生态学生态系统中的物质循环
生态系统中的物质循环与食物链
生态系统中的物质循环与食物链生态系统是一个由生物体和非生物体构成的复杂系统，这些生物体之间以及与非生物体之间存在着各种关系，形成了生态系统中的生态学物理化学过程。
而其中最重要的两个过程，无疑就是物质循环和食物链了。
1. 物质循环物质循环指的是，生态系统中各物质要素之间的相互转化和流动。
主要包括碳、氮、磷等元素的循环。
这些元素在一个生态系统中相互输入、转化、输出，形成一个闭合的循环生态系统，维持着生物多样性和生态平衡。
（1）碳循环碳是构成生物体的重要元素之一，在生态系统中也扮演着重要角色。
碳循环的过程主要有两个方面：一是对外界的吸收和释放，例如植物通过光合作用将二氧化碳吸收，释放出氧气；而动物则是吸氧和呼氧的过程。
二是生态系统内部的碳流动，植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机物，而动物则通过食物链将植物摄入体内，将植物的碳吸收到自己的体内。
（2）氮循环氮是构成蛋白质和核酸的重要元素，同时也是构成生物体的重要元素之一。
氮循环的过程涉及到了几个关键步骤，包括氮固定、氨化、硝化和脱氮等。
前两步主要是人工处理的过程，后两步则是生态系统内部的转化过程。
氮的循环主要是通过生物体的吸收、代谢、排泄和分解等过程。
（3）磷循环磷是构成生物体的重要元素之一，同时也是植物生长和发育所必需的营养元素。
磷循环的过程涉及到了几个关键步骤，包括矿物质磷的溶解、有机磷的水解、磷酸盐的吸收和反应等。
磷的循环主要是通过矿物质的吸收和有机质的分解等过程。
2. 食物链食物链是指生物体之间以食物关系为纽带形成的链式组合。
它反映了生物们之间的相互依存、相互制约的关系。
在食物链中，每一个物种都处于一种特定的地位，它的饮食习惯和生态习惯决定了它的位置。
下面以一个例子对食物链的组成和演变进行简单介绍。
简单食物链模型：草-羊-狼草是植物界的代表，羊是食草动物，狼是食肉动物。
这条食物链就是一个生态系统中的最简单的组成，环环相扣。
草的光合作用可以为羊提供能量来源，而羊的肉则是狼的食物。
生态系统的组成和物质循环有哪些基本规律
生态系统的组成和物质循环有哪些基本规律生态系统是指一个地理区域内生物和环境之间相互作用的整体。
生态系统的组成和物质循环是生态学的重要内容，其遵循着一些基本规律。
本文将介绍生态系统的组成和物质循环的基本规律。
一、生态系统的组成生态系统由生物群落和非生物因子组成。
1. 生物群落生物群落是生态系统中由不同物种组成的群体。
在生态系统中，不同生物群落之间相互影响和依赖，形成复杂的生态网络。
这些群落包括动植物、微生物以及它们之间的相互关系。
2. 非生物因子非生物因子包括水、空气、土壤、气候等自然环境要素。
这些因子对生态系统的稳定性和可持续性起着重要作用。
水的循环、气候变化以及土壤的质地等非生物因子直接或间接地影响着生物群落的分布和生态过程。
二、物质循环的基本规律生态系统中的物质循环是指物质在生物和非生物环境之间的流动和转化。
物质循环遵循以下基本规律。
1. 养分循环养分循环是生态系统物质循环的重要组成部分。
养分包括碳、氮、磷、钾等元素，它们在生态系统中被生物体吸收和释放，从而形成循环。
植物通过光合作用吸收二氧化碳，并与土壤中的养分相结合生长，随后通过动物摄食进入食物链，最终又通过分解作用返回土壤。
2. 能量流动能量是生态系统中重要的物质之一。
能量的流动通过光合作用和食物链来实现。
光合作用是将太阳能转化为生物能量的过程，植物通过光合作用吸收太阳能，并将其储存为化学能。
随后，这些能量通过食物链传递给其他生物，最终以热能的形式散失。
3. 水循环水是生态系统中不可或缺的物质。
水的循环是指水在地球大气圈、陆地和生物体之间的循环过程。
水的蒸发、降水和地下水循环等过程，使得水分得以循环利用，并满足生态系统内生物体对水的需求。
4. 生物多样性维持生物多样性维持是保持生态系统物质循环的关键。
生态系统中存在着丰富的物种多样性，这些物种之间相互依赖和相互作用，维持着生态平衡。
物种的灭绝或过度捕捞等因素会破坏生态系统的物质循环，影响生物间的相互关系。
论述生态系统的物质循环及其类型
每一种矿质元素都具有独特的性质，其生物地球化学循环的特点也不完全一致。
但是它们在地球上进行循环的过程中，都有一个或几个主要的环境‘蓄库”——一般就是大气圈、水圈和岩石圈，在这种蓄库里，（1）该元素储存的数量大大超过正常结合在生命系统中的数量；（2）元素从蓄库里通常以缓慢的速度释放出来。
与此相对的是元素储量少、移动较快的交换库或循环库，生物被看作是交换库。
根据主要蓄库不同，物质循环可分为三大类型：1.水循环：主要蓄库在水圈。
水循环是水分子从水体和陆地表面通过蒸发进入到大气，然后遇冷凝结，以雨、雪等形式又回到地球表面的运动。
水循环的生态学意义在于通过它的循环为陆地生物、淡水生物和人类提供淡水来源。
水还是很好的溶剂，绝大多数物质都是先溶于水，才能迁移并被生物利用。
因此其他物质的循环都是与水循环结合在一起进行的。
可以说，水循环是地球上太阳能所推动的各种循环中的一个中心循环。
没有水循环，生命就不能维持，生态系统也无法开动起来。
2．气体循环：气体循环的主要蓄库是大气圈，其次是水圈。
参加这类循环的元素相对地具有扩散性强、流动性大和容易混合的特点。
所以循环的周期相对较短，很少出现元素的过分聚集或短缺现象，具有明显的全球循环性质和比较完善的循环系统。
属于气体循环的物质主要有C、H、O、N等。
下面以氮为例作一简介：氮是构成生物有机体最基本的元素之一，是蛋白质的主要组成成分。
大气中的氮含量约占79％，但游离的分子氮不能被第一性生产者直接利用。
（1）固氮细菌和某些蓝藻，以及闪电和工业生产都可把分子氮转化为氨或硝酸盐被植物吸收，用于合成蛋白质等有机物质，进入食物链。
（2）动植物的排泄物和尸体经氨化细菌等微生物分解产生氨，或氨再经过亚硝酸盐而形成硝酸盐被植物所利用。
另一部分硝酸盐被反硝化细菌转变为分子氮返回大气中。
（3）还有一部分硝酸盐随水流进入海洋或以生物遗体形式保存在沉积岩中。
3．沉积物循环：属于沉积型循环的营养元素主要有P、S、I、K、Na、Ca等。
生态学中的能量流动与物质循环
生态学中的能量流动与物质循环生态学是一门研究生物和它们与环境相互作用的科学，它是现代环保和生态建设的基础。
生态系统是生物、非生物物质和能量在一定空间和时间范围内构成的复杂组合体，其中能量流动与物质循环是生态系统的两个重要基础部分。
一、能量流动能量在生物圈中的流动是一种级联式的传递过程，从太阳光到植物，再到草食动物和食肉动物。
生态系统中的生物利用太阳光，将它们转化为可用的化学能，并在食物链中传递能量。
能量流动的过程中，会发生一定的损失，这种损失被称为热损失。
在生态系统中，能量流动存在一个层级结构，即食物链。
食物链是由生产者、消费者、食肉者和分解腐生物组成的。
以一个典型的食物链为例，太阳能-植物-草食动物-食肉动物-分解腐生物，能量从最基层的生产者，即植物，通过草食动物和食肉动物，最终被转化为分解生物的有机肥料。
由于能量在生态系统中不断流动，因此能量流动具有稳定性和持续性的特点。
只要太阳光不停止，生物系统就将没有能量消失的问题。
二、物质循环生态系统中的物质循环指不同有机物和无机物之间的转化和交换。
物质循环是一个完整的循环系统，其中包含了氮、碳、水、氧和矿物质等元素的循环过程。
氮循环是典型的物质循环模式之一。
氮是构成生物体的重要成分之一，同时也是大气中的重要成分。
氮元素通过固氮作用由大气中的氮气转化为通过植物吸收的氨或硝酸盐，然后通过食物链的传递，将氮循环到其他生物中。
随着物质循环的推进，氮又会被释放回土壤，进入生物体或重新被氧化成氮气。
另一个重要的物质循环是碳循环。
碳循环是生态系统中的最大循环系统之一，包括光合作用、呼吸、分解和燃烧等过程。
在光合作用中，植物将二氧化碳转化为有机碳，这是生物体生长和生存所必需的有机物。
有机物通过消费者食用，被氧化成二氧化碳，或通过分解和燃烧被释放成二氧化碳。
碳循环是生态系统中维持生命重要的过程之一，也是全球气候变化的重要因素。
总结生态学中的能量流动和物质循环是生态系统中的两个重要分支。
第七章 生态系统中的物质循环
北京供水三分之二来自地下水。近年来，由于地下水的超量开采，北京平原地面沉降呈 快速增加趋势。到目前为止，在东郊八里庄—大郊亭、东北郊来广营、昌平沙河—八仙 庄、大兴榆垡—礼贤、顺义平各庄等地已经形成了五个较大的沉降区，沉降中心累计沉 降量分别达到722毫米、565毫米、688毫米、661毫米、250毫米。最严重的地方， 地表还在以每年20至30毫米的速度下沉。
英国伦敦浓雾事件
1952年12月5日～8日，英国伦敦浓雾不散， 连日无风，而而当时正值冬季大量燃煤取暖 期，成千上万的烟囱照样向空中排放大量黑 烟，煤烟粉尘和湿气积聚在大气中，各种污 染物凝集在雾滴上成了烟雾，致使在短短的 4天中死亡4000人；在之后的两个月时间内， 又有8000人陆续死亡。 这是20世纪世界上 最大的由燃煤引发的城市烟雾事件。
四、磷循环 1、磷循环的途径 (1)沉积型循环 (2)贮存库：岩石圈和水圈 2、磷循环的现状 磷循环是不完全的循环，它实质上是一个单向流 失过程。 3、磷循环的环境问题 水体富营养化
Lalli & Parsons
, 1997 ）
化石燃料的形成
三、氮循环
1、氮循环的途径 (1) 贮存库：大气。 (2)氮的固定：生物固氮、高能固氮(大气固氮)、工业固 氮。 (3)氮的损失：反硝化、有机物的燃烧、淋溶、流失、挥 发 2、氮循环失调造成的环境问题 (1)水体富营养化 (2)地下水中的NO2-、 NO3-具有致癌作用 (3)臭氧层的破坏 (4)光化学烟雾
过度开采地下水长三角如何应对地面降?
“地面沉降”是由多种因素引起的地表海拔缓慢降低的 现象，但长三角地区地面沉降最主要的原因是过量开采 地下水。调查显示：在长三角（长江以南）10万km2的 范围内，因为长期超采地下水，引起了区域性地面沉降 与地裂缝等地质灾害，区内1/3范围内累计沉降已超 200毫米，面积近1万km2 。其中上海市区、江苏苏锡 常地区、浙江杭嘉湖等地已经形成三个区域性沉降中心， 最大累计沉降量分别达到2.63、1.08、0.82米，形成 了三个大“漏斗”。苏锡常地区因不均匀沉降，目前已 发生22处地裂缝地质灾害。长三角地区已成为中国发 生地面沉降现象最具典型意义的地区之一。 由国土资源部南京地质矿产研究所主持的《长三角地区 地下水资源与地质灾害调查评价》显示，由于过量开采 地下水形成“地面沉降”，造成长三角地区经济损失近 3150亿元。
「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生物教案(精选10篇)
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生态系统的物质循环生物教案1一、碳循环1、物质循环的概念2、碳循环⑴碳在无机环境与生物群落之间的物质循环主要是以co2的形式进行的。
⑴⑴循环过程3、物质循环的特点：具有全球性、反复出现、循环流动4、温室效应⑴形成原因⑴影响⑴措施二、能量流动和物质循环的关系1、区别能量流动物质循环形式主要以有机物形式流动在生物群落和无机环境之间以无机物形式循环，在群落内部主要以有机物形式传递特点单向流动、逐级递减往复循环、反复利用范围各种生态系统都可进行生物圈（全球性）2、联系：两者同时进行，相互依存，不可分割。
第2课时复习提问：1、生态系统中碳循环的过程如何？2、物质循环与能量流动的关系是什么？今天我们来探究一下土壤微生物的分解作用。
1、引入探究内容“土壤微生物的分解作用”由于学生缺乏微生物方面的知识，在指导学生进行该课题的探究时，教师可以先介绍有关知识背景，比如可以用卡逊《寂静的'春天》中如下一段话：土壤中最小的有机体可能也是最重要的有机体，是那些肉眼看不见的细菌和丝状真菌。
它们有着庞大的天文学似的统计数学，一茶匙的表层土可以含有亿万个细菌。
纵然这些细菌形体细微，但在一英亩肥沃土壤的一英尺厚的表土中，其细菌总重量可以达到一千磅之多。
长得像长线似的放线菌数目比细菌稍微少一些，然而因为它们形体较大，所以它们在一定数量土壤中的总质量仍和细菌差不多。
被称之为藻类的微小绿色细胞体组成了土壤内极微小的植物生命。
细菌、真菌和藻类是使动、植物腐烂的主要原因，它们将动植物的残体还原为组成它们的无机物。
假若没有这些微小的生物，像碳、氮这些化学元素通过土壤、空气以及生物组织的循环运动是无法进行的。
第十一章 生态系统的物质循环
The Nitrogen Cycle
Nitrogen in Nitrogenin Nitrogen in Atmosphere Atmosphere Atmosphere Reservoir Reservoir Reservoir
Producers Dentitrifying Uptake bacteria by plants Consumers Wastes, Dead bodies Nitrogen-fixing Soil bacteria and bacteria in detritus feeders legume roots and soil Ammonia Ammonia & nitrate
Reservoirs
Processes/ Locations
Water in ocean Surface(reservoir) runoff Groundwater seepage
二、生态系统中的水循环
降雨
蒸腾
截留
穿透雨
地表蒸发
地表 径流
渗透
地下径流
人类对水循环的影响
A. 修筑水库、塘堰；
B. 而围湖造田又使自然蓄水容积减小。 C. 地下水的过度开采利用，使某些人口集中的地区 出现了地下水位和水质量的下降。 D .水体污染
第十一章 生态系统的物质循环
第一节 物质循环的主要特点
生态系统之间矿物元素的输入和输出，以及它们在大气圈、 水圈、岩石圈之间，生物与生物之间的流动和交换称为生 物地（球）化（学）循环，即物质循环。物质循环的动力 来自能量；物质是能量的载体，保证能量从一种形式转变 为另一种形式。 一、物质处于不断循环之中 生物圈是由物质构成。人类共发现了109种化学元素。
生态系统物质循环
红萍是一种水生蕨类植物，叶腔中有固氮蓝 藻共生，其生长快，固氮率高，每公顷萍体 产量可达22500~30000kg，含纯氮75kg 左右。
在自生固氮资源方面，主要是固氮蓝藻。固氮 蓝藻在我国各地有广泛分布，已发现的主要有 念珠藻、鱼腥藻、筒胞藻等，特别是南方各地 分布的一种陆生念珠，可以在裸露岩石上和贫 瘠的土壤上生长，有明显的固氮作用。其次， 农田中分布的好气性自生固氮菌和嫌气性固氮 梭菌是依赖有机能源的异养菌，固氮量为 2~3kg/ hm2。各种土地的固氮能力，稻田约 30kg/ hm2 ； 草 地 约 15kg/ hm2 ； 森 林 约 10kg/ hm2；旱地约3kg/ hm2。
3、水循环：
水是生命基础元素。水既是一切生命 有机体的重要组成成分，又是生物体 内各种生命过程的介质，还是生物体 内许多生物化学反应的底物。水是生 物圈中最丰富的物质，水以固、液、 气三态存在。环境水分对生物的生命 活动也有着重要的生态作用。
地球的海洋、冰川、湖泊、河流、土壤和大气中含有大量的水。 海洋中的液态咸水约占总量的97%。陆地、大气和海洋中的 水，形成了一个水循环系统。水在生物圈的循环，可以看作是 从水域开始，再回到水域而终止。水域中，水受到太阳辐射而 蒸发进入大气中，水汽随气压变化而流动，并聚集为云、雨、 雪、雾等形态，其中一部分降至地表。到达地表的水，一部分 直接形成地表迳流进入江河，汇入海洋；一部分渗入土壤内部， 其中少部分可为植物吸收利用，大部分通过地下迳流进入海洋。 植物吸收的水分中，大部分用于蒸腾，只有很小部分为光合作 用形成同化产物，并进入生态系统，然后经过生物呼吸与排泄 返回环境。
400
350 大
（
气 中
300
p C 250
pO m
生态学课件第十一章 生态系统中的物质循环(1)
第一节 物质循环的一般特征
一、物质循环的概念
1.对物质的理解 物质存在的形式：分子、原子、带电的离子或化合物 哲学范畴中的物质概念：…… 自然科学中的物质概念：…… 物质的共性： 受地心引力所吸引 转移：从一地转移到另一地 物质的三种形态：固态 - 岩石圈 - 土壤圈 物质环境：液态 - 水圈 气态 - 大气圈
能量与物质是密不可分的， 但在性质上又有存在着差异： 能量：流经生态系统中的能量，沿食物链个营养 级向顶级单向流动，最终以热的形式而耗损，并且 能量在生态系统中只能被一定的生物体使用一次。 能量的供给者：太阳 物质：流经生态系统中的物质总是处于周而复始 的循环中，各种物质最终经过还原者分解成可被植 物吸收的形式重返环境中进行再循环，构成“物质 流”。供给者：地球
指植物蒸腾作用和土壤蒸发的物理过程蒸发水量， 这两部分之和又叫做蒸散量。
蒸腾系数：一个生长季所吸收水分总量/形成干
物质的总量
五.人类活动与水循环 1.人类的生活和经济活动所需水的类型 饮用水，生活用水，农业用水，工业用水，内河航行。 请关注三峡工程！ 我们未来的生态学和环境科学工作者应该关注些什么？ 2.人类活动的影响 大气污染和降水：空气中细粒的增加，刺激水汽的凝 结过程，影响不同地区的降水量和降水质量。会污染 许多淡水水域。 城市化：地表硬化，渗透消失，地表径流增加。 过度利用地下水：若抽出的>注入的，引起地下水位下 降，导致城市地面沉降。 水的再分布：修筑水库、建坝修渠，把水引到缺水区。
在物质循环中，周转率越大，周转时间就越短。 如大气圈中二氧化碳的周转时间大约是一年左 右(光合作用从大气圈中移走二氧化碳)； 大气圈中分子氮的周转时间则需100万年(主要 是生物的固氮作用将氮分子转化为氨态氮为生 物所利用)； 大气圈中水的周转时间为10.5d，也就是说，大 气圈中的水分一年要更新大约34次。 在海洋中，硅的周转时间最短，约800a， 钠最长，约2.06亿年。
生态系统的物质循环生态学
生物地化循环的类型
水循环 气体型循环 沉积型循环
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。
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
§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。
水循环示意图
西德地区的水循环示意图 （Clodius and Keller,1951）
植物摄取 降水 SO2,SO42SO2,SO42-
摄取
扩散
H2S ,SO2,SO42-
海浪 SO42-
降水 SO2,SO42-
大气 扩散
陆地
活有机物
SO2
SO42-
S
死有机物
分解 化肥工业
SO42-
H2S
FeS2 上升，分化
活有机物
生态学第11章 生态系统的物质循环
（4）人类活动的影响
三、生物地球化学循环的类型
1. 水循环
生态系统中所有的物质循环都是在水循 环的推动下完成的，因此，没有水的循 环，也就没有生态系统的功能，生命也 将难以维持。
2. 气体型循环（gaseous type)
气相循环把大气和海洋相联系，具有明显 的全球性，循环性能最为完善。元素或化合 物可以转化为气体形式参与循环过程。气体 循环速度比较快，例如CO2、N2、O2等。物 质来源充沛，不会枯竭。其贮存库是大气和 海洋。
温室效应
Incoming sunlight warms the surface of the Earth and is radiated back to atmosphere. Greenhouse gases absorb some of this heat, trapping it in the atmosphere.
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。
如CO2周转时间为1年左右，而大气圈中氮 周转时间为100万年。
（2）生物的生长速率
它决定生物对该物质吸收的速率以及该物质在食 物网中运动的速度。
（3）有机物质腐烂的速率
2.流通量：在单位时间或单位体积的转移量。
3.周转率：=流通率/ 库中营养物质总量
4.周转时间：=库中营养物质总量/流通率，即移动库中 全部营养物质所需要的时间。
流通率=16单 位/天，对于生 产者的输出库 的周转率 16/100=0.16 ；
对于生产者的 周转时间为： 100/16=6.25 天。
生态系统的物质循环
生态系统的物质循环能量流动和物质循环是生态系统的两大基本功能，两者总是肩并肩的相伴发生。
与能量流动不同的是，生态系统的物质循环不会随物质的传递而减少，生命元素可以被生态系统中的生物成员反复多次地利用。
对生命元素循环的研究通常从全球和局域两个尺度进行，下面，我们将从全球循环的角度来全面认识生态系统的物质循环功能。
全球循环，即全球生物地球化学循环，主要分为水循环、气体型循环和沉积型循环三大类型。
◤水循环◢了解水循环是理解生态系统物质循环的基础海洋是水的主要来源，太阳辐射使得水蒸气蒸发并进入大气，风推动大气中水蒸气的移动和分布，并以降水形式落到海洋和大陆。
大陆上的水可能暂时地贮存于土壤、湖泊、河流和冰川中，或者通过蒸发、蒸腾进入大气，或以液态经流河流和地下水最后返回海洋。
全球水循环全球水循环(GIF)水循环的改变直接影响人类生活。
人类的种种活动如森林砍伐、湿地开发、河流改道、以及凡是影响局部蒸发、蒸腾和降水的活动都会改变水循环。
目前在中国南方地区肆虐的洪水就是水循环在区域发生变化造成的。
因此，为进一步提高对水循环时空分布特征和变化规律的认识，提高预报能力，我国计划2020年前发射全球首个水循环观测卫星，对陆地、海洋和大气水循环关键要素进行系统性的综合观测。
◤气体型循环◢氧、碳、氮等有气体形式的分子参与气体型循环生态系统中的碳库主要包括大气中的二氧化碳、海洋中的无机碳和生物机体中的有机碳，世界上最大的碳库是海洋。
碳循环的主要过程有：①生物的同化过程和异化过程，主要是光合作用和呼吸作用；②大气和海洋之间的二氧化碳交换；③碳酸盐的沉积作用。
全球碳循环因此大气中的二氧化碳含量是有变化的，整体呈上升趋势，还显示有规律的季节变化。
2011-2016年大气二氧化碳含量变化在碳循环中，我们把释放二氧化碳的库成为“源”，吸收二氧化碳的库成为“汇”，根据Schlesinger（1997）提供的全球碳循环收支统计，显示人类活动释放的二氧化碳大约有25%的全球碳流的“汇”是科学尚未研究清楚的，这就是著名的失汇现象，它已经成为当今生态系统生态学研究中最令人感兴趣的热点问题之一。
生态系统中的物质循环
14.7 有毒有害物质循环
第14章 生态系统中的物质循环
• • • • • • 14.1 物质循环的一般特征 14.2 全球水循环 14.3 碳循环 14.4 氮循环 14.5 磷循环 14.6 硫循环
14.1 物质循环的一般特征
• 生物地球化学循环：生态系统从大气、水体和土 壤等环境中获得营养物质，通过绿色植物吸收， 进入生态系统，被其他生物重复利用，最后再归 还于环境中的过程。这一过程包括生物与非生物 二者的参与, 同时也包含一些地质与地理作用在內, 因此称为生物地球化学循环 • 生物小循环：环境中元素经生物吸收，在生态系 统中被相继利用，然后经过分解者的作用再为生 产者吸收、利用
本章小结
• 物质循环的一般特征及影响因素 • 物质循环与能量流动的联系与区别 • 生物地化循环的类型：气体型、沉积型、 水循环 • 几种物质的循环：碳循环、氮循环、磷循 环、硫循环 • 有毒有害物质的循环
本章主要概念
• 生物地球化学循环、生物小循环、物质循 环的源、库、流，周转率，气体型循环、 沉积型循环、温室效应、生物富集、生物 放大，酸雨
（4）影响物质循环速率的因素
• 有机物质腐烂的速率：适宜的环境有利于 分解者的生存，并使有机体很快分解，供 生物重新利用 • 人类活动的影响：
– 开垦农田和砍伐森林引起土壤矿物质的流失， 影响物质循环速率
– 化石燃烧把硫和二氧化硫释放大气中
（5）生物地球化学循环的类型
• 气体型循环
– 贮存库是大气和海洋 – 有气体形式的分子参与循环过程 – 循环速度快，例如CO2、N2、O2等 – 贮存库是岩石、土壤和沉积物 – 没有气体形式的分子参与循环过程 – 循环速度慢，时间以千年计算，例如P、Ca、Mg等
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。
生态系统中的物质能量循环机制
生态系统中的物质能量循环机制生态系统是由各种生物和非生物因素构成的一个系统，这个系统中包括着生物的生存，繁衍，以及物质和能量的循环。
而物质和能量是生物生存的重要条件，如果其中任何一个环节缺失或中断，整个生态系统都会受到影响。
生态系统的物质循环机制物质循环是指生态系统中，各种生物因为生存和繁衍而消耗的物质，通过各种途径再次归于自然界中。
这其中物质的转化一般分为存留和代谢两种形式。
1. 存留生态系统中，物质通过生物、土壤和水体的存留，被大自然继续利用。
当一种物质遭到生物和大气的综合作用时，物质中的有机、无机和有机无限制地混合。
这就是所谓的物质循环的存留过程。
2. 代谢生物体的代谢是一种物质转化的过程，生物体在进行代谢的过程中，将有机化合物转化成为其更基本的组成单位，而其他的副产物通过粪便等途径排除体外，转化成为无机化合物以释放能量。
这些无机化合物则会被细菌等微生物继续利用。
生物体的代谢过程是循环物质的主要方式之一，通过这种方式，各种物质都会在自然界中得到循环利用。
生态系统的能量循环机制能量循环是指在生态系统中，各种生物体因为生存和繁衍而消耗能量，这些能量在不断循环，用于满足生物体的生理需要和生态系统的正常运转。
其中能量从一定程度上也能用于物质的转换。
生态系统中的能量循环，主要体现在光能、化学能和热能三类能量的转化。
1. 光能转换光合作用是地球上生命的基础，能够将太阳光能转化为有机物质和氧气，为整个生态系统的能量提供了基础。
2. 化学能转换化学能是指物质分子中储存的能量量，生态系统中各类生物之间的能量循环主要基于化学能的转化。
食物链是生物体间能量循环的一个主要途径，动物通过食物链吞噬植物，利用植物中的储存能量。
而废物的分解则是能量循环的另一重要途径。
3. 热能转换热能是生态系统中最常见的一种能量形式，动物体因代谢而释放的大量热能，被整个生态系统循环利用。
而太阳的热能也是驱动生态系统能量循环的一个主要来源。
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