生态学：生态系统的物质循环++

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1、第十一章生态系统的物质循环6/11/2021第三节生态系统的物质循环§1生物地化循环的概念§2水循环§3气体型循环§4沉积型循环§5有毒物质的迁移和转化§6放射性核素循环§7生物地化循环与人体健康6/11/2021§1生物地化循环的概念生物地化循环生物地化循环的特点生物地化循环的类型6/11/2021物质循环(cyclingofmaterial)的概念生物地球化学循环(biogeochemicalcycle)：矿物元素在生态系统之间的输入和输出，它们在大气圈、水圈、岩圈之间以及生物间的流动和交换称生物地(球)化(学)循环，生物小循环：环境中元素经生物吸收，在

2、生态系统中被相继利用，然后经过分解者的作用再为生产者吸收、利用6/11/2021物质循环的基本概念库：贮存一定数量元素的某种生态系统组分称为该元素的库生态系统中各组分都是物质循环的库植物库、动物库、土壤库、水体库等可分为贮存库和交换库。前者的特点是库容量大，元素在库中滞留的时间长，流动速率小，多属于非生物成分；交换库则容量较小，元素滞留的时间短，流速较大。流通率：单位时间、单位面积/体积的物质转移量周转率：流通率/库中营养物质总量周转时间：库中营养物质总量/流通率6/11/2021物质在库间的流通流通量、周转率与周转时间是相对于库而言的生产者库流通率：20单

3、位/天周转率：20/100=20%周转时间：100/20=5天消费者库流通率：4单位/天周转率：4/50=8%周转时间：50/4=12.5天6/11/2021生物地化循环的特点物质循环不同于能量流动，后者在生态系统中的运动是循环的；生物地化循环可以用库和流通率两个概念来描述。生物地化循环在受人类干扰以前一般是处于一种稳定的平衡状态。元素和难分解的化合物常发生生物积累、生物浓缩和生物放大现象。6/11/2021Basicsofnutrientcycling6/11/2021生物小循环6/11/2021影响物质循环速率的因素元素的性质：有的元素循环的速率快，而有

4、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CO21年,N100万年生物的生长速率：决定生物对物质吸收的速率以及物质在食物网中运动的速度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，供生物重新利用人类活动的影响：开垦农田和砍伐森林引起土壤矿物质的流失，影响物质循环速率化石燃烧把硫和二氧化硫释放大气中6/11/2021生物地球化学循环的类型气体型循环贮存库是大气和海洋有气体形式的分子参与循环过程循环速度比较快，例如CO2、N2、O2等沉积型循环贮存库是岩石、土壤和沉积物没有气体形式的分子参与循环过程循环速度比较慢

5、，时间要以千年计算，例如P、Ca、Na、Mg等水循环水的全球循环过程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6/11/2021§2水循环(aquaticcycle)水循环的意义：水是所有营养物质的介质；水对物质是很好的溶剂；水是地质变化的动因之一。水循环的途径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；过度利用地下水；水的再分布。6/11/2021全球水循环水循环是太阳能推动，在陆地、大气和海洋间循环地表总水量：1.4×109km3，海洋约占97%水的循环：陆地：蒸发(蒸腾)71,000km3，降水111,000km3，径流40,0

6、00km3海洋：蒸发425,000km3，降水385,000km36/11/20216/11/2021水循环示意图西德地区的水循环示意图（ClodiusandKeller,1951）6/11/2021生态系统中的水循环降雨截留穿透雨蒸腾渗透地表蒸发地表径流地下径流6/11/2021§3气体型循环(gaseouscycle)氧循环碳循环氮循环6/11/2021氧循环(oxygencycle)H2O+CO2→H2CO3→HCO3-+H+↑CO2HCO3-→CO32-Ca2+→CaCO3O2水体臭氧层沉积物火山作用4FeO+O2→2FeO3CO2CO↑O2+2CO

7、CO2O2O3O2OO2HOHH2OH2OOCO2高能紫外辐射6/11/2021碳循环碳的重要性：生命元素、能量流动碳库：海洋和大气、生物体碳的存在形式：CO2，无机盐，有机碳主要循环过程生物的同化和异化过程大气和海洋间的CO2交换碳酸盐的沉淀作用人类活动对碳循环造成严重影响，引起气候变化的主要原因6/11/2021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6/11/2021TheCarbonCycle6/11/2021929075061×1015gCTheCarbonCycle6/11/2021碳循环(

8、carboncycle)化泥碳煤大气中CO2CO2碳