Bài 44. Chu trình sinh địa hóa và sinh quyển

Sự trao đổi liên tục của vật chất giữa môi trường và quần xã sinh vật tạo nên sự vận động của vật chất theo những vòng tròn hầu như khép kín được gọi là chu trình sinh địa hoá
( chu trình vật chất)

Chu trình vật chất là thuộc tính của hệ sinh thái, nhờ hoạt động chức năng của các thành phần sinh vật trong quần xã mà vật chất được lôi cuốn từ môi trường vào hệ rồi lại từ hệ thoát ra môi trường.
Sự trao đổi liên tục như thế làm cho vật chất quay vòng, còn chất sống chứa trong cơ thể sinh vật được đổi mới thông qua chuỗi thức ăn
→ vật chất được sử dụng lặp đi lặp lại nhiều lần



BẠN HÃY CHO BIẾT :

SỰ KHÁC NHAU CƠ BẢN GIỮA HAI LOẠI CHU TRÌNH TRÊN ?

Là hợp chất phổ biến nhất ở trong thiên nhiên


Là một cấu tử chính của tế bào sinh vật

Nước bao phủ ¾ bề mặt Trái Đất
Nước là thành phần chủ yếu của mọi tế bào và cơ thể sống
70% cơ thể bạn là nước
H ơn 90% cơ th ể sứa l à nước
Nước có tính phân cực nên có những đặc tính hoá – lí đặc biệt :
Là dung môi hoà tan các chất
Môi trường khuếch tán và phản ứng
Điều hòa nhiệt
…

Nước là một thức ăn cần thiết cho sinh vật.
Mỗi ngày trung bình mỗi người cần 2,5 đến 4 lít nước để cung cấp cho cơ thể
Khi bị mất từ 10 đến 20% lượng nước có trong cơ thể, động vật có thể chết
Sinh vật rất cần nước để sống và phát triển thông qua quá trình trao đổi nước không ngừng giữa cơ thể và môi trường.


Bạn hãy cho biết:

NƯỚC TRONG THIÊN NHIÊN THƯỜNG TỒN TẠI Ở NHỮNG DẠNG NÀO ?
NƯỚC MƯA VÀ TUYẾT:
Là nước tinh khiết nhất
NƯỚC SÔNG :
Chứa nhiều tạp chất
96,5%
0,05%
1,7%
MỜI CÁC BẠN QUAN SÁT ĐOẠN VIDEO CLIP VỀ
CHU TRÌNH NƯỚC
Đời sống sinh vật phụ thuộc rất chặt chẽ vào lượng mưa và độ ẩm (nhất là sinh vật trên cạn) hay vào chu trình nước trong thiên nhiên.
Trong tự nhiên, nước luôn vận động tuần hoàn tạo nên chu trình nước toàn cầu, không chỉ điều hoà khí hậu cho toàn hành tinh mà còn cung cấp nước cho sự phát triển của sinh giới.
→ Chu trình nước đóng vai trò rất quan trọng.

Nước mà sinh vật và con người sử dụng có khối lượng rất hạn chế, chỉ khoảng 35 000 km3/năm.
Trên lục địa, nước phân bố không đều.




Ở một số nơi, nước bị ô nhiễm nghiêm trọng

Chính vì vậy, tiết kiệm nước và bảo vệ sự trong sạch của nước là nhiệm vụ của mỗi ngành kinh tế, mọi quốc gia và mỗi người.

NITƠ
Nitơ chiếm 78,03% thể tích của không khí.
Nitơ có trong mọi sinh vật dưới dạng hợp chất hữu cơ phức tạp như protein, axit nucleic, một số sinh tố và kích thích tố, chất màu của máu, clorophin…

ADN
PRÔTÊIN
Nitơ là một trong những nguyên tố dinh dưỡng đối với thực vật, bởi vậy những lượng lớn hợp chất của nitơ được thường xuyên cung cấp cho đất dưới dạng phân đạm để nuôi cây trồng.

Nitơ tham gia điều tiết các quá trình trao đổi chất và trạng thái ngậm nước của tế bào. Do đó, nitơ ảnh hưởng đến mức độ hoạt động của tế bào thực vật. 

Cây thiếu nitơ sinh trưởng còi cọc, bị vàng lá

THỰC VẬT CÓ THỂ SỬ DỤNG NITƠ DƯỚI NHỮNG DẠNG NÀO?

THỰC VẬT CÓ THỂ SỬ DỤNG NITƠ DƯỚI DẠNG NH4+ VÀ NO3-

TRONG THIÊN NHIÊN NITƠ TỒN TẠI DƯỚI DẠNG PHÂN TỬ N2 (N≡N) RẤT BỀN VỮNG

NH4+ VÀ NO3- ĐƯỢC HÌNH THÀNH NHƯ THẾ NÀO?


CON ĐƯỜNG HOÁ HỌC
N≡N
N
N
NH4+
NO3-
+ H2
+ 02
CON ĐƯỜNG SINH HỌC
Một số vi khuẩn sống tự do và cộng sinh đã thực hiện được việc khử N2 thành dạng cây có thể sử dụng được.


Các nhóm vi khuẩn tự do có khả năng tổng hợp nitơ trong khí quyển : Azotobacter, Clostridium, Anabaena, Nostoc, Cyanobacteria…
Các vi khuẩn cộng sinh : Rhizobium trong nốt sần rễ cây họ Đậu, Anabaena azolleae trong bèo hoa dâu
Cyanobacteria
(vi khuẩn lam)
Azotobacter
CON ĐƯỜNG SINH HỌC
2H 2H 2H
N≡N NH = NH NH2-NH2 2NH3
Điều kiện để quá trình cố định nitơ trong khí quyển có thể xảy ra :
_ Có các lực khử mạnh
_ Được cung cấp năng lượng ATP
_ Có sự tham gia của enzim nitrôgenaza
_ Thực hiện trong điều kiện kị khí
Hai điều kiện : lực khử và năng lượng do vi khuẩn có khả năng cố địng nitơ tự tạo ra hoặc lấy ra từ quá trình quang hợp, hô hấp, lên men của cơ thể cộng sinh.
Các vi khuẩn tự do có thể cố định hàng chục kg NH4+/ha/năm, các vi khuẩn cộng sinh cây có thể cố định hàng trăm kg NH4+/ha/năm


Nitơ trong khí quyển (N2)
Thực vật
Vi khuẩn nốt sần sống cộng sinh với cây họ Đậu
Vi khuẩn cố định nitơ trong đất
Amôn hoá
Nitrit hoá
Vi khuẩn nitrat hóa
Vi khuẩn nitrit hoá
Vi khuẩn phản nitrat hoá
Sự đồng hoá
Nấm và vi khuẩn phân huỷ hợp chất chứa nitơ

ĐỂ CẢI TẠO ĐẤT NGHÈO ĐẠM, NGƯỜI TA THƯỜNG TRỒNG NHỮNG CÂY NÀO ĐẦU TIÊN HOẶC TRỒNG XEN CANH VỚI CÁC CÂY ĐANG CANH TÁC?



Để cải tạo đất nghèo đạm người ta thường trồng các cây họ Đậu với lí do:
+ Rễ đậu có nốt sần, nơi cộng sinh của vi khuẩn nốt sần (Rhizobium) có khả năng cố định nitơ từ khí quyển, cung cấp muối nitrat cho đất.
+ Cây đậu khi chết đi là nguồn phân xanh bón cho đất.

CACBON
Cacbon chiếm khoảng 0,08% vỏ Trái Đất và khí quyển.
Trong vỏ Trái Đất, nó tồn tại chủ yếu trong than đá, dầu mỏ, canxi cacbonat hay magiê cacbonat.
Cacbon cũng tồn tại trong các mỏ kim cương hay than chì (graphit).
Cacbon tham gia vào thành phần cấu tạo của cacbonhidrat, chất tiền thân để hình thành nên các hợp chất hữu cơ khác như prôtêin, lipit, các vitamin…


Trầm tích
Quặng cacbonat trong đá
Cháy rừng, đốt rừng làm nương rẫy
Tiêu thụ nhiên liệu
Hô hấp
KHÍ QUYỂN
Hợp chất hữu cơ phân huỷ
Quang hợp
Quang hợp
Than đá
Dầu khí
Mùn
MỜI CÁC BẠN XEM ĐOẠN VIDEO CLIP VỀ
CHU TRÌNH CACBON
Trong khí quyển, hàm lượng CO2 đã khá ổn định trong hàng triệu năm.
Song trong hơn 200 năm lại đây, do đốt quá nhiều nhiên liệu hoá thạch và thu hẹp diện tích rừng, con người đã làm cho hàm lượng CO2 tăng lên từ 290 ppm đến 345 ppm.

Sự gia tăng lượng CO2 trong khí quyển làm cho bức xạ nhiệt trên hành tinh không thoát được vào vũ trụ, nhiệt độ trên bề mặt Trái Đất tăng lên tương tự như tăng nhiệt độ trong nhà kính trồng rau.

Do đó mực nước đại dương nâng cao, nhiều vùng đất thấp và các thành phố ven biển có nguy cơ ngập trong nước biển.






Đó là thảm hoạ không mong muốn của nhân loại

CÁCH KHẮC PHỤC
Để khắc phục tình trạng này:
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.

Photpho là nguyên tố rất
phổ biến ở trong thiên nhiên,
nó chiếm khoảng 0,04%
tổng số nguyên tử của Trái Đất.
Photpho có vai trò rất quan trọng đối với sự sống: cùng với nitơ, cacbon và oxi, photpho có trong protein của động vật và thực vật.
Photpho có ở trong những chất giữ vai trò tích cực trong những quá trình sinh học quan trọng của động vật và thực vật.
Photpho được cây hấp thụ từ đất và tích tụ lại chủ yếu ở hạt và quả.

Trong động vật, photpho tích tụ chủ yếu ở răng, xương và mô thần kinh.




Photpho chiếm 1,16% khối lượng cơ thể con người.
Mỗi ngày mỗi người cần 1 đến 1,2g photpho.
Các thức ăn chứa nhiều photpho là : bơ, phomát, lòng đỏ trứng….

Đá chứa photpho
Xói mòn
Khai thác quặng
Phân bón chứa photpho
Ruộng
Chất thải động vật
Tảo
Phôtphat hòa tan
Trầm tích biển
Đá chứa photpho
Phôtphat thấm và đất
Động vật
Thực vật
Xói mòn
Sử dụng và bài tiết
Sự trao đổi liên tục của vật chất giữa môi trường và quần xã sinh vật tạo nên sự vận động của vật chất theo những vòng tròn hầu như khép kín được gọi là chu trình sinh địa hoá ( chu trình vật chất)

+Trong tự nhiên nước luôn vận động tạo nên chu trình nước toàn cầu, không chỉ điều hòa khí hậu cho toàn hành tinh mà còn cung cấp nước cho sự phát triền của sinh giới.

+Thực vật hấp thụ nitơ dưới dạng NO3- và NH4+, mở đầu cho chu trình nitơ.
Quá trình sinh học tổng hợp NO3- đóng vai trò quan trọng nhất trong chu trình.

+Cacbon đi vào chu trình dưới dạng CO2. Thực vật hấp thụ CO2 đề tạo nên chất hữu cơ đầu tiên nhờ quang hợp. Khi sử dụng và phân hủy các hợp chất chứa cacbon, sinh vật trả lại CO2 và nước cho môi trường.

+Photpho tham gia vào chu trình các chất lắng đọng dưới dạng khởi đầu là photphat hoà tan(PO43-). Sau khi tham gia chu trình, phần lớn photpho lắng đọng xuống đáy biển sâu, tạm thời thoát khỏi chu trình.