Mở đầu: Sinh vật thường xuyên hấp thụ các chất dinh dưỡng vô cơ để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ. Tại sao các chất dinh dưỡng vô cơ không bị cạn kiệt mặc dù các chất này chỉ có một lượng giới hạn?
Lời giải:
- Các chất dinh dưỡng vô cơ liên tục được tuần hoàn trong sinh quyển thông qua chu trình sinh địa hóa.
+ Ví dụ: Chu trình cacbon, chu trình nitơ, chu trình photpho,...
- Quá trình quang hợp, hô hấp, phân hủy,... góp phần chuyển đổi các chất hữu cơ thành vô cơ và ngược lại.
→ Nhờ vậy, các chất dinh dưỡng vô cơ được tái sử dụng liên tục, tránh cạn kiệt.
I. Chu trình sinh - địa - hóa
Câu hỏi 1: Vẽ sơ đồ khái quát thể hiện quá trình trao đổi chất trong tự nhiên.
Lời giải:
- Sơ đồ khái quát thể hiện quá trình trao đổi chất trong tự nhiên:
Câu hỏi 2: Quan sát hình 24.1 và trình bày chu trình nước.
Lời giải:
- Nước của các đại dương được bốc hơi lên không khí. Gió sẽ mang hơi nước tới các lục địa và rơi xuống nước tạo ra các dạng kết tủa khác nhau (mưa, tuyết hoặc mưa đá). Sau đó, nước lại trở về biển thông qua các mạch nước ngầm và sông hồ.
Câu hỏi 3: Quan sát hình 24.2 và trình bày khái quát chu trình carbon.
Lời giải:
- Carbon đi vào chu trình dưới dạng CO2. Thực vật lấy CO2 để tạo ra chất hữu cơ đầu tiên thông qua quá trình quang hợp, carbon trao đổi trong quần xã qua chuỗi và lưới thức ăn. Khi sử dụng và phân hủy các hợp chất chứa carbon, sinh vật trả lại CO2 và nước cho môi trường. Carbon 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.
Câu hỏi 4: Nêu tên các dạng tồn tại và các quá trình chuyển hóa chủ yếu của nitrogen.
Lời giải:
Các dạng tồn tại: N2, NO3-, NH4+, hợp chất hữu cơ.
Các quá trình chuyển hóa chủ yếu của nitrogen:
- Khí nitrogen được chuyển hóa thành các nitrogen oxide và ammonium bởi vi sinh vật cố định nitrogen, sản xuất phân bón hoặc quá trình lí hóa tự nhiên
- Thực vật và vi sinh vật hấp thụ nguồn nitrogen ở dạng NH4+ và NO3- đồng hóa thành các hợp chất hữu cơ.
- Quá trình phan nitrate ở vi sinh vật tạo ra khi nitrogen quay trở lại khí quyển.
Luyện tập 1: Dựa vào chu trình carbon và chu trình nước, giải thích tại sao chặt phá rừng và đốt cháy nhiên liệu hóa thạch là một phần nguyên nhân của hiện tượng Trái Đất ấm lên dẫn tới xuất hiện các hiện tượng bất thường như lũ lụt, hạn hán.
Lời giải:
+ Chặt phá rừng làm giảm khí CO2 được cây hấp thụ, mất rừng phòng hộ gây lũ lụt, xói mòn đất; đốt cháy nhiên liệu hóa thạch làm tăng khí CO2 thải vào khí quyển, từ đó gây nên các hiện tượng bất thường.
+ Hiện tượng phì dưỡng ở các vực nước: do con người sản xuất một lượng lớn phân đạm từ khí nitrogen. Việc sử dụng phân đạm không hợp lí trong thời gian dài dẫn đến suy thoái đất nông nghiệp; lượng phân đạm dư thừa bị rửa trôi ra sông, hồ,... gây ra hiện tượng phì dưỡng và một phần NO3- thấm xuống tầng đất sâu hơn gây ô nhiễm nguồn nước ngầm.
Luyện tập 2: Dựa vào chu trình nitrogen, hãy cho biết hiện tượng phì dưỡng ở các vực nước liên quan như thế nào đến các hoạt động của con người.
Lời giải:
Hiện tượng phì dưỡng ở các vực nước có liên quan đến hoạt động của con người:
- Việc sử dụng phân đạm không hợp lí trong thời gian dài làm tăng hàm lượng chất dinh dưỡng trong đất, chủ yếu là nitrogen và phosphorus. Các chất dinh dưỡng thấm xuống đất, gây ô nhiễm các mạch nước ngầm. Các chất dinh dưỡng cũng bị rửa trôi dẫn đến hiện tượng phì dưỡng ở các hệ sinh thái trên cạn khác và hệ sinh thái dưới nước.
- Ngoài ra, chất thải từ hoạt động chăn nuôi, đặc biệt là phân gia súc hoặc nước thải sinh hoạt, sản xuất chưa qua xử lí cũng là những nguồn cung cấp nitrogen và phosphorus cho hiện tượng phì dưỡng ở các vực.
II. Sinh quyển và các khu sinh học
Câu hỏi 5: Hãy giải thích tại sao Sinh quyển là tổ chức sống lớn nhất Trái Đất.
Lời giải:
- Sinh quyền là tổ chức sống bao gồm toàn bộ các phần đất, nước, không khí có sự sông bao quanh Trái Đất. Sinh quyển bao quanh Trái Đất, bao gồm địa quyển (độ sâu đến khoảng vài chục mét), thuy quyên (sâu hơn 8km) và tầng thấp của khí quyển (độ cao đến ít nhất 8km). Sinh quyển được tạo nên bởi tất cả các hệ sinh thái, giữa chúng có sự kết nối, tác động qua lại với nhau ở phạm vi toàn cầu thông qua các chu trình vật chất.
→ Sinh quyển là tổ chức sống lớn nhất Trái Đất.
Câu hỏi 6: Nêu các tiêu chí để phân chia các khu sinh học.
Lời giải:
+ Dựa vào thành phần sinh vật và đặc điểm của các nhân tố vô sinh, sinh quyển được chia thành nhiều khu sinh học khác nhau. Khu sinh học là một đơn vị địa sinh học bao gồm một quần xã sinh vật được hình thành tương ứng với các điều kiện môi trường vật lí (như cấu trúc đất, nước,....) và khí hậu. Các khu sinh học được chia thành khu sinh học trên cạn và khu sinh học dưới nước. Các khu sinh học trên cạn được phân chia chủ yếu dựa trên đặc trưng về thành phần thực vật và các yếu tố khí hậu.
+ Các khu sinh học dưới nước được phân chia chủ yếu dựa vào đặc điểm môi trường nước và các loài sinh vật.
Câu hỏi 7: Dựa vào thông tin trong hình 24.5, hãy dự đoán tầng nước nào ở đại dương có nhiều thực vật phù du sinh sống nhất.
Lời giải:
Tầng nước mặt có nhiều sinh vật phù du sống nhất vì:
- Ánh sáng: Thực vật phù du cần ánh sáng mặt trời để quang hợp và tạo ra thức ăn. Tầng nước mặt nhận được nhiều ánh sáng nhất, do đó, đây là nơi thích hợp nhất cho sự phát triển của thực vật phù du.
- Chất dinh dưỡng: Tầng nước mặt cũng có nhiều chất dinh dưỡng do các dòng hải lưu mang đến từ các khu vực khác nhau của đại dương.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ ở tầng nước mặt thường thích hợp cho sự phát triển của thực vật phù du.
Câu hỏi 8: Trình bày một số biện pháp bảo vệ Sinh quyển và tài nguyên sinh học ở các khu sinh học.
Lời giải:
Một số biện pháp được áp dụng để bảo vệ Sinh quyển và tài nguyên sinh học như:
- Giảm thiểu phát thải khí nhà kính gây biến đổi khí hậu bằng cách giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch, giảm khai thác xi-măng,...
- Quản lí sử dụng đất, bảo vệ các hệ sinh thái quan trọng. Ví dụ: Quy hoạch quản lí rừng và các vùng sản xuất nông nghiệp để bảo vệ rừng, ngăn chặn chặt phá rừng làm đất sản xuất.
- Không khai thác, sử dụng các loài sinh vật có nguy cơ tuyệt chủng. Ví dụ: Không sử dụng ngà voi, sừng tê giác để hạn chế việc săn bắt các loài này trong tự nhiên.
- Giáo dục nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của môi trường và các loài sinh vật.
- Thành lập và nâng cao hiệu quả quản lí các khu bảo tồn để bảo vệ nguyên vẹn các hệ sinh thái. Ví dụ: Việt Nam đã thành lập hơn 180 khu bảo tồn, trong đó có nhiều vườn quốc gia như Cúc Phương, Núi Chúa, Mũi Cà Mau.,
- Khuyến khích các hoạt động giảm thiểu tác động đến môi trường như: không tiêu thụ, khai thác các loài sinh vật đang bị đe dọa tuyệt chủng; quản lí, giảm chất thải trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt,...
- Hợp tác quốc tế để bảo vệ các loài sinh vật, các hệ sinh thái. Ví dụ: Nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam, đã tham gia Công ước RAMSAR để bảo tồn và sử dụng bền vững các khu vực đất ngập nước; tham gia Công ước quốc tế CITES nhằm đảm bảo các hoạt động thương mại quốc tế các loài động vật và thực vật mà không đe dọa sự tồn tại của chúng trong tự nhiên; phê duyệt thực hiện Nghị định thư Kyoto về cắt giảm phát thải khí nhà kính.
Vận dụng: Bản thân em và gia đình đã làm gì để bảo vệ tài nguyên sinh học ở địa phương?
Lời giải:
Bản thân em và gia đình đã:
+ Tiết kiệm nước.
+ Tham gia các hoạt động trồng cây gây rừng.
+ Quyên góp, ủng hộ các chiến dịch vì môi trường....