《生物地球化学双语教学》教学大纲

《生物地球化学（双语教学）》教学大纲

二、教学目标及任务

本课程以全球生态系统为架构介绍生物地球化学的基本内容、重要性与发展动态，明确生物体的生态功能，熟悉主要生物元素和土壤元素的循环过程，了解生物对地球化学环境变化的反应和调节机制，了解生物地球化学循环对环境及农产品品质的影响，了解研究生物地球化学的经典实验和新方法。重点掌握氮、磷、钾、硫、碳的生物化学循环过程；生物和地球科学领域的主要因子在全球尺度变化下的响应；掌握微观尺度和宏观尺度研究生物地球化学的新技术、新方法。

三、学时分配

教学课时分配

四、教学内容及教学要求

第一章：绪论

(Introduction)

第一节生物地球化学的发展史（History and biogeochemistry）

习题要点：生物地球化学研究对象的变迁？

第二节元素、太阳系、地球的起源（Origins of elements, solar system, and Earth）

习题要点：地球具有哪些适合生物生产的特征？

第三节大气、海洋、生物的起源（Origins of atmosphere, oceans, and life）

习题要点：生物起源的步骤和进化方向。

本章教学要求：了解生物地球化学的发展史和研究前沿，生物地球化学的范畴，生物地球化学及其相关学说和概念的含义；理解生物地球化学的基本原理与主要的研究方法；掌握生物起源的过程，必需的生态环境条件和主要影响因子。

本章重点、难点：必需营养元素的概念，生物地球化学研究的范畴，生物地球化学的研究方法。

第二章生命和地球的起源

(Origins of life and the Earth)

第一节新陈代谢路径的进化 (Evolution of metabolic pathways)

习题要点：新陈代谢的进化方向异同。

第二节行星历史的比较：地球、火星、和金星（Comparative Planetary History：Earth, Mars, and Venus）

习题要点：为什么火星和金星没有生命的进化？

第三节生命和地球的协同进化(Cooperated evolution of life and Earth)

习题要点：何谓协同进化？

本章教学要求：理解生命演变中新陈代谢的进化特征，明确地球在太阳系中具有生命特征的唯一性，了解生物和地球的协同进化，初步掌握判别生物进化中的地球化学机制的方法。

本章重点、难点：新陈代谢和协同进化的概念。

第三章大气圈生物地球化学

(Biogeochemistry in atmosphere)

第一节大气组成(Atmospheric composition)

习题要点：气体和溶胶的概念。

第二节对流层和平流层中的生物地球化学反应 (Biogeochemical reactions in the

troposphere and stratosphere)

习题要点：对流层和平流层的概念以及其中的反应类型。

第三节大气沉降(Atmospheric deposition)

习题要点：大气沉降的害处和益处。

第四节大气和全球气候模型

(Models of the atmosphere and global climate)

习题要点：如何建立全球尺度的模型。

本章教学要求：了解大气圈的构成，如平流层以及对流层等，明确大气的主要化学组成，每一个大气层中常见的生物地球化学反应过程已经特征，理解氮、氧、硫等常见大气元素的反应特，掌握气候模型建立的一般方法。

本章重点、难点：大气不同分层的特征、各类生物地球化学过程的异同点、气候模型的全球尺度建模方法。

第四章岩石圈生物地球化学

(Biogeochemistry in lithosphere)

第一节岩石分化(Rock weathering)

习题要点：化学分化和次生矿物的概念。

第二节土壤化学反应 (Soil chemical reactions)

习题要点：土壤常见理化性质。

第三节土壤利用 (Soil development)

习题要点：森林、草地、和沙漠的利用。

第四节分化速率(Weathering rates)

习题要点：化学分化和物理分化的异同。

本章教学要求：了解岩石分化过程中矿物的变迁，了解土壤CEC、pH、缓冲能力等常见理化参数，理解并掌握不同生态系统中土壤利用方式的区别和利弊，了解物理分化和化学分化的特征以及各自在生物地球循环中的重要性，综合所学知识熟练基本的土壤理化参数测定方法。

本章重点、难点：不同理化参数之间的关系，不同生态系统中土壤利用的限定因素，熟悉物理分化和化学分化的速率特征。

第五章生物圈生物地球化学

(Biogeochemistry in biosphere)

第一节光合作用和呼吸(Photosynthesis and respiration)

习题要点：光合作用和呼吸如何驱动生物地球化学循环。

第二节全球尺度的主要作物和生物量的估算(Global estimates of net primary production and biomass)

习题要点：估算限定地区的生物量。

第三节土壤有机质和全球变化 (Soil organic matter and global change)

习题要点：有机质如何影响全球变化？

第四节人类活动对陆地地球化学循环的影响(Human impacts on terrestrial biogeochemistry) 习题要点：了解酸雨、二氧化碳排放等人类造成的污染。

本章教学要求：了解植物光合作用和呼吸对生物地球化学循环的重要性，理解并掌握估算全球尺度生物量和产出的方法，了解土壤有机质的种类以及循环过程，综合所学知识熟练掌握人类活动是如何影响生物地球循环的各个方面的。

本章重点、难点：光合作用和呼吸的驱动力，全球尺度各个参数的估算方法，人类活动的辩证认识。