Một mạng lưới thực phẩm và một chuỗi thực phẩm là gì?

Một mạng lưới chiến lợi phẩm là một tập hợp các loại sinh vật khác nhau thuộc cùng một hốc sinh thái liên kết với nhau thông qua các mối quan hệ kiếm ăn (Fabré, 1913).

Mạng lưới Trophic cung cấp các chủ đề thống nhất cho hệ sinh thái (Lafferty, et al., 2006), nghĩa là, chúng nhằm mục đích giải thích hành vi của đa dạng sinh học trong các hốc khác nhau cũng như dòng năng lượng xảy ra giữa chúng..

Chuỗi thức ăn hoặc chuỗi trophic là một mạng lưới liên kết tuyến tính trong lưới thức ăn giữa các sinh vật sản xuất (như cỏ hoặc cây sử dụng bức xạ của mặt trời để sản xuất thức ăn của chúng) và các loài săn mồi (như gấu hoặc chó sói).

Một chuỗi thức ăn cho thấy các sinh vật có liên quan với nhau bằng thực phẩm họ ăn như thế nào. Mỗi cấp độ của một chuỗi đại diện cho một cấp độ danh hiệu khác nhau.

Thông thường một mạng lưới danh hiệu bị nhầm lẫn với một chuỗi danh hiệu. Sự khác biệt giữa hai loại này là chuỗi trophic mô tả lộ trình của năng lượng chuyển thành thực phẩm từ nhà sản xuất đến người tiêu dùng cuối cùng thông qua các liên kết.

Mặt khác, mạng lưới danh hiệu là một tập hợp các tương tác được mô tả ở các cấp độ danh hiệu hiện có trong cùng một hệ sinh thái. 

Cấp độ Trophic

Các sinh vật của một hệ sinh thái được phân loại, theo chế độ ăn uống của họ, ở các cấp độ danh hiệu khác nhau. Các mức này tương ứng với người sản xuất, người tiêu dùng và người dịch ngược.

Các nhà sản xuất là những sinh vật tự sản xuất thức ăn từ quá trình quang hợp, còn được gọi là sinh vật tự dưỡng. Hầu hết các loài thực vật và tảo được tìm thấy trong phân loại này.

Các sinh vật tiêu thụ được chia thành tiểu học, trung học và đại học. Người tiêu dùng chính là những người ăn trực tiếp từ thực vật. Chúng có thể là động vật ăn cỏ lớn như voi, hoặc côn trùng, như ong và bướm. Cây ký sinh cũng được coi là người tiêu dùng chính.

Người tiêu dùng thứ cấp là kẻ săn mồi của người tiêu dùng chính và người tiêu dùng khác, vì vậy họ phụ thuộc gián tiếp vào người sản xuất. Ví dụ trong số này có thể là sói, nhện, cóc, pumas, gấu và cây ăn thịt.

Các động vật nhặt rác đang ở cấp độ cuối cùng của người tiêu dùng, bởi vì chúng ăn tất cả các động vật chết. Ví dụ về động vật nhặt rác là condor, caracara và kền kền.

Cuối cùng, các sinh vật phân hủy là những sinh vật ăn động vật và thực vật chết. Chúng đóng vai trò rất quan trọng trong chu trình dinh dưỡng vì chúng trả lại các yếu tố của vật chất chết cho đất để tái hòa nhập vào hệ sinh thái. Ví dụ về chất phân hủy là nấm và vi khuẩn.

Đặc điểm của một mạng lưới danh hiệu

Người ta cho rằng sinh vật thuộc mạng lưới chiến lợi phẩm miễn là nó là một phần của hệ sinh thái đang được xem xét (Fabré, 1913).

Thông thường các loài săn mồi có xu hướng lớn hơn con mồi của chúng, ngoại trừ mầm bệnh, ký sinh trùng và ký sinh trùng. Ngoài ra, khối lượng cơ thể của loài bị ảnh hưởng bởi cấu trúc của chuỗi trophic và sự tương tác giữa tất cả các loài (Brose, et al., 2006).

Nhiều nhất, một cấp độ chỉ tận dụng 10% năng lượng của cấp độ danh hiệu trước đó, do đó, do mất nhiều năng lượng, chuỗi thức ăn thường có vài bước.

Mạng lưới thực phẩm cung cấp các đại diện phức tạp nhưng có thể quản lý được về đa dạng sinh học, tương tác loài và cấu trúc và chức năng của hệ sinh thái (Dunne, et al., 2002).

Rủi ro trong sự biến mất của một liên kết

Nguy cơ một số liên kết bị phá vỡ và không có loài nào thay thế nó sẽ là triệt để cho sự sống còn của các loài khác sống trong đó và sức khỏe của rừng.

Có những loài được coi là chìa khóa trong hệ sinh thái và nếu quần thể của chúng bị loại bỏ hoặc hạ thấp, nó sẽ gây ra sự mất cân bằng trong các tương tác của tất cả các loài khác. Một số có thể là loài sản xuất như thực vật, là nguồn thức ăn cho chuồng ngựa cao hơn.

Chúng ta cũng có thể tìm thấy các loài chủ chốt là loài săn mồi. Những điều chỉnh dân số tiêu dùng ở mức lành mạnh cho hệ sinh thái và, nếu chúng biến mất, khiến người tiêu dùng nghi vấn tăng dân số, tạo ra sự mất cân bằng trong hệ sinh thái.

Có một số lý thuyết đơn giản khẳng định rằng việc tăng sự đa dạng của các loài trên mỗi nhóm chức năng trong các hệ sinh thái sẽ cải thiện sự ổn định của hệ sinh thái (Borvall, et al., 2000). 

Dòng chảy trong mạng

Các vấn đề chảy trong mạng lưới chiến lợi phẩm bao gồm một chu kỳ khoáng chất trong đất, gỗ, rác và chất thải động vật..

Dòng chảy vật chất này được coi là mở vì các khoáng chất xâm nhập vào hệ thống mưa và do sự phong hóa trong đất và bị mất trong đất do dòng chảy và sự rò rỉ của đất (DeAngelis, 1980).

Chất hữu cơ (sinh vật sống, mảnh vụn) có sẵn trong đất như một nguồn dinh dưỡng. Điều này trở thành vật chất vô cơ (khí quyển, đất và nước) thông qua sự phân hủy, bài tiết và bài tiết để sau đó tái nhập chu trình dinh dưỡng hoặc hình thành đá trầm tích sẽ không có sẵn như chất dinh dưỡng (khoáng chất trong đá).

Nước là chất vận chuyển các chất dinh dưỡng thông qua năng lượng đi từ kết tủa đến bay hơi hoặc bay hơi và ngược lại, giữ ngưng tụ trong khí quyển. Cơ chế này vận chuyển đến một lượng lớn hydro và oxy trong số các khoáng chất khác.

Oxy trong khí quyển được tích hợp vào các sinh vật dưới dạng khí, kết hợp với các yếu tố khác và bị loại bỏ khỏi các sinh vật dưới dạng khí hoặc nước.

Chu trình carbon có thể xâm nhập vào mạng lưới chiến lợi phẩm từ ngành công nghiệp, bằng hơi thở của sinh vật sống hoặc từ CO2 có trong khí quyển, được thực vật hấp thụ và sau đó bởi đất.

Nói chung, chu trình nitơ diễn ra cục bộ giữa các sinh vật, đất và nước thông qua quá trình phân hủy và tái mã hóa. Nitơ tự do trong khí quyển đi vào đất bằng cách cố định vi sinh vật và sau đó được cây hấp thụ hoặc thải vào khí quyển.

Sau đó, thực vật được tiêu thụ bởi các sinh vật khác và những sinh vật này loại bỏ chúng trong phân trở lại đất. 

Các loại mạng lưới chiến lợi phẩm

Mạng lưới Trophic là một giải thích đồ họa để mô tả chu trình dinh dưỡng thông qua các chuỗi chiến lợi phẩm khác nhau tạo nên các sinh vật với thói quen ăn uống khác nhau của họ.

Các nhà sinh thái học đã phân loại các loại mạng lưới chiến lợi phẩm khác nhau:

Cộng đồng

Nó là một tập hợp các sinh vật được chọn mà không cần xem xét trước về mối quan hệ chung giữa chúng, nhưng theo phân loại, kích thước, vị trí hoặc các tiêu chí khác (Fabré, 1913).

Nguồn

Nó bao gồm một hoặc nhiều loại sinh vật, sinh vật họ ăn, động vật ăn thịt, và trên chuỗi (Pimm, et al., 1991).

Chìm

Nó là một đối tượng phụ được định hướng của một cộng đồng của mạng lưới chiến lợi phẩm. Bao gồm một hoặc nhiều loại sinh vật (người tiêu dùng), cộng với tất cả các loại sinh vật người tiêu dùng ăn (Fabré, 1913).   

Các đơn vị dễ nhận biết và có thể nhận ra nhất trong cộng đồng là các mạng con, các nhóm sinh vật được bao phủ bởi một động vật ăn thịt cuối cùng và có liên quan đến nhau về mặt chiến lược, theo cách mà ở mức cao hơn, có rất ít năng lượng truyền đến các mạng con đồng thời (Paine, 1963; Paine, 1966; ).

Mạng lưới chiến lợi phẩm trên mặt đất

Trong các hệ sinh thái trên cạn, dòng năng lượng của các mạng lưới chiến tích bắt đầu trong lá, thực hiện quá trình quang hợp để thu được năng lượng của mặt trời.

Lá được tiêu thụ bởi các sinh vật có xương sống và động vật không xương sống, thường là động vật ăn cỏ, sau này chết hoặc loại bỏ phân trở thành một phần của đất (mùn) và được thực vật tiêu thụ qua rễ của chúng.

Cấp độ đầu tiên

Chúng tôi thấy rằng các nhà sản xuất chính chủ yếu là thực vật, sống ở vùng khí hậu từ vùng lãnh nguyên đến đất qua nhiều loại rừng, rừng và đồng cỏ.

Cấp hai

Cấp độ thứ hai bao gồm chủ yếu là động vật ăn cỏ, có thể là động vật có xương sống hoặc côn trùng. Tuy nhiên, nó cũng bị chiếm giữ bởi các loài ăn tạp như gấu đen, là loài săn mồi nhưng trong một số mùa nhất định, nó ăn các cây trứng cá. Các loài ăn tạp chiếm một số cấp độ của mạng cùng một lúc.

Cấp ba

Ở cấp độ thứ ba, hãy theo những kẻ săn mồi, chúng ăn thịt người tiêu dùng ở cấp độ trước. Ở cấp độ này, chúng ta cũng có thể tìm thấy ký sinh trùng, chẳng hạn như muỗi, một phần ăn các sinh vật tiêu dùng.

Theo nguyên tắc chung, chúng có dân số thấp hơn so với các cấp khác vì chúng ở một cấp trên lưới thức ăn.

Mạng tiếp tục tăng theo cấp độ khi dòng năng lượng cho đến khi nó đạt đến các bộ dịch ngược. Nói chung, mức độ của mạng lưới chiến lợi phẩm càng tăng, năng lượng sẽ đến càng ít, do đó các sinh vật ở các cấp độ cuối cùng này dễ bị tổn thương nhất đối với các xáo trộn trong hệ sinh thái.

Trong các mạng lưới chiến tích trên mặt đất, chúng ta có thể tìm thấy các tương tác yếu hoặc mạnh. Một ví dụ về sự tương tác mạnh mẽ là sự phụ thuộc của động vật ăn thịt vào một con mồi cụ thể để sinh tồn, chẳng hạn như linh miêu của người Iberia phụ thuộc vào quần thể thỏ. Tương tác mạnh cho thấy sự đa dạng của các loài và hệ sinh thái mỏng manh hơn.

Ngược lại, một tương tác yếu là xảy ra khi động vật ăn thịt không đặc hiệu, chẳng hạn như chó sói, loại bỏ nhiều loại động vật gặm nhấm không phụ thuộc quá mạnh và cũng có thể thích nghi để ăn trái cây trong một số mùa nhất định. 

Mạng lưới hàng hải

Hệ sinh thái biển rất quan trọng đối với con người vì chúng cung cấp cho chúng ta thực phẩm, cũng như là nguồn cung cấp oxy và CO2.

Các mạng lưới chiến lợi phẩm biển rất phức tạp vì chúng có sự kết nối cao giữa các loài khác nhau. Nhiều người trong số họ có tương tác yếu, điều đó có nghĩa là các loài không phụ thuộc hoàn toàn vào một tài nguyên. Tình trạng này làm cho hệ sinh thái biển chống lại các xáo trộn nhỏ (Rezende et al., 2011).

Ngoài ra, các chuỗi chiến lợi phẩm ngắn, thường là ba đến bốn cấp độ của người tiêu dùng, chiếm ưu thế trong môi trường biển trước khi đạt đến cấp độ của các loài săn mồi lớn như cá mập, cá voi, hải cẩu hoặc gấu bắc cực (Rezende et al., 2011)..

Các nhà sản xuất chính là tảo, thực vật biển và vi khuẩn quang hợp và quang hóa. Các ví dụ phổ biến nhất của người tiêu dùng chính trong môi trường biển là nhím biển và copepod, một nhóm động vật giáp xác rất nhỏ còn được gọi là động vật phù du..

Ví dụ về người tiêu dùng thứ cấp là sự đa dạng lớn của các loài cá biển nhỏ. Lần lượt chúng được săn đón bởi những người tiêu dùng đại học lớn hơn như mực và cá ngừ, để sau đó đạt đến cấp độ của những kẻ săn mồi siêu hạng.

Cuối cùng, các bộ phân hủy được tạo thành từ các sinh vật cực nhỏ đưa vật chất trở lại đầu mạng.

Bất chấp sự kháng cự của môi trường biển trước những xáo trộn, con người đã ảnh hưởng lớn đến các hệ sinh thái này do ô nhiễm, săn bắn và đánh bắt gia tăng trong những thập kỷ gần đây, gây ra những điều khác mà dân số Những kẻ săn mồi siêu hạng đã giảm mạnh. Điều này đã dẫn đến hậu quả nghiêm trọng mà vẫn không thể đoán trước đối với hệ sinh thái (Rezende et al., 2011).

Mạng lưới vi khuẩn

Nó hỗ trợ một mạng lưới chiến lợi phẩm rất phức tạp mà hoạt động cuối cùng dẫn đến việc tái chế chất hữu cơ và chu trình dinh dưỡng. Theo Domínguez và cộng tác viên (2009), các yếu tố của mạng lưới chiến lợi phẩm dưới lòng đất là các vi sinh vật, microfauna, mesofauna và macrofauna.

Các vi sinh vật là người tiêu dùng chính của mạng lưới chiến lợi phẩm này (vi khuẩn và nấm), chúng phân hủy và khoáng hóa các chất hữu cơ phức tạp.

Microfauna

Các vi sinh vật bao gồm các động vật không xương sống nhỏ nhất, chủ yếu là tuyến trùng và hầu hết các loài ve ăn các vi sinh vật hoặc các chất chuyển hóa của vi sinh vật hoặc tạo thành một phần của mạng lưới vi sinh vật ăn thịt.

Trung tâm

Các mesaliduna bao gồm các động vật không xương sống có kích thước trung bình, với chiều rộng cơ thể từ 0,2 đến 10 mm. Nó rất đa dạng về mặt phân loại bao gồm nhiều annelids, côn trùng, động vật giáp xác, myriapods, arachnids và các động vật chân đốt khác có chức năng biến đổi của lớp phủ thực vật và ăn hỗn hợp các chất hữu cơ và vi sinh vật. Họ cũng tạo ra phân sẽ chịu một cuộc tấn công vi khuẩn tiếp theo.

Macrofauna

Macrofauna được hình thành bởi các động vật không xương sống lớn nhất (chiều rộng cơ thể> 1 cm), chủ yếu bao gồm giun đất, cùng với một số động vật thân mềm, myriapods và các nhóm côn trùng khác nhau.

Các quá trình của cộng đồng vi sinh vật được thực hiện trong rhizosphere, nghĩa là nó hoạt động phối hợp với hoạt động của rễ cây. Ở đây các tác nhân là rễ của thực vật, vi khuẩn, nấm, microfauna và mesofauna.

Các mạng này được đặc trưng bởi hiệu quả hơn trong việc chuyển đổi sinh khối với 45% khả năng cố định của chúng.

Các mạng này cũng được đặc trưng bởi sự đa dạng loài rất cao dẫn đến sự dư thừa cao trong hệ thống.

Tài liệu tham khảo

1. Brose, U., Jonsson, T., Berlow, E.L., Warren, P., Banasek-Richter, C., Bersier, L.F. & Cushing, L. (2006). NGƯỜI TIÊU DÙNG-NGUỒN NHÂN LỰC LIÊN QUAN ĐẾN CÁC TRANG WEB THỰC PHẨM TỰ NHIÊN. Sinh thái học, tập. 87 (10), trang. 2411 - 2417.
2. Borrvall, C., Ebenman, B., Jonsson, T., & Jonsson, T. (2000). Đa dạng sinh học làm giảm nguy cơ tuyệt chủng tầng trong mạng lưới thức ăn mô hình. Thư sinh thái, tập. 3 (2), trang. 131 - 136.
3. DeAngelis, D. L. (1980). Dòng năng lượng, chu kỳ dinh dưỡng và khả năng phục hồi hệ sinh thái. Sinh thái học, tập. 61 (4), trang. 764 - 771.
4. Dunne, J. A., Williams, R. J., & Martinez, N. D. (2002). Cấu trúc mạng thực phẩm và lý thuyết mạng: vai trò của kết nối và kích thước. Kỷ yếu của Viện hàn lâm Khoa học Quốc gia, tập. 99 (20), trang. 12917 - 12922.
5. Domínguez, J., Aira, M., & Gómez-Brandón, M. (2009). Vai trò của giun đất trong việc phân hủy chất hữu cơ và chu trình dinh dưỡng. Tạp chí Ecosistemas, tập. 18 (2), trang. 20 -31.
6. Fabré, J. (1913). Giới thiệu Mạng thực phẩm và không gian thích hợp. Hoa Kỳ: Báo chí Đại học Princeton.
7. Lafferty, K., Dobson, A. & Kuris, A. (2006). Ký sinh trùng thống trị các liên kết web thực phẩm. Kỷ yếu của Viện hàn lâm Khoa học Quốc gia, tập. 103 (30), trang. 11211 - 11216.
8. Paine, R. (1966). Thực phẩm phức tạp và đa dạng loài. Nhà tự nhiên học người Mỹ, tập. 100 (910), trang. 65 -75.
9. Pimm, S.L., Lawton, J.H. & Cohen, J.E. (1991). Mô hình web thực phẩm và hậu quả của chúng. Thiên nhiên tập. 350 (6320) Trang. 669 - 674.
10. Rezende, E.L., Albert, E.M., & Fortuna, M.A. (2011). Mạng lưới chiến lợi phẩm biển.