ăn cỏ (một phần năng lượng tiêu hao qua hô hấp, bài tiết, chất thải). Động vật ăn thịt bậc 1 (một phần năng lượng tiêu hao qua hô hấp, bài tiết, chất thải). Động vật ăn thịt bậc 2 (một phần năng lượng tiêu hao qua hô hấp, bài tiết, chất thải)

- Ở tất cả các bậc dinh dưỡng, các sản phẩm hữu cơ như xác sinh vật chết, lá cây rụng và phân,… được sinh vật phân giải thành chất vô cơ

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM :

Câu 1: Quan mỗi bậc dinh dưỡng, năng lượng bị mất dần đi do

A. hô hấp

B. quang hợp

C. chất thải và các bộ phận rơi rụng

D. cả A và C

Câu 2: Hiệu suất sinh thái là tỉ lệ phần trăm (%)

A. năng lượng được tích lũy ở bậc dinh dưỡng thấp so với bậc dinh dưỡng cao liền kề

B. năng lượng được tích lũy ở mỗi bậc dinh dưỡng thấp so với năng lượng đầu vào của chuỗi thức ăn

C. chuyển hóa năng lượng giữa các bậc dinh dưỡng

D. năng lượng đầu vào so với đầu ra cuối cùng

Câu 3: Nhìn chung, trong các hệ sinh thái, khi chuyể từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao liền kề thì hiệu suất sử dụng năng lượng của bậc dinh dưỡng sau chỉ được khoảng

A. 15% B. 20%

C. 10% D. 30%

Câu 4: Nguyên nhân quyết định sự phân bố sinh khối của các bậc dinh dưỡng trong một hệ sinh thái theo dạng hình tháp do

A. sinh vật thuộc mắt xích phía trước là thức ăn của sinh vật thuộc mắt xích phía sau nên số lượng luôn phải lớn hơn

B. sinh vật thuộc mắt xích càng xa vị trí của sinh vật sản xuát thì có sinh khối trung bình càng nhỏ

C. sinh vật thuộc mắt xích phía sau phải sử dụng sinh vật thuộc mắt xích phía trước làm thức ăn, nên sinh khối của sinh vật dùng làm thức ăn phải lớn hơn nhiều lần

D. năng lượng qua mỗi bậc dinh dưỡng thường bị hao hụt dần

Câu 5: Trong một hệ sinh thái

A. năng lượng và vật chất đều đuoẹc truyền theo một chiều, không được tái sử dụng

B. năng lượng được truyền theo 1 chiều, còn vật chất theo chu trình sinh địa hóa

C. năng lượng được tái sử dụng, còn vật chất thì không được tái sử dụng

D. cả vật chất và năng lượng đều được truyền theo chu trình tuần hoàn khép kín

Câu 6: Giải thích nào dưới đây là không đúng khi cho rằng, năng lượng chuyển từ bậc dinh dưỡng thấp, lên bậc dinh dưỡng cao liền kề của chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái bị mất đi trung bình tới 90% do

A. một phần không được sinh vật sử dụng

B. một phần do sinh vật thải ra dưới dạng trao đổi chất, bài tiết

C. một phần bị tiêu hao dưới dạng hô hấp của sinh vật

D. phần lớn năng lượng bức xạ khi vào hệ sinh thái bị phản xạ trở lại môi trường

Câu 7: Yếu tố quan trọng nhất quyết định tới năng suất sơ cấp trong đại dương là

A. nhiệt độ

B. oxi hòa tan

C. các chất dinh dưỡng

D. bức xạ mặt trời

Câu 8: Đặc điểm nào sau đây là đúng khi nói về dòng năng lượng trong hệ sinh thái?

A. Sinh vật đóng vai trò quan trọng nhất trong việc truyền năng lượng từ môi trường vô sinh vào chu trình dinh dưỡng là các sinh vật phân giải như vi khuẩn, nấm.

B. Năng lượng đực truyền trong hệ sinh thái theo chu trình tuần hoàn và được sử dụng trở lại.

C. Ở mỗi bậc dinh dưỡng, chỉ có khoảng 10% năng lượng truyền lên bậc dinh dưỡng cao hơn

D. Trong hệ sinh thái, năng lượng được truyền 1 chiều từ vi sinh vật qua các bậc dinh dưỡng tới sinh vật sản xuất rồi trở lại môi trường.

Câu 9: Phát biểu nào sau đây là không đúng đối với một hệ sinh thái?

A. Trong hệ sinh thái, sự biến đổi vật chất diễn ra theo chu trình

B. Trong hệ sinh thái, sự thất thoát năng lượng qua mỗi bậc dinh dưỡng là rất lớn

C. Trong hệ sinh thái, sự biến đổi năng lượng có tính tuần hoàn

D. Trong hệ sinh thái, càng lên bậc dinh dưỡng cao năng lượng càng giảm dần

Câu 10: Một quần xã có các sinh vật sau:

(1) Tảo lục đơn bào.

(2) Cá rô.

(3) Bèo hoa dâu.

(4) Tôm.

(5) Bèo Nhật Bản.

(6) Cá mè trắng.

(7) Rau muống.

(8) Cá trắm cỏ.

Trong các sinh vật trên, những sinh vật thuộc bậc dinh dưỡng cấp 1 là:

A. (3), (4), (7) và (8)

B. (1), (2), (6) và (8)

C. (2), (4), (5) và (6)

D. (1), (3), (5) và (7)

Câu 11: Có bao nhiêu phát biểu không đúng trong các phát biểu sau?

(1) Lưới thức ăn càng phức tạp thì hệ sinh thái càng ổn định.

(2) Luới thức ăn là 1 dãy các loài sinh vật có quan hệ dinh dưỡng với nhau.

(3) Vai trò của chuỗi và lưới thức ăn là đảm bảo tính khéo kín trong hệ sinh thái.

(4) Hiệu suất sinh thái của dòng năng lượng trong các điểm khác nhau của chuỗi thức ăn là rất nhỏ.

A. 1 B. 2

C. 3 D. 4

Câu 12: Giả sử năng lượng đồng hóa của các sinh vật dị dưỡng trong 1 chuỗi thức ăn như sau:

Sinh vật tiêu thụ bậc 1: 1 500 000 kcal; Sinh vật tiêu thụ bậc 2: 180 000 kcal;

Sinh vật tiêu thụ bậc 3: 18 000 kcal; Sinh vật tiêu thụ bậc 4: 1 620 kcal

Hiệu suất sinh thái giữa bậc dinh dưỡng cấp 3 với bậc dinh dưỡng cấp 2 và giữa dinh dưỡng cấp 4 với bậc dinh dưỡng cấp 3 trong chuỗi thức ăn trên lần lượt là

A. 10% và 9%

B. 12% và 10%

C. 9% và 10%

D. 10% và 12%

Câu 13: Khi nghiên cứu 4 loài sinh vật thuộc 1 chuỗi thức ăn trong 1 quần xã sinh vật, người ta thu được số liệu dưới đây:

Dòng năng lượng đi qua chuỗi này có nhiều khả năng sẽ là:

A. 2 → 3 → 1 → 4

B. 1 → 3 → 2 → 4

C. 4 → 2 → 1 → 3

D. 4 → 1 → 2 → 3

Câu 14: Ở một vùng biển, năng lượng bức xạ chiếu xuống mặt nước đạt đến 3 triệu kcal/m²/ngày. Tảo silic chỉ đồng hóa được 3% tổng năng lượng đó. Giáp xác trong hồ khai thác được 40% năng lượng tích lũy trong tảo; cá ăn giáp xác khai thác được 0,15% năng lượng cua giáp xác. Hiệu suất sử dụng năng lượng của bậc dinh dưỡng cuối cùng so với tổng năng lượng ban đầu là

A. 0,00018% B. 0,18%

C. 0,0018% D. 0,018%

Đáp án - Hướng dẫn giải