第六章生態(tài)系統(tǒng)的

第六章生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)§6-1物質(zhì)循環(huán)的基本規(guī)律§6-2幾種主要物質(zhì)的生物地球化學(xué)循環(huán)§6-3生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)與農(nóng)業(yè)環(huán)境問題作為生物與環(huán)境組成的有機(jī)整體，生態(tài)系統(tǒng)不僅具有一定的結(jié)構(gòu)，而且具有一定的功能。生態(tài)系統(tǒng)的功能能量流動物質(zhì)循環(huán)信息傳遞價值轉(zhuǎn)化生態(tài)系統(tǒng)的任何生命過程無不自始至終貫穿著能量、物質(zhì)和信息的有組織、有秩序的流動。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的功能我們知道生物生命的維持不僅依賴于能量的供應(yīng)，也依賴于各種營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)。所以以生物為核心的生態(tài)系統(tǒng)的存在和發(fā)展不僅需要不斷地輸入能量，而且還要輸入物質(zhì)。能量流動和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的最基本的功能。物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中的作用既是維持生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)又是能量的載體生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)是怎樣流動的？會不會象能量一樣隨著生物的利用而減少呢？思考：物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中的流動是循環(huán)的，可反復(fù)利用，不會隨著生物的利用而減少。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是指能量從環(huán)境中輸入，并在生態(tài)系統(tǒng)的各組分間傳遞，最后從生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)輸出返回環(huán)境的全過程。能量的流動是單向的，不可逆的，能量的流動過程是不斷遞減的過程?！?-1物質(zhì)循環(huán)的基本規(guī)律一、物質(zhì)循環(huán)的基本概念和類型二、物質(zhì)流動的特征及其與能量流動的關(guān)系一、物質(zhì)循環(huán)的基本概念和類型生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)是指各種生命基本元素如碳、氫、氧、氮、磷、鉀以及各種微量元素等。物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中不是靜止不動的，而是沿著不同的途徑在不同的生態(tài)組分之間發(fā)生著固定、吸收、釋放、遷移、轉(zhuǎn)化，并最終返回到環(huán)境中，表現(xiàn)為豐富多彩的全球范圍內(nèi)的物質(zhì)流動或物質(zhì)循環(huán)過程。物質(zhì)循環(huán)：指組成生物體的各種基本元素在生物群落和無機(jī)環(huán)境間的反復(fù)循環(huán)運動。一、物質(zhì)循環(huán)的基本概念和類型生產(chǎn)者分解者消費者無機(jī)環(huán)境碳、氫、氧、氮、磷、鉀、硫等營養(yǎng)物質(zhì)生物群落反復(fù)循環(huán)由于這種物質(zhì)循環(huán)是在地球上生物與非生物之間，通過化學(xué)形態(tài)的轉(zhuǎn)化而運轉(zhuǎn)的，故又稱為生物地球化學(xué)循環(huán)。物質(zhì)循環(huán)的類型根據(jù)循環(huán)的范圍不同

根據(jù)物質(zhì)的儲藏庫不同

地質(zhì)大循環(huán)生物小循環(huán)氣相型循環(huán)沉積型循環(huán)一、物質(zhì)循環(huán)的基本概念和類型一、物質(zhì)循環(huán)的基本概念和類型㈠地質(zhì)大循環(huán)和生物小循環(huán)1.地質(zhì)大循環(huán)即物質(zhì)在整個地球范圍內(nèi)的循環(huán)地質(zhì)大循環(huán)：P92是指物質(zhì)或元素經(jīng)生物體的吸收作用，從環(huán)境進(jìn)入生物有機(jī)體內(nèi)，然后生物體以死體、殘體或排泄物形式將物質(zhì)或元素返回環(huán)境，進(jìn)入五大自然圈的循環(huán)的過程。地質(zhì)大循環(huán)的特點：范圍大、周期長、影響面廣，幾乎沒有物質(zhì)的輸入和輸出，是一種閉合式的循環(huán)。

大氣中的CO2經(jīng)生物的光合作用和呼吸作用，約300年循環(huán)一次水圈中的水約200萬年循環(huán)一次

㈠地質(zhì)大循環(huán)和生物小循環(huán)2.生物小循環(huán)即物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)生物小循環(huán)：P92指環(huán)境中的各種元素經(jīng)生物吸收，在生態(tài)系統(tǒng)中被相繼利用，然后經(jīng)過分解者的作用再為生產(chǎn)者吸收、利用的循環(huán)過程。生物小循環(huán)的特點：范圍小、時間短、速度快，有物質(zhì)的輸入和輸出，是開放式的循環(huán)。圖6-1陸地生態(tài)系統(tǒng)中元素的生物小循環(huán)與地質(zhì)大循環(huán)一、物質(zhì)循環(huán)的基本概念和類型㈡氣相型循環(huán)和沉積型循環(huán)1.氣相型循環(huán)氣相型循環(huán)：指以大氣圈為主要儲藏庫的物質(zhì)循環(huán)方式。特點是：以氣體的方式參與循環(huán)，循環(huán)迅速、循環(huán)周期較短；循環(huán)的途徑是大氣擴(kuò)散。屬于氣相型循環(huán)的物質(zhì)主要是一些擴(kuò)散性強、流動性大、容易混合、可以轉(zhuǎn)化為氣體形式的元素和化合物如：C、H、O、N、H2O等。㈡氣相型循環(huán)和沉積型循環(huán)

2.沉積型循環(huán)沉積型循環(huán)：指以巖石圈和土壤圈為主要儲藏庫的物質(zhì)循環(huán)方式。特點是：循環(huán)緩慢、周期長；循環(huán)的途徑是風(fēng)化→沉降→淀積→成巖作用。屬于沉積型循環(huán)的物質(zhì)主要有：P、S、K、Na、Ca、Mg、Si、Fe等礦質(zhì)營養(yǎng)元素。㈡氣相型循環(huán)和沉積型循環(huán)——2.沉積型循環(huán)

地球上的許多礦物元素儲藏在地殼里，經(jīng)過自然風(fēng)化和人類的開采冶煉，從陸地巖石中釋放出來，為植物所吸收，參與生命物質(zhì)的形成，并沿食物鏈轉(zhuǎn)移。然后，以動植物殘體或排泄物的形式經(jīng)微生物的分解作用，將元素返回環(huán)境。除一部分保留在土壤中供植物吸收利用外，一部分以溶液或沉積物狀態(tài)隨流水進(jìn)入江河，匯入海洋，經(jīng)過沉降、淀積和成巖作用變成巖石，當(dāng)巖石被抬升并遭受風(fēng)化作用時，該循環(huán)才算完成。這些以巖石圈和土壤圈為儲藏庫的物質(zhì)的循環(huán)方式就是沉積型循環(huán)。一、物質(zhì)循環(huán)的基本概念和類型㈢物質(zhì)循環(huán)的庫與流1.庫庫：P93指物質(zhì)在運動過程中被暫時固定、貯存的場所。生態(tài)系統(tǒng)中的各種組分都能夠固定儲存物質(zhì)，因而都是物質(zhì)循環(huán)的庫。如植物庫、動物庫、土壤庫、大氣庫、水體庫等。生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的庫一般可以分為以下兩類：庫的類型儲存庫

交換庫

大氣庫土壤庫水體庫植物庫動物庫其容積較大，物質(zhì)交換活動緩慢，一般為非生物成分的環(huán)境庫。其容積較小，物質(zhì)交換活動快，一般為生物成分的生物庫。例如：在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，土壤中有K，土壤是K的儲存庫，植物體內(nèi)也有K，植物是K的交換庫。㈢物質(zhì)循環(huán)的庫與流

2.物質(zhì)流流：P93指物質(zhì)在庫與庫之間的轉(zhuǎn)移運行。生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)不是靜止不動的，而是不斷地流動著的，這種物質(zhì)在各成分之間的流動就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流。生態(tài)系統(tǒng)中不僅有物質(zhì)流，還有能量流、信息流，它們共同作用，一起使生態(tài)系統(tǒng)中的各組分之間及系統(tǒng)與外界環(huán)境之間密切聯(lián)系起來，保證了生態(tài)系統(tǒng)的維持和發(fā)展。二、物質(zhì)流動的特征及其與能量流動的關(guān)系㈠物質(zhì)流動的特征物質(zhì)不滅，循環(huán)往復(fù)。即生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)是雙向的、可逆的，可以循環(huán)往復(fù)地多次重復(fù)利用。復(fù)習(xí)還記得生態(tài)系統(tǒng)中的能量是怎樣流動的嗎？生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是單向的、不可逆的；能量在流動過程中會不斷地以呼吸散熱的形式而逐漸遞減，最終在環(huán)境中消失。二、物質(zhì)流動的特征及其與能量流動的關(guān)系㈡能流和物流的關(guān)系物質(zhì)循環(huán)和能量流動密不可分，相輔相成。物質(zhì)是能量的載體，使能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動；而能量又作為物質(zhì)循環(huán)的驅(qū)動力，使物質(zhì)能夠不斷地在生態(tài)系統(tǒng)和無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往復(fù)，兩者密不可分。生態(tài)系統(tǒng)中的各種成分，正是由于物質(zhì)循環(huán)和能量流動，才能緊密地聯(lián)系在一起，形成一個統(tǒng)一的整體。生產(chǎn)者初級消費者次級消費者分解者呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解作用能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系課堂練習(xí)1、物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中的作用表現(xiàn)在兩個方面：既是

又是

。2、根據(jù)物質(zhì)循環(huán)的范圍不同，可將物質(zhì)循環(huán)劃分為

和

兩種類型。3、物質(zhì)氣相循環(huán)的途徑為

，沉積循環(huán)的途徑為

。4、地質(zhì)大循環(huán)是物質(zhì)在（）

A大氣圈與水圈之間的循環(huán)B土壤圈內(nèi)的循環(huán)

C生物圈內(nèi)的循環(huán)D地球五大圈層之間的循環(huán)既是維持生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)又是能量的載體地質(zhì)大循環(huán)生物小循環(huán)大氣擴(kuò)散風(fēng)化→沉降→淀積→成巖作用。D5、物質(zhì)在運動過程中被暫時固定、儲存的場所稱為（）

A庫B流C源D匯6、下列有關(guān)生物小循環(huán)的表述哪些是正確的（）

A是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)B范圍小

C時間短、速度快D沒有物質(zhì)的輸入和輸出

E是一種開發(fā)式的循環(huán)7、下列元素中屬于沉積循環(huán)的有（）

A碳B氫C氮D磷E鉀F鈣8、物質(zhì)循環(huán)的庫可以分為儲存庫和交換庫兩大類，下列各種類型的庫中屬于交換庫的有（）A土壤庫B水體庫C大氣庫D植物庫E動物庫AABCEDEFDE9、地質(zhì)大循環(huán)是一種閉合式的循環(huán)，生物小循環(huán)是一種開放式的循環(huán)。（）10、生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)是雙向的，可逆的，物質(zhì)可多次重復(fù)利用。（）作業(yè)試述生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)流動的特征及其與能量流動的關(guān)系?！獭獭?-3生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)與農(nóng)業(yè)環(huán)境問題一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的一般模型二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的養(yǎng)分循環(huán)與環(huán)境問題一、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的一般模型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的核心是養(yǎng)分循環(huán)。明確農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)過程，輸入與輸出及其平衡狀態(tài)，便能基本上把握農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分主要儲存在土壤、植物、畜禽和人這四個儲存庫中。系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)主要在這四個養(yǎng)分庫之間進(jìn)行，同時，每個庫都與外系統(tǒng)保持多條輸入與輸出流。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的一般模型見下圖農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的一般模型共有31條循環(huán)途徑其中土壤是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分的主要貯存庫，土壤接納、保持、供給和轉(zhuǎn)化養(yǎng)分的能力，對整個系統(tǒng)的功能和持續(xù)性至關(guān)重要。養(yǎng)分在四個養(yǎng)分庫之間的循環(huán)過程

二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的養(yǎng)分循環(huán)與環(huán)境問題

在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，化肥與農(nóng)藥是應(yīng)用最為廣泛的兩大類物質(zhì)，這兩類物質(zhì)在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用，對提高系統(tǒng)的生產(chǎn)力具有重大意義，但隨著其應(yīng)用量的增加，其對環(huán)境的影響和污染問題也日益突出，已成為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中由于物質(zhì)循環(huán)導(dǎo)致環(huán)境問題產(chǎn)生的兩個重要因素。二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的養(yǎng)分循環(huán)與環(huán)境問題㈠化肥對環(huán)境的影響不合理施用化肥對環(huán)境的影響污染土壤污染大氣污染水體增加植物對重金屬的吸收二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的養(yǎng)分循環(huán)與環(huán)境問題㈡農(nóng)藥對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響1.農(nóng)藥對環(huán)境的影響農(nóng)藥一旦進(jìn)入環(huán)境，其毒性、高殘留特性便會發(fā)生效應(yīng)，造成嚴(yán)重的水體、大氣及土壤的污染。⑴污染水體，危害水生生物農(nóng)藥對水體的污染也是很普遍的。全世界生產(chǎn)了約150萬噸滴滴涕，其中有100萬噸左右仍殘留在海水中。英美等發(fā)達(dá)國家中幾乎所有河流都被有機(jī)氯殺蟲劑污染了。據(jù)報告，倫敦雨水中含滴滴涕70～400PPt。㈡農(nóng)藥對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響

⑵污染大氣

農(nóng)藥微粒和蒸汽散發(fā)空中，隨風(fēng)飄移，污染全球。據(jù)世界衛(wèi)生組織報告，倫敦上空1噸空氣中約含10微克滴滴涕。北極地區(qū)的格陵蘭，估計在1500萬平方公里的水區(qū)里每年可能沉積295噸滴滴涕。其原因除了化學(xué)穩(wěn)定性和物理分散性外，滴滴涕還具有獨特的流動性；它能隨水汽共同蒸發(fā)到處流傳，使整個生物圈都受到污染。㈡農(nóng)藥對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響⑶污染土壤，對土壤生態(tài)系統(tǒng)造成不良影響農(nóng)藥對土壤生態(tài)系統(tǒng)造成的不良影響主要表現(xiàn)在對土壤動物造成危害及使土壤微生物的種群和數(shù)量發(fā)生變化兩個方面，進(jìn)而影響到土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，使整個土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能下降。㈡農(nóng)藥對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響2.農(nóng)藥對生態(tài)系統(tǒng)的影響⑴在生態(tài)系統(tǒng)中的生物富集生物富集：P119是指生物體從生活的環(huán)境中不斷吸收低劑量的農(nóng)藥并逐漸在其體內(nèi)積累的現(xiàn)象。也叫生物濃縮作用。一些有害物質(zhì)如金屬元素、殺蟲劑等一旦進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)便會通過食物鏈逐級往下傳遞，并在傳遞過程中不斷積累和濃縮，導(dǎo)致越到較高的營養(yǎng)級，生物體內(nèi)的有毒物質(zhì)的濃度就越高，這種現(xiàn)象就是有毒物質(zhì)的生物富集作用（也稱生物濃縮或生物放大作用）。㈡農(nóng)藥對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響

農(nóng)藥在生物體中沿食物鏈傳遞過程中的生物富集作用普遍存在。實驗表明，將收獲前20天用過2-3次666粉的稻谷作為雞、豬的飼料，結(jié)果在豬體內(nèi)的666濃縮可達(dá)38-75倍，雞蛋內(nèi)的富集倍數(shù)為12-26倍。又如，海水中汞的濃度為0.0001mg/L時，浮游生物體內(nèi)含汞量可達(dá)001-0.002mg/L，小魚體內(nèi)可達(dá)0.2-0.5mg/L，而大魚體內(nèi)可達(dá)1-5mg/L，大魚體內(nèi)汞比海水含汞量高1萬-6萬倍。生物放大作用可使環(huán)境中低濃度的物質(zhì)，在最后一級體內(nèi)的含量提高幾十倍甚至成千上萬倍，因而可能對人和環(huán)境造成較大的危害。DDT沿海洋食物鏈的生物富集作用示意圖㈡農(nóng)藥對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響⑵對昆蟲的影響農(nóng)藥度對昆蟲的影響是引起防治對象的再次猖獗和導(dǎo)致次要病蟲害上升為主要病蟲，因為農(nóng)藥在消滅害蟲的同時也殺死害蟲的天敵，打亂了存在于害蟲和天敵之間的平衡，某些害蟲在沒有天敵的控制下有可能再次發(fā)生，其危害程度會更大。㈡農(nóng)藥對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響⑶對水生生物的影響對水生生物造成毒害，使其中毒。⑷農(nóng)藥在農(nóng)作物上的殘留長期食用超過允許殘留量的農(nóng)產(chǎn)品，會影響人的健康，乃至發(fā)生中毒。課堂鞏固練習(xí)：1、大氣圈中的氮必須經(jīng)過

作用才能進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)參與循環(huán)。2、水的地質(zhì)大循環(huán)是指水從