生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

1、1,第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué),2,第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的基本功能和生態(tài)平衡,3,本節(jié)主要內(nèi)容,一、生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動三、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)四、生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞五、生態(tài)平衡,4,一、生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn),（一）初級生產(chǎn) 1. 概念：初級生產(chǎn)量，凈初級生產(chǎn)量，總初級生產(chǎn)量 2.初級生產(chǎn)量的變化（群落演替時的變化規(guī)律）（二）次級生產(chǎn) 次級生產(chǎn)量的一般生產(chǎn)過程,5,二、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動,“單向性”

2、----單向流動,太陽能,“低效性”----逐級遞減,6,（1/10法則、10%定律）,“低效性”----逐級遞減,“一山不存二虎”？,7,（一）、物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)及類型（二）、水循環(huán)（三）、碳循環(huán)（四）、氮循環(huán)（五）、沉積型循環(huán)（六）、有毒有害物質(zhì)的循環(huán),三、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán),8,（一）、物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)及類型,1 物質(zhì)循環(huán)（生物地化循環(huán)）庫流通率2 物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)實(shí)際上是在庫與庫之間彼此流通的。周轉(zhuǎn)率=流通率

3、/庫中營養(yǎng)物質(zhì)總量；周轉(zhuǎn)時間=庫中營養(yǎng)物質(zhì)總量/流通率,9,3. 能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系4. 物質(zhì)循環(huán)的類型水循環(huán)氣體型循環(huán)（C, N）沉積型循環(huán)（S, P）,一、物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)及類型,,環(huán)境,生產(chǎn)者,植食者,肉食者,分解者,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,生態(tài)系統(tǒng)中能流( )與物質(zhì)流( )的關(guān)系,,,,11,（二 ）水循環(huán),水和水循環(huán)對于生態(tài)系統(tǒng)具有特別重要意義，它是地球上各種物質(zhì)

4、循環(huán)的中心循環(huán)。通過降水和蒸發(fā)這兩種形式，使地球水分達(dá)到平衡狀態(tài)。此外，水循環(huán)通過地表徑流將各種營養(yǎng)物質(zhì)從一個生態(tài)系統(tǒng)搬到另一個生態(tài)系統(tǒng)，補(bǔ)充某些生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)的不足。植被在水循環(huán)過程中起重要作用。,12,,,水和水循環(huán)對于生態(tài)系統(tǒng)具有特別重要意義，它是地球上各種物質(zhì)循環(huán)的中心循環(huán)。,,大氣圈,單位：1017kg,,,陸地,海洋,,,,,,降水,蒸發(fā),降水（4.12）,蒸發(fā)（4.49）,地表徑流（0.37）,水循環(huán)通過地表徑流將各種營

5、養(yǎng)物質(zhì)從一個生態(tài)系統(tǒng)搬到另一個生態(tài)系統(tǒng)，補(bǔ)充某些生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)的不足。植被在水循環(huán)過程中起重要作用。,14,,15,（三） 碳循環(huán),1.全球碳貯存量約為26×1015噸，絕大部分以碳酸鹽的形式禁錮在巖石圈中，其次是化石燃料。生物可直接利用的碳是水圈和大氣圈中主要以CO2形式存在的碳。,16,2.碳在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)不平衡引起的生態(tài)效應(yīng)：CO2增加，引起的溫室效應(yīng)（greenhouse effect），致使全球變暖《京都協(xié)

6、定》：限制發(fā)達(dá)國家的二氧化碳排放。,,17,3、保持碳循環(huán)相對平衡的生態(tài)對策(1) 減少CO2 的排放：提高能源的利用效率——發(fā)電采用高效先進(jìn)技術(shù)；大力發(fā)展不含碳的能源和低碳能源代替煤炭——水力發(fā)電、核能發(fā)電、充分利用各種再生能源（太陽能、風(fēng)能、潮汐能等）、天然氣、生物能（如沼氣利用）等。(2) 大力開展對CO2的吸收，固定和利用——海洋交換吸收、陸地植樹種草、保護(hù)森林植被。,18,（四） 氮循環(huán),氮循環(huán)中的主要作用(圖)固

7、氮作用——三條途徑：閃電、宇宙射線、火山爆發(fā)活動等的高能固氮，形成氨或硝酸鹽，隨降雨到達(dá)地面，為7.6×106·a。工業(yè)固氮（化肥的制造），目前全世界已達(dá)1×108噸。生物固氮（最重要途徑），為5.4×107·a。氨化作用——由氨化細(xì)菌而后真菌的作用將有機(jī)氮分解成為氨與氨 化合物。硝化作用——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。反硝化作用——也稱脫氨作用

8、，反硝化細(xì)菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)變成大氣氮，回到大氣庫中。,19,礦化,亞硝酸鹽,硝化作用,反硝化作用,有機(jī)胺,20,（五 ） 沉積型循環(huán)（P，S，Ca等）,分子或化合物無氣體形態(tài)，以固體顆粒存在主要儲存庫：土壤，沉積物，巖石圈循環(huán)的全球性不明顯循環(huán)性能不完善，易發(fā)生局部短缺，難以在短期內(nèi)補(bǔ)充。,21,22,23,六 有毒有害物質(zhì)的循環(huán),有毒有害物質(zhì)的循環(huán)是指那些對有機(jī)體有害的物質(zhì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，通過食物鏈富集或被分解的過程。有毒有害物

9、質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)：在食物鏈營養(yǎng)級上進(jìn)行循環(huán)流動并逐級濃縮富集；在生物體代謝過程中不能被排泄而被生物體同化，長期停留于生物體內(nèi)；有些有毒有害物質(zhì)不能分解而相反經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)后使毒性增加。,24,以DDT、汞為例,1．DDT（二氯二苯三氯乙烷）DDT是一種人工合成有機(jī)氯殺蟲劑，它的問世，對農(nóng)業(yè)的發(fā)展起了很大作用，但它是是有機(jī)毒物。生態(tài)系統(tǒng)通過兩個途徑吸入人類噴灑的DDT并通過食物鏈加以富集：① 通過植物莖葉、根系進(jìn)入植物體

10、 草食動物吃 肉食動物食 逐級濃縮；② 噴灑的DDT落入地面經(jīng)土壤動物吃用富集 陸上動物 逐級濃縮。營養(yǎng)級越高，富集能力越強(qiáng)，積累量越大。其危害主要是影響生殖，導(dǎo)致人類、動物產(chǎn)生怪胎。,,,,,25,26,四、生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞,要求自學(xué)，回答課后思考題第7題。,27,五、生態(tài)平衡,1、生 態(tài) 平 衡,物質(zhì)和能量的輸入與輸出處于相對穩(wěn)定狀態(tài)；,

11、（即系統(tǒng)中生產(chǎn)、消費(fèi)、分解過程處于相對平衡狀態(tài)）,生態(tài)系統(tǒng)中的動植物種類和數(shù)量上的相對穩(wěn)定。,2、生態(tài)平衡是暫時的相對的動態(tài)平衡,生態(tài)系統(tǒng)總是在不平衡----平衡----不平衡的發(fā)展過程中，進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換，推動著自身的變化和發(fā)展。,28,水里微生物----浮游動植物----魚類之間建立的生態(tài)平衡,浮游動物,魚類,被微生物分解為基本化合物,營 養(yǎng) 源,,營養(yǎng)源,,營養(yǎng)源,,死