物质循环
基础生态学 13物质循环
（二） 生物地球化学循环的类型
三大类型：
水循环（water cycle） (aquatic cycle) 气体型循环（gaseous cycle）
—— 物质分子或其化合物以气体的形式参与循环过程，循环快。 有CO2、氮、氧、氯、氟等 （全球性较强） 沉积型循环（sedimentary cycle） —— 物质分子或其化合主要通过岩石风化和沉积物溶解转变为 可被生物利用的营养物质参与循环过程，循环速度极为缓慢。如硫、 磷循环
2、碳在生态系统中循环不平衡引起的生态效应
CO2增加，引起温室效应（greenhouse effect），使全球变暖， 将产生对6个生物层次的潜在影响：
– – 生物圈：海平面上升，淹没大片海岸湿地，陆地生物区变化 生态系统： • ●农业生态系统——农作物减产、病虫害加重、影响牲畜食欲。 • ●森林生态系统——导致干旱、增加森林大火风险。森林害虫 增加 • ●水生生态系统——使海洋静水层和沉淀层的微生物活动加快， 水中含氧量减少，影响许多海洋动物的生存；导致藻类繁殖速 度加快，使鱼类产量减少
（二）氮的地球化学循环 氮循环中的主要作用途径
• 占地球固氮90% 固氮作用—— 3 条途径： – 闪电、宇宙射线、火山爆发等高能固氮，形成氨或硝酸 盐，随降雨到达地面，为8.9kg/hm2· a – 工业固氮（化肥制造），目前全世界已达1×108t – 生物固氮（最重要途径），为100~200kg/km2· a 氨化作用—— 由氨化细菌和真菌的作用将有机氮分解成为 氨与氨化合物 硝化作用—— 氨化合物被亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌氧化 为亚硝酸盐和硝酸盐 反硝化作用—— 也称脱氨作用，反硝化细菌将亚硝酸盐转 变成大气氮，回到大气库中
– – – –
生物群落：影响生物群落结构，使植物群落中有些优势种竞争能力 下降 物种：加速物种的灭绝，及加速某些物种的迁移 种群：改变某些植食性动物的食性，导致某些种群的互相作用强度 增强 植物个体：提高水分利用，提高光合作用，促进作物生长，改变植 物形态结构
第三节生态系统物质循环
⑤ 未喷洒农药的邻近地区一带生物体内也含有农药
的成分
A.①②
B.②④⑤
C.③④
D.②③
6.右图示生态系统碳循环示意图，A、B、C、D是 生态系统的成分，请据图回答：
（1）此生态系统的能量流动是从[ C ]
固定太阳能开始的。
生产者 C
（2）碳元素在大气中与A、B、C之间的传
递是以 ____C_O_2__形式进行的，在生态系
生物圈
（1）同时进行、相互依存
（2）物质是能量流动的载体
联系
（3）能量是物质反复循环的动力
1.在生态系统中，碳元素在无机环境和生物群落 之间循环的主要形式是 A.二氧化碳 B.碳酸盐 C.碳酸 D.碳水化合物
2.在生态系统中，将二氧化碳释放到大气中的过
程是 A.光合作用
练习
B.呼吸作用
C.蒸腾作用
（1）碳存在的形式 碳在无机环境中主要以 CO2 和 碳酸盐 形 式存在，在生物群落的存在形式是 有机物 。
（2）进入生物群落的方式：
碳通过__光__合__作__用__和__化__能__合__成__作__用___两种代谢 反应从无机环境进入生物群落。
（3）进入生物群落的形式： 碳以___C_O_2___形式从无机环境进入生物群落
D
统各成分中A为 消费者，B为 分解者。 A
B
（3）图中D C过程是通过 光合 作用实现的，C
D过程是通过 呼吸 作用实现的，B
D过程是通
过____分__解 作用实现的。碳循环始终与 能量 结
合在一起。
（4）生物群落中有一部分碳以__石__油__、__煤___炭__等__形式
储藏在地层中。
7.（1）写出①②③④的生理过程及⑤产生 CO2的方式。
物质循环的定义
物质循环的定义物质循环，又称物质转化循环，是指物质从地球的大气层，海洋和陆地的生态系统中经由运动和化学反应组成不同的物质种类而发生改变的过程。
直观上，物质循环是指物质在地球系统中，经由覆盖整个地球的生物、大气和水的转换，来来回回循环无穷无尽地发生变化的过程。
物质循环是一种全球变化过程，它在地球上支配着生物体和环境之间的紧密联系。
它也是一种全球变化的循环，它被定义为物质在海洋、陆地和大气层之间在各种条件下转换的过程。
其中，物质循环是由四个主要循环构成的：水循环、氮循环、磷循环以及硫循环。
它们通过在各个环境和生物体之间的转换，使物质循环的活动得到了充分的提升。
水循环的定义是指水的流经地球各种地表特征和深水系统的过程，这个过程包括水的汇集、封存、蒸发、运输和深层载运，是水分在地球各处来来回回循环的过程。
氮循环是指氮元素在地球经过气体、液体和固体物质的转化和运输，从大气层、海洋和陆地到生物体的循环过程。
氮的转化过程主要以大气沉降，物理和化学物质转移，生物降解，吸收和利用的形式发生。
磷循环是指磷的生物学循环，即磷的运动轨迹，从地壳输送到生物体，通过几种形式，如溶解在地壳中的水流或者大气降落、生物降解、植物吸收、微生物氧化、植物和动物排泄等环节来实现循环。
硫循环，又称为硫氧循环，是指地球上植物、动物等生物体把硫的物质形式从大气中摄入，经过物质转换和运移，再释放到大气层的一种物质循环过程。
硫氧循环的转换过程主要是硫释放、氮素降落、微生物作用、植物吸收、动物代谢等几个环节。
总之，物质循环是指地球上物质通过不断的变化，从大气层、海洋和陆地，经由水循环、氮循环、磷循环、硫循环等运动和转化，实现物质的循环运行的过程。
它不仅对地球上的物质种类和结构有重要意义，而且也是支配着气候变化的重要因素之一。
它的定义，一方面反映出地球自然界元素的运动趋势，另一方面也为我们提供了一种理解和研究地球系统变化的基础。
物质循环的定义
物质循环的定义物质循环，也称为物质循环或物质循环，是一种在生态系统中来回流动的有机和无机物质的运动模式。
在这个运动模式中，这些物质在流向其它地物汇处（如植物土壤，湖泊，海洋）时由于某些动力学原因而发生变化，最终又被返回到原始状态。
物质循环是生物圈（生态系统）中所有生物和物质相互作用的重要核心。
物质循环可以概括为三个主要部分：生物循环、地物循环和水循环。
生物循环指的是植物，动物和真菌在共存的环境中产生的物质转移；地物循环指的是土壤中的元素循环；水循环指的是源头的水的循环。
在每一个循环中，不同的物质在植物和动物的体内循环，在水、土壤、空气中运动，来回交换。
这些循环概括地非常重要，因为物质循环是生物圈中有机物和无机物质运动，交换和转化的基本机制。
物质循环的运动历经多种动力学过程，最重要的三种动力学过程是：物质的排放、物质的分解、物质的混合。
物质的排放指的是植物和动物体内产生的有机物质或无机物质被排放出来进入环境；物质的分解指的是植物和动物体内无机物质被分解，变成多种元素混合到环境中；物质的混合指的是植物和动物体内有机和无机物质与其它基元素混合而成新物质。
物质循环最明显的表现是动植物间的交互作用，其中植物把无机物质转变成有机物质，而动物则以有机物质为食物，并把其转化成无机物质。
在这种过程中，物质被由一个环境向另一个环境传递，返回到原处，最终形成一个完整的循环。
物质循环的实质就是这样一种运动模式，即通过有机和无机物质返回到原处，形成一个完整的循环，以维持生态系统的健康和平衡。
物质循环对生态系统的功能十分重要，它是维护生态系统平衡的重要机制之一，广泛应用于土壤改良，水质改良，空气污染控制等方面。
此外，物质循环还能维持生物圈内的能源循环，它是生物圈中有机物和无机物质交换的重要基础。
综上所述，物质循环是维护生态系统平衡的重要机制之一。
它是物质在生物和物质间来回流动，通过有机和无机物质返回到原处，形成一个完整的循环，以维持生态系统健康和平衡的运动模式。
《农业生态学》第五章物质循环
物质循环的库可分为两大类：
3．流(flow)
• 能量和物质通过食物链形成的转移运 动状态，称为流。
• 生态系统中主要流有物质流、能量流 和信息流。
• 农业生态系统要获得高的生产力，就 要使系统内的能量和物质的流量大， 流速快且畅通无阻。
19世纪争土地,20世纪争石油,21世纪争水 以色列和叙利亚
严重干旱小船无法下水 美国干旱西部土壤龟裂
（二）中国水资源状况
• 中国水资源总量居世界第6位。 • 人均2600m3，相当于世界人均的1/4，列世
界第88位，已被列为世界贫水国之一。
人均水资源量 m3 大于10000 5000~10000 1000~5000
球性质，是闭合性循环。 •①大气中的CO2通过生物圈的光合和呼吸作
用约400年循环一次。 •②O2通过生物代谢，2000年循环一次。 •③水圈（包括占地球表面71%的海洋）中的
水，通过生物圈的吸收、排泄、蒸腾，每当 200万年才循环一次。 •④至于由岩石土壤圈风化出的矿物元素循环 一次则需要更长时间，甚至要经过几亿年。
径流37 ×103
海
降水 324 ×103
洋
1350×106
单位:km3
（二）水循环特点
三、水资源现状
• （一）世界的水资源危机
• 1.全球水资源分布不均；
1/3人口缺水, 发展中国家居多,例如非洲中东 和中亚大部分地区
• 2.随着人口增长,缺水趋势更为明显； • 3.国家之间因为争夺水资源而发生纠纷.
土壤水
50 ×103
800米地下水 3000 ×103
更深地下水
3000 ×103
生态系统的物质循环
（二）沉积型循环(Sedimentary Cycles)
两种物质循环类型的特点
主要特征 气相型循环
沉积型循环
元素类型 子有（气C态C、化I等H合、）物O或、分N、无C气a态、化K、合N物a或、分M子g等（）P、
主要贮存库 大气圈、水圈 岩石圈、土壤圈
循环速度
快
慢
运动方式
扩散
沉降、抬升、风化、溶解
抗干扰能力 循环性质
强 完全循环
弱 不完全循环
（一）气相型循环(Gaseous Cycles)
地质大循环时间长、范围 广，是闭合式循环。
（二）生物循环（biological cycles)
是指环境中的元素经生物体吸收,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。
生物小循环的 时间短、范围 小，是开放式 的循环。
三、物质循环的类型
生物地球化学循环根据物质循环的路径不同,分为: 气相型循环、沉积型循环
四、物质循环的特点 Character of matter cycles
物质不灭，循环往复 物质循环与能量流动不可分割，相辅相成 物质循环的生物富集 生态系统对物质循环有一定调节能力 物质循环中的生物作用 各物质循环过程相互联系，不可分割
第二节 几种重要循环的概述
水循环 碳循环 氮循环 磷循环 硫循环 养分循环
(四)周转率与周转期
物质循环
影响物质循环速率的主要因素： 物质循环
名词辨析
物质循环—能量流动
术语分类
生态系统中，各种元素往往是以化合物形式进行转移和循环的，由于这些物质的化学特性不同，形成了不同 特点的物质循环类型。
一、按循环经历途径与周期分类 生物地球化学循环依据其循环的范围和周期，可分为地质大循环和生物小循环两类： 二、按物质循环过程中存在的主要形式分类 根据不同的化学元素、化合物在5个物质循环库中存在的形式，库存量的大小和被固定时间的长短，可将物质 循环分为以下两大类型：
生态系统中几乎所有的营养物质都在生物与无机环境之间循环流动。物质循环的顺利进行使生态系统的各部 分协调一致，对生态系统的自我调节起着重要作用。如果人类大规模干扰，物质循环不能畅通进行，就会造成严 重的环境污染和破坏，导致生态失衡。
应用领域
氮：秸秆，特别是豆科作物的秸秆中含有一定的氮素，从合理利用氮素和能源的角度来考虑，将作物秸秆燃 烧是不经济的，它使已经固定的氮素完全挥发损失了。利用作物秸秆比较有效的办法，首先，能作饲料的有机物 质尽量先作饲料，使植物固定的氮素为动物利用，以增加畜产品，促进农牧结合；其次，以牲畜粪尿和作物秸秆 作为沼气池原料，在密闭嫌气条件下发酵，既能解决燃料问题，又能很好地保存氮素；再次，将沼气发酵后的残 余物用作肥料，不仅减少病菌虫卵，而且肥效高。从植物秸杆→动物饲料→能源原料→优质肥料→植物养料这样 的物质循环途径，充分利用植物有机物质和氮素，为培肥土壤和增加畜产品创造有利条件。
物质循环
生态概念
01 概念释义
03 术语分类 05 应用领域
目录
02 名词辨析 04 价值意义
物质循环（nutrient cycle）是生态学概念，指生物圈里任何物质或元素沿着一定路线从周围环境到生物体， 再从生物体回到周围环境的循环往复的过程，又称“生物地球化学循环（biogeochemical cycle）”。
物质循环名词解释
物质循环名词解释
物质循环是指地球上各种物质（如水、碳、氮、磷等）在环境中不断流动和转化的过程。
这些物质以自然界的循环方式在大气、水、土壤和生物体之间相互转移和交换。
以下是一些常见的物质循环名词解释：
1. 水循环：水在地球上不断循环、转化和重新分配的过程。
包括水的蒸发、降水、蓄水、渗透、地下水循环等。
2. 碳循环：碳在地球上的不同环境中之间的循环和转移的过程。
包括碳的生物地球化学循环、大气中二氧化碳的吸收和释放、碳储存和释放等。
3. 氮循环：氮在大气、土壤和生物体之间循环的过程。
包括氮气固氮、氮化合物的氧化还原转化、植物和动物的氮循环等。
4. 磷循环：磷在土壤、水体和生物体之间流动和转移的过程。
包括磷的矿物质循环、生物转化、磷肥使用和磷的环境归还等。
5. 硫循环：硫在大气、水和土壤之间循环和转移的过程。
包括硫的氧化、还原、沉积和释放等。
这些物质循环对生态系统的平衡和生物圈的稳定至关重要，它们的紊乱和异常循环可能导致环境问题并影响生物多样性和生态功能。
第十三章 生态系统的物质循环
火 山 作 用
浅层死有机物 陆地陆地 丢失于深 层沉积中 溶解死 有机物 海洋
死有机体 河流带走
单位：1012gN/a
固氮作用分类： （1）闪电、宇宙射线、火山爆发等高能固氮，形 成硝酸盐； （2）工业固氮：400摄氏度，200大气压下； （3）生物固氮：固氮菌、与豆科植物共生的根瘤 菌和蓝藻等自养和异养微生物
海洋生物泵过程
真光层的浮游植物通过光合作用吸收CO2，将其转化为有生 命的颗粒有机碳,再通过食物链(网)逐级转移到大型动物。 未被利用的各级产品死亡、沉降和分解，各级动物产生的粪 团、蜕皮构成大量非生命颗粒有机碳向下沉降。 不同水层中的浮游动物: 通过垂直移动也构成了有机物由表 层向深层的接力传递。 溶解有机物:-部分光合作用产物以可溶性有机物释放到海水 中/生物代谢活动产生-一部分无机化进入再循环，其余被异 养微生物利用后通过微型食物网再进入主食物网，并可能成 为较大的沉降颗粒。
四、氮循环
氮是蛋白质的基本组成成分，一切生物结构的原 料。 一般生物不能直接利用大气中的氮，必须通过固 氮作用将氮与氧结合成为硝酸盐和亚硝酸盐，或 者与氢结合形成氨以后，植物才能利用。
1 氮循环(nitrogen cycle)
大气库 HN3,NO,NO2, N2 O ， 降 脱氮 水 动植物 活体 土壤 中无 机氮 库 陆地 闪电 化学反应 工业固氮 （汽车,化肥,电厂） 共生或 自由生活 的固氮 微生物 蓝藻 大气库 N2 大气 生物固氮 其它 动植物
1 碳循环研究的重要意义
碳是构成生物有机体的最重要元素，生态系统碳 循环研究为系统能量流动的核心问题 人类活动通过化石燃料的大规模使用，从而造成 对于碳循环的重大影响，可能是当代气候变化的 重要原因。
「生态学」生态系统的物质循环
沉积型循环 – 磷循环图解
磷循环
在自然界中，磷由岩石圈移到水圈，它不是以可溶物移动，磷不存在任何气体 形式的化合物。受物理，化学，生物因素影响。 植物利用磷的方式：磷酸根。
生态系统中的水循环
生态系统中的水循环是 水的循环途径，淡水资 源量，全球水循环是平 衡的，但局部地区水分 分布不均匀。生态系统 中的水循环包括截取、 渗透、蒸发、蒸腾和地 表径流。
气体型循环 – 碳循环图解
碳与碳循环
碳存在于生命有机体和无机环境之中。它最主要的储存库是岩石圈占总量的 99.9%，2.7×10^16吨。多以碳酸盐形式存在，很少一部分以碳氢化合物、碳水 化合物形式存在。 海洋中含有0.1%的CO2，空气中含有0.0126%的CO2 。
→碳循环 →氮循环 3、沉积型循环（sedimentary cy水循环的生态学意义
1、没有水循环就没有生物地球化学循环。水是所有营养物质的介质，这使营 养物质的循环和水循环不可分割的联系在一起。地球上的水循环又把陆地和水 域联系在一起使局部生态系统和整个生物圈联系在一起；大量的水防止地球上 温度剧变。 2、水是很好溶剂。水在生态系统中起着能量传递、利用的作用。
沉积型循环 – 硫循环图解
硫循环
硫是原生质的重要组分，它的主要蓄库是岩石圈，但它在大气圈中能自由移动， 因此，硫循环有一个长期的沉积阶段和一个较短的气体阶段。在沉积相，硫被 束缚在有机或无机沉积物中。 岩石库中的硫酸盐主要通过生物的分解和自然风化作用进入生态系统。
生态系统的物质循环概述
➢ 贮存库（reservoir pool）：容积较大，交换慢，一般为环境库。如土
库 壤库、大气库等。 ➢ 交换库（exchange pool）：容积小，交换快，一般为生物库。如植物 库、动物库等。
（5）破坏植被导致区域水分平衡失调。
（6）水资源受污染使本就稀少的淡水资源更加紧缺。
二、碳的地质大循环
1. 碳在全球的分布与循环
碳是生命的骨架，也是能量传递的载体。地球上的碳 在大气、生物体、土壤和水圈及岩石圈中都有分布，岩石 圈是碳的最大贮存库，其次是海洋圈。
图6-3 碳的地质大循环简图（亿t）
（1）含氮有机物的燃烧产生的大量氮氧化物污染大气，一些氮氧化物是 温室气体的成分之一；
（2）发展工业固氮，忽视或抑制生物固氮，造成氮素局部富集和氮素循 环失调；
（3）城市化和集约化农牧业使人畜废弃物的自然再循环受阻； （4）过度耕垦使土壤氮素含量特别是有机氮含量下降，土壤整体肥力持
续下降。
四、磷的地质大循环
0.9 1.8 1-4 0.5 1
（引自Soderlund和Svensson，1975）
自然界的氮素循环可分为3个亚循环，即元素循环、自养循环和异养循环。反 硝化和固氮是氮素循环中2个重要的流 。
图6-4 全球氮的地质大循环简图（1012gN/年） （参照Schlesinger，1997）
2. 人类活动对氮的地质大循环的干扰及其对环境的影响
农业生态系统的优化设计目标之一就是提高物质在系统内的循环转化效率， 使系统的循环效率越接近1越好。
3. 物质循环的类型
大自然中的循环系统
光合作用：植物将太阳能转化为 化学能，储存在糖分中
呼吸作用：生物体将糖分转化为 能量，用于生长和活动
食物链：生物体通过捕食和被食， 实现能量的传递和转化
物质循环：生物体通过分解和合 成，实现物质的循环和能量的转 化
光合作用：植物吸收阳光，将二氧化碳和水转化为有机物和氧气 呼吸作用：动物和微生物消耗有机物，产生二氧化碳和水，释放能量 水循环：水蒸发，形成云，降雨，再蒸发，形成循环 碳循环：植物吸收二氧化碳，释放氧气；动物和微生物消耗有机物，产生二氧化碳，形成循环
碳循环：二氧化 碳、氧气和碳水 化合物之间的转 化
氮循环：氮气、 氨气和硝酸盐之 间的转化
水循环：水在自 然界中的蒸发、 凝结和降水过程
磷循环：磷在土 壤、水体和生物 体之间的转化和 循环
光合作用：植物吸收二氧化碳，释 放氧气
食物链：植物被食草动物吃掉，食 草动物被食肉动物吃掉
添加标题
添加标题
添加标题
生物循环是指生物体通过 新陈代谢、生长、繁殖等 过程，将物质和能量在生 态系统中循环利用的过程。
生物循环包括碳循环、氮 循环、磷循环等主要循环
过程。
生物循环是生态系统中物 质和能量的主要来源，也 是生态系统稳定和持续发
展的关键因素。
生物循环受到环境因素、 生物种类和数量、生态系 统结构等多种因素的影响。
碳循环：光合作用、呼吸 作用、有机物分解等
氮循环：固氮作用、硝化 作用、反硝化作用等
磷循环：磷的吸收、释放、 转化等
硫循环：硫的氧化还原反 应、硫化物的形成和分解 等
铁循环：铁的氧化还原反 应、铁的沉淀和溶解等
水循环：蒸发、凝 结、降水、径过程
氮循环：固氮作用、 氨化作用、硝化作
物质循环
生产者
捕食
各级消费者 消化 吸收 合成 同 化 作 用
交换吸附 主动运输
土壤中 (NH4+, NO3-)
生物体组成
脱氨基作用
反硝化作用
微生物 分解
含氮废物
泌尿系 统排出
含氮部分
三 硫 循 环
( )
如图为氮循环的部分示意图①～⑥分别代表不 同的生理过程 ④
绿色植物 和大气之间的循环。 ____
氮循环： 氮是组成蛋白质和核酸的主要成 分。氮占大气成分的79％，必须经过 生物固氮作用、硝化作用、反硝化作 用等才能在生物群落与无机环境间反 复循环。
大气中N2
①
②
③
⑨
④
⑤
尿素及动 植物遗体
NO3 ⑦ NH3 ⑥ 土壤中的微生
⑧ -
NO3-
氮素化 肥
氮循环
(3)图中D C过程是通过
C
D
A B
作用实现的,
C D通过 作用实现的， B D过程是通 过 作用实现的。碳循环始终与 结合在一起。 （4）生物群落中有一部分碳以 形式储藏在地层中。 碳在无机环境中主要以 和 形式存在。
课堂练习：
识图作答：
（1）写出①②③④的生理过程及⑤产生 CO2的方式。 呼吸作用 ③____ ①____ 微生物分解作用 光合作用 ②____ 呼吸作用 ⑤____ 燃烧 ④____ （2）碳在无机环境与生物群落之间以____ CO2 形式进行循环。 （3）碳循环中最简单的循环途径是在
蛋白质
⑤
硝酸盐
⑥ ②
大气中的N2
③
①
尿素
氨
思考：
第三节生态系统的物质循环课件
磷循环实例
总结词
磷循环是生态系统中物质循环的重要环节，它涉及到 磷在土壤、水体、生物体和岩石等不同环境介质之间 的交换和流动。
详细描述
磷循环是指磷元素在地球表面的循环过程，包括磷的溶 解、吸附、沉积和再矿化等环节。在森林生态系统中， 植物通过根部吸收磷素并利用它进行生长和产生有机物 ；同时，动植物残体中的磷通过微生物的分解作用释放 到土壤中，参与磷循环。此外，磷也可以通过地表径流 、侵蚀和风化等方式在不同环境介质之间流动。磷循环 对全球环境和生态系统稳定性等方面都有重要影响。
推广节能技术和设备，减 少能源消耗和温室气体排 放。
发展可再生能源
鼓励使用太阳能、风能等 可再生能源，替代化石能 源。
碳捕获与储存
研发和应用碳捕获与储存 技术，降低大气中温室气 体的浓度。
减少化肥和农药的使用
推广有机农业
采用有机肥料和生物防治措施， 减少化肥和农药的使用。
发展绿色农业
鼓励发展绿色农业，提高农产品质 量安全水平。
磷循环
磷在生态系统中的循环主要包括植物 吸收磷、动物排泄物中的磷素被微生 物分解并重新利用等过程。
02
生态系统中物质的循环 过程
水循环
总结词
水循环是生态系统中物质循环的重要环节，对维持地球生态平衡起着至关重要 的作用。
详细描述
水循环是指地球上水从地表蒸发、凝结、降水、渗透等过程中不断循环的过程 。水循环对生态系统的水分平衡和气候调节具有重要意义，同时还是淡水资源 的来源。
特性
物质循环具有全球性、周期性、 平衡性和动态性等特性，是生态 系统保持稳定和持续发展的基础 。
物质循环的重要性
维持生态平衡
物质循环是生态系统内部各组成部分 之间相互联系和制约的重要纽带，对 维持生态平衡起着至关重要的作用。
基础生态学：第十三章 生态系统的物质循环
H2CO3
H++CO3 2-
CaCO3
水体中生物
海底沉积物
Carbon accumulation
• CO2 has increased from its pre-industrial level • data: recent records plus older data such as ice cores • mostly fossil fuel burning
降雨
蒸腾
截留
穿透雨
地表 径流
地表蒸发
渗透
地下径流
三. 气体型循环
(一)、碳循环 • 碳是一切生物体中最基本的成分。 • 库主要是大气和海洋。
The Carbon Cycle
CO2 in atmosphere (reservoir)
Burning of COi2ndoiRcseseaosnlpvietfdaotsisoilnfuFelisre
(reservoir)
Consumers
Producers
Wastes, SoilDbeaacdtebroiadi&es detritus feeders
Reservoirs
Processes/ Locations
Trophic Levels/ Organisms
海洋和大气CO2调节
CO2
CO2溶 于海水
• 对于生产者的 输出库的周转 率=(16+4)/100 =0.20；
• 对于生产者的 周转时间为 5.00天。
5. 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。
2023届新高考考点三生态系统的物质循环
考点三 生态系统的物质循环【夯实基础】一、物质循环的概念1.概念：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。
其中的物质循环带有全球性，又叫生物地球化学循环。
如下图2.特点：全球性、反复利用、循环流动。
二、物质循环的实例——碳循环（碳元素的循环）考点解析：1.碳的存在形式 2.碳的循环形式4.碳返回无机环境的途径5.碳在生物之间传递的途径：食物链和食物网。
6.实现碳在生物群落和无机环境之间循环的关键成分：生产者和分解者。
7.碳传递的方向：碳在生物群落者与无机环境之间的传递是双向的；碳在生物群落内部各成分间的传递均是单向的。
三、物质循环与能量流动的关系（生产者、消费者、分解者） 无机环境中：CO 2、碳酸盐 生物群落中：含碳有机物在生物群落与无机环境间：CO 2在生物群落内部：含碳有机物主要通过绿色植物的光合作用 其次是某些微生物(如硝化细菌)的化能合成作用 ①生产者、消费者的呼吸作用 3.碳进入生物群落的途径 ②分解者的分解作用 ③化石燃料的燃烧单向传递、逐级递减全球性、循环性二者之间是相互依存、不可分割，并且同时进行的关系(1)能量的固定、储存、转移和释放离不开物质的合成与分解等过程。
(2)物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动。
(3)能量作为动力，使物质在生物群落和无机环境之间不断地循环往返。
四、快速确认碳循环的各环节五、生物富集1.概念：生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。
2.实例——铅的富集过程3.途径：食物链（网）4.特点：①食物链中的营养级越高，生物富集的某种物质浓度就越高②生物富集具有全球性。
五、探究土壤微生物的分解作用注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂并加热。
【易错辨析】(1)生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与非生物环境之间往复循环。
生态系统中的物质循环
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
40,000km3 – 海洋：蒸发425,000km3，降水385,000km3 – 淡水中：两极冰盖29 000 km3、地下水8 000 km3、湖泊 河流100 km3、土壤水分100 km3、大气中水13 km3、生
大气 陆地有机质 活有机体 死有机体 非有机氮（陆地） 地壳 3，800，000 772 12 760 140 14,000,000 海洋水中 20,000 海洋有机体 901 活有机体 1 死有机体 900 非有机体氮（海洋） 100 沉积物 4,000,000
无机氮总量 = 1,673 有机氮总量 = 21,820,240
蓝藻
浅层死有机物 陆地陆地 丢失于深 层沉积中 溶解死 有机物 海洋
死有机体 河流带走
固 氮 作 用
类型
– 闪电、宇宙射线、火山爆发等高能固氮
– 工业固氮：400摄氏度，200大气压下
– 生物固氮：固氮菌、与豆科植物共生的根瘤菌 和蓝藻等自养和异养微生物
意义
– 平衡反硝化作用 – 对局域缺氮环境有重要意义
物体中水1 km3
The Hydrologic Cycle
生态系统中的水循环
降雨 截留
蒸腾
消费者
穿透雨
土壤吸收
地表 径流 地面蒸发 地下径流
渗透
水循环(aquatic cycle)
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
物质循环的定义
物质循环的定义物质循环是生物和我们自然环境中重要的一个概念。
这种循环使得物质可以在不断的变化中协同工作，并在环境中被重新利用。
物质循环涉及到许多科学问题，涉及到化学、物理、地质、生态、气象和气候等诸多方面。
物质循环也可以将自然环境中的物质转化成可利用的物质，从而改善生活。
下面我们将更详细的讨论这个概念。
物质循环的定义物质循环一般是指一种微型的结构，它可以通过在转化和重新转化的过程中将物质在环境中流动和传输，以便循环往复。
这种流动的物质可以是有机物，例如水、碳和氧，也可以是无机物，例如磷和钾。
物质循环可以从环境中收集物质，或者从活细胞中提取物质，甚至可以将物质从一种形态转换成另一种形态，使物质得以在系统内部流动和传输。
物质循环的重要性物质循环对环境和生物具有重要意义。
物质循环可以解决环境中的缺乏物质的问题，使得生物可以更有效地从环境中吸收物质，并以此来维持生命的平衡。
另外，物质循环也可以将自然环境中的物质转化为可利用的物质，从而改善生活。
例如，由于森林的物质循环，人们可以获得大量的木材、花卉和其他有益物质。
物质循环的分类物质循环可以分为两大类：炭水化物循环和氮循环。
炭水化物循环被认为是物质循环最重要的一部分，它可以涉及到碳、水和细胞中的氧。
其中，碳循环涉及到大气、植物、海洋和土壤之间的碳交换，用来处理碳的积累和释放。
水循环涉及了水的循环，包括水的降雨、汇流、渗透、蒸发和土壤渗出等过程，从而使生物得以在大气中和水土中流动并储存水分。
最后，氧循环主要涉及到植物和生物呼吸过程中的氧气吸收和排放。
氮循环涉及到氮在自然环境中的循环，包括大气、土壤、植物、动物和水体之间的氮循环。
氮被大气中的氮气吸收、土壤中的氮固定、植物的氮吸收、动物的氮摄入和水体中的氮积累等等情况，从而形成氮的循环往复过程。
物质循环的作用物质循环可以为环境和生物提供许多有益物质。
物质循环可以将环境中的物质收集起来，以便更有效地利用它们。
例如，森林循环可以收集碳气体和水，并将它们转化为有用的植物和动物，从而改善生活。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第五章生态系统及其稳定性
第三节生态系统的物质循环
[学习目标]
1、以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环；
2、说明能量流动和物质循环的关系。
[学习重难点]
重点：分析生态系统中的碳循环；
难点：碳循环的过程。
[学习过程]
一、物质循环
1、概念：组成生物体的等元素，都不断进行着从到，又从
到的循环过程，它具有全球性和循环性两个特点。
2、碳循环过程
【思考讨论】结合课本P84图4-12及下面的“碳循环过程示意图”，回答有关问题：
（1）大气中CO2的主要来源：、、化石燃料的燃烧。
（2）碳在无机环境中的主要存在形式是。
（3）碳在生物群落中的主要存在形式是。
（4）碳从无机环境进入生物群落时涉及的主要生理过程是。
（5）碳从生物群落进入无机环境时涉及的主要生理过程是。
（6）碳在生物群落内传递的途径是。
（7）碳元素在无机环境与生物群落之间的循环形式是。
（8）与自然界的碳循环关系最密切的两种细胞器是和。
（9）与碳循环密切联系的两种生物是、。
（10）碳循环范围：。
（11）请在右上图中用箭头把四者之间的关系联系起来，并注明生理过程。
【小结】①大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用或化能合成作用而实现的。
②碳在生物群落和无机环境之间循环是以CO2的形式进行的。
碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物网，传递形式为含碳有机物。
③大气中CO2的来源有三个：一是分解者的分解作用；二是动植物的呼吸作用；三是化石燃料的燃烧。
④实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是生产者和分解者。
碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递是单向的。
二、能量流动与物质循环的关系
项目 能量流动
物质循环 形式
以有机物为载体 无机物 特点
单向传递、逐级递减 往复循环 范围 生态系统各营养级 生物圈（全球性）
联 系 ①能量流动不能离开物质循环而单独进行，能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质
的合成和分解。
②物质是能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；能量作为动力，使物质能不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。
③生态系统中的各种组成成分---非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者，正是通过能量流动和物质循环才紧密联系
在一起的，形成一个统一的整体。
例1.在生态系统的碳循环中，既能使碳进入生物群落，又能使碳释放到大气中的生物是（ ） A ．绿色植物 B ．植食动物 C ．肉食动物 D ．营腐生生活的真菌
三、生物富集现象
1、概念：生物个体或处于同一营养级的许多生物种群，从周围环境中吸收并积累某种元素或难分解的化合物（如DDT ），导致生物体内该物质的平衡浓度超过环境中浓度的现象，叫生物富集。
2、特点：在生态系统中，污染物在沿食物链流动过程中随营养级的升高而增加（浓度）。
四、温室效应
（1）原因：大气中CO 2含量持续增加。
①工厂、汽车等对化石燃料的大量使用，向大气中排放大量的CO 2。
②森林、草原等大面积的破坏，大大降低了植被对CO 2含量的调节能力。
（2）影响
①气候变暖会使冰川雪山融化、海平面上升。
②气候变化也改变了降雨和蒸发机制，影响农业和粮食资源的生产。
降雨量的变化使部分地区更加干旱或更加雨涝，并使病虫害增加。
（3）防止或减缓温室效应的主要措施
①改善能源结构，开发新能源，尽量减少煤炭的燃烧量。
②大力推进植树造林活动。
例2．如左下图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是( )
A ．③过程代表绿色植物的光合作用
B ．图中A 、B 分别代表消费者和生产者
C ．碳元素在A 、B 、C 间以有机物的形式传递
D ．图中B 、C 包含的所有种群构成生物群落
例3．右上图为生态系统中碳循环的简明示意图，请据图回答下列问题：
（1）大气中的CO 2进入生物群落是通过图中 (填图中字母)所表示的 作用来实现的。
（2）图中A 、B 、C 过程都是生物群落中的碳回到大气中的过程，实质上都是表示生物的 作用。
（3）从组成生态系统的成分来看，进行A 过程的生物属于 。
（4）“温室效应”产生的主要原因是图中 (填图中字母)过程加剧所导致的。