第三节 生态系统的物质循环

D
B
5、生态系统的碳循环与生物群落的哪些活动有关（ ） ①光合作用 ②呼吸作用 ③蒸腾作用 ④微生物的分解作用 A.①② B.①②④ C.①②③ D.①④
B
二. 水循环：
水是组成生物体的重要成分，约占体 重的60％～95％，体内进行一切生化反应 都离不开水。地球上的水包括海洋中的水、 陆地水、大气中的水及地下水等，以汽态、 液态和固态形式存在。水通过蒸发、植物 的蒸腾作用上升到空气中，又通过降雨返 回地面等过程反复循环。
亚硝化细菌
2HNO2+2H2O+能量
第二步：硝化细菌把亚硝酸盐转变为硝酸盐。 2HNO2+O2
硝化细菌
2HNO3+能量
3. 硝酸盐被植物吸收，用于合成蛋白质、核酸等 含氮有机化合物，在生物间通过食物链和食物网流 动。这些含氮的有机化合物通过生物的新陈代谢又 会使氮以代谢产物（尿素和尿酸）的形式重返氮的 循环圈。
三.氮循环：
氮元素是组成蛋白质和核酸的重要成分。
由于大气成分的79％是氮气，所以氮最重要
的储存库就是大气圈，但是大多数生物又不能
直接利用氮气，大气中的氮只有被固定为无机 氮化合物（主要是硝酸盐和氨）以后，才能被 生物所利用。因此，氮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。
3、温室效应的危害
沿海城市被淹没 农田减少，粮食减产
开发新能源 增大绿化面积
4.缓解温室效应的措施
例、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，D为大气，请据图回答：
生产者 （1）此生态系统的能量流动是从[C]_____ 固定太阳能开始的。 （2）碳元素在A、B、C之间的传递是以 ________ 有机物 形式进行的，在生态系统各成分 A 中A为 消费者 ，B为 分解者 。
氮循环
氮循环的过程：
1. 固氮作用：根瘤菌、自生固氮菌、蓝细
菌等能将氮气固定生成氨气，在生物群落开
始循环。
N2
+e+H++ATP
固氮菌
NH3+ADP+Pi
2. 硝化作用 经过固氮作用合成的氨或铵盐难以被直接利 用，而必须使它们在硝化作用中转化为硝酸盐。 硝化作用过程在有氧条件下分为两步：
第一步：亚硝化细菌把氨或铵盐转化为亚硝酸盐 2NH3+3O2
反硝化作用过程在缺氧条件下分为两步： 第一步：某些细菌把硝酸盐还原为亚硝酸盐
C6H12O6 + 12NO3- → 6H2O + 6CO2 + 12NO2- + 能量
第二步：某些细菌把亚硝酸盐进一步还原N2或N2O
CH3COOH + 8NO3- → 6H2O + 10CO2 + 4N2 + 8OH- +能量
4. 氨化作用 土壤和水中的很多异养细菌、放线菌和真菌都 能把这些简单的含氮有机化合物（尿素和尿酸等） 在代谢活动中转变为无机化合物（氨）并把它释放 出来。这个过程就称为氨化作用或矿化作用。
5. 反硝化作用（也称脱氮作用） 反硝化作用是在无氧或缺氧条件下把硝酸 盐等较复杂的含氮化合物转化为N2和N2O等的 过程。这样分子氮如果未在固氮活动中被重新 利用则会返回大气圈库。
硫循环的主要过程为：
①硫的释放 多种生物地球化学过程可将硫释放到大气中； ·火山喷发可以带出大量的硫化氢气体 ·岩体风化，该途径产生的硫酸盐将进入水中。 ·海水飞沫形成的气溶胶
· 硫化细菌通过化能合成作用能把硫化氢、硫 化亚铁等氧化为硫，并再将硫氧化为硫酸盐。
2H2S＋O2→2H2O＋2S+能量 2S＋3O2＋2H2O→2H2SO4+能量 2FeS2＋7O2＋2H2O→2FeSO4＋2H2SO4+能量
四.硫循环 硫是蛋白质和某些氨基酸的重要组分，虽然少 数生物可以从氨基酸（有机硫）中获得它们所需要 的硫，但大多数生物都是从无机的硫酸盐中获得它 们所需要的硫。硫循环明显的特点是，它有一个长 期的沉积阶段和一个较短的气体型循环阶段，因为 含硫的化合物中，既包括硫酸钡、硫酸铅、硫化铜 等难溶的盐类，也有气态的二氧化硫和硫化氢。
C
D B
（3）图中D C过程是通过 光合 作用实现的，C D 分解 过程是通过 呼吸 作用实现的，B D过程是通过______ 作用实现的。碳循环始终与 能量 结合在一起。 石油、煤炭等 形式储藏在 （4）生物群落中有一部分碳以_______________ 地层中。碳在无机环境中以 CO2等 形式存在。
第三节 生态系统的物质循环
生态系统依靠太阳不断地提供能
量，而生态系统中的物质却都是由地 球提供的。
讨论：为什么维持生态系统所需的大量物质， 例如氧、水、碳、氮和许多其他物质，亿万 年来却没有被生命活动所耗尽？
快速阅读课本P100~101回答下列问题：
物质循环的概念什么?
这里的物质是指什么？
这里的生态系统是指什么生态系统？
在哪两者之间循环？
生物 组成生物体的C、H、O、N等元素 无机 环境 群落 反复循环
一. 碳循环
碳元素约占生物体干重的49％， 碳是有机化合物的“骨架”，没有碳 就没有生命。碳在无机环境与生物群 落之间是以CO2的形式进行循环的。
碳的循环过程
C循环的图解 化石燃料
形成石油、天然气等
生产者
大气中的CO2
系统中的能量流动。
磷不存在任何气体形式的化合物，所以磷是典型 的沉积型循环物质。沉积型循环物质主要有两种存 在相：岩石相和溶解盐相。循环的起点源于岩石的 风化，终于水中的沉积。由于风化侵蚀作用和人类 对磷矿的开采，磷被释放出来，由于降水成为可溶 性磷酸盐，经由植物、草食动物和肉食动物而在生 物之间流动，待生物死亡后被分解，又使其回到环 境中。溶解性磷酸盐也可随着水流，进入江河湖海， 并沉积在海底。其中一部分长期留在海里，另一些 可形成新的地壳，在风化后再次进入循环
水循环
在太阳辐射能的作用下，从海陆表面
蒸发的水分，上升到大气中。 随着大气的运动和在一定的热力条件下， 水蒸汽凝结为液态水降落至地球表面。 一部分降水可被植被拦截或被植物蒸腾散发。 降落到地面的水可以形成地表径流。
渗入地下的水一部分以地下径流的形式进入
河道，成为河川径流的一部分。
贮于地下的水，一部分上升至地表供蒸发， 一部分向深层渗透，在一定的条件下溢出成为不同 形式的泉水；地表水和返回地面的地下水，最终都 流入海洋或蒸发到大气中。
硫循环平衡破坏——酸雨
化石燃料的不完全燃烧可使二氧化硫进入大 气圈，这是大气遭受污染的一个主要原因。大气 中的氧化硫、二氧化硫和元素硫可被进一步氧化 形成三氧化硫，它与水结合便形成了硫酸，雨水 中含有硫酸就会形成酸雨。 酸雨会对环境带来广泛的危害，造成巨大的 经济损失，如:腐蚀建筑物和工业设备；破坏露天 的文物古迹；损坏植物叶面，导致森林死亡；使 湖泊中鱼虾死亡；破坏土壤成分，使农作物减产 甚至死亡；饮用酸化物造成的地下水，对人体有 害。
1、在生态系统碳循环中，既能使CO 2进入生物群落， 又能将其释放到大气中的生物是（D） A.分解者 B.植食动物 C.肉食动物 D.绿色植物
2、与自然界的碳循环关系最为密切的两种细胞器是 （ B ） A.内质网和高尔基体 B.叶绿体和线粒体 C.核糖体和叶绿体 D.核糖体和高尔基体
3、生态系统的物质循环发生在（ ） A.生物群落中 B.生产者和消费者之间 C.生产者和分解者之间 D.生物群落与无机环境之间 4、目前地球大气的二氧化碳浓度增高，导致温室效应，主要原因 是（ ） A. 人口剧增，呼出的二氧化碳增多 B.化石燃料的燃烧和自然资源的不合理利用 C. 大量生物遭灭绝 D.自然因素破坏了生态稳定
在哪两者之间循环？
物质循环的概念是什么? 这里的物质是指什么？
组成生物体的C、H、O、N、P、S 等元素，都不断地进行着从无机环境到 生物群落，又从生物群落到无机环境的 循环过程，这就是生态系统的物质循环。
这里的生态系统是指什么生态系统？ 地球上最大的生态系统——生物圈，其 中的物质循环带有全球性，这种物质循环又 叫生物地球化学循环。 生态系统的物质循环流动，不会消失， 生物可反复利用。
4、生产者与消费者的遗体，被分解者分解，分解后产生的 CO2 返回到大气中去。 5、煤、石油等化石燃料的燃烧也将大量的CO2排放到大气中 去。
（1）碳在无机环境和生物群落间循环的形式： CO2 （2）碳在生物体内的存在形式：有机物 （3）碳进入生物体的途径：光合作用和化能合成作用 （4）碳在生物体之间传递途径： 食物链和食物网 （5）碳进入大气的活动： ①生物的呼吸作用
消费者
分解作用
分解者
碳的循环过程：
1、生物圈中的生产者——绿色植物，通过光合作用，将大 气中的CO2和H2O合成糖类，进一步合成脂类和蛋白质等有机 物，使CO2中的碳成为有机物中的碳。 2、含碳有机物的一部分，通过食物链传递给各级消者。
3、生产者和消费者通过呼吸作用，将有机物分解成CO2和 H2O ，并将CO2释放到大气中去。
②分解者有分解作用 ③化石燃料的燃烧
大气中二氧化碳浓度的变化
年 份 浓度 （ppm) 1860 283 1960 320 19世纪末 375--400
Hale Waihona Puke 冰川融化城市淹没热带风暴
土地干旱
社会热点：温室效应
1、温室气体： CO2过多
2、CO2增多的原因
化石燃料的大量燃烧 森林、草原等植被的破坏
气温升高 极地冰川加速融化
29
氮的全球平衡破坏——水体富营养化 据估计，全球每年的固氮量为92×106吨。但是，借助于 反硝化作用，全球的产氮量只有83 ×106吨。两个过程的差额 为9 ×106吨，这种不平衡主要是由工业固氮量的日益增长所引 起的。 人工固氮对于养活世界上不断增加的人口作了重大贡献， 但同时，大量含氮化合物进入土壤和流入池塘、湖泊、河流、 海湾，造成水体富营养化，藻类和蓝细菌种群大爆发，其尸体 分解过程中大量掠夺其他生物所必须的氧，造成鱼类、贝类大 规模死亡。海洋和海湾的富营养化称为赤潮，某些赤潮藻类还 形成毒素，引起如记忆丧失、肾脏和肝脏的疾病。 一般来说，氮污染使土壤和水体的生物多样性下降。人类 从合成氮肥中获得巨大好处，但没有预见其对于环境的不良后 果。即使到现在，人类对于这些不良后果的注意仍然不足，远 不如对大气CO2 上升的关注。