第五部分-植物生态学生态系统-4-物质循环.ppt

1、生态系统生态学，第13章，生态系统的物质循环，主要内容：生物地球化学循环的概念，全球物质循环和生态系统中物质循环可能存在的问题，全球生态系统的作用和保护，为什么要研究物质循环？根据生物地球化学循环的概念，生态系统从大气、水和土壤中获取养分，这些养分被绿色植物吸收，进入生态系统，被其他生物再利用，最终返回环境。这些循环的路径既包括生物和非生物过程，也包括一些地质和地理过程，因此它们被称为生物地球化学循环。可用作营养物的有机物、活生物体和生物残渣、不能用作营养物的有机物、煤、油、草碳等。无机物质，可用作营养物、空气、土壤、水等。不能用作营养物的无机物、岩石中的矿物质、同化物、光合作用、呼吸、分解和

2、排泄。水循环的基本概念、生物地球化学循环的类型以及水循环生态系统中的所有物质循环都是由水循环驱动的。因此，没有水循环，就没有生态系统的功能，生命将难以维持。气态循环元素或化合物可以转化为气态形式参与循环过程，它们的储存库是大气和海洋。气相循环连接大气和海洋，显然是全球性的，具有最完美的循环性能和快速的气体循环。例如CO2、N2、O2等。参与沉积旋回的物质分子或化合物主要通过岩石风化和沉积物溶解转化为可生物利用的营养物质，而海底沉积物向岩石圈组分的转化是一个相当漫长、缓慢和单向的物质转移过程，需要数千年才能计算出来，循环速度相对较慢。主要的水库是土壤、沉积物和岩石。因此，沉积循环的整体性不如气体

3、循环，循环性能也不理想。沉积循环、地质学、生物学、气象学、地质学、气象学、生物学、大气、溶解在水和土壤中的矿物、土壤和岩石、残余有机物(活的和死的)、全球水循环、生态系统中的水循环、大气CO2浓度和温度变化(夏威夷)、全球氮循环、生态系统中的氮循环、全球硫循环、生态系统中的氮循环、酸雨的危害、全球酸雨的危害、全球磷循环、生态系统中的磷循环、富氧化湖泊污水排放、全球物质循环系统、生态系统服务(ECO)生态系统的服务功能不同于生态系统功能所涵盖的含义服务功能是针对人类的，但值得注意的是，只有一小部分生态系统的服务功能被人类利用。生态系统的服务功能可以分为四个层次：生态系统的生产，包括生态系统的产品

4、和生物多样性的维护；生态系统的基本功能：包括授粉、种子传播、生物控制、土壤形成等。生态系统的环境效益：包括减轻旱涝灾害、气候调节、空气净化、废物处理等。生态系统的娱乐价值：包括休闲、娱乐、文化、艺术修养、生态美学等。自然生态系统与人类主导生态系统的关系，生态系统服务功能的价值分类可以根据生态系统服务功能和利用状况分为四类：直接利用价值主要指生态系统产品所产生的价值，可以通过产品的市场价格来估算；间接利用价值主要指不能商业化的生态系统服务功能，如维持和支持地球的生命支持系统。间接利用价值通常根据生态服务功能的类型来确定；选择价值是人们为将来直接和间接使用某些生态系统服务功能而支付的意愿；存在价值

5、，也称为内在价值，代表了人们为确保这种生态服务功能的持续存在而支付的意愿，是生态系统本身的价值。生态系统服务、一般商品或服务的特性可以通过市场流通，它们的价值(使用价值)可以用市场价格表示。生态系统服务不同于一般商品，许多服务项目不能以具体的物理形式体现，一些甚至没有受益的人意识到他们表现出“市场失灵”。两者的供给和需求明显不同，如下图所示。生态系统服务功能价值评估方法尚未完全进入市场，但对生态系统服务的“增量”或“边际”价值进行评估是有意义的。评价生态系统服务经济价值的方法有几种：直接市场价格法代替市场价格法、权变估价法、生产成本实际影响市场估价法、生态系统服务评价法、森林生态系统服务评价典

6、型案例中的主要服务价值、以柽柳入侵造成的生态系统服务损失评价为例、地球自我调节理论Gaia假说、Love lock margulis (1972、 地球上的生命盖亚(Gaia) 地球是一个由生物群、海洋、大气和土壤组成的复杂系统，它不仅改变地球上的环境，而且直接控制它的系统，从而维持地球的活动，使它更有活力。 要点：地球上所有的生物都在不断积极地调节他们的环境。争议：调解完成了吗？“一个新颖的望远镜”地球、火星和金星大气成分的比较，地球大气成分在地质时期的演变，盖亚假说的基础：如果地球上没有生命其他证据，地球的生态系统保持稳定。自诞生以来，太阳的辐射强度增加了25%。如果地球的温度仅仅取决于太

7、阳的辐射强度，那么在生命的10亿到15亿年中，地球应该处于冻结状态。事实上，地球表面温度一直保持在15度左右。即使在白垩纪和第三纪之间发生了大规模灭绝事件，地球的大气和地表变化仍然很小。地球是一个进化系统地球进化是渐进和间歇的结合，这与生物功能和影响密切相关。一般来说，地球科学家认为地球演化主要是地球化学和物理的演化，完全忽略了生物活动对地球演化的作用和影响。根据盖亚假说，这个系统是由地球上所有的生物和物质环境组成的，而这两个方面是不可分割的。这种进化系统理论认为气候和化学成分的调节是系统的应变特征。作为一个系统，盖亚在长期的自动调节中逐渐进化，有时会解体，这是由生物与环境之间的意外突变造成的。这一变化使系统的进化发展到一个新的状态，从25亿年前厌氧生物出现的太古代到富氧生物出现的元古代。已经成为研究热点、一些积极的研究成果，如果盖亚存在，请