生态系统中的能量流动和物质循环.pptx

生态系统中的能量流动和物质循环、人类对活动对生物圈的影响作者：梁宇薇、杜侣佩、高华、杨迪、韦玉连能量流动能量流动能量流动的起点主要是能量流动的起点主要是生产者生产者通过通过光合作用光合作用所固定的太阳能（还有所固定的太阳能（还有化能自养型生物通过化学能改变生产的能量）。流入化能自养型生物通过化学能改变生产的能量）。流入生态系统生态系统的总的总能量主要是生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量。能量流动能量主要是生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量。能量流动的渠道是的渠道是食物链食物链和食物网。流入一个和食物网。流入一个营养级营养级的能量是指被这个营养的能量是指被这个营养级的级的生物生物所同化的能量。如羊吃草，能说草中的能量都流入了羊体所同化的能量。如羊吃草，能说草中的能量都流入了羊体内，流入羊体内的能量应是指草被羊消化吸收后转变成羊自身的组内，流入羊体内的能量应是指草被羊消化吸收后转变成羊自身的组成物质中所含的能量，而未被消化吸收的食物残渣的能量则未进入成物质中所含的能量，而未被消化吸收的食物残渣的能量则未进入羊体内，不能算流入羊体内的能量。羊体内，不能算流入羊体内的能量。一个营养级的生物所同化着的能量一般用于一个营养级的生物所同化着的能量一般用于4个方面：一是呼个方面：一是呼吸消耗；二是用于生长、发育和繁殖，也就是贮存在构成有机体的吸消耗；二是用于生长、发育和繁殖，也就是贮存在构成有机体的有机物有机物中；三是死亡的遗体、残落物、排泄物等被中；三是死亡的遗体、残落物、排泄物等被分解者分解者分解掉；分解掉；四是流入下一个营养级的生物体内。在生态系统内，能量流动与碳四是流入下一个营养级的生物体内。在生态系统内，能量流动与碳循环是紧密联系在一起的。循环是紧密联系在一起的。能量流动的特点能量流动的特点能量流动的特点是单向流动和逐级递减。能量流动的特点是单向流动和逐级递减。单向流动：是指生态系统的能量流动只能从第一营养单向流动：是指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级。一般级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级。一般不能逆向流动。这是由于动物之间的捕食关系确定的。如不能逆向流动。这是由于动物之间的捕食关系确定的。如狼捕食羊，但羊不能捕食狼。狼捕食羊，但羊不能捕食狼。逐级递减逐级递减：是指输入到一个营养级的能量不可能百分是指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流人后一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中之百地流人后一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。能量在沿食物链传递的平均效率为是逐级减少的。能量在沿食物链传递的平均效率为10%20%，即一个营养级中的能量只有，即一个营养级中的能量只有10%20%的能量被下的能量被下一个营养级所利用。一个营养级所利用。能量金字塔能量金字塔能量金字塔能量金字塔是指将单位时间内各个营养级所得到的能量是指将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，按营养级由低到高绘制成的图形成金字塔形，称数值，按营养级由低到高绘制成的图形成金字塔形，称为能量金字塔。从能量金字塔可以看出：在生态系统中，为能量金字塔。从能量金字塔可以看出：在生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中损耗的能量也就越多；营养级越多，在能量流动过程中损耗的能量也就越多；营养级越高，得到的能量也就越少。在食物链中营养级营养级越高，得到的能量也就越少。在食物链中营养级一般不超过一般不超过5个，这是由能量流动规律决定的。个，这是由能量流动规律决定的。能量的研究意义能量的研究意义研究能量流动规律有利于帮助人们合理地调整生态系研究能量流动规律有利于帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流动向对人类统中的能量流动关系，使能量持续高效地流动向对人类最有益的部分。在最有益的部分。在农业生态系统农业生态系统中，根据能量流动规律中，根据能量流动规律建立的建立的人工生态系统人工生态系统，就是在不破坏生态系统的前提下，就是在不破坏生态系统的前提下，使能量更多地流向对人类有益的部分使能量更多地流向对人类有益的部分。物质循环的概念物质循环的概念生态系统生态系统的物质循环是指无机的物质循环是指无机化合物化合物和单质通过生态系统和单质通过生态系统的循环运动。生态系统中的物质循环可以用库的循环运动。生态系统中的物质循环可以用库(pool)和流和流通通(flow)两个概念来加以概括。库是由存在于生态系统某两个概念来加以概括。库是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中的一定数量的某种化合物所构成的。些生物或非生物成分中的一定数量的某种化合物所构成的。对于某一种元素而言，存在一个或多个主要的蓄库。在对于某一种元素而言，存在一个或多个主要的蓄库。在库库里里，该元素的数量远远超过正常结合在，该元素的数量远远超过正常结合在生命系统生命系统中的数量，中的数量，并且通常只能缓慢地将该元素从蓄库中放出。物质在生态并且通常只能缓慢地将该元素从蓄库中放出。物质在生态系统中的循环实际上是在库与库之间彼此流通的。在单位系统中的循环实际上是在库与库之间彼此流通的。在单位时间或单位体积的转移量就称为流通量。在物质循环中，时间或单位体积的转移量就称为流通量。在物质循环中，周转率越大，周转时间就越短周转率越大，周转时间就越短。物质循环的类型物质循环的类型生态系统的物质循环可分为三大类型，即水循环(water cycle)，气体型循环(gaseous cycle)和沉积型循环(sedimentary cycle)。碳循环的过程碳循环的过程 自然界碳循环的基本过程如下：大气中的二氧化碳（CO2）被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以二氧化碳的形式返回大气中。自然界中碳的分布、碳的流动和交换。有机体和大气之间的碳循环 绿色植物从空气中获得二氧化碳，经过光合作用转化为葡萄糖，再综合成为植物体的碳化合物，经过食物链的传递，成为动物体的碳化合物。植物和动物的呼吸作用把摄入体内的一部分碳转化为二氧化碳释放入大气，另一部分则构成生物的机体或在机体内贮存。影响物质循环的因素影响物质循环的因素物质循环的速率在空间和时间上是有很大的变化，影响物质循环速率最重要的因素有：循环元素的性质：即循环速率由循环元素的化学特性和被生物有机体利用的方式不同所致；生物的生长速率：这一因素影响着生物对物质的吸收速度和物质在食物链中的运动速度；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，迅速将生物体内的物质释放出来，重新进入循环。物质循环之间的区别与联系物质循环之间的区别与联系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，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。在没有水的循环，也就没有生态系统的功能，生命也将难以维持。在气体循环中，物质的主要储存库是大气和海洋，循环与大气和海洋气体循环中，物质的主要储存库是大气和海洋，循环与大气和海洋密切相联，具有明显的全球性，循环性能最为完善。密切相联，具有明显的全球性，循环性能最为完善。凡属于气体型凡属于气体型循环的物质，其分子或某些循环的物质，其分子或某些化合物化合物常以气体的形式参与循环过程。常以气体的形式参与循环过程。属于这一类的物质有氧、二氧化碳、氮、氯、溴、氟等。属于这一类的物质有氧、二氧化碳、氮、氯、溴、氟等。气体循环气体循环速度比较快，物质来源充沛，不会枯竭。速度比较快，物质来源充沛，不会枯竭。主要蓄库与岩石、主要蓄库与岩石、土壤土壤和和水相联系的是沉积型循环，如磷、硫循环。水相联系的是沉积型循环，如磷、硫循环。沉积型循环速度比较慢，沉积型循环速度比较慢，参与沉积型循环的物质，其分子或化合物主要是通过岩石的风化和参与沉积型循环的物质，其分子或化合物主要是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为岩石圈岩石圈成分则是一个相当长的、缓慢的、单向的物质转移过程，成分则是一个相当长的、缓慢的、单向的物质转移过程，时间要以千年来计。这些沉积型循环物质的主要储库在土壤、沉积时间要以千年来计。这些沉积型循环物质的主要储库在土壤、沉积物和岩石中，而无气体状态，因此这类物质循环的全球性不如气体物和岩石中，而无气体状态，因此这类物质循环的全球性不如气体型循环、循环性能也很不完善。属于沉积型循环的物质有：磷、钙、型循环、循环性能也很不完善。属于沉积型循环的物质有：磷、钙、钾、钠、镁、锰、铁、铜、硅等，其中磷是较典型的沉积型循环物钾、钠、镁、锰、铁、铜、硅等，其中磷是较典型的沉积型循环物质，它从岩石中释放出来，最终又沉积在海底，转化为新的岩石。质，它从岩石中释放出来，最终又沉积在海底，转化为新的岩石。气体循环和沉积型循环虽然各有特点，但都能受能量的气体循环和沉积型循环虽然各有特点，但都能受能量的驱动，并能依赖于水循环。生态系统中的物质循环，在自驱动，并能依赖于水循环。生态系统中的物质循环，在自然状态下，一般处于稳定的平衡状态。也就是说，对于某然状态下，一般处于稳定的平衡状态。也就是说，对于某一种物质，在各主要库中的输入和输出量基本相等。大多一种物质，在各主要库中的输入和输出量基本相等。大多数气体型循环物质如碳、氧和氮的循环，由于有很大的大数气体型循环物质如碳、氧和氮的循环，由于有很大的大气蓄库，它们对于短暂的变化能够进行迅速的自我调节。气蓄库，它们对于短暂的变化能够进行迅速的自我调节。例如，由于燃烧化石燃料，使当地的二氧化碳浓度增加，例如，由于燃烧化石燃料，使当地的二氧化碳浓度增加，则通过空气的运动和则通过空气的运动和绿色植物绿色植物光合作用对二氧化碳吸收量光合作用对二氧化碳吸收量的增加，使其浓度迅速降低到原来水平，重新达到平衡。的增加，使其浓度迅速降低到原来水平，重新达到平衡。硫、磷等元素的沉积物循环则易受人为活动的影响，这是硫、磷等元素的沉积物循环则易受人为活动的影响，这是因为与大气相比，地壳中的硫、磷蓄库比较稳定和迟钝，因为与大气相比，地壳中的硫、磷蓄库比较稳定和迟钝，因此不易被调节。所以，如果在循环中这些物质流入蓄库因此不易被调节。所以，如果在循环中这些物质流入蓄库中，则它们将成为生物在很长时间内不能利用的物质。中，则它们将成为生物在很长时间内不能利用的物质。人类对生物圈的影响人类对生物圈的影响人类对生物圈的正面影响。人类对生物圈的正面影响。人类生存繁衍的历史可人类生存繁衍的历史可以说是人类社会与生物圈相互作用、共同发展的历以说是人类社会与生物圈相互作用、共同发展的历史。人类所需的物质和能量都要从生物圈中获得，史。人类所需的物质和能量都要从生物圈中获得，生物圈是人类生存和发展的物质基础。在人类社会生物圈是人类生存和发展的物质基础。在人类社会的初期，人们靠采集和狩猎生活，生产力水平很低，的初期，人们靠采集和狩猎生活，生产力水平很低，活动范围狭窄，对生物圈的影响较小。进入农业社活动范围狭窄，对生物圈的影响较小。进入农业社会以后，人类已经能够改变局部地区的自然生态系会以后，人类已经能够改变局部地区的自然生态系统，如将森林和草原开垦为农田、饲养家畜等，这统，如将森林和草原开垦为农田、饲养家畜等，这就使人类的食物来源在很大程度上摆脱了对野生动就使人类的食物来源在很大程度上摆脱了对野生动植物的依赖森林在自然界中的作用。人类了解自然植物的依赖森林在自然界中的作用。人类了解自然也利用自然。也利用自然。人类对生物圈的负面影响(1)酸雨：酸雨被称为“空中死神”，对生物有极大的危害，主要是人为的向大气中排放大量的酸性物质造成的。控制酸雨的根本措施是通过净化装置，减少煤、石油等燃料中污染物的排放，并做好回收和利用这些污染物的工作。（2）温室效应：温室效应是指由于全球二氧化碳等气体的排放量不断增加，导致地球平均气温不断上升的现象。(3)沙尘暴：沙暴又叫沙尘暴、尘暴，通称风沙，是大风挟带大量尘沙和干土而使空气浑浊、天色昏黄的现象。（4）水华:水华也叫水花、藻花，是湖泊、池塘等淡水水体中某些蓝藻过度生长的水污染现象。水华的发生，主要由于氮、磷等植物营养元素过多所致。（5）赤潮：赤潮也叫红潮，是因海水的富营养化，致使某些微小的浮游生物突然大量繁殖和高度密集而使海水变色的现象。（6）生物入侵：生物入侵在自然界中是普遍存在的，它是指一种生物进入到以往未曾分布过的地域并且能够繁衍后代的现象。