环境生态学教学PPT公开课获奖课件

第七章生态系统中物质循环物质循环一般特点水循环碳、氮、磷、硫循环有毒有害物质循环思索题第1页第2页第一节物质循环一般特点一、生物地球化学循环概念多种化学元素包括生命有机体所必需营养物质，在不一样样层次、不一样样大小生态系统内，乃至生物圈里，沿着特定途径从环境到生物体，从生物体再到环境，不停地进行着流动和循环，就构成了生物地球化学循环(biogeochemicalcycle)，即生态系统物质循环(cycleofmaterial)。第3页第4页（1）物质循环（生物地球化学循环）：生态系统从大气、水体和土壤等环境中获得营养物质，通过绿色植物吸取，进入生态系统，被其他生物反复运用，最终，再偿还于环境中。这些循环途径包括生物与非生物两者,同步也包括某些地质与地理作用在內,因此称为生物地球化学循环。第5页生物地球化学循环包括了地质大循环和生物小循环地质大循环是指物质或元素经生物体吸取作用，从环境进入生物有机体内，然后生物有机体以死体、残体或排泄物形式将物质或元素返回环境，进入大气、水、岩石、土壤和生物五大自然圈层循环。地质大循环时间长，范围广，是闭合式循环。生物小循环是指环境中元素经生物体吸取，在生态系统中被多层次运用，然后通过度解者作用，再为生产者吸取运用。生物小循环时间短，范围小，是开放式循环。第6页生物小循环：环境中元素经生物吸取，系统中被相继运用，然后通过度解者作用再为生产者吸取、运用。第7页生命与元素大量元素：生物体内含量超过0.2%以上元素。如碳、氧、氢、氮和磷。微量元素：生物体内含量不超过0.2%，如铝、硼。第8页二、物质循环几种基本概念1.库：库(pool)是指某一物质在生物或非生物环境临时滞留(被固定或贮存)数量。生态系统中各组分都是物质循环库，如植物库、动物库、土壤库等。（贮存库和互换库）2.流通率：在单位时间、单位体积（或单位面积）转移量。3.周转率：=流通率/库中营养物质总量4.周转时间：=库中营养物质总量/流通率，即移动库中所有营养物质所需要时间。第9页流通率=16单位/天，对于生产者输出库周转率=16/100=0.16；对于生产者周转时间为6.25天。第10页影响物质循环速率原因（1）元素性质：有元素循环速率快，而有则比较慢，这是元素化学特性和被生物有机体运用方式不一样样所决定。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11页（2）生物生长速率

决定生物对该物质吸取速率以及该物质在食物网中运动速度。

（3）有机物质腐烂速率

合适环境有助于分解者生存，并使有机体很快分解，供生物重新运用。

（4）人类活动影响

如开垦农田和砍伐森林引起土壤矿物质流失，从而影响物质循环速率。另，化石燃烧把硫和二氧化硫释放大气中。

第12页三、生物地球化学循环类型根据物质在循环时所经历途径不一样样，从整个生物圈观点出发，并根据物质循环过程中与否有气相存在，生物地球化学循环可分为：1.气体型循环：其贮存库是大气和海洋。气相循环把大气和海洋相联络，具有明显全球性，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。气体循环速度比较快，例如CO2、N2、O2等。物质来源充沛，不会枯竭。第13页2.沉积型循环此类循环速度比较慢，参与沉积循环物质，其分子或化合物重要通过岩石风化和沉积物溶解转变为可被生物运用营养物质，而海底沉积物转化为岩石圈成分则是相称长、缓慢、单向物质转移过程，时间要以千年计算。重要储库在土壤、沉积物和岩石，而无气体状态。因此沉积循环全球性不如气体型循环，循环性能也很不完善。第14页3.水循环生态系统中所有物质循环都是在水循环推进下完毕，因此，没有水循环，也就没有生态系统功能，生命也将难以维持。第15页第二节水循环

全球水循环

水循环受太阳能推进，在陆地、大气和海洋形成全球水循环系统。第16页第17页第18页第19页第20页降雨截留穿透雨蒸腾渗透地表蒸发地表径流地下径流生态系统中水循环第21页第三节

碳、氮、磷和硫循环一、碳循环碳是一切生物体中最基本成分。库在大气和海洋。第22页第23页第24页第25页海洋和大气CO2调整CO2CO2溶于海水H2CO3水体中生物H++CO3

2-

CaCO3海底沉积物第26页Greenhouseeffects温室气体重要包括：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。温室效应：大气中对长波辐射具有屏蔽作用温室气体浓度增长使较多辐射能被截留在地球表层而导致温度上升。第27页溫室效应影响1996年联合国气候变化政府间专家委员会(IPCC)评估汇报，二氧化碳浓度已从工业革命前280PPMV增长至1994年358PPMV。预估21时全球平均地面气溫，将比1990年上升1.0～3.5℃，海平面將上升15～95公分；全球气候与生态环境将产生如下变化：海平面上升，淹沒陆地。全球气候常常发生暴雨或干旱。土地沙漠化，生态环境变化。第28页二、氮循环固氮作用：（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、与豆科植物共生根瘤菌和蓝藻等自养和异养微生物。第29页细菌分解硝酸盐氨或铵盐大气中氮NOX第30页第31页第32页第33页氨化作用：由氨化细菌和真菌作用将有机氮分解成为氨和氨化合物，氨溶水成为NH4+，为植物运用。硝化作用：在通气良好土壤中，氨化合物被亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，供植物吸取运用。反硝化作用：反硝化细菌将亚硝酸盐转变成大气氮，回到大气库中。第34页三、磷循环磷循环属经典沉积循环。磷以不活跃地壳作为重要贮存库。岩石经土壤风化释放磷酸盐和农田中施用磷肥，被植物吸取进入植物体内，含磷有机物沿两条循环支路循环：一是沿食物链传递，并以粪便、残体偿还土壤；另一是以枯枝落叶、秸秆偿还土壤。多种含磷有机化合物经土壤微生物分解，转变为可溶性磷酸盐，可再次供应植物吸取运用，这是磷生物小循环。在这一循环过程中，一部分磷脱离生物小循环进入地质大循环，其支路也有两条：一是动植物遗体在陆地表面磷矿化；另一是磷受水冲蚀进入江河，流入海洋。

第35页第36页四、硫循环第37页第38页第39页伦敦烟雾事件伦敦1952年2月5日到8日，雾大无风，家庭和工厂排出烟尘经久不散，大气中SO2含量3.8毫克/立方米，烟尘4.5毫克，居民普遍呼吸困难、咳嗽、喉痛、呕吐和发热，4天内死亡约4000人。第40页第五节有毒有害物质循环一、有毒有害物质循环一般特点有毒有害物质循环是指对有机体有毒有害物质进入生态系统后，沿着食物链在生物体内富集或被分解过程。

第41页生物放大作用（食物链浓集效应）：某些物质当他们沿食物链移动时，既不被呼吸消耗，又不轻易被排泄，而是浓集在有机体组织中，这一现象称为生物放大作用。第42页二、有毒有害物质循环实例（一）DDT人工合成有机氯杀虫剂。1.危害：（1）消灭害虫同步，无选择地将益虫、益鸟和害虫天敌杀死。如美国加利福尼亚州，由于滥用DDT，1967年有19%蜜蜂被杀死，导致水果和蜜糖急剧减产。第43页(2)DDT不溶于水，而溶于脂肪，极易通过食物链而浓集。(3)DDT通过食物链进入动物体后，使钙代谢功能丧失，从而使鸟类蛋壳变薄，雌鸟附卵时将蛋压破，从而使禽类数量减少。第44页水体中DTT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第45页第46页（二）、汞日本一家工厂把含汞未加处理废气废渣排入水俣湾，汞进入鱼虾体内，经食物链传递到人体内积存，引起甲基汞慢性中毒。1953年开始出现发病，病人手脚麻木，听觉失灵，运动失调，严重时呈疯癫状态，直至死亡，人称水俣病。（水俣湾中螃蟹体中含汞24ppm，受害人肾中含14ppm，而鱼容许水平为0.5ppm）。第