intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Bài giảng Sinh thái học công nghiệp: Chương 2 - PGS.TS. Nguyễn Thị Kim Thái

Chia sẻ: Nguyen Thu Huong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

123
lượt xem
11
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 2 Các chu trình sinh địa hóa học thuộc bài giảng Sinh thái học công nghiệp, cùng nắm kiến thức trong chương này thông qua việc tìm hiểu các nội dung sau: khái niệm về vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên, chu trình cacbon và các rối loạn vận hành, chu trình nito và các rối loạn vận hành, các chu trình khác.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Sinh thái học công nghiệp: Chương 2 - PGS.TS. Nguyễn Thị Kim Thái

Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br /> <br /> Ch−¬ng 2 c¸c chu tr×nh sinh ®Þa hãa häc<br /> 2.1. C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ ( Vßng tuÇn hoµn vËt chÊt ) 2.2.1. Kh¸i niÖm vÒ c¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ Tr¸i ®Êt cña chóng ta lµ mét hµnh tinh kh¸ lín trong hÖ mÆt trêi. Tr¸i ®Êt gièng nh− mét qu¶ cÇu ®ång t©m gåm c¸c líp sau: KhÝ quyÓn ( Atmosphere) : Lµ líp máng ngoµi cïng bao quanh tr¸i ®Êt vµ rÊt cÇn thiÕt cho sù sèng: Oxy cÇn thiÕt cho sù h« hÊp cña ®éng v©t vµ thùc vËt; Cacbonic cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh quanh hîp; Nit¬ lµ mét trong nh÷ng nguyªn tè c¬ b¶n cña protein vµ ozon b¶o vÖ chóng ta tr¸nh c¸c tia tö ngo¹i cã h¹i cña ¸nh s¸ng mÆt trêi. TÇng khÝ quyÓn ë ®é cao kho¶ng 2.000 km phÝa trªn bÒ mÆt tr¸i ®Êt vµ th−êng xuyªn chÞu ¶nh h−ëng cña vò trô vµ mÆt trêi. TÇng khÝ quyÓn ®−îc chia thµnh 4 vïng chÝnh ( tÇng ®èi l−u, b×nh l−u, tÇng gi÷a vµ tÇng nhiÖt l−u). TÇng ®èi l−u (Troposphere) ë trong cïng cã bÒ dÇy kho¶ng 17 km hÇu hÕt chøa chøa tíi 90 % c¸c ph©n tö kh«ng khÝ , gåm 78% N , 21% O2 , 0,03% CO2 vµ cßn l¹i lµ c¸c khÝ kh¸c. T¹i vïng nµy , c¸c ph¶n øng ho¸ häc th−êng diÔn ra nhanh trong ®ã bao gåm c¶ qu¶ tr×nh quang hîp vµ cè ®Þnh ni t¬. TÇng b×nh l−u (Stratosphere) dÇy kho¶ng 17-18km; phÇn thÊp cña tÇng nµy lµ líp ozon (O3). Ozon t¹o thµnh mét líp mµng máng hÊp thô c¸c bøc x¹ tö ngo¹i cã h¹i cña ¸nh s¸ng mÆt trêi, b¶o vÖ sù sèng trªn tr¸i ®Êt. Thuû quyÓn ( Hydrosphere): Gåm toµn bé n−íc cã trªn tr¸i ®Êt cã c¶ ba thÓ r¾n ( b¨ng vµ c¸c nói b¨ng), láng ( n−íc) vµ khÝ ( h¬i n−íc ). Th¹ch quyÓn ( Lithosphere): Gåm líp ®¸ cøng ë d−íi vµ líp vá. Líp vá cã chøa c¸c ho¸ th¹ch, kho¸ng vËt vµ c¸c chÊt dinh d−ìng cÇn thiÕt cho c©y xanh. Sinh quyÓn ( Biosphere) hay cßn gäi lµ quyÓn sinh th¸i: lµ phÇn cña tr¸i ®Êt mµ ë ®ã c¸c c¬ thÕ sèng ( thµnh phÇn h÷u sinh) t−¬ng t¸c lÉn nhau vµ t−¬ng t¸c víi m«i tr−êng (thµnh phÇn v« sinh). Thuû quyÓn, th¹ch quyÓn vµ sinh quyÓn h×nh thµnh nªn líp vá tr¸i ®Êt. Sù sèng cña tr¸i ®Êt phô thuéc vµo ba nh©n tè t−¬ng t¸c lÉn nhau: N¨ng l−îng mÆt trêi, c¸c chu tr×nh dinh d−ìng (vßng tuÇn hoµn vËt chÊt) vµ träng lùc. N¨ng l−îng bøc x¹ mÆt trêi d−íi d¹ng ¸nh s¸ng vµ nhiÖt ®−îc truyÒn ®Õn c¸c hµnh tinh cña nã. Nguån n¨ng l−îng nµy chÝnh lµ ®éng lùc chñ yÕu cña nhiÒu qu¸ tr×nh x¶y ra trªn c¸c quyÓn cña tr¸i ®Êt. Tr¸i ®Êt chØ nhËn ®−îc mét phÇn rÊt nhá cña nguån n¨ng l−îng nµy. Mét tû lÖ v« cïng nhá ( 0,023 %) cña n¨ng l−îng mÆt trêi ®−îc vËt s¶n xuÊt sö dông ®Ó quang hîp , t¹o ra c¸c chÊt h÷u c¬ cÇn thiÕt cho ®a sè c¸c c¬ thÓ sèng kh¸c. Träng lùc : t¹o ra do lùc hÊp dÉn gi÷a tr¸i ®Êt vµ mÆt trêi g©y ra. Träng lùc gi÷u cho tr¸i ®Êt tån t¹i trong bÇu khÝ quyÓ cña nã vµ tÊt c¶ c¸c chÊt cña chu tr×nh vËt chÊt ®Òu r¬i trë vÒ tr¸i ®Êt.<br /> --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng<br /> 10<br /> <br /> Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br /> <br /> Chu tr×nh dinh d−ìng: C¸c chÊt dinh d−ìng lµ tÊt c¶ c¸c nguyªn tè hoÆc c¸c chÊt mµ mét c¬ thÓ sèng ph¶i hÊp thô ®Ó tån t¹i, sinh tr−ëng vµ ph¸t triÓn. C¸c c¬ thÓ sèng cÇn mét l−îng kh¸ lín c¸c nguyªn tè c¸cbon, oxy, nit¬, phèt pho, l−u huúnh.. vµ cÇn mét l−îng kh«ng nhiÒu c¸c nguyªn tè kh¸c nh− s¾t, natri,®ång, ièt.. C¸c chÊt dinh d−ìng nµy liªn tôc quay vßng tõ m«i tr−êng vµo c¸c c¬ thÓ sèng vµ sau ®ã l¹i quay trë l¹i m«i tr−êng vµ ®−îc gäi lµ chu tr×nh dinh d−ìng; chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ hay vßng tuÇn hoµn vËt chÊt trong tù nhiªn. Nh− vËy chóng ta cã kh¸i niÖm: C¸c nh©n tè hãa häc tham gia vµo thµnh phÇn cña hÖ sinh th¸i lu«n lu«n cã sù tuÇn hoµn tõ bªn ngoµi m«i tr−êng vµo bªn trong c¬ thÓ råi sau ®ã l¹i trë l¹i m«i tr−êng theo c¸c con ®êng kh¸c nhau. Trong hÖ sinh th¸i c¸c con ®−êng nµy khÐp kÝn vµ t¹o thµnh c¸c chu tr×nh gäi lµ c¸c chu tr×nh sinh-®Þa --hãa cña c¸c nguyªn tè.<br /> Dßng ®Õn bøc sãng Dßng ra bøc sãng<br /> <br /> M− N¨ng l−îng MÆt O2 Bèc sinh N¨ng l−îng do h« C<br /> 2<br /> <br /> Bay<br /> <br /> Dßng ch¶y<br /> <br /> §Ê BiÓn - §¹i ChÊt dinh d−ìng vμ § N−íc<br /> <br /> N¨ng l−îng ®Þa<br /> <br /> ChuyÓn vËn Dßng n¨ng Dßng vËt<br /> <br /> Giíi h¹n cña vßng ®¹i tuÇn hoμn ®Þa chÊt Giíi h¹n cña vßng tiÓu tuÇn hoμn sinh<br /> <br /> H×nh 2.1. Quan hÖ gi÷a vßng ®¹i tuÇn hoµn ®Þa chÊt vµ tiÓu tuÇn hoµn sinh häc<br /> <br /> --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng<br /> <br /> 11<br /> <br /> Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br /> <br /> Ho¹t ®éng cña c¸c chu tr×nh sinh - ®Þa – hãa ®−îc thÓ hiÖn qua chuçi thøc ¨n, mµng l−íi thøc ¨n vµ dßng chuyÓn ho¸ n¨ng l−îng gi÷a c¸c thµnh phÇn trong hÖ. Dßng chuyÓn n¨ng l−îng qua hÖ sinh th¸i ®−îc thÓ hiÖn ë H×nh 2.2. N¨ng l−îng mÆt trêi<br /> <br /> VËt s¶n xuÊt (thùc vËt) S VËt tiªu thô bËc I (loµi ¨n thùc vËt) S VËt tiªu thô bËc II C¸c chÊt bµi tiÕt X¸c chÕt VËt chÊt  KhÝ  ChÊt hßa tan ®−îc<br /> <br /> S VËt tiªu thô BËc III<br /> <br /> S VËt ph©n hñy (vi sinh vËt) H×nh 2.2. Dßng chuyÓn n¨ng l−îng qua hÖ sinh th¸i N¨ng l−îng VËt chÊt Entropy S Nh− vËy, trong hÖ sinh th¸i, c¸c vËt chÊt t¹o nªn thøc ¨n sÏ ®i qua toµn bé l−íi thøc ¨n cña quÇn x· råi nhê c¸c sinh vËt ph©n gi¶i trë vÒ ®Êt ë tr¹ng th¸i ban ®Çu, sau ®ã l¹i tham gia vµo qu¸ tr×nh tæng hîp nhê c¸c sinh vËt s¶n xuÊt. V× thÕ trong quÇn x· lu«n lu«n cã sù tuÇn hoµn vËt chÊt (kÌm theo n¨ng l−îng).<br /> <br /> --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng<br /> <br /> 12<br /> <br /> Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br /> <br /> Chu tr×nh vËt chÊt ®−îc thùc hiÖn trªn c¬ së tù ®iÒu hßa cña quÇn x·. VÒ nguyªn t¸c , c¸c chu tr×nh sinh ®Þa hãa tu©n theo qui tr×nh sau:<br /> <br /> Nguån vËt chÊt<br /> <br /> M«i tr−êng<br /> <br /> C¬ thÓ sèng<br /> <br /> TÊt c¶ mäi d©y chuyÒn dinh d−ìng ®Òu ®−îc ®Æc tr−ng bëi sù lu©n chuyÓn vËt chÊt, vËt chÊt sÏ chuyÓn ®æi ë mçi giai ®o¹n thµnh vËt chÊt míi, tÊt nhiªn víi sù cÇn thiÕt cã c«ng n¨ng. Mét trong nh÷ng hËu qu¶ cña ho¹t ®éng nµy xuÊt ph¸t tõ sù c−ìng b¸ch cña nguyªn lý thø hai cña nhiÖt ®éng häc kÐo theo lµ sù gi¶m sót n¨ng l−îng tù do hiÖn diÖn ë mçi mét bËc cña chuçi khi ng−êi ta ®i lªn theo chuçi ®ã. Theo quy luËt h×nh th¸p sinh th¸i Trong hÖ thèng m¹ng líi thøc ¨n cña hÖ sinh th¸i, c¸c lo¹i sinh vËt ë m¾t líi cµng xa vÞ trÝ cña sinh vËt s¶n xuÊt th× cã sinh khèi trung b×nh cµng nhá. Thùc vËt cã diÖp lôc tè lµ yÕu tè ban ®Çu trong quÇn x· ®· sö dông n¨ng l−îng mÆt trêi vµ tiÕp nhËn chÊt dinh dìng tõ khÝ quyÓn vµ ®Êt. C¸c chÊt dinh d−ìng vµ n¨ng l−îng cña ¸nh s¸ng mÆt trêi ®−îc tÝch luü trong thùc vËt, qua toµn bé l−íi thøc ¨n sÏ ®−îc ph©n phèi dÇn ë mçi bËc theo c¸c m¾t xÝch.. Vµ v× thÕ sinh khèi cña sinh vËt s¶n xuÊt bao giê còng lín h¬n sinh khèi cña sinh vËt tiªu thô bËc 1 vµ sinh khèi cña vËt tiªu thô bËc 1 l¹i lín h¬n cña vËt tiªu thô bËc 2. H×nh th¸p sinh khèi cã thÓ minh häa nh− ë H×nh 2.3.<br /> <br /> VËt tiªu thô III VËt tiªu thô II VËt tiªu thô I VËt s¶n xuÊt B1 » B2 » B3 » B4<br /> <br /> B4 B3 B2 B1<br /> <br /> H×nh 2.3. S¬ ®å h×nh th¸p sinh khèi Ph©n huû sinh häc cña c¸c hîp chÊt h÷− c¬: TÊt c¶ nh÷ng chÊt hãa häc tù nhiªn ®Òu tham gia vµo qu¸ trinhg chuyÓn ho¸ sinh häc (cßn gäi lµ ph©n huû sinh häc). Sù ph©n huû sinh häc ®−îc coi lµ mét tham sè quan träng ph¶i tÝnh ®Õn ®Ó dù b¸o tiÕn diÔn c¸c phÕ liÖu h÷u c¬ trong m«i tr−êng. ThÝ dô vÒ sù ph©n gi¶i c¸c hîp chÊt h÷u c¬ bëi c¸c vi sinh vËt ë H×nh 2.4 vµ H×nh 2.5.<br /> <br /> --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng<br /> <br /> 13<br /> <br /> Bµi gi¶ng Sinh th¸i häc C«ng nghiÖp Ch−¬ng 2: C¸c chu tr×nh sinh ®Þa ho¸ häc ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------C¸c hîp chĘt h÷u c¬ d¹ng r¾n<br /> <br /> C¸c hîp chÊt h÷u c¬ d¹ng hoµ tan hoµn toµn<br /> <br /> Thuû ph©n<br /> <br /> C¸c hîp chÊt h−ò c¬ d¹ng hoµ tan<br /> <br /> Sunph¸t ho¸<br /> <br /> Lªn men<br /> <br /> Khö sunph¸t<br /> <br /> axit bÐo + alcohol<br /> <br /> Axeton ho¸<br /> <br /> Axet¸t<br /> <br /> Sunphuar¬ (H2S)<br /> <br /> Carbonic (CO2)<br /> <br /> Hydro (H2)<br /> <br /> Metan ho¸ ( g® a xÝt)<br /> <br /> H×nh 7.9b. C¬ chÕ sinh ho¸ cña qu¸ tr×nh ph©n huû sinh häc trong c¸c b·i ch«n lÊp [10].<br /> Metan ho¸ (g® thuû ph©n)<br /> <br /> Metan (CH4)<br /> <br /> H×nh 2.4. Qu¸ tr×nh ph©n gi¶i c¸c hîp chÊt h÷u c¬ bëi c¸c vi sinh vËt yÕm khÝ<br /> <br /> --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Ng−êi so¹n : PGS.TS. NguyÔn ThÞ Kim Th¸i – ViÖn Khoa häc &KTMT - §¹i häc X©y dùng<br /> <br /> 14<br /> <br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2