第十一章 生态系统的物质循环
合集下载
相关主题
- 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)。
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-1
第五章 生态系统生态学
第一节 生态系统的一般特征 第二节 生态系统的能量流动 第三节 生态系统的物质循环 第四节 自然生态系统
内容提要 单元测试
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-2
第三节 生态系统的物质循环
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-22
§7 生物地化循环与人体健康
地方病：自然界由于环境条件的不同，地表元素发生迁移， 常造成一些元素在地表分布的不均。这种生物地化循环时常 导致某些生态系统中生命元素含量的异常，或不足，或过剩， 从而造成植物、动物乃至人类的疾病。这种疾病常呈区域性， 故称“地方病”。 微量元素循环：地方病大多数与微量元素有关。 碘的循环与分布特点：碘由陆地随水进入海洋，由海洋逸出 进入大气，再通过降水进入陆地，形成一个大循环。在生物 中，通过海洋、陆地两个食物链保持碘的生态平衡。山区少 于平原，平原少于沿海，沿海少于海洋。 微量元素与人体健康： 碘缺乏：缺碘症：甲状腺肿大，智力低下，影响胎儿发育等。 硒缺乏：引起克山病、大骨节病，也被认为是引起癌症的主 要因素。
SO42S H2S CaSO4 FeS2 海洋
SO2
FeS2 溶解的 上升，分化 SO 2沉积物（CaSO4,FeS2）
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-17
§5 有毒物质的迁移和转化
有毒物质的类型 有毒物质的迁移和转化
有毒物质循环的典型代表----汞循环
2015-3-8
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-9
水循环示意图
西德地区的水循环示意图
（Clodius and Keller,1951）
Leabharlann Baidu
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-10
§3 气体型循环(gaseous cycle)
氧循环 碳循环
氮循环
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-20
汞循环(mercury cycle)
火山活动
降水 农药喷洒 水鸟 (中性pH) (CH3)2Hg CH3Hg (酸性pH) 沉积物 化石 燃烧 挥发 挥发
农田风 径流 工厂 捕鱼 鱼 化和淋 汞的废物 Hg2＋ 溶作用 水生植物 由河水带走
2015-3-8
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-23
根据物质循环的有关原理，如何看 课堂讨论题— 待发展核能和战争中使用核武器。
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-24
第三节 参考文献
孙儒泳. 《动物生态学原理》(第三版). 北京师范大学 出版社,2001. 蔡晓明编著. 《生态系统生态学》. 科学出版社,2000. 尚玉昌,蔡晓明编. 《普通生态学》. 北京大学出版 社,1992.
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-11
氧循环(oxygen cycle)
O
O2 臭氧层 O2 O3 高能紫外辐射 O2 H HO 2 H2O OH O O2 O2+2CO
↑
CO2
CO CO2
CO2 ↑ H2O+CO2 → H2CO3 → HCO3- +H+ HCO3- →CO32 - →CaCO 3 Ca2+ 沉积物 水体
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-26
预习内容
第三节 自然生态系统 阅读： 《普通生态学》第四章 地球上的主要群落类型及其分布 《环境生态学》第六章 生物圈主要生态系统及自然资源 保护
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-25
第三节 思考题
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
何谓生物地化循环？有哪些主要特点？ 概述生态系统中碳循环的主要过程和特点，并对“温 室效应” 的形成机制作一说明。 用图解和叙述的方式介绍一种沉积型物质循环。 什么是一次污染物、二次污染物？ 说明放射性核素在生态系统中的迁移特点。 什么是“地方病”，列举一种地方病，并说明与生物 地化循环的关系。 以碳、氮为例，说明生物地球化学循环的基本过程及 特点。
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-6
生物积累、生物浓缩和生物放大
生物积累(bioaccumlation): 指生态系统中生物不断 进行新陈代谢的过程中，体内来自环境的元素或难分 解的化合物的浓缩系数不断增加的现象。 生物浓缩(bioconcentration): 指生态系统中同一营养 级上许多生物种群或者生物个体，从周围环境中蓄积 某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓 度超过环境中的浓度的现象，又称生物富集。 生物放大(biomagnification): 指生态系统的食物链上， 高营养级生物以低营养级生物为食，某种元素或难分 解化合物在生物机体中浓度随营养级的提高而逐步增 大的现象。生物放大的结果使食物链上高营养级生物 体中该类物质的浓度显著超过环境中的浓度。
CO2 火 山 作 用
4FeO+O2→2FeO3
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-12
碳循环(carbon cycle)
大气中CO2 光合 作用 呼吸 作用
燃料
扩散 腐烂 水生植物 光合作用 CO2 碳化作用 泥碳 煤 化 石油
腐烂
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
火山活动H2S ,SO2,SO4 植物摄取 化石 2- 扩散 降水 SO ,SO 2 4 燃烧 2SO2SO2,SO4 摄取 活有机物 SO2 SO42S 死有机物 化肥工业分解 2陆地 SO4
2-
H2S ,SO2,SO42海浪 SO42- 降水 SO2,SO42活有机物 死有机物
4
大气
扩散
H2 S
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-5
生物地化循环的特点
①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； ②生物地化循环可以用库和流通率两个概念来描述。库 是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量 的某种化学物质所构成的，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。物质在生态系统单位面积 (或单位体积)和单位时间的移动量称流通率。 ③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。 ④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。
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-21
§6 放射性核素循环
放射性核素可在多种介质中循环，并能被生物富集。 放射性核素通过核试验或核作用物进入大气层，然后， 通过降水、尘埃和其他物质以原原子状态回到地球上。 人和生物既可直接受到环境放射源危害，也可因食物 链带来的放射性污染而间接受害。 放射性物质由食物进入人体，随血液循环遍布全身， 有的放射物质在体内可存留14年之久。
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-7
生物地化循环的类型
水循环 气体型循环 沉积型循环
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-8
§2 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。 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。
生物地化循环 生物地化循环的特点
生物地化循环的类型
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-4
生物地化循环(biogeochemical cycle)
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，即物质循环 (cycling of material) 。
5-3-13
氮循环(nitrogen cycle)
大气库 HN3,NO,NO2, N2O ， 降 脱氮 水
动植物 活体 闪电 化学反应
大气库 N2
大气
火 山 作 用
工业固氮 （汽车,化肥,电厂）
蓝藻
生物固氮
其它 动植物
土壤 中无 机氮 库
陆地
共生或 自由生活 的固氮 微生物 死有机体 河流带走
浅层死有机物 陆地陆地
§1 §2 §3 §4 §5 §6 §7
生物地化循环的概念 水循环 气体型循环 沉积型循环 有毒物质的迁移和转化 放射性核素循环 生物地化循环与人体健康
课堂讨论题 参考文献 思考题 预习内容
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-3
§1 生物地化循环的概念
丢失于深 层沉积中
溶解死 有机物 海洋
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-14
§4 沉积型循环(sedimentary cycle)
磷循环 硫循环
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-15
磷循环（phosphorus cycle）
陆地 活有机物
排泄死亡
捕鱼 鸟粪
海洋 活有机物
排泄 死亡
摄取 悬浮在水中随河水带走 死 死 摄取 有机物 有机物 分解 上涌 下 ,沉 土壤中的 深海的磷 无机磷 溶解于水 开采 上升风化 沉积
沉积型循环
沉积物中的磷 （约为土壤和海洋中千倍以上）
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-16
硫循环（sulfur cycle）
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-18
有毒物质的类型
有毒物质(toxic substance)又称污染物 (pollutant)，按化学性质分两类。无机有毒物 质主要指重金属、氟化物、和氰化物；有机有 毒物质主要有酚类、有机氯药等。 按污染物的作用分一次污染物和二次污染物。 前者由污染源直接排入环境的，其物理和化学 性状未发生变化的污染物，又称原发性污染物； 后者是由前者转化而成，排入环境中的一次性 污染物在外界因素作用下发生变化，或与环境 中其它物质发生反应形成新的物理化学性状的 污染物，又称继发性污染物。
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-19
有毒物质的迁移和转化
迁移(transport)是重要的物理过程,包括分散、 混合、稀释和沉降等；
转化(transformation)主要是通过氧化、还原、 分解和组合等作用，会发生物理的化学的和生 物化学的变化。
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-1
第五章 生态系统生态学
第一节 生态系统的一般特征 第二节 生态系统的能量流动 第三节 生态系统的物质循环 第四节 自然生态系统
内容提要 单元测试
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-2
第三节 生态系统的物质循环
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-22
§7 生物地化循环与人体健康
地方病：自然界由于环境条件的不同，地表元素发生迁移， 常造成一些元素在地表分布的不均。这种生物地化循环时常 导致某些生态系统中生命元素含量的异常，或不足，或过剩， 从而造成植物、动物乃至人类的疾病。这种疾病常呈区域性， 故称“地方病”。 微量元素循环：地方病大多数与微量元素有关。 碘的循环与分布特点：碘由陆地随水进入海洋，由海洋逸出 进入大气，再通过降水进入陆地，形成一个大循环。在生物 中，通过海洋、陆地两个食物链保持碘的生态平衡。山区少 于平原，平原少于沿海，沿海少于海洋。 微量元素与人体健康： 碘缺乏：缺碘症：甲状腺肿大，智力低下，影响胎儿发育等。 硒缺乏：引起克山病、大骨节病，也被认为是引起癌症的主 要因素。
SO42S H2S CaSO4 FeS2 海洋
SO2
FeS2 溶解的 上升，分化 SO 2沉积物（CaSO4,FeS2）
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-17
§5 有毒物质的迁移和转化
有毒物质的类型 有毒物质的迁移和转化
有毒物质循环的典型代表----汞循环
2015-3-8
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-9
水循环示意图
西德地区的水循环示意图
（Clodius and Keller,1951）
Leabharlann Baidu
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-10
§3 气体型循环(gaseous cycle)
氧循环 碳循环
氮循环
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-20
汞循环(mercury cycle)
火山活动
降水 农药喷洒 水鸟 (中性pH) (CH3)2Hg CH3Hg (酸性pH) 沉积物 化石 燃烧 挥发 挥发
农田风 径流 工厂 捕鱼 鱼 化和淋 汞的废物 Hg2＋ 溶作用 水生植物 由河水带走
2015-3-8
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-23
根据物质循环的有关原理，如何看 课堂讨论题— 待发展核能和战争中使用核武器。
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-24
第三节 参考文献
孙儒泳. 《动物生态学原理》(第三版). 北京师范大学 出版社,2001. 蔡晓明编著. 《生态系统生态学》. 科学出版社,2000. 尚玉昌,蔡晓明编. 《普通生态学》. 北京大学出版 社,1992.
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-11
氧循环(oxygen cycle)
O
O2 臭氧层 O2 O3 高能紫外辐射 O2 H HO 2 H2O OH O O2 O2+2CO
↑
CO2
CO CO2
CO2 ↑ H2O+CO2 → H2CO3 → HCO3- +H+ HCO3- →CO32 - →CaCO 3 Ca2+ 沉积物 水体
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-26
预习内容
第三节 自然生态系统 阅读： 《普通生态学》第四章 地球上的主要群落类型及其分布 《环境生态学》第六章 生物圈主要生态系统及自然资源 保护
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-25
第三节 思考题
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
何谓生物地化循环？有哪些主要特点？ 概述生态系统中碳循环的主要过程和特点，并对“温 室效应” 的形成机制作一说明。 用图解和叙述的方式介绍一种沉积型物质循环。 什么是一次污染物、二次污染物？ 说明放射性核素在生态系统中的迁移特点。 什么是“地方病”，列举一种地方病，并说明与生物 地化循环的关系。 以碳、氮为例，说明生物地球化学循环的基本过程及 特点。
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-6
生物积累、生物浓缩和生物放大
生物积累(bioaccumlation): 指生态系统中生物不断 进行新陈代谢的过程中，体内来自环境的元素或难分 解的化合物的浓缩系数不断增加的现象。 生物浓缩(bioconcentration): 指生态系统中同一营养 级上许多生物种群或者生物个体，从周围环境中蓄积 某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓 度超过环境中的浓度的现象，又称生物富集。 生物放大(biomagnification): 指生态系统的食物链上， 高营养级生物以低营养级生物为食，某种元素或难分 解化合物在生物机体中浓度随营养级的提高而逐步增 大的现象。生物放大的结果使食物链上高营养级生物 体中该类物质的浓度显著超过环境中的浓度。
CO2 火 山 作 用
4FeO+O2→2FeO3
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-12
碳循环(carbon cycle)
大气中CO2 光合 作用 呼吸 作用
燃料
扩散 腐烂 水生植物 光合作用 CO2 碳化作用 泥碳 煤 化 石油
腐烂
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
火山活动H2S ,SO2,SO4 植物摄取 化石 2- 扩散 降水 SO ,SO 2 4 燃烧 2SO2SO2,SO4 摄取 活有机物 SO2 SO42S 死有机物 化肥工业分解 2陆地 SO4
2-
H2S ,SO2,SO42海浪 SO42- 降水 SO2,SO42活有机物 死有机物
4
大气
扩散
H2 S
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-5
生物地化循环的特点
①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； ②生物地化循环可以用库和流通率两个概念来描述。库 是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量 的某种化学物质所构成的，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。物质在生态系统单位面积 (或单位体积)和单位时间的移动量称流通率。 ③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。 ④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。
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-21
§6 放射性核素循环
放射性核素可在多种介质中循环，并能被生物富集。 放射性核素通过核试验或核作用物进入大气层，然后， 通过降水、尘埃和其他物质以原原子状态回到地球上。 人和生物既可直接受到环境放射源危害，也可因食物 链带来的放射性污染而间接受害。 放射性物质由食物进入人体，随血液循环遍布全身， 有的放射物质在体内可存留14年之久。
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-7
生物地化循环的类型
水循环 气体型循环 沉积型循环
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-8
§2 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。 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。
生物地化循环 生物地化循环的特点
生物地化循环的类型
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-4
生物地化循环(biogeochemical cycle)
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，即物质循环 (cycling of material) 。
5-3-13
氮循环(nitrogen cycle)
大气库 HN3,NO,NO2, N2O ， 降 脱氮 水
动植物 活体 闪电 化学反应
大气库 N2
大气
火 山 作 用
工业固氮 （汽车,化肥,电厂）
蓝藻
生物固氮
其它 动植物
土壤 中无 机氮 库
陆地
共生或 自由生活 的固氮 微生物 死有机体 河流带走
浅层死有机物 陆地陆地
§1 §2 §3 §4 §5 §6 §7
生物地化循环的概念 水循环 气体型循环 沉积型循环 有毒物质的迁移和转化 放射性核素循环 生物地化循环与人体健康
课堂讨论题 参考文献 思考题 预习内容
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-3
§1 生物地化循环的概念
丢失于深 层沉积中
溶解死 有机物 海洋
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-14
§4 沉积型循环(sedimentary cycle)
磷循环 硫循环
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-15
磷循环（phosphorus cycle）
陆地 活有机物
排泄死亡
捕鱼 鸟粪
海洋 活有机物
排泄 死亡
摄取 悬浮在水中随河水带走 死 死 摄取 有机物 有机物 分解 上涌 下 ,沉 土壤中的 深海的磷 无机磷 溶解于水 开采 上升风化 沉积
沉积型循环
沉积物中的磷 （约为土壤和海洋中千倍以上）
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-16
硫循环（sulfur cycle）
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-18
有毒物质的类型
有毒物质(toxic substance)又称污染物 (pollutant)，按化学性质分两类。无机有毒物 质主要指重金属、氟化物、和氰化物；有机有 毒物质主要有酚类、有机氯药等。 按污染物的作用分一次污染物和二次污染物。 前者由污染源直接排入环境的，其物理和化学 性状未发生变化的污染物，又称原发性污染物； 后者是由前者转化而成，排入环境中的一次性 污染物在外界因素作用下发生变化，或与环境 中其它物质发生反应形成新的物理化学性状的 污染物，又称继发性污染物。
2015-3-8
安徽大学精品课程课件 · 《生态学》
5-3-19
有毒物质的迁移和转化
迁移(transport)是重要的物理过程,包括分散、 混合、稀释和沉降等；
转化(transformation)主要是通过氧化、还原、 分解和组合等作用，会发生物理的化学的和生 物化学的变化。
2015-3-8