第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)

1、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué) 作為生物與環(huán)境組成的統(tǒng)一整體，生態(tài)系作為生物與環(huán)境組成的統(tǒng)一整體，生態(tài)系統(tǒng)不僅具有一定的統(tǒng)不僅具有一定的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，而且具有一定的，而且具有一定的功能功能。生態(tài)系統(tǒng)的主要功能。生態(tài)系統(tǒng)的主要功能: 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動生態(tài)系統(tǒng)的能量流動 生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán) 生命的維持不但需要能量，而且也依賴于各種生命的維持不但需要能量，而且也依賴于各種化學(xué)元素的供應(yīng)?；瘜W(xué)元素的供應(yīng)。第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán) 環(huán)境中的環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)

2、物質(zhì)，通過綠色植物的吸收作用，通過綠色植物的吸收作用，進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，被其他生物，進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，被其他生物重復(fù)利用重復(fù)利用，最后，再，最后，再歸還于環(huán)境中，稱為歸還于環(huán)境中，稱為物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)。第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán) 由于循環(huán)的路徑包括由于循環(huán)的路徑包括生物與非生物生物與非生物二者，同時二者，同時也包含一些也包含一些地質(zhì)與地理作用地質(zhì)與地理作用在內(nèi)，所以物質(zhì)循環(huán)又在內(nèi)，所以物質(zhì)循環(huán)又稱稱生物地球化學(xué)循環(huán)。生物地球化學(xué)循環(huán)。第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán) 環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)，通過綠色植物的吸收作用環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)，通過綠色植物的吸收作

3、用，進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，被其他生物重復(fù)利用，最后，再，進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，被其他生物重復(fù)利用，最后，再歸還于環(huán)境中，稱為物質(zhì)循環(huán)。歸還于環(huán)境中，稱為物質(zhì)循環(huán)。概念中未說明物質(zhì)概念中未說明物質(zhì)循環(huán)的范圍循環(huán)的范圍，以及物質(zhì)，以及物質(zhì)如何歸還如何歸還第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán)l地質(zhì)大循環(huán)地質(zhì)大循環(huán)l生物小循環(huán)生物小循環(huán)第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)地質(zhì)大循環(huán)地質(zhì)大循環(huán) 元素經(jīng)生物體的吸收作用，從環(huán)境進(jìn)入生物體元素經(jīng)生物體的吸收作用，從環(huán)境進(jìn)入生物體內(nèi)，然后生物體以死體、殘?bào)w或排泄物形式將其返內(nèi)，然后生物體以死體、殘?bào)w或

4、排泄物形式將其返回環(huán)境，回環(huán)境，進(jìn)入五大圈層的循環(huán)進(jìn)入五大圈層的循環(huán)。第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán)l地質(zhì)大循環(huán)地質(zhì)大循環(huán)l生物小循環(huán)生物小循環(huán)第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生物小循環(huán)生物小循環(huán) 元素經(jīng)生物體吸收元素經(jīng)生物體吸收，在生態(tài)系統(tǒng)中被相繼，在生態(tài)系統(tǒng)中被相繼利用，經(jīng)過分解者的作利用，經(jīng)過分解者的作用，回到環(huán)境后，用，回到環(huán)境后，再為再為生產(chǎn)者生產(chǎn)者吸收、吸收、利用的循利用的循環(huán)過程。環(huán)過程。第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的

5、物質(zhì)循環(huán)第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)能量流動和物質(zhì)循環(huán)的異同能量流動和物質(zhì)循環(huán)的異同 能量以熱的形式消散能量以熱的形式消散，單方向單方向，生態(tài)系統(tǒng)必須不，生態(tài)系統(tǒng)必須不斷地?cái)嗟貜耐饨绔@得能量從外界獲得能量。 物質(zhì)是物質(zhì)是循環(huán)循環(huán)的的，各種物質(zhì)都能以，各種物質(zhì)都能以可被植物利用的形可被植物利用的形式式重返環(huán)境重返環(huán)境。 第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)能量流動和物質(zhì)循環(huán)能量流動和物質(zhì)循環(huán)密不可分密不可分 能量儲存在有機(jī)能量儲存在有機(jī)分子鍵分子鍵內(nèi)，當(dāng)內(nèi)，當(dāng)能量能量通過生物的通過生物的呼吸作用被呼吸作用被釋放出釋放出來來的同時，有機(jī)化的同時，

6、有機(jī)化合物便被分解成合物便被分解成簡簡單物質(zhì)的單物質(zhì)的形式，形式，重重新釋放新釋放到環(huán)境中去到環(huán)境中去第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)大量元素：含量超過生物體干重大量元素：含量超過生物體干重0.2%以上的元素。以上的元素。 如碳、氧、氫、氮和磷。如碳、氧、氫、氮和磷。微量元素：含量不超過生物體干重微量元素：含量不超過生物體干重0.2%。 如鋁、硼。如鋁、硼。 生命過程中必不可少。生命過程中必不可少。物質(zhì)循環(huán)的模式物質(zhì)循環(huán)的模式第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán) 一、物質(zhì)循環(huán)的模式一、物質(zhì)循環(huán)的模式 二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型二、生物地球

7、化學(xué)（地化）循環(huán)的類型 三、水循環(huán)三、水循環(huán) 四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 五、沉積型循環(huán)五、沉積型循環(huán)一、物質(zhì)循環(huán)的模式一、物質(zhì)循環(huán)的模式一、物質(zhì)循環(huán)的模式一、物質(zhì)循環(huán)的模式 生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的模式（或通式）可以用生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的模式（或通式）可以用 庫（庫（pool） 流通流通(flow)加以概括。加以概括。一、物質(zhì)循環(huán)的模式一、物質(zhì)循環(huán)的模式 庫庫 由生態(tài)系統(tǒng)生物或非生物成分中一定數(shù)量的由生態(tài)系統(tǒng)生物或非生物成分中一定數(shù)量的某種某種化合物化合物所所構(gòu)成構(gòu)成。 對于某一種元素而言，存在一個或多個主要的庫。對于某一種元素而言，存在一個或多個主要的庫。 湖泊生態(tài)系統(tǒng)中的磷湖泊生態(tài)系統(tǒng)中的磷水

8、水中磷的含量可看成是一中磷的含量可看成是一個庫，個庫，浮游植物浮游植物中的磷是第二個庫。中的磷是第二個庫。一、物質(zhì)循環(huán)的模式一、物質(zhì)循環(huán)的模式 可以說生態(tài)系統(tǒng)可以說生態(tài)系統(tǒng)各組分都是各組分都是物質(zhì)循環(huán)的物質(zhì)循環(huán)的庫庫，如植物，如植物庫、動物庫、土壤庫等。庫、動物庫、土壤庫等。 這些庫借助物質(zhì)在這些庫借助物質(zhì)在庫與庫之間的轉(zhuǎn)移（庫與庫之間的轉(zhuǎn)移（流通流通）而相而相互聯(lián)系。互聯(lián)系。一、物質(zhì)循環(huán)的模式一、物質(zhì)循環(huán)的模式 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)可以用生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)可以用 庫（庫（pool） 流通流通(flow)加以概括。加以概括。流通流通 物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)庫與庫之間的物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)庫與庫之間的轉(zhuǎn)移過

9、程轉(zhuǎn)移過程。流通量（率）流通量（率） 單位時間、單位面積（或單位體積單位時間、單位面積（或單位體積)通過生態(tài)系通過生態(tài)系統(tǒng)某庫的統(tǒng)某庫的移動量移動量。 一、物質(zhì)循環(huán)的模式一、物質(zhì)循環(huán)的模式 一、物質(zhì)循環(huán)的模式一、物質(zhì)循環(huán)的模式 流通量（率）流通量（率）=20=20單位單位/ /天天 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)，自然狀態(tài)下（不受循環(huán)，自然狀態(tài)下（不受人類干擾），一般處于穩(wěn)人類干擾），一般處于穩(wěn)定、平衡狀態(tài)（對于某一定、平衡狀態(tài)（對于某一種物質(zhì)，各主要庫中的種物質(zhì)，各主要庫中的輸輸入和輸出量入和輸出量基本相等）。基本相等）。一、物質(zhì)循環(huán)的模式一、物質(zhì)循環(huán)的模式 為了表示一個為了表示一個特

10、特定定的的流通過程對流通過程對有關(guān)有關(guān)各各庫的相對重要性庫的相對重要性，可以用如下的指標(biāo)來可以用如下的指標(biāo)來反映反映:l周轉(zhuǎn)率周轉(zhuǎn)率 出入出入一個庫的一個庫的流通率流通率除以該庫中營養(yǎng)物質(zhì)除以該庫中營養(yǎng)物質(zhì)總量總量l周轉(zhuǎn)時間周轉(zhuǎn)時間 庫中的營養(yǎng)物質(zhì)總量除以流通率庫中的營養(yǎng)物質(zhì)總量除以流通率周轉(zhuǎn)時間表達(dá)了周轉(zhuǎn)時間表達(dá)了移動移動庫中庫中全部營養(yǎng)物質(zhì)全部營養(yǎng)物質(zhì)所需要的時間。所需要的時間。 一一、物質(zhì)循環(huán)的模式、物質(zhì)循環(huán)的模式 一一、物質(zhì)循環(huán)的模式、物質(zhì)循環(huán)的模式 “第十章第十章 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動”中所提到的分中所提到的分解過程中反映分解特征的一個重要指標(biāo)解過程中反映分解特征

11、的一個重要指標(biāo) 分解指數(shù)分解指數(shù)： K=I / X其中，其中，k分解指數(shù)分解指數(shù) I死有機(jī)物年輸入總量死有機(jī)物年輸入總量 X死有機(jī)物質(zhì)總量（現(xiàn)存量）死有機(jī)物質(zhì)總量（現(xiàn)存量） 穩(wěn)定平衡的生態(tài)系統(tǒng)中可用穩(wěn)定平衡的生態(tài)系統(tǒng)中可用地面凋落物輸入量地面凋落物輸入量與與地面枯枝落葉現(xiàn)存量地面枯枝落葉現(xiàn)存量之比來計(jì)算之比來計(jì)算K值。值。 l水體、沉積層和生產(chǎn)者流通率（量水體、沉積層和生產(chǎn)者流通率（量）均等于）均等于2020單位單位/ /天天 消費(fèi)者流通率（量）消費(fèi)者流通率（量）=4=4單位單位/ /天天l生產(chǎn)者的周轉(zhuǎn)率生產(chǎn)者的周轉(zhuǎn)率=20/100=0.2=20/100=0.2； 水體的周轉(zhuǎn)率水體的周轉(zhuǎn)率=2

12、0/1000=0.02=20/1000=0.02； 消費(fèi)者的周轉(zhuǎn)率消費(fèi)者的周轉(zhuǎn)率=4/50=0.08=4/50=0.08； 沉積層的周轉(zhuǎn)率沉積層的周轉(zhuǎn)率=20/5000=0.004=20/5000=0.004；l生產(chǎn)者的周轉(zhuǎn)時間為生產(chǎn)者的周轉(zhuǎn)時間為5 5天。天。一一、物質(zhì)循環(huán)的模式、物質(zhì)循環(huán)的模式 表示一個表示一個特定特定的的流通過程對流通過程對有關(guān)有關(guān)各各庫的相對重要性庫的相對重要性一一、物質(zhì)循環(huán)的模式、物質(zhì)循環(huán)的模式 大氣圈中大氣圈中CO2的周轉(zhuǎn)時間大約是一年多的周轉(zhuǎn)時間大約是一年多大氣圈中氮的周轉(zhuǎn)時間約近大氣圈中氮的周轉(zhuǎn)時間約近100萬年萬年大氣圈中大氣圈中H2O的周轉(zhuǎn)時間只有的周轉(zhuǎn)時間

13、只有10.5天。天。 不同物質(zhì)的周轉(zhuǎn)時間相差如此之大，不同物質(zhì)的周轉(zhuǎn)時間相差如此之大，其原因是什么？其原因是什么？ 一一、物質(zhì)循環(huán)的模式、物質(zhì)循環(huán)的模式 影響物質(zhì)循環(huán)速率的因素影響物質(zhì)循環(huán)速率的因素（1 1）循環(huán)物質(zhì)的性質(zhì)）循環(huán)物質(zhì)的性質(zhì)（2 2）生物的生長速率）生物的生長速率（3 3）有機(jī)物分解的速率）有機(jī)物分解的速率（4 4）人類活動的影響）人類活動的影響一一、物質(zhì)循環(huán)的模式、物質(zhì)循環(huán)的模式 （1 1）循環(huán)物質(zhì)的性質(zhì)）循環(huán)物質(zhì)的性質(zhì) 由循環(huán)物質(zhì)的由循環(huán)物質(zhì)的化學(xué)特性化學(xué)特性和和被被生物生物利用的方利用的方式的式的不同所導(dǎo)致的。不同所導(dǎo)致的。 如如,CO,CO2 2周轉(zhuǎn)時間為周轉(zhuǎn)時間為1 1

14、年左右（年左右（光合作用光合作用從大從大氣圈中移走氣圈中移走COCO2 2），大氣圈中氮周轉(zhuǎn)時間為），大氣圈中氮周轉(zhuǎn)時間為100100萬萬年年( (需經(jīng)過需經(jīng)過固氮作用固氮作用將氮分子轉(zhuǎn)化為氨氮為生物將氮分子轉(zhuǎn)化為氨氮為生物所利用所利用) )。一一、物質(zhì)循環(huán)的模式、物質(zhì)循環(huán)的模式 影響物質(zhì)循環(huán)速率的因素影響物質(zhì)循環(huán)速率的因素（1 1）循環(huán)元素的性質(zhì)）循環(huán)元素的性質(zhì)（2 2）生物的生長速率）生物的生長速率（3 3）有機(jī)物分解的速率）有機(jī)物分解的速率（4 4）人類活動的影響）人類活動的影響一一、物質(zhì)循環(huán)的模式、物質(zhì)循環(huán)的模式 （2 2）生物的生長速率）生物的生長速率 決定生物對該物質(zhì)吸收的速率以及

15、該物質(zhì)在決定生物對該物質(zhì)吸收的速率以及該物質(zhì)在食物網(wǎng)中運(yùn)動的速度。食物網(wǎng)中運(yùn)動的速度。一一、物質(zhì)循環(huán)的模式、物質(zhì)循環(huán)的模式 影響物質(zhì)循環(huán)速率的因素影響物質(zhì)循環(huán)速率的因素（1 1）循環(huán)元素的性質(zhì)）循環(huán)元素的性質(zhì)（2 2）生物的生長速率）生物的生長速率（3 3）有機(jī)物分解的速率）有機(jī)物分解的速率（4 4）人類活動的影響）人類活動的影響一一、物質(zhì)循環(huán)的模式、物質(zhì)循環(huán)的模式 （3 3）有機(jī)物分解的速率）有機(jī)物分解的速率 適宜的環(huán)境有利于分解者的生存，并使有機(jī)適宜的環(huán)境有利于分解者的生存，并使有機(jī)體很快分解，迅速將生物體內(nèi)的物質(zhì)釋放出來，體很快分解，迅速將生物體內(nèi)的物質(zhì)釋放出來，重新進(jìn)入循環(huán)，供生物重新

16、利用。重新進(jìn)入循環(huán)，供生物重新利用。一一、物質(zhì)循環(huán)的模式、物質(zhì)循環(huán)的模式 影響物質(zhì)循環(huán)速率的因素影響物質(zhì)循環(huán)速率的因素（1 1）循環(huán)元素的性質(zhì)）循環(huán)元素的性質(zhì)（2 2）生物的生長速率）生物的生長速率（3 3）有機(jī)物分解的速率）有機(jī)物分解的速率（4 4）人類活動的影響）人類活動的影響一一、物質(zhì)循環(huán)的模式、物質(zhì)循環(huán)的模式 （4 4）人類活動的影響）人類活動的影響 如如, ,開墾農(nóng)田和砍伐森林引起土壤礦物質(zhì)的流開墾農(nóng)田和砍伐森林引起土壤礦物質(zhì)的流失，從而影響物質(zhì)循環(huán)的速率。失，從而影響物質(zhì)循環(huán)的速率。一一、物質(zhì)循環(huán)的模式、物質(zhì)循環(huán)的模式 影響物質(zhì)循環(huán)速率的因素影響物質(zhì)循環(huán)速率的因素（1 1）循環(huán)元素

17、的性質(zhì)）循環(huán)元素的性質(zhì)（2 2）生物的生長速率）生物的生長速率（3 3）有機(jī)物分解的速率）有機(jī)物分解的速率（4 4）人類活動的影響）人類活動的影響第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán) 一、物質(zhì)循環(huán)的模式一、物質(zhì)循環(huán)的模式 二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型 三、水循環(huán)三、水循環(huán) 四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 五、沉積型循環(huán)五、沉積型循環(huán)二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型型 根據(jù)物質(zhì)在循環(huán)時所根據(jù)物質(zhì)在循環(huán)時所經(jīng)歷的路徑經(jīng)歷的路徑的不同，從的不同，從生物圈的觀點(diǎn)出發(fā)，并根據(jù)物質(zhì)循環(huán)過程中生物圈的觀點(diǎn)出發(fā)，并根

18、據(jù)物質(zhì)循環(huán)過程中是否是否有氣相的存在有氣相的存在，生物地球化學(xué)循環(huán)可分為：，生物地球化學(xué)循環(huán)可分為： 水循環(huán)水循環(huán) 氣體型循環(huán)氣體型循環(huán) 沉積型循環(huán)沉積型循環(huán)二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型型 生態(tài)系統(tǒng)所有的物質(zhì)循環(huán)都是在生態(tài)系統(tǒng)所有的物質(zhì)循環(huán)都是在水循水循環(huán)的推動環(huán)的推動下完成的。下完成的。 沒有水循環(huán)，也就沒有生態(tài)系統(tǒng)的功沒有水循環(huán)，也就沒有生態(tài)系統(tǒng)的功能，生命也將難以維持。能，生命也將難以維持。二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型型 根據(jù)物質(zhì)在循環(huán)時所根據(jù)物質(zhì)在循環(huán)時所經(jīng)歷的路徑經(jīng)歷的路徑的不同，從的不同，從生物圈的觀點(diǎn)出發(fā)

19、，并根據(jù)物質(zhì)循環(huán)過程中生物圈的觀點(diǎn)出發(fā)，并根據(jù)物質(zhì)循環(huán)過程中是否是否有氣相的存在有氣相的存在，生物地球化學(xué)循環(huán)可分為：，生物地球化學(xué)循環(huán)可分為： 水循環(huán)水循環(huán) 氣體型循環(huán)氣體型循環(huán) 沉積型循環(huán)沉積型循環(huán)二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型型氣體型循環(huán)氣體型循環(huán) 屬于氣體型循環(huán)的物質(zhì)，其分子或某些化合物常屬于氣體型循環(huán)的物質(zhì)，其分子或某些化合物常以以氣體形式參與循環(huán)氣體形式參與循環(huán)過程（以氣體的形式參與流通）。過程（以氣體的形式參與流通）。 主要庫是大氣和海洋。主要庫是大氣和海洋。 其循環(huán)與大氣和海洋密切相聯(lián)，具有明顯全球性，其循環(huán)與大氣和海洋密切相聯(lián)，具有明顯全球

20、性，循環(huán)性能最為完善。循環(huán)性能最為完善。 氣體循環(huán)速度比較快，物質(zhì)來源充沛，不會枯竭。氣體循環(huán)速度比較快，物質(zhì)來源充沛，不會枯竭。 屬于這類的有氧，屬于這類的有氧，COCO2 2、氮、氯等。、氮、氯等。 二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型型 根據(jù)物質(zhì)在循環(huán)時所根據(jù)物質(zhì)在循環(huán)時所經(jīng)歷的路徑經(jīng)歷的路徑的不同，從的不同，從生物圈的觀點(diǎn)出發(fā)，并根據(jù)物質(zhì)循環(huán)過程中生物圈的觀點(diǎn)出發(fā)，并根據(jù)物質(zhì)循環(huán)過程中是否是否有氣相的存在有氣相的存在，生物地球化學(xué)循環(huán)可分為：，生物地球化學(xué)循環(huán)可分為： 水循環(huán)水循環(huán) 氣體型循環(huán)氣體型循環(huán) 沉積型循環(huán)沉積型循環(huán)二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類

21、二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型型沉積型循環(huán)沉積型循環(huán) 主要庫在土壤、沉積物和巖石中，無氣體狀態(tài)。主要庫在土壤、沉積物和巖石中，無氣體狀態(tài)。 有磷、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、錳、碘、銅、硅等。有磷、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、錳、碘、銅、硅等。 二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型型 循環(huán)速度比較慢，參與循環(huán)的物質(zhì)，其分子或化循環(huán)速度比較慢，參與循環(huán)的物質(zhì)，其分子或化合物主要通過巖石的風(fēng)化和沉積物的溶解轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀缓衔镏饕ㄟ^巖石的風(fēng)化和沉積物的溶解轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀簧锢玫臓I養(yǎng)物質(zhì)。生物利用的營養(yǎng)物質(zhì)。 加上，海底沉積物轉(zhuǎn)化為巖石圈成分是一個相當(dāng)加上，海底沉積物轉(zhuǎn)化為巖石圈成分是一

22、個相當(dāng)長的、緩慢的、單向的物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程，時間要以千年長的、緩慢的、單向的物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程，時間要以千年來計(jì)。來計(jì)。 因此，這類物質(zhì)循環(huán)的全球性不如氣體型循環(huán)，因此，這類物質(zhì)循環(huán)的全球性不如氣體型循環(huán)，循環(huán)性能也很不完善。循環(huán)性能也很不完善。 二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型型 根據(jù)物質(zhì)在循環(huán)時所根據(jù)物質(zhì)在循環(huán)時所經(jīng)歷的路徑經(jīng)歷的路徑的不同，從的不同，從生物圈的觀點(diǎn)出發(fā)，并根據(jù)物質(zhì)循環(huán)過程中生物圈的觀點(diǎn)出發(fā)，并根據(jù)物質(zhì)循環(huán)過程中是否是否有氣相的存在有氣相的存在，生物地球化學(xué)循環(huán)可分為：，生物地球化學(xué)循環(huán)可分為： 水循環(huán)水循環(huán) 氣體型循環(huán)氣體型循環(huán) 沉積型循環(huán)沉積型循

23、環(huán)第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán) 一、物質(zhì)循環(huán)的模式一、物質(zhì)循環(huán)的模式 二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型 三、水循環(huán)三、水循環(huán) 四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 五、沉積型循環(huán)五、沉積型循環(huán)三、水循環(huán)三、水循環(huán) （一）全球水循環(huán)（一）全球水循環(huán)（二）生態(tài)系統(tǒng)中的水循環(huán)（二）生態(tài)系統(tǒng)中的水循環(huán)三、水循環(huán)三、水循環(huán) （一）全球水循環(huán)（一）全球水循環(huán) 地球表面的總水量大約為地球表面的總水量大約為1414億億kmkm3 3, , 其中大約有其中大約有97%97%包含在海洋庫中。包含在海洋庫中。 淡水中：兩極冰蓋淡水中：兩極冰蓋29000 km

24、29000 km3 3、地下水、地下水8000 km8000 km3 3 、湖泊河流、湖泊河流100 km100 km3 3 、土壤水分、土壤水分100 km100 km3 3 、大氣中水、大氣中水13 km13 km3 3 、生物體生物體中水中水1 km1 km3 3 。三、水循環(huán)三、水循環(huán) 單位：單位：1/1000 km3三、水循環(huán)三、水循環(huán) 水循環(huán)的主要路線是從水循環(huán)的主要路線是從地球表面地球表面通過通過蒸發(fā)蒸發(fā)進(jìn)入大進(jìn)入大氣圈，同時又不斷從大氣圈通過氣圈，同時又不斷從大氣圈通過降水降水而而回到回到地球表面地球表面。 每年地球表面的蒸發(fā)量和全球降水量相等。每年地球表面的蒸發(fā)量和全球降水量

25、相等。 這兩個相這兩個相反過程達(dá)到一反過程達(dá)到一種平衡狀態(tài)。種平衡狀態(tài)。三、水循環(huán)三、水循環(huán) 陸地降水量大于蒸發(fā)量，海洋蒸發(fā)量大于陸地降水量大于蒸發(fā)量，海洋蒸發(fā)量大于降水量，陸地每年把多余的水通過江河輸送給降水量，陸地每年把多余的水通過江河輸送給大海，以彌補(bǔ)海洋每年因蒸發(fā)量大于降水量而大海，以彌補(bǔ)海洋每年因蒸發(fā)量大于降水量而產(chǎn)生的虧損。產(chǎn)生的虧損。三、水循環(huán)三、水循環(huán) （一）全球水循環(huán)（一）全球水循環(huán)（二）生態(tài)系統(tǒng)中的水循環(huán)（二）生態(tài)系統(tǒng)中的水循環(huán)三、水循環(huán)三、水循環(huán) （二）生態(tài)系統(tǒng)中的水循環(huán)（二）生態(tài)系統(tǒng)中的水循環(huán)三、水循環(huán)三、水循環(huán) （一）全球水循環(huán)（一）全球水循環(huán)（二）生態(tài)系統(tǒng)中的水循環(huán)

26、（二）生態(tài)系統(tǒng)中的水循環(huán)第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán) 一、物質(zhì)循環(huán)的模式一、物質(zhì)循環(huán)的模式 二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型 三、水循環(huán)三、水循環(huán) 四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 五、沉積型循環(huán)五、沉積型循環(huán)四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) （一）碳循環(huán)（一）碳循環(huán)（二）氮循環(huán)（二）氮循環(huán)四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) （一）碳循環(huán)（一）碳循環(huán) 碳約占生物體干重的碳約占生物體干重的49，是有機(jī)化合物的，是有機(jī)化合物的“骨架骨架”，沒有碳就沒有生命。沒有碳就沒有生命。 最大量的碳被固結(jié)在最大量的碳被固結(jié)在巖石圈巖石圈中，其次是在中，其次是

27、在化石燃料化石燃料(石石油和煤等油和煤等)中，二者約占碳總量的中，二者約占碳總量的99.9%。 對生物有積極作用的碳庫是對生物有積極作用的碳庫是水圈和大氣圈水圈和大氣圈(主要以主要以CO2的形式的形式)。 水圈、大氣圈和生物圈水圈、大氣圈和生物圈是碳循環(huán)中的是碳循環(huán)中的活動庫活動庫。 四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 碳循環(huán)：從碳循環(huán)：從大氣中大氣中CO2儲庫開始，通過儲庫開始，通過綠色植綠色植物的物的光合作用光合作用，將大氣中的碳轉(zhuǎn)移到植物體中形成，將大氣中的碳轉(zhuǎn)移到植物體中形成碳水化合物，然后被各級消費(fèi)者利用，其生物殘?bào)w碳水化合物，然后被各級消費(fèi)者利用，其生物殘?bào)w經(jīng)過微生物分解還原以及生物的經(jīng)

28、過微生物分解還原以及生物的呼吸作用呼吸作用，再把碳，再把碳回歸到大氣中。回歸到大氣中。 碳的生物小循環(huán)碳的生物小循環(huán)四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 由于由于光合作用和呼吸作用光合作用和呼吸作用受到受到很多很多環(huán)境因素的影環(huán)境因素的影響，所以響，所以大氣中的大氣中的COCO2 2含量（濃度）含量（濃度）有著明顯的有著明顯的l日變化日變化l季節(jié)變化季節(jié)變化四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 由于由于光合作用和呼吸作用光合作用和呼吸作用受到很多環(huán)境因素的影受到很多環(huán)境因素的影響，所以響，所以大氣中的大氣中的COCO2 2含量（濃度）含量（濃度）有著明顯的有著明顯的l日變化日變化 夜晚由于生物的呼吸作用，可使

29、地面附近夜晚由于生物的呼吸作用，可使地面附近COCO2 2的含量上升的含量上升 白天由于植物在光合作用中大量吸收白天由于植物在光合作用中大量吸收COCO2 2，可使大氣中，可使大氣中 COCO2 2 含量降到平均水平以下。含量降到平均水平以下。l季節(jié)變化季節(jié)變化四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 由于由于光合作用和呼吸作用光合作用和呼吸作用受到很多環(huán)境因素的影受到很多環(huán)境因素的影響，所以響，所以大氣中的大氣中的COCO2 2含量（濃度）含量（濃度）有著明顯的有著明顯的l日變化日變化l季節(jié)變化季節(jié)變化 夏季植物的光合作用強(qiáng)烈，從大氣中所攝取的夏季植物的光合作用強(qiáng)烈，從大氣中所攝取的 COCO2 2 超

30、過超過了在呼吸和分解過程中所釋放的二氧化碳；了在呼吸和分解過程中所釋放的二氧化碳； 冬季正好相反。冬季正好相反。四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 自然生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)中中（理想狀態(tài)，人類干擾之（理想狀態(tài)，人類干擾之前）前），生態(tài)系統(tǒng)（生產(chǎn)者通過光合作用從大氣，生態(tài)系統(tǒng)（生產(chǎn)者通過光合作用從大氣中）攝取碳的速率（以中）攝取碳的速率（以一年為時間單位）一年為時間單位）與生與生態(tài)系統(tǒng)（通過呼吸和態(tài)系統(tǒng)（通過呼吸和分解作用分解作用)把碳釋放到把碳釋放到大大氣氣中的速率（以中的速率（以一年為時間單位）一年為時間單位）大體相同。大體相同。生物圈生物圈生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 自然生態(tài)系

31、統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)中中（理想狀態(tài)，人類干擾之（理想狀態(tài)，人類干擾之前）前），生態(tài)系統(tǒng)（生產(chǎn)者通過光合作用從大氣，生態(tài)系統(tǒng)（生產(chǎn)者通過光合作用從大氣中）攝取碳的速率（以中）攝取碳的速率（以一年為時間單位）一年為時間單位）與生與生態(tài)系統(tǒng)（通過呼吸和態(tài)系統(tǒng)（通過呼吸和分解作用分解作用)把碳釋放到大把碳釋放到大氣中的速率（以氣中的速率（以一年為時間單位）一年為時間單位）大體相同。大體相同。大氣庫中大氣庫中CO2含量應(yīng)該保持不變，實(shí)際上呢？含量應(yīng)該保持不變，實(shí)際上呢？四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 為什么增加？為什么增加？四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán)

32、 由于由于溫室氣體溫室氣體對來自太陽的短波幅射對來自太陽的短波幅射有高度的透過性，而對地球反射出來的長有高度的透過性，而對地球反射出來的長波輻射有高度的吸收性，導(dǎo)致大氣層低處波輻射有高度的吸收性，導(dǎo)致大氣層低處的的對流層變暖對流層變暖而高處的而高處的平流層變冷平流層變冷，這一，這一現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱為溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)。四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 溫室氣體主溫室氣體主要包括：要包括：H2O、 CO2、甲烷甲烷(CH4)、氟氯碳化物、氟氯碳化物、(CFCs)、氧化亞、氧化亞氮氮(N2O)、六氟化、六氟化碳碳(SF6)、全氟碳、全氟碳化物化物(PFCs)、氫、氫氟碳化物氟碳化物(HFCs)等。等。 牛

33、成地球溫室效應(yīng)元兇牛成地球溫室效應(yīng)元兇 聯(lián)合國糧農(nóng)組織發(fā)表的報(bào)告中聯(lián)合國糧農(nóng)組織發(fā)表的報(bào)告中指出，全球指出，全球10.5億頭牛排放的億頭牛排放的CO2占全球溫室氣體總排放量的占全球溫室氣體總排放量的18%。 飼養(yǎng)牛群時需要燃燒燃料、制飼養(yǎng)牛群時需要燃燒燃料、制造肥料、種植和運(yùn)輸牧草，在此過造肥料、種植和運(yùn)輸牧草，在此過程中所釋放的程中所釋放的CO2占了占了9%。 超越了人類交通工具，如汽車超越了人類交通工具，如汽車、飛機(jī)等的、飛機(jī)等的CO2排放量。排放量。牛成地球溫室效應(yīng)元兇牛成地球溫室效應(yīng)元兇 牛群對甲烷的排放量占全球總牛群對甲烷的排放量占全球總量量1/3，這種氣體暖化地球的速度比，這種氣體

34、暖化地球的速度比CO2快快20倍。倍。 牛群的屁和其他排泄物會產(chǎn)出牛群的屁和其他排泄物會產(chǎn)出100多種污染氣體，其中氨的排放量多種污染氣體，其中氨的排放量就占全球總量的就占全球總量的2/3，而氨正是導(dǎo)致，而氨正是導(dǎo)致酸雨的原因。酸雨的原因。 牛群消耗大量的淡水，牛分泌牛群消耗大量的淡水，牛分泌1公升牛奶要先消耗公升牛奶要先消耗990公升的淡水公升的淡水四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán)全球氣候與生態(tài)環(huán)境將產(chǎn)生下列變化全球氣候與生態(tài)環(huán)境將產(chǎn)生下列變化l海平面上升，淹海平面上升，淹沒沒陸地。陸地。 l全球氣候經(jīng)常發(fā)生暴雨或干旱。全球氣候經(jīng)常發(fā)生暴雨或干旱。 l土地沙漠化，生態(tài)環(huán)境改變。土地沙漠化，生態(tài)環(huán)

35、境改變。四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) （一）碳循環(huán)（一）碳循環(huán)（二）氮循環(huán)（二）氮循環(huán)四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán)（二）氮循環(huán)（二）氮循環(huán) 氮是蛋白質(zhì)的基本成分，是生命結(jié)構(gòu)的原料。氮是蛋白質(zhì)的基本成分，是生命結(jié)構(gòu)的原料。氮氮(106噸，百萬噸噸，百萬噸)的分布的分布大氣大氣 3 3，800800，000000陸地有機(jī)質(zhì)陸地有機(jī)質(zhì) 772772活有機(jī)體活有機(jī)體 1212死有機(jī)體死有機(jī)體 760760非有機(jī)氮（陸地）非有機(jī)氮（陸地） 140140地殼地殼 1414，000000，000000海洋水中海洋水中 20，000海洋有機(jī)體海洋有機(jī)體 901活有機(jī)體活有機(jī)體 1死有機(jī)體死有機(jī)體 900非有機(jī)

36、體氮（海洋）非有機(jī)體氮（海洋） 100沉積物沉積物 4，000，000 四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 大氣中氮含量豐富，植物不能直接利用氮。大氣中氮含量豐富，植物不能直接利用氮。 必須通過必須通過固氮作用固氮作用將游離氮與氧結(jié)合成為將游離氮與氧結(jié)合成為硝酸鹽硝酸鹽或亞硝酸鹽或亞硝酸鹽，或與氫結(jié)合成，或與氫結(jié)合成氨氨，才能為大部分生物所，才能為大部分生物所利用，參與蛋白質(zhì)的合成。利用，參與蛋白質(zhì)的合成。 因此，因此，氮被固定氮被固定后，才能進(jìn)人生態(tài)系統(tǒng)，參與后，才能進(jìn)人生態(tài)系統(tǒng)，參與循循環(huán)環(huán)。四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán)固氮的途徑（固氮作用）有三種：固氮的途徑（固氮作用）有三種：（1 1）閃電、

37、宇宙射線、火山爆發(fā)等活動的）閃電、宇宙射線、火山爆發(fā)等活動的高能固氮高能固氮，形，形成氨或硝酸鹽成氨或硝酸鹽7.67.610106 6噸噸/ /年年（2 2）工業(yè)固氮工業(yè)固氮：400400，200200大氣壓下大氣壓下808010106 6噸年噸年（3 3）生物固氮生物固氮：固氮菌、與豆科植物共生的根瘤菌、藍(lán)：固氮菌、與豆科植物共生的根瘤菌、藍(lán)藻等自養(yǎng)和異養(yǎng)微生物藻等自養(yǎng)和異養(yǎng)微生物545410106 6噸年噸年四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán)l氨化作用氨化作用l硝化作用硝化作用l反硝化作用反硝化作用四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán)l氨化作用氨化作用 由氨化細(xì)菌和真菌的作用將有機(jī)氮（氨基由氨化細(xì)菌和真

38、菌的作用將有機(jī)氮（氨基酸和核酸）分解成為氨和氨化合物。酸和核酸）分解成為氨和氨化合物。 氨溶水成為氨溶水成為NH4+，可為植物利用。，可為植物利用。l硝化作用硝化作用l反硝化作用反硝化作用四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán)l氨化作用氨化作用l硝化作用硝化作用 在通氣良好的土壤中，氨化合物被亞硝酸在通氣良好的土壤中，氨化合物被亞硝酸鹽細(xì)菌和硝酸鹽細(xì)菌氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽鹽細(xì)菌和硝酸鹽細(xì)菌氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，供植物吸收利用。，供植物吸收利用。l反硝化作用反硝化作用四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán)l氨化作用氨化作用l硝化作用硝化作用l反硝化作用反硝化作用 也稱脫氮作用。也稱脫氮作用。 反硝化細(xì)菌將亞硝酸

39、鹽轉(zhuǎn)變成大氣氮，返回反硝化細(xì)菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)變成大氣氮，返回到大氣庫中。到大氣庫中。四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán)第十一章第十一章 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán) 一、物質(zhì)循環(huán)的模式一、物質(zhì)循環(huán)的模式 二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型二、生物地球化學(xué)（地化）循環(huán)的類型 三、水循環(huán)三、水循環(huán) 四、氣體型循環(huán)四、氣體型循環(huán) 五、沉積型循環(huán)五、沉積型循環(huán) 五、沉積型循環(huán)五、沉積型循環(huán) 礦質(zhì)元素通過巖石風(fēng)化等作用釋放出來參與循礦質(zhì)元素通過巖石風(fēng)化等作用釋放出來參與循環(huán)，又通過沉積等作用進(jìn)入地殼而環(huán)，又通過沉積等作用進(jìn)入地殼而暫時離開循環(huán)暫時離開循環(huán)。 所以，沉積型循環(huán)往往是所以，沉積型循環(huán)往往是不完全的循環(huán)不完全的循環(huán)。 以沉積型方式循環(huán)的物質(zhì)有以沉積型方式循環(huán)的物質(zhì)有磷、鉀磷、鉀等多種元素。等多種元素。五、沉積型循環(huán)五、沉積型循環(huán) 磷循環(huán)磷循環(huán) 生物不可缺少的重要元素生物不可缺少的重要元素 核酸、細(xì)胞膜和骨骼的主要