Đáp án Sinh học 12 cánh diều Bài 24: Chu trình sinh - địa - hóa và sinh quyển

BÀI 24. CHU TRÌNH SINH - ĐỊA - HÓA VÀ SINH QUYỂN

Mở đầu: Sinh vật thường xuyên hấp thụ các chất dinh dưỡng vô cơ để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ. Giải thích tại sao các chất dinh dưỡng vô cơ không bị cạn kiệt mặc dù các chất này chỉ có một lượng giới hạn.

Hướng dẫn chi tiết:

Các chất dinh dưỡng vô cơ không bị cạn kiệt mặc dù các chất này chỉ có một lượng giới hạn vì sau khi tổng hợp các chất hữu cơ và hoàn thành chu trình sống, sinh vật sau khi chết sẽ phân giải thành chất vô cơ quay trở lại môi trường tạo thành chu trình sinh - địa - hóa.

I. CHU TRÌNH SINH - ĐỊA - HÓA

Câu 1: Vẽ sơ đồ khái quát thể hiện quá trình trao đổi chất trong tự nhiên.

Hướng dẫn chi tiết:

Sơ đồ:

Câu 2: Quan sát hình 24.1 và trình bày chu trình nước.

Hướng dẫn chi tiết:

Chu trình nước: Hơi nước ngưng tụ thành nước mưa rơi xuống mặt đất, một phần thấm xuống các mạch nước ngầm, một phần tích lũy trong ao, hồ, sông, suối,… Nước mưa quay trở lại bầu khí quyển dưới dạng nước thông qua hoạt động thoát hơi nước qua khí khổng của lá cây và bốc hơi nước trên mặt đất.

Câu 3: Quan sát hình 24.2 và trình bày khái quát chu trình carbon.

Hướng dẫn chi tiết:

Chu trình carbon: Carbon đi vào chu trình dưới dạng CO₂. Thực vật quang hợp sử dụng CO₂ để tạo ra chất hữu cơ, 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 4: Nêu tên các dạng tồn tại và các quá trình chuyển hoá chủ yếu của nitrogen.

Hướng dẫn chi tiết:

Nitrogen tồn tại ở hai dạng chính là dạng phân tử và dạng muối. Các quá trình chuyển hóa chủ yếu: Khí nitrogen dược chuyển hoá thành các nitrogen oxide và ammonium bởi vi sinh vật cố định nitrogen, sản xuất phân bón hoặc quá trình lí hoá tự nhiên. Quá trình phản nitrate ở vi sinh vật tạo ra khí nitrogen quay trở lại khí quyển.

Luyện tập:

• Dựa vào chu trình carbon và chu trình nước, giải thích tại sao chặt phá rừng và đốt cháy nhiên liệu hoá 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.
• 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.

Hướng dẫn chi tiết:

• 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.
• Ở các vực nước có hiện tượng phì dưỡng 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.

II. SINH QUYỂN VÀ CÁC KHU SINH HỌC

Câu 1: Hãy giải thích tại sao Sinh quyển là tổ chức sống lớn nhất Trái Đất.

Hướng dẫn chi tiết:

Vì sinh quyển bao gồm toàn bộ các hệ sinh thái trên Trái Đất, các hệ sinh thái có mối quan hệ chặt chẽ với nhau thông qua các nhân tố vô sinh hình thành nên hệ sinh thái lớn nhất là sinh quyển.

Câu 2: Nêu các tiêu chí để phân chia các khu sinh học.

Hướng dẫn chi tiết:

• 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.
• 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 3: 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Tầng đáy đại dương có nhiều sinh vật phù du sinh sống nhất.

Câu 4: Trình bày một số biện pháp bảo vệ sinh quyển và tài nguyên sinh học ở các khu sinh học.

Hướng dẫn chi tiết:

Một số biện pháp bảo vệ sinh quyển và tài nguyên sinh học ở các khu sinh học: 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; 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 doạ 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.

Vận dụng: Bản thân em và gia đình đã làm gì để bảo vệ tài nguyên sinh học ở địa phương.

Hướng dẫn chi tiết:

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,...

sinh (như đất, nước, ánh sáng,...). Các thành phần này tương tác với nhau như thế nào?

Hướng dẫn chi tiết:

Các nhân tố vô sinh quyết định sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật và sinh vật cũng ảnh hưởng ngược lại các nhân tố vô sinh.

I. KHÁI QUÁT VỀ HỆ SINH THÁI

Câu 1: Quan sát hình 23.1, kể tên một số nhóm sinh vật trong quần xã và nhân tố vô sinh. Giải thích tại sao khu vực này được xem là một hệ sinh thái.

Hướng dẫn chi tiết:

• Một số nhóm sinh vật trong quần xã: ngựa vằn, trâu rừng, cỏ,...
• Nhân tố vô sinh: nước, ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm,...
• Khư vực vày được xem là một hệ sinh thái vì khu vực này bao gồm quần xã sinh vật và môi trường vô sinh có tác động qua lại với nhau trong một khoảng không gian nhất định.

Câu 2: Phân biệt hệ sinh thái tự nhiên và hệ sinh thái nhân tạo. Nêu một số ví dụ về hệ sinh thái tự nhiên và hệ sinh thái nhân tạo.

Hướng dẫn chi tiết:

• Hệ sinh thái tự nhiên có số lượng loài lớn; sử dụng nguồn vật chất, năng lượng sẵn có trong môi trường; ví dụ như đại dương.
• Hệ sinh thái nhân tạo có số lượng loài ít; không chỉ sử dụng nguồn vật chất, năng lượng của môi trường mà còn được con người bổ sung thêm từ các nguồn khác; ví dụ như cánh đồng lúa.

II. TRAO ĐỔI VẬT CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI

Câu 1:

• Quan sát và vẽ ít nhất hai chuỗi thức ăn có trong hình 23.5.
• Xác định ít nhất một loài là mắt xích chung của các chuỗi thức ăn.

Hướng dẫn chi tiết:

• Chuỗi thức ăn:

1. Tảo ® Ấu trùng ruồi ® Côn trùng ® Cá hồi.
2. Tảo ® Ấu trùng ruồi ® Cá gai ® Cá hồi.

• Mắt xích chung: côn trùng, cá gai, ấu trùng ruồi, cá rutilut.

Luyện tập: Vẽ một chuỗi thức ăn và một lưới thức ăn đơn giản với các sinh vật quan sát được trong một hệ sinh thái ở địa phương.

Hướng dẫn chi tiết:

• Chuỗi thức ăn:
• Lưới thức ăn: cỏ ® côn trùng ® chim ® đại bàng.

Câu 2: Dựa vào thông tin ở hình 23.6, hãy mô tả khái quát dòng năng lượng đi vào và đi ra khỏi hệ sinh thái.

Hướng dẫn chi tiết:

Dòng năng lượng đi vào và đi ra khỏi hệ sinh thái: Năng lượng đi vào, truyền qua các thành phần và ra khỏi hệ sinh thái. Năng lượng từ ánh sáng mặt trời được chuyển hoá thành năng lượng hoá học nhờ các sinh vật sản xuất. Thông qua lưới thức ăn, năng lượng hoá học được chuyển qua các sinh vật trong hệ sinh thái. Cuối cùng, năng lượng được thải ra môi trường dưới dạng nhiệt.

Câu 3: Phân biệt các dạng tháp sinh thái.

Hướng dẫn chi tiết:

Có ba dạng tháp sinh thái: Tháp năng lượng biểu diễn sản lượng của mỗi bậc dinh dưỡng. Tháp sinh khối biểu diễn sinh khối (khối lượng trên một đơn vị diện tích hoặc thể tích) của các bậc dinh dưỡng. Tháp số lượng biểu diễn số lượng hoặc mật độ cá thể của các bậc dinh dưỡng.

III. SỰ BIẾN ĐỘNG CỦA HỆ SINH THÁI

Câu 1: Nêu một số nguyên nhân bên trong và nguyên nhân bên ngoài dẫn đến diễn thế sinh thái.

Hướng dẫn chi tiết:

Nguyên nhân bên ngoài thường liên quan đến các hiện tượng bất thường của môi trường ngoài như: bão, lũ lụt, cháy, ô nhiễm,... Nguyên nhân bên trong là sự cạnh tranh giữa các loài trong quần xã.

Luyện tập: Lấy một ví dụ về diễn thế sinh thái ở địa phương em. Phân tích sự biến đổi cơ bản về quần xã sinh vật trong quá trình diễn thế sinh thái.

Hướng dẫn chi tiết:

Ví dụ: diễn thế thứ sinh ở rừng U Minh sau đám cháy. Sau một thời gian, quần xã tiên phong xuất hiện trên lớp mùn sau đám cháy để lại, sau đó phát triển dần trở lại và rừng được phục hồi.

Câu 2: Hãy cho biết nếu trong 10 năm tới nồng độ CO₂ tiếp tục biến đổi theo xu hướng như trong hình 23.9 thì nhiệt độ trung bình toàn cầu sẽ thay đổi như thế nào?

Hướng dẫn chi tiết:

Nhiệt độ trung bình toàn cầu sẽ tăng nếu trong 10 năm tới nồng độ CO₂ tiếp tục biến đổi theo xu hướng như trong hình 23.9.

Luyện tập: Sự ấm lên toàn cầu, phì dưỡng và sa mạc hóa ảnh hưởng thế nào đến sự cân bằng của các hệ sinh thái?

Hướng dẫn chi tiết:

• Sự ấm lên toàn cầu gây nhiều hậu quả nghiêm trọng như sự tan băng ở các cực của Trái Đất, nước biển dâng, các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt như mưa bão, lũ lụt, hạn hán, các đợt nóng, lạnh bất thường xảy ra thường xuyên hơn. Những hiện tượng này đe doạ, gây suy giảm đa dạng sinh học ở các hệ sinh thái và ảnh hưởng đến đời sống của các cộng đồng dân cư địa phương.
• Phì dưỡng: độ đa dạng của thực vật bị suy giảm do hàm lượng dinh dưỡng trong đất tăng. Hàm lượng dinh dưỡng trong nước cao dẫn tới sự phát triển mạnh của thực vật phù du, gây ô nhiễm các thuỷ vực.
• Sa mạc hoá: khiến quần xã sinh vật bị suy giảm.

IV. THỰC HÀNH THIẾT KẾ HỆ SINH THÁI NHÂN TẠO

1. Cơ sở lí thuyết

Quần xã sinh vật và các yếu tố vô sinh của môi trường luôn có tác động qua lại với nhau. Quần xã sinh vật có các sinh vật sản xuất, các sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân giải. Để xây dựng một hệ sinh thái cần thiết lập một quần xã sinh vật đơn giản và các điều kiện môi trường cần thiết nhằm duy trì sự tồn tại của quần xã sinh vật.

2. Các bước tiến hành

• Chuẩn bị:
• Nguyên vật liệu: bể kính, đất, cát, đá, nước.
• Dụng cụ, thiết bị: lam kính, lamen, ống hút, kính hiển vi, thiết bị chụp ảnh (nếu có). Sinh vật: các thực vật thuỷ sinh (2 - 4 cây sen nhỏ, 100 - 200 cây bèo tấm) và các loài động vật nhỏ (10 con ốc, 10 con cá).
• Tiến hành:
• Tạo sinh cảnh đáy bể: đổ đất, cát với độ dày 10 cm. Thêm đá và cành cây khô để tạo thêm tiểu cảnh.
• Tạo nhóm sinh vật sản xuất ban đầu bằng cách trồng cây sen xung quanh bể và thả bèo tấm trên mặt đất.
• Nhẹ nhàng đổ nước vào bể, tạo độ sâu 20 cm nước.
• Thêm các sinh vật tiêu thụ (ốc, cá) vào bể.
• Đặt bể ở nơi có ánh sáng vừa phải. Theo dõi sự thay đổi của các sinh vật ban đầu sau 1 tuần. Chụp ảnh hệ sinh thái.
• Khi mới xây xong bể, lấy các mẫu nước ở 5 vị trí khác nhau trong bể và quan sát các vi sinh vật trên kính hiển vi. Sau 1 tuần, tương tự như lần đầu, lấy mẫu nước và quan sát các vi sinh vật.

3. Báo cáo

Câu 1: So sánh thành phần và số lượng cá thể của các sinh vật sản xuất và sinh vật tiêu thụ ở thời điểm mới xây xong bể và thời điểm sau 1 tuần.

Hướng dẫn chi tiết:

Thành phần loài không thay đổi, số lượng cá tăng, số lương cây thủy sinh giảm.

Câu 2: So sánh thành phần sinh vật ở hai lần quan sát, bao gồm các loài sen, bèo tấm, ốc, cá và các vi sinh vật khác (nếu có).

Hướng dẫn chi tiết:

Thành phần loài không thay đổi sau hai lần quan sát.

BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

• Tên thí nghiệm: Thiết kế hệ sinh thái nhân tạo (bể cá).
• Nhóm thực hiện:
• Kết quả và thảo luận: Thu được hệ sinh thái nhân tạo với các thành phần loài không thay đổi sau hai lần quan sát.
• Kết luận:
• Cần phải cần trong khi chọn nuôi các loài cá, tìm hiểu kĩ tập tính của từ loài.
• Có kế hoạch kiểm soát sự sinh trưởng và phát triển của các sinh vật trong bể cá.
• Nên dọn bể cá định kì để đảm bảo môi trường sống cho các sinh vật.

Vận dụng: Bảng 23.1 thể hiện năng lượng của một số thành phần khác nhau trong hệ sinh thái đầm lầy nước mặn.

• Nhận xét hiệu suất sinh thái giữa các bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái này.
• Vẽ tháp sinh thái năng lượng tương ứng với các bậc dinh dưỡng.

Hướng dẫn chi tiết:

• Hiệu suất sinh thái giảm mạnh qua các bậc dinh dưỡng.
• Tháp sinh thái năng lượng: