环境生态学教学第七章

《环境生态学教学第七章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章生态系统中的物质循环物质循环的一般特点水循环碳、氮、磷、硫循环有毒有害物质循环思考题第一节物质循环的一般特点一、生物地球化学循环的概念各种化学元素包括生命有机体所必需的营养物质，在不同层次、不同大小的生态系统内，乃至生物圈里，沿着特定的途径从环境到生物体，从生物体再到环境，不断地进行着流动和循环，就构成了生物地球化学循环(biogeochemicalcycle)，即生态系统的物质循环(cycleofmaterial)。（1）物质循环（生物地球化学循环）：生态系统从大气、水体和土壤等环境中获得营养物质，通过绿色植物吸收，进入生

2、态系统，被其他生物重复利用，最后，再归还于环境中。这些循环的路径包括生物与非生物二者,同时也包含一些地质与地理作用在內,因此称为生物地球化学循环。生物地球化学循环包括了地质大循环和生物小循环地质大循环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，然后生物有机体以死体、残体或排泄物形式将物质或元素返回环境，进入大气、水、岩石、土壤和生物五大自然圈层的循环。地质大循环的时间长，范围广，是闭合式的循环。生物小循环是指环境中元素经生物体吸收，在生态系统中被多层次利用，然后经过分解者的作用，再为生产者吸收利用。生物小循环时间短，

3、范围小，是开放式的循环。生物小循环：环境中元素经生物吸收，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。生命与元素大量元素：生物体内含量超过0.2%以上的元素。如碳、氧、氢、氮和磷。微量元素：生物体内含量不超过0.2%，如铝、硼。二、物质循环的几个基本概念1.库：库(pool)是指某一物质在生物或非生物环境暂时滞留(被固定或贮存)的数量。生态系统中各组分都是物质循环的库，如植物库、动物库、土壤库等。（贮存库和交换库）2.流通率：在单位时间、单位体积（或单位面积）的转移量。3.周转率：=流通率/库中营养物质总量4.周转

4、时间：=库中营养物质总量/流通率，即移动库中全部营养物质所需要的时间。流通率=16单位/天，对于生产者的输出库的周转率=16/100=0.16；对于生产者的周转时间为6.25天。影响物质循环速率的因素（1）元素的性质：有的元素循环的速率快，而有的则比较慢，这是元素化学特性和被生物有机体利用的方式不同所决定的。如CO2周转时间为1年左右，而大气圈中氮周转时间为100万年。（2）生物的生长速率决定生物对该物质吸收的速率以及该物质在食物网中运动的速度。（3）有机物质腐烂的速率适宜的环境有利于分解者的生存，并使有机体很快分解，供生物重新利

5、用。（4）人类活动的影响如开垦农田和砍伐森林引起土壤矿物质的流失，从而影响物质循环的速率。另，化石燃烧把硫和二氧化硫释放大气中。三、生物地球化学循环的类型根据物质在循环时所经历的路径不同，从整个生物圈的观点出发，并根据物质循环过程中是否有气相的存在，生物地球化学循环可分为：1.气体型循环：其贮存库是大气和海洋。气相循环把大气和海洋相联系，具有明显的全球性，循环性能最为完善。元素或化合物可以转化为气体形式参与循环过程。气体循环速度比较快，例如CO2、N2、O2等。物质来源充沛，不会枯竭。2.沉积型循环这类循环速度比较慢，参与沉积循环

6、的物质，其分子或化合物主要通过岩石的风化和沉积物的溶解转变为可被生物利用的营养物质，而海底沉积物转化为岩石圈成分则是相当长的、缓慢的、单向的物质转移过程，时间要以千年计算。主要储库在土壤、沉积物和岩石，而无气体状态。因此沉积循环的全球性不如气体型循环，循环性能也很不完善。3.水循环生态系统中所有的物质循环都是在水循环的推动下完成的，因此，没有水的循环，也就没有生态系统的功能，生命也将难以维持。第二节水循环全球水循环水循环受太阳能推动，在陆地、大气和海洋形成全球水循环系统。降雨截留穿透雨蒸腾渗透地表蒸发地表径流地下径流生态系统中的水

7、循环第三节碳、氮、磷和硫的循环一、碳循环碳是一切生物体中最基本的成分。库在大气和海洋。海洋和大气CO2调节CO2CO2溶于海水H2CO3水体中生物H++CO32-CaCO3海底沉积物Greenhouseeffects温室气体主要包括：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氟氯碳化物(CFCs)、氧化亚氮(N2O)、六氟化碳(SF6)、全氟碳化物(PFCs)、氢氟碳化物(HFCs)等。温室效应：大气中对长波辐射具有屏蔽作用的温室气体浓度增加使较多的辐射能被截留在地球表层而导致温度上升。溫室效应的影响1996年联合国气候变化政府间专家委

8、员会(IPCC)评估报告，二氧化碳浓度已从工业革命前的280PPMV增加至1994年的358PPMV。预估2100年时全球平均地面气溫，将比1990年上升1.0～3.5℃，海平面將上升15～95公分；全球气候与生态环境将产生下列变化：海平面上升，淹