Hướng dẫn giải bài tập SGK Cơ bản và Nâng cao Sinh học 12 chương 3 Hệ sinh thái, sinh quyển Bài 43: Trao đổi vật chất trong hệ sinh thái giúp các em học sinh nắm vững phương pháp giải bài tập và củng cố lại kiến thức môn Sinh.
Bài tập 1 trang 194 SGK Sinh 12
Thế nào là chuỗi và lưới thức ăn? Cho ví dụ minh hoạ về 2 loại chuỗi thức ăn?
Chuỗi thức ăn là một chuỗi liên kết các sinh vật trong một hệ sinh thái thông qua các quan hệ dinh dưỡng, trong đó mỗi loài sinh vật này là nguồn dinh dưỡng cho loài sinh vật khác. Mỗi loài trong chuỗi thức ăn sẽ thuộc vào một bậc dinh dưỡng, ví dụ như bậc sản xuất, bậc tiêu thụ sơ cấp, bậc tiêu thụ thứ cấp và bậc tiêu thụ bậc cao. Các sinh vật ở các bậc dinh dưỡng khác nhau có vai trò khác nhau trong việc cung cấp năng lượng và vật chất cho hệ sinh thái. Mỗi bước trong chuỗi thức ăn gọi là một bậc dinh dưỡng.
Chuỗi thức ăn có thể được mô tả qua các bước sau:
Sản xuất (producers): Là các sinh vật tự dưỡng, ví dụ như thực vật và một số vi sinh vật, có khả năng tổng hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ thông qua quá trình quang hợp hoặc tổng hợp hóa học. Các sinh vật này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì năng lượng cho toàn bộ hệ sinh thái.
Tiêu thụ sơ cấp (primary consumers): Là các sinh vật ăn thực vật, ví dụ như các loài động vật ăn cỏ như thỏ, châu chấu, hay hươu. Các sinh vật này sử dụng năng lượng từ thực vật làm nguồn thức ăn chính.
Tiêu thụ thứ cấp (secondary consumers): Là các loài ăn các động vật ăn thực vật, ví dụ như rắn ăn chuột, hoặc các loài chim săn mồi.
Tiêu thụ bậc cao (tertiary consumers): Là các sinh vật ăn các động vật ăn thịt, ví dụ như các loài đại bàng hoặc sư tử.
Lưới thức ăn khác với chuỗi thức ăn vì nó mô tả mối quan hệ phức tạp giữa các chuỗi thức ăn trong một hệ sinh thái, trong đó mỗi loài có thể là nguồn thức ăn của nhiều loài khác nhau, và ngược lại. Điều này tạo nên một cấu trúc lưới phức tạp hơn, trong đó các sinh vật có thể nằm ở nhiều bậc dinh dưỡng khác nhau, làm cho mối quan hệ dinh dưỡng trở nên đa dạng và linh hoạt hơn.
Ví dụ về chuỗi thức ăn:
Chuỗi thức ăn trên đất liền: Cỏ (sản xuất) → Châu chấu (tiêu thụ sơ cấp) → Chim (tiêu thụ thứ cấp) → Đại bàng (tiêu thụ bậc cao).
Chuỗi thức ăn dưới nước: Tảo (sản xuất) → Cá nhỏ (tiêu thụ sơ cấp) → Cá lớn (tiêu thụ thứ cấp) → Cá mập (tiêu thụ bậc cao).
Bài tập 2 trang 194 SGK Sinh 12
Cho ví dụ về các bậc dinh dưỡng của 1 quần xã tự nhiên và 1 quần xã nhân tạo.
Quần xã tự nhiên và quần xã nhân tạo đều có các bậc dinh dưỡng giống nhau, nhưng sự khác biệt giữa chúng nằm ở cách thức tổ chức và sự tác động của con người.
Quần xã tự nhiên: Đây là một quần xã sinh vật hình thành tự nhiên mà không có sự can thiệp của con người, như quần xã rừng nhiệt đới, quần xã đồng cỏ, quần xã biển.Bậc dinh dưỡng trong quần xã tự nhiên:Bậc sản xuất: Các loài thực vật tự dưỡng như cây gỗ, cỏ, tảo biển.Bậc tiêu thụ sơ cấp: Các loài động vật ăn thực vật như thỏ, châu chấu, cá nhỏ.Bậc tiêu thụ thứ cấp: Các loài động vật ăn thịt như rắn, chim săn mồi.Bậc tiêu thụ bậc cao: Các loài ăn thịt lớn như đại bàng, sư tử.
Quần xã nhân tạo: Là quần xã sinh vật được hình thành dưới sự can thiệp của con người, ví dụ như cánh đồng trồng lúa, vườn cây ăn quả, hồ nuôi cá.Bậc dinh dưỡng trong quần xã nhân tạo:Bậc sản xuất: Cây trồng, như lúa, ngô, khoai tây.Bậc tiêu thụ sơ cấp: Các loài động vật ăn thực vật, ví dụ như sâu bọ, côn trùng.Bậc tiêu thụ thứ cấp: Các loài ăn côn trùng như chim hoặc chuột.Bậc tiêu thụ bậc cao: Các loài động vật săn mồi như rắn hoặc các loài động vật ăn thịt lớn.
Sự khác biệt giữa quần xã tự nhiên và quần xã nhân tạo chủ yếu nằm ở tính bền vững và sự tự điều chỉnh. Quần xã tự nhiên có sự tự điều chỉnh và cân bằng giữa các loài, trong khi quần xã nhân tạo cần sự chăm sóc và duy trì của con người.
Bài tập 3 trang 194 SGK Sinh 12
Phân biệt 3 loại tháp sinh thái.
Tháp sinh thái là một biểu đồ mô tả sự phân bố số lượng, sinh khối hoặc năng lượng của các bậc dinh dưỡng trong một hệ sinh thái. Có ba loại tháp sinh thái chính: tháp số lượng, tháp sinh khối và tháp năng lượng.
Tháp số lượng: Là tháp thể hiện số lượng cá thể của mỗi bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái. Tháp số lượng có thể có hình dạng giảm dần hoặc không giảm dần. Tháp số lượng giảm dần khi số lượng cá thể của các sinh vật tiêu thụ tăng lên qua các bậc dinh dưỡng, ví dụ trong một khu rừng nhiệt đới, số lượng cây (bậc sản xuất) rất lớn, nhưng số lượng các loài ăn thịt (bậc tiêu thụ thứ cấp) lại ít. Tuy nhiên, tháp số lượng có thể không giảm dần trong một số trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như ở các quần xã vi sinh vật trong môi trường nước, nơi mà số lượng sinh vật tiêu thụ có thể nhiều hơn số lượng sinh vật sản xuất.
Tháp sinh khối: Là tháp thể hiện tổng khối lượng sinh vật (biomass) của mỗi bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái. Tháp sinh khối thường giảm dần từ bậc sản xuất đến các bậc tiêu thụ cao hơn. Ví dụ, trong một hệ sinh thái rừng, khối lượng sinh khối của cây (bậc sản xuất) là rất lớn, nhưng khối lượng sinh khối của các loài động vật ăn thực vật (tiêu thụ sơ cấp) và động vật ăn thịt (tiêu thụ thứ cấp) thì ít hơn nhiều.
Tháp năng lượng: Là tháp thể hiện lượng năng lượng được chuyển qua mỗi bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái. Tháp năng lượng luôn có hình dạng giảm dần, bởi vì một phần lớn năng lượng được mất đi dưới dạng nhiệt và không được chuyển đến bậc dinh dưỡng tiếp theo. Theo lý thuyết, năng lượng giảm dần từ bậc sản xuất đến bậc tiêu thụ cao, và tháp năng lượng là loại tháp sinh thái có tính chất cố định nhất.
Bài tập 4 trang 194 SGK Sinh 12
Hãy chọn phương án trả lời đúng.
Quan sát một tháp sinh khối, chúng ta có thể biết được những thông tin nào sau đây?
A. Các loài trong chuỗi và lưới thức ăn. B. Năng suất của sinh vật ở mỗi bậc dinh dưỡng. C. Mức độ dinh dưỡng ở từng bậc và toàn bộ quần xã. D. Quan hệ giữa các loài trong quần xã.
Đáp án đúng là B. Năng suất của sinh vật ở mỗi bậc dinh dưỡng.
Giải thích: Tháp sinh khối thể hiện tổng sinh khối của các sinh vật ở từng bậc dinh dưỡng, từ đó cho biết năng suất sinh học của các sinh vật ở mỗi bậc. Tháp sinh khối không trực tiếp phản ánh quan hệ giữa các loài trong chuỗi thức ăn hoặc mức độ dinh dưỡng ở từng bậc, mà chỉ cung cấp thông tin về khối lượng sinh vật tại mỗi bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái.
