Bài 44: Chu trình sinh địa hóa và sinh quyển

• Chu trình sinh địa hoá là chu trình trao đổi các chất trong tự nhiên: các chất từ môi trường ngoài vào cơ thể, qua các bậc dinh dưỡng rồi từ cơ thể sinh vật truyền trở lại môi trường.
• Một chu trình sinh địa hoá gồm có các phần: tổng hợp các chất, tuần hoàn vật chất trong tự nhiên, phân giải và lắng đọng một phần vật chất trong đất, nước.
• Sơ đồ tổng quát về chu trình trao đổi vật chất trong tự nhiên

a. Chu trình cacbon

Cacbon đi vào chu trình dưới dạng cabon điôxit (CO₂).

• Thực vật lấy CO₂ để tạo ra chất hữu cơ đầu tiên thông qua quá trình quang hợp, Cacbon trao đổi trong quần xã qua chuỗi và lưới thức ăn
• Khi sử dụng và phân hủy các hợp chất chứa cacbon, sinh vật trả lại CO₂ và nước cho môi trường. Cacbon trở lại môi trường vô cơ qua các con đường.
  • Hô hấp của động vật, thực vật, vi sinh vật
  • Phân giải của sinh vật
  • Sự đốt cháy nhiên liệu trong công nghiệp
• Nồng độ khí CO₂ trong bầu khí quyển đang tăng gây thêm nhiều thiên tai trên Trái đất.

b. Chu trình Nitơ

• Thực vật hấp thụ nitơ dưới dạng muối amôni (NH₄⁺) và nitrat (NO₃^–) .
• Các muối amôni (NH₄⁺) và nitrat (NO₃^–) được hình thành trong tự nhiên bằng con đường vật lí, hóa học và sinh học. Trong đó lượng muối nitơ được tổng hợp bằng con đường sinh học là lớn hơn cả (vi khuẩn cố định đạm sống có thể sống cộng sinh hoặc sống tự do trong đất có khả năng cố định nitơ tự do – N₂ từ không khí)
• Nitơ từ xác sinh vật trở lại môi trường đất, nước thông qua hoạt động phân giải chất hữu cơ của VK, nấm,…
• Sự trao đổi nitơ trong quần xã qua chuỗi và lưới thức ăn
• Hoạt động phản nitrat của vi khuẩn trả lại một lượng nitơ phân tử cho đất, nước và bầu khí quyển.

c. Chu trình nước

• Nước mưa rơi xuống đất, một phần thấm xuống các mạch nước ngầm, một phần tích lũy trong sông, suối, ao, hồ,…
• Nước mưa trở lại bầu khí quyển dưới dạng nước thông qua hoạt động thoát hơi nước của lá cây và bốc hơi nước trên mặt đất.
• Giữa cơ thể và môi trường luôn xảy ra quá trình trao đổi nước.

Sinh quyển được chia thành nhiều khu sinh học (biôm) khác nhau, mỗi khu có những đặc điểm về địa lí, khí hậu và thành phần sinh vật khác nhau, bao gồm các khu sinh học trên cạn, khu sinh học nước ngọt và khu sinh học biển.

• 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 1: 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.

Ví dụ 2: Cho rằng nước sạch là nguồn nguyên liệu vô tận là đúng hay sai? Hãy giải thích.

Gợi ý trả lời:

• 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.

• Chu trình sinh địa hoá là chu trình trao đổi các chất trong tự nhiên: các chất từ môi trường ngoài vào cơ thể, qua các bậc dinh dưỡng rồi từ cơ thể sinh vật truyền trở lại môi trường.
• Một chu trình sinh địa hoá gồm có các phần: tổng hợp các chất, tuần hoàn vật chất trong tự nhiên, phân giải và lắng đọng một phần vật chất trong đất, nước.
• Sơ đồ tổng quát về chu trình trao đổi vật chất trong tự nhiên

a. Chu trình cacbon

Cacbon đi vào chu trình dưới dạng cabon điôxit (CO₂).

• Thực vật lấy CO₂ để tạo ra chất hữu cơ đầu tiên thông qua quá trình quang hợp, Cacbon trao đổi trong quần xã qua chuỗi và lưới thức ăn
• Khi sử dụng và phân hủy các hợp chất chứa cacbon, sinh vật trả lại CO₂ và nước cho môi trường. Cacbon trở lại môi trường vô cơ qua các con đường.
  • Hô hấp của động vật, thực vật, vi sinh vật
  • Phân giải của sinh vật
  • Sự đốt cháy nhiên liệu trong công nghiệp
• Nồng độ khí CO₂ trong bầu khí quyển đang tăng gây thêm nhiều thiên tai trên Trái đất.

b. Chu trình Nitơ

• Thực vật hấp thụ nitơ dưới dạng muối amôni (NH₄⁺) và nitrat (NO₃^–) .
• Các muối amôni (NH₄⁺) và nitrat (NO₃^–) được hình thành trong tự nhiên bằng con đường vật lí, hóa học và sinh học. Trong đó lượng muối nitơ được tổng hợp bằng con đường sinh học là lớn hơn cả (vi khuẩn cố định đạm sống có thể sống cộng sinh hoặc sống tự do trong đất có khả năng cố định nitơ tự do – N₂ từ không khí)
• Nitơ từ xác sinh vật trở lại môi trường đất, nước thông qua hoạt động phân giải chất hữu cơ của VK, nấm,…
• Sự trao đổi nitơ trong quần xã qua chuỗi và lưới thức ăn
• Hoạt động phản nitrat của vi khuẩn trả lại một lượng nitơ phân tử cho đất, nước và bầu khí quyển.

c. Chu trình nước

• Nước mưa rơi xuống đất, một phần thấm xuống các mạch nước ngầm, một phần tích lũy trong sông, suối, ao, hồ,…
• Nước mưa trở lại bầu khí quyển dưới dạng nước thông qua hoạt động thoát hơi nước của lá cây và bốc hơi nước trên mặt đất.
• Giữa cơ thể và môi trường luôn xảy ra quá trình trao đổi nước.

Sinh quyển được chia thành nhiều khu sinh học (biôm) khác nhau, mỗi khu có những đặc điểm về địa lí, khí hậu và thành phần sinh vật khác nhau, bao gồm các khu sinh học trên cạn, khu sinh học nước ngọt và khu sinh học biển.

• 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 1: 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.

Ví dụ 2: Cho rằng nước sạch là nguồn nguyên liệu vô tận là đúng hay sai? Hãy giải thích.

Gợi ý trả lời:

• 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.