第十一章 生态系统的物质循环

第十一章生态系统的物质循环物质循环的基本原理：1

物质不灭定律认为：化学方法可以改变物质的成分，但不能改变物质的量。2质能守恒定律认为：世界不存在没有能量的物质质量，也不存在没有质量的物质能量。质量和能量作为一个统一体，其总量在任何过程中都保持不变的守恒。第一节物质循环的一般特点1.生物地球化学循环

各种化学元素在不同层次、不同大小的生态系统内，乃至生物圈里，沿着特定的途径从环境到生物体，又从生物体再回归到环境，不断地进行着流动和循环的过程。一、概念2.地质大循环物质或元素经生物体的吸收作用，从环境进入生物有机体内，

然后生物体以死体、残体或排泄物形式将物质或元素返回环境，进入五大自然圈（大气圈，水圈，岩石圈，土壤圈，生物圈）的循环的过程。这是一种闭合式循环。3.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。这是一种开放式循环。4.物质循环的库物质在循环过程中被暂时固定、储存的场所称为库。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。储存库（Reservoirpool）：容积大，物质交换活动缓慢。一般为环境成分。交换库（Exchangepool）：容积小，交换快。一般为生物成分5.物质循环的流物质在库与库之间的转移运动状态称为流。6.生物积累（bioaccumulation)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化合物的浓缩系数不断增加的现象。生态系统中同一营养级上的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。又称为生物富集（biologicalenrichment)。7.生物浓缩（bioconcentration)8.生物放大(biomagnification)在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体中的浓度，随着营养级的提高而逐渐增大的现象。二、生物地球化学循环的类型1.气相型（gaseoustype)2.沉积型(sedimentarytype)3水循环第二节水循环1特点生物发挥巨大作用；水循环可移山填海，造成地理变化；水循环可调节环境温度变化；水循环是由太阳能驱动的；水时空分布不均；不同水体周转期不一样。1713852过程3意义（1）热量的传送（2）物质的运输与再分布第三节气体型循环

1特点（1）绿色植物固定CO2构成全球生产基础；有机体干重的45%是碳（2）CO2是循环核心；（3）各类生态系统固定CO2速率不同；（4）绝大部分碳以碳酸盐形式储存在岩石中；生物可直接利用的是大气和水中的CO2

；（5）大气、海洋、森林是碳储存库。一、碳

循

环

2过程燃烧大气CO2库光合作用植物死体化石燃料海洋生态系统碳酸盐岩石动物呼吸作用细菌地壳变动火山活动3意义（1）满足光合作用的需要；（2）调节气候二、氧循环1氮循环的特点

（1）大气是最大的N库

（2）三途径：高能固氮；生物固氮；工业固氮

（3）四作用：氨化；反硝化；硝化；固氮

（4）造成水体富营养化

三、氮

循

环反硝化细菌固氮细菌硝酸盐植物体内死体及排泄物氨化作用氨气亚硝酸盐细菌亚硝酸盐硝化细菌火山活动大气中的氮气2过程3意义

维持全球N平衡

第四节沉积型循环1特点：（1）磷的主要贮存库是沉积岩；（2）循环中没有气体的参与；（3）该循环受到重视。一、磷循环食物链磷酸盐化细菌原生质合成溶解磷酸盐侵蚀与开采浅海沉积物沉积岩石水循环海鸟和鱼河湖沉积蓄库2过程3意义促进生物圈功能过程的基础二、硫循环1特点：•硫是原生质体的重要组分；•硫的主要储存库是岩石圈；在大气中能短暂停留和自由移动；•硫酸盐通过生物分解和自然风化作用进入生态系统；•火山爆发、化石燃料燃烧将硫释放到大气中；大气中SO2是严重的环境污染物；大气中的硫植物直接吸收

原生质植物－动物水循环硫酸盐（土壤）硫化物（土壤）无机硫和燃料硫SO2H2S雨水矿化作用过滤去除细菌Pr合成火山喷发2过程三、矿质循环第五节有毒有害物质循环•重金属汞在生态系统中的循环；大气→土壤→植物→人、畜;废水→水生植物→水生动物→人、畜；水→土壤→植物→人、畜。

水体中的DDT浓度约为0.00005ppm↓浮游生物0.04ppm↓刚毛藻0.08ppm↓网茅0.33ppm↓螺0.26ppm

蛤0.42ppm

鱼1.24ppm↓燕鸥3.42ppm↓河鸥幼体55.3ppm

成体18.5ppm↓秋沙鸭22.8ppm↓鹭鸟26.4ppm↓银鸥75.5ppm图：DDT在食物链中的生物放大第六节能量流动和物质循环因果关系

生态系统的存在是靠物质循环和能量流动来维持的。生态系统的能量流动和物质循环都是通过食物键和食物网的渠道实现的，二者相互伴随进行，又相辅相承，密