Một nguyên tử có thể đi qua nhiều cơ thể
Carbon trong CO₂ có thể được cây đưa vào chất hữu cơ, chuyển sang động vật qua thức ăn rồi trở lại môi trường. Các nguyên tố không mất đi sau một lần sử dụng; chúng chuyển giữa nhiều dạng và nơi dự trữ.
Chu trình sinh–địa–hóa
Chu trình sinh–địa–hóa là sự vận chuyển và biến đổi vật chất giữa sinh vật với các thành phần môi trường như khí quyển, nước, đất và đá. Có các quá trình sinh học, hóa học và vật lí cùng tham gia. Một phần vật chất có thể nằm lâu trong trầm tích hoặc dạng dự trữ; không phải tất cả trở lại cơ thể ngay. Vật chất tuần hoàn không có nghĩa một hệ sinh thái nhỏ hoàn toàn khép kín với bên ngoài.
Chu trình nước
Nước bốc hơi từ mặt nước, mặt đất và thoát hơi qua thực vật; hơi nước ngưng tụ, rồi trở lại bề mặt qua mưa hoặc các dạng giáng thủy khác. Nước có thể chảy trên mặt, thấm xuống đất và đi theo dòng ngầm, cuối cùng trở về sông, hồ, biển.
Sinh vật lấy nước, sử dụng trong các quá trình sống và trả nước ra môi trường. Chu trình này liên quan chặt chẽ tới năng lượng mặt trời và trọng lực.
Nước có tuần hoàn nhưng nước sạch có thể sử dụng tại một địa điểm, thời điểm vẫn có giới hạn. Ô nhiễm hoặc khai thác nước ngầm vượt khả năng bổ cập không được giải quyết chỉ bằng việc nói “rồi nước sẽ quay lại”.
Chu trình carbon
| Đường chuyển chính | Quá trình |
|---|---|
| CO₂ → chất hữu cơ ở sinh vật sản xuất | Quang hợp |
| Chất hữu cơ từ sinh vật này sang sinh vật khác | Ăn và đồng hóa thức ăn |
| Chất hữu cơ → CO₂ | Hô hấp, phân giải hiếu khí; đốt cháy vật chất hữu cơ |
| Carbon vào nơi dự trữ lâu dài | Lắng đọng, chôn vùi và các quá trình địa chất |
Cây cũng hô hấp, không chỉ hấp thụ CO₂. Khi xét tổng tác động của thảm thực vật lên carbon, cần xét lượng lấy vào và lượng trả ra cùng các thay đổi dự trữ.
Đốt nhiên liệu hóa thạch chuyển carbon từ nơi dự trữ lâu dài vào khí quyển. Phá rừng còn làm mất sinh khối và giảm khả năng hấp thụ; vì vậy các hoạt động này ảnh hưởng cân bằng carbon. Không đồng nhất chu trình carbon với việc năng lượng cũng quay vòng.
Đọc các bước trong chu trình nitrogen
Thực vật thường hấp thụ nitrogen khoáng dưới dạng NH₄⁺ và NO₃⁻. Cây không trực tiếp dùng lượng N₂ dồi dào trong không khí giống cách hấp thụ CO₂ để quang hợp.
| Quá trình | Chiều chuyển cần nhớ |
|---|---|
| Cố định nitrogen sinh học | N₂ → dạng ammonia/ammonium nhờ một số vi sinh vật |
| Ammonium hóa | Nitrogen hữu cơ trong xác, chất thải → ammonia/ammonium |
| Nitrate hóa | NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻, qua các nhóm vi sinh vật phù hợp |
| Đồng hóa ở cây | NH₄⁺, NO₃⁻ được sử dụng để tạo hợp chất hữu cơ chứa nitrogen |
| Phản nitrate hóa | NO₃⁻ → dạng khí, có thể trở về N₂; thường gắn với điều kiện thiếu oxygen |
Nitrogen hữu cơ được chuyển qua thức ăn giữa các sinh vật. Khi đọc sơ đồ, xác định chất ở đầu và cuối mũi tên, rồi mới gọi tên quá trình. Phân giải chất hữu cơ tạo ammonium không đồng nghĩa trực tiếp tạo N₂; cần phân biệt với phản nitrate hóa.
Hai mũi tên ngược ý nghĩa
Mô hình có P: N₂ → NH₄⁺ và Q: NO₃⁻ → N₂.
P đưa nitrogen khí vào dạng kết hợp nên phù hợp quá trình cố định nitrogen. Q đưa nitrogen từ nitrate về dạng khí nên phù hợp phản nitrate hóa. Hai quá trình không thể cùng gọi là cố định nitrogen chỉ vì đều có N₂.
Nếu có thêm R: nitrogen hữu cơ trong lá chết → NH₄⁺, đó là ammonium hóa. Ta dựa vào chất ban đầu của R để phân biệt nó với P.
Gọi tên chuyển hóa nitrogen
Ba chuyển hóa được mô tả: (1) $NH_4^+\rightarrow NO_2^-\rightarrow NO_3^-$; (2) nitrogen hữu cơ $\rightarrow NH_4^+$; (3) $N_2\rightarrow$ dạng nitrogen kết hợp nhờ vi sinh vật. Thứ tự tên gọi nào đúng?
Đúng. Tên gọi được xác định từ chất đầu và sản phẩm của từng chuyển hóa.
Hai chuyển hóa đầu bị đổi tên; quá trình thứ ba tạo dạng nitrogen kết hợp từ N₂.
Cố định nitrogen không phải quá trình oxy hóa ammonium thành nitrate.
Phản nitrate hóa đi theo hướng từ nitrate về nitrogen khí, không phù hợp chuyển hóa (1).
Lời giải
Oxy hóa $NH_4^+$ qua $NO_2^-$ tới $NO_3^-$ là nitrate hóa. Chuyển nitrogen hữu cơ thành $NH_4^+$ là ammonium hóa. Vi sinh vật biến $N_2$ thành dạng nitrogen kết hợp thực hiện cố định nitrogen sinh học. Chọn A.
Hiểu đúng về chu trình vật chất
Nước và carbon đều tham gia chu trình trong tự nhiên. Nhận định nào đúng?
Nước có thể ô nhiễm hoặc bị khai thác nhanh hơn tốc độ bổ cập tại một nơi.
Carbon từ kho hóa thạch có thể vào khí quyển nhanh hơn tốc độ được hấp thụ trở lại.
Đúng. Khả năng sử dụng còn phụ thuộc dạng tồn tại, vị trí và tốc độ các quá trình.
Các kho và dòng chuyển vật chất có quy mô, vị trí và thời gian rất khác nhau.
Lời giải
Chu trình mô tả sự chuyển đổi và di chuyển của vật chất, không bảo đảm nước sạch luôn đủ hoặc CO₂ mới thải được hấp thụ ngay. Khi đánh giá cần xét dạng vật chất, nơi dự trữ và tốc độ chuyển giữa các kho. Chọn C.
Gọi đúng quá trình trên mũi tên
Theo dõi chất đi từ đâu đến đâu, phân biệt sự chuyển dạng với chuyển qua thức ăn. Với nitrogen, học riêng ý nghĩa từng bước; với nước và carbon, nhớ cả nơi dự trữ và tác động của con người.
Đang học