Dòng năng lượng đi qua
hệ sinh thái
Trong tổng số năng lượng rơi xuống hệ
sinh thái, thì chỉ khoảng 50% đóng vai
trò quan trọng đối với sự tiếp nhận của
sinh vật sản xuất, tức là phần năng lượng
chủ yếu thuộc phổ nhìn thấy, hay còn gọi
là "bức xạ quang hợp tích cực". Nhờ
nguồn năng lượng này, thực vật thực hiện
quá trình quang hợp để tạo ra nguồn thức
ăn sơ cấp, khởi đầu cho các xích thức ăn.
Như vậy, thực vật là sinh vật duy nhất có
khả năng "đánh cắp lửa Mặt Trời" để làm
nên những kỳ tích trên hành tinh: nguồn
thức ăn ban đầu và dưỡng khí (O2),
những điều kiện thuận lợi, đảm bảo cho
sự ra đời và phát triển hưng thịnh của
mọi sự sống khác, trong đó có con người.
.
Sản phẩm của quá trình quang hợp do
thực vật tạo ra được gọi là "tổng năng
suất sơ cấp" hay "năng suất sơ cấp thô"
(ký hiệu là PG). Nó bao gồm phần chất
hữu cơ được sử dụng cho quá trình hô
hấp của chính thực vật và phần còn lại
dành cho các sinh vật dị dưỡng.
Trong hoạt động sống của mình, thực vật
sử dụng một phần đáng kể tổng năng suất
thô. Mức độ sử dụng tùy thuộc vào đặc
tính của quần xã thực vật, vào tuổi, nơi
phân bố (trên cạn, dưới nước, theo vĩ độ,
độ cao...).
Chẳng hạn, các loài thực vật đồng cỏ còn
non thường chỉ tiêu hao 30% tổng năng
lượng sơ cấp, còn ở đồng cỏ già lên đến
70%. Rừng ôn đới sử dụng 50 - 60%, còn
rừng nhiệt đới 70 - 75%. Nhiều nghiên
cứu đã đánh giá rằng, hô hấp của sinh vật
tự dưỡng dao động từ 30 đến 40% tổng
năng suất sơ cấp, do đó, chỉ khoảng 60 -
70% còn lại (thường ít hơn) được tích lũy
làm thức ăn cho sinh vật dị dưỡng. Phần
này được gọi là "năng suất sơ cấp
nguyên" (ký hiệu là PN). (một số tài liệu
khác còn sử dụng khái niệm “sản lượng
sinh vật toàn phần” thay cho thuật ngữ
tổng năng suất thô hay năng suất sơ cấp
thô: là lượng chất sống (hay số năng
lượng) do một cơ thể hoặc các sinh vật
trong một bậc dinh dưỡng sản sinh
ra trong một khoảng thời gian trên một
đơn vị diện tích, còn thuật ngữ “sản
lượng sinh vật thực tế” thay cho năng
suất sơ cấp nguyên: là sản lượng sinh vật
toàn phần trừ đi phần chất sống (hay
năng lượng) đã bị tiêu hao trong quá
trình hô hấp, đó là chất hữu cơ được tích
luỹ để làm tăng khối lượng sinh vật.).
Từ mức sử dụng trung bình nêu trên
của sinh vật sản xuất, tổng năng lượng
sơ cấp nguyên tích tụ trong mô thực vật
trên toàn sinh quyển được đánh giá là 6 x
1020 calo-gam/năm, trong đó khoảng
70% thuộc về các hệ sinh thái trên cạn,
còn 30% được hình thành trong các hệ
sinh thái ở nước, chủ yếu là các đại
dương. Những hệ sinh thái nông nghiệp
hiện đại đóng góp chưa vượt quá
10% của tổng năng suất nguyên toàn
hành tinh, vào khoảng 10 tỷ tấn.
Năng suất sơ cấp nguyên, tức là phần
chất hữu cơ còn lại trong thực vật,
được động vật ăn cỏ sử dụng và đồng hóa
để tạo nên chất hữu cơ động vật đầu tiên
của xích thức ăn. Nguồn này lại tiếp tục
được chia xẻ cho những loài ăn thịt, hay
vật dữ sơ cấp, rồi từ vật dữ sơ cấp, vật
chất và năng lượng lại được chuyển
cho vật dữ thứ cấp để đến bậc dinh
dưỡng cuối cùng mà xích thức ăn có thể
đạt được. Tất nhiên, trong quá trình vận
chuyển như thế, vật chất và năng lượng
bị hao hụt rất nhiều dưới các dạng:
- Không sử dụng được (bức xạ không
được hấp thụ, mai, xương cứng của động
vật, gai, rễ... của thực vật...)
- Sử dụng, nhưng không đồng hóa được,
thải ra dưới dạng chất bài tiết (nước tiểu,
phân) ở động vật, sự rụng lá ở cây.