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。
• 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。
第十三章 生态系统中的物质循环
根据物质循环的范围不同可分为: (1)地球化学循环(地质大循环)
指化合物或元素经生物体的吸收作用,从环境 进入生物有机体, 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,经过大自然圈循环后,再被生物利用 的过程。
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內, 因此称为地 球化学循环。循环时间长、范围广、是闭合式 循环。
3. 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。
二. 水循环
(一)、全球水循环 (二)、生态系统中的水循环
(一)、全球水循环
• 水循环是太阳能推动，在陆地、大气和海洋 形成全球水循环系统。
(二)、生态系统中的水循环
(三)、生物地球化学循环的类型
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：
1. 气体型循环（Gaseous type)：其贮存库是大 气和海洋。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 O2。等气。体物循质环来速源度充比沛较，快不，会例枯如竭C。O2、N2、
Greenhouse effects
温室效应：大气中对长波 辐射具有屏蔽作用的温室 气体浓度增加使较多的辐 射能被截留在地球表层而 导致温度上升。
•温室气体主要包括：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氟 氯碳化物(CFCs)、氧化亚氮(N2O)、六氟化碳(SF6)、全 氟碳化物(PFCs)、氢氟碳化物(HFCs)等。
RRReesseervoiirr
Electrical storms produce nitrate
Producers Consumers
DentitrUifpyitnagke bacteribay plants
Wastes, Dead bodies
SdoeitlrbitaucstefreieadaernsdNliebtgraoucgmteeenri-r
1.库：存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定 数量的某种化合物所构成的。生态系统中各组分 都是物质循环的库，如植物库、动物库、土壤库 等。
2.流通量：单位时间或单位体积的转移量。
3.周转率（ turnover rate）：流通率/ 库中营养物质 总量
4.周转时间（ turnover time）：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。
Basics of nutrient cycling
(2)生物循环(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。循环时间短、范围小、是开 放式循环。
一. 物质循环的一般特点
1.物质不灭、循环往复 2.物质循环与能量流动相辅相成 3.物质循环的生物富集 4.生态系统对物质循环有一定调节能力 5.物质循环中生物作用 6.各物质循环相互联系、不可分割
(二)、氮循环
1. 固氮作用：
（1）闪电、宇宙射线、火山爆发等高能固氮，形成 硝酸盐；
（2）工业固氮：400摄氏度，200大气压下；
（3）生物固氮：固氮菌、与豆科植物共生的根瘤菌 和蓝藻等自养和异养微生物。
The Nitrogen Cycle
NNNiittrrrooogggeeennniininn AAAtmtmmooosspphhheeerrreee
（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
• 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。
（4）人类活动的影响
• 如开垦农田和砍伐森林引起土壤矿物质 的流失，从而影响物质循环的速率。另 外，化石燃烧把硫和二氧化硫释放大气 中。
2.沉积型循环 (Sedimentary type)：
这类循环速度比较慢，参与沉积循环的物质，其分 子或化合物主要通过岩石的风化和沉积物的溶解转 变为可被生物利用的营养物质，而海底沉积物转化 为岩石圈成分则是相当长的、缓慢的、单向的物质 转移过程，时间要以千年计算。主要储库在土壤、 沉积物和岩石，而无气体状态。因此沉积循环的全 球性不如气体型循环，循环性能也很不完善。