Sinh quyển, khu sinh học & chu trình sinh – địa – hóa
Khái niệm sinh quyển và khu sinh học, đặc điểm các khu sinh học trên cạn và dưới nước, ba chu trình sinh – địa – hóa quan trọng (carbon, nitrogen, nước) và các biện pháp bảo vệ sinh quyển
Các hệ sinh thái không tồn tại rời rạc mà được gắn kết với nhau qua các nhân tố vô sinh (khí hậu, sự lưu chuyển vật chất trong không khí, đất, nước trên quy mô toàn cầu), hình thành nên một hệ sinh thái lớn nhất là sinh quyển.
▸ Đặc điểm
• Là cấu trúc hoàn chỉnh có khả năng tự điều chỉnh, sinh vật và sinh cảnh tương tác hai chiều ở trạng thái cân bằng động.
• Thay đổi môi trường ở một địa điểm bất kì đều có thể tác động đến môi trường toàn cầu.
Khu sinh học (biome) là một khu vực lớn trên Trái Đất có các đặc điểm tương tự về khí hậu và có cùng một loại thảm thực vật đặc trưng.
| Nhóm | Các khu sinh học |
|---|---|
| Trên cạn | Rừng nhiệt đới, savanna, hoang mạc, rừng rụng lá ôn đới, thảo nguyên, rừng Địa Trung Hải, rừng lá kim phương bắc, đồng rêu hàn đới |
| Dưới nước | Khu sinh học nước ngọt và khu sinh học nước mặn |
Sinh quyển được cấu thành từ các khu sinh học. Dựa vào đặc điểm mỗi khu, nhà sinh thái học đánh giá được trạng thái của từng khu (ổn định, phát triển hay suy thoái) → đưa ra biện pháp bảo vệ, phục hồi, bảo tồn và khai thác hợp lí.
▸ Rừng nhiệt đới (nhiệt độ TB năm 25 – 29°C)
| Đặc điểm | Rừng mưa nhiệt đới | Rừng cận nhiệt đới |
|---|---|---|
| Khí hậu | Không phân hóa rõ về mùa | Hai mùa rõ rệt (mùa khô 6 – 7 tháng) |
| Lượng mưa | 2.000 – 4.000 mm/năm | 1.500 – 2.000 mm/năm |
| Thảm thực vật | Nhiều tầng, cây lá rộng thường xanh, mọc dày, nhiều dây leo, cây kí sinh | Thưa, nhiều cây bụi gai, cây mọng nước, rất ít dây leo |
Hệ động vật rừng nhiệt đới rất đa dạng: từ thú lớn (gấu, báo, hổ…) đến động vật không xương sống (côn trùng, vắt, giun đất…).
▸ Rừng rụng lá ôn đới
| Đặc điểm | Nội dung |
|---|---|
| Nhiệt độ | Mùa đông khoảng 0°C, mùa hè có thể tới 35°C |
| Lượng mưa | 700 – 2.000 mm/năm |
| Thực vật | Chủ yếu cây lá rộng rụng lá theo mùa (sồi, phong, bạch dương…), ít cây lá kim |
| Động vật | Sóc, nai, thỏ, gấu, chim… thích nghi theo mùa: giảm hoạt động, ngủ đông hoặc di cư khi lạnh |
▸ Khu sinh học nước ngọt (độ mặn dưới 1‰)
Gồm vùng nước chảy (suối, sông) và vùng nước đứng (ao, hồ, đất ngập nước).
| Nhóm sinh vật | Đại diện |
|---|---|
| SV sản xuất | Vi khuẩn lam, tảo, thực vật thủy sinh (bèo hoa dâu, lục bình, súng, sen, dừa nước…) |
| SV tiêu thụ | Động vật phù du, cá, giáp xác… |
Đây còn là nơi kiếm ăn của bói cá, cò, rắn… Một lượng lớn vật chất (muối vô cơ, mùn bã hữu cơ) từ hệ sinh thái trên cạn theo dòng nước lắng đọng ở vùng nước đứng, một phần theo sông chảy ra biển.
▸ Khu sinh học nước mặn
Phân vùng rõ rệt theo chiều ngang (ven bờ, vùng khơi) và chiều thẳng đứng (tầng mặt, tầng giữa, tầng đáy).
| Vùng | Đặc điểm & sinh vật |
|---|---|
| Ven bờ | Gồm cửa sông, rừng ngập mặn, rạn san hô, thảm cỏ biển; SV sản xuất: sú, vẹt, đước, tảo, rong biển… SV tiêu thụ: tôm, sò, cua, cá, san hô, cá ngựa… |
| Vùng khơi | Chiếm ~70% bề mặt Trái Đất, nghèo dinh dưỡng; SV sản xuất (tảo, vi khuẩn quang hợp) chủ yếu ở tầng mặt; SV tiêu thụ: sứa, mực, rùa biển, cá voi… |
| Tầng đáy | Ánh sáng không tới được; chủ yếu là sinh vật phân giải, dùng chất thải và xác sinh vật từ tầng nước trên |
Bảo vệ sinh quyển là nhiệm vụ cấp thiết, cần thực hiện song song hai nhóm biện pháp:
| Nhóm biện pháp | Nội dung cụ thể |
|---|---|
| Giảm thiểu tác động có hại | Giảm tiêu thụ nguyên liệu; tiết kiệm & tái chế; dùng năng lượng tái tạo (điện gió, điện mặt trời); giảm phát thải khí nhà kính; xử lí nước thải trước khi xả |
| Bảo tồn & cải tạo | Trồng rừng, bảo vệ đa dạng sinh vật; thành lập khu dự trữ sinh quyển; phục hồi các hệ sinh thái tự nhiên |
▸ Điều kiện thực hiện hiệu quả
• Tuyên truyền nâng cao ý thức bảo vệ môi trường.
• Nhà nước có chính sách, pháp luật chặt chẽ và thực thi nghiêm túc.
• Hợp tác quốc tế (UNESCO, WWF…) trao đổi thông tin, cùng thực hiện các công ước, chương trình bảo vệ môi trường toàn cầu.
Chu trình sinh – địa – hóa là sự tuần hoàn vật chất qua các dạng khác nhau giữa sinh vật và môi trường; mô tả sự luân chuyển các nguyên tố dinh dưỡng (C, N, P, Ca, S…). Ba chu trình quan trọng: carbon, nitrogen, nước.
▸ Chu trình carbon
Carbon hình thành nên bộ khung phân tử của mọi chất hữu cơ. Dạng tồn tại chính: $\text{CO}_2$ trong khí quyển.
Nitrogen là thành phần cấu tạo của protein, nucleic acid. Dạng tồn tại chủ yếu: khí nitrogen ($\text{N}_2$) trong khí quyển.
| Quá trình | Mô tả |
|---|---|
| Cố định đạm | Một số ít vi sinh vật cố định đạm (sống tự do và cộng sinh) tổng hợp $\text{NH}_4^+$ từ $\text{N}_2$; sau đó nitrogen được chuyển thành chất hữu cơ qua các ion $\text{NH}_4^+$, $\text{NO}_2^-$, $\text{NO}_3^-$ |
| Phân giải | Phân giải chất thải, xác sinh vật → chuyển nitrogen hữu cơ thành $\text{NH}_4^+$ |
| Trả về khí quyển | Một số nhóm vi khuẩn chuyển $\text{NO}_3^-$ thành $\text{N}_2$ trong điều kiện kị khí, trả nitrogen về khí quyển |
| Nguồn cung cấp tự nhiên | Quá trình cố định đạm và một lượng nhỏ $\text{NO}_2$ hình thành nhờ sấm sét |
Nước dạng lỏng nhiều nhất ở đại dương; một lượng lớn đóng băng ở hai cực. Các quá trình chính:
▸ Vai trò của sinh vật & thảm thực vật
• Thực vật trên cạn hấp thu nước từ đất và thoát hơi nước; mọi sinh vật đều hấp thu và bài thải nước.
• Thảm thực vật: giảm rửa trôi, phân tán dòng chảy, cho nước thấm từ từ vào đất, tăng lượng nước lưu trữ trong đất và nước ngầm.
| Đặc điểm | Carbon | Nitrogen | Nước |
|---|---|---|---|
| Vai trò | Khung phân tử chất hữu cơ | Cấu tạo protein, nucleic acid | Dung môi, tham gia phản ứng |
| Dạng chính | $\text{CO}_2$ khí quyển | $\text{N}_2$ khí quyển | $\text{H}_2\text{O}$ ở đại dương |
| Vào sinh vật | Quang hợp | Cố định đạm | Hấp thu |
| Giải phóng | Hô hấp, phân giải | Phân giải | Thoát hơi nước, bài tiết |
| Tác động xấu của người | Đốt nhiên liệu → hiệu ứng nhà kính | Bón phân sai → phú dưỡng, ô nhiễm | Phá rừng → xói mòn, hạn hán |
| Biện pháp | Giảm phát thải, trồng rừng | Bón phân hợp lí, phân vi sinh | Bảo vệ rừng, tiết kiệm nước |
Nitrogen: "Cố – Phân – Trả về $\text{N}_2$"
Nước: "Bốc – Ngưng – Mưa – Thấm"
Cùng luyện Bài 31 – Sinh quyển, khu sinh học & chu trình sinh – địa – hóa!
27 câu: 22 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!
Cô Nguyễn Ngọc Châu
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú