自然地理系统内部的物质循环名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

第五章自然地理系统内部物质联络

第一节自然地理系统内物质循环一、大气循环二、水分循环三、地质循环四、生物循环第二节自然地理环境中化学元素迁移一、元素地球化学迁移二、影响元素迁移原因三、元素迁移方式第1页第一节自然地理系统内物质循环自然地理系统内物质循环运动必须以能量为动力，能量又以运动着物质为载体，二者亲密不可分离。所以，在物质循环过程中，能量必定伴随物质在系统内部发生传递和转换。自然地理系统中物质循环方式从宏观方面可分为四种类型，即大气循环、水分循环、地质循环和生物循环。第2页一、大气循环大气循环主要发生在地球大气圈对流层内，是以大气环流形式进行气体运动。它包含行星风系、季风风系和地方性风系三种不一样规模大气运动。

行星风系主要包含分布于南、北半球大约30°纬圈之间包含信风带在内哈德来对流循环、大约分布于30～60°纬圈之间西风环流和南、北极地极地东风带。第3页图1全球大气环流理想图式（斯特勒拉，1983）Ⅰ哈德来（正）环流（信风环流）；Ⅱ极地环流；Ⅲ中纬（反）环流（西风环流）第4页一、大气循环

季风风系主要分布于北太平洋西部、北印度洋、亚洲东及南部，以及北大西洋西部与北美洲中东部；在南半球出现于澳洲北部。

地方性风系又称“局地风系”，属于规模及影响范围在100至数十公里之内大气运动。其生成往往与局部地形及海陆分布情况相关。如山谷风、焚风、布拉风及海陆风等。

第5页大气环流作用大气环流最显著作用是重新分配地表热量和水分；大气环流对大洋面动力摩擦，形成大规模洋流运动，也促成大洋热量全球调整。大气环流调配全球水分、热量结果，造成地表不一样地域气候千差万别。大气环流还是地表固体物质运输载体。一、大气循环第6页二、水分循环

在太阳能和重力共同作用下，水在自然地理系统中不停地从一个圈层向另一个圈层转移运动着，形成水分循环。

其循环方式主要有两种：经过汽、液、固三态转化方式在各圈层中运动；液态水在热力和重力作用下，经过洋流或陆地地表及地下径流进行物质和能量传输(又分为水分大循环和大洋水循环)。

第7页二、水分循环水分大循环：又称为外循环或海陆水分循环，是指全球海洋与大陆之间，由海洋水分蒸发，经大气水分输送，至大陆经降水及河川径流过程重新返回海洋水分循环过程。水分小循环：只发生在海洋与大气或陆地与大气之间水分交换过程称为小循环或微循环，而前者又称海洋小循环，后者称陆地小循环。

1、水分大循环与小循环第8页二、水分循环地球上水在不停地循环交替运动着，所以有一定循环交替周期。

1、水分大循环与小循环第9页二、水分循环

大洋环流：在一定海洋空间范围内，大规模海水沿一定方向并含有相对比较稳定流速流向组成环流体系。其表层环流，指海面以下至水深400～500m混合水层内洋流。

2、大洋水循环—大洋环流图２大洋表面环流模式第10页3、水分循环作用

水分循环对于全球性水分和热量再分配起着重大作用，也是岩石圈表层物质机械搬运作用和自然地理环境中化学元素迁移强大动力机。

液态及固态水在重力作用下对地貌塑造作用，也是消耗太阳辐射能一个有效方式。二、水分循环第11页

水分循环也是生物有机体维持生命活动和整个生物圈组成复杂胶体溶液系统基本条件，起着有机界和无机界联络纽带作用。

总之，水分循环如同自然地理环境“血液循环”，它沟通了各基本圈层物质交换，促使各种联络发生。水分循环同时起着形成水文、气候、地貌、土壤、生物过程和地球化学过程作用。3、水分循环作用二、水分循环第12页三、地质循环由四个基本过程组成：风化过程；搬运过程；沉积过程；结构过程。

地质循环是指地壳物质在地球内外营力共同作用下，经过不一样地质过程完成物质循环。图3地质循环图式第13页四、生物循环1、生物循环组成生物循环：指发生于生物体本身生命过程中以及生物之间能量与物质流通转化过程。它是自然地理系统中特有一个能量与物质流转循环形式。第14页四、生物循环图４生物循环图示第15页食物链：植物——一级消费者——二级消费者……四、生物循环生物循环由生物食物链和生态系统物质循环两方面组成。（1）生物食物链绿色植物吸收水分、无机养分和太阳辐射能进行光合作用，将无机物转化成碳水化合物，完成食物生产。植物初级生产品被动物顺次消耗，其过程各级生物经过呼吸作用和新陈代谢作用向空间释放能量，向土壤输送有机排泄物及有机体残骸，逐层实现能量与物质转化、转移过程。第16页吃入能量——消化能量——代谢能量——净能（各级消费者）流失流失流失粪便尿气热量

试验证实，伴随食物进入草食动物肌体内能量只有10%净能被吸收利用于肌体建造，实际转移到下一级消费者肉食动物体内能量也在10%左右。其余部分能量消耗于生命活动中消化和代谢过程。四、生物循环生物圈中微生物将土壤中残余有机物质分解还原成无机物，在土壤中再为绿色植物所吸收，重新参加光合作用，从而完成生物食物链循环过程。第17页（2）生态系统物质循环生态系统是生物与非生物环境之间相互依存，经过能量转换和物质循环所组成能量与物质运动统一体。广义生态系统物质循环即为生物循环。狭义了解，是指生物圈内各种生物体本身与非生物环境间进行能量与物质输入与输出，以维系生命过程，当生物生命终止时，再以生物遗骸等回归环境完成物质循环。这种循环有别于生物食物链循环，而称为“生物地球化学循环”。四、生物循环第18页（2）生态系统物质循环四、生物循环自然界参加生物体循环物质是生物生命过程中不可缺乏营养元素物质，可分为大量元素和微量元素两类。自从地球上出现生物以来，生态系统中生物体物质循环数量巨大。生物物质循环速度也相当快，全球生物体全部活物质更新周期估算为8年。第19页2、生物循环自然地理意义实现了太阳能与化学潜能转换。引发化学元素迁移，使其在自然地理环境中重新分配。改变大气组成，并保持大气成份相对平衡。影响并制约水圈化学成份。将太阳能引入成土过程。参加了一些岩石和矿物形成。四、生物循环第20页第二节自然地理环境中化学元素迁移一、元素地球化学迁移在运动、改变着自然地理环境中，随时间推移，化学元素也不停地从一个存在形式转化为另一个存在形式，并伴随有一定空间位置转移，这种过程称为元素地球化学迁移。化学元素迁移包含两种情况：空间上元素位移，表现为元素地域分布特征；时间上从物质分解，到元素搬运，再到重新化合过程，表现为元素迁移阶段性。第21页二、影响元素迁移原因（一）影响元素迁移内在原因影响化学元素迁移内在原因取决于它物理和化学性质。其中主要是指原子热力性质（即键性）、原子和离子引力性质、原子化学性质和放射性质。1．化学键2．化学性质3．晶格性质4．放射性质第22页（二）影响元素迁移外在原因

这类原因主要指迁移介质热力学、化学以及生物学原因。1．水热条件2．酸碱度（pH）3．浓度4．氧化还原电位5．络合物作用6．胶体吸附7．生物活动8．人类活动第23页第24页（二）影响元素迁移外在原因

这类原因主要指迁移介质热力学、化学以及生物学原因。1．水热条件2．酸碱度（pH）3．浓度4．氧化还原电位5．络合物作用6．胶体吸附7．生物活动8．人类活动第25页三、元素迁移方式

依据元素迁移介质不一样，其迁移方式可分为水迁移、空气迁移和生物迁移三种。其中又以水迁移为最主要方式。

1、水迁移

化学元素水迁移方式是指陆地风化壳及土壤中化学元素呈简单离子、络合离子、分子、胶体或悬浮物状态，作为溶质在水介质中迁移方式。第26页

1、水迁移化学元素水迁移能力可用水迁移系数Kx

表示。它反应某元素x

在水介质中相对含量与该元素在水体流经区岩石中平均含量之比，即式中：Kx——x

元素水迁移系数；Mx——x

元素在水介质中含量（mg/L）；A——水介质总矿化度（mg/L）；Nx——x

元素在水流经区内岩石中平均含量（丰度）（％）。Kx值愈大，表明该元素在水介质中迁移流失量越大。第27页

1、水迁移第28页2、空气迁移化学元素空气迁移是指地球表层中大气成份，水汽以及固体和液体微粒气溶胶随气流运动而发生迁移。气溶胶是以大气为分散介质，以固体和液体微粒为分散质呈胶体状物质体系。气溶胶物质起源分自然与人为物源两部分，自然物源有陆地风沙尘、火山气体与尘埃，以及海洋风浪溅入空气中盐分等；人为物源指近代以来工业生产排入大气中大量烟尘和工业