Giải bài tập SGK Sinh học 12 Bài 44: Chu trình sinh địa hóa và sinh quyển

Hãy trình bày khái quát thế nào là chu trình sinh địa hoá trên Trái Đất. 

Phương pháp giải

• Xem lại Chu trình sinh địa hóa
• 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.

Hướng dẫn giải

• Trình bày khái quát về chu trình sinh địa hoá:
• Chu trình sinh địa hoá là chu trình trao đổi các chất vô cơ trong tự nhiên, theo đường từ mỏi 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 hoá không tham gia vào chu trình tuần hoàn mà lắng đọng trong môi trường.
• 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. 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, bậc 2,... tới bậc cao nhất. Khi sinh vật chết đi, xác của chúng sẽ bị phân giải thành chất vô cơ, sinh vật trong quần xã sử dụng một phần vật chất vô cơ tích luỹ trong môi trường vô sinh trong chu trình vật chất tiếp theo.

Trong mỗi chu trình sinh địa hóa có một phần vật chất trao đổi và tuần hoàn, một phần khác trở thành nguồn dự trữ hoặc không còn tuần hoàn trong chu trình. Em hãy phân biệt hai thành phần đó và lấy ví dụ minh họa.

Phương pháp giải

• 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.

Hướng dẫn giải

- Phân biệt phần vật chất trao đổi và tuần hoàn, phần khác trở thành nguồn dự trữ hoặc không còn tuần hoàn trong chu trình.

• Phần vật chất trao đổi và tuần hoàn: Là thành phần khi đi qua quần xã sinh vật ít bị thất thoát và hoàn lại cho chu trình tiếp theo.
• Phần vật chất trở thành nguồn dự trữ hoặc không còn tuần hoàn trong chu trình: Là các chất sau khi đi qua quần xã sinh vật thì chúng tách ra khỏi chu trình và đi vào các chất lắng đọng, như đá, vỏ cứng của các sinh vật, lâu dần có thể trở thành khoáng sản.

- Ví dụ trong chu trình cacbon: 

• Phần vật chất trao đổi và tuần hoàn: Cacbon được lấy từ không khí vào cơ thể của sinh vật sản xuất như thực vật, vi khuẩn, tảo... tạo thành sản phẩm hữu cơ (đường). Lượng sản phẩm đó có thể được sinh vật tiêu thụ ăn và hấp thụ. Các sinh vật sống hoạt động và hô hấp thải CO₂ vào không khí và các chất thait khác vào đất. Khi sinh vật chết, xác sinh vật bị phân giải thành thành CO₂ và các sản phẩm khác trả lại môi trường. Vòng tuần hoàn được khép kín.
• Phần vật chất trở thành nguồn dự trữ hoặc không còn tuần hoàn trong chu trình: phần vật chất không được phân giải mà lắng đọng thành trầm tích dưới biển như vỏ đá vôi, xác của động vật, hoặc vùi trong lòng đất... 

Những nguyên nhân nào làm cho nồng độ khí CO₂ trong bầu khí quyển tăng? Nêu hậu quả và cách hạn chế?

Phương pháp giải

• 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.
• Khi sử dụng và phân hủy các hợp chất chứa cacbon, sinh vật trả lại CO2 và nước cho môi trường.

Hướng dẫn giải

- Những nguyên nhân 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 cùa vi sinh vật; 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 một phần CO₂ qua quang hợp, đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng CO₂ của bầu khí quyển. Nếu thảm thực vật, nhất 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.

- Hậu quả của nồng độ CO₂ tăng cao là gây hiện tượng hiệu ứng nhà kính làm cho Trái Đất nóng lên, gây thêm nhiều thiên tai cho Trái Đất.

- Cách hạn chế: Hạn chế sừ dụng các nguyên liệu hoá thạch trong công nghiệp và giao thồng vận tải; trồng cây gây rừng để góp phần cân bằng lượng khí CO₂ trong bầu khí quyển.

Hãy nêu các biện pháp sinh học để nâng cao hàm lượng đạm trong đất nhằm cải tạo đất và nâng cao năng suất cây trồng.

Phương pháp giải

• Xem lại Chu trình nitơ
• Chu trình nitơ: 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). Nitơ từ xác sinh vật trở lại môi trường đất, nước thông qua hoạt động phân hủy, trao đổi.

Hướng dẫn giải

Các biện pháp sinh học để nâng cao hàm lượng đạm trong đất, nhằm cải tạo đất và nâng cao năng suất cây trồng: trồng cây họ đậu góp phần cải tạo đất, thả bèo hoa dâu vào ruộng lúa làm tăng lượng đạm cho lúa, cung cấp cho đất các chế phẩm sinh học là các vi sinh vật cố định đạm

Nguyên nhân nào làm ảnh hưởng tới chu trình nước trong tự nhiên, gây nên lũ lụt, hạn hán hoặc ô nhiễm nguồn nước? Nêu cách khắc phục.

Phương pháp giải

• 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.

Hướng dẫn giải

- Nguyên nhân làm ảnh hưởng tới vòng tuần hoàn nước 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 gây lụt lội và xói mòn đất, hạn chế lượng nước ngầm xuống 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 cây gây rừng sẽ góp phần hạn chế dòng chảy trên mặt đất. Qua đó lượng nước ngầm xuống các mạch nước ngầm nâng cao hơn, đồng thời hạn chế nhiều tác hại như lũ quét, xói mòn đất. Cây xanh thoát hơi nước góp phần vào tuần hoàn nước của Trái Đất.
• Bảo vệ các nguồn nước sạch, chống 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.

Phương pháp giải

• Xem lại Sinh quyển
• Sinh quyển gồm toàn bộ sinh vật sống trong các lớp đất, nước, không khí của Trái Đất. Trong sinh quyển, sinh vật và các nhân tố vô sinh liên quan chặt chẽ với nhau qua các chu trình sinh địa hóa, hình thành nên hệ thống tự nhiên trên toàn cầu.
• 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.

Hướng dẫn giải

•  Sinh quyển là một hệ sinh thái khổng lồ, bao gồm toàn bộ các cơ thể sống tồn tại 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 mét (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 thuỷ quyển).
• Sinh quyển được chia thành nhiều vùng sinh thái khác nhau, tuỳ theo các đặc điểm địa lí. khí hậu và sinh vật sống trên đó. Mỗi vùng là một khu sinh học lớn (biôm). Các khu sinh học được phân ra thành khu trên cạn, nước ngọt và khu sinh học biển.
• Ví dụ, về các khu sinh học trên cạn, nước ngọt và biển: các khu rừng bảo vệ Vườn Quốc gia như Vườn Quốc gia Cúc Phương, Tam Đảo, Nam Cát Tiên,... Khu sinh học dưới nước của nước ta: khu bảo vệ Hòn Mun, Khánh Hoà.
• Sắp xếp các khu sinh học trên cạn, theo thứ tự từ Cực Bắc về xích đạo cùa Trái Đất: Đồng rêu đới lạnh, rừng lá kim phương Bắc (rừng Taiga), rừng rụng lá ôn đới. thảo nguyên, rừng Địa Trung Hải, rừng rậm nhiệt đới, hoang mạc và savan.