Mục lục bài họcĐang ở d01-b4
Terrestrial and Aquatic Biomes
Two numbers decide a terrestrial biome
Average annual temperature and average annual precipitation together predict which biome occupies a place. Latitude and altitude matter only through their effect on those two numbers — which is why climbing a tropical mountain takes you through the same sequence of biomes as walking north from the equator.
- Tropical rainforest — warm, over $2\,000$ mm/yr, highest NPP on land, yet nutrient-poor soil: warmth and moisture make decomposition so fast that nutrients sit in living biomass, not in soil.
- Desert — defined by precipitation under $250$ mm/yr, hot or cold.
- Temperate grassland — the deepest, most fertile soils on Earth, hence the world's grain belts.
- Boreal forest (taiga) — cold, coniferous, slow decomposition, acidic soil.
- Tundra — cold and dry, with permafrost and a huge store of frozen organic carbon.
Aquatic biomes are decided by depth, flow and salinity
The photic zone is where light supports photosynthesis. Productivity peaks where nutrients meet light: estuaries, coral reefs, wetlands, and coastal upwelling zones. The open ocean is vast but nutrient-poor — a biological desert per square metre, though its total contribution is large because of its area.
Hai con số quyết định một quần xã trên cạn
Nhiệt độ trung bình năm và lượng mưa trung bình năm, gộp lại, dự đoán được quần xã nào chiếm một vùng đất. Vĩ độ và độ cao chỉ tác động gián tiếp qua hai con số đó — vì thế leo một ngọn núi nhiệt đới thì đi qua đúng dãy quần xã mà đi bộ từ xích đạo lên phía bắc sẽ gặp.
- Rừng mưa nhiệt đới — nóng, mưa trên $2\,000$ mm/năm, NPP cao nhất trên cạn, nhưng đất nghèo dinh dưỡng: nóng và ẩm làm phân huỷ nhanh tới mức chất dinh dưỡng nằm trong sinh khối sống chứ không nằm trong đất. Đó là lý do đốt rừng làm rẫy chỉ cho vài vụ rồi đất bạc màu.
- Hoang mạc — định nghĩa bằng lượng mưa dưới $250$ mm/năm, có thể nóng hoặc lạnh.
- Đồng cỏ ôn đới — đất sâu và màu mỡ nhất hành tinh, nên đây là các vựa ngũ cốc của thế giới.
- Rừng lá kim phương bắc (taiga) — lạnh, cây lá kim, phân huỷ chậm, đất chua.
- Đài nguyên — lạnh và khô, có tầng đất đóng băng vĩnh cửu giữ một kho carbon hữu cơ khổng lồ đang tan dần.
Quần xã dưới nước phân theo độ sâu, dòng chảy và độ mặn
Tầng sáng là lớp nước còn đủ ánh sáng cho quang hợp. Năng suất đạt đỉnh ở nơi chất dinh dưỡng gặp ánh sáng: cửa sông, rạn san hô, đất ngập nước và các vùng nước trồi ven bờ. Biển khơi thì rộng nhưng nghèo dinh dưỡng — tính trên mỗi mét vuông nó là một hoang mạc sinh học, dù tổng đóng góp vẫn lớn nhờ diện tích.
Rừng mưa nhiệt đới có $\mathrm{NPP}\approx2\,200\ \mathrm{g/m^2/năm}$ nhưng chỉ giữ khoảng $10$ kg carbon hữu cơ trong mỗi mét vuông đất. Đài nguyên có $\mathrm{NPP}\approx140\ \mathrm{g/m^2/năm}$ nhưng giữ tới $22$ kg carbon trong mỗi mét vuông đất. Giải thích nghịch lý đó, và cho biết vì sao nó khiến đài nguyên trở thành mối lo khí hậu.
Trữ lượng carbon trong đất không do NPP quyết định, mà do hiệu số giữa tốc độ đưa vào và tốc độ phân huỷ.
Rừng mưa nhiệt đới: đưa vào rất nhanh, nhưng nóng và ẩm quanh năm nên vi sinh vật phân huỷ cũng chạy hết công suất. Lá rụng xuống là phân huỷ gần như tức thì, chất dinh dưỡng được rễ nông hút lại ngay. Kết quả: carbon nằm trong sinh khối sống, đất chỉ là một lớp mỏng chuyển tiếp.
Đài nguyên: đưa vào rất chậm, nhưng phân huỷ còn chậm hơn nữa — lạnh gần như cả năm, đất ngập nước và thiếu ôxi, lại có tầng đóng băng vĩnh cửu khoá vật chất hữu cơ lại. Tích tụ hàng nghìn năm với tốc độ nhỏ vẫn cho một kho lớn.
Tỉ lệ chênh lệch: NPP của rừng mưa gấp $2\,200/140\approx16$ lần đài nguyên, thế mà carbon đất chỉ bằng $10/22\approx0{,}45$ lần. Chênh lệch tổng cộng khoảng $35$ lần theo hướng ngược nhau, đủ thấy phân huỷ mới là biến quyết định.
Vì sao là mối lo khí hậu: ấm lên làm tan tầng đóng băng vĩnh cửu, ôxi và vi sinh vật tiếp cận được kho carbon đã khoá hàng nghìn năm. Phân huỷ tái khởi động sẽ thải $\mathrm{CO_2}$ ở chỗ thoáng khí và $\mathrm{CH_4}$ ở chỗ ngập nước, mà mêtan giữ nhiệt mạnh hơn nhiều lần. Nó lại làm ấm thêm — một vòng phản hồi dương.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 1 — The Living World: Ecosystems gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.