Thành phần của hệ sinh thái biển là các hệ sinh thái đại diện cho bản chất liên kết của các sinh vật sống và thế giới của chúng. Hệ sinh thái được cấu thành bởi các thành phần sinh vật và phi sinh vật, chúng tương tác với nhau thông qua một chuỗi các hoạt động liên quan đến năng lượng và trao đổi năng lượng. Tất cả các mối liên kết trong hệ thống tạo nên cấu trúc dinh dưỡng là một tính năng đặc trưng của các hệ sinh thái.

Cấp độ dinh dưỡng đầu tiên là mức độ tự dưỡng, gồm các sinh vật sản xuất. Cấp độ dinh dưỡng tiếp theo là mức độ dị dưỡng, bao gồm sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân hủy. Sinh vật tiêu thụ bao gồm động vật ăn cỏ và động vật ăn thịt. Động vật ăn cỏ được tiêu thụ bởi động vật ăn thịt, các động vật ăn thịt bị các động vật ăn thịt khác lớn hơn tiêu thụ. Các thành phần phi sinh học rất cần thiết cho cấu trúc dinh dưỡng của một hệ sinh thái, nó bao gồm nguồn năng lượng, nguồn dinh dưỡng và nguồn nước.

Sơ đồ cấu trúc thành phần cơ bản của một hệ sinh thái

Hệ sinh thái biển nằm trong mạng lưới các hệ sinh thái thủy sinh của trái đất. Hệ sinh thái biển gồm có hai thành phần cơ bản là thành phần sinh học và thành phần phi sinh học.

Sinh vật sản xuất: trong đại dương các sinh vật sản xuất chính là các loài thực vật phù du (các loài tảo rất nhỏ), rong biển, thực vật, thường được tiêu thụ bởi các sinh vật cực nhỏ gọi là động vật phù du hoặc các động vật ăn cỏ khác.

Sinh vật tiêu thụ:

- Sinh vật tiêu thụ bậc 1: những động vật ăn các loài thực vật (chủ yếu tiêu thụ các sinh vật phù du) và ăn trực tiếp các động vật sản xuất. Nhóm này gồm các loài động vật phù du, động vật giáp xác, động vật thân mềm, cá, sứa, một số loài cá mập và cá voi cũng ăn động vật phù du.

- Sinh vật tiêu thụ bậc 2: nhóm có chế độ dinh dưỡng gồm các loài gồm thực vật phù du, động vật phù du, các loài động vật ăn thịt khác (như cá, cua, rắn biển, cá voi xanh …)

- Sinh vật tiêu thụ bậc 3: nhóm ăn tạp hoặc ăn động vật, chúng ăn các sinh vật tiêu thụ bậc 1 và bậc 2, đôi khi ăn cả sinh vật sản xuất. Nhóm này gồm các loài cá lớn hơn như cá ngừ, cá mú, cá chình, rùa, cá mập, cá heo, cá voi, hải cẩu, sư tử biển chim cánh cụt và một số loài chim biển như mòng biển, chim cắt.

- Sinh vật tiêu thụ bậc 4: nhóm tiêu thụ các sinh vật tiêu thụ bậc 3 (cá mập trắng, cá tuyết, cá sấu, gấu bắc cực …)

Sinh vật phân hủy:

Những loài vi sinh vật như vi khuẩn, nấm. Chúng thực hiện nhiệm vụ phân hủy các chất thải trong môi trường biển và các sinh vật chết.

Vùng nhiệt đới của đại dương như Thái Bình Dương có nhiều sinh vật phân hủy hơn ở Đại Tây Dương hoặc Bắc Cực vì nhiệt độ ấm hơn. Nhìn chung, các sinh vật phân hủy chính trong hệ sinh thái biển là vi khuẩn. Ngoài ra còn có các sinh vật phân hủy quan trọng khác là nấm, giun biển, các loài da gai (cầu gai, sao biển, hải sâm), động vật giáp xác và động vật thân mềm. Ở vùng biển lạnh, sinh vật phân hủy chỉ có vi khuẩn và nấm vì các sinh vật khác không thể sống sót trong điều kiện khắc nghiệt.

Cấu trúc dinh dưỡng:

Cấp độ dinh dưỡng đầu tiên là mức độ tự dưỡng, hoặc các loài sinh vật sản xuất, ở đó năng lượng ban đầu được thu giữ và lưu trữ trong các hợp chất hữu cơ. Khi năng lượng được truyền từ cấp này sang cấp khác, phần lớn năng lượng bị mất qua nhiệt và sử dụng trao đổi chất của các sinh vật. Năng lượng bị hao hụt ở mỗi bậc chuyển hóa là khoảng từ 80 đến 95%, quá trình chuyển hóa được hình dung như là một kim tự tháp năng lượng (Hình 1).

Hình 1: Tháp dinh dưỡng [5]; (a) Tháp sinh khối,

(b) Tháp năng lượng; Kích thước của các thanh chỉ số lượng tương đối

(Nybakken J. W., Mark D. Bertness, 2005, Ecosystem components)

Thành phần phi sinh vật

Các thành phần phi sinh vật trong hệ sinh thái biển góp phần quan trọng cho sự sống của biển như: ánh sáng mặt trời, nhiệt độ, độ ẩm, gió hoặc dòng chảy, loại đất, và nguồn dinh dưỡng … các yếu tố phi sinh vật và các quá trình hải dương học của chúng tác động đến hệ sinh thái đại dương, ví dụ nồng độ muối Na, Ca, Mg và K, hàm lượng oxy hòa tan thay đổi, ánh sáng và nhiệt độ tạo nên môi trường ảnh hưởng đến đời sống sinh vật trong biển.

Sự tương tác giữa các thành phần trong sinh thái biển

Khai thác chức năng các thành phần của hệ sinh thái biển

Tất cả các thành phần sinh vật và phi sinh vật trong hệ sinh thái biển khỏe mạnh sẽ có tương tác trao đổi, đảm bảo chuỗi thức ăn của các sinh vật biển và con người, tạo ra các nguyên liệu sinh học để sản xuất dược liệu, nhiên liệu sinh học (từ các loài rong tảo, các loài động vật …); Nghiên cứu, giám sát các thành phần của hệ sinh thái biển thông qua các tham số môi trường về sinh học và phi sinh học sẽ kịp thời ngăn chặn suy thoái trong môi trường biển, góp phần kiểm soát được nguồn bệnh và dịch bệnh đối với sinh vật, bảo vệ nguồn gen của các loài sinh vật biển; Nghiên cứu các dòng chảy điều hòa, sinh cảnh biển và các hệ sinh thái biển góp phần bảo vệ các dải đất ven biển, giảm xói lở, bồi tụ, giảm cường độ lũ lụt và điều hòa khí hậu.

Tài liệu tham khảo

• Vũ Trung Tạng, Sinh học và sinh thái học biển, Nxb. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2004, tr.: 336;

• James W. Nybakken, Mark D. Bertness, Ecosystem components, pp. 20 – 21. In the book: Marine biology: An ecological approach, Person Education – Inc Benjamin Cummings Publishing, ISBN 0-8053-4582-5, 2004, pp. 579;

• Angel Borja, Tales from a thousand and one ways to integrate marine ecosystem components when assessing the environmental status. Frontiers in Marine Science, 2014;

• Alexander, D., Rengstorf, A., Wellard, K., de Ros Moliner, A. & Fletcher, S., Exploring the Components and Processes of Marine Ecosystems Critical to Ecosystem Service Generation. JNCC Report, No. 594. JNCC, Peterborough 2016, ISSN 0963-8901, 2016;

• Andrea Becker, Four Basic Components of an Ecosystem, 2018.