Bài 44: CHU TRÌNH SINH ĐỊA HÓA VÀ SINH QUYỂNI. MỤC TIÊU1. Kiến thức- Nêu khái niệm khái quát về chu trình sinh địa hóa. - Nêu được nội dung chu trình cacbon, nitơ, nước. - Nêu được khái niệm sinh quyển , các khu sinh học trong sinh quyển và lấy ví dụ minh họa các khu sinh học đó. 2. Kỹ năng- Rèn luyện kỹ năng quan sát, phân tích, tổng hợp, suy luận.- Phát triển kỹ năng hợp tác nhóm.3. Thái độ- Giải thích được nguyên nhân của một số hoạt động gây ô nhiễm môi trường từ đó nâng cao ý thức bảo vệ môi trường thiên nhiên.II.PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC- Máy tính, máy chiếu đa phương tiện- PHT : Quan sát tranh 2 và đoạn phim mô phỏng 1: Chu trình sinh địa hóa cacbon. Thảo luận nhóm 2 phút hoàn thành PHT :1. Hãy viết số thứ tự các mũi tên chỉ : - Con đường Cacbon đi từ môi trường vô cơ vào QX? .Tên quá trình này?CO2 trong không khíHợp chất C trong SVSXHợp chất C trong SVTT bậc 1Hợp chất C trong SVTT bậc 2SVPGHợp chất C trong xác SVHợp chất C trong các chất lắng đọngChết Chết Chết …- Cacbon trao đổi trong QX? - Các con đường hoàn trả Cacbon vào môi trường vô cơ? .Tên quá trình này?2. Có phải tất cả lượng C của QXSV được trao đổi liên tục theo vòng toàn hoàn kín hay không? - Đáp án PHT :Câu 1: - Cacbon đi từ môi trường vô cơ vào quần xã: Khí cacbonic trong khí quyển được thực vật hấp thụ, thông qua quá trình quang hợp tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ có cacbon.- Cacbon trao đổi trong quần xã: trong QX, hợp chất Cacbon trao đổi thông qua chuỗi và lưới thức ăn [trên cạn và dưới nước].- Cacbon trở lại môi trường vô cơ qua các con đường:+ Hô hấp của động – thực vật + Phân giải của vi sinh vật.+ Sự đốt cháy nhiên liệu trong công nghiệp.[1][2] [3][4][5][6][7][8][9]CO2 trong không khíHợp chất C trong SVSXHợp chất C trong SVTT bậc 1Hợp chất C trong SVTT bậc 2SVPGHợp chất C trong xác SVHợp chất C trong các chất lắng đọngChết Chết Chết …Câu 2: Không phải tất cả lượng cacbon của QX được trao đổi liên tục theo vòng toàn hoàn kín mà có một phần lắng đọng trong môi trường đất, nước hình thành nên nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu lửu…- Các file ảnh tĩnh+ Tranh 1. Sơ đồ tổng quát về chu trình trao đổi vật chất trong tư nhiên. + Tranh 2. Chu trình cacbon .+ Tranh 3. Sơ đồ chu trình cacbon.+ Tranh 4. Chu trình nitơ.+ Tranh 5. Chu trình tuần hoàn nước trong tư nhiên. + Tranh 6. Sơ đồ chu trình cacbon.+ Tranh 7. Sơ đồ chu trình nitơ+ Tranh 8. Khu sinh học trên cạn phân bố theo vĩ độ và mức độ khô hạn của các vùng trên trái đất.+ Tranh 9. Một số khu sinh học của Việt Nam. - Các file ảnh động+ Phim 1: Chu trình sinh địa hóa cacbon. + Phim 2: Chu trình sinh địa hóa nito.+ Phim 3: Chu trình sinh địa hóa nước.+ Phim 4: Rừng nhiệt đới. III. PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC CHỦ YẾU- PPTQ kết hợp vấn đáp tìm tòi- PP tổ chức hoạt động nhómIV. HOẠT ĐỘNG DẠY - HỌC1.Kiểm tra bài cũ: [Thời gian :5 phút ]Câu 1: Thế nào là chuỗi và lưới thức ăn? Cho ví dụ minh họa về 2 loại chuỗi thức ăn?Câu 2: Hãy chọn phương án trả lời đúng.Quan sát một tháp sinh khối, có thể phân biệt được những thông tin nào sau đây?A. Các loài trong chuỗi và lưới thức ăn.B. Năng suất của sinh vật ở mỗi bậc dinh dưỡng.C. Mức độ dinh dưỡng ở từng bậc.D. Quan hệ giữa các loài trong quần xã.2.Giảng bài mới: Hoạt động 1Tên hoạt động : Tìm hiểu khái quát chu trình sinh địa hóa trên trái đấtMục tiêu : - Nêu khái niệm khái quát về chu trình sinh địa hóa. - Giải thích một cách khái quát sự trao đổi vật chất trong quần xã và chu trình sinh địa hóa.- Rèn luyện kỹ năng quan sát, phân tích, suy luận.Thời gian :5 phút Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung- Chiếu tranh 1 và yêu cầu HS :+ Quan sát tranh 1, trả lời câu lênh: Theo chiều mũi tên, hãy giải thích một cách khái quát sự trao đổi vật chất trong quần xã và chu trình sinh địa hóa? + Thế nào là chu trình sinh địa hóa?- Kết luận : Thông qua các chuỗi thức ăn, vật chất vận động từ môi - Quan sát tranh kết hợp kiến thức SGK muc I, kiến thức đã học ở bài 42, 43 trả lời câu hỏi.I. Trao đổi chất qua chu trình sinh đia hóa - Trao đổi vật chất trong nội bộ quần xã: + SVSX quang tổng hợp nên chất hữu cơ từ chất vô cơ của môi trường. + Sự trao đổi vất chất giữa các SV trong QX được thực hiện thông qua chuỗi và lưới thức ăn. Vật chất được vận chuyển từ SVTT bậc 1, bậc 2 tới bậc cao nhất. + Khi SVchết xác của chúng bị phân giải thành chất vô cơ, SV trong QX sử dụng một phần chất vô cơ tích lũy trong môi trường vô sinh trong chu trình vật chất tiếp theo. - Chu trình sinh địa hóa là chu trình trao đổi các chất vô cơ trong tự nhiên, theo đường từ môi trường ngoài truyền vào cơ thể SV, rồi từ cơ thể SV truyền trở lại môi trường. Một trường đi vào quần xã sinh vật rồi lại thoát khỏi quần xã sinh vật ra môi trường để tạo nên những chu trình khép kín. Vật chất được sử dụng lặp đi lặp lại nhiều lần.phần vật chất của chu trình sinh địa hóa không tham gia vào chu trình tuần hoàn mà lắng đọng trong môi trường Hoạt động 2Tên hoạt động : Tìm hiểu chu trình sinh địa hóa của một số chất : Cacbon, nitơ, nước Mục tiêu : - Nêu được nội dung chủ yếu của chu trình cacbon, nitơ, nước.- Rèn luyện kỹ năng quan sát, phân tích, tổng hợp, kỹ năng hoạt động nhóm.- Giải thích được nguyên nhân của một số hoạt động gây ô nhiễm môi trường từ đó nâng cao ý thức bảo vệ môi trường thiên nhiên.Thời gian : 20 phút Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung- Chiếu phim 1, tranh 2 yêu cầu HS : Quan sát tranh và đoạn phim mô phỏng1: Chu trình sinh địa hóa cacbon. Thảo luận nhóm 2 phút hoàn thành PHT ?- Tại sao hiện nay hàm lượng CO2 trong khí quyển lại gia tăng?- Sự gia tăng hàm lượng CO2 gây ra những hậu quả nào cho nhân loại? - Xem phim, thảo luận nhóm cử đại diện nhóm trình bày. Các nhóm khác nhận xét ,bổ sung ý kiến hoàn thiện PHT :[Đáp án PHT- Tranh 3]- Hàm lượng CO2 trong khí quyển ngày một gia tăng là do:+ Hoạt động công nghiệp đốt cháy nhiên liệu, giao thông vận tải …thải vào khí quyển lượng lớn CO2 .+ Trong khi đó rừng và các rạn san hô ngày càng bị hủy hoại và thu hẹp… - Sự gia tăng hàm lượng CO2 gây nên hiệu ứng nhà kính, làm cho trái đất ngày một nóng lên gây nhiều II. Một số chu trình sinh địa hóa 1. Chu trình cacbon - Cacbon đi từ môi trường vô cơ vào quần xã: Khí cacbonic trong khí quyển được thực vật hấp thụ, thông qua quá trình quang hợp tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ có cacbon.- Cacbon trao đổi trong quần xã: trong QX, hợp chất Cacbon trao đổi thông qua chuỗi và lưới thức ăn [trên cạn và dưới nước].- Cacbon trở lại môi trường vô cơ qua các con đường :
Một phần của chu trình sinh địa hóa liên quan đến carbon và nước
Chu trình sinh địa hóa là chu trình quay vòng của các nguyên tố hóa học trong sinh quyển theo những con đường xác định.
Trong số hơn 90 nguyên tố được biết trong thiên nhiên có khoảng 30-40 nguyên tố cần thiết cho cơ thể sống. Một số nguyên tố như carbon [C], nitơ [N2], oxy [O2], hydro [H2], phosphor [P] … mà cơ thể đòi hỏi với một số lượng lớn, còn có một số nguyên tố khác cơ thể chỉ đòi hỏi một lượng nhỏ, có khi cực nhỏ [vi lượng], nhưng hết sức cần thiết như đồng [Cu], mangan [Mn] cần cho phản ứng oxy hóa khử. Nói một cách cụ thể hơn, chu trinh sinh địa hóa chính là quá trình trao đổi không ngừng của các nguyên tố hóa học giữa môi trường và quần xã sinh vật và sự đổi mới liên tục của các chất dinh dưỡng chứa trong các mô của sinh vật thông qua xích thức ăn.
Đầu tiên, các nguyên tố hóa học và những chất đơn giản [nước, cácbon dioxyt, muối nitrat, photphat…] có trong môi trường được hấp thụ để tổng hợp nên các chất trong cơ thể thực vật [nguồn thức ăn sơ cấp]. Sinh vật di dưỡng. trước hết là động vật ắn thực vật sử dụng và đồng hóa thức ăn để tào nên nguồn thức ăn động vật đầu tiên. Từ đó thực ăn lại được động vật ăn thịt các cấp tiếp theo sử dụng và đồng hóa. Những chất bài tiết, chất trao đổi và xác chết của mọi sinh vật được sinh vật hoại sinh phân hủy trả lại cho môi trường những nguyên tố hay các chất vô cơ đơn giản ban đầu.
Chu trình sinh địa hóa có thể phân biệt thành 2 loại: Chu trình toàn cầu và chu trình cục bộ.
i] Chu trình toàn cầu [chu trình hoàn hảo/chu trình các chất khí]: khí cácbon dioxyt, oxy, lưu huỳnh và nitrogen có trong bầu khí quyển và chu trình của các nguyên tố này xẩy ra trên phạm vi toàn cầu. Ví dụ một số nguyên tử cácbon, oxygen mà thực vật thu nhận dưới dạng CO2 trong bầu khí quyển có thể thải ra qua hoạt động hô hấp của sinh vật ở cách đó rất xa.
ii] Chu trình cục bộ [chu trình không hoàn hảo/chu trình các chất lắng đọng]: các nguyên tố như photpho, kali, canxi là quá nặng để vận chuyển dưới dạng khí trên bề mặt Trái đất. Trong các hệ sinh thái trên cạn chu trình vận chuyển các nguyên tố này chỉ giới hạn trọng một vùng nhất định. Rễ cây hấp thụ các nguyên tố từ đất và các nguyên tố đó lại quay trở lại đất qua các hoạt động phân giải hữu cơ của sinh vật phân hủy. Tuy nhiên trong các hệ sinh thái thủy sinh, chu trình vận chuyển của các nguyên tố đó có thể xẩy ra trên phạm vi rộng hơn do các nguyên tố hòa tan và vận chuyển theo dòng nước.
Một cách chung nhất, hãy xem xét chu trình dinh dưỡng tổng quát, bao gồm sự vận chuyển các nguồn dự trữ chính của các nguyên tố và sự vận chuyển của các nguyên tố giữa các nguồn dự trữ chính đó. Mỗi nguồn dự trữ có 2 đặc điểm: hoặc chúng chứa chất hữu cơ hoặc chất vô cơ, và hoặc có hoặc không có các chất cần cho sinh vật. Các chất có trong cơ thể sinh vật sống hoặc xác chết [nguồn dự trữ A] là có sẵn cho các sinh vật khác khi chúng ăn và khi sinh vật phân hủy tiêu thụ các xác sinh vật.. Một số nguyên tố chuyển từ nguồn dự trữ chất hữu có trong cơ thể sống sang nguồn dự trữ chất hữu cơ hóa thạch [nguồn dự trữ B]. từ thời gian trước đó rất lâu, khi sinh vật chết chuyển hóa thành than đá, than bùn hoặc dầu lửa. Những chất này không thể được sinh vật đồng hóa trực tiếp.
Các chất vô cơ [nguyên tố hoặc hợp chất] hòa tan trong nước hoặc có trong đất, không khí [ở nguồn dự trữ C] có thể được sinh vật sử dụng trong quá trình đồng hóa và lại trả lại nguồn dự trữ các chất hóa học của chúng một cách nhanh chóng qua các quá trình hô hấp tế bào quá trình bài tiết và phân giải chất hữu cơ. Mặc dù hầu hết các sinh vật không thể trực tiếp hấp thu các nguyên tố vô cơ từ đá [nguồn dự trữ D], nhưng các nguyên tố ở nguồn dự trữ này có thể dần dần được sử dụng nhờ quá trình phong hóa và xói mòn. Tương tự, những vật chất hữu cơ không được sử dụng nằm trong các mỏ hóa thạch có thể trở thành chất vô cơ khi hóa thạch đó bị đốt cháy, giải thoát khí vào bầu khí quyển.
Một số chu trình[sửa]
Một số chu trình sinh địa hoá được nêu ở dưới đây:
Tài liệu tham khảo[sửa]
- Vũ Trung Tạng, Sinh học và Sinh thái học biển, Nxb ĐHQG Hà Nội. 2014
- Vũ Trung Tạng, Sinh thái học Hệ sinh thái, Nxb. Bộ Giáo dục, 2009
- Neil Campbell and Jane Reece,. Biology. Pearson Benjamin Cummings. 2008