Transcript วัฏจักรของสาร

วัฏจักรสารในระบบนิเวศ
(material cycle)
ธาตุต่าง ๆ ทีจ่ าเป็ นและเป็ นองค์ ประกอบของ
สิ่ งมีชีวติ มีการหมุนเวียนผ่ านโซ่ อาหาร เรียกว่ า
วัฏจักรของสาร
เป็ นวัฏจักรจากสิ่ งแวดล้ อมเข้ าสู่ สิ่งมีชีวติ และจากสิ่ งมีชีวติ
ถูกปลดปล่ อยออกสู่ สิ่งแวดล้ อม อีกเป็ นเช่ นนีเ้ รื่อยๆ ไป
วัฏจักรน้ ำ
วัฏจักรคำร์บอน
วัฏจักรไนโตรเจน
วัฏจักรฟอสฟอรัส
วัฏจักรกำมะถัน
คาถามหน้ า 51
ธาตุทเี่ ป็ นองค์ ประกอบของชีวโมเลกุลนั้นมีความสาคัญต่ อสิ่ งมีชีวติ
อย่ างไร และเพราะเหตุใด
สารชีวโมเลกุลในเซลล์สิ่งมีชีวติ
• เช่ น คาร์ โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีน กรดนิวคลีอกิ
• ประกอบด้ วยธาตุหลักทีส่ าคัญ คือ C H O และ N และอาจมี ธาตุ
อืน่ ๆ อีก เช่ น P และ S
ความสาคัญของสารชีวโมเลกุล
 เป็ นองค์ ประกอบของเยือ่ หุ้มเซลล์
 เป็ นองค์ ประกอบของกรดนิวคลีอกิ
 เป็ นองค์ ประกอบของฮอร์ โมน
คาถามหน้ า 51
การหมุนเวียนสารและการถ่ ายทอดพลังงานในระบบนิเวศเหมือนหรือ
แตกต่ างกันอย่ างไร
ส่ วนทีเ่ หมือนกัน คือ
มีการถ่ ายทอดจากผู้ผลิตไปยังผู้บริโภคลาดับต่ าง ๆ เป็ นขั้น ๆ จนถึง ผู้สลาย
สารอินทรีย์
ส่ วนที่ต่างกัน คือ
 การถ่ ายทอดพลังงานไม่ เป็ นวัฏจักร พลังงานทีถ่ ่ ายทอดไม่ สูญหาย แต่ มีการเปลีย่ น
รู ป
 การหมุนเวียนสารเป็ นวัฏจักร
เริ่มจากแหล่ งธาตุอาหาร(เป็ นสารอนินทรีย์)
- ในรู ปของแร่ ธาตุ ซึ่งพืชนาไปใช้ ในกระบวนการเจริญเติบโต
- ในรู ปของ แก๊ ส เช่ น CO2 โดยพืชนาไปใช้ ในกระบวนการสั งเคราะห์ แสงได้
สารอาหารในรู ปสารอินทรีย์ และปล่ อยแก๊ ส ออกมา
คาถามหน้ า 51
สิ่ งมีชีวติ ได้ รับแร่ ธาตุและสารอาหารต่ าง ๆ โดยวิธีการใดบ้ าง
สิ่ งมีชีวติ ได้ รับแร่ ธาตุและสารอาหารต่ าง ๆ โดยกระบวนการ
1. การลาเลียงในพืช
2. การลาเลียงสารผ่ านเซลล์ด้วยวิธีการต่ าง ๆ เช่ น ออสโมซิสและ
ลาเลียงสารโดยอาศัยตัวพาในสิ่ งมีชีวติ
3. การกินอาหาร และการดูดซึมอาหาร
วัฎจักรนา้ (water cycle)
คาถามหน้ า 52 การหมุนเวียนของนา้ เกิดจากกระบวนการต่ าง ๆ ทีส่ าคัญ
ได้ แก่กระบวนการใดบ้ าง
 กำรระเหยของน้ ำ(evaporation)
 กำรหำยใจ(respiration)
 กำรควบแน่นของน้ ำ(condensation)
 กำรขับถ่ำยของสัตว์(excretion)
 กำรคำยน้ ำของพืช(transpiration)
คาถามหน้ า 52
วัฏจักรนา้ ทีเ่ กิดโดยผ่ านกระบวนการในสิ่ งมีชีวติ ได้ แก่ กระบวนการ
ใดบ้ าง และเกีย่ วข้ องสั มพันธ์ กบั กระบวนการที่ไม่ ผ่านสิ่ งมีชีวติ อย่ างไร
วัฏจักรนา้ ทีเ่ กิดโดยผ่ านกระบวนการในสิ่ งมีชีวติ ได้ แก่
- การคายนา้ ของพืช
- การหายใจของสิ่ งมีชีวติ
- การขับถ่ ายของสั ตว์
กระบวนการทีไ่ ม่ ผ่านสิ่ งมีชีวติ คือ การระเหยของนา้ กลายเป็ นไอ ,
ไอนา้ ในบรรยากาศเมื่อกระทบความเย็นควบแน่ นแล้วตกเป็ นหยาด
นา้ จากฟ้า ลงสู่ แหล่งนา้ ในธรรมชาติ
วัฏจักรคาร์ บอน(carbon cycle)
คาร์ บอน (C)
 เป็ นธาตุทสี่ าคัญของสารประกอบในร่ างกายของสิ่ งมีชีวติ
เช่ น คาร์ โบไฮเดรต ลิพดิ โปรตีน ฯลฯ
 เป็ นองค์ ประกอบของสารอนินทรีย์ เช่ น CO2
คาร์ บอนเป็ นธาตุทมี่ ีการหมุนเวียนอยู่ในระบบนิเวศเป็ นวัฏจักร
คาถามหน้ า 52
วัฏจักรคาร์ บอนที่เกิดโดยผ่ านกระบวนการในสิ่ งมีชีวิต ได้ แก่
กระบวนการใดบ้ าง
กระบวนการในสิ่ งมีชีวติ ทีเ่ กีย่ วข้ องในวัฏจักรคาร์ บอน ได้ แก่
- กระบวนการสั งเคราะห์ ด้วยแสง(photosynthesis)
- กระบวนการสลายสารอินทรีย์(decomposition)
- กระบวนการหายใจ
คาถามหน้ า 52
วัฏจักรคาร์ บอนที่เกิดโดยกระบวนการอืน่ ๆ ใน
ชีวติ ประจาวัน ได้ แก่อะไรบ้ าง
ได้ แก่
- กระบวนการเผาไหม้ (combustion)
- กระบวนการผุพงั (weathering)
คาถามหน้ า ๔๙
อธิบายความสั มพันธ์ ระหว่ างการหมุนเวียนคาร์ บอนกับการดารงชีวติ
ของพืชและสั ตว์
ความสั มพันธ์ เริ่มจากพืชนาแก๊สคาร์ บอนไดออกไซด์ ใบรรยากาศไปใน
กระบวนการสั งเคราะห์ ด้วยแสงจากนั้นธาตุคาร์ บอนจะมีการหมุนเวียน
ไปตามโซ่ อาหารในระบบนิเวศ ในสภาพสารประกอบอินทรีย์ในเนือ้ เยื่อ
ของสิ่ งมีชีวติ และธาตุคาร์ บอนจะหมุนเวียนกลับแหล่งสะสมในบรรยากาศ
ใหม่ โดยการหายใจออกของสิ่ งมีชีวติ และการสลายสารของจุลนิ ทรีย์
คาถามหน้ า 52
วัฏจักรคาร์ บอนเกิดการเสี ยสมดุลได้ อย่ างไร และมีผลกระทบต่ อ
สภาพแวดล้อมอย่ างไร
วัฏจักรคาร์ บอนเกิดการเสี ยสมดุลได้ โดยการกระทาของมนุษย์ เช่ น
 การใช้ นา้ มันเชื้อเพลิงในยานพาหนะ(ปล่อย CO และ CO2)
 การตัดไม้ ทาลายป่ าทาให้ แหล่งดูดซับ CO2 ลดลง เกิดการสะสม CO2
เกิดปรากฎการณ์ เรือนกระจก
วัฏจักรไนโตรเจน(nitrogen cycle)
 เป็ นองค์ ประกอบของโปรตีนของสิ่ งมีชีวติ
 พืชใช้ไนโตรเจนในรู ปของสำรประกอบเกลือแอมโมเนียม ,
เกลือไนไตรท์ และ เกลือไนเตรต
แหล่งสะสม
แก๊สไนโตรเจนในบรรยากาศ ( 78 %)
กระบวนการสาคัญในวัฏจักรไนโตรเจน
o การตรึงไนโตรเจน(nitrogen fixation)
o กำรเปลี่ยนสำรประกอบไนโตรเจนเป็ นแอมโมเนียม(ammonification)
o การเปลีย่ นเกลือแอมโมเนียมเป็ นไนไตรท์ และไนเตรต(nitrification)
o การเปลีย่ นไนเตรตกลับเป็ นแก๊สไนโตรเจนในบรรยากาศ
(denitrification)
กำรตรึ งไนโตรเจน(nitrogen fixation)
กำรเปลี่ยนแก๊สไนโตรเจน ในอำกำศ ให้อยูใ่ นรู ปของ
แอมโมเนียหรื อไนเตรตที่พืชสำมำรถนำไปใช้ได้
สิ่ งมีชีวติ ที่ตรึ งไนโตรเจนได้
-ไรโซเบียม (Symbiotic Bacteria/
- Azotobacter Clostridium Blue-green algae (free living)
การตรึงไรโตรเจน อาจเกิดจากปฏิกริ ิยาฟ้ าแลบ ฟ้ าผ่ า
แอมโมนิฟิเคชัน (ammonification)
เมื่อพืชและสั ตว์ ตายลง ผู้ย่อยสลายพวกราและแบคทีเรียสามารถย่ อย
สลายไนโตรเจนในสิ่ งมีชีวติ ให้ กลับเป็ นแอมโมเนียมซึ่งพืชสามารถ
นามาใช้ ได้ ผ่านกระบวนการทีเ่ รียกว่ า แอมโมนิฟิเคชัน (ammonification)
เกิดจากการกระทาของ Ammonifying bacteria เช่ น pseudomonas
กรดอะมิโน/โปรตีน (จำกซำกสิ่ งมีชีวิต)
หรื อ
ของเสี ยจำกเมแทบอลิซึม
แอมโมเนีย
ไนตริ ฟิเคชัน (nitrification)
แบคทีเรี ยบำงชนิดใช้แอมโมเนียมในดินเป็ นแหล่งพลังงำนและ
ทำให้เกิดไนไตรต์ (NO2 -) ซึ่งเปลี่ยนเป็ นไนเตรตซึ่งพืชใช้ได้ดว้ ย
NH4 + (ammonium)
NO2 - (nitrite)
NO3 - (nitrate)
ดีไนตริฟิเคชัน (denitrification)
ในสภาพไร้ ออกซิเจน แบคทีเรียบางชนิดสามารถสร้ าง
ออกซิเจนได้ เองจากไนเตรต และได้ ผลผลิตเป็ นก๊ าซไนโตรเจน
กลับคืนสู่ บรรยากาศ
NO3 - (nitrate)
NO2 - (nitrite)
N2 O (nitrorous oxide)
N2 (nitrogen)
ต้นจอกบ่วำย หรื อหยำดน้ ำค้ำง (Drosera sp.)
กำบหอยแครง (Venus Fly Trap)
หม้อข้ำวหม้อแกงลิง
วัฏจักรฟอสฟอรัส(phosphorus cycle)
ความสาคัญของฟอสฟอรัสต่ อสิ่ งมีชีวิต
 เป็ นส่ วนประกอบของกรดนิวคลีอกิ เช่ น
กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอกิ (DNA)
 เป็ นส่ วนประกอบของ ATP
 ส่ วนประกอบสาคัญของกระดูกและฟัน
แหล่งของฟอสฟอรัสที่สำคัญ
o ฟอสเฟตที่อยูใ่ นดิน
o หิ นฟอสเฟต
o ตะกอนที่ทบั ถมในทะเล
o ฟอสเฟตจำกกำรทำเหมืองแร่ และปุ๋ ย
o ฟอสเฟตจำกกำรใช้ผงซักฟอกที่ปล่อยลงในแหล่งน้ ำ
คาถามหน้ า 55
วัฏจักรฟอสฟอรัสหมุนเวียนผ่ านกระบวนการของสิ่ งมีชีวติ อย่ างไร
เริ่มจากืชดูดซึมฟอสเฟตทีล่ ะลายนา้ ได้ ไปใช้ ในกระบวนการ
สั งเคราะห์ ด้วยแสง เป็ นฟอสเฟตอินทรีย์
สั ตว์ ได้ รับฟอสเฟตอินทรีย์จากอาหารคือพืชและสั ตว์ ตามลาดับในโซ่
อาหาร
เมื่อพืชและสั ตว์ ตายลง แบคทีเรียบางประเภทจะย่ อยสลายซาก ได้
กรดฟอสฟอริก ซึ่งทาปฏิกริ ิยากับสารในดินกลับคืนไปทับถมเป็ นกอง
หินฟอสเฟตในดินในนา้ ต่ อไป ทาให้ เกิดการหมุนเวียนเช่ นนีต้ ลอดไป
คาถามหน้ า ๕๑
สารประกอบฟอสฟอรัสในผู้บริโภคกลายมาเป็ นสารประกอบ
ฟอสฟอรัสในนา้ ได้ อย่ างไร
ฟอสฟอรัสเป็ นองค์ ประกอบของสิ่ งมีชีวติ ในรูปของสารชีวโมเลกุลซึ่ง
เป็ นสารอินทรีย์ในพืชและผู้บริโภคลาดับต่ าง ๆ
เมื่อสิ่ งมีชีวติ ตายลงจะถูกย่ อยสลายโดย phosphatizing bacteria
กลายเป็ นฟอสเฟตอนินทรีย์ที่ละลายนา้ ได้ (dissolved phosphate) เช่ น
CaHPO4 ซึ่งพืชสามารถนาไปใช้ ได้ โดยตรง หรือบางส่ วนอาจ
ตกตะกอนทับถมกันรวมเป็ นหินฟอสเฟต[Ca3(PO4)2] ในทะเล
คาถามหน้ า 55
สารประกอบฟอสฟอรัสมีความสาคัญต่ อสิ่ งมีชีวติ อย่ างไร
ฟอสฟอรัสเป็ นธาตุทจี่ าเป็ นมากสาหรับเซลล์ทุกชนิด เนื่องจากเป็ น
ส่ วนประกอบของกรดนิวคลีอกิ ซึ่งเป็ นสารพันธุกรรม และเป็ นสารที่ให้
พลังานสู ง เช่ น ATP และ ADP และยังเป็ นส่ วนประกอบสาคัญของ
กระดูกและฟันในสั ตว์ มีกระดูกสั นหลังด้ วย
วัฏจักรกามะถัน(sulfur cycle)
ความสาคัญของกามะถันต่ อสิ่ งมีชีวิต
 เป็ นส่ วนประกอบของโปรตีนในพืชและสั ตว์
โดยเฉพาะกรดอะมิโนทีจ่ าเป็ น เช่ น เมไทโอนีน
ซีสเตอีน ทริปโตเฟน
วัฏจักรกามะถัน(sulfur cycle)
คาถามหน้ า 57
ธาตุกามะถันมีการหมุนเวียนผ่ านในกระบวนการสิ่ งมีชีวติ อย่ างไร
พืชสี เขียวสมารถดูดกามะถันไปใช้ ในรูปของสารละลายซัลเฟต
เพือ่ นาไปสร้ างเป็ นกลุ่มซัลฟ์ ไฮดริล(sulfhydryl หรือ –SH) ของ
กรดอะมิโนและโปรตีน
เมื่อสั ตว์ กนิ พืชจะได้ กามะถันในรูปของซัลฟ์ ไฮดริลจากพืช
เมื่อพืชและสั ตว์ ตายจุลนิ ทรีย์จะย่ อยสลายซากพืชและสั ตว์ ได้ แก๊ส
ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S)
จุลนิ ทรีย์พวก sulfur oxidizing bacteria ออกซิไดซ์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์
เป็ น ซัลเฟต ซึ่งพืชนาไปใช้ เป็ นธาตุอาหารได้ อกี
คาถามหน้ า ๕๑
แหล่งกาเนิดของกามะถันได้ มาจากที่ใดบ้ าง
แหล่งกำเนิดกำมะถันในธรรมชำติ
o แร่ ธำตุในดิน
o ในซำกพืชซำกสัตว์
o ในถ่ำนหิ นและน้ ำมันปิ โตรเลียม
o ในบ่อน้ ำพุร้อน
o ในบรรยำกำศ(รู ป SO2)
คาถามหน้ า ๕๑
ธาตุกามะถันทีอ่ ยู่ในรูปของแก๊สมีบทบาททีส่ าคัญต่ อระบบนิเวศอย่ าง
ไนบ้ าง
ส่ วนใหญ่ ธาตุกามะถันทีอ่ ยู่ในรู ปของแก๊ สมักมีผลกระทบต่ อระบบนิเวศ เช่ น
แก๊สซัลเฟอร์ ไดออกไซด์ (เกิดจากการเผาไหม้ เชื้อเพลิง เช่ น ถ่ านหินลิกไนต์ )
แก๊สซัลเฟอร์ ไดออกไซด์ รวมตัวกับไอนา้ ในอากาศ เกิดเป็ นกรดซัลฟิ วริก
ฤทธิ์ของกรดซัลฟิ วริกกัดกร่ อนสิ่ งก่อสร้ าง(หินปูน หินอ่ อน โลหะ)
ฤทธิ์ของกรดซัลฟิ วริก ทาลายสิ่ งทอ ประเภทผ้าฝ้ าย ไนล่อน หนังสั ตว์ ยาง
ทาให้ พลาสติกเสื่ อมคุณภาพเร็ว
ฤทธิ์ของกรดซัลฟิ วริกต่ อสิ่ งมีชีวติ
อัตรายต่ อระบบทางเดินหายใจ
ทาลายเนือ้ เยือ่ ปอด
ทาลายคลอโรฟิ ลล์
ทาลายเนือ้ เยือ่ ภายในของพืชทาให้ เป็ นจุด เป็ นรู
แคระแกรน ผลผลิตลดลง ผสมพันธุ์ไม่ ตดิ
ทาลายระบบนิเวศในป่ าไม้ และ แหล่งนา้
20. วัฎจักรของสารใดในระบบนิเวศทีม่ คี วามสั มพันธ์ กบั การ
เกิดฝนกรดมากทีส่ ุ ด
1. คาร์ บอน
2. กามะถัน
3. แคลเซียม
4. ไฮโดรเจน
๒ . จากภาพวัฎจักรของ
คาร์ บอน
๒.๑ สิ่ งมีชีวติ ทีส่ ามาถใช้ C
จากแหล่ งสะสมในบรรยากาศ
ได้ คือ สิ่ งมีชีวติ กลุ่มใด
๒.๒ โดยกระบวนการใด
๓. sulfur oxidizing bacteria มีบทบาทหน้ าทีอ่ ย่ างไร
ก. ออกซิไดซ์ ไนเตรต ให้ เป็ นไนไตรต์
ข. ออกซิไดซ์ ไฮโดรซัลไฟด์ ให้ เป็ นซัลเฟต
ข. ออกซิไดซ์ ไนเตรต ให้ เป็ นแอมโมเนีย
ก. NH4 + (ammonium)
NO2 - (nitrite)
ข. N2
NH4 +
NH3
ค. NO3 - (nitrate)
N2 (nitrogen)
NO3 - (nitrate)
NO3 -
 transpiration
๒ . จากภาพวัฎจักรของ
คาร์ บอน
๒.๑ สิ่ งมีชีวติ ทีส่ ามาถใช้ C
จากแหล่ งสะสมในบรรยากาศ
ได้ คือ สิ่ งมีชีวติ กลุ่มใด
๒.๒ โดยกระบวนการใด
๒.๑ ผู้ผลิต
๒.๒ การสั งเคราะห์ แสง
๓. sulfur oxidizing bacteria มีบทบาทหน้ าทีอ่ ย่ างไร
ก. ออกซิไดซ์ ไนเตรต ให้ เป็ นไนไตรต์
ข. ออกซิไดซ์ ไฮโดรซัลไฟด์ ให้ เป็ นซัลเฟต
ข. ออกซิไดซ์ ไนเตรต ให้ เป็ นแอมโมเนีย
ก. NH4 + (ammonium)
NO2 - (nitrite)
ข. N2
NH4 +
NH3
ค. NO3 - (nitrate)
N2 (nitrogen)
NO3 - (nitrate)
NO3 -
 วัฎรจักรของฟอสฟอรัส