生态系统生态学物质循环
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流通率：单位时间、单位面积内通过的营养物质 （量），通常用绝对值表示（物质/单位面积·单位 时间） 周转率：系统达到稳定状态后，库中的物质在单位时 间所流出的量或流入的量占库存总量的比例
周转率=流通率/库中营养物质总量 周转时间：库中营养物质总量/流通率,含义为移动库 中全部营养物质所需要的时间。
物质循环的类型
❖ ③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
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。
❖ 水的运动包括水平移动和垂直移动。水平移动，在地面 是以液态水自高向低的流动，在空中以气态水随气流移 动。垂直移动主要是，①由于阳光照射，江、河、湖、 海和土壤中的一部分水变成水蒸汽，进入大气。②植物 从根部吸水，经蒸腾作用以及动物体表蒸发出来的水分 进入大气中。③大气中的水蒸汽遇冷，以雨、雪等形式 回到地面。
第五章 生态系统生态学
❖ 第一节 生态系统及其动态平衡 ❖ 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 生态系统的信息传递 ❖ 第五节 生态系统的服务和管理
5.3 生态系统的物质循环
物质循环是生态系统的又一大功能。物质是能量 流动的载体，能量是物质循环的动力
❖ 物质循环的概念和类型 ❖ 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
物质循环的类型
根据物质在循环时所经历的路径不同，从整个 生物圈的观点出发，并根据物质循环过程中是否有 气相的存在，生物地球化学循环可分为
❖ 气体型循环 ❖ 沉积型循环 ❖ 水循环
物质循环的特点
❖ ①物质循环不同于能量流动，前者在生态系 统中的运动是循环的；
❖ ②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
1.物质循环的概念和类型
物质循环的概念 物质循环的类型 物质循环的特点 影响物质循环的因素
物质循环的概念
❖ 物质循环：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。
❖ 这些循环的路径包括生物与 非生物二者, 同时也包含一 些地质与地理作用在内, 因 此称为生物地球化学循环。
❖ 在生态系统中能量不断流动， 而物质不断循环。
生态系统能量流动与物质循 环的关系
Nutrient cycles
• Nutrient cycles involve the storage of chemical elements in nutrient pools, or compartments, and the flux, or transfer, of nutrients between pools.
❖ 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。
❖ 地球上的水时刻都在运动，不断地从一个系统输出，进 入另一个系统。陆地水、大气水和海洋水通过固体、液 体和气体的三相变化，不停地进行着交换和运输，这种 变换形成了水循环的独特性。
水循环的途径
水的主要蓄库是海洋。在太阳能的作用下通过蒸发把海水 转化为水气，进入大气。地表总水量：1.4×109km3，海洋约 占97%。
在大气中，水气遇冷凝结、迁移，又以雨的形式回到地面 或海洋。当降水到达地面时，有的直接落到地面上，有的落 在植物群落中，并被截留大部分，有的落在城市的街道和建 筑物上，很快流失。有些直接落入江河湖泊和海洋。
物质循环的基本概念
物质在循环过程中被暂时固定、
❖ 库(pool)： 储存的场所
▪ 生态系统中各组分都是物质循环的库：植物库、动物库、 土壤库、水体库等
贮存库：容积大、活动慢，一般为非生物成 分，如岩石、沉积物等 交换库：容积小、活跃，一般为生物成分， 如植物库、动物库等。
流(flow): 物质在库与库之间的转移运动状态
❖ 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。
影响物质循环速率的因素
❖ 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
❖ 根据物质循环的范围不同分为生物地球化学循环 （地质大循环）和生物小循环。
❖ 生物小循环： 在一个具体的生态系统层次上进行
❖
生物地质大循环：
物质在整个生物圈各圈层之间的 循环。
范围大，周期长，是闭合的循环
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。
❖ 生物的生长速率：决定生物对物质吸收的速率以及物质在食物 网中运动的速度
❖ 有机物分解的速率：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
2.水循环
水循环的途径 水循环பைடு நூலகம்特点 全球水循环 生态系统水循环 人类活动对水循环的影响
冰川、河流、湖泊、海洋表层的水及土壤中的水则通过不 断蒸发作用进入大气。或者以液态经过河流和地下水最后返 回海洋。
水循环的特点
❖ 生物发挥了巨大的作用。生物，特别是植物在水循环中 作用巨大。每生产1g 初级生产量，植物差不多要蒸腾 500g 的水。据估计，陆地生态系统初级生产量每年大约 是1.1×1017g 。那么，陆地植物每年蒸腾约5.5×1019g 的水。
周转率=流通率/库中营养物质总量 周转时间：库中营养物质总量/流通率,含义为移动库 中全部营养物质所需要的时间。
物质循环的类型
❖ ③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
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。
❖ 水的运动包括水平移动和垂直移动。水平移动，在地面 是以液态水自高向低的流动，在空中以气态水随气流移 动。垂直移动主要是，①由于阳光照射，江、河、湖、 海和土壤中的一部分水变成水蒸汽，进入大气。②植物 从根部吸水，经蒸腾作用以及动物体表蒸发出来的水分 进入大气中。③大气中的水蒸汽遇冷，以雨、雪等形式 回到地面。
第五章 生态系统生态学
❖ 第一节 生态系统及其动态平衡 ❖ 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 生态系统的信息传递 ❖ 第五节 生态系统的服务和管理
5.3 生态系统的物质循环
物质循环是生态系统的又一大功能。物质是能量 流动的载体，能量是物质循环的动力
❖ 物质循环的概念和类型 ❖ 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
物质循环的类型
根据物质在循环时所经历的路径不同，从整个 生物圈的观点出发，并根据物质循环过程中是否有 气相的存在，生物地球化学循环可分为
❖ 气体型循环 ❖ 沉积型循环 ❖ 水循环
物质循环的特点
❖ ①物质循环不同于能量流动，前者在生态系 统中的运动是循环的；
❖ ②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
1.物质循环的概念和类型
物质循环的概念 物质循环的类型 物质循环的特点 影响物质循环的因素
物质循环的概念
❖ 物质循环：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。
❖ 这些循环的路径包括生物与 非生物二者, 同时也包含一 些地质与地理作用在内, 因 此称为生物地球化学循环。
❖ 在生态系统中能量不断流动， 而物质不断循环。
生态系统能量流动与物质循 环的关系
Nutrient cycles
• Nutrient cycles involve the storage of chemical elements in nutrient pools, or compartments, and the flux, or transfer, of nutrients between pools.
❖ 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。
❖ 地球上的水时刻都在运动，不断地从一个系统输出，进 入另一个系统。陆地水、大气水和海洋水通过固体、液 体和气体的三相变化，不停地进行着交换和运输，这种 变换形成了水循环的独特性。
水循环的途径
水的主要蓄库是海洋。在太阳能的作用下通过蒸发把海水 转化为水气，进入大气。地表总水量：1.4×109km3，海洋约 占97%。
在大气中，水气遇冷凝结、迁移，又以雨的形式回到地面 或海洋。当降水到达地面时，有的直接落到地面上，有的落 在植物群落中，并被截留大部分，有的落在城市的街道和建 筑物上，很快流失。有些直接落入江河湖泊和海洋。
物质循环的基本概念
物质在循环过程中被暂时固定、
❖ 库(pool)： 储存的场所
▪ 生态系统中各组分都是物质循环的库：植物库、动物库、 土壤库、水体库等
贮存库：容积大、活动慢，一般为非生物成 分，如岩石、沉积物等 交换库：容积小、活跃，一般为生物成分， 如植物库、动物库等。
流(flow): 物质在库与库之间的转移运动状态
❖ 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。
影响物质循环速率的因素
❖ 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
❖ 根据物质循环的范围不同分为生物地球化学循环 （地质大循环）和生物小循环。
❖ 生物小循环： 在一个具体的生态系统层次上进行
❖
生物地质大循环：
物质在整个生物圈各圈层之间的 循环。
范围大，周期长，是闭合的循环
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。
❖ 生物的生长速率：决定生物对物质吸收的速率以及物质在食物 网中运动的速度
❖ 有机物分解的速率：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
2.水循环
水循环的途径 水循环பைடு நூலகம்特点 全球水循环 生态系统水循环 人类活动对水循环的影响
冰川、河流、湖泊、海洋表层的水及土壤中的水则通过不 断蒸发作用进入大气。或者以液态经过河流和地下水最后返 回海洋。
水循环的特点
❖ 生物发挥了巨大的作用。生物，特别是植物在水循环中 作用巨大。每生产1g 初级生产量，植物差不多要蒸腾 500g 的水。据估计，陆地生态系统初级生产量每年大约 是1.1×1017g 。那么，陆地植物每年蒸腾约5.5×1019g 的水。