生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)PPT課件

1、重要元素：植物正常生長和代謝所必需的元素。其中，其濃度僅有若干ppm的稱作微量元素，而濃度可用百分數(shù)表示的可稱為大量元素; 大量元素：氫、碳、氧、氮、鉀、鈣、鎂、磷、硫; 微量元素：氯、硼、鐵、錳、鋅、銅、鉬生物體中主要的化學(xué)元素：氫、碳、氧、氮. 第1頁/共31頁庫：化學(xué)元素交換過程中，暫時停留的某一空間或物質(zhì)形態(tài)。如CO2的庫有：大氣、植被、海洋、煤礦、碳酸鹽等。流：化學(xué)元素在各個庫之間交換過程。如碳以CO2形式從大氣進入植物體內(nèi)，以有機物形式儲存。第2頁/共31頁1、氣態(tài)循環(huán)C、N、O等主要以氣態(tài)形式輸入輸出，往返于各個生態(tài)系統(tǒng)。為什么氣態(tài)循環(huán)引起人們極大的重視？ 人類的活動每天都有大量

2、CO、CO2、硫和氮的氧化物，以及各種有機物質(zhì)和農(nóng)藥進入氣態(tài)循環(huán)。從而改變了這些物質(zhì)在各個庫中的數(shù)量或濃度，造成嚴(yán)重后果。典型后果： 酸雨 溫室效應(yīng)第3頁/共31頁2、沉積循環(huán)地球化學(xué)循環(huán)中，大部分屬于沉積循環(huán)類型。 氣象途徑：如空氣塵埃和降水的輸入以及風(fēng)侵蝕和搬運的輸出（生長在極貧瘠土壤上的森林，化學(xué)沉降物的輸入有可能使其達到較高的生產(chǎn)量。） 生物途徑：動物的活動及人們從事農(nóng)林經(jīng)營活動可使養(yǎng)分在生態(tài)系統(tǒng)之間發(fā)生再分配。例如：不合理的經(jīng)營活動導(dǎo)致水土流失。 地質(zhì)水文途徑：如來自于巖石、溪水中的養(yǎng)分輸入。以及土壤水或地表水溶解的養(yǎng)分、土粒和有機物質(zhì)從系統(tǒng)的輸出。第4頁/共31頁植物在系統(tǒng)內(nèi)就地吸

3、收養(yǎng)分，又通過落葉歸還到同一地方。絕大多數(shù)的養(yǎng)分可以有效地保留，積累在本系統(tǒng)之內(nèi)。第5頁/共31頁生物地球化學(xué)循環(huán)包括：生物地球化學(xué)循環(huán)包括：（一）植物對養(yǎng)分的吸收大部分養(yǎng)分從土壤溶液中吸收；菌根營養(yǎng)（二）植物體內(nèi)養(yǎng)分的分配（三）植物養(yǎng)分的損失雨水的淋失草食動物的取食生殖器官的消耗凋落物損失的養(yǎng)分第6頁/共31頁（四）凋落物的分解凋落物分解和養(yǎng)分的釋放是森林生物地球化學(xué)循環(huán)中最重要的一環(huán)。分解過快或過慢對森林生長都不利。思考：熱帶雨林生產(chǎn)力高，生長快，但也最脆弱，為什么？第7頁/共31頁一般在老葉枯落之前，葉內(nèi)的大部分養(yǎng)分轉(zhuǎn)移到新生葉中。第8頁/共31頁從大氣中的CO2儲庫開始，綠色植物（生產(chǎn)

4、者）在光合作用時，把碳從大氣中取出，結(jié)合到碳水化合物中的分子中，然后，經(jīng)過消費者和分解者，在呼吸和殘體腐爛分解時，再回到大氣。全球儲存碳的數(shù)量約261018噸，但絕大部分以碳酸鹽形式禁錮在巖石圈中。只有極少量碳參與經(jīng)常性流動和圈層間的交換。各類生態(tài)系統(tǒng)固定碳的速率差別很大。全世界森林的儲碳量為4000-5000億噸。第9頁/共31頁全球的植被和海洋是大氣中CO2兩個重要的調(diào)節(jié)器。大氣中CO2濃度增加時，會有更多氣體溶于海水，相反，大氣CO2減少，海水中CO2又返回大氣。然而由于人類活動大量排放CO2 ，森林植被的嚴(yán)重破壞和減少，大氣中CO2濃度正逐步提高，并產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”。第10頁/共31頁

5、第11頁/共31頁北方林土壤儲存了大量的有機碳，但在氣候升高后，有機碳分解加快，可能導(dǎo)致森林碳匯碳源角色的轉(zhuǎn)變。但據(jù)研究報道在廣東這樣的高溫地區(qū)，成熟林的土壤卻一直在積累有機碳（周國逸）。思考一下：大氣中CO2含量增加對植物生長有多大的促進作用？第12頁/共31頁大氣是主要的氮庫，大氣體積的78%為分子態(tài)氮。生態(tài)系統(tǒng)氮的來源：雷電：把大氣中的氮，氧化成硝酸鹽及其它含氮的氧化物，再由降水帶入土壤，參與氮的循環(huán)。生物固氮：固氮細菌從土壤和大氣中吸收氮素。工業(yè)固氮：如化肥廠。第13頁/共31頁第14頁/共31頁蛋白質(zhì)等的形成離不開氮，人類通過生產(chǎn)施用氮肥，大大提高了農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。即使大氣中CO2濃度升高

6、促進了植物生長，最終也會由于土壤中氮素的耗竭而失去其促進作用。硝化細菌把銨鹽氧化成亞硝酸鹽，再進一步氧化成硝酸鹽，可能是生物圈中最有生態(tài)意義的生物氮循環(huán)作用。第15頁/共31頁小常識：用魚缸養(yǎng)魚為什么要定期換水？食物的殘渣、魚的糞便等含有有機氮，分解過程中產(chǎn)生氨，使魚兒中毒死亡，因此要定期換水。能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部水循環(huán)過濾的水族箱，由于過濾系統(tǒng)培養(yǎng)了大量的硝化細菌，能夠?qū)弊罱K轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒的硝酸鹽，從而可以推遲換水期限。因此，把魚養(yǎng)好的關(guān)鍵就是在過濾系統(tǒng)中培養(yǎng)出足夠量的硝化細菌。第16頁/共31頁磷的主要來源：磷酸鹽巖石和沉積物、鳥糞、動物骨骼等。磷在生物中含量少，但絕不可缺少。由于磷的難溶性，往往是

7、植物生產(chǎn)力的主要限制因素。如果適當(dāng)增加土壤中可利用的磷肥，大多數(shù)陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，便可能明顯增加。磷在江河及湖泊中的含量是有限的，我國南方紅黃壤地區(qū)土壤中普遍缺磷。在生物圈中磷的數(shù)量正在減少，很多磷進入海洋沉積起來。第17頁/共31頁然而，一旦江河、湖泊中磷含量提高，會引起藻類暴長。出現(xiàn)“富營養(yǎng)化”。第18頁/共31頁第19頁/共31頁硫的主要儲庫：硫酸鹽如石膏，也有少量存在于大氣，主要是SO2和H2S。硫的來源：沉積巖石的風(fēng)化、化石燃料（特別是煤）的燃燒、火山噴發(fā)和有機物的分解。第20頁/共31頁 硫的沉積循環(huán)：硫酸鹽的侵蝕和風(fēng)化，土壤中的硫酸鹽被淋溶掉或被微生物還原。 硫的氣態(tài)循環(huán)：大

8、氣中的硫主要是H2S和SO2。前者產(chǎn)生于火山噴發(fā)和細菌的還原，后者產(chǎn)生于化石燃料的燃燒。大氣中硫的化合物通常很快氧化成亞硫酸鹽和硫酸鹽，被雨水帶回土壤。大氣中亞硫酸鹽和硫酸鹽能與雨水結(jié)合形成硫酸，造成酸雨危害。第21頁/共31頁酸雨危害第22頁/共31頁酸雨危害第23頁/共31頁第24頁/共31頁有毒有害物質(zhì)循環(huán)有毒有害物質(zhì)循環(huán)是指對有機體有毒有害物質(zhì)進入生態(tài)系統(tǒng)后，沿著食物鏈在生物體內(nèi)富集或被分解的過程。生物放大作用生物放大作用（食物鏈濃集效應(yīng)）：（食物鏈濃集效應(yīng)）：某些物質(zhì)當(dāng)他們沿食物鏈移動時，既不被呼吸消耗，又不容易被排泄，而是濃集在有機體的組織中，這一現(xiàn)象稱為生物放大作用。第25頁/共

9、31頁實例：實例：DDT人工合成的有機氯殺蟲劑。人工合成的有機氯殺蟲劑。危害：危害：（1）消滅害蟲的同時，無選擇地將益蟲、）消滅害蟲的同時，無選擇地將益蟲、益鳥和害蟲的天敵殺死。如美國加利福尼亞州，益鳥和害蟲的天敵殺死。如美國加利福尼亞州，由于濫用由于濫用DDT，1967年有年有19%的蜜蜂被殺死，的蜜蜂被殺死，導(dǎo)致水果和蜜糖急劇減產(chǎn)。導(dǎo)致水果和蜜糖急劇減產(chǎn)。DDT不溶于水，而溶于脂肪，極易通過食不溶于水，而溶于脂肪，極易通過食物鏈而濃集。物鏈而濃集。DDT通過食物鏈進入動物體后，使鈣代謝通過食物鏈進入動物體后，使鈣代謝功能喪失，從而使鳥類蛋殼變薄，雌鳥附卵時功能喪失，從而使鳥類蛋殼變薄，雌鳥

10、附卵時將蛋壓破，從而使禽類的數(shù)量減少。將蛋壓破，從而使禽類的數(shù)量減少。第26頁/共31頁未經(jīng)干擾的天然森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，養(yǎng)分能夠有效地積累和保存。貧養(yǎng)土地上森林對養(yǎng)分的保持能力可以補充養(yǎng)分不足的問題第27頁/共31頁世界各地許多森林溪流水的共同特點是：養(yǎng)分含量極低。森林生物地球化學(xué)循環(huán)的效能，為當(dāng)前的環(huán)境問題提供了一種可能的解決辦法。第28頁/共31頁經(jīng)營措施可以有利于養(yǎng)分循環(huán)和增加養(yǎng)分的有效性或者造成養(yǎng)分的損失； “全樹利用”表面上是對林地生物量的充分利用，是一種節(jié)約的措施，然而卻造成林地養(yǎng)分的巨大損失，完全破壞了森林的生物地球化學(xué)循環(huán)；據(jù)研究溫帶森林，如按中等或較長的輪伐期（80-120年）并采用干材采伐方式，對林地養(yǎng)分的損失量不大。第29頁/共31頁重點陸地生態(tài)系統(tǒng)中，養(yǎng)