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,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第十章 生态系统的物质循环,10.1,生态系统物质循环,概述,10.2,生态系统物质循环,的类型与机制,10.3,几种主要元素的循环,10.1.1,植物体内的养分元素,重要元素,：植物正常生长和代谢所必需的元素。其中，其浓度仅有若干,ppm,的称作微量元素，而浓度可用百分数表示的可称为大量元素,;,大量元素,：氢、碳、氧、氮、钾、钙、镁、磷、硫,;,微量元素,：氯、硼、铁、锰、锌、铜、钼,生物体中主要的化学元素：,氢、碳、氧、氮,.,10.1,生态系统物质循环,概述,10.1.2,生态系统物质循环的概念,狭义的理解是：,在生态系统中生物从环境中（土壤、水或大气）吸收的养分元素，在植物体内结合成有机形式，并通过食物链从一个营养级转移到下一个营养级，最后所有的生物残体或废物（又称凋落物或枯落物）被分解者分解，以元素的形式释放到环境中，又被植物重新吸收利用。这样，养分元素在生态系统内一次又一次地被循环利用，这种现象称为,生态系统,物质,循环,。,广义上，,生态系统物质循环,是指化学元素及其组成的各种化合物在自然界中的迁移和转化的过程。,10.2.1,地球化学循环（,geochemical cycles,）,是指不同生态系统之间化学元素的交换，空间范围大。,10.2.1.1,气态循环（,gaseous cycles,）,物质的主要存贮库是大气和海洋，具有明显的全球性，循环性能最为完善。,属于气态循环的物质，其分子或某些化合物常以气态形式参与循环过程，属于这类的物质有氧、二氧化碳、氮、氯、溴、氟等。,10.2,生态系统物质循环,的类型与机制概念,为什么气态循环引起人们极大的重视？,人类的活动每天都有大量,CO,、,CO,2,、硫和氮的氧化物，以及各种有机物质和农药进入气态循环。,典型后果：,1、酸雨,2、温室效应,10.2.1.2,沉积循环,(sedimentary cycles),物质的存贮库主要是土壤、沉积物和岩石。循环的全球性不明显，循环性能一般也很不完善。,参与沉积循环的物质，其分子和化合物一般没有气体形式，这些物质主要通过岩石的风化和沉积物的分解转变为生态系统利用的营养物质。,有些元素既参与气态循环也参与沉积循环。,沉积循环的途径：,地球化学循环中，大部分属于沉积循环类型。,气象途径：,如空气尘埃和降水的输入以及风侵蚀和搬运的输出。通过天气过程来实现。,陆地尘土、海洋的盐渍可随风携带到很远的距离的生态系统中。,干沉降（尘埃、烟尘在无风、干旱的天气里从大气沉降）和湿 沉降（雨、雾和雪中的尘埃以及溶解的化学物质）不断将养分输入生态系统。,生长在极贫瘠土壤上的森林，化学沉降物的输入有可能使其达到较高的生产量,。,生物途径：,动物的活动及人们从事农林经营活动可使养分在生态,系统之间发生再分配。,动物在不同生态系统之间的转移，可以进行养分元素的传递和交换。如鸟类农田中取食，在林中排泄，海鸟海中取食，陆地排泄等。,人类从事农业和林业经营活动，对生态系统养分的输入和输出产生影响。人收集秸秆、施用化肥等活动。,例如：不合理的经营活动导致水土流失。,地质水文途径：,通过地质、水文过程进行的养分的输入和输出。如来自于岩石、土壤的风化和土壤水分及溪水溶解的养分对系统的输入，以及土壤水或地表水溶解的养分、土粒和有机物质从系统的输出。,进行水土保持，一方面是保持水土，另一方面是保持土壤养分。,10.2.2,生物地球化学循环,(biogeochemical cycles),生态系统内部化学元素的交换，空间范围不大。植物在系统内就地吸收养分，又通过落叶归还到同一地方。绝大多数的养分可以有效地保留，积累在本系统之内。,在生态系统中，生物所需的养分从非生物部分流入到生物部分，并在不同营养级之间进行传递，然后又回到非生物部分，供生物的再次利用，养分元素在生态系统中的这种循环传递过程称为,生物地球化学循环。,生物地球化学循环包括：,10.2.2.1,植物对养分的吸收,大部分养分从土壤溶液中吸收；,菌根营养,10.2.2.2,植物体内养分的分配,10.2.2.3,植物养分的损失,雨水的淋失,草食动物的取食,生殖器官的消耗,凋落物损失的养分,思考：如何理解养分的“损失”？,10.2.2.4,凋落物的分解,凋落物分解和养分的释放是森林生物地球化学循环中最重要的一环分解过快或过慢对森林生长都不利。,思考：热带雨林生产力高，生长快，但也最脆弱，为什么？,分解过慢：,林分得不到充足的养分。过厚的死地被物导致土壤湿度和酸度过大，地温过低，不利于林木的生长。,分解过快：,养分释放过快，植物和土壤难以将其保持住，造成养分淋失。,有机质减少，导致土壤的理化性质恶化，土壤肥力和侵蚀能力减低。,10.2.2.5,林下植被的作用,林下植被的凋落物含有相当高的养分，一般有利于森林死地被物的分解，从而提高土壤肥力。因此，林下保持一定数量的灌木、杂草以及苔藓，将会对森林的生产力起到有益的作用。,10.2.2.6,养分元素的直接循环：,菌根菌的菌丝体侵入新落下的凋落物后，由菌丝进入凋落物内部使之分解，并吸收那些被矿化后的养分，其中养分的一部分可被有菌根的植物所利用。这样就省去了经过土壤溶液的过程，又能防止养分被淋失掉。,10.2.3,生物化学循环,(biochemical cycles),指养分在生物体内的再分配，也是植物保存养分的重要途径。, 植物不止靠根和叶吸收养分满足其生长的需要，同时还会将贮存在体内的养分转移到需要养分的部位。比如，将即将脱落的叶片中的养分移向幼嫩的生长点或将其贮存在树皮或体内某处。, 养分在体内的再分配，对植物有多方面的作用。如，植物养分不足的时候维持植物的生长；养分充足时吸收，不足时利用。, 植物叶片养分的回收和再分配的效能与土壤养分的,可利用程度有关。越是瘠薄，回收利用率越高。,10.3.1,水循环,10.3.2,碳循环,10.3.3,氮循环,10.3.4,磷循环,10.3.5,硫循环,10.3,几种主要元素的循环,水循环（,Water cycles,）,全世界淡水资源总量并不缺乏。但是降水量在空间和时间上分布不均匀，造成有些地区或某些时间仍然严重缺水。,我国水资源分布也很不平衡，南方水资源较丰富，北方水资源不足，西北内陆荒漠盆地，水资源更贫乏。,据国外资料，年总用水量如果超过年总径流量的13-14%，将产生水荒和干旱的威胁。近年来世界总需水量每年大约递增4%，有些国家用水量10年即增加一倍。,匮乏的水资源,碳循环 (,Carbon cycles),碳是地球上储量最丰富的元素之一。,它广泛地分布于大气、海洋、地壳沉积岩,和生物体中，并随地球的运动循环不止。,糖、脂肪、蛋白质、核酸都是构成生物体的基本物质，在它们的分子中都含有碳元素。碳元素约占生物体干重的,49,，碳是有机化合物的,“,骨架,”,，没有碳就没有生命。,碳循,环,The greenhouse effect,The greenhouse effect,If greenhouse gases continue to rise at the current rate, between 2030 and 2050, the average temperature on Earth will rise by about 1.5,o,C to 10,o,C.,(1),这是,碳,元素的循环。,(2)A,、,B,、,C,、,D,各是什么生物,?,A,绿色植物,，,B,植食性动物,，,C,肉食性动物,，,D,腐生细菌、真菌等,。,(3),写出所示过程的名称：,光合作用,，,呼吸作用,，,呼吸作用,分解者的呼吸作用,，,燃耗,。,(4),图中缺少的生理过程是,绿色植物的呼吸作用,。,用箭头在图中标出。,(5),参与过程的生物种类有,腐生细菌、真菌,。,(6),由此可见，生态系统的物质循环具有以下特点：,带有全球性,；,组成生物体的一些基本化学元素在生物群落与无机环境之间可以反复循环运动,。,森林对碳循环的调控作用：,吸收：光合作用，光合速率、净生产力。,贮存：将吸收的碳长期贮存在森林植物体内。,森林的存贮作用至关重要，农田的生产力可能高于森林，但是其存贮的碳会很快重新释放出来。,森林破坏对森林碳调控作用的影响：,森林破坏以后，森林植物吸收,CO2,的作用受到破坏；,森林的破坏加速了森林碳库中碳的,释放。,思考：,森林都吸收,CO,2,吗？,气候变暖后，森林起到什么作用？,有些学者指出，大气,CO,2,含量增加对植物会产生良好的影响，你认为如何？,大气是主要的氮库，大气体积的78%为分子态氮。,生态系统氮的来源：,雷电：把大气中的氮，氧化成硝酸盐及其它含氮的氧化物，再由降水带入土壤，参与氮的循环。,生物固氮：固氮细菌从土壤和大气中吸收氮素。,工业固氮：如化肥厂。,氮循环 (,Nitrogen cycles),氮循环是一个复杂的过程，包括有许多种类的微生物参加：,1,，,固氮作用（,nitrogen fixation,）,2,，,氨化作用 （,ammonification,）,氨化作用是蛋白质通过水解降解为氨基酸，然后氨基酸中,的碳（不是氮）被氧化而释放出氨（,NH,3,）的过程。,3,，,硝化作用 （,nitrification,）：,是氨的氧化过程，最终氨转化为硝酸盐。,4,，,反硝化作用 （,denitrification,）,右图是生态系统中的氮循环示意图，请据图回答：,（）在自然界中，大气中的氮素主要通过,生物固氮,作用进入生物群落，这一过程能顺利进行，是因为,固氮生物具有固氮酶,。,（）草食性哺乳动物主要是从植物体的,蛋白质,等物质中获得氮素，该元素经吸收进入人体后，又是通过,脱氨基,作用，将这部分物质转换成代谢废物排放到自然界中去的。,（）从生态系统的成分看，能进行过程的生物属于,生产者,，该过程称,化能合成作用,。能进行过程的生物属于,生产者,。生物进行过程的外界条件是,缺乏氧气,。,磷循环,(,Phosphorus cycles),磷的主要来源：磷酸盐岩石和沉积物、鸟粪、动物骨骼等。,磷在生物中含量少，但绝不可缺少。由于磷的难溶性，往往是植物生产力的主要限制因素。如果适当增加土壤中可利用的磷肥，大多数陆地生态系统的生产力，便可能明显增加。,磷在江河及湖泊中的含量是有限的，我国南方红黄壤地区土壤中普遍缺磷。在生物圈中磷的数量正在减少，很多磷进入海洋沉积起来。,然而，一旦江河、湖泊中磷含量提高，会引起藻类暴长。出现“富营养化”。,磷循环,硫循环 (,Sulfur cycles),硫的主要储库：硫酸盐如石膏，也有少量存在于大气，主要是,SO,2,和,H,2,S,。,硫的来源：沉积岩石的风化、化石燃料（特别是煤）的燃烧、火山喷发和有机物的分解。,硫的沉积循环：硫酸盐的侵蚀和风化，土壤中的硫酸盐被淋溶掉或被微生物还原。,硫的气态循环：大气中的硫主要是,SO,2,和,H,2,S,。前者产生于火山喷发和细菌的还原，后者产生于化石燃料的燃烧。大气中硫的化合物通常很快氧化成亚硫酸盐和硫酸盐，被雨水带回土壤。,大气中亚硫酸盐和硫酸盐能与雨水结合形成硫酸，造成酸雨危害。,Acid rain,酸雨的,伤害,水生生物食物链,不平衡食物链,正常食物链,食物链积累,重金属、农药、有机化合物等污染物有沿食物链积累和放大的现象，营养级高的水生动物体内积累污染物的含量高于低营养级的生物。,重金属的食物链积累,汞、铜、锌、铅、镍等沿食物链积累和放大现象较明显，其中汞和镍的食物链积累对人类的威胁最大。,1,从生态系统的观点看，人体内碳元素的根本来源是（,A,）,A,大气中的二氧化碳,B,生产者,C,分解者,D,消费者,2,在生态系统的碳循环中，既能使碳进入生物群落，又能使碳释放到大气中的生物是（,A,）,A,绿色植物,B,植食动物,C,肉食动物,D,营腐生生活的真菌,3,碳在无机环境与生物群落之间的循环是通过（,C,）,A,光合作用,B,呼吸作用,C,呼吸作用和光合作用,D,蒸腾作用和呼吸作用,4,碳循环与生物群落的哪些因素无关（,D,）,A,光合作用,B,微生物的分解作用,C,呼吸作用,D,蒸腾作用,5,在自然界的物质循环中，对物质转化必不可少的生物因素是（,B,）,A,绿色植物和动物,B,绿色植物和微生物,C,动物和微生物,D,绿色植物或微生物,
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