Quá trình tổng hợp các chất trong hệ sinh thái

Từ khi Trái Đất hình thành, quá trình tổng hợp các chất bằng con đường hóa học đã xuất hiện, tạo tiền đề cho sự sống ra đời. Song quá trình đó chậm chạp, sản vật được tạo ra nghèo nàn, sự sống do đó, sống chật vật trong những năm tháng dài của thời kỳ được mệnh danh là Tiền Cambri (Precambri).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Quá trình tổng hợp các chất trong hệ sinh thái Quá trình tổng hợp các chất trong hệ sinh tháiTừ khi Trái Đất hình thành, quá trìnhtổng hợp các chất bằng con đường hóahọc đã xuất hiện, tạo tiền đề cho sự sốngra đời. Song quá trình đó chậm chạp, sảnvật được tạo ra nghèo nàn, sự sống do đó,sống chật vật trong những năm tháng dàicủa thời kỳ được mệnh danh là TiềnCambri (Precambri). Sự xuất hiện thựcvật quang hợp là “cuộc cách mạng vĩđại” của hành tinh.. Cũng từ đây, sinh vậttiến hóa một cách bùng nổ, sức sản xuấttăng lên gấp bội, đáp ứng đủ đến dư thừanhu cầu sinh sống của cả thế giới sinh vậtcũng ngày một đông vui này. Quá trìnhtổng hợp các chất được tiến hành bằng 2phương thức: Quang hợp và hoá tổnghợp.Những cây xanh sống trên Trái Đất cókhả năng quang hợp, mỗi năm sản xuấtra khoảng 100 tỷ tấn chất hữu cơ để nuôisống những nhóm sinh vật khác. Trong quang hợp, diệp lục (chlorophyl) đóng vai trò rất quan trọng, như mộtchất xúc tác, giúp cho cây sử dụng đượcnăng lượng Mặt Trời để biến đổi cacbonđioxyt (CO2) và nước thành cacbonhyđrat, đồng thời thải ra khí oxy (O2)phân tử theo công thức :CO2 + 2H2O --- Năng lượng Mặt trời ---- -> (CH2O) + H2O + O2Như vậy, bất kỳ ở nơi nào có mặt câyxanh, có ánh sáng Mặt Trời, nước, khícacbonic (CO2) và muối khoáng thì nơiđó xuất hiện quá trình quang hợp, nơi đónguồn thức ăn sơ cấp được tạo thành. Ởnơi nào thành phần cây xanh đa dạng,ánh sáng càng nhiều, muối khoáng giàucó, nơi đó sức sản xuất sơ cấp càng lớn.Rừng ẩm nhiệt đới, các rạn san hô, cáccửa sông... là những bằng chứng hùnghồn cho nhũng nhận định ở trên.+ Quang hợp của vi khuẩnNhững vi khuẩn có màu đều có khả năngtiếp nhận năng lượng từ ánh sáng MặtTrời để thực hiện quá trình quang hợp.Vi khuẩn quang hợp chủ yếu là sinh vậtsống ở nước (nước ngọt và nước mặn).Phần lớn chúng đóng vai trò không đáng kể trong sản xuất nguồn thức ăn sơ cấp, song chúng lại có khả nănghoạt động ở những điều kiện hoàn toànkhông thích hợp cho các “cây cối” khác.Do vậy, chúng có vai trò nhất định trongcác chu trình sinh địa hóa.Trong quang hợp, chất bị oxy hóa (chođiện tử) không phải là nước mà là nhữngchất vô cơ chứa lưu huỳnh như hydrosunphua (H2S) chẳng hạn, với sự tham gia của vi khuẩn lưu huỳnh xanh và đỏ(Chlorobacteriaceae và Thiorhodaceae), hoặc các hợp chất vô cơ với sựtham gia của các nhóm vi khuấn không lưu huỳnh đỏ và nâu(Athiorhodaceae) thì quá trình đó khônggiải phóng oxy phân tử.CO2 + 2H2S ---- Năng lượng mặt trời --- > (CH2O) + H2O + 2STừ những ví dụ trên, công thức quanghợp có thể viết dưới dạng tổng quát.CO2 + 2H2A ---- Năng lượng mặt trời--- > (CH2O) + H2O + 2Aở đây chất khử (hay chất bị oxy hóa) tứclà chất cho điện tử là H2A có thể là nướchoặc các chất vô cơ hay hữu cơ chứa lưuhuỳnh, còn A có thể là oxy phân tử haylưu huỳnh nguyên tố.- Quá trình hóa tổng hợpQuá trình hóa tổng hợp với sự tham giacủa một số nhóm vi khuẩn xác địnhkhông cần ánh sáng Mặt Trời, song lạicần oxy để oxy hóa các chất. Các vikhuẩn hóa tổng hợp lấy năng lượng từphản ứng oxy hóa các hợp chất vô cơ đểđưa cacbon dioxyt vào trong thành phầncủa chất tế bào. Những hợp chất vô cơđơn giản trong hóa tổng hợp được biếnđổi, chẳng hạn từ amoniac thành nitrit,nitrit thành nitrat, sunphit thành lưuhuỳnh, sắt 2 thành sắt 3... với sự tham giacủa các nhóm vi khuẩn Beggiatoa (ở nơigiàu Sunphat) và vi khuẩn Azotobacter, v.v. Hoặc như Thyobacillus rất phong phú trong các suối nước nóng giàu lưu huỳnh, vi khuẩn nitơ (Pseudomonas,Nitrobacter...) có mặt trong nhiều côngđoạn của chu trình nitơ. Những vi khuẩnnhư thế có thể phát triển trong bóng tối,nhưng đa số chúng cần O2. Vi khuẩn hóatổng hợp chủ yếu tham gia vào việc sửdụng lại (thứ sinh) các hợp chất cacbonhữu cơ chứ không tham gia vào việc tạothành nguồn thức ăn sơ cấp, nói một cách khác, chúng sống nhờ vàonhững sản phẩm phân hủy của các chấthữu cơ được tạo ra bởi quá trình quanghợp của cây xanh hay vi khuẩn quanghợp khác.Nhờ khả năng hoạt động trong bóng tối ởcác lớp trầm tích, trong đất hay trên đáycác thủy vực, vi khuẩn hóa tổng hợpkhông chỉ lôi cuốn các chất dinh dưỡngvào sản xuất chất hữu cơ mà còn sử dụngcả nguồn năng lượng “rơi vãi” mà cácsinh vật tiêu thụ không tài nào tiết kiệmđược trong cuộc sống của mình.Phần lớn thực vật bậc cao (thực vật cóhạt) và nhiều loài tảo chỉ sử dụng nhữngchất vô cơ đơn giản để sinh sống nênchúng là những sinh vật hoàn toàn tựdưỡng, song một số ít loài tảo lại cần cácchất hữu cơ tương đối phức tạp để tăng trưởng, do chúng không có khả năng tổng hợp. Những loài khác lại cần 2, 3hoặc nhiều chất tăng trưởng như thế, dođó, chúng là những sinh vật dị dưỡng một phần. Những loài đứng ở vị trítrung gian giữa sinh vật tự dưỡng và sinhvật dị dưỡng thường được gọi là sinh vật “nửa tự dưỡng” (auxiotrophy). W. Rodhe (1955) chỉ r ...