Giải bài tập Sinh Học 12 Bài 44. Chu trình sinh địa hóa và sinh quyển
§44. CHU TRÌNH SINH ĐỊA HÓA VÀ SINH QUYỂN KIẾN THỨC Cơ BẢN Ngoài kiến thức cơ bản trong bài học, các em cần tham khảo thêm: Sơ đồ tổng quát về chu trình trao đổi vật chất trong tự nhiên (hình 44.1) có 2 phần chính: + Vòng bên ngoài thể hiện chu trình sinh địa hóa. + Vòng bên trong thể hiện trao đổi vật chất trong quần xã. Trao đổi vật chất giữa quần xã và môi trường vô sinh được thực hiện qua 2 quá trình là: sinh vật hấp thu vật chắt và năng lượng từ môi trường ngoài vào cơ thể và phân giải xác sinh vật từ chất hữu cơ thành chất vô cơ. Chu trình sinh địa hóa duy trì sự cân bằng vật chất trong sinh quyển. + Khu sinh học trên cạn bao gồm: rừng mưa nhiệt đới, savan, thảo nguyên, rừng rụng lá ôn đới, hoang mạc và sa mạc, rừng lá kim phương Bắc, đồng rêu hàn đới. + Khu sinh học dưới nước gồm các khu sinh học nước ngọt và các khu sinh học nước mặn. GỢI Ý TRẢ LỜI CÂU HỎI SGK A. Phần tìm hiểu và thảo luận o Theo chiều mũi tên trong sơ dồ hình 44.1, hãy giải thích 1 cách khái quát sự trao dổi chất trong quần xã và chu trình sinh địa hóa. (Xem Sơ đồ tổng quát về chu trình trao đổi vật chất trong tự nhiên ở SGK). Trao đổi vật chất trong nội bộ quần xã: Sinh vật sản xuất qua quá trình quang tổng hợp nên chát hữu cơ từ chất vô cơ của môi trường. Trao đổi vật chất giữa các sinh vật trong quần xã được thực hiện thông qua chuỗi và lưới thức ăn. Vật chất được chuyển từ sinh vật sản xuất sang sinh vật tiêu thụ bậc 1, 2,... tới bậc cao nhất. Khi sinh vật chết đi, xác của chúng sẽ được phân giải thành chất vô cơ, sinh vật trong quần xã sử dụng 1 phần vật chất vô cơ tích lũy trong môi trường vô sinh trong chu trình vật chất tiếp theo. Chu trình sinh địa hóa là chu trình trao đổi các chát vô cơ trong tự nhiên, theo đường từ môi trường ngoài truyền vào cơ thể sinh vật, 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 tuần hoàn mà lắng đọng trong môi trường. o Qua hình 44.2 chu trình cacbon ở SGK và các kiến thức sinh học dã học, em hãy cho biết: - Bằng những con đường nào cacbon dã đi từ môi trường ngoài vào cơ thê sinh vật, trao dổi trong quần xã và trở lại môi trường không khí và môi trường đất? Có phải tất cả lượng cacbon của quần xã sinh vật dược trao đổi liên tục theo vòng tuần hoàn kín hay không? Vì sao? Cacbon đi từ môi trường vô cơ vào quần xã: khí cacbon trong khí quyển được thực vật hấp thu, thông qua quang hợp tổng hợp nên các chất hữu cơ có cacbon. Cacbon trao đổi trong quần xã: Trong quần xã, hợp chất cacbon trao đổi thông qua chuỗi và lưới thức ăn. Cacbon trở lại môi trường vô cơ: Quá trình hô hấp ở thực vật, động vật và quá trình phân giải các chất hữu cơ thành vô cơ ở trong đất của vi sinh vật thải ra 1 lượng lớn khí cacbonic vào khí quyển. Các hoạt động công nghiệp đô't cháy nguyên liệu hóa thạch như than đá, dầu lửa,... cũng thải vào bầu khí quyển 1 lượng lớn khí cacbonic. Không phải tất cả lượng cacbon của quần xã sinh vật được trao đổi liên tục theo vòng tuần hoàn kín mà có 1 phần lắng đọng trong môi trường đất, nước hình thành nên nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu lửa,... o - Qua sơ đồ hình 44.3 chu trình nitơ ở SGK, em hãy mô tả ngắn gọn sự trao đổi nitơ trong tự nhiên. Em hãy nêu 1 sô' biện pháp sinh học làm tăng lượng đạm trong đất dể nâng cao năng suất cây trồng và cải tạo dất. Mô tả ngắn gọn sự trao đổi nitơ trong tự nhiên: + Khí quyển là nơi dự trữ nitơ. Phần chính của chu trình nitơ là các sinh vật phân giải (như vi khuẩn, nấm,...) phân giải xác sinh vật, biến prôtêin trong xác sinh vật thành các hợp chất đạm amôn, nitrit và nitrat. Một sô' vi khuẩn sông trong môi trường, cộng sinh trong rễ cây họ Đậu hoặc vi khuẩn lam cộng sinh lá cây bèo dâu ... cố định nitơ trong đất, nước thành các dạng đạm. Trong khí quyển, các tia lửa điện (sấm chớp) cô' định 1 lượng nitơ trong không khí thành đạm. + Thực vật hấp thụ các dạng đạm trên (nhất là đạm dễ tiêu nitrat), cấu tạo nên cơ thể sống. Trong quần xã, nitơ được luân chuyển qua lưới thức ãn, từ sinh vật sản xuất chuyển lên sinh vật tiêu thụ ở bậc cao hơn. Khi sinh vật chết, prôtêin xác sinh vật lại tiếp tục được phân giải thành đạm của môi trường. + 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,... Một sô' biện pháp sinh học làm tăng lượng đạm trong đất, để nâng cao năng suất cây trồng và cải tạo đâ't: Trồng cây họ Đậu góp phần cải tại đất, thả bèo hoa dâu vào ruộng lúa làm tăng lượng đạm cho lúa, cung cấp cho đất các chê' phẩm sinh học là các vi sinh vật cô' định đạm... o Quan sát hình 44.5, hãy nhận xét sự phân bố vùng theo vĩ độ và mức độ khô hạn của các khu sinh học trên cạn. (Xem Khu sinh học (biôm) trên cạn phân bố theo vĩ độ và mức độ khô hạn của các vùng trên Trái đất ở SGK). Sự phân bố" vùng theo vĩ độ từ vĩ độ thấp đến vĩ độ cao có: + Vùng nhiệt đới có các khu sinh học: rừng mưa nhiệt đới, savan, hoang mạc và sa mạc. + Vùng ôn đới có các khu sinh học: rừng lá rụng ôn đới, thảo nguyên, rừng Địa Trung Hải. + Vùng cận Bắc cực có các khu sinh học: rừng lá kim phương Bắc (rừng taiga). + Vùng Bắc cực có các khu sinh học: đồng rêu hàn đới. Theo vĩ độ càng cao thì mức khô hạn càng tăng. B. Phần gợi ý trả lời câu hỏi và bài tập Hãy trình bày khái quát thế nào là chu trình sinh địa hóa trên Trái đất. Chu trình sinh địa hóa là chu trình trao đổi các chất 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 (Hình 44.1) Trong nội bộ quần xã, sinh vật sản xuất qua quá trình quang hợp tổng hợp nên chất hữu cơ từ chất vô cơ của môi trường. Trong đổi vật chất giữa các sinh vật trong quần xã được thực hiện thông qua chuỗi và lưới thức ăn. Vật chất được chuyển từ sinh vật sản xuất sang sinh vật tiêu thụ bậc 1, bậc 2,... tới bậc cao nhất. Khi sinh vật chết đi, xác của chúng sẽ bị phân giải thành châ't vô cơ, sinh vật trong quần xã sử dụng 1 phần vật chất vô cơ tích lũy trong môi trường vô sinh trong chu trình vật chất tiếp theo. Trong mỗi chu trình sinh địa hóa có 1 phần vật chất trao đổi và tuần hoàn, 1 phần khác trở thành nguồn dự trữ hoặc không còn tuần hoàn trong chu trình. Em hãy phân biệt 2 thành phần đó và lấy ví dụ minh họa. Trong mỗi chu trình sinh địa hóa có 1 phần vật chất trao đổi và tuần hoàn, 1 phần khác trở thành nguồn dự trữ hoặc không còn tuần hoàn trong chu trình. - Chu trình Nitơ: + Nitơ tuần hoàn trong tự nhiên: Phần chính của chu trình Nitơ là các sinh vật phân giải (như vi khuẩn, nấm,...) phân giải xác sinh vật, biến prôtêin trong xác sinh vật thành các hợp chất đạm amôn, nitrit và nitrat. Một số vi khuẩn sống trong môi trường, cộng sinh trong rễ cây họ Đậu hoặc vi khuẩn lam cộng sinh lá cây bèo dâu ... cô' định nitơ trong đất, nước thành các dạng đạm. Trong khí quyển, các tia lửa điện (sấm chớp) cô' định 1 lượng nitơ trong không khí thành đạm. Thực vật hấp thụ các dạng đạm trên (nhất là đạm dễ tiêu nitrat), cấu tạo nên cơ thể sông. Trong quần xã, nitơ được luân chuyển qua lưới thức ăn, từ sinh vật sản xuất chuyển lên sinh vật tiêu thụ ở bậc cao hơn. Khi sinh vật chết, prôtêin xác sinh vật lại tiếp tục được phân giải thành đạm của môi trường. Vòng tuần hoàn được khép kín qua hoạt động của 1 sô' vi khuẩn phản nitrat, các vi khuẩn này phân giải đạm trong đất, nước,... và giải phóng nitơ vào trong không khí. Hàng năm, con người đã sản xuất 1 lượng lớn phân đạm bón cho cây, góp phần nâng cao năng suất cây trồng. + 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 tuần hoàn trong tự nhiên: Cacbon trong sinh quyển tồn tại chủ yếu dưới dạng khí cacbonic trong khí quyển và cacbonat trong đá vôi. Quang hợp là động lực cơ bản của chu trình cacbon, trong đó thực vật hấp thụ khí cacbonic trong khí quyển, tổng hợp nên các chất hữu cơ có cacbon. Hợp chất cacbon trao đổi trong quần xã chủ yếu thông qua chuỗi và lưới thức ăn. Hô hấp của các sinh vật (như hô hấp của động vật, thực vật và các sinh vật phân giải các chất hữu cơ trong đất...) là yếu tô' quan trọng biến đổi những hợp chất hữu cơ trong cơ thể sinh vật thành khí cacbonic. Các hoạt động công nghiệp đốt cháy nguyên liệu hóa thạch như than đá, dầu lửa... đã thải vào bầu khí quyển 1 lượng lớn khí cacbonic. + 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,... Những nguyên nhân nào làm cho nồng độ khí co2 trong bầu khí quyển tăng? Nêu hậu quả và cách hạn chế. Những nguyên nhân nào làm cho nồng độ khí co2 trong bầu khí quyển tăng: + co2 thải ra bầu khí quyển qua quá trình hô hấp của động và thực vật, qua phân giải xác hữu cơ của vi sinh vật (quá trình hô hấp đất); co2 thải ra từ sản xuất công nghiệp, giao thông...; ngoài ra còn do các hoạt động tự nhiên như núi lửa. Các hoạt động trên làm tăng nồng độ co2 trong bầu khí quyển. + Thực vật hấp thụ 1 phần co2 qua quang hợp, đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng co2 của b,ầu khí quyển. Nếu thảm thực vật, nhát là thực vật rừng bị giảm sút quá nhiều sẽ dẫn tới sự mất cân bằng giữa lượng co2 thải ra và co2 được thực vật sử dụng, từ đó làm cho co2 trong bầu khí quyển tăng lên. + Nồng độ co2 tăng cao sẽ gây hiện tượng hiệu ứng nhà kính làm cho Trái Đâ't nóng lên, gây thêm nhiều thiên tai cho Trái Đất. Cách hạn chế: Hạn chế sử dụng các nguyên liệu hóa thạch trong công nghiệp và giao thông vận tải; trồng cây gây rừng để góp phần cân bằng lượng khí co2 trong bầu khí quyển. Nguyên nhân nào làm ảnh hưởng đến chu trình nước trong tự nhiên, gây nên lũ lụt, hạn hán hoặc ô nhiễm nguồn nước? Nêu cách khắc phục. Nguyên nhân nào làm ảnh hưởng đến chu trình nước trong tự nhiên, gây nên lũ lụt, hạn hán hoặc ô nhiễm nguồn nước: Sử dụng nguồn nước lãng phí làm cạn kiệt nguồn nước mặt và nước ngầm; thải các chất gây ô nhiễm nguồn nước; phá rừng làm tăng dòng chảy trên mặt đất gầy lụt lội và xói mòn đất, hạn chế lượng nước ngấm xuông các mạch nước ngầm, làm giảm lượng nước bốc hơi qua thoát hơi nước trên bề mặt lá,... Có rất nhiều biện pháp bảo vệ nguồn nước trên Trái Đất như: + Bảo vệ rừng và trồng cầy gây rừng sẽ góp phần hạn chế dòng chảy trên mặt đâ't, qua đó lượng nước ngâm xuống các mạch nước ngầm nâng cao hơn, đồng thời hạn chế nhiều tác hại như lũ quét, xói mòn đâ't. Cây xanh thoát hơi nước góp phần vào tuần hoàn nước của Trái Đất. + Bảo vệ các nguồn nước sạch, chông ô nhiễm. + Sử dụng tiết kiệm nguồn nước bề mặt, cũng như nguồn nước ngầm, tránh cạn kiệt nguồn nước. Thế nào là sinh quyển? Nêu các khu sinh học trong sinh quyển. Hãy sắp xếp các khu sinh học trên cạn theo thứ tự từ phía Bắc xuống phía Nam của Trái Đất. Sinh quyển là 1 hệ sinh thái khổng lồ gồm toàn bộ sinh vật sông trong các lớp đất, nước và không khí của Trái Đất. Sinh quyển dày khoảng 20 km, bao gồm lớp đất dày khoảng vài chục met (thuộc địa quyển), lớp không khí cao 6-7 km (thuộc khí quyển) và lớp nước đại dương có độ sâu tới 10 - 11 km (thuộc thủy quyển). Các khu sinh học trong sinh quyển gồm: + Các khu sinh học trên cạn + Các khu sinh học nước ngọt trên đất liền bao gồm: các đầm, hồ, ao, (nước đứng)... và các sông, suôi (nước chảy). + Khu sinh học biển: Theo chiều thẳng đứng, lớp nước mặt là nơi sông của nhiều sinh vật nổi, lớp giữa có nhiều động vật tự bơi, lớp dưới cùng có nhiều động vật đáy sinh sông. Sắp xếp các khu sinh học trên cạn, theo thừ tự từ cực Bắc về xích đạo của Trái Đất: Đồng rêu đới lạnh, rừng lá kim phương Bắc (rừng Taiga), rừng rụng lá ôn đới, hoang mạc, thảo nguyên, savan, rừng rậm nhiệt đới.