生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán).ppt

1、內(nèi)容,第三章 生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)Nutrient Cycle,植物體內(nèi)的養(yǎng)分元素 地球化學(xué)循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán) 生物化學(xué)循環(huán) 三種主要元素的循環(huán) 森林生態(tài)系統(tǒng)生物地球化學(xué)循環(huán)的效能 森林經(jīng)營對森林生物地球化學(xué)循環(huán)的影響 小結(jié),能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系,空氣 水 無機(jī)鹽,生產(chǎn)者,食草動物,食肉動物,分解者,熱,熱,熱,熱,熱,第二級食肉動物,物質(zhì)流,能量流,Sun,植物體內(nèi)的養(yǎng)分元素,重要元素：植物正常生長和代謝所必需的元素。其中，其濃度僅有若干ppm的稱作微量元素，而濃度可用百分?jǐn)?shù)表示的可稱為大量元素; 大量元素：氫、碳、氧、氮、鉀、鈣、鎂、磷、硫; 微量元素：氯、硼、鐵、錳、鋅、銅、鉬 生物

2、體中主要的化學(xué)元素：氫、碳、氧、氮.,是指不同生態(tài)系統(tǒng)之間化學(xué)元素的交換，空間范圍大。,地球化學(xué)循環(huán),庫：化學(xué)元素交換過程中，暫時停留的某一空間或物質(zhì)形態(tài)。如CO2的庫有：大氣、植被、海洋、煤礦、碳酸鹽等。 流：化學(xué)元素在各個庫之間交換過程。如碳以CO2形式從大氣進(jìn)入植物體內(nèi)，以有機(jī)物形式儲存。,是指不同生態(tài)系統(tǒng)之間化學(xué)元素的交換，空間范圍大。,地球化學(xué)循環(huán),1、氣態(tài)循環(huán) C、N、O等主要以氣態(tài)形式輸入輸出，往返于各個生態(tài)系統(tǒng)。 為什么氣態(tài)循環(huán)引起人們極大的重視？ 人類的活動每天都有大量CO、CO2、硫和氮的氧化物，以及各種有機(jī)物質(zhì)和農(nóng)藥進(jìn)入氣態(tài)循環(huán)。從而改變了這些物質(zhì)在各個庫中的數(shù)量或濃度，

3、造成嚴(yán)重后果。 典型后果： 酸雨 溫室效應(yīng),地球化學(xué)循環(huán),2、沉積循環(huán) 地球化學(xué)循環(huán)中，大部分屬于沉積循環(huán)類型。 氣象途徑：如空氣塵埃和降水的輸入以及風(fēng)侵蝕和搬運(yùn)的輸出 （生長在極貧瘠土壤上的森林，化學(xué)沉降物的輸入有可能使其達(dá)到較高的生產(chǎn)量。） 生物途徑：動物的活動及人們從事農(nóng)林經(jīng)營活動可使養(yǎng)分在生態(tài)系統(tǒng)之間發(fā)生再分配。 例如：不合理的經(jīng)營活動導(dǎo)致水土流失。 地質(zhì)水文途徑：如來自于巖石、溪水中的養(yǎng)分輸入。以及土壤水或地表水溶解的養(yǎng)分、土粒和有機(jī)物質(zhì)從系統(tǒng)的輸出。,生物地球 化學(xué)循環(huán),植物在系統(tǒng)內(nèi)就地吸收養(yǎng)分，又通過落葉歸還到同一地方。絕大多數(shù)的養(yǎng)分可以有效地保留，積累在本系統(tǒng)之內(nèi)。,生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)

4、部化學(xué)元素的交換?？臻g范圍不大。,生物地球化學(xué)循環(huán)包括： （一）植物對養(yǎng)分的吸收 大部分養(yǎng)分從土壤溶液中吸收； 菌根營養(yǎng) （二）植物體內(nèi)養(yǎng)分的分配 （三）植物養(yǎng)分的損失 雨水的淋失 草食動物的取食 生殖器官的消耗 凋落物損失的養(yǎng)分,（四）凋落物的分解 凋落物分解和養(yǎng)分的釋放是森林生物地球化學(xué)循環(huán)中最重要的一環(huán)。分解過快或過慢對森林生長都不利。 思考：熱帶雨林生產(chǎn)力高，生長快，但也最脆弱，為什么？,生物化學(xué)循環(huán),指養(yǎng)分在生物體內(nèi)的再分配，也是植物保存養(yǎng)分的重要途徑。,一般在老葉枯落之前，葉內(nèi)的大部分養(yǎng)分轉(zhuǎn)移到新生葉中。,幾種主要 元素的循環(huán),碳循環(huán),從大氣中的CO2儲庫開始，綠色植物（生產(chǎn)者）在

5、光合作用時，把碳從大氣中取出，結(jié)合到碳水化合物中的分子中，然后，經(jīng)過消費(fèi)者和分解者，在呼吸和殘體腐爛分解時，再回到大氣。 全球儲存碳的數(shù)量約261018噸，但絕大部分以碳酸鹽形式禁錮在巖石圈中。只有極少量碳參與經(jīng)常性流動和圈層間的交換。 各類生態(tài)系統(tǒng)固定碳的速率差別很大。 全世界森林的儲碳量為4000-5000億噸。,幾種主要 元素的循環(huán),碳循環(huán),全球的植被和海洋是大氣中CO2兩個重要的調(diào)節(jié)器。大氣中CO2濃度增加時，會有更多氣體溶于海水，相反，大氣CO2減少，海水中CO2又返回大氣。 然而由于人類活動大量排放CO2 ，森林植被的嚴(yán)重破壞和減少，大氣中CO2濃度正逐步提高，并產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”。

6、,幾種主要 元素的循環(huán),碳循環(huán),幾種主要 元素的循環(huán),北方林土壤儲存了大量的有機(jī)碳，但在氣候升高后，有機(jī)碳分解加快，可能導(dǎo)致森林碳匯碳源角色的轉(zhuǎn)變。但據(jù)研究報道在廣東這樣的高溫地區(qū)，成熟林的土壤卻一直在積累有機(jī)碳（周國逸）。 思考一下：大氣中CO2含量增加對植物生長有多大的促進(jìn)作用？,碳循環(huán),幾種主要 元素的循環(huán),氮循環(huán),大氣是主要的氮庫，大氣體積的78%為分子態(tài)氮。 生態(tài)系統(tǒng)氮的來源： 雷電：把大氣中的氮，氧化成硝酸鹽及其它含氮的氧化物，再由降水帶入土壤，參與氮的循環(huán)。 生物固氮：固氮細(xì)菌從土壤和大氣中吸收氮素。 工業(yè)固氮：如化肥廠。,幾種主要 元素的循環(huán),氮循環(huán),幾種主要 元素的循環(huán),氮循

7、環(huán),蛋白質(zhì)等的形成離不開氮，人類通過生產(chǎn)施用氮肥，大大提高了農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。 即使大氣中CO2濃度升高促進(jìn)了植物生長，最終也會由于土壤中氮素的耗竭而失去其促進(jìn)作用。 硝化細(xì)菌把銨鹽氧化成亞硝酸鹽，再進(jìn)一步氧化成硝酸鹽，可能是生物圈中最有生態(tài)意義的生物氮循環(huán)作用。,幾種主要 元素的循環(huán),氮循環(huán),小常識：用魚缸養(yǎng)魚為什么要定期換水？ 食物的殘?jiān)?、魚的糞便等含有有機(jī)氮，分解過程中產(chǎn)生氨，使魚兒中毒死亡，因此要定期換水。 能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部水循環(huán)過濾的水族箱，由于過濾系統(tǒng)培養(yǎng)了大量的硝化細(xì)菌，能夠?qū)弊罱K轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒的硝酸鹽，從而可以推遲換水期限。 因此，把魚養(yǎng)好的關(guān)鍵就是在過濾系統(tǒng)中培養(yǎng)出足夠量的硝化細(xì)菌。,幾種

8、主要 元素的循環(huán),磷循環(huán),磷的主要來源：磷酸鹽巖石和沉積物、鳥糞、動物骨骼等。 磷在生物中含量少，但絕不可缺少。由于磷的難溶性，往往是植物生產(chǎn)力的主要限制因素。如果適當(dāng)增加土壤中可利用的磷肥，大多數(shù)陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，便可能明顯增加。 磷在江河及湖泊中的含量是有限的，我國南方紅黃壤地區(qū)土壤中普遍缺磷。在生物圈中磷的數(shù)量正在減少，很多磷進(jìn)入海洋沉積起來。,幾種主要 元素的循環(huán),磷循環(huán),然而，一旦江河、湖泊中磷含量提高，會引起藻類暴長。出現(xiàn)“富營養(yǎng)化”。,幾種主要 元素的循環(huán),磷循環(huán),幾種主要 元素的循環(huán),硫循環(huán),硫的主要儲庫：硫酸鹽如石膏，也有少量存在于大氣，主要是SO2和H2S。 硫的來源：

9、沉積巖石的風(fēng)化、化石燃料（特別是煤）的燃燒、火山噴發(fā)和有機(jī)物的分解。,幾種主要 元素的循環(huán),硫循環(huán),硫的沉積循環(huán)：硫酸鹽的侵蝕和風(fēng)化，土壤中的硫酸鹽被淋溶掉或被微生物還原。 硫的氣態(tài)循環(huán)：大氣中的硫主要是H2S和SO2。前者產(chǎn)生于火山噴發(fā)和細(xì)菌的還原，后者產(chǎn)生于化石燃料的燃燒。大氣中硫的化合物通常很快氧化成亞硫酸鹽和硫酸鹽，被雨水帶回土壤。 大氣中亞硫酸鹽和硫酸鹽能與雨水結(jié)合形成硫酸，造成酸雨危害。,幾種主要 元素的循環(huán),硫循環(huán),酸雨危害,幾種主要 元素的循環(huán),硫循環(huán),酸雨危害,幾種主要 元素的循環(huán),硫循環(huán),其他,有毒有害物質(zhì)循環(huán),有毒有害物質(zhì)循環(huán)是指對有機(jī)體有毒有害物質(zhì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)后，沿著食

10、物鏈在生物體內(nèi)富集或被分解的過程。 生物放大作用（食物鏈濃集效應(yīng)）：某些物質(zhì)當(dāng)他們沿食物鏈移動時，既不被呼吸消耗，又不容易被排泄，而是濃集在有機(jī)體的組織中，這一現(xiàn)象稱為生物放大作用。,其他,有毒有害物質(zhì)循環(huán),實(shí)例：DDT 人工合成的有機(jī)氯殺蟲劑。 危害： （1）消滅害蟲的同時，無選擇地將益蟲、益鳥和害蟲的天敵殺死。如美國加利福尼亞州，由于濫用DDT，1967年有19%的蜜蜂被殺死，導(dǎo)致水果和蜜糖急劇減產(chǎn)。 DDT不溶于水，而溶于脂肪，極易通過食物鏈而濃集。 DDT通過食物鏈進(jìn)入動物體后，使鈣代謝功能喪失，從而使鳥類蛋殼變薄，雌鳥附卵時將蛋壓破，從而使禽類的數(shù)量減少。,森林生態(tài)系統(tǒng)生物地球化學(xué)循

11、環(huán)的效能,未經(jīng)干擾的天然森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，養(yǎng)分能夠有效地積累和保存。 貧養(yǎng)土地上森林對養(yǎng)分的保持能力可以補(bǔ)充養(yǎng)分不足的問題,森林生態(tài)系統(tǒng)生物地球化學(xué)循環(huán)的效能,世界各地許多森林溪流水的共同特點(diǎn)是：養(yǎng)分含量極低。 森林生物地球化學(xué)循環(huán)的效能，為當(dāng)前的環(huán)境問題提供了一種可能的解決辦法。,森林經(jīng)營對森林生物地球化學(xué)循環(huán)的影響,經(jīng)營措施可以有利于養(yǎng)分循環(huán)和增加養(yǎng)分的有效性或者造成養(yǎng)分的損失； “全樹利用”表面上是對林地生物量的充分利用，是一種節(jié)約的措施，然而卻造成林地養(yǎng)分的巨大損失，完全破壞了森林的生物地球化學(xué)循環(huán)； 據(jù)研究溫帶森林，如按中等或較長的輪伐期（80-120年）并采用干材采伐方式，對林地養(yǎng)分的損失量不大。,重點(diǎn) 陸地