Hướng dẫn giải bài tập SGK Cơ bản và Nâng cao Sinh học 12 chương 3 Hệ sinh thái, sinh quyển Bài 44: Chu trình sinh địa hóa và sinh quyển giúp các em học sinh nắm vững phương pháp giải bài tập và củng cố lại kiến thức môn Sinh
Bài tập 1 trang 200 SGK Sinh 12 Hãy trình bày khái quát thế nào là chu trình sinh địa hoá trên Trái Đất.
Chu trình sinh địa hóa là quá trình tuần hoàn và chuyển hóa các chất hóa học trong hệ sinh thái Trái Đất. Các chất này bao gồm các nguyên tố thiết yếu như carbon, oxy, nitơ, photpho, lưu huỳnh và nước, cùng với các hợp chất của chúng. Chu trình sinh địa hóa không chỉ diễn ra giữa các sinh vật trong sinh quyển mà còn giữa sinh quyển và các tầng lớp khác của Trái Đất như thạch quyển, khí quyển và thủy quyển. Những chu trình này góp phần duy trì sự cân bằng sinh thái và hỗ trợ sự sống trên hành tinh.
Trong chu trình sinh địa hóa, có sự tương tác giữa các yếu tố sinh học và địa lý. Các sinh vật, qua các hoạt động sống của mình, như quang hợp, hô hấp, phân hủy, hấp thụ và bài tiết, đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự tuần hoàn của các chất trong tự nhiên. Bên cạnh đó, các yếu tố tự nhiên như gió, mưa, nhiệt độ và sự phân hủy các chất hữu cơ cũng ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình này. Sự tuần hoàn của các nguyên tố này trong chu trình sinh địa hóa không chỉ giúp tái tạo lại các nguồn tài nguyên thiên nhiên mà còn giúp điều hòa khí hậu và tạo ra sự ổn định cho sinh quyển.
Chu trình sinh địa hóa bao gồm nhiều chu trình con khác nhau, chẳng hạn như chu trình carbon, chu trình nước, chu trình nitơ, chu trình photpho và chu trình lưu huỳnh. Mỗi chu trình đều có những đặc điểm và cơ chế riêng, nhưng tất cả đều có một đặc điểm chung là sự lưu thông và tái sinh các chất trong tự nhiên. Sự chuyển hóa của chúng có thể xảy ra trong một thời gian ngắn (như chu trình nước) hoặc kéo dài hàng triệu năm (như chu trình carbon trong đá vôi).
Bài tập 2 trang 200 SGK Sinh 12 Trong mỗi chu trình sinh địa hoá 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 phần đó và lấy ví dụ minh hoạ.
Trong mỗi chu trình sinh địa hóa, có hai phần vật chất: phần vật chất tuần hoàn và phần vật chất dự trữ. Phần vật chất tuần hoàn là những nguyên tố hoặc hợp chất có khả năng luân chuyển trong chu trình, được các sinh vật hấp thụ, sử dụng và thải ra môi trường một cách liên tục. Phần vật chất dự trữ, ngược lại, là những nguyên tố hoặc hợp chất không tham gia vào quá trình tuần hoàn một cách rõ ràng hoặc chỉ tham gia vào một chu trình rất dài hoặc sâu, chẳng hạn như trong các khoáng vật hoặc các lớp đá, tạo thành nguồn dự trữ của chu trình.
Ví dụ minh họa:
Trong chu trình carbon, phần carbon tuần hoàn chủ yếu được thông qua quá trình quang hợp của cây xanh, qua đó cây hấp thụ CO2 từ khí quyển, chuyển hóa thành các hợp chất hữu cơ, và sau đó, qua quá trình hô hấp hoặc phân hủy, CO2 lại trở về khí quyển. Tuy nhiên, một phần carbon bị "bẫy" trong các khoáng vật, chẳng hạn như trong đá vôi hoặc trong dầu mỏ, không tham gia vào quá trình tuần hoàn trong chu trình ngắn hạn, tạo thành nguồn dự trữ dài hạn.
Trong chu trình nước, nước tham gia vào quá trình bay hơi từ biển, hồ, sông lên khí quyển và sau đó ngưng tụ thành mưa rơi xuống đất, rồi lại theo các dòng chảy về biển. Tuy nhiên, một phần nước không tham gia vào quá trình này một cách liên tục mà trở thành phần nước ngầm, tích tụ trong các tầng đất sâu và có thể không quay lại chu trình nước trong thời gian dài.
Bài tập 3 trang 200 SGK Sinh 12 Những nguyên nhân nào làm cho nồng độ khí CO2 trong bầu khí quyển tăng? Nêu hậu quả và cách hạn chế.
Nồng độ khí CO2 trong khí quyển tăng lên chủ yếu do các hoạt động của con người và các hoạt động tự nhiên. Các nguyên nhân chính bao gồm:
Hoạt động đốt cháy nhiên liệu hóa thạch: Việc đốt cháy than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên để sản xuất điện, vận hành phương tiện giao thông và công nghiệp gây thải ra một lượng lớn CO2 vào khí quyển.
Phá rừng: Việc chặt phá rừng làm giảm diện tích rừng tự nhiên, vốn đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ CO2 qua quá trình quang hợp. Khi rừng bị phá, lượng CO2 không được hấp thụ mà lại được thải ra do sự phân hủy của thực vật và đất.
Hoạt động nông nghiệp và chăn nuôi: Nông nghiệp và chăn nuôi sản xuất khí methane (CH4), nhưng một phần trong đó cũng liên quan đến việc gia tăng lượng CO2 do việc sử dụng phân bón, đốt nông sản và thay đổi mục đích sử dụng đất.
Hậu quả của việc tăng nồng độ CO2:
Biến đổi khí hậu: CO2 là một khí nhà kính chính, góp phần vào hiện tượng ấm lên toàn cầu. Sự tăng cường khí CO2 làm nhiệt độ Trái Đất tăng, dẫn đến tan băng, mực nước biển dâng cao, thời tiết cực đoan, như bão, hạn hán, lũ lụt.
Sự thay đổi sinh thái: Việc thay đổi khí hậu ảnh hưởng đến sự sống của các loài động thực vật, làm suy giảm đa dạng sinh học và thay đổi cấu trúc sinh thái toàn cầu.
Cách hạn chế:
Giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch: Khuyến khích sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió, thủy điện thay vì nhiên liệu hóa thạch.
Bảo vệ và phục hồi rừng: Tăng cường trồng rừng, bảo vệ các khu rừng tự nhiên và thực hiện các biện pháp bảo vệ đất và cây xanh.
Tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu khí thải: Thực hiện các biện pháp tiết kiệm năng lượng, cải tiến công nghệ sản xuất và tiêu dùng, giảm khí thải từ giao thông và công nghiệp.
Bài tập 4 trang 200 SGK Sinh 12 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.
Để nâng cao hàm lượng đạm trong đất, có thể sử dụng các biện pháp sinh học như:
Sử dụng cây họ đậu: Các cây họ đậu như đậu, vừng, đậu xanh có khả năng cộng sinh với vi khuẩn Rhizobium, giúp cố định đạm từ không khí vào đất, làm tăng hàm lượng đạm trong đất. Đây là một biện pháp tự nhiên hiệu quả để cải tạo đất nghèo dinh dưỡng và nâng cao năng suất cây trồng.
Phân bón sinh học: Sử dụng phân bón sinh học, chẳng hạn như phân bón chứa vi khuẩn cố định đạm hoặc vi sinh vật có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ, giúp cung cấp đạm cho đất mà không cần đến phân bón hóa học.
Tăng cường phân hủy chất hữu cơ: Thực hiện các biện pháp để tăng cường phân hủy chất hữu cơ trong đất, như sử dụng phân chuồng, rác hữu cơ để làm tăng lượng mùn trong đất. Quá trình phân hủy hữu cơ sẽ giải phóng đạm vào đất.
Bài tập 5 trang 200 SGK Sinh 12 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.
Các nguyên nhân gây ảnh hưởng đến chu trình nước trong tự nhiên bao gồm:
Phá rừng: Khi rừng bị tàn phá, lượng nước mưa không được giữ lại trong lòng đất mà bị chảy tràn ra sông suối, gây lũ lụt. Đồng thời, giảm khả năng ngưng tụ hơi nước gây thiếu hụt nguồn nước cho cây trồng và sinh vật.
Khai thác nước ngầm quá mức: Việc khai thác nước ngầm quá mức có thể làm giảm mực nước ngầm, gây hạn hán ở những khu vực không có nguồn nước mặt sẵn.
Ô nhiễm nước: Việc xả chất thải công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt trực tiếp ra sông hồ làm ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến chất lượng nước và sức khỏe của sinh vật sống trong đó.
Cách khắc phục:
Trồng cây, bảo vệ rừng: Tăng cường trồng rừng, bảo vệ hệ thống rừng ngập mặn để hạn chế tình trạng xói mòn đất và giữ nước.
Quản lý khai thác nước hợp lý: Áp dụng các biện pháp khai thác nước hợp lý, tiết kiệm và tái sử dụng nước.
Giảm ô nhiễm nguồn nước: Áp dụng công nghệ xử lý nước thải, sử dụng phân bón sinh học và biện pháp nông nghiệp bền vững.
Bài tập 6 trang 200 SGK Sinh 12 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.
Sinh quyển là phần của Trái Đất bao gồm tất cả các sinh vật và môi trường sống của chúng, từ đáy đại dương lên đến các đỉnh núi cao, bao gồm cả khí quyển, thủy quyển, và thạch quyển. Sinh quyển là không gian mà sự sống tồn tại và phát triển, nơi có sự trao đổi chất giữa sinh vật với môi trường.
Các khu sinh học trong sinh quyển gồm:
Đồng cỏ: Khu vực này chủ yếu là thảo nguyên, đồng cỏ, là nơi sinh sống của nhiều loài động vật ăn cỏ.
Rừng nhiệt đới: Đây là khu vực có đa dạng sinh học cao, với các loài cây cối xanh tươi quanh năm và nhiều loài động vật sống.
Sa mạc: Khu vực khô cằn, chủ yếu có các loài động vật thích nghi với điều kiện khô hạn.
Rừng ôn đới: Khu vực có khí hậu ôn hòa, với các loài cây lá rộng, mùa đông lạnh và mùa hè ấm.
Tundra: Khu vực băng giá, lạnh giá quanh năm, với thực vật thấp và động vật có khả năng chịu lạnh cao.
Sắp xếp các khu sinh học trên cạn từ phía Bắc xuống phía Nam: Tundra → Rừng ôn đới → Đồng cỏ → Sa mạc → Rừng nhiệt đới.
Bài tập 3 trang 254 SGK Sinh học 12 Nâng cao Giải thích câu "Lúa chiêm lấp ló đầu bờ. Nghe ba tiếng sấm phất cờ mà lên"
Câu thơ "Lúa chiêm lấp ló đầu bờ. Nghe ba tiếng sấm phất cờ mà lên" trong thơ ca nói về sự thay đổi khí hậu báo hiệu mùa lúa chiêm sắp đến. Những tiếng sấm báo hiệu trời mưa, cung cấp đủ nước cho ruộng lúa, làm cho cây lúa bắt đầu phát triển nhanh chóng. Đây là một hình ảnh sinh động miêu tả quá trình sinh trưởng của cây lúa, phụ thuộc vào yếu tố thời tiết, đặc biệt là mưa và ánh sáng.
Bài tập 4 trang 254 SGK Sinh học 12 Nâng cao Chu trình photpho khác với các chu trình H2O, CO2 và N2 ở những điểm cơ bản nào?
Chu trình photpho có những đặc điểm khác biệt cơ bản so với các chu trình nước (H2O), carbon (CO2) và nitơ (N2). Chu trình photpho không có sự bay hơi lên khí quyển mà chủ yếu diễn ra trong đất và nước. Photpho tồn tại chủ yếu dưới dạng hợp chất photphat, được hấp thụ bởi thực vật từ đất và sau đó qua chuỗi thức ăn, nó sẽ trở lại đất dưới dạng phân hủy hoặc qua các quá trình lắng đọng.
Điều này khác với chu trình nước, CO2 và N2, những chu trình này có sự trao đổi khí quyển và tồn tại dưới dạng khí.
