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
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 và lưới thức ăn là hai khái niệm cơ bản trong sinh học, đặc biệt trong nghiên cứu các hệ sinh thái. Chuỗi thức ăn là một dãy các sinh vật trong hệ sinh thái được nối kết với nhau theo quan hệ dinh dưỡng, trong đó mỗi loài sinh vật này được ăn bởi loài sinh vật kế tiếp trong chuỗi và cung cấp năng lượng cho loài sinh vật đó. Lưới thức ăn, mặt khác, là một mô hình phức tạp hơn của các chuỗi thức ăn, trong đó nhiều chuỗi thức ăn khác nhau giao thoa với nhau, tạo thành một mạng lưới liên kết các loài trong hệ sinh thái. Cả hai đều phản ánh mối quan hệ dinh dưỡng trong một hệ sinh thái, nhưng lưới thức ăn mang tính đa dạng và phức tạp hơn, bởi vì trong tự nhiên, mỗi loài không chỉ có một nguồn thức ăn mà có thể là nguồn thức ăn cho nhiều loài khác.
Ví dụ về chuỗi thức ăn: Một chuỗi thức ăn đơn giản trong một khu rừng có thể bao gồm cây xanh (loại sinh vật sản xuất), sau đó là sâu bọ (loài ăn thực vật) và tiếp theo là chim (loài ăn sâu). Cây xanh hấp thụ năng lượng từ mặt trời và cung cấp cho sâu bọ khi chúng ăn lá cây. Chim ăn sâu và nhận được năng lượng từ đó.
Ví dụ về chuỗi thức ăn trong biển: Trong một chuỗi thức ăn biển, có thể là tảo biển (loại sinh vật sản xuất) bị nhuyễn thể (như ngao hoặc sò) ăn, sau đó những nhuyễn thể này bị cá ăn, và cuối cùng cá bị cá mập săn bắt. Các chuỗi thức ăn như vậy thể hiện sự chuyển hóa năng lượng từ sinh vật sản xuất đến sinh vật 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 sinh vật là một nhóm các loài sinh vật sống trong cùng một môi trường và có các mối quan hệ sinh thái với nhau. Các bậc dinh dưỡng trong quần xã là các mức độ trong chuỗi thức ăn mà ở đó các loài sinh vật chuyển hóa và tiêu thụ năng lượng. Các bậc dinh dưỡng này bao gồm sinh vật sản xuất (thực vật), sinh vật tiêu thụ bậc 1 (thực vật ăn), sinh vật tiêu thụ bậc 2 (động vật ăn thực vật), sinh vật tiêu thụ bậc 3 (động vật ăn động vật) và cuối cùng là sinh vật phân hủy (vi sinh vật và nấm).
Ví dụ về các bậc dinh dưỡng trong một quần xã tự nhiên có thể là một khu rừng nhiệt đới. Cây cối (như cây cao su, cây dừa) là sinh vật sản xuất, cung cấp năng lượng cho các loài động vật ăn thực vật như cọp, khỉ hoặc hươu. Các động vật ăn cỏ này lại là nguồn thức ăn cho các loài động vật ăn thịt như hổ, báo. Cuối cùng, xác của các sinh vật chết sẽ bị vi sinh vật và nấm phân hủy, trả lại chất dinh dưỡng cho đất.
Trong một quần xã nhân tạo, như là một hệ thống trồng trọt trong nông nghiệp, cây trồng (như lúa, ngô, khoai tây) đóng vai trò là sinh vật sản xuất. Các sinh vật tiêu thụ bậc 1 là động vật ăn cỏ như cừu, bò, hoặc gia cầm. Các sinh vật tiêu thụ bậc 2 có thể là các loài động vật ăn thịt như chó hoặc thậm chí các loài chim ăn thịt nhỏ. Cuối cùng, các sinh vật phân hủy trong quần xã nhân tạo có thể là vi khuẩn hoặc nấm phân hủy xác động vật, thực vật, trả lại chất dinh dưỡng cho đất để cây trồng có thể tái sinh trưởng.
Bài tập 3 trang 194 SGK Sinh 12
Phân biệt 3 loại tháp sinh thái.
Tháp sinh thái là một công cụ hình dung mối quan hệ về sinh vật trong hệ sinh thái, đặc biệt là về các bậc dinh dưỡng. Ba loại tháp sinh thái phổ biến bao gồm tháp sinh khối, tháp năng lượng và tháp số lượng.
Tháp sinh khối là biểu đồ thể hiện khối lượng sinh vật của từng bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái. Mỗi bậc dinh dưỡng có một khối lượng sinh vật nhất định, với sinh vật ở bậc thấp hơn có khối lượng lớn hơn bậc cao hơn. Tháp sinh khối thường có dạng tháp đều, nhưng cũng có thể có dạng ngược, đặc biệt trong các hệ sinh thái như rừng mưa nhiệt đới nơi các loài sinh vật ở bậc cao như động vật ăn thịt lại có khối lượng lớn hơn so với các loài ăn thực vật.
Tháp năng lượng mô tả sự chuyển hóa năng lượng từ bậc này sang bậc khác trong hệ sinh thái. Năng lượng được truyền từ sinh vật sản xuất (thực vật) lên các sinh vật tiêu thụ và tiếp tục cho đến các sinh vật ăn thịt. Trong tháp năng lượng, năng lượng giảm dần từ bậc này sang bậc kế tiếp, vì một phần năng lượng bị mất dưới dạng nhiệt hoặc không được sử dụng trong quá trình chuyển hóa. Tháp năng lượng luôn có dạng tháp đều, với năng lượng lớn nhất ở bậc sản xuất và giảm dần khi lên các bậc tiêu thụ.
Tháp số lượng mô tả số lượng sinh vật ở mỗi bậc dinh dưỡng trong một hệ sinh thái. Tháp số lượng có thể có dạng tháp đều hoặc ngược. Ví dụ, trong một hệ sinh thái rừng, có thể có ít động vật ăn thịt nhưng lại có số lượng lớn các động vật ăn thực vật và nhiều hơn nữa là các loài thực vật. Tuy nhiên, trong một hệ sinh thái đồng cỏ, tháp số lượng có thể ngược lại, với số lượng lớn các sinh vật ăn cỏ và ít các động vật ăn thịt.
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.
Phương án trả lời đúng là B. Năng suất của sinh vật ở mỗi bậc dinh dưỡng. Tháp sinh khối thể hiện khối lượng của các sinh vật ở mỗi bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái, từ đó phản ánh năng suất của các sinh vật trong mỗi bậc. Chúng ta không thể biết được thông tin cụ thể về các loài trong chuỗi thức ăn, mức độ dinh dưỡng hay quan hệ giữa các loài chỉ từ việc quan sát tháp sinh khối.
