Sự khác biệt cơ bản giữa dòng năng lượng và chu trình vật chất là dòng năng lượng cho thấy sự truyền năng lượng từ mức dinh dưỡng này sang mức dinh dưỡng tiếp theo trong chuỗi thức ăn trong khi vòng quay vật chất cho thấy dòng chảy hoặc chu kỳ của các nguyên tố qua các bộ phận sống và không sống của hệ sinh thái.
Năng lượng chảy trong hệ sinh thái thông qua các chuỗi thức ăn. Tương tự, các nguyên tố quay vòng qua các phần khác nhau của Trái đất. Mặt trời là nguồn năng lượng của hầu hết các hệ sinh thái. Các nhà sản xuất sơ cấp cố định năng lượng của ánh sáng mặt trời thành cacbohydrat. Người tiêu dùng, đặc biệt là động vật ăn cỏ, tiêu thụ thức ăn do người sản xuất. Khi đó động vật ăn thịt và động vật ăn tạp phụ thuộc vào động vật ăn cỏ. Tương tự như vậy, năng lượng chảy qua các cấp độ dinh dưỡng khác nhau. Đồng thời, vật chất tái chế thông qua các quá trình khác nhau. Trên thực tế, cả năng lượng và vật chất đều di chuyển từ sinh vật này sang sinh vật khác trong chuỗi thức ăn.
Dòng năng lượng là gì?
Năng lượng trong hệ sinh thái có hai dạng. Chúng là năng lượng bức xạ và năng lượng cố định. Năng lượng bức xạ là năng lượng đến từ sóng điện từ, đặc biệt là từ ánh sáng mặt trời. Năng lượng cố định là năng lượng hóa học được lưu trữ trong các chất hữu cơ khác nhau. Sinh vật tự dưỡng là một loại sinh vật sống sản xuất thức ăn bằng cách cố định năng lượng bức xạ và sử dụng các chất vô cơ. Mặt khác, sinh vật dị dưỡng phụ thuộc vào năng lượng cố định trong chất hữu cơ. Chúng phá vỡ các chất hữu cơ và tận dụng năng lượng được giải phóng. Dòng năng lượng diễn ra qua chuỗi thức ăn và lưới thức ăn. Thông qua chuỗi thức ăn, năng lượng truyền giữa các cấp độ dinh dưỡng khác nhau, bắt đầu từ các nhà sản xuất sơ cấp. Sự chuyển động của năng lượng dọc theo chuỗi thức ăn được gọi là dòng năng lượng. Nó còn được gọi là dòng nhiệt lượng.
Hình 01: Dòng năng lượng
Dòng năng lượng tuân theo hai định luật nhiệt động lực học. Theo định luật thứ nhất, năng lượng không thể được tạo ra hoặc bị phá hủy. Nó có thể được chuyển thành một dạng khác. Định luật thứ hai phát biểu rằng mỗi khi chuyển năng lượng, một phần năng lượng bị hao phí dưới dạng nhiệt năng. Chỉ 10% năng lượng được chuyển từ cấp độ dinh dưỡng này sang cấp độ dinh dưỡng khác, và 90% còn lại được thải vào khí quyển. Do đó, bất cứ khi nào năng lượng được chuyển từ cấp độ này sang cấp độ tiếp theo, 90% sẽ bị lãng phí. Tuy nhiên, dòng năng lượng rất quan trọng để duy trì sự cân bằng sinh thái.
Đi xe đạp quan trọng là gì?
Vòng quay vật chất là dòng chảy của tất cả các loại nguyên tố trên Trái đất qua các bộ phận sống và không sống của nó. Chu kỳ vật chất được giải thích bởi các chu kỳ địa hóa khác nhau. Vòng tuần hoàn của nước giải thích vòng tuần hoàn của nước trong khi chu trình cacbon, nitơ, lưu huỳnh, phốt pho và oxy giải thích sự chuyển động của chúng trên Trái đất. Mỗi chu kỳ riêng lẻ cho thấy sự trao đổi vật chất theo chu kỳ giữa các sinh vật sống và môi trường không sống của chúng.
Hình 02: Đi xe đạp Vật chất - Chu trình Carbon
Con người cũng tham gia vào chu trình vật chất. Ủ phân, luân canh cây trồng, sử dụng phân bón và các chất hóa học khác là một số hoạt động của con người ảnh hưởng đến chu trình của vật chất. Phân bón chảy tràn và tích tụ sinh học là hai tác động có hại của con người đối với Trái đất. Thêm vào đó, các chất phân hủy đóng một vai trò quan trọng trong quá trình luân chuyển vật chất. Chúng giữ cho vật chất di chuyển giữa các phần sống và không sống của hệ sinh thái. Sinh vật phân giải giải phóng chất dinh dưỡng. Sau đó, thực vật hấp thụ chất dinh dưỡng từ đất qua rễ của chúng.
Điểm giống nhau giữa Dòng năng lượng và Đạp xe Vật chất là gì?
- Cả năng lượng và vật chất đều chảy qua các chuỗi thức ăn trong một hệ sinh thái.
- Chúng rất quan trọng để giữ cho hệ sinh thái cân bằng.
- Sinh vật sống cần cả vật chất và năng lượng.
Sự khác biệt giữa Dòng năng lượng và Đạp xe Vật chất là gì?
Năng lượng và dòng chảy vật chất dọc theo chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái. Dòng năng lượng cho chúng ta biết cách năng lượng di chuyển từ cấp độ dinh dưỡng này sang cấp độ tiếp theo trong chuỗi thức ăn. Tương tự, vòng quay vật chất cho chúng ta biết cách vật chất di chuyển từ nơi này đến nơi khác thông qua các phần sống và không sống của hệ sinh thái. Vì vậy, đây là sự khác biệt chính giữa dòng năng lượng và chu kỳ vật chất.
Infographic dưới đây tóm tắt sự khác biệt giữa dòng chảy năng lượng và chu kỳ vật chất.
Tóm tắt - Dòng năng lượng vs Đạp xe Vật chất
Năng lượng chảy qua chuỗi thức ăn. Tương tự, các chu trình vật chất trong hệ sinh thái. Cả chu kỳ năng lượng và vật chất đều giữ cho hệ sinh thái cân bằng và lành mạnh. Khi năng lượng chảy qua các mức dinh dưỡng khác nhau, 90% bị lãng phí và được giải phóng dưới dạng nhiệt năng vào khí quyển. Tuy nhiên, hầu hết các vật chất vẫn nằm trên Trái đất di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Vòng tuần hoàn của vật chất có thể được giải thích bằng cách sử dụng các chu trình địa hóa riêng lẻ như chu trình cacbon, chu trình nitơ, chu trình nước, chu trình oxy, v.v … Do đó, dòng năng lượng giải thích sự truyền năng lượng trong khi chu trình vật chất giải thích cách vật chất di chuyển qua các phần sống và không sống của hệ sinh thái. Vì vậy, đây là sự khác biệt cơ bản giữa dòng năng lượng và chu kỳ vật chất.
