第六章生态系统的

第六章生态系统的物质循环§6-1物质循环的基本规律§6-2几种主要物质的生物地球化学循环§6-3生态系统中物质循环与农业环境问题作为生物与环境组成的有机整体，生态系统不仅具有一定的结构，而且具有一定的功能。生态系统的功能能量流动物质循环信息传递价值转化生态系统的任何生命过程无不自始至终贯穿着能量、物质和信息的有组织、有秩序的流动。农业生态系统的功能我们知道生物生命的维持不仅依赖于能量的供应，也依赖于各种营养物质的供应。所以以生物为核心的生态系统的存在和发展不仅需要不断地输入能量，而且还要输入物质。能量流动和物质循环是生态系统的最基本的功能。物质在生态系统中的作用既是维持生命活动的物质基础又是能量的载体生态系统中的物质是怎样流动的？会不会象能量一样随着生物的利用而减少呢？思考：物质在生态系统中的流动是循环的，可反复利用，不会随着生物的利用而减少。生态系统中的能量流动是指能量从环境中输入，并在生态系统的各组分间传递，最后从生态系统系统输出返回环境的全过程。能量的流动是单向的，不可逆的，能量的流动过程是不断递减的过程。§6-1物质循环的基本规律一、物质循环的基本概念和类型二、物质流动的特征及其与能量流动的关系一、物质循环的基本概念和类型生态系统中的物质是指各种生命基本元素如碳、氢、氧、氮、磷、钾以及各种微量元素等。物质在生态系统中不是静止不动的，而是沿着不同的途径在不同的生态组分之间发生着固定、吸收、释放、迁移、转化，并最终返回到环境中，表现为丰富多彩的全球范围内的物质流动或物质循环过程。物质循环：指组成生物体的各种基本元素在生物群落和无机环境间的反复循环运动。一、物质循环的基本概念和类型生产者分解者消费者无机环境碳、氢、氧、氮、磷、钾、硫等营养物质生物群落反复循环由于这种物质循环是在地球上生物与非生物之间，通过化学形态的转化而运转的，故又称为生物地球化学循环。物质循环的类型根据循环的范围不同

根据物质的储藏库不同

地质大循环生物小循环气相型循环沉积型循环一、物质循环的基本概念和类型一、物质循环的基本概念和类型㈠地质大循环和生物小循环1.地质大循环即物质在整个地球范围内的循环地质大循环：P92是指物质或元素经生物体的吸收作用，从环境进入生物有机体内，然后生物体以死体、残体或排泄物形式将物质或元素返回环境，进入五大自然圈的循环的过程。地质大循环的特点：范围大、周期长、影响面广，几乎没有物质的输入和输出，是一种闭合式的循环。

大气中的CO2经生物的光合作用和呼吸作用，约300年循环一次水圈中的水约200万年循环一次

㈠地质大循环和生物小循环2.生物小循环即物质在生态系统内的循环生物小循环：P92指环境中的各种元素经生物吸收，在生态系统中被相继利用，然后经过分解者的作用再为生产者吸收、利用的循环过程。生物小循环的特点：范围小、时间短、速度快，有物质的输入和输出，是开放式的循环。图6-1陆地生态系统中元素的生物小循环与地质大循环一、物质循环的基本概念和类型㈡气相型循环和沉积型循环1.气相型循环气相型循环：指以大气圈为主要储藏库的物质循环方式。特点是：以气体的方式参与循环，循环迅速、循环周期较短；循环的途径是大气扩散。属于气相型循环的物质主要是一些扩散性强、流动性大、容易混合、可以转化为气体形式的元素和化合物如：C、H、O、N、H2O等。㈡气相型循环和沉积型循环

2.沉积型循环沉积型循环：指以岩石圈和土壤圈为主要储藏库的物质循环方式。特点是：循环缓慢、周期长；循环的途径是风化→沉降→淀积→成岩作用。属于沉积型循环的物质主要有：P、S、K、Na、Ca、Mg、Si、Fe等矿质营养元素。㈡气相型循环和沉积型循环——2.沉积型循环

地球上的许多矿物元素储藏在地壳里，经过自然风化和人类的开采冶炼，从陆地岩石中释放出来，为植物所吸收，参与生命物质的形成，并沿食物链转移。然后，以动植物残体或排泄物的形式经微生物的分解作用，将元素返回环境。除一部分保留在土壤中供植物吸收利用外，一部分以溶液或沉积物状态随流水进入江河，汇入海洋，经过沉降、淀积和成岩作用变成岩石，当岩石被抬升并遭受风化作用时，该循环才算完成。这些以岩石圈和土壤圈为储藏库的物质的循环方式就是沉积型循环。一、物质循环的基本概念和类型㈢物质循环的库与流1.库库：P93指物质在运动过程中被暂时固定、贮存的场所。生态系统中的各种组分都能够固定储存物质，因而都是物质循环的库。如植物库、动物库、土壤库、大气库、水体库等。生态系统中物质循环的库一般可以分为以下两类：库的类型储存库

交换库

大气库土壤库水体库植物库动物库其容积较大，物质交换活动缓慢，一般为非生物成分的环境库。其容积较小，物质交换活动快，一般为生物成分的生物库。例如：在农业生态系统中，土壤中有K，土壤是K的储存库，植物体内也有K，植物是K的交换库。㈢物质循环的库与流

2.物质流流：P93指物质在库与库之间的转移运行。生态系统中的物质不是静止不动的，而是不断地流动着的，这种物质在各成分之间的流动就是生态系统的物质流。生态系统中不仅有物质流，还有能量流、信息流，它们共同作用，一起使生态系统中的各组分之间及系统与外界环境之间密切联系起来，保证了生态系统的维持和发展。二、物质流动的特征及其与能量流动的关系㈠物质流动的特征物质不灭，循环往复。即生态系统中的物质循环是双向的、可逆的，可以循环往复地多次重复利用。复习还记得生态系统中的能量是怎样流动的吗？生态系统中的能量流动是单向的、不可逆的；能量在流动过程中会不断地以呼吸散热的形式而逐渐递减，最终在环境中消失。二、物质流动的特征及其与能量流动的关系㈡能流和物流的关系物质循环和能量流动密不可分，相辅相成。物质是能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；而能量又作为物质循环的驱动力，使物质能够不断地在生态系统和无机环境之间循环往复，两者密不可分。生态系统中的各种成分，正是由于物质循环和能量流动，才能紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。生产者初级消费者次级消费者分解者呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解作用能量流动和物质循环的关系课堂练习1、物质在生态系统中的作用表现在两个方面：既是

又是

。2、根据物质循环的范围不同，可将物质循环划分为

和

两种类型。3、物质气相循环的途径为

，沉积循环的途径为

。4、地质大循环是物质在（）

A大气圈与水圈之间的循环B土壤圈内的循环

C生物圈内的循环D地球五大圈层之间的循环既是维持生命活动的物质基础又是能量的载体地质大循环生物小循环大气扩散风化→沉降→淀积→成岩作用。D5、物质在运动过程中被暂时固定、储存的场所称为（）

A库B流C源D汇6、下列有关生物小循环的表述哪些是正确的（）

A是物质在生态系统内的循环B范围小

C时间短、速度快D没有物质的输入和输出

E是一种开发式的循环7、下列元素中属于沉积循环的有（）

A碳B氢C氮D磷E钾F钙8、物质循环的库可以分为储存库和交换库两大类，下列各种类型的库中属于交换库的有（）A土壤库B水体库C大气库D植物库E动物库AABCEDEFDE9、地质大循环是一种闭合式的循环，生物小循环是一种开放式的循环。（）10、生态系统中的物质循环是双向的，可逆的，物质可多次重复利用。（）作业试述生态系统中物质流动的特征及其与能量流动的关系。√√§6-3生态系统中物质循环与农业环境问题一、农业生态系统养分循环的一般模型二、农业生态系统中的养分循环与环境问题一、农业生态系统养分循环的一般模型农业生态系统物质循环的核心是养分循环。明确农业生态系统养分循环过程，输入与输出及其平衡状态，便能基本上把握农业生态系统的物质循环。农业生态系统的养分主要储存在土壤、植物、畜禽和人这四个储存库中。系统的养分循环主要在这四个养分库之间进行，同时，每个库都与外系统保持多条输入与输出流。农业生态系统养分循环的一般模型见下图农业生态系统养分循环的一般模型共有31条循环途径其中土壤是农业生态系统的养分的主要贮存库，土壤接纳、保持、供给和转化养分的能力，对整个系统的功能和持续性至关重要。养分在四个养分库之间的循环过程

二、农业生态系统中的养分循环与环境问题

在农业生态系统中，化肥与农药是应用最为广泛的两大类物质，这两类物质在农业生态系统中的应用，对提高系统的生产力具有重大意义，但随着其应用量的增加，其对环境的影响和污染问题也日益突出，已成为农业生态系统中由于物质循环导致环境问题产生的两个重要因素。二、农业生态系统中的养分循环与环境问题㈠化肥对环境的影响不合理施用化肥对环境的影响污染土壤污染大气污染水体增加植物对重金属的吸收二、农业生态系统中的养分循环与环境问题㈡农药对环境和生态系统的影响1.农药对环境的影响农药一旦进入环境，其毒性、高残留特性便会发生效应，造成严重的水体、大气及土壤的污染。⑴污染水体，危害水生生物农药对水体的污染也是很普遍的。全世界生产了约150万吨滴滴涕，其中有100万吨左右仍残留在海水中。英美等发达国家中几乎所有河流都被有机氯杀虫剂污染了。据报告，伦敦雨水中含滴滴涕70～400PPt。㈡农药对环境和生态系统的影响

⑵污染大气

农药微粒和蒸汽散发空中，随风飘移，污染全球。据世界卫生组织报告，伦敦上空1吨空气中约含10微克滴滴涕。北极地区的格陵兰，估计在1500万平方公里的水区里每年可能沉积295吨滴滴涕。其原因除了化学稳定性和物理分散性外，滴滴涕还具有独特的流动性；它能随水汽共同蒸发到处流传，使整个生物圈都受到污染。㈡农药对环境和生态系统的影响⑶污染土壤，对土壤生态系统造成不良影响农药对土壤生态系统造成的不良影响主要表现在对土壤动物造成危害及使土壤微生物的种群和数量发生变化两个方面，进而影响到土壤生态系统的物质循环，使整个土壤生态系统的功能下降。㈡农药对环境和生态系统的影响2.农药对生态系统的影响⑴在生态系统中的生物富集生物富集：P119是指生物体从生活的环境中不断吸收低剂量的农药并逐渐在其体内积累的现象。也叫生物浓缩作用。一些有害物质如金属元素、杀虫剂等一旦进入生态系统便会通过食物链逐级往下传递，并在传递过程中不断积累和浓缩，导致越到较高的营养级，生物体内的有毒物质的浓度就越高，这种现象就是有毒物质的生物富集作用（也称生物浓缩或生物放大作用）。㈡农药对环境和生态系统的影响

农药在生物体中沿食物链传递过程中的生物富集作用普遍存在。实验表明，将收获前20天用过2-3次666粉的稻谷作为鸡、猪的饲料，结果在猪体内的666浓缩可达38-75倍，鸡蛋内的富集倍数为12-26倍。又如，海水中汞的浓度为0.0001mg/L时，浮游生物体内含汞量可达001-0.002mg/L，小鱼体内可达0.2-0.5mg/L，而大鱼体内可达1-5mg/L，大鱼体内汞比海水含汞量高1万-6万倍。生物放大作用可使环境中低浓度的物质，在最后一级体内的含量提高几十倍甚至成千上万倍，因而可能对人和环境造成较大的危害。DDT沿海洋食物链的生物富集作用示意图㈡农药对环境和生态系统的影响⑵对昆虫的影响农药度对昆虫的影响是引起防治对象的再次猖獗和导致次要病虫害上升为主要病虫，因为农药在消灭害虫的同时也杀死害虫的天敌，打乱了存在于害虫和天敌之间的平衡，某些害虫在没有天敌的控制下有可能再次发生，其危害程度会更大。㈡农药对环境和生态系统的影响⑶对水生生物的影响对水生生物造成毒害，使其中毒。⑷农药在农作物上的残留长期食用超过允许残留量的农产品，会影响人的健康，乃至发生中毒。课堂巩固练习：1、大气圈中的氮必须经过

作用才能进入生态系统参与循环。2、水的地质大循环是指水从