生态系统的养分循环学习教案.pptx

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1、会计学1生态系统生态系统(shn ti x tn)的养分循环的养分循环第一页，共31页。植物植物植物植物(zhw)(zhw)体内的养分元体内的养分元体内的养分元体内的养分元素素素素重要重要(zhngyo)元素：植物正常生长和代谢所元素：植物正常生长和代谢所必需的元素。其中，其浓度仅有若干必需的元素。其中，其浓度仅有若干ppm的的称作微量元素，而浓度可用百分数表示的可称称作微量元素，而浓度可用百分数表示的可称为大量元素为大量元素;大量元素：氢、碳、氧、氮、钾、钙、镁、大量元素：氢、碳、氧、氮、钾、钙、镁、磷、硫磷、硫;微量元素：氯、硼、铁、锰、锌、铜、钼微量元素：氯、硼、铁、锰、锌、铜、钼生物体

2、中主要的化学元素：氢、碳、氧、氮生物体中主要的化学元素：氢、碳、氧、氮.第1页/共31页第二页，共31页。是指不同生态系统之间化学元素的交换，空是指不同生态系统之间化学元素的交换，空是指不同生态系统之间化学元素的交换，空是指不同生态系统之间化学元素的交换，空间间间间(kngjin)(kngjin)范围大。范围大。范围大。范围大。地球化学地球化学地球化学地球化学(d(d qi hu xu)qi hu xu)循环循环循环循环库：化学元素交换过程中，暂时停留的某一空间库：化学元素交换过程中，暂时停留的某一空间(kngjin)或物质形态。如或物质形态。如CO2的库有：大气、植被、海洋、煤矿、碳的库有：

3、大气、植被、海洋、煤矿、碳酸盐等。酸盐等。流：化学元素在各个库之间交换过程。如碳以流：化学元素在各个库之间交换过程。如碳以CO2形式从大形式从大气进入植物体内，以有机物形式储存。气进入植物体内，以有机物形式储存。第2页/共31页第三页，共31页。是指不同生态系统是指不同生态系统是指不同生态系统是指不同生态系统(shn ti x tn)(shn ti x tn)之之之之间化学元素的交换，空间范围大。间化学元素的交换，空间范围大。间化学元素的交换，空间范围大。间化学元素的交换，空间范围大。地球化学地球化学地球化学地球化学(d(d qi hu xu)qi hu xu)循环循环循环循环1、气态循环、气

4、态循环C、N、O等主要以气态形式输入输出，往返于各个生态系统。等主要以气态形式输入输出，往返于各个生态系统。为什么气态循环引起人们为什么气态循环引起人们(rn men)极大的重视？极大的重视？人类的活动每天都有大量人类的活动每天都有大量CO、CO2、硫和氮的氧化物，以及、硫和氮的氧化物，以及各种有机物质和农药进入气态循环。从而改变了这些物质在各个库各种有机物质和农药进入气态循环。从而改变了这些物质在各个库中的数量或浓度，造成严重后果。中的数量或浓度，造成严重后果。典型后果：典型后果：酸雨酸雨 温室效应温室效应第3页/共31页第四页，共31页。地球化学地球化学地球化学地球化学(d(d qi hu

5、 xu)qi hu xu)循环循环循环循环2、沉积循环、沉积循环地球化学循环中，大部分属于沉积循环类型。地球化学循环中，大部分属于沉积循环类型。气象途径：如空气尘埃和降水的输入以及风侵蚀和搬运的气象途径：如空气尘埃和降水的输入以及风侵蚀和搬运的输出输出（生长在极贫瘠土壤上的森林，化学沉降物的输入有可能使（生长在极贫瘠土壤上的森林，化学沉降物的输入有可能使其达到较高的生产量。）其达到较高的生产量。）生物生物(shngw)途径：动物的活动及人们从事农林经营活动途径：动物的活动及人们从事农林经营活动可使养分在生态系统之间发生再分配。可使养分在生态系统之间发生再分配。例如：不合理的经营活动导致水土流失

6、。例如：不合理的经营活动导致水土流失。地质水文途径：如来自于岩石、溪水中的养分输入。以及地质水文途径：如来自于岩石、溪水中的养分输入。以及土壤水或地表水溶解的养分、土粒和有机物质从系统的输出。土壤水或地表水溶解的养分、土粒和有机物质从系统的输出。第4页/共31页第五页，共31页。生物地球生物地球生物地球生物地球(dqi)(dqi)化学循环化学循环化学循环化学循环植物在系统内就地吸收养分，又通过落叶归还植物在系统内就地吸收养分，又通过落叶归还(guhun)到同一地方。绝大多数的养分可以有效到同一地方。绝大多数的养分可以有效地保留，积累在本系统之内。地保留，积累在本系统之内。生态系统内部化学元素生

7、态系统内部化学元素生态系统内部化学元素生态系统内部化学元素(hu xu yun(hu xu yun s)s)的交换。空间范围不大。的交换。空间范围不大。的交换。空间范围不大。的交换。空间范围不大。第5页/共31页第六页，共31页。生物地球化学循环包括：生物地球化学循环包括：生物地球化学循环包括：生物地球化学循环包括：（一）植物对养分的吸收（一）植物对养分的吸收（一）植物对养分的吸收（一）植物对养分的吸收大部分养分从土壤溶液中吸收；大部分养分从土壤溶液中吸收；大部分养分从土壤溶液中吸收；大部分养分从土壤溶液中吸收；菌根营养菌根营养菌根营养菌根营养（二）植物体内（二）植物体内（二）植物体内（二）植

8、物体内(t(t ni)ni)养分的分养分的分养分的分养分的分配配配配（三）植物养分的损失（三）植物养分的损失（三）植物养分的损失（三）植物养分的损失雨水的淋失雨水的淋失雨水的淋失雨水的淋失草食动物的取食草食动物的取食草食动物的取食草食动物的取食生殖器官的消耗生殖器官的消耗生殖器官的消耗生殖器官的消耗凋落物损失的养分凋落物损失的养分凋落物损失的养分凋落物损失的养分第6页/共31页第七页，共31页。（四）凋落物的分解凋落物分解和养分的释放是森林生物地球化学循环(xnhun)中最重要的一环。分解过快或过慢对森林生长都不利。思考：热带雨林生产力高，生长快，但也最脆弱，为什么？第7页/共31页第八页，共

9、31页。生物化学生物化学生物化学生物化学(shn w(shn w hu xu)hu xu)循环循环循环循环指养分在生物体内的再分配，也是植物指养分在生物体内的再分配，也是植物指养分在生物体内的再分配，也是植物指养分在生物体内的再分配，也是植物(zhw)(zhw)保存养分的重要途径。保存养分的重要途径。保存养分的重要途径。保存养分的重要途径。一般在老叶枯落之前(zhqin)，叶内的大部分养分转移到新生叶中。第8页/共31页第九页，共31页。几种主要几种主要几种主要几种主要元素元素元素元素(yun s)(yun s)的循环的循环的循环的循环碳循环碳循环碳循环碳循环碳循环碳循环从大气中的CO2储库开

10、始，绿色植物（生产者）在光合作用时，把碳从大气中取出，结合到碳水化合物中的分子中，然后，经过消费者和分解者，在呼吸和残体腐烂(fln)分解时，再回到大气。全球储存碳的数量约261018吨，但绝大部分以碳酸盐形式禁锢在岩石圈中。只有极少量碳参与经常性流动和圈层间的交换。各类生态系统固定碳的速率差别很大。全世界森林的储碳量为4000-5000亿吨。第9页/共31页第十页，共31页。几种几种几种几种(j(j zhn)zhn)主要主要主要主要元素的循环元素的循环元素的循环元素的循环碳循环碳循环碳循环碳循环碳循环碳循环全球的植被和海洋是大气中CO2两个重要的调节器。大气中CO2浓度增加时，会有更多气体溶

11、于海水，相反，大气CO2减少，海水中CO2又返回大气。然而由于人类活动(hu dng)大量排放CO2，森林植被的严重破坏和减少，大气中CO2浓度正逐步提高，并产生“温室效应”。第10页/共31页第十一页，共31页。几种几种几种几种(j(j zhn)zhn)主要主要主要主要元素的循环元素的循环元素的循环元素的循环碳循环碳循环碳循环碳循环碳循环碳循环第11页/共31页第十二页，共31页。几种主要几种主要几种主要几种主要元素元素元素元素(yun s)(yun s)的循环的循环的循环的循环北方林土壤储存了大量的有机碳，但在气候升高后，有机碳分解加快，可能导致森林碳汇碳源角色的转变。但据研究报道在广东(

12、gung dng)这样的高温地区，成熟林的土壤却一直在积累有机碳（周国逸）。思考一下：大气中CO2含量增加对植物生长有多大的促进作用？碳循环碳循环碳循环碳循环碳循环碳循环第12页/共31页第十三页，共31页。几种主要几种主要几种主要几种主要元素元素元素元素(yun s)(yun s)的循环的循环的循环的循环氮循环氮循环氮循环氮循环氮循环氮循环(xnhun)(xnhun)(xnhun)大气是主要的氮库，大气体积的78%为分子态氮。生态系统氮的来源：雷电：把大气中的氮，氧化成硝酸盐及其它含氮的氧化物，再由降水带入土壤，参与氮的循环。生物固氮(dn)：固氮(dn)细菌从土壤和大气中吸收氮素。工业固氮

13、(dn)：如化肥厂。第13页/共31页第十四页，共31页。几种主要几种主要几种主要几种主要(zhyo)(zhyo)元素的循环元素的循环元素的循环元素的循环氮循环氮循环氮循环氮循环氮循环氮循环(xnhun)(xnhun)(xnhun)第14页/共31页第十五页，共31页。几种主要几种主要几种主要几种主要元素元素元素元素(yun s)(yun s)的循环的循环的循环的循环氮循环氮循环氮循环氮循环氮循环氮循环(xnhun)(xnhun)(xnhun)蛋白质等的形成离不开氮，人类通过生产施用氮肥，大大提高了农业产量。即使大气中CO2浓度升高促进了植物(zhw)生长，最终也会由于土壤中氮素的耗竭而失去其

14、促进作用。硝化细菌把铵盐氧化成亚硝酸盐，再进一步氧化成硝酸盐，可能是生物圈中最有生态意义的生物氮循环作用。第15页/共31页第十六页，共31页。几种主要几种主要几种主要几种主要(zhyo)(zhyo)元素的循环元素的循环元素的循环元素的循环氮循环氮循环氮循环氮循环氮循环氮循环(xnhun)(xnhun)(xnhun)小常识：用鱼缸养鱼为什么要定期换水？小常识：用鱼缸养鱼为什么要定期换水？食物的残渣、鱼的粪便等含有有机氮，分解过程中产生氨，使鱼儿中毒死亡，因此要定期换水。食物的残渣、鱼的粪便等含有有机氮，分解过程中产生氨，使鱼儿中毒死亡，因此要定期换水。能够能够(nnggu)实现内部水循环过滤的

15、水族箱，由于过滤系统培养了大量的硝化细菌，能够实现内部水循环过滤的水族箱，由于过滤系统培养了大量的硝化细菌，能够(nnggu)将氨最终转变为无毒的硝酸盐，从而可以推迟换水期限。将氨最终转变为无毒的硝酸盐，从而可以推迟换水期限。因此，把鱼养好的关键就是在过滤系统中培养出足够量的硝化细菌。因此，把鱼养好的关键就是在过滤系统中培养出足够量的硝化细菌。第16页/共31页第十七页，共31页。几种主要几种主要几种主要几种主要元素元素元素元素(yun s)(yun s)的循环的循环的循环的循环磷循环磷循环磷循环磷循环磷循环磷循环(xnhun)(xnhun)(xnhun)磷的主要来源：磷酸盐岩石和沉积物、鸟粪

16、、动物骨骼等。磷在生物中含量(hnling)少，但绝不可缺少。由于磷的难溶性，往往是植物生产力的主要限制因素。如果适当增加土壤中可利用的磷肥，大多数陆地生态系统的生产力，便可能明显增加。磷在江河及湖泊中的含量(hnling)是有限的，我国南方红黄壤地区土壤中普遍缺磷。在生物圈中磷的数量正在减少，很多磷进入海洋沉积起来。第17页/共31页第十八页，共31页。几种几种几种几种(j(j zhn)zhn)主要主要主要主要元素的循环元素的循环元素的循环元素的循环磷循环磷循环磷循环磷循环磷循环磷循环(xnhun)(xnhun)(xnhun)然而，一旦江河、湖泊中磷含量提高，会引起(ynq)藻类暴长。出现“

17、富营养化”。第18页/共31页第十九页，共31页。几种主要几种主要几种主要几种主要元素元素元素元素(yun s)(yun s)的循环的循环的循环的循环磷循环磷循环磷循环磷循环磷循环磷循环(xnhun)(xnhun)(xnhun)第19页/共31页第二十页，共31页。几种主要几种主要几种主要几种主要(zhyo)(zhyo)元素的循环元素的循环元素的循环元素的循环硫循环硫循环硫循环硫循环硫循环硫循环(xnhun)(xnhun)(xnhun)硫的主要储库：硫酸盐如石膏，也有少量存在于大气，主要是SO2和H2S。硫的来源：沉积岩石的风化、化石燃料（特别(tbi)是煤）的燃烧、火山喷发和有机物的分解。第

18、20页/共31页第二十一页，共31页。几种主要几种主要几种主要几种主要元素元素元素元素(yun s)(yun s)的循环的循环的循环的循环硫循环硫循环硫循环硫循环硫循环硫循环(xnhun)(xnhun)(xnhun)硫的沉积循环：硫酸盐的侵蚀和风化，土壤中的硫酸盐被淋溶掉或被微生物还原。硫的气态循环：大气中的硫主要是H2S和SO2。前者产生于火山喷发和细菌的还原，后者产生于化石燃料(rnlio)的燃烧。大气中硫的化合物通常很快氧化成亚硫酸盐和硫酸盐，被雨水带回土壤。大气中亚硫酸盐和硫酸盐能与雨水结合形成硫酸，造成酸雨危害。第21页/共31页第二十二页，共31页。几种几种几种几种(j(j zhn

19、)zhn)主要主要主要主要元素的循环元素的循环元素的循环元素的循环硫循环硫循环硫循环硫循环硫循环硫循环(xnhun)(xnhun)(xnhun)酸雨(sun y)危害第22页/共31页第二十三页，共31页。几种主要几种主要几种主要几种主要(zhyo)(zhyo)元素的循环元素的循环元素的循环元素的循环硫循环硫循环硫循环硫循环硫循环硫循环(xnhun)(xnhun)(xnhun)酸雨(sun y)危害第23页/共31页第二十四页，共31页。几种主要几种主要几种主要几种主要元素元素元素元素(yun s)(yun s)的循环的循环的循环的循环硫循环硫循环硫循环硫循环硫循环硫循环(xnhun)(xnh

20、un)(xnhun)第24页/共31页第二十五页，共31页。其他其他其他其他(qt)(qt)有毒有害物质循环有毒有害物质循环有毒有害物质循环有毒有害物质循环有毒有害物质循环有毒有害物质循环(xnhun)(xnhun)(xnhun)有毒有害物质循环是指对有机体有毒有害物有毒有害物质循环是指对有机体有毒有害物质进入生态系统后，沿着食物链在生物质进入生态系统后，沿着食物链在生物(shngw)体内富集或被分解的过程。体内富集或被分解的过程。生物生物(shngw)放大作用（食物链浓集效放大作用（食物链浓集效应）：某些物质当他们沿食物链移动时，既不被应）：某些物质当他们沿食物链移动时，既不被呼吸消耗，又不

21、容易被排泄，而是浓集在有机体呼吸消耗，又不容易被排泄，而是浓集在有机体的组织中，这一现象称为生物的组织中，这一现象称为生物(shngw)放大作放大作用。用。第25页/共31页第二十六页，共31页。其他其他其他其他(qt)(qt)有毒有害物质循环有毒有害物质循环有毒有害物质循环有毒有害物质循环有毒有害物质循环有毒有害物质循环(xnhun)(xnhun)(xnhun)实例：实例：DDT人工合成的有机氯杀虫剂。人工合成的有机氯杀虫剂。危害：危害：（1）消灭害虫的同时，无选择地将益虫、益鸟）消灭害虫的同时，无选择地将益虫、益鸟和害虫的天敌杀死。如美国加利福尼亚州，由于滥用和害虫的天敌杀死。如美国加利福

22、尼亚州，由于滥用DDT，1967年有年有19%的蜜蜂被杀死，导致水果和蜜的蜜蜂被杀死，导致水果和蜜糖急剧减产。糖急剧减产。DDT不溶于水，而溶于脂肪，极易通过食物链不溶于水，而溶于脂肪，极易通过食物链而浓集。而浓集。DDT通过食物链进入动物体后，使钙代谢功能通过食物链进入动物体后，使钙代谢功能丧失，从而使鸟类蛋壳丧失，从而使鸟类蛋壳(dn k)变薄，雌鸟附卵时变薄，雌鸟附卵时将蛋压破，从而使禽类的数量减少。将蛋压破，从而使禽类的数量减少。第26页/共31页第二十七页，共31页。森林生态系统森林生态系统森林生态系统森林生态系统生物地球化学生物地球化学生物地球化学生物地球化学(d qi hu(d

23、qi hu xu)xu)循环的效循环的效循环的效循环的效能能能能未经干扰的天然(tinrn)森林生态系统内，养分能够有效地积累和保存。贫养土地上森林对养分的保持能力可以补充养分不足的问题第27页/共31页第二十八页，共31页。森林生态系统森林生态系统森林生态系统森林生态系统生物地球化学生物地球化学生物地球化学生物地球化学循环循环循环循环(xnhun)(xnhun)的的的的效能效能效能效能世界各地许多森林溪流水的共同特点是：养分含量极低。森林生物地球化学循环的效能，为当前的环境(hunjng)问题提供了一种可能的解决办法。第28页/共31页第二十九页，共31页。森林经营对森森林经营对森森林经营对

24、森森林经营对森林生物地球化林生物地球化林生物地球化林生物地球化学循环学循环学循环学循环(xnhun)(xnhun)的的的的影响影响影响影响经营措施可以(ky)有利于养分循环和增加养分的有效性或者造成养分的损失；“全树利用”表面上是对林地生物量的充分利用，是一种节约的措施，然而却造成林地养分的巨大损失，完全破坏了森林的生物地球化学循环；据研究温带森林，如按中等或较长的轮伐期（80-120年）并采用干材采伐方式，对林地养分的损失量不大。第29页/共31页第三十页，共31页。重点(zhngdin)陆地生态系统中，养分元素的循环分为：地球化学循环、生物地球化学循环、生物化学循环。生态系统内部演化的过程，总是向着保持和贮存养分的方向发展。森林中养分的管理主要是靠森林的自肥和永续。为了保持森林的高产和永续经营，需要维护好森林生态系统内的生物地球化学循环，才能有效地保留现有养分不遭损失。小结小结小结小结(xioji)(xioji)第30页/共31页第三十一页，共31页。