深圳大学植物与低碳经济课件-张永夏

1、1,张永夏 副教授 深圳大学生命科学学院 2010.10,植物与低碳环境,2,3,、相关成绩,4,5,提纲,低碳经济 碳的来龙去脉-碳在全球的循环途径 植物及其在低碳环境中的作用 建议,6,1. 低碳经济,“低碳经济”概念的基本内容 低能耗 低污染 作为国际经济外交话题：谁比谁低？ 政策框架/概念 英国领头 2003年2月我们的能源未来：创造一个低碳经济.uk/files/file10719.pdf 到2050年，把英国变成一个低碳经济国家 发展、应用和输出先进技术，创造新的商业和就业机会 使英国乃至欧洲在全球能源市场发展方面世界领先,7,2 .全球碳循环及相关过程,全球

2、碳循环（global carbon cycle）：指碳素在地球各个圈层（大气圈、水圈、生物圈、土壤圈、岩石圈）之间的迁移转化和循环周转的过程。 其主要过程包括陆地和海洋生物圈的碳固定与呼吸排放，土壤圈的碳平衡，河流的碳运输以及海底和岩石圈的碳沉积等。 就流量来说，全球碳循环中最重要是是CO2的循环，CH4和CO是较次要的循环。,8,碳循环途径： （1）在光合作用和呼吸作用之间的细胞水平上的循环； （2）大气CO2和植物体之间的个体水平上的循环； （3）大气CO2植物动物微生物之间的食物链水平上的循环。 以上这些循环均属于生物小循环。 （4）此外, 碳以动植物有机体形式深埋地下，在还原条件下，形

3、成化石燃料，于是碳便进入了地质大循环。,9,The Carbon Cycle,10,大气碳库 ： 海洋碳库 ： 陆地生物圈碳库： 岩石圈碳库 ：,2.1 地球上的主要碳库,11,The Carbon Cycle,92,90,750,6,1,1015gC,12,2.2 陆地生态系统碳库,陆地生态系统碳库（terrestrial ecosystem carbon pool）：生态系统以有机物质的形式暂时或永久性地贮存碳的功能称为生态系统的碳库功能，具有贮存碳功能的各生态系统的组分或类型都可以称为不同名称的碳库。 按植被类型划分：森林碳库（forest carbon pool)、农田碳库(agric

4、ulture carbon pool)、湿地碳库( swamp carbon pool)、水体碳库(aquatic carbon pool)等； 按生态系统的组分划分：土壤碳库(soil carbon pool)、植被碳库(vegetation carbon pool)、凋落物碳库(litter carbon pool)、近地大气碳库(near earth atmospheric carbon pool)等。,13,陆地表层碳库是最复杂的碳库，受人类活动的影响最大 。 陆地碳库主要以三种形式存在：植物碳库、凋落物（残落物）碳库、土壤有机碳库（腐殖质）。 1、植物碳库：陆地表层生态系统中，包括森

5、林、草地和农田等植被系统大约贮存了466Pg C的碳，约相当于大气中碳贮存量的62。 2、土壤：土壤和腐殖质中碳的贮量更大，约为2 011Pg C，约为大气碳贮量的2.6倍。,14,动物和植物的主要区别 The Main Difference of Plants with Animals,3.植物的基本特征 Plants Basic Feature,15,4.植物在自然界中的作用,4.1 植物的光合作用,光合作用Photosynthesis： 二氧化碳+水淀粉+氧气+能量 实质：把无机物合成有机物（物质转化） 把光能转变为化学能（能量转化） 作用：三项伟大的宇宙作用： 将无机物转化为有机物 将

6、光能转化为可贮存的化学能 补充大气中的氧,The Effects of Plant on Nature,Plants Photosynthesis,16,植物的光合作用的主要部位,17,18,19,Movie,20,叶绿体与光合色素,(一)结构与成分 被膜 外膜 内膜 间质 ：(含可溶性蛋白质，酶类，DNA，RNA，核糖体等) 类囊体 (基粒) 基粒片层 间质片层,21,叶绿体模拟图,22,23,24,C3植物和C4植物,澳大利亚科学家MDHatch和CRSlack在研究玉米、甘蔗等原产热带地区的绿色植物发现，当向这些植物提供14CO2时，光合作用开始后的1s内，90%以上的14C出现在含有四

7、个碳原子的有机酸草酰乙酸（C4）中，随着光合作用的进行，C4中的14C逐渐减少，而C3中的14C逐渐增多。,C4植物的发现：,25,什么叫C4植物？举例。,光合作用时CO2中的C首先转移到C4里，然后再转移到C3中的植物，叫做C4植物。 例如：玉米、甘蔗、高粱等热带植物。,什么叫C3植物？举例。,光合作用时CO2中的C直接转移到C3里的植物，叫做C3植物。 例如：小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。,26,C3植物和C4植物叶片结构特点,C3植物,C4植物,27,部分C4植物,高梁,甘蔗,粟( 谷子,小米),苋菜,玉米,28,部分C3植物,29,30,4.植物在自然界中的作用

8、,4.2 植物在自然界物质循环中的作用,碳循环 Carbon cycle ： 空气中的CO2以容量计，仅为0.03%。据估计，碳按重量计，大气中总含量约600吨，绿色植物在进行光合作用的过程中要吸收大量的碳，假设：大气中的CO2不加补充，按地球上每年绿色植物要用19吨碳酸态的碳计算，只要30余年，大气中的CO2就将消耗殆尽。可是事实上却不然。在漫长的岁月里，大气中的CO2始终维持着相对平衡，这说明自然界的CO2一直在不断得到补充。,The Effects of Plant on Nature,Plants Effect on Nature Matrial Cycle,31,北京市园林科学研究所

9、 李延明等,32,测算标准,乔木类胸径20cm； 灌木类冠幅2.5m，冠高2m； 地被草本植物以1m2为单位,33,厚朴（M.officinalis Rehd. et Wils. ）,落叶乔木，叶大，顶端圆。我国特产，分布于长江流域及华南。树皮、花、果药用。,34,凹叶厚朴M. biloba（Rehd.et Wils. ）Cheng,叶二裂，产我国东部、中南部等。,35,辛夷（木兰，紫玉兰）（M.liliflora Desr.）,叶倒卵形，外轮花被3，披针形，其余的矩圆状卵形，外面紫红色或紫色。原产湖北，各地栽培。花蕾入药。,36,玉兰（M.denudata Desr. ）,花大，白色，有芳香

10、，花被3轮，共9片，大小约相等。黄山有野生，各地栽培，供观赏。花蕾药用。,37,天女花 M. sieboldii K. Koch,38,2.含笑属（Michelia）,花腋生，开放时不全部张开，雌蕊轴在结实时伸长成柄，每心皮有胚珠2个。,39,含笑M. figo（Lour. ）Spreng.,40,白兰花（M. alba DC.）,叶披针形，花白色，花瓣狭长有芳香。原产印度尼西亚，我国华南各地栽培，供观赏。花及叶可提取芳香油和药用。,41,3.鹅掌楸属（Liriodendron）,叶分裂，先端截形，具长柄。单花顶生，萼片3，花瓣6。翅果不开裂。本属自白垩纪至第三纪广布于北半球。现仅残留2种，分

11、别在北美和中国。,42,鹅掌楸（马褂木）L. chinense（Hemsl.）Sarg.,小枝灰色或灰褐色，叶中部每边有1宽裂片。内面的花被片黄色。产我国长江以南各省区。因其叶形奇特，常栽植于庭园，树皮入药。,43,北美鹅掌楸（百合木）（L. tulipifera L.）,小枝褐色或紫褐色。叶片每边有12个，少为 34个短而渐失的裂片，花被片灰绿色。产北美大西洋岸。我国栽培，供观赏。,44,4.木莲属（Manglietia）,常绿，单叶，花顶生，每心皮具4至较多胚珠。,45,木莲M. fordiana（Hemsl.）Oliv.,叶长椭圆状，披针形，叶柄红棕色。产浙江、安徽以南。,46,大花惠兰

12、 Cymbidium x,被子植物-兰花,47,西藏虎头兰C. tracyanum,48,独蒜兰 Pleione,49,兜兰 Paphiopedilum,50,蝴蝶兰 Phalaenopsis,51,文心兰 Oncidium,52,卡特兰 Catteya,53,万带兰 Vanda,54,蜘蛛兰 Arachnis,55,罗斯兰 Rossioglossum,56,柏拉兰 Brassavola,57,鹤顶兰Phaius tankervilleae,58,接瓣兰Zygopetalum,59,4.3 植物对环境保护的作用,净化作用：对大气、水域及土壤的污染具有净化作用，其途径是吸收，吸附，分解或富集。

13、监测环境作用：监测植物对有毒气体敏感的植物主要在叶片上显示出受害的症状。利用它们来监测有毒气体的浓度，指示环境污染的程度。 监测环境植物空气中SO2为浓度15PPM时，人才能嗅到；而SO2为浓度0.3PPM时，植物就会出现症状。如:百日草、波斯菊、波菜、胡萝卜可监测 SO2； 唐菖蒲、郁金香监测 HF；波斯菊、桃监测 Cl2等。 其它：杀菌（散发杀菌素）、减低噪音等。,Plants Effect on Environmental Protection,60,苔藓植物在生物圈中的作用,1. 监测空气污染的指示植物;,2. 群集生长的苔藓植物，植株之间的空隙很多。因此它们具有良好的涵养水分的作用,61,3）蕨类植物,62,蕨类植物,半边旗,蜈蚣草,63,4. 植物在自然界中的作用,4.4 植物对水土保持的作用,据估计，黄河每年挟带的流沙16亿吨；长江流域的土壤总侵蚀量已达到24亿多吨，相当每年毁坏土地约720万亩。,The Effects of Plant on Nature,Plants Effect on Water and Soil Conservation,64,65,66,67,68,5、建议-适应全球气候变化的森林碳管理对策,减缓温室气体浓度的急剧增加有两条途径：一是控制温室气体排放，减少释放源；二是增加吸收汇 。 适应未来全球气候增暖的森林