森林生态学-生态5.3物质循环第一节生态系统一般特征

第一节生态系统的一般特征第二节生态系统中的能量流动第三节生态系统的物质循环第四节生态系统的主要类型12一、物质循环的定义及定义物质循环(cycleofmaterial)：是指生态系统从大气、biogeochemicalcycle），生态系统中的物质转移循环，3物质循环与能量流动的关在物质吸收、转移、与释放的过程中，总是伴在每一营养级中都有生物的呼吸作用，放出CO2过中能量，物质的变化就有能量的变化。4物质循环和能量流动相伴发生，但能量流过生态系统通常只有一次，并且逐渐以热的形式耗散，物质在生物质循环的特生物体几乎都可以对物质进行吸收利用、释放、再吸收利用，只不过再利用的周期与方式可能不同。如植物、动一种物质经过食物链或营养级的时间不同，物质的循环周期可能相差很大。6物质循环过程中的重要术库是蓄积物质部分，可以是生物部分或非生物部分；可能7流通率(fluxrate)：8周转率(turnoverrate)：周转时间(turnovertime)是某种物质在库中的总量与其出入物质循环过程中，流通率越大，周转率越高，周转时间越短，9不同物质的周转时间相差很大大气圈中水的周转时间为10.5天，即水分一年要更在海洋中，硅的周转时间最短，约800年，钠需要①循环元素的性质：即循环速率由循环元素的化学②生物的生长速率：这一因素影响着生物对物质的③有机物分解的速率：适宜的环境有利于分解者的全球生物地球化学循环分为三大类型：水水循环（watercycle）是水分在各库之间的转移形成的，气体循环(gaseouscycle)沉积循环(sedimentarycycle)指以土壤与岩层为主要蓄库的物质循环，像、钙和金属类元素参与的物质循水的生态学意生命存提。无水，生命就不可能存在。水是生物体的构成成份之一，植物体60-80%由水构成，动物维持生命活动的必要条件。生物体内的各种生理生化活动，基本上都是以水分作为媒介来完成的。如植物的根系吸收养分，只有借助于水才能 到植体的水分对生态系统的各类物质循环起到推水分是地质变迁的动力，使营养物质从生物的不可利用状态变成可利用状态；水分还能同其它营养物质循环交织在一起，对营养物质进入生态系统、被生物群落吸收利用，以及释水循环的动力学模型（Odum, 经降水(降雨与降雪)落到地面，部分被植物吸收利影响水循环的因素很多，主要有地球表面的辐人类对植被破坏，减少了植被对水循环的调节能力，水分循环在局部地区遭到破坏，导致水土流失与干旱等许多生态。 碳循氮循碳是生物体构成的基本成份之一，占有机体干物质约碳循环：起始于大气CO2库；经植物光合作用固定，以各种碳化物的形式，再经营养级的传递被分解，在这个过程中，部分碳通过呼吸作用回到大气中，另一部分BiologicalBiological大气蓄库：CO2/CO，为7.5×1011T，占大气比例的0.0026%，海洋蓄库：储量丰富，为3.8×1012TC，是大气的50倍（地球最大碳蓄库：岩石圈，以石油、煤等化石 形式存在，占碳循环有大循环和小循环。大气CO2是大、小循

（2）汇源关源source2汇sink失汇（issingsink）？Schlesinger(1997)提供 全球碳循环收支如下

化

+陆地植被破

=大气中含量上

+海洋吸

未知的人类活动释放的CO2大约有25% —温室效应（Greenhouse温温室气(H2O,CO2CH4CFCsN2O,臭氧地地5年 频率发生（ElNino，洪涝与干旱）别 气候事件。炎热与剧冷，欧州的西伯利亚气候趋全球变化持续下去，将有超过20%的物 （4）原 家畜种总头(百万头产甲烷(千克/头·年甲烷总(百万吨/年黄牛：发达国发展中国水绵羊：发达国8发展中国家及澳大55骆猪：发达国发展中国马、驴、10-野生反刍畜及大型食草100-1-2-每年森林减少，我国草原减少森林的固碳能力最大：3.6×109TC／y， 482×109TC，

应对措 CO2油气替

年 将消耗亿玉米（产量一半）生产乙醇 ！（1）氮素的与碳循环相比，氮循环更复杂（7种以上大气中的氮必须通过固氮作用才能进入生态系统，固氮约140×106TN/a，闪电固氮3×106TN/a世界10000万1200万 900万 大气是最大氮库（3.9×1015陆地植被的氮库95~140×109海洋氮库巨大，可达5.7×1011TN，但它沉埋于海底，Ⅰ固氮作用(nitrogen参加生物包括自生固氮菌(Azotobacter)，共生在豆科植物根瘤和其他一些植物的根瘤菌意义①在全球尺度上平衡反硝化作用；②在要性；③只有通过固氮作用大气中的氮才能进入2硝化作用（nitrification）：是氨的氧化过程。首先土壤中的亚硝化毛杆菌（Nitrosomonas）或海洋中的亚硝化球菌（Nitrosococcus），将氨转化为亚硝酸盐（NO-）；然后进一步由土壤中的硝化杆菌（Nitrobacter）或海洋中的硝化球菌23（Nitrococcus）氧化为硝酸盐（NO-）3反硝化作用首先将硝酸盐还原为亚硝酸盐，释放NO。这 氮污迄今CO2排量增加10％，NNNClimateClimateExhaustExhaust 三 磷是生物与生态系统中不可缺少的营养元一，生物 在风化后再次进入循环内循岩石土壤中的磷（可溶性）经过陆地植物的吸收转化，生成植物组成成份，而后又经过草食动物到肉食动物的利部分成为不可利用的磷酸盐，它们或者归还到土壤被植物外循环是在海洋生态系统中进行的磷转移变化过程，海洋中植物（海藻）吸收海水中的可溶性磷酸盐，经过鱼、鸟类的逐级捕食，形成鸟类排泄物，或生物残体在海洋中重新被植物利鸟类作用人工将鸟粪变成磷肥，通过海鸟将富集的磷转移到人类捕获大量的海产品（海草、鱼虾、贝类等），