生物圈系统的课件资料

生物圈系统的课件资料第1页/共118页1、概念地球上所有生物及其生活环境的总称。是囊括地球表面岩石圈上层、大气圈下层以及水圈的全部所有有生命存在的区域，由生物与非生物的物理化学环境组成的高度复杂的生态系统。第一节生物圈与生物多样性Ⅰ生物圈第2页/共118页2、组成生命物质又称活质，是生物有机体的总和。包括蛋白质、糖类、脂质核酸。生物生成性物质是由生命物质所组成的有机矿物质相互作用的生成物，如煤、石油、泥炭和土壤腐殖质等。生物惰性物质指大气底层的气体、沉积岩、黏土矿物和水。第一节生物圈与生物多样性Ⅰ生物圈第3页/共118页3、范围平流层下层对流层水圈岩石圈上层地面以上最大高度23Km，地面以下最深12Km。绝大多数在地上和海洋下100m范围内。第一节生物圈与生物多样性Ⅰ生物圈第4页/共118页4、生物圈存在的基本条件可以获得来自太阳的充足光能；存在可被生物利用的大量液态水；

海月水母（98%）、西瓜（>95%）有适宜生命活动的温度条件；存在生命物质所需的各种营养元素，包括O2、CO2以及N、C、K、Ca、Fe、S等，它们是生命物质的组成和中介。第一节生物圈与生物多样性Ⅰ生物圈第5页/共118页1.概念生物圈中最普遍的特征之一是生物体的多样性。生物多样性是指地球上动物、植物、微生物的纷繁多样性和它们的遗传及变异，即某一区域内遗传基因的品系、物种和生态系统多样性的总和。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性第6页/共118页2.种类①遗传（基因）多样性基因多样性包括分子、细胞和个体三个水平上的遗传变异度，是生命进化和物种分化的基础。既存在种群之间的基因多样性，也存在种群之内的基因多样性。基因多样性提供了栽培植物和家养动物的育种材料，使人们能够选育。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性第7页/共118页2.种类②物种多样性指地球上生命有机体的多样性，即动物、植物及微生物种类的丰富性，是人类生存和发展的基础。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性第8页/共118页2.种类③生态系统的多样性

指物种存在的生态复合体系的多样化和健康状态，即生物圈内的生境、生态群落（植物群落、动物群落）和生态过程（有机物的生产过程-营养物质循环过程-能量流动过程）的多样化。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性①②③第9页/共118页3.意义生物多样性的意义主要体现在生物多样性的价值。直接价值：食品、纤维、建筑、家具、药物及其它工业原料第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性第10页/共118页3.意义间接价值：仿生学、固定太阳能、调节水文、防止水土流失、调节气候、吸收分解污染物、贮存营养元素并促进养分循环和维持进化过程等方面都与生物多样性间接相关。许多目前认为无足轻重的物种，可能有着重要的潜在价值（蜱-高血压）。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性第11页/共118页3.意义此外，具有美学价值。两个黄鹂鸣翠柳，一行白鹭上青天。窗含西岭千秋雪，门泊东吴万里船。杜甫《绝句》迟日江山丽，春风花草香。泥融飞燕子，沙暖睡鸳鸯。杜甫《绝句》第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性第12页/共118页4.我国生物多样性特点

国情：国土辽阔，海域宽广，自然条件复杂多样，加之有较古老的地质历史（早在中生代末，大部分地区已抬升为陆地），孕育了极其丰富的植物、动物和微生物物种及其繁复多彩的生态组合，是全球12个“巨大多样性国家”之一（墨西哥、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、巴西、扎伊尔、马达加斯加、中国、印度、马来西亚、印度尼西亚和澳大利亚）。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性第13页/共118页特点：物种丰富；中国有高等植物3万余种，其中在全世界裸子植物15科850种中，中国就有10科约250种，是世界上裸子植物最多的国家。中国有脊椎动物6347种，占世界种数近14％。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性第14页/共118页特有属、种繁多；高等植物中特有种最多，约17300种，占中国高等植物总种数的57％以上。6347种脊椎动物中，特有种667种，占10.5％。动物：大熊猫、藏羚羊、金丝猴、白暨豚、扬子鳄、中华鲟等。植物：人参、银杉、水杉、珙桐、银杏等。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性第15页/共118页区系起源古老；由于中生代末中国大部分地区已上升为陆地，第四纪冰期又未遭受大陆冰川的影响，许多地区都不同程度保留了白垩纪、第三纪的古老残遗部分。如松杉类世界现存7个科中，中国有6个科。动物中大熊猫、白鳍豚、扬子鳄等都是古老孑遗物种。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性动物地理区划通用的划分单位一般是区系、界、区、亚区、省、周边、区段等，大陆动物区系、海洋动物区系第16页/共118页栽培植物、家养动物及其野生亲缘的种质资源非常丰富；

中国是水稻和大豆的原产地，品种分别达5万个和2万个。中国有药用植物11000多种，牧草4215种，原产中国的重要观赏花卉超过30属2238种。中国是世界上家养动物品种和类群最丰富的国家，共有1938个品种和类群。

第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性第17页/共118页生态系统丰富多彩。我国有世界上最高的青藏高原，有海南的热带雨林，有漠河的北极风光，生态系统是及其复杂多样的。地球陆生生态系统类型齐全，如森林、灌丛、草原和稀树草原、草甸、荒漠、高山冻原等各种类型。海洋和淡水生态系统类型也很齐全。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性第18页/共118页5.生物多样性受到威胁的主要原因：大面积森林采伐、火烧和农垦；第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-受威胁主要原因第19页/共118页5.生物多样性受到威胁的主要原因：草地过度放牧和垦殖；第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-受威胁主要原因第20页/共118页5.生物多样性受到威胁的主要原因：生物资源的过分利用；宁夏、内蒙挖甘草，青海挖虫草。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-受威胁主要原因第21页/共118页5.生物多样性受到威胁的主要原因：工业化和城市化的发展；第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-受威胁主要原因第22页/共118页外来物种的大量引进或侵入；紫茎泽兰（破坏草、解放草），原产墨西哥，1935年在云南首次发现。福建引进大米草白蚁：农作物、树木、房屋、堤坝、银。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-受威胁主要原因第23页/共118页无控制的旅游；第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-受威胁主要原因第24页/共118页污染；第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-受威胁主要原因第25页/共118页全球变暖；动植物对全球气候变化的反应包括：地理分布、生理、生活周期、迁徙习性和栖息地发生改变，生存能力降低等。-易引起生态混乱。海平面上升（栖息地破坏）、动植物病原体对温度敏感、病毒（sars高温）、极端气候现象增加、CO2浓度增加。各种干扰的累加效应。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-受威胁主要原因第26页/共118页6.特别容易灭绝的生物类群：具有较高营养级别的物种；

华南虎、地方特有种。是指“某一物种因历史、生态或生理因素等原因，造成其分布仅局限于某一特定的地理区域或大陆，而未在其他地方中出现”；

大熊猫、澳洲红袋鼠第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-容易灭绝的生物类群第27页/共118页6.特别容易灭绝的生物类群：发展缓慢的小规模种群的物种；第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-容易灭绝的生物类群第28页/共118页6.特别容易灭绝的生物类群：生物依赖集团中的最大成员；缺乏散播和迁移能力的物种；具有群集巢居习性的物种（蜜蜂集体中毒）；迁徙物种（信天翁、海豚和鲸鲨）；依赖不可靠资源的物种（熊猫-竹子）；对于干扰没有进化经历的物种。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-容易灭绝的生物类群第29页/共118页7.保护生物多样性的方法：建立保护区，就地保护；就地保护就是将有价值的自然生态系统和野生生物物种及其生境在原地划出一定面积，以建立保护区和保护点的方式将其严格保护起来，借此保护生态系统内生物的繁衍与进化，维持生态系统的结构和物种能量流动与其它生态学过程的正常进行，使系统得到整体保护。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-保护方法第30页/共118页7.保护生物多样性的方法：1956年广东鼎湖山建立第一个自然保护区，到2007年8月已经有303个，如珠穆朗玛峰、雅鲁藏布大峡谷、三江源、可可西里、西双版纳国家自然保护区。此外，国家森林公园也是就地保护的一种形式，兼有保护和旅游的双重功能。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-保护方法第31页/共118页7.保护生物多样性的方法：迁地保护和离体保存；迁地保护：将保护对象的部分种群迁出原地以外，在动物园、植物园、水族馆、畜牧场、引种繁育中心等人工保护中心，进行驯养和繁殖，使其种群数量不断扩大。如白暨豚、中华鲟、东北虎。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-保护方法第32页/共118页7.保护生物多样性的方法：离体保存:植物种子库动物细胞库、精子库、配子库、胚胎库中科院昆明动物所建立了颇具规模的野生动物细胞库，有昆虫、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳动物的细胞。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-保护方法第33页/共118页7.保护生物多样性的方法：建立生物多样性保护区网络；如国际间各种保护生物多样性的组织。生态系统的恢复和改善。

如加大科研力量、科研资金的投入，加强公民的环保意识等。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-保护方法第34页/共118页为了保护全球的生物多样性，1992年在巴西首都里约热内卢召开的联合国环境与发展大会上，153个国家签署了《生物多样性公约》。1993年12月29日，《生物多样性公约》正式生效。2001年第55届联合国大会通过第201号决议，将“国际生物多样性日”由原来的每年12月29日改为5月22日。第一节生物圈与生物多样性Ⅱ生物多样性-保护方法第35页/共118页1.环境：指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。简单说，生物生存空间所存在的一切作用因素和条件的综合。第一节生物圈与生物多样性Ⅲ生物与环境第36页/共118页2.生态学：研究生物与环境之间相互关系的学科。3.生态因子：把对生物的生命活动起直接作用的环境元素叫做生态因子。根据性质划分：气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子和人为因子（非孤立、单独的而是综合起作用）。第一节生物圈与生物多样性Ⅲ生物与环境第37页/共118页4.主导因子：虽然各个生态因子对生物共同地、综合地发生作用，但生物生长发育的某一阶段，在共同起作用的生态因子中，总有一种因子起主导的、决定性作用，这种起决定性作用的因素，叫做主导因子，其他叫做次要因子。5.生境：具体的生物个体或群体居住地段的所有生态因素的总体。第一节生物圈与生物多样性Ⅲ生物与环境第38页/共118页6.限制因子：如果当一个或几个生态因子的质或量低于或高于生物所能忍受的临界线时，不管其它因子是否合适，生物的生长发育和繁衍都会受到影响，甚至引起死亡，这样的生态因子称为限制因子或限制因素。干旱区-水分寒冷区-温度第一节生物圈与生物多样性Ⅲ生物与环境第39页/共118页1.概念地球上的任何生物有机体都不是单独地或杂乱无章地生活着，而是在一定的自然环境下，由特定的绿色植物、动物和微生物种类结合在一起，它们通过各种方式彼此联系、相互作用而共同生活在一起，形成一个完整的生物群体，这种生物群体称为生物群落。即生物群落是在相同时间聚集在同一地段上的物种种群的集合。第二节生物群落Ⅰ群落第40页/共118页植物的生活型：指植物长期在外界环境的作用下，用以适应环境条件的躯体结构、大小、形状等所呈现的适应形态，即植物的形状类别称为生活型。如乔木、灌木、藤本、草本和附生植物等。植物群落的结构：主要指植物群落的种类组成及植物群落的空间分布状态。第二节生物群落Ⅱ群落结构第41页/共118页群落垂直成层现象：由于环境的逐渐变化，导致对环境有不同需求的动植物生活在一起，这些动植物各有其生活型，其生态幅和适应特点也各有差异，它们各占据一定的空间，并排列在空间的不同高度和一定土壤深度中。群落这种垂直分化就形成了群落的层次，称为群落的垂直成层现象。高大乔木-灌木-草本-苔藓、地衣、菌藻（通常4-5层，农业植物一般只有一个层次）。第二节生物群落Ⅱ群落结构第42页/共118页层间植物：有些群落中还有不属于任何一层的，如藤本植物、寄生植物、附生植物等，它们攀附在其它植物上或依赖其它植物为生，本身不构成一个层次，这种植物叫层间植物。喜阳的攀附在高大乔木的上层，喜阴的则附生在森林内荫湿部位的树干上。热带森林的藤本和附生植物非常发育。第二节生物群落Ⅱ群落结构第43页/共118页1.概念生态群落的演替是物种组成和群落结构及功能随时间的变化，它是一种连续的、单方向的、有顺序的变化过程。一年生杂草-多年生杂草-灌木-早期演替树木-晚期演替树木。第二节生物群落Ⅲ群落演替第44页/共118页2.分类（1）依据驱动因素分类：自发演替：自发的或由内因驱动的。异发演替：由于外界环境因素引起的，是相对于自发演替而言的。如地球物理-化学变化引起的演替。冰川在欧洲三次前进，三次后退，引起了生物区系的三次前进，三次后退。气候温和时，需光的树种（松树、桦树）朝北挺进，取代耐阴的树种。第二节生物群落Ⅲ群落演替第45页/共118页2.分类（2）依据演替起始条件分类：

原生演替：指发生于以前或新近形成的没有被植被覆盖过的原生裸地上的群落演替。如新近暴露的岩石表面、冲击层表面。

次生演替：指发生在过去有植被覆盖，但后来被人类、动物、火灾、大风、洪水等破坏了的地段的演替。第二节生物群落Ⅲ群落演替第46页/共118页（3）依据发展方向分类：顺向演替：发生于裸露地面或撂荒地面的群落经过一系列发展变化，演替方向朝着群落结构由简单向复杂，生物种类由少到多，群落由不稳定到稳定，总趋势朝向逐渐符合当地主要生态环境条件（如气候和土壤）的演替过程。第二节生物群落Ⅲ群落演替第47页/共118页逆向演替：当群落受到干扰破坏超过一定限度后，朝着群落更加简单化、不稳定的方向发展，称作逆向演替。例:高强度放牧下的草原，草群覆盖度降低，甚至出现次生裸地。第二节生物群落Ⅲ群落演替第48页/共118页

1.概念生态系统是指一定时间和空间内，生物组分与非生物环境之间相互联系、相互作用，完成一定功能的统一体。生态系统是指在一定空间范围内的全部生物和非生物成分之间，构成一个不可分割的，具有能量转换、物质循环和代谢功能的生态学单位。生态系统=生物群落+环境第三节生态系统的组成与结构Ⅰ生态系统的概念第49页/共118页

2.范围从结构和功能的完整性看，生态系统可大可小：大到整个生物圈，小到含有藻类的一滴水。可具体可抽象：一个池塘、一片森林、一块草地都是一个生态系统；在空间范围上很抽象。第三节生态系统的组成与结构Ⅰ生态系统的概念第50页/共118页第三节生态系统的组成与结构Ⅱ生态系统的组成成分两大部分：生物成分和非生物成分，或称生命系统和环境系统；四个基本成分：生产者、消费者、还原者（分解者）、非生物环境第51页/共118页含义：一是各种生物的空间配置（分布）状态；二是组成成分及营养结构。具体来说，包括以下三种：（一）空间结构（二）物种结构（三）营养结构第三节生态系统的组成与结构Ⅲ生态系统的结构第52页/共118页（一）空间结构指生态系统中各种生物的空间配置（分布）状况，亦即生物群落的空间格局状况。如同群落结构一样，生态系统中生物的种类、数量、及其空间配置（水平分布、垂直分布）的时间变化（发育、季相）以及地形地貌等因素（山地、平原）构成了生态系统的空间结构。第三节生态系统的组成与结构Ⅲ生态系统的结构第53页/共118页（二）物种结构指生态系统中各类物种在数量方面的分布特征。

各类生态系统在物种数量及规模上的差异很大，如水域生态系统的生产者主要是须借助显微镜才能分辨的浮游藻类，而森林生态系统的生产者却是可高达数十米的大树。第三节生态系统的组成与结构Ⅲ生态系统的结构第54页/共118页（三）营养结构指食物网及其相互关系。1.食物链指生态系统中生物组分通过吃与被吃的关系彼此联系起来的一个序列，组成一个整体，就像一条链锁一样，这种链锁关系就称为食物链。第三节生态系统的组成与结构Ⅲ生态系统的结构第55页/共118页①捕食食物链也称草牧食物链，其能量发端于植物，到草食动物，再到肉食动物，是直接消耗有机体及其部分的食物链。在陆地上起始于绿色植物，水体中起始于浮游植物。典型的如“草-蝗虫-老鼠-蛇-鹰”

“浮游植物—>浮游动物—>小鱼—>大鱼—>鲨鱼”。第三节生态系统的组成与结构Ⅲ生态系统的结构第56页/共118页②腐生食物链也称残渣食物链，是由多种微生物参与，以死亡的有机体为营养源，通过腐烂、分解将有机质还原为无机物质的食物链。天麻和水晶兰是腐生植物，蚯蚓是一种腐生动物。“动植物尸体、排泄物—>真菌、细菌—>CO2、水、矿物质、热能”第三节生态系统的组成与结构Ⅲ生态系统的结构第57页/共118页③寄生食物链以活的有机体为营养源，以寄生方式生存的食物链。一般开始于较大生物体，如“哺乳动物-跳骚-原生动物-细菌-病毒”，“大豆-菟丝子”都是典型的寄生食物链。“稻草喂牛-牛粪养蚯蚓-蚯蚓养鸡-鸡粪加工喂猪-猪粪投塘养鱼”-混合食物链第三节生态系统的组成与结构Ⅲ生态系统的结构第58页/共118页2.营养级指生物在食物链上所处的位置，食物链上的每一个环节就称为一个营养级。“草-牛-人”食物链中，分别为第一、第二、第三营养级。自然界中的每个生物种群都处在一定的营养级上，但也有一些种群可以处于几个营养级。第三节生态系统的组成与结构Ⅲ生态系统的结构第59页/共118页3.食物网在生态系统中，各种生物之间取食与被取食的关系，往往不是单一的，营养级常常是错综复杂的。一种消费者同时取食多种食物，而同一食物又被多种消费者取食，于是形成食物链之间交错纵横，彼此相连，构成一种网状结构，这就是食物网。第三节生态系统的组成与结构Ⅲ生态系统的结构第60页/共118页4.食物链的生物放大作用食物链的另一个重要特点就是某些物质，尤其是一些有毒物质进入生物体后难以分解或排出，在生物体内积累，使其体内这些物质的浓度超过环境中的浓度，造成生物浓缩，或称生物富集。这些物质沿食物链从低营养级生物到高营养级生物传递，使处于高营养级生物体内的这些物质的浓度极为显著地提高，这种现象称为生物放大。第三节生态系统的组成与结构Ⅲ生态系统的结构第61页/共118页有利方面：利用蜈蚣草、大叶井口边草修复重金属污染的矿山土地（地理所陈同斌）。不利：DDT富集生物体内，威胁人类健康。汞中毒，日本九州鹿儿岛水俣市家猫狂奔、集体跳水，不少人全身疼痛，1965年查明是上游含汞废水，经过“浮游生物-小昆虫-底层鱼-肉食鱼-家猫、人”途径产生汞毒害。第三节生态系统的组成与结构Ⅲ生态系统的结构第62页/共118页一、生物生产二、能量流动三、物质循环四、信息传递第四节生态系统的功能第四节生态系统的功能第63页/共118页1.概念生态系统中的生物生产包括初级生产和次级生产两个过程。前者是生产者（主要是绿色植物）把太阳能转化为化学能的过程，又称植物性生产或第一性生产；后者是消费者（主要是动物）的生命活动将初级产品转化为动物能，故称之为动物性生产。第四节生态系统的功能Ⅰ生物生产第64页/共118页1、概念生态系统的能量流动是指能量通过食物网络在系统内的传递和耗散过程。能量流动始于生产者的初级生产，止于还原者功能的完成，整个过程包括能量形态的转变、能量的转移、利用和耗散。第四节生态系统的功能Ⅱ能量流动第65页/共118页2、流动的主要路径以农业生态系统为例，途径如下：①太阳辐射的能量进入生态系统；②以植物有机体储存的能量，沿食物链流动转化；③生态系统中能量的外界输入及输出；第四节生态系统的功能Ⅱ能量流动第66页/共118页3、流动渠道生态系统是通过食物关系使能量在生物间发生转移的。这是因为生态系统生物成员之间最重要、最本质的联系是通过营养（即食物关系）实现的。植物-食草动物-食肉动物第四节生态系统的功能Ⅱ能量流动第67页/共118页第四节生态系统的功能Ⅱ能量流动-能量传递的效率1、生态金字塔

是反映食物链中营养级之间数量及能量比例关系的一个图解模型。根据生态系统营养级的顺序，以初级生产者为底层。各营养级的数量与能量比例通常是基部宽、顶部尖，类似金字塔形状，所以形象地称之为生态金字塔。

第68页/共118页第四节生态系统的功能Ⅱ能量流动-能量传递的效率类型：个体数金字塔生物量金字塔能量金字塔

百姓挨饿，何不食肉糜？-晋惠帝司马衷第69页/共118页第四节生态系统的功能Ⅱ能量流动-能量传递的效率2、生态效率在食物链中，后一营养级对前一营养级生物能量利用的百分比叫做能量的传递效率或生态效率。第70页/共118页3.林德曼效应：也叫十分之一定律，即每个营养级的能量大约有1/10传递到下一个营养级。4.5%-20%之间第四节生态系统的功能Ⅱ能量流动-能量传递的效率第71页/共118页生产者消费者还原者腐生生物分解和呼吸消费者呼吸生产者呼吸光和作用第四节生态系统的功能4.能量流动特点能量来源于太阳能，利用率1%左右；沿食物链营养级自低级到高级单向流动，不可逆和非循环性；能量沿食物链逐级减少，10%。Ⅱ能量流动-能量传递的效率第72页/共118页物质循环：参与合成生物有机体的各种营养元素在生物和非生物环境之间进行的循环过程。一、物质循环的层次和类型二、物质循环的特征三、典型物质循环过程第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环第73页/共118页1.物质循环的层次：①生物个体层次的物质循环生物个体吸收营养物质建造自身，经过代谢活动，生物从外界取得生存必需的物质，并使这些物质变为本身的物质，同时把体内产生的废物排出体外。再经分解者的作用归还于环境。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-层次及类型第74页/共118页1.物质循环的层次：②生态系统层次的物质循环在初级生产者的代谢基础上，通过各级消费者和分解者把营养物质归还于环境之中，又称为生物小循环或营养物质循环。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-层次及类型第75页/共118页1.物质循环的层次：③生物圈层次的物质循环（生物地球化学循环）是营养物质在各生态系统之间的输入与输出，以及它们在大气圈、水圈和土壤圈之间的交换。生态系统是“天”（能量的来源）与“地”（物质的来源）的结合。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-层次及类型第76页/共118页2.类型生物地球化学循环包括地质大循环和生物小循环：地质大循环和生物小循环●地质大循环：指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，生物有机体再以死体、残体或排泄形式将物质或环境返回环境，进入大气、水、岩石、土壤和生物五大自然全层的循环。特点：时间长、范围广，是闭合循环。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-类型第77页/共118页●生物小循环：指环境中的元素经生物体吸收，在生态系统中被多层次利用，然后经过分解者的作用，再为生产者吸收、利用。特点：循环时间短、范围小，是开放式的循环。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-类型第78页/共118页根据物质在循环时所经历的路径的不同，从整个生物圈的观点出发，生物地球化学循环可划分为气相型循环和沉积型循环。气相型循环和沉积型循环●气相型循环●沉积型循环第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-类型第79页/共118页气相型循环(gaseoustypecycles)其贮存库在大气圈或水圈（海洋）中，即元素或化合物可以转化为气体形式，通过大气进行扩散，弥漫在陆地或海洋上空，在很短时间内可以为植物重新利用，循环比较迅速。--完全型循环碳、氮、氧等元素:水圈—>大气圈—>植物第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-类型第80页/共118页沉积型循环(sedimentarycycles)矿物元素土壤地壳—>植物—>环境—>沉积—>岩石—>抬升、风化这类循环缓慢，容易受到干扰，称不完全循环。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-类型第81页/共118页1.库与流库(pool)物质在循环过程中被暂时固定、存储的场所。●植物库●动物库●大气库●土壤库●水体库交换库贮存库第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-特征（容积大、交换慢、非生物成分）（容积小、交换活跃、生物成分）水体-磷浮游生物-磷第82页/共118页流(flow)物质在库与库之间的转移运动状态。●能量流●物质流●信息流第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-特征第83页/共118页没有库，环境资源不能被吸收、固定、转化为各种产物；没有流，库与库之间不能联系、沟通，则物质循环短路，生命无以维持，生态系统瓦解。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-内能流与物流的关系第84页/共118页2.生物量在某一特定时刻，单位面积或体积内积存的有机物质总量。可指某种生物的生物量，也可指全部植物、动物和微生物的生物量。生物量=生产量-减少量第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-特征被取食、寄生或死亡、脱毛等损失的量第85页/共118页3.周转率与周转期周转率指系统达到稳定状态后，某一组分中的物质在单位时间流出（流入）的量占总量的份额。周转期是周转率的倒数。如，森林现存量500t/hm2,年净生产量50t/hm2

，则周转率50/500=0.1,周转期为10年。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-特征第86页/共118页4.循环效率当生态系统中某一组分的库存物质，一部分或全部流出该组分，但并未离开该系统，并最终返回该组分时，系统发生了物质循环。循环物质占总输入物质的比率，称为物质的循环效率。草场-虫-鸟第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-特征分解第87页/共118页5.内能流与物流的关系能量流是物质流的动力物质流是能量流的载体第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-特征能量流单向递减，物流会改变形态不会消灭且反复循环。第88页/共118页6.物质循环的调节

自我调节：CO2浓度增高-光合作用增强土壤有效氮缺乏—固氮微生物大量发展人为调节：污染物质排放-破坏物质循环第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-特征第89页/共118页碳循环氮循环磷循环硫循环第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程第90页/共118页

碳是地球上储量最丰富的元素之一，广泛地分布于大气、海洋、地壳沉积岩和生物体中。同时碳又是有机化合物的基本成分，是构成生命体的基本元素。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程-碳循环第91页/共118页在风化过程中，沉积物中的碳有两种循环方式：干酪根与氧反应产生二氧化碳MgCO3、CaCO3受地下水溶解产生Ca2+、Mg2+和HCO3-

由地下水带入海洋

浮游生物和珊瑚摄取Ca2+和HCO3-构成CaCO3骨骼生物死亡之后，碳酸钙就沉积在海底第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程-碳循环碳的地球化学循环干酪根是沉积岩中不溶于一般有机溶剂的沉积有机质；与其相对应，岩石中可溶于有机溶剂的部分，称为沥青。第92页/共118页大气中的CO2被植物吸收通过光合作用转变成有机物质通过呼吸作用和细菌分解作用转换为CO2进入大气第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程-碳循环碳的生物循环第93页/共118页第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程-碳循环第94页/共118页二氧化碳问题自然界的碳循环处于一种均衡的状态，使地球的环境基本保持不变。然而人类对煤、石油和天然气等含碳能源的大量开采利用，致使更多的CO2被排入大气。CO2能吸收地表的红外辐射，是一种典型的温室气体。1880～1980温度与大气中CO2浓度的关系第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程-碳循环第95页/共118页氮循环氮在地球大气圈、岩石圈和生物圈都有分布:●大气中氮的储量最为丰富（78%）;●地壳中的氮是常见元素之一;●生物圈中的氮最少，但对生命体有决定性的作用。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程-氮循环第96页/共118页固氮作用●通过闪电、宇宙射线、火山爆发活动的高能固氮，形成氨或硝酸盐；●工业固氮；●生物固氮：根瘤菌、蓝藻等固氮，占地球固氮的90%。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程-氮循环第97页/共118页反硝化作用：也称脱氨作用，反硝化细菌将亚硝酸盐转变为氮气。氨化作用：由氨化细菌和真菌的作用将有机氨（氨基酸和核酸）分解为氨化合物。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程-氮循环大气N2闪电固氮菌蓝藻硝酸盐反硝化细菌植物体->动物蛋白残体及含氮排泄物氨化作用氨硝化作用硝化作用：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。第98页/共118页磷的作用1.磷的作用●磷是有机体不可缺少的元素；●生物细胞内发生的一切生物化学反应中的能量转移都是通过高能磷酸键在二磷酸腺苷（ADP）和三磷酸腺苷（ATP）之间的可逆转化实现的；●磷是构成核酸的重要元素。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程-磷循环第99页/共118页磷循环2.生态系统中磷的来源●磷酸盐岩石和沉积物

●鸟粪和动物化石第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程-磷循环第100页/共118页磷酸盐岩石鸟粪动物化石侵蚀开采溶解磷酸盐浮游植物鸟和鱼植物动物海洋沉积物分解陆地生态系统第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程-磷循环3.磷循环示意图第101页/共118页磷酸盐进入水体和土壤，供植物吸收利用，然后进入食物链，这些磷的大部分随水流失到海洋的沉积层中。因此，在生物圈内，磷的大部分只是单向流动，形不成循环。磷酸盐资源也因而成为一种不能再生的资源。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程-磷循环第102页/共118页第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程-硫循环硫循环示意图第103页/共118页酸雨问题由于燃烧含硫燃料和熔炼有色金属，大量SO2进入大气。目前大气中所含的SO2，1/3来自人类的活动。在大气尘埃中Fe、Mn等金属的催化下，SO2一部分转化为SO3并遇水气而生成硫酸，形成酸雨。我国的西南地区已经成为世界三大酸雨灾害区之一（西欧,北美和东南亚）。第四节生态系统的功能Ⅲ物质循环-典型物质循环过程-硫循环第104页/共118页1.概念信息传递（信息流）：指生态系统中各生命成分之间及生命成分与环境之间的信息流动与反馈过程，是生物之间、生物与环境之间相互作用、相互影响的一种特殊形式。第四节生态系统的功能Ⅳ信息传递第105页/共118页2.类型物理信息：以物理过程为传递形式的信息称作物理信息。声、光、色。孔雀开屏-求偶大雁鸣叫-示警虎、狮吼叫眼镜蛇抬头-警告狗叫-警告、示威第四节生态系统的功能Ⅳ