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1、生态系统生态学生态系统生态学n n第一节第一节 生态系统的一般特征生态系统的一般特征n n第二节第二节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动n n第三节第三节 生态系统的物质循环生态系统的物质循环n n第四节第四节 自然生态系统自然生态系统l内容提要内容提要l单元测试单元测试9/6/2024第三节第三节 生态系统的物质循环生态系统的物质循环n n1 生物地化循环的概念n n2 水循环n n3 气体型循环n n4 沉积型循环n n5 有毒物质的迁移和转化n n6 放射性核素循环n n7 生物地化循环与人体健康9/6/20241 生物地化循环的概念生物地化循环的概念n n生物地化循环生物地化循环n
2、 n生物地化循环的特点生物地化循环的特点n n生物地化循环的类型生物地化循环的类型9/6/2024生物地化循环生物地化循环(biogeochemical cycle)n n矿物元素在生态系统之间的输入和输出，它们在矿物元素在生态系统之间的输入和输出，它们在大气圈、水圈、岩圈之间以及生物间的流动和交大气圈、水圈、岩圈之间以及生物间的流动和交换称生物地换称生物地( (球球) )化化( (学学) )循环，即物质循环循环，即物质循环(cycling of material) (cycling of material) 。9/6/2024生物地化循环的特点生物地化循环的特点n n物质循环不同于能量流动，
3、后者在生态系统中的运动物质循环不同于能量流动，后者在生态系统中的运动是循环的；是循环的；n n生物地化循环可以用生物地化循环可以用库库和和流通率流通率两个概念来描述。两个概念来描述。库库是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化学物质所构成的，可分为的某种化学物质所构成的，可分为贮存库贮存库和和交换库交换库。前。前者的特点是库容量大，元素在库中滞留的时间长，流动者的特点是库容量大，元素在库中滞留的时间长，流动速率小，多属于非生物成分；交换库则容量较小，元素速率小，多属于非生物成分；交换库则容量较小，元素滞留的时间短，流速较大。物质在
4、生态系统单位面积滞留的时间短，流速较大。物质在生态系统单位面积( (或单位体积或单位体积) )和单位时间的移动量称和单位时间的移动量称流通率流通率。 n n生物地化循环在受人类干扰以前一般是处于一种稳定生物地化循环在受人类干扰以前一般是处于一种稳定的平衡状态。的平衡状态。n n元素和难分解的化合物常发生生物积累、生物浓缩和元素和难分解的化合物常发生生物积累、生物浓缩和生物放大现象。生物放大现象。9/6/2024生物积累、生物浓缩和生物放大生物积累、生物浓缩和生物放大n n生物积累生物积累( (bioaccumlationbioaccumlation): ): 指生态系统中生物不断指生态系统中生
5、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进行新陈代谢的过程中，体内来自环境的元素或难分解的化合物的浓缩系数不断增加的现象。解的化合物的浓缩系数不断增加的现象。n n生物浓缩生物浓缩( (bioconcentrationbioconcentration): ): 指生态系统中同一营指生态系统中同一营养级上许多生物种群或者生物个体，从周围环境中蓄养级上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，又称生物富集。浓度超过环境中的浓度的现象，又称生物富集。n n生物放大生物放大
6、( (biomagnificationbiomagnification): ): 指生态系统的食物链指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机体中浓度随营养级的提高而逐难分解化合物在生物机体中浓度随营养级的提高而逐步增大的现象。生物放大的结果使食物链上高营养级步增大的现象。生物放大的结果使食物链上高营养级生物体中该类物质的浓度显著超过环境中的浓度。生物体中该类物质的浓度显著超过环境中的浓度。9/6/2024生物地化循环的类型生物地化循环的类型n n水循环水循环n n气体型循环气体型循环n n沉积型循环沉积型
7、循环9/6/2024水水循环示意图循环示意图西德地区的水循环示意图西德地区的水循环示意图（Clodius and Keller,1951）9/6/2024氧循环(oxygen cycle)H2O+CO2 H2CO3 HCO3- +H+CO2HCO3- CO32 - Ca2+CaCO3O2水体水体臭氧层臭氧层沉积物沉积物火火山山作作用用4FeO+O22FeO3CO2COO2+2CO CO2O2O3O2OO2HOHH2OH2OOCO2高能紫外辐射高能紫外辐射9/6/2024碳循环(carbon cycle)化化泥碳泥碳煤煤大气中大气中CO2CO2碳化作用碳化作用石油石油水生植物水生植物光合作用光合
8、作用腐烂腐烂燃料燃料呼吸呼吸作用作用光合光合作用作用腐烂腐烂扩散扩散9/6/2024氮循环(nitrogen cycle)陆地陆地陆地陆地其它其它动植物动植物蓝藻蓝藻浅层死浅层死有机物有机物溶解死溶解死有机物有机物土壤土壤中无中无机氮机氮库库丢失于深丢失于深层沉积中层沉积中动植物动植物活体活体共生或共生或自由生活自由生活的固氮的固氮微生物微生物死死有机体有机体陆地陆地河流带走河流带走生物固氮生物固氮大气库大气库N2大气库大气库HN3,NO,NO2, N2O ，工业固氮工业固氮（汽车（汽车,化肥化肥,电厂）电厂）脱氮脱氮闪电闪电化学反应化学反应海洋海洋火火山山作作用用降降水水大气大气9/6/20
9、24磷循环（磷循环（phosphorus cycle）沉积型循环沉积型循环沉积物中的磷沉积物中的磷（约为土壤和海洋中千倍以上）（约为土壤和海洋中千倍以上）陆地陆地海洋海洋死死有机物有机物土壤中的土壤中的无机磷无机磷活有机物活有机物死死有机物有机物深海的磷深海的磷活有机物活有机物捕鱼捕鱼鸟粪鸟粪悬浮在水中随河水带走悬浮在水中随河水带走摄取摄取排泄排泄死亡死亡下下,沉沉分解分解沉积沉积溶解于水溶解于水上升风化上升风化开采开采摄取摄取排泄死亡排泄死亡上涌上涌9/6/2024硫循环（硫循环（sulfur cycle）陆地陆地海洋海洋沉积物（沉积物（CaSO4,FeS2）溶解的溶解的SO42-SO2H2SSCaSO4FeS2死死有机物有机物活有机物活有机物SO42-降水降水SO2,SO42-扩散扩散海浪海浪SO42-大气大气上升，分化上升，分化SO2FeS2死死有机物有机物活有机物活有机物SO42-H2SS分解分解化肥工业化肥工业SO42-摄取摄取扩散扩散火山活动火山活动H2S ,SO2,SO42-植物摄取植物摄取SO2,SO42-降水降水SO2,SO42-化石化石燃烧燃烧 SO2H2S ,SO2,SO42-9/6/2024
