第十一章生态系统中的物质循环

1、生态系统生态学生态系统生态学 作为生物与环境组成的统一整体，生态系作为生物与环境组成的统一整体，生态系统不仅具有一定的统不仅具有一定的结构结构，而且具有一定的，而且具有一定的功能功能。生态系统的主要功能。生态系统的主要功能: 生态系统的能量流动生态系统的能量流动 生态系统的信息传递生态系统的信息传递 生态系统的物质循环生态系统的物质循环 第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环 生命的维持不但需要能量，而且也依赖于各种生命的维持不但需要能量，而且也依赖于各种化学元素的供应。化学元素的供应。第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环 环境中的环境中的营养物质营养

2、物质，通过绿色植物的吸收作用，通过绿色植物的吸收作用，进入生态系统，被其他生物，进入生态系统，被其他生物重复利用重复利用，最后，再，最后，再归还于环境中，称为归还于环境中，称为物质循环物质循环。第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环 由于循环的路径包括由于循环的路径包括生物与非生物生物与非生物二者，同时二者，同时也包含一些也包含一些地质与地理作用地质与地理作用在內，所以物质循环又在內，所以物质循环又称称生物地球化学循环。生物地球化学循环。第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环 环境中的营养物质，通过绿色植物的吸收作用环境中的营养物质，通过绿色植物的吸收作

3、用，进入生态系统，被其他生物重复利用，最后，再，进入生态系统，被其他生物重复利用，最后，再归还于环境中，称为物质循环。归还于环境中，称为物质循环。概念中未说明物质概念中未说明物质循环的范围循环的范围，以及物质，以及物质如何归还如何归还第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环生物地球化学循环生物地球化学循环l地质大循环地质大循环l生物小循环生物小循环第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环地质大循环地质大循环 元素经生物体的吸收作用，从环境进入生物体元素经生物体的吸收作用，从环境进入生物体内，然后生物体以死体、残体或排泄物形式将其返内，然后生物体以死体、残体或

4、排泄物形式将其返回环境，回环境，进入五大圈层的循环进入五大圈层的循环。第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环生物地球化学循环生物地球化学循环l地质大循环地质大循环l生物小循环生物小循环第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环生物小循环生物小循环 元素经生物体吸收元素经生物体吸收，在生态系统中被相继，在生态系统中被相继利用，经过分解者的作利用，经过分解者的作用，回到环境后，用，回到环境后，再为再为生产者生产者吸收、吸收、利用的循利用的循环过程。环过程。第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的

5、物质循环第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环能量流动和物质循环的异同能量流动和物质循环的异同 能量以热的形式消散能量以热的形式消散，单方向单方向，生态系统必须不，生态系统必须不断地断地从外界获得能量从外界获得能量。 物质是物质是循环循环的的，各种物质都能以，各种物质都能以可被植物利用的形可被植物利用的形式式重返环境重返环境。 第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环能量流动和物质循环能量流动和物质循环密不可分密不可分 能量储存在有机能量储存在有机分子键分子键内，当内，当能量能量通过生物的通过生物的呼吸作用被呼吸作用被释放出释放出来来的同时，有机化的同时，

6、有机化合物便被分解成合物便被分解成简简单物质的单物质的形式，形式，重重新释放新释放到环境中去到环境中去第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环大量元素：含量超过生物体干重大量元素：含量超过生物体干重0.2%以上的元素。以上的元素。 如碳、氧、氢、氮和磷。如碳、氧、氢、氮和磷。微量元素：含量不超过生物体干重微量元素：含量不超过生物体干重0.2%。 如铝、硼。如铝、硼。 生命过程中必不可少。生命过程中必不可少。物质循环的模式物质循环的模式第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环 一、物质循环的模式一、物质循环的模式 二、生物地球化学（地化）循环的类型二、生物地球

7、化学（地化）循环的类型 三、水循环三、水循环 四、气体型循环四、气体型循环 五、沉积型循环五、沉积型循环一、物质循环的模式一、物质循环的模式一、物质循环的模式一、物质循环的模式 生态系统物质循环的模式（或通式）可以用生态系统物质循环的模式（或通式）可以用 库（库（pool） 流通流通(flow)加以概括。加以概括。一、物质循环的模式一、物质循环的模式 库库 由生态系统生物或非生物成分中一定数量的由生态系统生物或非生物成分中一定数量的某种某种化合物化合物所所构成构成。 对于某一种元素而言，存在一个或多个主要的库。对于某一种元素而言，存在一个或多个主要的库。 湖泊生态系统中的磷湖泊生态系统中的磷水

8、水中磷的含量可看成是一中磷的含量可看成是一个库，个库，浮游植物浮游植物中的磷是第二个库。中的磷是第二个库。一、物质循环的模式一、物质循环的模式 可以说生态系统可以说生态系统各组分都是各组分都是物质循环的物质循环的库库，如植物，如植物库、动物库、土壤库等。库、动物库、土壤库等。 这些库借助物质在这些库借助物质在库与库之间的转移（库与库之间的转移（流通流通）而相而相互联系。互联系。一、物质循环的模式一、物质循环的模式 生态系统中的物质循环可以用生态系统中的物质循环可以用 库（库（pool） 流通流通(flow)加以概括。加以概括。流通流通 物质在生态系统库与库之间的物质在生态系统库与库之间的转移过

9、程转移过程。流通量（率）流通量（率） 单位时间、单位面积（或单位体积单位时间、单位面积（或单位体积)通过生态系通过生态系统某库的统某库的移动量移动量。 一、物质循环的模式一、物质循环的模式 一、物质循环的模式一、物质循环的模式 流通量（率）流通量（率）=20=20单位单位/ /天天 生态系统中的物质生态系统中的物质循环，自然状态下（不受循环，自然状态下（不受人类干扰），一般处于稳人类干扰），一般处于稳定、平衡状态（对于某一定、平衡状态（对于某一种物质，各主要库中的种物质，各主要库中的输输入和输出量入和输出量基本相等）。基本相等）。一、物质循环的模式一、物质循环的模式 为了表示一个为了表示一个特

10、特定定的的流通过程对流通过程对有关有关各各库的相对重要性库的相对重要性，可以用如下的指标来可以用如下的指标来反映反映:l周转率周转率 出入出入一个库的一个库的流通率流通率除以该库中营养物质除以该库中营养物质总量总量l周转时间周转时间 库中的营养物质总量除以流通率库中的营养物质总量除以流通率周转时间表达了周转时间表达了移动移动库中库中全部营养物质全部营养物质所需要的时间。所需要的时间。 一一、物质循环的模式、物质循环的模式 一一、物质循环的模式、物质循环的模式 “第十章第十章 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动”中所提到的分中所提到的分解过程中反映分解特征的一个重要指标解过程中反映分解特征

11、的一个重要指标 分解指数分解指数： K=I / X其中，其中，k分解指数分解指数 I死有机物年输入总量死有机物年输入总量 X死有机物质总量（现存量）死有机物质总量（现存量） 稳定平衡的生态系统中可用稳定平衡的生态系统中可用地面凋落物输入量地面凋落物输入量与与地面枯枝落叶现存量地面枯枝落叶现存量之比来计算之比来计算K值。值。 l水体、沉积层和生产者流通率（量水体、沉积层和生产者流通率（量）均等于）均等于2020单位单位/ /天天 消费者流通率（量）消费者流通率（量）=4=4单位单位/ /天天l生产者的周转率生产者的周转率=20/100=0.2=20/100=0.2； 水体的周转率水体的周转率=2

12、0/1000=0.02=20/1000=0.02； 消费者的周转率消费者的周转率=4/50=0.08=4/50=0.08； 沉积层的周转率沉积层的周转率=20/5000=0.004=20/5000=0.004；l生产者的周转时间为生产者的周转时间为5 5天。天。一一、物质循环的模式、物质循环的模式 表示一个表示一个特定特定的的流通过程对流通过程对有关有关各各库的相对重要性库的相对重要性一一、物质循环的模式、物质循环的模式 大气圈中大气圈中CO2的周转时间大约是一年多的周转时间大约是一年多大气圈中氮的周转时间约近大气圈中氮的周转时间约近100万年万年大气圈中大气圈中H2O的周转时间只有的周转时间

13、只有10.5天。天。 不同物质的周转时间相差如此之大，不同物质的周转时间相差如此之大，其原因是什么？其原因是什么？ 一一、物质循环的模式、物质循环的模式 影响物质循环速率的因素影响物质循环速率的因素（1 1）循环物质的性质）循环物质的性质（2 2）生物的生长速率）生物的生长速率（3 3）有机物分解的速率）有机物分解的速率（4 4）人类活动的影响）人类活动的影响一一、物质循环的模式、物质循环的模式 （1 1）循环物质的性质）循环物质的性质 由循环物质的由循环物质的化学特性化学特性和和被被生物生物利用的方利用的方式的式的不同所导致的。不同所导致的。 如如,CO,CO2 2周转时间为周转时间为1 1

14、年左右（年左右（光合作用光合作用从大从大气圈中移走气圈中移走COCO2 2），大气圈中氮周转时间为），大气圈中氮周转时间为100100万万年年( (需经过需经过固氮作用固氮作用将氮分子转化为氨氮为生物将氮分子转化为氨氮为生物所利用所利用) )。一一、物质循环的模式、物质循环的模式 影响物质循环速率的因素影响物质循环速率的因素（1 1）循环元素的性质）循环元素的性质（2 2）生物的生长速率）生物的生长速率（3 3）有机物分解的速率）有机物分解的速率（4 4）人类活动的影响）人类活动的影响一一、物质循环的模式、物质循环的模式 （2 2）生物的生长速率）生物的生长速率 决定生物对该物质吸收的速率以及

15、该物质在决定生物对该物质吸收的速率以及该物质在食物网中运动的速度。食物网中运动的速度。一一、物质循环的模式、物质循环的模式 影响物质循环速率的因素影响物质循环速率的因素（1 1）循环元素的性质）循环元素的性质（2 2）生物的生长速率）生物的生长速率（3 3）有机物分解的速率）有机物分解的速率（4 4）人类活动的影响）人类活动的影响一一、物质循环的模式、物质循环的模式 （3 3）有机物分解的速率）有机物分解的速率 适宜的环境有利于分解者的生存，并使有机适宜的环境有利于分解者的生存，并使有机体很快分解，迅速将生物体内的物质释放出来，体很快分解，迅速将生物体内的物质释放出来，重新进入循环，供生物重新

16、利用。重新进入循环，供生物重新利用。一一、物质循环的模式、物质循环的模式 影响物质循环速率的因素影响物质循环速率的因素（1 1）循环元素的性质）循环元素的性质（2 2）生物的生长速率）生物的生长速率（3 3）有机物分解的速率）有机物分解的速率（4 4）人类活动的影响）人类活动的影响一一、物质循环的模式、物质循环的模式 （4 4）人类活动的影响）人类活动的影响 如如, ,开垦农田和砍伐森林引起土壤矿物质的流开垦农田和砍伐森林引起土壤矿物质的流失，从而影响物质循环的速率。失，从而影响物质循环的速率。一一、物质循环的模式、物质循环的模式 影响物质循环速率的因素影响物质循环速率的因素（1 1）循环元素

17、的性质）循环元素的性质（2 2）生物的生长速率）生物的生长速率（3 3）有机物分解的速率）有机物分解的速率（4 4）人类活动的影响）人类活动的影响第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环 一、物质循环的模式一、物质循环的模式 二、生物地球化学（地化）循环的类型二、生物地球化学（地化）循环的类型 三、水循环三、水循环 四、气体型循环四、气体型循环 五、沉积型循环五、沉积型循环二、生物地球化学（地化）循环的类二、生物地球化学（地化）循环的类型型 根据物质在循环时所根据物质在循环时所经历的路径经历的路径的不同，从的不同，从生物圈的观点出发，并根据物质循环过程中生物圈的观点出发，并根

18、据物质循环过程中是否是否有气相的存在有气相的存在，生物地球化学循环可分为：，生物地球化学循环可分为： 水循环水循环 气体型循环气体型循环 沉积型循环沉积型循环二、生物地球化学（地化）循环的类二、生物地球化学（地化）循环的类型型 生态系统所有的物质循环都是在生态系统所有的物质循环都是在水循水循环的推动环的推动下完成的。下完成的。 没有水循环，也就没有生态系统的功没有水循环，也就没有生态系统的功能，生命也将难以维持。能，生命也将难以维持。二、生物地球化学（地化）循环的类二、生物地球化学（地化）循环的类型型 根据物质在循环时所根据物质在循环时所经历的路径经历的路径的不同，从的不同，从生物圈的观点出发

19、，并根据物质循环过程中生物圈的观点出发，并根据物质循环过程中是否是否有气相的存在有气相的存在，生物地球化学循环可分为：，生物地球化学循环可分为： 水循环水循环 气体型循环气体型循环 沉积型循环沉积型循环二、生物地球化学（地化）循环的类二、生物地球化学（地化）循环的类型型气体型循环气体型循环 属于气体型循环的物质，其分子或某些化合物常属于气体型循环的物质，其分子或某些化合物常以以气体形式参与循环气体形式参与循环过程（以气体的形式参与流通）。过程（以气体的形式参与流通）。 主要库是大气和海洋。主要库是大气和海洋。 其循环与大气和海洋密切相联，具有明显全球性，其循环与大气和海洋密切相联，具有明显全球

20、性，循环性能最为完善。循环性能最为完善。 气体循环速度比较快，物质来源充沛，不会枯竭。气体循环速度比较快，物质来源充沛，不会枯竭。 属于这类的有氧，属于这类的有氧，COCO2 2、氮、氯等。、氮、氯等。 二、生物地球化学（地化）循环的类二、生物地球化学（地化）循环的类型型 根据物质在循环时所根据物质在循环时所经历的路径经历的路径的不同，从的不同，从生物圈的观点出发，并根据物质循环过程中生物圈的观点出发，并根据物质循环过程中是否是否有气相的存在有气相的存在，生物地球化学循环可分为：，生物地球化学循环可分为： 水循环水循环 气体型循环气体型循环 沉积型循环沉积型循环二、生物地球化学（地化）循环的类

21、二、生物地球化学（地化）循环的类型型沉积型循环沉积型循环 主要库在土壤、沉积物和岩石中，无气体状态。主要库在土壤、沉积物和岩石中，无气体状态。 有磷、钙、钾、钠、镁、铁、锰、碘、铜、硅等。有磷、钙、钾、钠、镁、铁、锰、碘、铜、硅等。 二、生物地球化学（地化）循环的类二、生物地球化学（地化）循环的类型型 循环速度比较慢，参与循环的物质，其分子或化循环速度比较慢，参与循环的物质，其分子或化合物主要通过岩石的风化和沉积物的溶解转变为可被合物主要通过岩石的风化和沉积物的溶解转变为可被生物利用的营养物质。生物利用的营养物质。 加上，海底沉积物转化为岩石圈成分是一个相当加上，海底沉积物转化为岩石圈成分是一

22、个相当长的、缓慢的、单向的物质转移过程，时间要以千年长的、缓慢的、单向的物质转移过程，时间要以千年来计。来计。 因此，这类物质循环的全球性不如气体型循环，因此，这类物质循环的全球性不如气体型循环，循环性能也很不完善。循环性能也很不完善。 二、生物地球化学（地化）循环的类二、生物地球化学（地化）循环的类型型 根据物质在循环时所根据物质在循环时所经历的路径经历的路径的不同，从的不同，从生物圈的观点出发，并根据物质循环过程中生物圈的观点出发，并根据物质循环过程中是否是否有气相的存在有气相的存在，生物地球化学循环可分为：，生物地球化学循环可分为： 水循环水循环 气体型循环气体型循环 沉积型循环沉积型循

23、环第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环 一、物质循环的模式一、物质循环的模式 二、生物地球化学（地化）循环的类型二、生物地球化学（地化）循环的类型 三、水循环三、水循环 四、气体型循环四、气体型循环 五、沉积型循环五、沉积型循环三、水循环三、水循环 （一）全球水循环（一）全球水循环（二）生态系统中的水循环（二）生态系统中的水循环三、水循环三、水循环 （一）全球水循环（一）全球水循环 地球表面的总水量大约为地球表面的总水量大约为1414亿亿kmkm3 3, , 其中大约有其中大约有97%97%包含在海洋库中。包含在海洋库中。 淡水中：两极冰盖淡水中：两极冰盖29000 km

24、29000 km3 3、地下水、地下水8000 km8000 km3 3 、湖泊河流、湖泊河流100 km100 km3 3 、土壤水分、土壤水分100 km100 km3 3 、大气中水、大气中水13 km13 km3 3 、生物体生物体中水中水1 km1 km3 3 。三、水循环三、水循环 单位：单位：1/1000 km3三、水循环三、水循环 水循环的主要路线是从水循环的主要路线是从地球表面地球表面通过通过蒸发蒸发进入大进入大气圈，同时又不断从大气圈通过气圈，同时又不断从大气圈通过降水降水而而回到回到地球表面地球表面。 每年地球表面的蒸发量和全球降水量相等。每年地球表面的蒸发量和全球降水量

25、相等。 这两个相这两个相反过程达到一反过程达到一种平衡状态。种平衡状态。三、水循环三、水循环 陆地降水量大于蒸发量，海洋蒸发量大于陆地降水量大于蒸发量，海洋蒸发量大于降水量，陆地每年把多余的水通过江河输送给降水量，陆地每年把多余的水通过江河输送给大海，以弥补海洋每年因蒸发量大于降水量而大海，以弥补海洋每年因蒸发量大于降水量而产生的亏损。产生的亏损。三、水循环三、水循环 （一）全球水循环（一）全球水循环（二）生态系统中的水循环（二）生态系统中的水循环三、水循环三、水循环 （二）生态系统中的水循环（二）生态系统中的水循环三、水循环三、水循环 （一）全球水循环（一）全球水循环（二）生态系统中的水循环

26、（二）生态系统中的水循环第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环 一、物质循环的模式一、物质循环的模式 二、生物地球化学（地化）循环的类型二、生物地球化学（地化）循环的类型 三、水循环三、水循环 四、气体型循环四、气体型循环 五、沉积型循环五、沉积型循环四、气体型循环四、气体型循环 （一）碳循环（一）碳循环（二）氮循环（二）氮循环四、气体型循环四、气体型循环 （一）碳循环（一）碳循环 碳约占生物体干重的碳约占生物体干重的49，是有机化合物的，是有机化合物的“骨架骨架”，没有碳就没有生命。没有碳就没有生命。 最大量的碳被固结在最大量的碳被固结在岩石圈岩石圈中，其次是在中，其次是

27、在化石燃料化石燃料(石石油和煤等油和煤等)中，二者约占碳总量的中，二者约占碳总量的99.9%。 对生物有积极作用的碳库是对生物有积极作用的碳库是水圈和大气圈水圈和大气圈(主要以主要以CO2的形式的形式)。 水圈、大气圈和生物圈水圈、大气圈和生物圈是碳循环中的是碳循环中的活动库活动库。 四、气体型循环四、气体型循环 碳循环：从碳循环：从大气中大气中CO2储库开始，通过储库开始，通过绿色植绿色植物的物的光合作用光合作用，将大气中的碳转移到植物体中形成，将大气中的碳转移到植物体中形成碳水化合物，然后被各级消费者利用，其生物残体碳水化合物，然后被各级消费者利用，其生物残体经过微生物分解还原以及生物的经

28、过微生物分解还原以及生物的呼吸作用呼吸作用，再把碳，再把碳回归到大气中。回归到大气中。 碳的生物小循环碳的生物小循环四、气体型循环四、气体型循环 由于由于光合作用和呼吸作用光合作用和呼吸作用受到受到很多很多环境因素的影环境因素的影响，所以响，所以大气中的大气中的COCO2 2含量（浓度）含量（浓度）有着明显的有着明显的l日变化日变化l季节变化季节变化四、气体型循环四、气体型循环 由于由于光合作用和呼吸作用光合作用和呼吸作用受到很多环境因素的影受到很多环境因素的影响，所以响，所以大气中的大气中的COCO2 2含量（浓度）含量（浓度）有着明显的有着明显的l日变化日变化 夜晚由于生物的呼吸作用，可使

29、地面附近夜晚由于生物的呼吸作用，可使地面附近COCO2 2的含量上升的含量上升 白天由于植物在光合作用中大量吸收白天由于植物在光合作用中大量吸收COCO2 2，可使大气中，可使大气中 COCO2 2 含量降到平均水平以下。含量降到平均水平以下。l季节变化季节变化四、气体型循环四、气体型循环 由于由于光合作用和呼吸作用光合作用和呼吸作用受到很多环境因素的影受到很多环境因素的影响，所以响，所以大气中的大气中的COCO2 2含量（浓度）含量（浓度）有着明显的有着明显的l日变化日变化l季节变化季节变化 夏季植物的光合作用强烈，从大气中所摄取的夏季植物的光合作用强烈，从大气中所摄取的 COCO2 2 超

30、过超过了在呼吸和分解过程中所释放的二氧化碳；了在呼吸和分解过程中所释放的二氧化碳； 冬季正好相反。冬季正好相反。四、气体型循环四、气体型循环 自然生态系统自然生态系统中中（理想状态，人类干扰之（理想状态，人类干扰之前）前），生态系统（生产者通过光合作用从大气，生态系统（生产者通过光合作用从大气中）摄取碳的速率（以中）摄取碳的速率（以一年为时间单位）一年为时间单位）与生与生态系统（通过呼吸和态系统（通过呼吸和分解作用分解作用)把碳释放到把碳释放到大大气气中的速率（以中的速率（以一年为时间单位）一年为时间单位）大体相同。大体相同。生物圈生物圈生态系统生态系统四、气体型循环四、气体型循环 自然生态系

31、统自然生态系统中中（理想状态，人类干扰之（理想状态，人类干扰之前）前），生态系统（生产者通过光合作用从大气，生态系统（生产者通过光合作用从大气中）摄取碳的速率（以中）摄取碳的速率（以一年为时间单位）一年为时间单位）与生与生态系统（通过呼吸和态系统（通过呼吸和分解作用分解作用)把碳释放到大把碳释放到大气中的速率（以气中的速率（以一年为时间单位）一年为时间单位）大体相同。大体相同。大气库中大气库中CO2含量应该保持不变，实际上呢？含量应该保持不变，实际上呢？四、气体型循环四、气体型循环 为什么增加？为什么增加？四、气体型循环四、气体型循环 四、气体型循环四、气体型循环 四、气体型循环四、气体型循环

32、 由于由于温室气体温室气体对来自太阳的短波幅射对来自太阳的短波幅射有高度的透过性，而对地球反射出来的长有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射有高度的吸收性，导致大气层低处波辐射有高度的吸收性，导致大气层低处的的对流层变暖对流层变暖而高处的而高处的平流层变冷平流层变冷，这一，这一现象称为现象称为温室效应温室效应。四、气体型循环四、气体型循环 温室气体主温室气体主要包括：要包括：H2O、 CO2、甲烷甲烷(CH4)、氟氯碳化物、氟氯碳化物、(CFCs)、氧化亚、氧化亚氮氮(N2O)、六氟化、六氟化碳碳(SF6)、全氟碳、全氟碳化物化物(PFCs)、氢、氢氟碳化物氟碳化物(HFCs)等。等。 牛

33、成地球温室效应元凶牛成地球温室效应元凶 联合国粮农组织发表的报告中联合国粮农组织发表的报告中指出，全球指出，全球10.5亿头牛排放的亿头牛排放的CO2占全球温室气体总排放量的占全球温室气体总排放量的18%。 饲养牛群时需要燃烧燃料、制饲养牛群时需要燃烧燃料、制造肥料、种植和运输牧草，在此过造肥料、种植和运输牧草，在此过程中所释放的程中所释放的CO2占了占了9%。 超越了人类交通工具，如汽车超越了人类交通工具，如汽车、飞机等的、飞机等的CO2排放量。排放量。牛成地球温室效应元凶牛成地球温室效应元凶 牛群对甲烷的排放量占全球总牛群对甲烷的排放量占全球总量量1/3，这种气体暖化地球的速度比，这种气体

34、暖化地球的速度比CO2快快20倍。倍。 牛群的屁和其他排泄物会产出牛群的屁和其他排泄物会产出100多种污染气体，其中氨的排放量多种污染气体，其中氨的排放量就占全球总量的就占全球总量的2/3，而氨正是导致，而氨正是导致酸雨的原因。酸雨的原因。 牛群消耗大量的淡水，牛分泌牛群消耗大量的淡水，牛分泌1公升牛奶要先消耗公升牛奶要先消耗990公升的淡水公升的淡水四、气体型循环四、气体型循环全球气候与生态环境将产生下列变化全球气候与生态环境将产生下列变化l海平面上升，淹沒陆地。海平面上升，淹沒陆地。 l全球气候经常发生暴雨或干旱。全球气候经常发生暴雨或干旱。 l土地沙漠化，生态环境改变。土地沙漠化，生态环

35、境改变。四、气体型循环四、气体型循环 （一）碳循环（一）碳循环（二）氮循环（二）氮循环四、气体型循环四、气体型循环（二）氮循环（二）氮循环 氮是蛋白质的基本成分，是生命结构的原料。氮是蛋白质的基本成分，是生命结构的原料。氮氮(106吨，百万吨吨，百万吨)的分布的分布大气大气 3 3，800800，000000陆地有机质陆地有机质 772772活有机体活有机体 1212死有机体死有机体 760760非有机氮（陆地）非有机氮（陆地） 140140地壳地壳 1414，000000，000000海洋水中海洋水中 20，000海洋有机体海洋有机体 901活有机体活有机体 1死有机体死有机体 900非有机

36、体氮（海洋）非有机体氮（海洋） 100沉积物沉积物 4，000，000 四、气体型循环四、气体型循环 大气中氮含量丰富，植物不能直接利用氮。大气中氮含量丰富，植物不能直接利用氮。 必须通过必须通过固氮作用固氮作用将游离氮与氧结合成为将游离氮与氧结合成为硝酸盐硝酸盐或亚硝酸盐或亚硝酸盐，或与氢结合成，或与氢结合成氨氨，才能为大部分生物所，才能为大部分生物所利用，参与蛋白质的合成。利用，参与蛋白质的合成。 因此，因此，氮被固定氮被固定后，才能进人生态系统，参与后，才能进人生态系统，参与循循环环。四、气体型循环四、气体型循环固氮的途径（固氮作用）有三种：固氮的途径（固氮作用）有三种：（1 1）闪电、

37、宇宙射线、火山爆发等活动的）闪电、宇宙射线、火山爆发等活动的高能固氮高能固氮，形，形成氨或硝酸盐成氨或硝酸盐7.67.610106 6吨吨/ /年年（2 2）工业固氮工业固氮：400400，200200大气压下大气压下808010106 6吨年吨年（3 3）生物固氮生物固氮：固氮菌、与豆科植物共生的根瘤菌、蓝：固氮菌、与豆科植物共生的根瘤菌、蓝藻等自养和异养微生物藻等自养和异养微生物545410106 6吨年吨年四、气体型循环四、气体型循环l氨化作用氨化作用l硝化作用硝化作用l反硝化作用反硝化作用四、气体型循环四、气体型循环l氨化作用氨化作用 由氨化细菌和真菌的作用将有机氮（氨基由氨化细菌和真

38、菌的作用将有机氮（氨基酸和核酸）分解成为氨和氨化合物。酸和核酸）分解成为氨和氨化合物。 氨溶水成为氨溶水成为NH4+，可为植物利用。，可为植物利用。l硝化作用硝化作用l反硝化作用反硝化作用四、气体型循环四、气体型循环l氨化作用氨化作用l硝化作用硝化作用 在通气良好的土壤中，氨化合物被亚硝酸在通气良好的土壤中，氨化合物被亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐盐细菌和硝酸盐细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，供植物吸收利用。，供植物吸收利用。l反硝化作用反硝化作用四、气体型循环四、气体型循环l氨化作用氨化作用l硝化作用硝化作用l反硝化作用反硝化作用 也称脱氮作用。也称脱氮作用。 反硝化细菌将亚硝酸

39、盐转变成大气氮，返回反硝化细菌将亚硝酸盐转变成大气氮，返回到大气库中。到大气库中。四、气体型循环四、气体型循环第十一章第十一章 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环 一、物质循环的模式一、物质循环的模式 二、生物地球化学（地化）循环的类型二、生物地球化学（地化）循环的类型 三、水循环三、水循环 四、气体型循环四、气体型循环 五、沉积型循环五、沉积型循环 五、沉积型循环五、沉积型循环 矿质元素通过岩石风化等作用释放出来参与循矿质元素通过岩石风化等作用释放出来参与循环，又通过沉积等作用进入地壳而环，又通过沉积等作用进入地壳而暂时离开循环暂时离开循环。 所以，沉积型循环往往是所以，沉积型循环往往是不完全的循环不完全的循环。 以沉积型方式循环的物质有以沉积型方式循环的物质有磷、钾磷、钾等多种元素。等多种元素。五、沉积型循环五、沉积型循环 磷循环磷循环 生物不可缺少的重要元素生物不可缺少的重要元素 核酸、细胞膜和骨骼的主要