Chương 5: Dinh dưỡng và các quá trình sinh học

Trong quá trình quang hợp thực vật cần nhiều vật chất dinh dưỡng để tổng hợp chất hữu cơ và sinh trưởng, trong số các nguyên tố cần thiết cho thực vật thì trong nước chỉ có vài nguyên tố có thể đáp ứng đủ nhu cầu (oxy và hydro), các nguyên tố còn lại đều có hàm lượng rất thấp so với nhu cầu của thực vật. Do đó, thực vật thường tăng cường hấp thu và dự trữ các nguyên tố đó để phục vụ cho quá trình sinh trưởng cũng như tổng hợp chất hữu cơ....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 5: Dinh dưỡng và các quá trình sinh học Dinh dưỡng và các quá trình sinh học CHƯƠNG 5 DINH DƯỠNG VÀ CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC 1 THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG TRONG THỰC VẬT Ở BIỂN VÀ NƯỚC NGỌT Trong quá trình quang hợp thực vật cần nhiều vật chất dinh dưỡng để tổng hợp chất hữu cơ và sinh trưởng, trong số các nguyên tố cần thiết cho thực vật thì trong nước chỉ có vài nguyên tố có thể đáp ứng đủ nhu cầu (oxy và hydro), các nguyên tố còn lại đều có hàm lượng rất thấp so với nhu cầu của thực vật. Do đó, thực vật thường tăng cường hấp thu và dự trữ các nguyên tố đó để phục vụ cho quá trình sinh trưởng cũng như tổng hợp chất hữu cơ. Bảng 5-1. Tỉ lệ các yếu tố cần thiết cho sinh trưởng trong mô của các thực vật nước ngọt (nhu cầu), trung bình trong thủy vực trên thế giới (cung cấp) và tỉ lệ của hàm lượng đòi hỏi so với khả năng đáp ứng. Hàm lượng trung Nguồn cung cấp Tỉ lệ trung bình chứa bình chứa trong thực trung bình trong trong thực vật: nguồn Nguyên tố vật hoặc nhu cầu (%) các thủy vực (%) cung cấp Oxy 80,5 89 1 Hydro 9,7 11 1 Carbon 6,5 0,0012 5.000 Silicon 1,3 0,00065 2.000 Nitơ 0,7 0,000023 30.000 Canxi 0,4 0,0015 Quản lý chất lượng nước nuôi trồng thủy sản trình xói lở vật chất dinh dưỡng được nước mưa mang vào thủy vực. Vật chất dinh dưỡng cũng được đưa vào thủy vực theo con đường cấp nước hoặc lắng tụ từ không khí và từ quá trình cố định đạm. Một nguồn cung cấp dinh dưỡng khá quan trọng cho thủy vực khác đó là nguồn nội tại bao gồm; quá trình phân hủy và khoáng hóa xác chết của sinh vật trong thủy vực làm tăng dinh dưỡng cho môi trường nước; sự bài tiết của động vật thủy sinh cũng góp phần cung cấp dinh dưỡng, đặc biệt là các hệ sinh thái nhân tạo như ao nuôi tôm, cá thâm canh; vật chất dinh dưỡng lắng tụ trong nền đáy bị khuấy động do hiện tượng đối lưu, do sóng gió, dòng chảy hay hiện tượng nước trồi cũng làm tăng vật chất dinh dưỡng trong tầng nước. Vật chất dinh dưỡng trong thủy vực có thể bị mất đi do sự bốc hơi, trao đổi nước, lắng tụ trong nền đáy hay quá trình hấp thụ sinh học. Bảng 5-2. Nguồn và quá trình các yếu tố dinh dưỡng đi vào môi trường nước Nguồn Quá trình Ngoại lai (Allochthonous) Địa quyển xói lở, phong hóa, chảy tràn Khí quyển bụi, mưa, cố định đạm Thủy quyển cấp nước Sinh quyển phân hủy, khoáng hóa Nội tại (Autochthonous) Detritus Phân hủy Phù sa Bị khuấy động Chất bài tiết Bài tiết của động vật và sự tiết của thực vật 3 CHU TRÌNH DINH DƯỠNG TRONG THỦY VỰC Những chu trình dinh dưỡng chủ yếu gồm: Carbon (Hình 5-1), Nitrogen (Hình 5-2); Phosphorus (Hình 5-3), chu trình Sulfur (Hình 5-4) 3.1 Chu trình carbon 3.1.1 Quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ trong thủy vực Bước khởi đầu chu trình Carbon là quá trình quang hợp tổng hợp nên vật chất hữu cơ trong thủy vực được tiến hành nhờ nguồn năng lượng ánh sáng mặt trời (quang năng). Thực vật ở nước hấp thu nguồn năng lượng này thực hiện quá trình quang hợp theo phương trình tổng quát sau: Ánh sáng 6CO + 6H →C 6H 12O 6 + 6O2 O Chlorophyll 2 2 68 Dinh dưỡng và các quá trình sinh học Thực vật ở nước tham gia vào quá trình này có thành phần rất đa dạng và phân bố khác nhau trong thủy vực, nhưng nhìn chung phần lớn là thực vật phù du, thực vật bậc cao chỉ có vai trò ở những vùng gần bờ. Nguồn chất vô cơ ban đầu được thực vật ở nước sử dụng để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ là khí CO 2 và H 2O và các muối khoáng của N, P, K, S, Si, Fe, Mn, Ca, Mg, Zn, Cu,... các chất này luôn luôn được bổ sung vào thủy vực từ các quá trình phân hủy xác bã sinh vật hay do sự tác động của con người. Cùng với giới thực vật, các vi khuẩn quang tự dưỡng và hóa tự dưỡng cũng có khả năng góp phần vào việc tổng hợp các chất hữu cơ trong thủy vực. Tuy nhiên, theo sự hiểu biết của con người thì sự tham gia của các loại vi khuẩn này vào việc tạo ra chất hữu cơ là rất nhỏ, bởi vì cả vi khuẩn quang tự dưỡng lẫn hóa tự dưỡng đều chỉ có thể sinh sản mạnh trong điều kiện mà tương đối ít khi xuất hiện trong các thủy vực. Tất cả vi khuẩn có khả năng quang hợp không thể phân hủy nước và giống như những cơ thể yếm khí bắt buộc hoặc vi ưa khí, chúng không thể cư trú ở khu vực giàu oxy. Ngoài ra, chúng cần có đủ ánh sáng và có chất cho hydro thích hợp, đối với vi khuẩn màu lục và vi khuẩn lưu huỳnh màu tía thì đó là sulfurhydro (H 2S), còn đối với các vi khuẩn quang hợp khác thì đó là acid hữu cơ hoặc các chất hữu cơ khác. Trong thủy vực rất ít khi có tất cả các điều kiện này. Cơ chế quang hợp ở vi khuẩn quang hợp không hoàn toàn giống với cơ chế quang hợp ở thực vật hay ở vi khuẩn lam. Vi khuẩn quang hợp tiến hành quang hợp trong điều kiện yếm khí và không sinh ra oxy, chúng tiến hành oxy hóa một chất cho điện tử chẳng hạn như hợp chất lư ...