基础生态学第十三章生态系统的物质循环.ppt

* 第十三章：生态系统的物质循环 生物元素循环通常从两个尺度上进行研究，即全 球循环和局域循环。全球循环，即全球生物地球化学 循环(global biogeochemical cycles)，代表了各种 生态系统局域事件的总和。 全球生物地球化学循环分为三大类型，即水循环、 气体型循环和沉积型循环。 物质循环一般可分为两类： 短循环(short cycle)：即生态系统中的生产者，除一少部分被 消费者吃掉外，绝大部分掉落在土壤表面，而被分解者分解 还原为二氧化碳、水和矿盐分等。 长循环(long cycle)：指绿色植物逐级经过各级消费者如食草动物、食 肉动物和其他杂食动物以及寄生生物的采食、消化和排泄以及动植物的遗 体进入土壤，经过食腐动物的啃食(如豺、秃鹫等)，而最后被微生物分解， 物质再回到环境中去，又一次参与生态系统的物质循环。 一、全球水循环 地球表面的总水量大约为14亿km3, 其中大约有97%包含在海 洋库中。 淡水中：两极冰盖29 000 km3、地下水8 000 km3 、 湖泊河流100 km3 、土壤水分100 km3 、大气中水13 km3 、生物体 中水1 km3 。 水分的大循环与小循环： 二、气体型循环 1，碳循环 整个地球碳的储存数量约为26×1015吨。其中有90%以上以 碳酸盐形式禁锢在岩石圈中，而只有7500×109吨是以有机态埋 藏在地下(如煤、石油)。这些成为碳循环中的储存库。只有极少 量碳参与经常性流动和圈层间的交换。其中大气圈中(二氧化碳 状态)约700×109吨，水圈中(多为碳酸盐态或二氧化碳状态)约 为35250×109吨。而构成现有生物量的有机碳仅为1120×109吨。 水圈、大气圈和生物圈扮演着碳循环中活动库的作用。 碳循环从大气中二氧化碳储库开始，通过绿色植物的光合 作用，将大气中的碳，转移到植物体中形成碳水化合物，然后 被各级消费者利用，其生物残体经过微生物分解还原以及生物 的呼吸作用，再把碳回归到大气中。 三、氮循环 据统计，物理化学(电化学和光化学)的固氮量平均7.6×106吨/年， 生物固氮量为54×106吨／年。2000年时，化肥的产量达到 80×106吨。 生物圈中氮(106吨)的分布 大气 3，800，000 陆地有机质 772 活有机体 12 死有机体 760 非有机氮（陆地） 140 地壳 14，000，000 ? 海洋水中 20，000 海洋有机体 901 活有机体 1 死有机体 900 非有机体氮（海洋） 100 沉积物 4，000，000 ? 无机氮总量=1，673 有机氮总量=21，820，240 ? ? 氮循环是一个复杂的过程，包括有许多种类的微生物参加： 1，固氮作用（nitrogen fixation） 2，氨化作用 （ammonification） 氨化作用是蛋白质通过水解降解为氨基酸，然后氨基酸中 的碳（不是氮）被氧化而释放出氨（NH3）的过程。 3，硝化作用 （nitrification）： 是氨的氧化过程，最终氨转化为硝酸盐。 4，反硝化作用 （denitrification） *