高中生物競賽課件+生態(tài)學(xué)+第十三章+生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

第十三章：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

生物元素循環(huán)通常從兩個尺度上進(jìn)行研究，即全球循環(huán)和局域循環(huán)。全球循環(huán)，即全球生物地球化學(xué)循環(huán)(globalbiogeochemicalcycles)，代表了各種生態(tài)系統(tǒng)局域事件的總和。

全球生物地球化學(xué)循環(huán)分為三大類型，即水循環(huán)、氣體型循環(huán)和沉積型循環(huán)。

物質(zhì)循環(huán)一般可分為兩類：

短循環(huán)(shortcycle)：即生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者，除一少部分被消費者吃掉外，絕大部分掉落在土壤表面，而被分解者分解還原為二氧化碳、水和礦鹽分等。

長循環(huán)(longcycle)：指綠色植物逐級經(jīng)過各級消費者如食草動物、食肉動物和其他雜食動物以及寄生生物的采食、消化和排泄以及動植物的遺體進(jìn)入土壤，經(jīng)過食腐動物的啃食(如豺、禿鷲等)，而最后被微生物分解，物質(zhì)再回到環(huán)境中去，又一次參與生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。

一、全球水循環(huán)

地球表面的總水量大約為14億km3,其中大約有97%包含在海洋庫中。淡水中：兩極冰蓋29×106km3、地下水8×106km3

、湖泊河流100,000km3、土壤水分100,000km3、大氣中水13,000km3、生物體中水1000km3

。水分的大循環(huán)與小循環(huán)：二、氣體型循環(huán)1，碳循環(huán)

整個地球碳的儲存數(shù)量約為26×1015噸。其中有90%以上以碳酸鹽形式禁錮在巖石圈中，而只有7500×109噸是以有機(jī)態(tài)埋藏在地下(如煤、石油)。這些成為碳循環(huán)中的儲存庫。只有極少量碳參與經(jīng)常性流動和圈層間的交換。其中大氣圈中(二氧化碳狀態(tài))約700×109噸，水圈中(多為碳酸鹽態(tài)或二氧化碳狀態(tài))約為35250×109噸。而構(gòu)成現(xiàn)有生物量的有機(jī)碳僅為1120×109噸。水圈、大氣圈和生物圈扮演著碳循環(huán)中活動庫的作用。

碳循環(huán)從大氣中二氧化碳儲庫開始，通過綠色植物的光合作用，將大氣中的碳，轉(zhuǎn)移到植物體中形成碳水化合物，然后被各級消費者利用，其生物殘體經(jīng)過微生物分解還原以及生物的呼吸作用，再把碳回歸到大氣中。

生態(tài)系統(tǒng)的碳收入和碳支出的差值定義為生態(tài)系統(tǒng)的凈生產(chǎn)量(Netecosystemproduction,NEP)NEP＞0時,表明生態(tài)系統(tǒng)是CO2的匯NEP＜0時,表明生態(tài)系統(tǒng)是CO2的源

若不考慮人類活動的作用,僅考慮與生物圈有關(guān)的自然因素,中國植被是一個CO2的匯.每年吸收1.36×109tC/a的CO2

若考慮人類活動的作用,每年向大氣排放2.27×109tC/a的CO2

作為CO2的源中國大陸每年向大氣層中釋放的占全球總釋放量的6.4%.從國土面積考慮,該值是全球平均的1-2倍,從人口總數(shù)考慮,中國所釋放的CO2比全球平均要小的多.三、氮循環(huán)據(jù)統(tǒng)計，物理化學(xué)(電化學(xué)和光化學(xué))的固氮量平均7.6×106噸/年，生物固氮量為54×106噸／年。2000年時，化肥的產(chǎn)量達(dá)到80×106噸。生物圈中氮(106噸)的分布大氣3，800，000陸地有機(jī)質(zhì)772活有機(jī)體12死有機(jī)體760非有機(jī)氮（陸地）140地殼14，000，000

海洋水中20，000海洋有機(jī)體901活有機(jī)體1死有機(jī)體900非有機(jī)體氮（海洋）100沉積物4，000，000

無機(jī)氮總量=1，673