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)×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)