Giải mã mạng lưới thức ăn thủy sinh: Khi chiến lược chuyên hóa định hình sự phức tạp sinh thái

Rồng Rộc

15-04-2025

– By natural order, birthing needs good timing and at a moderate pace. The kids should learn to fly, sharpen their eyes and beaks, and strengthen their wings and muscles. Looking for food in the fields and gardens farther from home is important. Also, try eating different kinds of nuts and worms. Mastering all of this would guarantee a prosperous life.

Trích “Food”; Wild Wise Weird [1]

Mạng lưới thức ăn thủy sinh—bao gồm các tương tác giữa loài ăn thịt và con mồi trong đại dương, hồ và sông—là một trong những hệ thống phức tạp nhất trong sinh thái học. Trong nhiều thập kỷ, các mô hình truyền thống thường dựa vào “quy tắc đẳng hình học (allometric rule)”, giả định rằng loài ăn thịt lớn hơn sẽ ưu tiên săn mồi lớn hơn [2,3]. Tuy nhiên, giả định này không phản ánh đầy đủ sự đa dạng thực sự của chiến lược kiếm ăn trong tự nhiên.

Một nghiên cứu mới của García-Oliva và Wirtz [4] đã thách thức quan điểm này, cho thấy rằng phần lớn sự phức tạp bề ngoài trong mạng lưới thức ăn thủy sinh có thể được giải thích bằng một vài quy tắc lắp ghép đơn giản, dựa trên đặc điểm chuyên hóa con mồi (prey specialization).

Phân tích 517 loài sinh vật nổi (pelagic species) thuộc 5 nhóm chức năng chính—sinh vật đơn bào, động vật không xương sống, sứa, cá và thú biển—nhóm nghiên cứu xác định ba chiến lược kiếm ăn chủ đạo:

1. Loài ăn tạp (generalists) tuân theo dự đoán dựa trên kích thước;

2. Loài chuyên hóa con mồi nhỏ hơn kích thước dự đoán;

3. Loài chuyên hóa con mồi lớn hơn kích thước dự đoán.

Các nhóm chuyên hóa này thường vượt qua ranh giới phân loại (taxonomic boundaries), cho thấy một logic cấu trúc không phụ thuộc vào dòng tiến hóa hay kích thước cơ thể.

Từ đó, các tác giả đã phát triển mô hình cơ chế kết hợp giữa kích thước của loài ăn thịt và một thuộc tính mới – mức độ chuyên hóa (specialization trait). Mô hình này tái tạo thành công hơn 90% các mối liên kết ăn thịt–con mồi quan sát được trong 18 hệ sinh thái thủy sinh trên toàn cầu, từ biển Bắc Cực đến hồ nhiệt đới [4]. Đáng chú ý, mô hình chỉ cần khoảng 200 quan sát ăn thịt–con mồi để tạo ra các dự đoán chính xác—rất hữu ích cho các khu vực thiếu dữ liệu như vùng nước sâu.

Chuyên hóa con mồi nổi lên như một đặc điểm sinh thái–tiến hóa quan trọng, được hình thành bởi các đánh đổi giữa lợi ích năng lượng và công sức săn mồi. Ví dụ:

• Chuyên gia con mồi lớn thường dùng chiến lược rình rập (ambush) hoặc săn mồi theo nhóm;

• Chuyên gia con mồi nhỏ sử dụng kỹ thuật lọc thức ăn (filter feeding) để tận dụng các sinh vật nhỏ nhưng dồi dào.

Những hành vi kiếm ăn này góp phần vào sự phân hóa ổ sinh thái (niche differentiation), sự cùng tồn tại của loài, và cuối cùng là tính ổn định của mạng lưới thức ăn [5–7].

Nghiên cứu này chỉ ra rằng: cấu trúc tinh vi của hệ sinh thái thủy sinh có thể phát sinh từ một vài quy tắc nền tảng đơn giản. Bằng cách mô hình hóa các chiến lược kiếm ăn phổ quát, mô hình không chỉ cải thiện hiểu biết của chúng ta về động lực dinh dưỡng (trophic dynamics) mà còn tăng cường khả năng dự đoán phản ứng của hệ sinh thái trước các tác động toàn cầu như biến đổi khí hậu, đánh bắt quá mức, và ô nhiễm.

Khi con người tiếp tục thay đổi môi trường biển và nước ngọt, việc tiếp cận theo cơ chế và hệ thống như nghiên cứu này trở nên thiết yếu, nhằm bảo vệ các mạng lưới sinh thái nuôi dưỡng cả đa dạng sinh học và sự sống con người.

Tài liệu tham khảo

[1] Vuong QH. (2024). Wild Wise Weird. https://www.amazon.com/dp/B0BG2NNHY6/ 

[2] Cohen JE, et al. (1993). Body sizes of animal predators and animal prey in food webs. Journal of Animal Ecology, 62, 67-78. https://doi.org/10.2307/5483 

[3] Werner EE, Mittelbach GG. (1981). Optimal foraging: field tests of diet choice and habitat switching. American Zoologist, 21, 813-829. https://www.jstor.org/stable/3882735 

[4] García-Oliva O, Wirtz K. (2025). The complex structure of aquatic food webs emerges from a few assembly rules. Nature Ecology & Evolution, 9, 576-588. https://www.nature.com/articles/s41559-025-02647-1 

[5] De Meester L, et al. (2019). Analysing eco-evolutionary dynamics—the challenging complexity of the real world. Functional Ecology, 33, 43-59. https://doi.org/10.1111/1365-2435.13261  

[6] Pancaldi F, et al. (2024). Killer whales (Orcinus orca) hunt, kill and consume the largest fish on Earth, the whale shark (Rhincodon typus). Frontiers in Marine Science, 11, 1448254. https://doi.org/10.3389/fmars.2024.1448254 

[7] Goldbogen JA, et al. (2019). Why whales are big but not bigger: physiological drivers and ecological limits in the age of ocean giants. Science, 366, 1367-1372. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aax9044 

[8] Ho MT, Nguyen DH. (2025). Of Kingfisher and Man. https://philarchive.org/rec/HOOKAW 

[9] Nguyen MH. (2024). How can satirical fables offer us a vision for sustainability? Visions for Sustainability. https://ojs.unito.it/index.php/visions/article/view/11267