BÀI 44: CHU TRÌNH SINH ĐỊA HOÁ VÀ SINH QUYỂN

BÀI 44: CHU TRÌNH SINH ĐỊA HOÁ VÀ SINH QUYỂN

I. TRAO ĐỔI VẬT CHẤT QUA CHU TRÌNH SINH ĐỊA HOÁ:

- Chu trình sinh địa hoá duy trì sự cân bằng vật chất trong sinh quyển.

Sơ đồ tổng quát về chu trình trao đổi vật chất trong tự nhiên

II. MỘT SỐ CHU TRÌNH SINH ĐỊA HOÁ:

1. Chu trình carbon:

- Carbon là nguyên tố cần thiết cho mọi sinh vật sống.

- Carbon trong sinh quyển tồn tại ở dạng khí CO₂ và carbonat trong đá vôi.

- Một phần C không trao đổi liên tục theo vòng tuần hoàn mà lắng đọng trong môi trường đất, môi trường nước như: than đá, dầu hoả …

- Hiện nay do các hoạt động của con người, cùng với việc chặt phá rừng đã làm cho nồng độ CO₂ trong khí quyển tăng lên. Đó là một trong những nguyên nhân gây Hiệu ứng nhà kính, làm cho trái đất nóng lên và gây thêm nhiều thiên tai.

Nồng độ khí CO2 trong bầu khí quyển đang tăng gây thêm nhiều thiên tai trên Trái đất..

2. Chu trình nitơ:

- N chiếm 79% thể tích khí quyển và là 1 khí trơ.

- Thực vật hấp thụ N dưới dạng muối NH₄⁺ (amôn), NO₃^- (nitrat), NO₂^- (nitrit).

- Các muối trên được hình thành trong tự nhiên bằng con đường vật lí, hóa học và sinh học

Hoạt động phản nitrat của vi khuẩn trả lại một lượng nitơ phân tử cho đất, nước và bầu khí quyển.

3. Chu trình nước:

- Nước là thành phần không thể thiếu của cơ thể và chiếm phần lớn khối lượng của cơ thể sinh vật.

- Giữa cơ thể và môi trường luôn xảy ra quá trình trao đổi nước.

III. SINH QUYỂN

- Sinh quyển là một hệ sinh thái khổng lồ, bao gồm toàn bộ các sinh vật sống trong địa quyển, thủy quyển và khí quyển của Trái Đất

- Sinh quyển dày khoảng 20km, bao gồm các lớp đất dày khoảng vài chục mét, lớp không khí cao 6-7km và lớp nước đại dương sâu tới 10-11km

- Sinh quyển được chia thành nhiều vùng sinh thái khác nhau, tùy theo các đặc điểm địa lí, khí hậu và sinh vật sống trên đó. Mỗi vùng là một khu sinh học (biom) lớn. Các khu sinh học được phân thành :

+ Khu sinh học trên cạn: đồng rêu đới lạnh, rừng thông phương Bắc, …

+ khu sinh học nước ngọt: khu nước đứng (đầm, hồ, ao,..) và khu nước chảy (sông suối).

+ Khu sinh học biển:

Theo chiều thẳng đứng: sinh vật nổi, động vật đáy,.
Theo chiều ngang: vùng ven bờ và vùng khơi. Ví dụ về các khu sinh học trên cạn của Việt Nam: các khu rừng bảo vệ và Vườn Quốc gia như Vườn Quốc gia Cúc Phương, Tam Đảo, Nam Cát Tiên,.. Khu sinh học dưới nước: Khu bảo vệ Hòn Mun, Khánh Hòa.

BÀI TẬP :

Câu 1. Trình bày khái quát thế nào là chu trình sinh địa hoá trên Trái Đất

- Chu trình sinh địa hoá là chu trình trao đổi các chất vô cơ trong tự nhiên, theo đường từ môi trường ngoài truyền vào cơ thể sinh vật, qua các bậc dinh dưỡng; rồi từ cơ thể sinh vật truyền trở lại môi trường. Một phần vật chất của chu trình sinh địa hóa không tham gia vào chu trình mà lắng đọng lại trong môi trường.

- Chu trình sinh địa hoá duy trì sự cân bằng vật chất trong sinh quyển.

- Trong nội bộ quần xã, sinh vật sản xuất qua quá trình quang hợp nên các chất hữu cơ từ các chất vô cơ của môi trường. Sự trao đổi vật chất trong quần xã được thực hiện thông qua các chuỗi và lưới thức ăn. Khi sinh vật chết đi, xác của chúng sẽ lại được phân hủy thành các chất vô cơ.

Câu 2. Trong mỗi chu trình sinh địa hoá có một phần vật chất trao đổi và tuần hoàn, một phần khác trở thành nguồn dự trữ hoặc không còn tuần hoàn trong chu trình. Hãy phân biệt 2 phần đó và lấy ví dụ minh hoạ.

Chu trình nitơ:

- Nitơ tuần hoàn trong tự nhiên: phần chính của chu trình Nitơ là các sinh vật phân giải, các sinh vật này biến prôtêin trong xác sinh vật thành các hợp chất đạm amôni, nitrit, nitrat. Một số vi khuẩn sống cộng sinh với rễ cây họ đậu có khả năng cố định nitơ phân tử N₂ trong không khí thành các dạng mà rễ thực vật hấp thụ được. Trong khí quyển các hiện tượng sấm, chớp cũng có thể cố định một lượng nitơ trong không khí thành đạm.

- Thực vật hấp thu các dạng đạm trên để cấu tạo nên các chất sống trong cơ thể. Trong quần xã sinh vật nitơ được chuyển từ sinh vật này sang sinh vật khác thông qua chuỗi và lưới thức ăn. Khi các sinh vật chết đi, nitơ lại được phân giải trả về môi trường. Một phần trong số đó được các vi khuẩn phản nitrát phân giải tiếp và trả vào không khí.

- Một phần hợp chất nitơ không trao đổi liên tục theo vòng tuần hoàn kín mà lắng đọng trong các trầm tích sâu của môi trường đất, nước.

Chu trình cacbon:

- Cacbon trong sinh quyển tồn tại chủ yếu dưới dạng khí cacbonic trong khí quyển và cacbonat trong đá vôi. Quá trình quang hợp của thực vật sử dụng cacbônic trong không khí để tổng hợp thành các chất hữu cơ chứa cacbon. Các hợp chất hữu cơ trong quần xã sinh vật được trao đổi thông qua chuỗi thức ăn và lưới thức ăn.

- Hô hấp của các sinh vậtchuyển hóa các hợp chất hữu cơ trở về dạng cacbônic và thải ra môi trường. Các hoạt động công nghiệp đốt cháy nguyên liệu hóa thạch như dầu mỏ, than đá.. cũng đã thải vào bầu không khí một lượng lớn cacbônic

- Một phần hợp chất cacbon không trao đổi liên tục theo vòng tuần hoàn kín mà lắng đọng trong môi trường đất, nước như than đá, dầu lửa,..

Câu 3:Bằng những con đường nào cacbon đã đi từ môi trường ngoài vào cơ thể sinh vật, trao đổi trong quần xã và trở lại môi trường không khí và đất?

- Có phải tất cả lượng cacbon của quần xã sinh vật được trao đổi liên tục theo vòng tuần hoàn kín hay không? Vì sao?

Lời giải chi tiết

Con đường carbon đi vào cơ thể sinh vật là sự quang hợp ở sinh vật tự dưỡng.

Con đường đi ra là sự hô hấp, phân giải chất hữu cơ, hoạt động của con người…

Không phải tất cả lượng carbon của quần xã sinh vật được trao đổi liên tục theo vòng tuần hoàn kín vì 1 phần vật chất bị lắng đọng vật chất dưới dạng than đá, dầu mỏ, ...

câu 4 :Qua sơ đồ 44.3 em hãy mô tả ngắn gọn sự trao đổi nito trong tự nhiên.

- Em hãy nêu 1 số biện pháp sinh học làm tăng lượng đạm trong đất để nâng cao năng suất cây trồng và cải tạo đất.

Lời giải chi tiết

- Thực vật hấp thụ nito dưới dạng muối amoni và nitrat. Các muối trên được hình thành trong tự nhiên bằng con đường hóa học, vật lý, sinh học. Nito trong sinh vật sản xuất đi qua các bậc dinh dưỡng. nito từ xác sinh vật, chất thải lại trở về môi trường thông qua hoạt động phân giải của vi khuẩn, nấm.

- Môt số biện pháp sinh học làm tăng lượng nito trong đất:

1. Trồng cây họ đậu để bổ sung đạm từ hoạt động cố đinh nito của vi khuẩn cộng sinh trong rễ cây này.

2. Bón phân hóa học, hữu cơ, xác sinh vật cho đất

Giữ đất luôn thoáng khí ngăn chặn quá trình phản nitrat hóa.

câu 5: Trình bày về chu trình cacbon trong thiên nhiên.

Gợi ý trả lời: Nguồn CO2 trong khí quyển do các hoạt động hô hấp của thực vật, động vật dị dưỡng, vi sinh vật phân giải, hô hấp của sinh vật biển, hoạt động công nghiệp, động cơ nổ, lò nung vôi, núi lửa... CO2 được sinh vật tự dưỡng sử dụng để quang hợp tổng hợp chất hữu cơ. Nguồn chất hữu cơ qua chuỗi, lưới thức ăn vào cơ thể sinh vật khác. Xác của động vật, thực vật tạo ra than, khí, dầu mỏ cung cấp nhiên liệu cho con người, từ đó giải phóng CO2. Cứ như thế theo vòng tuần hoàn kín.

Câu 6: Cho rằng nước sạch là nguồn nguyên liệu vô tận là đúng hay sai? Hãy giải thích.

Nước không phải là nguồn nguyên liệu vô tận vì hiện nay nguồn nước đang bị suy giảm nghiêm trọng do ảnh hưởng của lượng CO2 trong khí quyển tăng lên, gây hiệu ứng nhà kính. Mặt khác, do hoạt động con người, nguồn nước hiện nay đang bị ô nhiễm ở nhiều nơi trên Trái Đất.

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM:

Câu 1: Chu trình sinh địa hóa là

A. chu trình trao đổi vật chất trong tự nhiên

B. sự trao đổi vật chất trong nội bộ quần xã

C. sự trao đổi vật chất giữa các loài sinh vật thông qua lưới thức ăn

D. sự trao đổi vật chất giữa sinh vật tiêu thụ và sinh vật sản xuất

Câu 2: Trong chu trình cacbon, CO₂ trong tự nhiên từ môi trường ngoài vào cơ thể sinh vật nhờ quá trình nào?

A. hô hấp của sinh vật

B. quang hợp của cây xanh

C. phan giải chất hữu cơ

D. khuếch tán

Câu 3: Trên Trái Đất, sinh quyên bao gồm những khu sinh học chủ yếu là

A. các khu sinh học trên cạn

B. các khu sinh học dưới nước

C. khu sinh học nước ngọt và biển

D. cả A và C

Câu 4: Các sông, suối, hồ, đầm thuộc loại khi sinh học nào sau đây?

A. các khu sinh học trên cạn

B. khu sinh học nước ngọt

C. khu sinh học nước mặn

D. cả B và C

Câu 5: Chu trình sinh địa hóa có vai trò

A. duy trì sự cân bằng năng lượng trong sinh quyển

B. duy trì sự cân bằng trong quần xã

C. duy trì sự cân bằng vật chất trong sinh quyển

D. duy trì sự cân bằng vật chất và năng lượng trong sinh quyển

Câu 6: CO₂ từ quần xã sinh vật được trả lại môi trường thông qua quá trình nào?

A. quang hợp

B. hô hấp

C. phân giải xác động vật, thực vật

D. cả B và C

Câu 7: Thực vật hấp thụ nito dưới dạng

A. NH₄⁺

B. N₂

C. NO₃^-

D. NH₄⁺ và NO₃^-

Câu 8: Chu trình cacbon trong sinh quyển

A. liên quan tới các yếu tố vô sinh của hệ sinh thái

B. gắn liền với toàn bộ vật chất trong hệ sinh thái

C. là quá trình tái sinh một phần vật chất của hệ sinh thái

D. là quá trình tái sinh một phần năng lượng của hệ sinh thái

Câu 9: Trong chu trình sinh địa hóa, nhóm sinh vật nào trong các nhóm sinh vật sau đây có khả năng biến đổi nito ở dạng NO₃^- thành nito ở dạng N₂?

A. động vật nguyên sinh

B. vi khuẩn cố định nito trong đất

C. thực vật tự dưỡng

D. vi khuẩn phản nitrat hóa

Câu 10: Trong các hệ sinh thái sau đây, hệ sinh thái nào có chu trình vật chất khép kín?

A. cánh đồng lúa

B. ao nuôi cá

C. đầm nuôi tôm

D. rừng nguyên sinh

Câu 11: Khi nói về chu trình sinh địa hóa của cacbon, phát biểu nào sau đây đúng?

A. Sự vân chuyển cacbon qua mỗi bậc dinh dưỡng không phụ thuộc vào hiệu suất sinh thái của bậc dinh dưỡng đó

B. Cacbon đi vào chu trình chủ yếu dưới dạng cacbon monoxit (CO)