生态系统的物质循环

生态学——生态系统生态学张琍zhanglinu@126.com生态系统生态学生态系统的一般特征生态系统中的能量流动生态系统中的物质循环地球上生态系统的主要类型及其分布13生态系统的物质循环物质循环的一般特征全球水循环碳循环氮循环磷循环硫循环13.1物质循环的一般特征

能量流动和物质循环是生态系统的两大基本功能。 环境中的物质经环境到生物群落再回归环境的过程就是生态系统中的物质循环。物质循环和能量流动总是同时发生的。生物固定的日光能量流过生态系统通常只有一次，并且逐渐地以热的形式耗散，而物质在生态系统的生物成员中能被反复地利用。物质循环的特点：能量流动与物质循环的关系空气水无机盐生产者食草动物食肉动物分解者热热热热热Sun第二级食肉动物物质流能量流能量流动与物质循环的关系生态系统的主要功能是能量流动和物质循环，两者相互依存，不可分割；能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解；能量作为动力，使物质在生物群落和无机环境之间循环往复。生物元素循环通常从两个尺度上进行研究，即全球循环和局域循环。全球循环，即全球生物地球化学循环，代表了各种生态系统局域事件的总和。全球生物化学循环分为三大类型：水循环、气体型循环和沉积型循环。物质循环一般可以分为两类：短循环：即生态系统中的生产者，除一少部分被消费者吃掉外，绝大部分掉落在土壤表面，而被分解者分解还原为二氧化碳、水和矿盐分等。长循环：指绿色植物逐级经过各级消费者如食草动物、食肉动物和其他杂食动物以及寄生生物的采食、消化和排泄以及动植物的遗体进入土壤，经过食腐动物的啃食(如豺、秃鹫等)，而最后被微生物分解，物质再回到环境中去，又一次参与生态系统的物质循环。13.2全球水循环水循环的主要作用

水是所有营养物质的介质水是很好的溶剂水是地质变化的动因之一，一个地方沉积，另一个地方侵蚀，都要通过水循环。水循环的驱动力

太阳能驱动了全球水循环植物在水循环中起到巨大作用海洋和陆地在太阳光下的水分蒸发水在地球上的分布水的三种物态的转变意味着能量的转移，如蒸发的余水的温度就趋于下降。重庆的雾南海的水北冰洋水珠全球水循环人类活动对水循环的影响 空气污染和降水 改变地面，增加径流：城市建设，开矿，农耕，森林砍伐等 过度利用地下水 水的再分布：修建水库、水坝13.3碳循环碳是构成生物有机体的最重要元素，因此，生态系统碳循环研究成了系统能量流动的核心问题人类活动通过化石燃料的大规模使用，从而造成对于碳循环的重大影响，可能是当代气候变化的重要原因碳循环的主要过程：生物的同化过程和异化过程：光合作用和呼吸作用；大气和海洋之间的二氧化碳交换；碳酸盐的沉淀作用。库过程/

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CO2CO2溶于海水H2CO3水体中生物H++CO32-

CACO3海底沉积物海洋和大气CO2调节大气二氧化碳含量的变化与全球气温变化的对应关系。温室效应的影响：海平面上升，淹沒陆地。全球气候经常发生暴雨或干旱。土地沙漠化，生态环境改变。缓解全球温室效应我国森林贡献重大，“去向不明”的二氧化碳有了着落北京大学城市与环境系方精云教授领导的研究小组发现从20世纪80年代初到90年代末的近20年中，我国森林植被净吸收二氧化碳的功能明显增强，净吸收量可达工业排放量的5%至8%13.4氮循环氮循环是一个复杂的过程，包括有许多种类的微生物参加：

固氮作用氨化作用硝化作用反硝化作用固氮作用：闪电、宇宙射线、火山爆发等高能固氮，形成硝酸盐；工业固氮：400摄氏度，200大气压下；生物固氮：固氮菌、与豆科植物共生的根瘤菌和蓝藻等自养和异养微生物约占全球固氮量的90%。氨化作用：由氨化细菌和真菌的作用将有机氮分解成为氨和氨化合物，氨溶水成为NH4+，为植物利用。硝化作用：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，供植物吸收利用。反硝化作用：反硝化细菌将亚硝酸盐转变成大气氮，回到大气库中。Nitrogenin

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Organisms人工固氮的负面影响水体硝酸盐含量对于生物是危险的，它可以引起“蓝婴病”。化肥氮造成水体富氧化，藻类和蓝细菌种群大爆发。在海洋和海湾称为赤潮，某些赤潮藻类还形成毒素，引起如记忆丧失、肾脏和肝脏的疾病。造成可耕土壤的酸化。2000年舟山群岛赤潮生物地化循环与人体健康地方病：自然界由于环境条件的不同，地表元素发生迁移，常造成一些元素在地表分布的不均。这种生物地化循环时常导致某些生态系统中生命元素含量的异常，或不足，或过剩，从而造成植物、动物乃至人类的疾病。这种疾病常呈区域性，故称“地方病”。微量元素循环：地方病大多数与微量元素有关。碘的循环与分布特点：碘由陆地随水进入海洋，由海洋逸出进入大气，再通过降水进入陆地，形成一个大循环。在生物中，通过海洋、陆地两个食物链保持碘的生态平衡。山区少于平原，平原少于沿海，沿海少于海洋微量元素与人体健康：碘缺乏：缺碘症：甲状腺肿大，智力低下，影响胎儿发育等。硒缺乏：引起克山病、大骨节病，也被认为是引起癌症的主要因素。思考题：1.在生态系统中，碳元素在无机环境和生物群落间循环的主要形式是（）A.二氧化碳B.碳酸盐C.碳酸D.碳水化合物2.在生态系统中，将二氧化碳释放到大气中的过程是（）A.光合作用B.呼吸作用C.蒸腾作用D.异化作用AB3.什么是生态系统中的初级生产？其分布有何特征？4.生态系统的分解有何意义？5.生态系统中的能流遵循那些热力学规律？有何特点？6.生态系统物质循环的特征及类型？7.生物地化循环与人体健康之间有何联系？期末考试题目请从生态学的角度，分析影片（难以