森林生態(tài)學(xué)-生態(tài)5.3物質(zhì)循環(huán)第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)一般特征

第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的一般特征第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)第四節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的主要類型12一、物質(zhì)循環(huán)的定義及定義物質(zhì)循環(huán)(cycleofmaterial)：是指生態(tài)系統(tǒng)從大氣、biogeochemicalcycle），生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移循環(huán)，3物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)在物質(zhì)吸收、轉(zhuǎn)移、與釋放的過程中，總是伴在每一營養(yǎng)級中都有生物的呼吸作用，放出CO2過中能量，物質(zhì)的變化就有能量的變化。4物質(zhì)循環(huán)和能量流動相伴發(fā)生，但能量流過生態(tài)系統(tǒng)通常只有一次，并且逐漸以熱的形式耗散，物質(zhì)在生物質(zhì)循環(huán)的特生物體幾乎都可以對物質(zhì)進(jìn)行吸收利用、釋放、再吸收利用，只不過再利用的周期與方式可能不同。如植物、動一種物質(zhì)經(jīng)過食物鏈或營養(yǎng)級的時間不同，物質(zhì)的循環(huán)周期可能相差很大。6物質(zhì)循環(huán)過程中的重要術(shù)庫是蓄積物質(zhì)部分，可以是生物部分或非生物部分；可能7流通率(fluxrate)：8周轉(zhuǎn)率(turnoverrate)：周轉(zhuǎn)時間(turnovertime)是某種物質(zhì)在庫中的總量與其出入物質(zhì)循環(huán)過程中，流通率越大，周轉(zhuǎn)率越高，周轉(zhuǎn)時間越短，9不同物質(zhì)的周轉(zhuǎn)時間相差很大大氣圈中水的周轉(zhuǎn)時間為10.5天，即水分一年要更在海洋中，硅的周轉(zhuǎn)時間最短，約800年，鈉需要①循環(huán)元素的性質(zhì)：即循環(huán)速率由循環(huán)元素的化學(xué)②生物的生長速率：這一因素影響著生物對物質(zhì)的③有機(jī)物分解的速率：適宜的環(huán)境有利于分解者的全球生物地球化學(xué)循環(huán)分為三大類型：水水循環(huán)（watercycle）是水分在各庫之間的轉(zhuǎn)移形成的，氣體循環(huán)(gaseouscycle)沉積循環(huán)(sedimentarycycle)指以土壤與巖層為主要蓄庫的物質(zhì)循環(huán)，像、鈣和金屬類元素參與的物質(zhì)循水的生態(tài)學(xué)意生命存提。無水，生命就不可能存在。水是生物體的構(gòu)成成份之一，植物體60-80%由水構(gòu)成，動物維持生命活動的必要條件。生物體內(nèi)的各種生理生化活動，基本上都是以水分作為媒介來完成的。如植物的根系吸收養(yǎng)分，只有借助于水才能 到植體的水分對生態(tài)系統(tǒng)的各類物質(zhì)循環(huán)起到推水分是地質(zhì)變遷的動力，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)從生物的不可利用狀態(tài)變成可利用狀態(tài)；水分還能同其它營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)交織在一起，對營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)、被生物群落吸收利用，以及釋水循環(huán)的動力學(xué)模型（Odum, 經(jīng)降水(降雨與降雪)落到地面，部分被植物吸收利影響水循環(huán)的因素很多，主要有地球表面的輻人類對植被破壞，減少了植被對水循環(huán)的調(diào)節(jié)能力，水分循環(huán)在局部地區(qū)遭到破壞，導(dǎo)致水土流失與干旱等許多生態(tài)。 碳循氮循碳是生物體構(gòu)成的基本成份之一，占有機(jī)體干物質(zhì)約碳循環(huán)：起始于大氣CO2庫；經(jīng)植物光合作用固定，以各種碳化物的形式，再經(jīng)營養(yǎng)級的傳遞被分解，在這個過程中，部分碳通過呼吸作用回到大氣中，另一部分BiologicalBiological大氣蓄庫：CO2/CO，為7.5×1011T，占大氣比例的0.0026%，海洋蓄庫：儲量豐富，為3.8×1012TC，是大氣的50倍（地球最大碳蓄庫：巖石圈，以石油、煤等化石 形式存在，占碳循環(huán)有大循環(huán)和小循環(huán)。大氣CO2是大、小循

（2）匯源關(guān)源source2匯sink失匯（issingsink）？Schlesinger(1997)提供 全球碳循環(huán)收支如下

化

+陸地植被破

=大氣中含量上

+海洋吸

未知的人類活動釋放的CO2大約有25% —溫室效應(yīng)（Greenhouse溫溫室氣(H2O,CO2CH4CFCsN2O,臭氧地地5年 頻率發(fā)生（ElNino，洪澇與干旱）別 氣候事件。炎熱與劇冷，歐州的西伯利亞氣候趨全球變化持續(xù)下去，將有超過20%的物 （4）原 家畜種總頭(百萬頭產(chǎn)甲烷(千克/頭·年甲烷總(百萬噸/年黃牛：發(fā)達(dá)國發(fā)展中國水綿羊：發(fā)達(dá)國8發(fā)展中國家及澳大55駱豬：發(fā)達(dá)國發(fā)展中國馬、驢、10-野生反芻畜及大型食草100-1-2-每年森林減少，我國草原減少森林的固碳能力最大：3.6×109TC／y， 482×109TC，

應(yīng)對措 CO2油氣替

年 將消耗億玉米（產(chǎn)量一半）生產(chǎn)乙醇 ?。?）氮素的與碳循環(huán)相比，氮循環(huán)更復(fù)雜（7種以上大氣中的氮必須通過固氮作用才能進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，固氮約140×106TN/a，閃電固氮3×106TN/a世界10000萬1200萬 900萬 大氣是最大氮庫（3.9×1015陸地植被的氮庫95~140×109海洋氮庫巨大，可達(dá)5.7×1011TN，但它沉埋于海底，Ⅰ固氮作用(nitrogen參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義①在全球尺度上平衡反硝化作用；②在要性；③只有通過固氮作用大氣中的氮才能進(jìn)入2硝化作用（nitrification）：是氨的氧化過程。首先土壤中的亞硝化毛桿菌（Nitrosomonas）或海洋中的亞硝化球菌（Nitrosococcus），將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽（NO-）；然后進(jìn)一步由土壤中的硝化桿菌（Nitrobacter）或海洋中的硝化球菌23（Nitrococcus）氧化為硝酸鹽（NO-）3反硝化作用首先將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，釋放NO。這 氮污迄今CO2排量增加10％，NNNClimateClimateExhaustExhaust 三 磷是生物與生態(tài)系統(tǒng)中不可缺少的營養(yǎng)元一，生物 在風(fēng)化后再次進(jìn)入循環(huán)內(nèi)循巖石土壤中的磷（可溶性）經(jīng)過陸地植物的吸收轉(zhuǎn)化，生成植物組成成份，而后又經(jīng)過草食動物到肉食動物的利部分成為不可利用的磷酸鹽，它們或者歸還到土壤被植物外循環(huán)是在海洋生態(tài)系統(tǒng)中進(jìn)行的磷轉(zhuǎn)移變化過程，海洋中植物（海藻）吸收海水中的可溶性磷酸鹽，經(jīng)過魚、鳥類的逐級捕食，形成鳥類排泄物，或生物殘體在海洋中重新被植物利鳥類作用人工將鳥糞變成磷肥，通過海鳥將富集的磷轉(zhuǎn)移到人類捕獲大量的海產(chǎn)品（海草、魚蝦、貝類等），