Khái niệm
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.
Một số chu trình sinh địa hóa
a. Chu trình Cacbon
| STUDY TIP
– 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. |
Hình 1.63. 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.
b. Chu trình Nitơ
Hình 1.64. Chu trình Nitơ
| STUDY TIP
Nitơ từ xác sinh vật trở lại môi trường đất, nước thông qua hoạt động phân giải chất hữu cơ của vi khuẩn, nấm,… |
– 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)
– 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
Hình 1.65. 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.
– Nước trên Trái đất luôn luân chuyển theo vòng tuần hoàn và phụ thuộc vào thảm thực vật.
Dòng năng lượng trong hệ sinh thái
a. Phân bố năng lượng trên trái đất
Hình 1.66. Dòng vật chất và năng lượng trong hệ sinh thái
– Mặt trời là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho sự sống trên trái đất.
– Sinh vật sản xuất chỉ sử dụng được những tia sáng nhìn thấy (50% bức xạ) cho quang hợp.
| STUDY TIP
Quang hợp chỉ sử dụng khoảng 0,2% – 0,5% tổng lượng bức xạ để tổng hợp chất hữu cơ. |
b. Dòng năng lượng trong hệ sinh thái
– Thực vật sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời và tiếp nhận chất dinh dưỡng từ khí quyển và đất.
– Các chất dinh dưỡng và năng lượng được dự trữ ở thực vật rồi được phân phối dần qua các mắt xích thức ăn.
– Càng lên bậc dinh dưỡng cao hơn thì năng lượng càng giảm.
| LƯU Ý
Vật chất được tuần hoàn theo chu trình sinh địa hóa nhưng năng lượng chỉ truyền theo một chiều mà không tuần hoàn. |
c. Hiệu suất sinh thái
– Trong các hệ sinh thái, khi chuyển từ bậc dinh dưỡng thấp lên bậc dinh dưỡng cao liền kề trung bình trong sinh quyển năng lượng mất đi 90%, nghĩa là hiệu suất sử dụng năng lượng của bậc sau là 10%.
– Sự thất thoát năng lượng lớn là do:
+ Một phần lớn năng lượng của sinh vật làm thức ăn không sử dụng được
+ Một phần được động vật sử dụng nhưng không được đồng hóa mà thải ra môi trường dưới dạng các chất bài tiết và phần quan trọng khác mất đi do hô hấp của động vật.
Hình 1.67. Sự chuyển hóa năng lượng qua các bậc dinh dưỡng
Hiệu suất sinh thái là tỉ lệ % chuyển hoá năng lượng qua các bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái.
– Hiệu suất sinh thái của bậc dinh dưỡng sau tích luỹ được thường là 10% so với bậc trước liền kề.
Hiệu suất sinh thái:
H (%) là hiệu suất sinh thái.
: Là năng lượng ở bậc dinh dưỡng n
: Là năng lượng ở bậc dinh dưỡng n +1
Khi đó: $H=\frac{{{Q}_{n}}}{{{Q}_{n+1}}}\times 100%$
Sinh quyển
Sinh quyển là lớp vật chất bao quanh Trái Đất có diễn ra hoạt động sống của sinh giới.
a. Các khu sinh học trong sinh quyển
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 lá kim phương Bắc (Taiga), rừng lá rộng rụng theo mùa và rừng hỗn tạp ôn đới Bắc Bán Cầu, rừng ẩm thường xanh nhiệt đới.
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.
b. Sinh thái học và việc quản lý tài nguyên thiên nhiên
| Dạng tài nguyên | Khái niệm | Các dạng tài nguyên |
| Tài nguyên tái sinh | Là tài nguyên có thể tự duy trì hoặc tự bổ sung, khôi phục một cách liên tục khi được quản lý một cách hợp lý. | Tài nguyên nước sạch, đất, không khí sạch, đa dạng sinh học… |
| Tài nguyên không tái sinh | Là tài nguyên tồn tại hữu hạn, không tự khôi phục lại được, sẽ tự mất đi hoặc biến đổi sau quá hình sử dụng. | Nhiên liệu hóa thạch Khoáng sản (than đá, dầu khí, các loại quặng, kim loại…) |
| Tài nguyên năng lượng vĩnh cửu | Tài nguyên sạch, khi sử dụng không gây ô nhiễm môi trường. | Năng lượng gió, thủy triều, mặt trời, sóng… |
