第三节 生态系统的物质循环
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(1)写出①②③④的生理过程及⑤产生 CO2的方式。 ①__________ ②_________ 呼吸作用 ③_______________ 光合作用 微生物分解作用 ④__________ 呼吸作用 ⑤_______ 燃烧 CO2 形式进行循环。 (2)碳在无机环境与生物群落之间以________ (3)碳循环中最简单的循环途径是在___________ 绿色植物 和大气之间 的循环。
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。
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
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
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
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。
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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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。
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
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
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
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?
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。
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。
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 。
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。
五、磷循环 磷是生物不可缺少的成分。它是细胞遗传信
息携带者核酸的构成元素,也是生物膜成分磷脂
及细胞代谢中三磷酸腺苷(ATP)等的构成元素,
在能量贮存、利用和转化方面起着关键作用。它
还制约着生态系统,尤其是水域生态系统的光合
生产力。另外,磷还是动物骨骼和牙齿的主要成
分。所以,没有磷就没有生命,也就不会有生态
前面途径产生的硫酸盐大部分将进入水体。 火山喷发等途径形成的气态含硫化合物将随降雨 进入土壤和水体,但大部分的硫直接进入海洋, 并在海里永远沉积无法连续循环。只有少部分在 生物群落循环。
②岩石圈、水圈→生物群落 和氮循环类似,植物根系吸收硫酸盐用于合成 氨基酸、蛋白质等有机物,硫元素就开始在生物群 落循环,最后由尸体和排泄物脱离,大部分此类物 质被分解者分解,少部分形成化石燃料。 ③重新沉积 分解者将含硫有机物分解为硫酸盐和硫化物后, 这些硫化物将按①过程重新开始循环
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在陆地生态系统中,含磷有机物被细菌分解为 磷酸盐,其中一部分又被植物再吸收,另一些则转 化为不能被植物利用的化合物。同时,陆地的一部 分磷由径流进入湖泊和海洋。在淡水和海洋生态系 统中,磷酸盐能够迅速地被浮游植物所吸收,而后 又转移到浮游动物和其他动物体内,浮游动物每天 排出的磷与其生物量所含有的磷相等,所以使磷循 环得以继续进行。浮游动物所排出的磷又有一部分 是无机磷酸盐,可以为植物所利用,水体中其他的 有机磷酸盐可被细菌利用,细菌又被其他的一些小 动物所食用。一部分磷沉积在海洋中,沉积的磷随 着海水的上涌被带到光合作用带,并被植物所吸收。