生态系统中的物质循环.pptx

第十一章第十一章 生态系统的物质循环生态系统的物质循环 第一节 物质循环的一般特点第二节 水循环第三节 气体型循环第四节 沉积型循环第五节 有毒有害物质循环第一节第一节 物质循环的一般特点物质循环的一般特点物质在大气圈、水圈、岩圈之间以及生物间的流动和交换称生物地球化学循环。生命与元素:大量元素 0.2%(干重比)碳、氧、氢、氮、磷、硫、氯、钾、钙、镁、铁、铜微量元素 0.2%铝、硼、溴、铬、钴、氟、镓、碘、锌等物质循环模式物质循环模式n生物地化循环可用库库和流通率流通率描述。n库是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中，由一定数量的某种化学物质所构成的，可分为贮存库贮存库和交换交换库库。n前者的特点是库容量大，元素在库中滞留的时间长，流动速率小，多属于非生物成分；交换库则容量较小，元素滞留的时间短，流速较大。n物质在生态系统单位面积(或单位体积)和单位时间的移动量称流通率流通率。n流通过程对库的重要性用周转率周转率和周周转时间转时间表示。物质循环的类型物质循环的类型按循环物质特性分：n水循环n气体型循环:C N F Cl O等n沉积型循环：P S Ca K Te等第二节第二节 水循环水循环n地球表面的总水量大约为14亿km3,其中大约有97%包含在海洋库中。淡水中：两极冰盖29 000 km3、地下水8 000 km3、湖泊河流100 km3、土壤水分100 km3、大气中水13 km3、生物体中水1 km3。水分的大循环与小循环水分的大循环与小循环第三节第三节 气体型循环气体型循环一、碳循环整个地球碳的储存数量约为整个地球碳的储存数量约为261026101515吨。其中有吨。其中有90%90%以上以碳酸盐形以上以碳酸盐形式禁锢在岩石圈中，而只有式禁锢在岩石圈中，而只有7500107500109 9吨是以有机态埋藏在地下吨是以有机态埋藏在地下(如如煤、石油煤、石油)。这些成为碳循环中的储存库。这些成为碳循环中的储存库。只有极少量碳参与经常性流动和圈层间的交换。其中大气圈中只有极少量碳参与经常性流动和圈层间的交换。其中大气圈中(二二氧化碳状态氧化碳状态)约约70010700109 9吨，水圈中吨，水圈中(多为碳酸盐态或二氧化碳状态多为碳酸盐态或二氧化碳状态)约为约为352501035250109 9吨。吨。而构成现有生物量的有机碳仅为而构成现有生物量的有机碳仅为1120101120109 9吨。水圈、大气圈和生吨。水圈、大气圈和生物圈扮演着碳循环中活动库的作用。物圈扮演着碳循环中活动库的作用。碳循环从大气中二氧化碳储库开始，通过绿色植物的光合作用，将碳循环从大气中二氧化碳储库开始，通过绿色植物的光合作用，将大气中的碳，转移到植物体中形成碳水化合物，然后被各级消费者大气中的碳，转移到植物体中形成碳水化合物，然后被各级消费者利用，其生物残体经过微生物分解还原以及生物的呼吸作用，再把利用，其生物残体经过微生物分解还原以及生物的呼吸作用，再把碳回归到大气中。碳回归到大气中。氮氮(10(106 6吨吨)的分布的分布大气 3,800,000陆地有机质 772 活 有 机 体 12 死 有 机 体 760非有机氮（陆地）140地壳 14,000,000海洋水中 20,000海洋有机体 901 活 有 机 体 1 死 有 机 体 900非有机体氮（海洋）100沉积物 4,000,000二、氮循环二、氮循环氮循环是一个复杂的过程，包括有许多种类的微生物参加：氮循环是一个复杂的过程，包括有许多种类的微生物参加：1、固氮作用固氮作用 (1)高能固氮高能固氮(如闪电如闪电)8.9kg/hm2.a (2)工业固氮工业固氮 (3)生物固氮生物固氮 100200kg/hm2.a 2、氨化作用氨化作用 氨化作用是蛋白质通过水解降解为氨基酸，然后氨基酸中氨化作用是蛋白质通过水解降解为氨基酸，然后氨基酸中的碳被氧化而释放出氨（的碳被氧化而释放出氨（NHNH3 3）的过程。）的过程。3、硝化作用硝化作用 是氨的氧化过程，最终氨转化为硝酸盐。是氨的氧化过程，最终氨转化为硝酸盐。4、反硝化作用反硝化作用 脱氮作用脱氮作用 反硝化细菌将亚硝酸盐转变成大气氮，回到大反硝化细菌将亚硝酸盐转变成大气氮，回到大气库中的过程气库中的过程Chapter 11Page 11第四节第四节 沉积型循环沉积型循环n磷循环磷循环n 硫循环硫循环 一、一、磷循环磷循环 磷循环是不完全的循环，有很多磷在海洋沉积起来。磷循环是不完全的循环，有很多磷在海洋沉积起来。磷循环的最主要途径是磷从陆地土壤库通过河流运输到海洋。磷循环的最主要途径是磷从陆地土壤库通过河流运输到海洋。磷从海洋再返回陆地是十分困难的，海洋中的磷大部分以钙盐磷从海洋再返回陆地是十分困难的，海洋中的磷大部分以钙盐的形式而沉淀，因此长期地离开循环而沉积起来。的形式而沉淀，因此长期地离开循环而沉积起来。二、二、硫循环硫循环 Chapter 11Page 14第五节第五节 有毒有害物质循环有毒有害物质循环n有毒物质，按化学性质分两类。无机有毒物质无机有毒物质主要指重金属、氟化物、和氰化物；有机有毒物质有机有毒物质主要有酚类、有机氯药等。n按有毒污染物的作用分一次污染物一次污染物和二次污染物二次污染物。n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；n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。汞循环汞循环火山活动火山活动化石化石燃烧燃烧 降水降水挥发挥发挥发挥发沉积物沉积物农田风化农田风化和淋溶作和淋溶作用用农药喷洒农药喷洒径流径流(CH3)2HgCH3Hg鱼鱼水生植物水生植物水鸟水鸟工厂工厂汞的废物汞的废物捕捕鱼鱼由河水带走由河水带走(中性中性pH)(酸性酸性pH)微生物作用下