現(xiàn)代生態(tài)學復習進程

現(xiàn)代生態(tài)學生態(tài)系統(tǒng)：指在一定時間和空間范圍內(nèi)，由生物群落與其生活的環(huán)境組成的一個整體，該整體具有一定大小和結(jié)構(gòu)，各成員借助能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞而相互聯(lián)系、相互影響、相互依存，并形成具有自我組織和自我調(diào)節(jié)功能的復合體。生態(tài)系統(tǒng)的特性屬于生態(tài)學研究的最高層次；內(nèi)部具有自我調(diào)節(jié)能力；能量流動、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞是三大功能；營養(yǎng)級數(shù)目通常不超過5-6個；是一個動態(tài)系統(tǒng)。二、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及三大功能類群在一個生態(tài)系統(tǒng)中所有生物與非生物都是直接或間接地相互聯(lián)系、相互依賴的，通過能量流動或物質(zhì)流動形成一個極其復雜的網(wǎng)絡。所有生態(tài)系統(tǒng)可分為非生物和生物兩大部分，而生物又可分為生產(chǎn)者、消費者、分解者三部分。

生態(tài)系統(tǒng)非生物非生物環(huán)境能源（太陽能或其它）、氣候（光、溫、雨、風等）、基質(zhì)和介質(zhì)（巖石、土壤、水、空氣）物質(zhì)代謝原料二氧化碳等各種氣體、無機鹽、腐殖質(zhì)、脂肪、蛋白質(zhì)等有機物生物生產(chǎn)者自養(yǎng)的植物、光合細菌、化能細菌消費者食草動物（一級消費者）、食肉動物（二級、三級、...消費者）、雜食動物、腐食消費者、其它消費者分解者各種可分解有機物的微生物（如細菌、真菌等）

因此將生態(tài)系統(tǒng)又可分為生產(chǎn)者、消費者和分解者三個亞系統(tǒng)。它們的主要功能分別闡述如下：

生產(chǎn)者主要功能：

生產(chǎn)者包括所有自養(yǎng)的綠色植物、某些光合細菌（綠色硫細菌、紫色硫細菌和非硫細菌等）和其它自養(yǎng)細菌（硝化細菌、氧化硫細菌等），它們利用太陽能將二氧化碳和水等無機物合成糖和淀粉等有機物，并放出氧氣。此光合作用的過程直接或間接地為人類和其它生物提供著進行生命活動所必需的能量和物質(zhì)。目前已被定名的高等植物和苔蘚約25萬種。另外，生態(tài)系統(tǒng)中的各種生命活動所需的化學元素，如N、S、P、K及微量元素，可通過植物根、葉的吸收、合成之后通過食物鏈在系統(tǒng)中傳遞。消費者主要功能

消費者主要包括各種動物，它們不能制造有機物，而直接或間接依賴生產(chǎn)者所生產(chǎn)的有機物。根據(jù)食物鏈的等級關(guān)系，可分為一級消費者（食草動物）、二級消費者（以食草動物為食的小型食肉動物）、三級消費者（以小型食肉動物為食的大型食肉動物）、四級或更高級的消費者，等等。消費者不僅對初級生產(chǎn)物起著加工、再生產(chǎn)的作用，且對其它生物種群數(shù)量起著調(diào)控作用。分解者主要功能

消費者都是異養(yǎng)生物，如細菌、真菌、放線菌及土壤原生動物和一些小型無脊椎動物。這些微生物在生態(tài)系統(tǒng)中連續(xù)進行著分解作用，把復雜的有機物逐步分解成簡單的無機物，再重新回到環(huán)境中，成為自養(yǎng)生物的營養(yǎng)物質(zhì)。每一種天然有機物都能被已經(jīng)存在于自然界中的微生物所分解，因此，分解者使營養(yǎng)物質(zhì)不斷地以無機物-有機物-無機物的形式循環(huán)流動。

三、食物鏈和食物網(wǎng)

生態(tài)系統(tǒng)中各種成分之間通過復雜的營養(yǎng)關(guān)系來相互緊密聯(lián)系，即通過食物鏈把生物與非生物、生產(chǎn)者、消費者和分解者相互連成一個整體。（1）食物鏈指生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)不同生物之間在營養(yǎng)關(guān)系中形成的一環(huán)套一環(huán)的鏈條式的關(guān)系，即物質(zhì)和能量從植物開始，然后一級一級地轉(zhuǎn)移到大型食肉動物。食物鏈上的每一個環(huán)節(jié)稱為營養(yǎng)級或營養(yǎng)階層。（2）食物網(wǎng)實際上，大多生物以幾種或多種食物為食。因此，生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈很少是單條、孤立出現(xiàn)的（除非食性均是專一的），它往往是交叉呈鏈狀或網(wǎng)狀，形成復雜的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，即食物網(wǎng)。（3）食物鏈類型捕食食物鏈碎屑食物鏈寄生食物鏈捕食食物鏈綠色植物為起點到食草動物進而到食肉動物的食物鏈植物-食草動物-食肉動物草原上：青草-野兔-狐貍-狼湖泊中：藻類-甲殼類-小魚-大魚13

微型浮游植物(小鞭毛藻)小型浮游動物(植食性原生動物)的型浮游動物(肉食性甲殼動物)大型浮游動物(毛顎類、磷蝦)燈籠魚、秋刀魚(食浮游動物魚類)烏賊、鮭、金槍魚(食魚動物)大型浮游植物大型浮游動物鯨以浮游生物為食鯷魚以浮游生物為食1大型浮游植物23海洋食物鏈114

南極海洋浮游食物網(wǎng)動、植物的遺體被食腐性生物(小型土壤動物、真菌、細菌)取食，然后到他們的捕食者的食物鏈植物殘體-蚯蚓-線蟲類-節(jié)肢動物碎屑食物鏈16

捕食食物鏈和碎屑食物鏈寄生食物鏈

由宿主和寄生物構(gòu)成以大型動物為食物鏈的起點，繼之以小型動物、微型動物、細菌和病毒后者與前者是寄生關(guān)系哺乳動物或鳥類-跳蚤-原生動物-細菌-病毒食物網(wǎng)

一種生物常常以多種食物為食，而同一種食物又常常為多種消費者取食，于是食物鏈交錯起來，多條食物鏈相聯(lián)，形成了食物網(wǎng)食物網(wǎng)不僅維持著生態(tài)系統(tǒng)的相對平衡，并推動著生物的進化，成為自然界發(fā)展演變的動力食物網(wǎng)以營養(yǎng)為紐帶，把生物與環(huán)境、生物與生物緊密聯(lián)系起來的結(jié)構(gòu)，稱為生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)19

食物網(wǎng)20

北極島嶼簡單的食物網(wǎng)北極島嶼簡單的食物網(wǎng)營養(yǎng)級之間的數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系可采用生物量、能量和個體數(shù)量單位來表示能量金字塔生物量金字塔數(shù)量金字塔四、營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔

(ecologicalpyramid)

以相同單位面積上生產(chǎn)者和各級消費者的生物量即生命物質(zhì)總量建立的金字塔。對陸地、淺水生態(tài)系統(tǒng)中比較典型，因為生產(chǎn)者是大型的，所以塔基比較大，金字塔比較規(guī)則生物量金字塔生物量金字塔生物量金字塔

單位面積內(nèi)生產(chǎn)者的個體數(shù)目為塔基，以相同面積內(nèi)各營養(yǎng)級位有機體數(shù)目構(gòu)成塔身及塔頂。一般每一個營養(yǎng)級所包括的有機體數(shù)目，沿食物鏈向上遞減。數(shù)量金字塔25

營養(yǎng)級(trophiclevel)：處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔

五、生態(tài)系統(tǒng)的類型一、按照生態(tài)系統(tǒng)的生物成分，可分為：植物生態(tài)系統(tǒng)：植物為主，如森林、草地生態(tài)系統(tǒng)。動物生態(tài)系統(tǒng)：動物為主，如魚塘、畜牧生態(tài)系統(tǒng)。微生物生態(tài)系統(tǒng)：細菌、真菌等微生物為主，如土壤腐殖層、池塘底泥。人類生態(tài)系統(tǒng)：人為主體，如城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等生態(tài)系統(tǒng)。

生態(tài)系統(tǒng)的類型二、按照生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和外界物質(zhì)與能量交換狀況，可分為：開放系統(tǒng)：能量和物質(zhì)可在系統(tǒng)內(nèi)外不斷交換，大多屬此類型。封閉系統(tǒng)：阻止任何物質(zhì)的輸入和輸出，但不能阻止能量的出入。如宇宙飛船。隔離系統(tǒng)：具封閉的邊緣，既阻止物質(zhì)又阻止能量的輸入和輸出，與外界完全隔絕，這是根據(jù)特殊需要而設計的模擬試驗系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的類型三、根據(jù)人類活動及其影響程度，可分為自然生態(tài)系統(tǒng)：未受到人類活動影響或輕度影響的生態(tài)系統(tǒng)。半自然生態(tài)系統(tǒng)：系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、類型或比例受到人類活動的影響較大。人工復合生態(tài)系統(tǒng)：人類活動在系統(tǒng)中起主導作用。四、根據(jù)基質(zhì)性質(zhì)分為

陸地生態(tài)系統(tǒng)：還可細分為熱帶雨林、苔原等。水域生態(tài)系統(tǒng)：

隨著城市化發(fā)展，產(chǎn)生社會－經(jīng)濟－自然復合生態(tài)系統(tǒng)的新概念。五、生態(tài)系統(tǒng)的基本特征

具特定的空間概念：反映一定地區(qū)特性及結(jié)構(gòu)。復雜、有序的宏觀系統(tǒng)：由多種生物、非生物形成的復雜的、網(wǎng)絡狀的密切聯(lián)系，各亞系統(tǒng)之間存在一定秩序的相互作用。具明確功能的單元：能量和物質(zhì)在各營養(yǎng)級中流動、轉(zhuǎn)移和交換。具自動調(diào)節(jié)功能的開放系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)和能量的流動、轉(zhuǎn)移和交換是開放式的，且系統(tǒng)通過負反饋來自動調(diào)節(jié)，如種群內(nèi)密度的制約機制、物種間的食物鏈關(guān)系、生物與環(huán)境間的相互適應的調(diào)控。具動態(tài)的、生命的特征：生態(tài)系統(tǒng)隨時間也可分早期、成長期、盛期、成熟期、退化期等，表現(xiàn)出系統(tǒng)自身特有的整體演化規(guī)律。第二章生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)的次級生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)分解第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動一、能量的主要形式二、能量流動的基本原理和模式三、能量流動的途徑和速率四、個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)層次上的能流分析五、能量流動的研究方法及生態(tài)效率六、以能量為依據(jù)的生態(tài)系統(tǒng)分類一、能量的主要形式輻射能：例如光能，在植物光化學反應中起重要作用化學能：化合物中具有的能量機械能：例如肌肉收縮產(chǎn)生的能量電能：例如生物電生物能：生命活動的能量熱能：二、能源的主要類型

能源是指所有可提供能量和做功的自然資源的總稱。按照不同標準，可將能源分為以下幾種類型：常規(guī)能源：如煤炭、石油等。新型能源：如風能、地熱能、蓄電池等。一次能源：如煤、石油和天然氣等。二次能源：如煤氣、蒸汽、甲烷等。再生能源：太陽能、風能、海洋能等。二、能量流動的基本原理和模式

(一)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的能流生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的作物不斷接受系統(tǒng)內(nèi)、外輸入的物質(zhì)和能量，同時向系統(tǒng)外輸出物質(zhì)和能量。作物及各級消費者的能量貯存。能量在系統(tǒng)內(nèi)不斷流動，則能量也不斷地以熱能形式消耗。能量流動呈單向的、不可逆的流動。（二）、能量流動基本原理（1）熱力學第一定律生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能量的傳遞和轉(zhuǎn)化都嚴格遵循熱力學定律，即能量由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但既不被消滅，也不能憑空創(chuàng)造。在生態(tài)系統(tǒng)中，所輸入的能量總是與生物有機體所貯存的、轉(zhuǎn)化的、釋放的熱量相等，即I＝P＋F＋R（P＝生產(chǎn)量，F(xiàn)＝未被利用能量，R＝呼吸消耗能）。（二）、能量流動基本原理

（2）熱力學第二定律（熵律）熵：用來測度系統(tǒng)內(nèi)有序程度的大小。熵值越大，系統(tǒng)的無序程度越高，則系統(tǒng)越不平衡；反之。熱力學認為，世界是一個熵值不斷增加的系統(tǒng)，則無序程度越高，則系統(tǒng)越不平衡。這與達爾文的進化論相反，后者認為世界是從簡單到復雜，從無序到有序的發(fā)展過程。Prigogine（1977）等發(fā)現(xiàn)，在開放系統(tǒng)中，如果從系統(tǒng)外的環(huán)境中引進負熵流，抵消內(nèi)部產(chǎn)生的熵，則可使系統(tǒng)從無序向有序轉(zhuǎn)化。因此，科學地解釋了有序與無序的轉(zhuǎn)化關(guān)系，將熵律與進化論協(xié)調(diào)起來。因此，生態(tài)系統(tǒng)各層次均表現(xiàn)為一種開放型的熱力系統(tǒng)。（三）、能量的單向流與物質(zhì)的循環(huán)流

生態(tài)系統(tǒng)能量的流動是單一方向的。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動，大部分被各營養(yǎng)級生物所利用，通過呼吸作用以熱的形式散失。但物質(zhì)與能量不同，可在生態(tài)系統(tǒng)中不斷循環(huán)運動。能量以物質(zhì)作為載體，不斷推動著物質(zhì)的運動。因此，能量流與物質(zhì)流是不可分割的。（二）、能量流動基本原理

（四）、能量流動的通用模式任何層次、形式或種類的生命（如動植物、微生物等），它們均有一個能量流動的通用模式。（五）、能量流動中質(zhì)量和濃度的變化能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動，質(zhì)量和濃度都會逐漸提高和濃縮?？偟内厔菔菍⒋罅康牡唾|(zhì)量的能量，逐漸濃縮成少量的高質(zhì)量的能量13.1.1初級生產(chǎn)的基本概念13.1.2地球上初級生產(chǎn)力的分布13.1.3初級生產(chǎn)的生產(chǎn)效率13.1.4初級生產(chǎn)量的限制因素13.1.5初級生產(chǎn)量的測定方法2.1生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)生產(chǎn)過程：生產(chǎn)者通過光合作用合成復雜的有機物質(zhì)，使植物的生物量(包括個體數(shù)量和生長)增加消費者攝食植物已經(jīng)制造好的有機物質(zhì)(包括直接的取食植物和間接的取食食草動物和食肉動物)，通過消化、吸收在合成為自身所需的有機物質(zhì)，增加動物的生產(chǎn)量初級生產(chǎn)：自養(yǎng)生物的生產(chǎn)過程，其提供的生產(chǎn)力為初級生產(chǎn)力次級生產(chǎn)：異養(yǎng)生物再生產(chǎn)過程，提供的生產(chǎn)力為次級生產(chǎn)力2.1.1初級生產(chǎn)的基本概念初級生產(chǎn)量(primaryproduction)：綠色植物通過光合作用合成有機物質(zhì)的數(shù)量稱為初級生產(chǎn)量，也稱第一性生產(chǎn)量凈初級生產(chǎn)量(netprimaryproduction)：初級生產(chǎn)過程植物固定的能量一部分被植物自己的呼吸消耗掉，剩下的可用于植物的生長和生殖，這部分生產(chǎn)量成為淨初級生產(chǎn)量(NP)總初級生產(chǎn)量(grossprimaryproduction)：初級生產(chǎn)過程植物固定的能量的總量GP=NP+R初級生產(chǎn)的基本概念初級生產(chǎn)力：植物群落在一定空間一定時間內(nèi)所生產(chǎn)的有機物質(zhì)積累的數(shù)量生物量(biomass)：是指某一時刻單位面積上積存的有機物質(zhì)的量。以鮮重或干重表示現(xiàn)存量：是指綠色植物初級生產(chǎn)量被植食動物取食及枯枝落葉掉落后所剩下的存活部分SC=GP-R-H-D初級生產(chǎn)的基本概念初級生產(chǎn)初級生產(chǎn)不同生態(tài)系統(tǒng)類型的初級生產(chǎn)力不同陸地比水域的初級生產(chǎn)力總量大陸地上初級生產(chǎn)力有隨緯度增加逐漸降低的趨勢海洋中初級生產(chǎn)力由河口灣向大陸架和大洋區(qū)逐漸降低生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力隨群落的演替而變化水體和陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力有垂直變化初級生產(chǎn)力隨季節(jié)變化2.1.2地球上初級生產(chǎn)力的分布AveragenetprimaryproductivityingramsoforganicmaterialpersquaremeterperyearofsometerrestrialandaquaticecosystemsNETPRIMARYPRODUCTIVITY不同生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力輻射強度和日照時間：光強升高，光照時間長，提高產(chǎn)量光合途徑：光合作用途徑的不同，直接影響初級生產(chǎn)力的高低水：光合作用的原料，缺水顯著抑制光合速率溫度：溫度升高，總光合速率升高營養(yǎng)元素二氧化碳陸地生態(tài)系統(tǒng)2.2.1次級生產(chǎn)量的生產(chǎn)過程未捕獲(876.1g)獵物種群生產(chǎn)量(886.4g)被捕獲(10.3g)被吃下(7.93g)I未吃下(2.37g)未同化(0.63g)同化(7.3g)A凈次級生產(chǎn)(2.7g)P呼吸(4.6g)R次級生產(chǎn)量C=A+FUC：動物從外界攝食的能量A：被同化能量FU：排泄物A=P+RP：凈次級生產(chǎn)量R：呼吸能量能量收支林德曼效率13.3生態(tài)系統(tǒng)中的分解13.3.1分解過程的性質(zhì)13.3.2分解者生物13.3.3資源質(zhì)量13.3.4理化環(huán)境對分解的影響13.3.1分解過程的性質(zhì)概念：死有機物質(zhì)的逐步降解過程將有機物還原為無機物，釋放能量意義：建立和維持全球生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡通過死亡物質(zhì)的分解，使營養(yǎng)物質(zhì)再循環(huán)，給生產(chǎn)者提供營養(yǎng)物質(zhì)維持大氣中CO2濃度穩(wěn)定和提高土壤有機質(zhì)的含量，為碎屑食物鏈以后各級生物生產(chǎn)食物改善土壤物理性狀分解作用的三個過程碎化：把尸體分解為顆粒狀的碎屑異化：有機物在酶的作用下，進行生物化學的分解從聚合體變成單體(如纖維素降解為葡萄糖)進而成為礦物成分(如葡萄糖降為CO2和H2O)淋溶：可溶性物質(zhì)被水淋洗出，完全是物理過程

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)一、生物地化循環(huán)的基本概念二、水循環(huán)三、氣體型循環(huán)四、沉積型循環(huán)五、影響生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的主要因素六、營養(yǎng)物質(zhì)再循環(huán)途徑七、有毒物質(zhì)及放射性元素循環(huán)八、生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)收支56

2.2.1物質(zhì)循環(huán)的一般特征生物地球化學循環(huán)：生態(tài)系統(tǒng)從大氣、水體和土壤等環(huán)境中獲得營養(yǎng)物質(zhì)，通過綠色植物吸收，進入生態(tài)系統(tǒng)，被其他生物重復利用，最后再歸還于環(huán)境中的過程。這一過程包括生物與非生物二者的參與,同時也包含一些地質(zhì)與地理作用在內(nèi),因此稱為生物地球化學循環(huán)

生物小循環(huán)：環(huán)境中元素經(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、利用物質(zhì)循環(huán)的一般特征57

Basicsofnutrientcycling

58

生物小循環(huán)

一、生物地化循環(huán)的基本概念一、生物地化循環(huán)（biogeochemicalcycle）生態(tài)系統(tǒng)之間礦質(zhì)化學元素的輸入和輸出，以及它們在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各生物之間、及在大氣圈、水圈、巖石圈之間，沿特定途徑往復流動和交換的過程（主要由G.E.Hutchinson1944和1950年提出）。二、生物地化循環(huán)基本術(shù)語

1）庫物質(zhì)在環(huán)境中都存在一個或多個貯存場所，其數(shù)量大大超過結(jié)合在生物體中的數(shù)量，則稱這些貯存場所為庫。根據(jù)庫容量不同及各種營養(yǎng)在各庫中的滯留時間和流動速率的不同，可將庫分為兩種，即貯存庫和交換庫。（2）貯存庫庫容量大，元素在庫中滯留時間長，流動速度慢，多屬于非生物成分。二、生物地化循環(huán)基本術(shù)語

（3）交換庫庫容量小，元素在庫中滯留時間短，流動速度快，多屬于生物成分。（4）流通率 指物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中單位時間、單位面積流通的數(shù)量。（5）流通量通常指物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中單位時間、單位面積內(nèi)通過營養(yǎng)物質(zhì)的絕對值。二、生物地化循環(huán)基本術(shù)語

（6）周轉(zhuǎn)率指物質(zhì)在單位時間內(nèi)出入一個庫的流通量占該庫中營養(yǎng)物質(zhì)含量的比例。可用公式表示：周轉(zhuǎn)率＝流通量/庫中營養(yǎng)物質(zhì)總量。（7）周轉(zhuǎn)期為周轉(zhuǎn)率的倒數(shù)，即周轉(zhuǎn)期＝庫中營養(yǎng)物質(zhì)總量/流通量。（8）生物積累指生態(tài)系統(tǒng)中生物不斷進行新陳代謝的過程中，來自環(huán)境的元素或難分解的化合物在生物體內(nèi)的濃縮系數(shù)不斷增加的現(xiàn)象。例如牡蠣因大量積累銅而患“綠色病”。了陸地環(huán)境中的生物積累速度較水域中的要慢；大型野生動物中生物積累的水平相對而言是較低的。二、生物地化循環(huán)基本術(shù)語

（9）生物濃縮指生態(tài)系統(tǒng)中同一營養(yǎng)階層上的許多生物種群或生物個體，從周圍環(huán)境中蓄積某種元素或難分解的化合物，使生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中濃度的現(xiàn)象，又稱生物富集。同種生物對不同物質(zhì)的濃縮系數(shù)有很大差別，例如在相同生態(tài)條件下，褐藻對鉬的濃縮系數(shù)是11，而對鉛的濃縮系數(shù)是70000。（10）生物放大指在生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈上，高營養(yǎng)級生物以低營養(yǎng)級生物為食，某種元素或難分解化合物在生物機體內(nèi)的濃度隨著營養(yǎng)級的升高而逐步增大的現(xiàn)象。64

元素的性質(zhì)：有的元素循環(huán)的速率快，而有的則比較慢，這是元素化學特性和被生物有機體利用的方式不同所決定的。如CO21年,N100萬年生物的生長速率：決定生物對物質(zhì)吸收的速率以及物質(zhì)在食物網(wǎng)中運動的速度(二)、影響物質(zhì)循環(huán)速率的因素

65

有機物質(zhì)腐爛的速率：適宜的環(huán)境有利于分解者的生存，并使有機體很快分解，供生物重新利用人類活動的影響：開墾農(nóng)田和砍伐森林引起土壤礦物質(zhì)的流失，影響物質(zhì)循環(huán)速率化石燃燒把硫和二氧化硫釋放大氣中

（3）影響物質(zhì)循環(huán)速率的因素

66

氣體型循環(huán)貯存庫是大氣和海洋有氣體形式的分子參與循環(huán)過程循環(huán)速度快，例如CO2、N2、O2等沉積型循環(huán)貯存庫是巖石、土壤和沉積物沒有氣體形式的分子參與循環(huán)過程循環(huán)速度慢，時間以千年計算，例如P、Ca、Mg等水循環(huán)水的全球循環(huán)過程生態(tài)系統(tǒng)中所有的物質(zhì)循環(huán)都離不開水循環(huán)的推動三、生物地化循環(huán)的3種主要類型

（1）水循環(huán)

沒有水的循環(huán)，就沒有生物地化循環(huán)，就沒有生態(tài)系統(tǒng)的功能。水循環(huán)是太陽能推動，在陸地、大氣和海洋間循環(huán)地表總水量：1.4×109km3，海洋約占97%68

TheHydrologicCycle(40)(71)(111)(385)(425)(40)×103km3TheHydrologicCycle降雨截留穿透雨蒸騰滲透土壤吸收地表徑流地下徑流消費者地面蒸發(fā)生態(tài)系統(tǒng)中的水循環(huán)（2）氣體型循環(huán)包括碳、氮、氧等氣體的循環(huán)，貯存庫主要在大氣和海洋；循環(huán)性能完善，其循環(huán)與大氣、海洋密切相關(guān)；具明顯的全球性循環(huán)。

2.1碳循環(huán)

碳的重要性：生命元素、能量流動碳庫：海洋和大氣、生物體碳的存在形式：CO2，無機鹽，有機碳主要循環(huán)過程生物的同化和異化過程大氣和海洋間的CO2交換碳酸鹽的沉淀作用人類活動對碳循環(huán)造成嚴重影響，引起氣候變化的主要原因73

TheCarbonCycle74

929075061×1015gCTheCarbonCycle75

CO2排放CO2的排放2.2氮循環(huán)

氮的重要性氮庫：大氣、土壤、陸地植被生物可利用的氮的形式：NO32-、NO22-、NH4+氮循環(huán)的主要過程固氮作用氨化作用硝化作用反硝化作用77

氨化作用：由氨化細菌和真菌的作用將有機氮分解成為氨和氨化合物，氨溶水成為NH4+，為植物利用硝化作用：在通氣良好的土壤中，氨化合物被亞硝酸鹽細菌和硝酸鹽細菌氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，供植物吸收利用反硝化作用：反硝化細菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)變成氮氣，回到大氣庫中氨化作用、硝化作用和反硝化作用固氮作用

類型閃電、宇宙射線、火山爆發(fā)等高能固氮工業(yè)固氮：400攝氏度，200大氣壓下生物固氮：固氮菌、與豆科植物共生的根瘤菌和藍藻等自養(yǎng)和異養(yǎng)微生物意義平衡反硝化作用對局域缺氮環(huán)境有重要意義使氮進入生物循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的氮循環(huán)79

生態(tài)系統(tǒng)中的氮循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的氮循環(huán)氮循環(huán)

在生態(tài)系統(tǒng)中，植物從土壤中吸收硝酸鹽，氨基酸彼此聯(lián)結(jié)構(gòu)成蛋白質(zhì)分子，再與其他化合物一起建造了植物有機體，于是氮素進入生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者有機體，進一步為動物取食，轉(zhuǎn)變?yōu)楹膭游锏鞍踪|(zhì)。動植物排泄物或殘體等含氮的有機物經(jīng)微生物分解為CO2、H2O和NH3返回環(huán)境，NH3可被植物再次利用