生态系统的物质循环58053.ppt

第11章，生态系统物质循环，09.06.2020，2，主要内容包括：第1节，物质循环的一般特征第2节，水循环第3节，气体型循环(c，n )第4节，堆积型循环(p，s )第5节，有毒有害物质循环第6节，放射性核素循环第7节，生物化学循环与人体健康，09.06.2020，3， 重点内容生物地球化学循环的概念水循环的作用和过程c循环和n循环有毒物质循环，09.06.2020，4，生态系统的能源和物质，能源来源于太阳，是生态系统活动和过程的最终推动力，能源总是从高效能向低性能单向流动，自由能只能使用一次。 物质来自地球本身，是构成生态系统生命和非生命成分的原材料，物质是生态系统可反复循环利用、维持生命活动的物质基础，也是能源的载体。09.06.2020、5、第一节、物质循环的一般特征、物质循环的概念物质循环的模型物质循环的特征、09.06.2020、6、物质循环的概念、物质循环(生物地球化学循环)是指生态系统内的各种化学元素及其化合物在生态系统内部的各构成要素之间与地球表层生物圈、水圈、大气圈和岩石圈， 指在土壤圈等各圈层之间，沿着特定的路线从环境到生物体，从生物体到环境，反复循环变化的过程。 09.06.2020，7，包括生物循环和地球化学循环，在生态系统的各个要素之间循环时：生物循环：环境中的元素被生物吸收，在生态系统中依次被利用，经过分析者的作用，被生产者吸收利用。 含有五大圈之间的循环的情况：地球化学循环：化合物和元素被生物体吸收利用，从环境进入生物体内，生物体以残体和排泄物的形式使物质和元素回归环境，在五大自然圈循环后被生物利用的过程。时间短、范围窄、开放的循环生物小循环、时间长、范围广的封闭的循环地质大循环、09.06.2020、8、生物小循环、地质大循环、物质循环(生物地球化学循环)、09.06.2020、9、2、物质循环模式(库流通)、物质循环库物质循环过程中暂时固定、贮存的场所称库。 生态系统各组为物质循环库，如植物库、动物库、土壤库等。 在生物地球化学循环中，围堰分为储藏围堰(容积大、物质交换活动慢、一般为环境成分)和交换围堰(容积小、交换快、一般为生物成分)。 09.06.2020、10、物质循环的流通：仓库与仓库之间物质的移动运动状态称为流通。 水体库、浮游生物库、底泥库、水生生态系统中p的循环模式、09.06.2020、11、物质循环的效率流通率：单位时间、单位面积内通过的营养物质的绝对值。 周转率：出入某仓库的流通率除以该仓库的营养物质总量。 旋转时间：库内营养物质的总量除以流通率。 09.06.2020、12、大气层： CO2的旋转时间约为1年左右(主要是光合作用从大气层中除去二氧化碳)。 N2的转动时间近100万年(主要是生物固氮作用)。 H2O的周转时间只有10.5天。 海：硅最短，约8000年钠最长，约2.06亿年。间隙？ 09.06.2020、13、影响物质循环的因素、循环元素的性质生物的生长速度有机物分解的速度、09.06.2020、14、3、物质循环的特征、物质不消失， 循环往复物质循环和能量流动不可分割的互补物质循环的生物浓缩生态系统，在物质循环中具有一定调节能力的物质循环中的生物作用与各种物质循环过程有关，不可分割为09.06.2020、15、4、生物地球化学循环类型、水循环气体型循环堆积型循环、 具有物质循环的核心，具有明显的全球循环性能最完善的c，n循环，循环速度慢的p，s循环09.06.2020，16，第二节，水循环、 水循环的作用：水是所有营养物质的介质：营养物质的循环和水循环不可分割地相连的水是物质的良好溶剂：水在生态系统中发挥能量传递和利用作用的水是地质变化的主要原因：其他物质的循环是与水循环结合进行的。 09.06.2020、17、一、全球水循环、水循环的原因内因：水本身的特征外因：太阳辐射和重力作用水循环的主要方式蒸发：地表和海洋的水因太阳能变成水蒸气进入大气中。 降水：大气中的水蒸气以雪和冰雹的形式下到地面和海里。 09.06.2020、18、降水和蒸发大气中水蒸气的循环是蒸发-凝结-降水-蒸发周期的重复过程。 蒸发是水循环中最重要的环节之一。 蒸发产生的水蒸气进入大气中，随着大气活动而运动。 大气中的水蒸气主要来自海洋，部分来自大陆表面蒸发。 海洋上空的水蒸气可以输送到陆地上空凝结降水，称为外来水蒸气降水的大陆上空的水蒸气直接凝结降水，称为内部水蒸气降水。 09.06.2020、19、地球上的降水量=蒸发量，但情况因地区和表面而异。 地表径流！ 09.06.2020、20、地表流出：指经由土壤或土地被物体吸收，在空气中蒸发后残留地表流动的天然降水部分。 平衡地区降水量与蒸发量的差异。 溶解和运输大量营养物质，从一个生态系统运到另一个生态系统，对弥补一个生态系统营养物质不足起着非常重要的作用。 09.06.2020、21、09.06.2020、22、09.06.2020、23、2、生态系统中水的循环、降水、植物群落的阻止、到达地表、渗入土中、地表流出、植物的吸收、进入地下水、植物蒸发作用、地表水的蒸发、蒸发、09.06.2020、24、3、人类活动赋予水的循环建造水库，挖掘运河、水路、河网，大量开发利用地下水，改变水的本来流出路线。 农业的发展、森林的破坏，会引起蒸发、流失、渗透等过程的变化。 城市和工矿区的热岛现象也能改变地区的水循环状况。 人类生产和消费活动排出的污染物通过不同的途径进入水循环。 09.06.2020、25、09.06.2020、26、1998年长江流域洪灾的原因是什么？ 由于气候原因滥伐，造成植被大面积丧失，引起水土流失、河流泥沙堆积，河床上升，人为围湖造田，除此之外，上游夹层泥沙堆积，长江中下游湖面急剧萎缩，储蓄能力大幅度下降。 09.06.2020、27、第三节气体型循环、碳循环氮循环、09.06.2020、28、一、碳循环、 碳：大部分碳作为碳酸盐储藏在岩石中的生物能够直接利用的是大气和水中的CO2，CO2是c循环的核心，绿色植物是固定CO2构成世界性生产基础的生物的干燥重量的45%是碳。各种生态系统是固定CO2速度不同的大气、海洋、森林是碳储藏库。 根据09.06.2020，“碳源”，“碳汇”，联合国气候变化框架公约的定义，09.06.2020，30，碳循环的基本途径：光合作用与呼吸作用之间的细胞水平的循环； 大气CO2和植物体之间的个体水平的循环大气CO2植物微生物之间的食物链水平的循环。生物小循环碳以动植物生物的形式深深埋入地下，在还原条件下形成化石燃料的大气中的碳通过海洋生态系统溶解，经过地质年代形成石灰岩和珊瑚礁。 地质大循环，09.06.2020，31，碳源：海洋、土壤、岩石和生物、生产、生活等。 碳汇：森林、湿地、草坪、土壤、海洋等。 图湿地生态系统碳的生化过程、土壤碳储存能力受到诸多因素的影响，如土壤质量、温度和土壤湿度及排水系统。 土壤碳储量与岩屑化学、植物群落组成和生理生化过程有关。09.06.2020、32、联合国气候变化框架公约的发展，1988年联合国成立了“气候变化政府间专家委员会”。 1992年5月联合国通过了气候变化框架公约。 1992年6月在巴西里约热内卢召开的联合国环境发展大会(地球峰会)上通过了这个条约，155个国家签署了这个条约。 条约于1994年3月21日正式生效。 1995年03月，第一届缔约国大会在德国柏林举行。 1996年07月，第二届缔约国大会在瑞士日内瓦举行。 1997年12月，在日本京都召开了第三次缔约国大会。 1998年11月，在阿根廷布宜诺斯艾利斯召开了第四次缔约国大会。 1999年10月，第五次缔约国大会在德国波恩召开，09.06.2020，33，2000年11月在荷兰海牙召开的第六次缔约国大会期间，世界上最大的温室气体排放国美国主张大幅度折扣减排指标，会议陷入僵局，大会主办方不宣布休会2001年10月，第七届缔约方大会在摩洛哥马拉喀什召开。 2002年10月，第八届缔约方大会在印度新德里举行。 2003年12月，第九届缔约方大会在意大利米兰举行。 这些国家和地区的温室气体排放量占全世界的60%。 2004年12月，第十届缔约方大会在阿根廷布宜诺斯艾利斯召开。 09.06.2020、34和2005年2月16日，京都议定书正式生效。 目前有156个国家和地区批准了这项协定。 2005年11月，第十一届缔约方大会在加拿大蒙特利尔市召开。 2006年11月，第十二届缔约方大会在肯尼亚内罗毕举行。 2007年12月，第十三届缔约方大会在印度尼西亚巴厘岛举行。 2008年12月，第十四届缔约方大会在波兰波兹南市召开。 2009年12月，第十五届缔约方大会在丹麦哥本哈根举行。 2010年12月，第十六届缔约方大会在墨西哥坎昆举行。 2011年11月，第十七届缔约方大会在南非德班举行。 2012年11.26-12.07，第十八届缔约方大会在卡塔尔多哈举行。联合国气候变化框架公约第十八届缔约方会议和京都议定书第八届缔约方会议09.06.2020、35、缓解温室效应的一般办法1、调整能源战略需要高效能源转换设备，如电热联产系统， 或者采用可调速电动机，改善采用低耗电流程的运输，降低燃料消耗，改善发售新型高效家电的建筑物的保温，利用废热、馀热集中供暖，可以节约30%的能源，寻找并推进废物再利用的新能源。 2 .绿化对策现在热带雨林每年损失1400万公顷，每年不能从空气中吸收4亿吨的CO2。 3、控制人口，提高粮食生产，限制森林破坏，加强环境意识教育，促进全球合作，09.06.2020，36，5，减少温室效应的新方法二氧化碳深海蕴藏在约2700米深处，液体二氧化碳密度大于海水，低温和低压，二氧化碳与水反应如冰的固体水气体水合物在深水中溶解缓慢，根据现在海面和深海层之间的水循环模型，太平洋约550年，大西洋约250年水合物完全溶解。 09.06.2020、37、是否要从未知的宽带网络中排除CO2？ 年排放量：每周看一部电影的年CO2排放量为5kg(365/7)=260kg，每1MB的流量排出1gCO2。运输高清电影CO2排放量： 1张清晰的电影光盘容量：5G下载该电影CO2排放量：5GB1g/MB=5kg，09.06.2020，38，2，氮循环，氮气无害气体，氮气化学活性稳定，不易与其他物质发生反应分子氮、有机氮化合物、无机氮化合物3种氮是叶绿素、蛋白质的组成部分，也是植物体内维生素和能源系统的组成部分。 大气组成的78%，植物可利用氮的形式： NO2-、NO3-、NH4、固氮作用、高能固氮工业固氮生物固氮、09.06.2020、39、1、固氮作用、高能固氮工业固氮生物固氮、09.06.2020、40、高能固氮、闪电、陨石宇宙射线、火山爆发等活动引起的高能氮固定，结果形成氨和硝酸盐，随着降雨到达地球表面。 速度约为8.9kg/(hm2a )。 09.06.2020、41、n2o22no22no23no2h2o2hno3no、放电、高能氮固定的反应，批判2000000埃、埃、埃、埃6哈勃的人说：“他是恶魔，给人类带来灾难、痛苦、死亡。 N2 3H22NH3，德国物理化学家，合成氨发明者弗里茨港(FritzHaber )，高温，高压，催化剂，09.06.2020，43，09.06.2020，44，09.06.2020，45，合成氨的原料来自空气，煤和水， 结束了人类完全依赖天然氮肥的历史，为世界农业发展带来福音的工业生产、军需所需的大量硝酸、炸药解决了原料问题，在化工生产中推进了高温、高压、催化剂等一系列技术进步。 存在氨废水排放量多、水污染排放点多、污水成分复杂等问题。 多年来，水污染问题是制约合成氨工业可持续发展的主要因素之一。 09.06.2020、46、生物固氮、生物固氮是固氮微生物将大气中氮还原成氨的过程。 生物氮固定率约为100-200kg/(hm2a )，约占地球氮固定率的90%。 根据生活特点，可分为共生固氮生物和野营自由生活固氮生物。、09.06.2020、47、09.06.2020、48、共生氮固定生物与营地自由生活氮固定生物的比较、09.06.2020、49、“种豆肥田”生产经验的科学道理？ 田间种植豆科作物后，豆科作物的根系和枯枝落叶不仅残留在土壤中，老化的根瘤崩溃后，根瘤菌和含氮化合物也残留在土壤中。 因为这些物质含有氮，所以在田地里种豆科作物有提高土壤氮含量的作用。 09.06.2020、50、2、含氮有机物的转化和分解途径、固氮氨化同化反硝化、09.06.2020、51、氨化作用微生物分解含有机氮的化合物释放氨的过程。 土壤中的含有有机氮的化合物主要是蛋白质、多肽、核酸、多肽、壳质等，氨基酸、氨基糖、尿素等水溶性含有有机氮的化合物也很少。 同化作用绿色植物和微生物吸收硝酸态氮和氨态氮，构成生物体中的蛋白质、核酸等含氮有机物质的过程。 硝化作用于通气良好的土壤，氨化合物被亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，被植物吸收利