Bậc dinh dưỡng

Bậc dinh dưỡng của một sinh vật là vị trí sinh vật đó đứng trong một chuỗi thức ăn. Một chuỗi thức ăn đại diện cho một chuỗi các sinh vật ăn những sinh vật khác và bị những sinh vật khác ăn. Số bậc dinh dưỡng của một sinh vật được tính bằng số bước từ điểm bắt đầu của chuỗi thức ăn cho tới sinh vật đó. Các chuỗi thức ăn bắt đầu ở bậc dinh dưỡng cấp 1 với các sinh vật sản xuất sơ cấp như thực vật, lên tới động vật ăn cỏ ở bậc 2, động vật săn mồi ở bậc 3 và thường kết thúc với động vật ăn thịt hoặc động vật ăn thịt đầu bảng ở bậc 4 hoặc 5. Con đường dọc theo chuỗi có thể tạo thành một dòng một chiều hoặc một "lưới" thức ăn. Cộng đồng sinh thái học với sự đa dạng sinh học cao hơn thì sẽ tạo thành những con đường dinh dưỡng phức tạp hơn.

Hiệu suất chuyển dịch sinh khối

Nói chung, mỗi bậc dinh dưỡng thì có liên quan tới bậc bên dưới nó bằng cách hấp thụ một lượng năng lượng mà nó tiêu thụ, và bằng cách này có thể được coi là dựa vào, hoặc được hỗ trợ bởi, bậc dinh dưỡng thấp hơn tiếp theo. Chuỗi thức ăn có thể được tạo thành biểu đồ để mô tả lượng năng lượng chuyển dịch từ một bậc dinh dưỡng này tới bậc tiếp theo trong một chuỗi thức ăn. Nó được gọi là tháp năng lượng. Năng lượng chuyển dịch giữa các bậc cũng có thể được coi là gần giống với một sự chuyển giao trong sinh khối, vậy thì tháp năng lượng cũng có thể được xem là tháp sinh khối, mô tả lượng sinh khối từ bậc cao hơn từ sinh khối được tiêu thụ ở bậc thấp hơn.
Hiệu suất mà năng lượng hoặc sinh khối được chuyển dịch từ một bậc dinh dưỡng này sang bậc tiếp theo thì được gọi là hiệu suất sinh thái. Các sinh vật tiêu thụ ở mỗi bậc thì chỉ chuyển đổi khoảng 10% hóa năng trong thức ăn của chúng thành mô hữu cơ của riêng chúng (quy luật mười phần trăm). Vì lý do này, chuỗi thức ăn hiếm khi vượt quá 5 hay 6 bậc. Ở bậc dinh dưỡng thấp nhất (đáy của chuỗi thức ăn), thực vật chuyển đổi khoảng 1% năng lượng mặt trời chúng hấp thu thành hóa năng. Theo đó tổng năng lượng lúc đầu hiện diện trong ánh sáng mắt trời mà cuối cùng được thể hiện ở sinh vật tiêu thụ bậc ba là khoảng 0.001%

Sự tiến hóa của các bậc dinh dưỡng

Cả số cấp trong bậc dinh dưỡng và sự phức tạp trong mối quan hệ giữa chúng thì tiến hóa bởi vì sự sống đa dạng hóa qua thời gian, với ngoại lệ là các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt cách quãng.

Các tương tác

Một khía cạnh của các bậc dinh dưỡng được gọi là tương tác ba bậc dinh dưỡng. Các nhà sinh thái học thường hạn chế các nghiên cứu của mình chỉ trong hai bậc dinh dưỡng để làm đơn giản hóa các phân tích; tuy nhiên, điều này có thể dẫn tới sự hiểu nhầm nếu như các tương tác ba bậc dinh dưỡng (ví dụ như thực vật–động vật ăn cỏ–động vật săn mồi) không được hiểu một cách dễ dàng bằng cách đơn giản là thêm vào các tương tác từng đôi (ví dụ như thực vât–động vật ăn cỏ cộng động vật ăn cỏ–động vật săn mồi). Ví dụ, các tương tác quan trọng có thể xảy ra giữa bậc dinh dưỡng đầu tiên (thực vật) và bậc thứ ba (loài săn mồi) trong việc quyết định sự phát triển số lượng của loài ăn cỏ. Những sự thay đổi trong gen đơn giản có thể sinh ra các biển thể về mặt hình thái học trong thực vật mà sau đó lại tạo nên sự khác biệt trong việc kháng lại các loài ăn cỏ vì ảnh hưởng của cấu trúc thực vật lên đối thủ của loài ăn cỏ. Thực vật cũng có thể phát triển cơ chế phòng vệ loài ăn cỏ ví dụ như cơ chế phản kháng hóa học.

Ví dụ

Dựa vào đặc tính tự nhiên của loài bậc dinh dưỡng chính xác của loài có thể có phần mơ hồ và giá trị chính xác của nó có thể biến đổi tùy thuộc vào nguồn. Hầu như mọi loài thực vật cũng như thực vật phù du và những sinh vật tương tự đều được phân loại vào cấp 1,0. Hầu hết các loài giun thường được phân loại vào cấp 2,1; một loài côn trùng thông thường sẽ là cấp 2,2; một con sứa là 3,0; một con chim bình thường là 3,6; một loài động vật có vú bình thường là 4,1.
Một nghiên cứu vào năm 2013 được đăng tải trên National Academy of Sciences đã ước lượng bậc dinh dưỡng trung bình của con người là 2,21, bằng với lợn hay cá trổng. Tất nhiên đây chỉ là một con số trung bình, và hiển nhiên là thói quen ăn uống của cả người hiện đại lẫn người cổ xưa đều rất phức tạp và có sự biến đổi rất lớn. Ví dụ, một người Eskimo truyền thống có một khẩu phần ăn bao gồm chủ yếu là hải cầu thì sẽ có bậc dinh dưỡng gần 5.