《生物地球化學(xué)雙語(yǔ)教學(xué)》課程教學(xué)大綱

《生物地球化學(xué)雙語(yǔ)教學(xué)》教學(xué)大綱一、基本信息課程名稱生物地球化學(xué)（雙語(yǔ)教學(xué)）課程編號(hào)ECOL3106英文名稱Biogeochemistry課程類型本專業(yè)推薦選修課總學(xué)時(shí)48理論學(xué)時(shí)48實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)

實(shí)踐學(xué)時(shí)

學(xué)分2預(yù)修課程普通化學(xué)適用對(duì)象農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境課程簡(jiǎn)介（200字左右）圍繞生態(tài)系統(tǒng)全球變化介紹生物地球化學(xué)的基本概念、原理、研究工作的發(fā)展史及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源節(jié)約、環(huán)境規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面的重要性；詳細(xì)介紹大氣圈、巖石圈養(yǎng)、水圈和生物圈之間的耦合關(guān)系；圍繞農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，介紹以氮磷鉀三大元素為重點(diǎn)的生物地球化學(xué)循環(huán)；介紹生物特征元素如碳和硫的生物地球化學(xué)循環(huán)；介紹生物體在全球尺度的地球化學(xué)循環(huán)中主要功能；介紹代表性的復(fù)雜交互系統(tǒng)（如濕地生態(tài)系統(tǒng)）中的地球化學(xué)過(guò)程。

二、教學(xué)目標(biāo)及任務(wù)本課程以全球生態(tài)系統(tǒng)為架構(gòu)介紹生物地球化學(xué)的基本內(nèi)容、重要性與發(fā)展動(dòng)態(tài)，明確生物體的生態(tài)功能，熟悉主要生物元素和土壤元素的循環(huán)過(guò)程，了解生物對(duì)地球化學(xué)環(huán)境變化的反應(yīng)和調(diào)節(jié)機(jī)制，了解生物地球化學(xué)循環(huán)對(duì)環(huán)境及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，了解研究生物地球化學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)和新方法。重點(diǎn)掌握氮、磷、鉀、硫、碳的生物化學(xué)循環(huán)過(guò)程；生物和地球科學(xué)領(lǐng)域的主要因子在全球尺度變化下的響應(yīng)；掌握微觀尺度和宏觀尺度研究生物地球化學(xué)的新技術(shù)、新方法。

三、學(xué)時(shí)分配教學(xué)課時(shí)分配章節(jié)章節(jié)內(nèi)容講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐合計(jì)第一章緒論(Introduction)2

第二章生命和地球的起源(OriginsoflifeandtheEarth)5

第三章大氣圈生物地球化學(xué)（Biogeochemistry

inatmosphere）6

第四章巖石圈生物地球化學(xué)(Biogeochemistryinlithosphere)6

第五章生物圈生物地球化學(xué)(Biogeochemistryinbiosphere)6

第六章濕地生態(tài)系統(tǒng)(Wetlandecosystem)3

第七章陸地水系統(tǒng)(Inlandwaters)3

第八章海洋生物地球化學(xué)(Biogeochemistryinoceans)2

第九章全球水循環(huán)（Global

watercycle）2

第十章全球碳循環(huán)（Global

carboncycle）2

第十一章全球硫和重金屬循環(huán)（Global

cycleofSandheavymetals）2

第十二章全球氮磷鉀循環(huán)（Global

cycleofN,P,andKofecologicalenvironment）4

第十三章生物地球化學(xué)循環(huán)研究方法（Analytical

techniquesinbiogeochemistry）2

課堂交流、討論、總結(jié)1

考試2

四、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)要求

第一章：緒論(Introduction)第一節(jié)生物地球化學(xué)的發(fā)展史（Historyandbiogeochemistry）習(xí)題要點(diǎn)：生物地球化學(xué)研究對(duì)象的變遷？第二節(jié)元素、太陽(yáng)系、地球的起源（Originsofelements,solarsystem,andEarth）習(xí)題要點(diǎn)：地球具有哪些適合生物生產(chǎn)的特征？第三節(jié)大氣、海洋、生物的起源（Originsofatmosphere,oceans,andlife）習(xí)題要點(diǎn)：生物起源的步驟和進(jìn)化方向。本章教學(xué)要求：了解生物地球化學(xué)的發(fā)展史和研究前沿，生物地球化學(xué)的范疇，生物地球化學(xué)及其相關(guān)學(xué)說(shuō)和概念的含義；理解生物地球化學(xué)的基本原理與主要的研究方法；掌握生物起源的過(guò)程，必需的生態(tài)環(huán)境條件和主要影響因子。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：必需營(yíng)養(yǎng)元素的概念，生物地球化學(xué)研究的范疇，生物地球化學(xué)的研究方法。

第二章

生命和地球的起源(OriginsoflifeandtheEarth)第一節(jié)新陳代謝路徑的進(jìn)化

(Evolutionofmetabolicpathways)習(xí)題要點(diǎn)：新陳代謝的進(jìn)化方向異同。第二節(jié)行星歷史的比較：地球、火星、和金星（ComparativePlanetaryHistory：Earth,Mars,andVenus）習(xí)題要點(diǎn)：為什么火星和金星沒(méi)有生命的進(jìn)化？第三節(jié)生命和地球的協(xié)同進(jìn)化(CooperatedevolutionoflifeandEarth)習(xí)題要點(diǎn)：何謂協(xié)同進(jìn)化？本章教學(xué)要求：理解生命演變中新陳代謝的進(jìn)化特征，明確地球在太陽(yáng)系中具有生命特征的唯一性，了解生物和地球的協(xié)同進(jìn)化，初步掌握判別生物進(jìn)化中的地球化學(xué)機(jī)制的方法。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：新陳代謝和協(xié)同進(jìn)化的概念。

第三章

大氣圈生物地球化學(xué)(Biogeochemistryinatmosphere)第一節(jié)大氣組成(Atmosphericcomposition)習(xí)題要點(diǎn)：氣體和溶膠的概念。第二節(jié)對(duì)流層和平流層中的生物地球化學(xué)反應(yīng)

(Biogeochemicalreactionsinthetroposphereandstratosphere)習(xí)題要點(diǎn)：對(duì)流層和平流層的概念以及其中的反應(yīng)類型。第三節(jié)大氣沉降(Atmosphericdeposition)習(xí)題要點(diǎn)：大氣沉降的害處和益處。第四節(jié)大氣和全球氣候模型(Modelsoftheatmosphereandglobalclimate)習(xí)題要點(diǎn)：如何建立全球尺度的模型。本章教學(xué)要求：了解大氣圈的構(gòu)成，如平流層以及對(duì)流層等，明確大氣的主要化學(xué)組成，每一個(gè)大氣層中常見(jiàn)的生物地球化學(xué)反應(yīng)過(guò)程已經(jīng)特征，理解氮、氧、硫等常見(jiàn)大氣元素的反應(yīng)特，掌握氣候模型建立的一般方法。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：大氣不同分層的特征、各類生物地球化學(xué)過(guò)程的異同點(diǎn)、氣候模型的全球尺度建模方法。

第四章巖石圈生物地球化學(xué)

(Biogeochemistryinlithosphere)第一節(jié)巖石分化(Rockweathering)習(xí)題要點(diǎn)：化學(xué)分化和次生礦物的概念。第二節(jié)土壤化學(xué)反應(yīng)

(Soilchemicalreactions)習(xí)題要點(diǎn)：土壤常見(jiàn)理化性質(zhì)。第三節(jié)土壤利用

(Soildevelopment)習(xí)題要點(diǎn)：森林、草地、和沙漠的利用。第四節(jié)分化速率(Weatheringrates)習(xí)題要點(diǎn)：化學(xué)分化和物理分化的異同。本章教學(xué)要求：了解巖石分化過(guò)程中礦物的變遷，了解土壤CEC、pH、緩沖能力等常見(jiàn)理化參數(shù)，理解并掌握不同生態(tài)系統(tǒng)中土壤利用方式的區(qū)別和利弊，了解物理分化和化學(xué)分化的特征以及各自在生物地球循環(huán)中的重要性，綜合所學(xué)知識(shí)熟練基本的土壤理化參數(shù)測(cè)定方法。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：不同理化參數(shù)之間的關(guān)系，不同生態(tài)系統(tǒng)中土壤利用的限定因素，熟悉物理分化和化學(xué)分化的速率特征。

第五章生物圈生物地球化學(xué)(Biogeochemistryinbiosphere)第一節(jié)光合作用和呼吸(Photosynthesisandrespiration)習(xí)題要點(diǎn)：光合作用和呼吸如何驅(qū)動(dòng)生物地球化學(xué)循環(huán)。第二節(jié)全球尺度的主要作物和生物量的估算

(Globalestimatesofnetprimaryproductionand

biomass)習(xí)題要點(diǎn)：估算限定地區(qū)的生物量。第三節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)和全球變化

(Soilorganicmatterandglobalchange)習(xí)題要點(diǎn)：有機(jī)質(zhì)如何影響全球變化？第四節(jié)人類活動(dòng)對(duì)陸地地球化學(xué)循環(huán)的影響(Humanimpactsonterrestrialbiogeochemistry)習(xí)題要點(diǎn)：了解酸雨、二氧化碳排放等人類造成的污染。本章教學(xué)要求：了解植物光合作用和呼吸對(duì)生物地球化學(xué)循環(huán)的重要性，理解并掌握估算全球尺度生物量和產(chǎn)出的方法，了解土壤有機(jī)質(zhì)的種類以及循環(huán)過(guò)程，綜合所學(xué)知識(shí)熟練掌握人類活動(dòng)是如何影響生物地球循環(huán)的各個(gè)方面的。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：光合作用和呼吸的驅(qū)動(dòng)力，全球尺度各個(gè)參數(shù)的估算方法，人類活動(dòng)的辯證認(rèn)識(shí)。

第六章濕地生態(tài)系統(tǒng)

(Wetlandecosystem)第一節(jié)濕地生態(tài)系統(tǒng)的種類(Typesofwetlands)習(xí)題要點(diǎn)：不同濕地系統(tǒng)的水文、土壤、和植物。第二節(jié)濕地系統(tǒng)中的有機(jī)質(zhì)(Organicmatterstorageinwetlands)習(xí)題要點(diǎn)：為何濕地系統(tǒng)保存有豐富的有機(jī)質(zhì)？第三節(jié)飽和沉積物中的微生物代謝

(Microbialmetabolisminsaturatedsediments)習(xí)題要點(diǎn)：微生物的種類和各自的代謝特征。第四節(jié)濕地系統(tǒng)和全球變化(Wetlandsandglobalchange)習(xí)題要點(diǎn)：濕地如何影響全球變化。本章教學(xué)要求：了解濕地系統(tǒng)中的植物、土壤、和微生物，了解濕地系統(tǒng)的水文和地理特征，熟悉和掌握濕地常見(jiàn)微生物的新陳代謝分別，綜合所學(xué)知識(shí)指出濕地系統(tǒng)對(duì)全球變化影響。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：濕地中微生物的種群特征、濕地系統(tǒng)水文條件變化，濕地系統(tǒng)在全球變化中的角色。

第七章陸地水系統(tǒng)(Inlandwaters)第一節(jié)湖泊(Lakes)習(xí)題要點(diǎn)：湖泊生態(tài)系統(tǒng)的特征。第二節(jié)河流(Rivers)習(xí)題要點(diǎn)：河流生態(tài)系統(tǒng)的特征。第三節(jié)河口(Estuaries)習(xí)題要點(diǎn)：三角洲生態(tài)系統(tǒng)的特征。第四節(jié)人類活動(dòng)對(duì)陸地水系統(tǒng)的影響(Humanimpactsoninlandwaters)習(xí)題要點(diǎn)：人類活動(dòng)改變水系統(tǒng)循環(huán)的方式。本章教學(xué)要求：了解湖泊、河流、和河口生態(tài)系統(tǒng)的異同，了解水在生物地球化學(xué)循環(huán)中的重要性，掌握陸地水系統(tǒng)循環(huán)的相互關(guān)系，了解人類活動(dòng)對(duì)水系統(tǒng)的影響，如大壩建設(shè)、水污染、地下水利用等。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：不同水體的生物地球化學(xué)特征，人類活動(dòng)對(duì)水系統(tǒng)影響的尺度，水系統(tǒng)的恢復(fù)性和不可恢復(fù)性。

第八章海洋生物地球化學(xué)

(Biogeochemistryinoceans)第一節(jié)海水構(gòu)成(Thecompositionofseawater)習(xí)題要點(diǎn)：海水的主要組成元素。第二節(jié)海底沉積的成巖作用(Sedimentdiagenesis)習(xí)題要點(diǎn)：海底沉積物何如成巖。第三節(jié)生物泵：海洋中碳循環(huán)模型(Thebiologicalpump:Amodelofcarboncyclingintheocean)習(xí)題要點(diǎn)：生物泵的概念。第四節(jié)海洋營(yíng)養(yǎng)循環(huán)(Nutrientcyclingintheocean)習(xí)題要點(diǎn)：海洋中營(yíng)養(yǎng)元素的驅(qū)動(dòng)力。第五節(jié)海底噴發(fā)口的生物地球化學(xué)特征(Biogeochemistryofhydrothermalventcommunities)習(xí)題要點(diǎn)：噴發(fā)口的微生物構(gòu)成。第六節(jié)海底沉積物的生物地球化學(xué)記錄(Thesedimentaryrecordofbiogeochemistry)習(xí)題要點(diǎn)：沉積物如何記錄化學(xué)反應(yīng)過(guò)程？習(xí)題要點(diǎn)：影響微量元素肥料有效性的土壤因素，合理施用微量元素肥料的原則。本章教學(xué)要求：了解海水的構(gòu)成，了解海底沉積物的沉積過(guò)程以及成巖過(guò)程，理解并掌握生物泵的概念以及碳循環(huán)模型，了解海洋和陸地系統(tǒng)之間的營(yíng)養(yǎng)交流，了解海底噴發(fā)口的生物地球化學(xué)循環(huán)特別是微生物的作用，掌握海底沉積物的地球化學(xué)證據(jù)的獲得和解釋。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：生物泵的概念，海水和陸地系統(tǒng)的交互，海底沉積物的歷史證據(jù)記錄。

第九章全球水循環(huán)（Globalwatercycle）第一節(jié)水文循環(huán)模型(Modelsofthehydrologiccycle)習(xí)題要點(diǎn)：如何建立水文模型？第二節(jié)水循環(huán)的歷史(Thehistoryofthewatercycle)習(xí)題要點(diǎn)：不同時(shí)間尺度下水文循環(huán)的變化第三節(jié)水循環(huán)和全球變化(Thewatercycleandclimatechange)習(xí)題要點(diǎn)：水循環(huán)如何影響全球變化。本章教學(xué)要求：了解水文模型的應(yīng)用范圍以及如何建立不同水體的水文模型，了解從幾十年到幾億年中的水循環(huán)變化，掌握水循環(huán)影響全球變化的方式。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：水文模型的參數(shù)，全球變化中水循環(huán)的各個(gè)重要方面。

第十章全球碳循環(huán)（Globalcarboncycle）第一節(jié)碳循環(huán)對(duì)溫度的影響(Temporalperspectivesofthecarboncycle)習(xí)題要點(diǎn)：溫室氣體影響溫度變化的機(jī)制第二節(jié)甲烷氣體(Atmosphericmethane)習(xí)題要點(diǎn)：甲烷氣體的主要來(lái)源和影響第三節(jié)一氧化碳(Carbonmonoxide)習(xí)題要點(diǎn)：一氧化碳?xì)怏w的主要來(lái)源和影響。第四節(jié)合成：碳和氧的關(guān)聯(lián)(Synthesis:Linkingthecarbonandoxygencycles)習(xí)題要點(diǎn)：碳循環(huán)和氧循環(huán)之間的聯(lián)系紐帶。本章教學(xué)要求：了解影響全球變化的溫室氣體，了解甲烷氣體從農(nóng)田以及工業(yè)排放的量和影響范圍，熟悉并且掌握主要碳氧化合物的生態(tài)效應(yīng)。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：溫室氣體的排放量對(duì)全球變化的量化影響，碳氧化合物的相互轉(zhuǎn)變。第十一章全球硫和重金屬循環(huán)（GlobalcycleofSandheavymetals）第一節(jié)全球硫循環(huán)

(Theglobalsulfurcycle)習(xí)題要點(diǎn)：溫度對(duì)硫循環(huán)的影響。第二節(jié)全球水銀循環(huán)(Theglobalmercurycycle)習(xí)題要點(diǎn)：水銀的遷移路徑。第三節(jié)全球鉛和鎘的循環(huán)(TheglobalPbandCdcycle)習(xí)題要點(diǎn)：鉛和鎘的環(huán)境危害。本章教學(xué)要求：了解硫的循環(huán)過(guò)程，特別是溫度對(duì)其的影響，明確主要的含硫有機(jī)質(zhì)以及硫在生物體內(nèi)的作用，了解水銀、鉛、和鎘的主要環(huán)境危害以及循環(huán)特征。本章重點(diǎn)、難點(diǎn)：硫、水銀、鉛、和鎘的各種常見(jiàn)化學(xué)形態(tài)。

第十二章全球氮磷鉀循環(huán)（GlobalcycleofN,P,andKofecologicalenvironment）第一節(jié)全球氮循環(huán)(Theglobalnitrogencycle)習(xí)題要點(diǎn)：陸地和海洋中氮循環(huán)的區(qū)別。第二節(jié)全球磷循環(huán)(Theglobalphosphoruscycle)習(xí)題要點(diǎn)：生物體內(nèi)體外的磷元素交換特征。第三節(jié)全球鉀循環(huán)(Theglobalpotassiumcycle)習(xí)