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第13章 生态系统中的物质循环(1/3)
1.库(pool):是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化合物所构成的。物质在生态系统中的循环实际上是在库与库之间彼此流通的。
2.物质循环(cycle of material):生态系统从大气、水体和土壤等环境中获得营养物质,通过绿色植物吸收,进入生态系统,被其他生物重复利用,最后,再归还与环境中,此为物质循环。又称为生物地球化学循环(biogeo-chemical cycle)。
3.流通率:单位时间单位面积内通过的营养物质的绝对值。
4.氨化作用:由氨化细菌和真菌的作用将有机氨(氨基酸和核酸)分解成氨与氨+化合物,氨融水即成 NH ,可为植物所直接利用。
5.硝化作用:在通气情况良好的土壤中,氨化合物被亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐,供植物吸收利用。
6.反硝化作用:也称脱氮作用,反硝化细菌将亚硝酸盐转变成大气氮,回到大气库中。
1.物质循环的特点
(1)物质不灭,循环往复
物质和能量在转化过程中都只会改变形态而不会消失,但物质循环不同于能量流动,能量衰变为热能的过程是不可逆的,它最终以热能的形式离开生态系统,而物质是循环往复的。
(2)物质循环与能量流动不可分割,相辅相成
能量是生态系统中一切过程的原动力,也是物质循环运转的驱动力。物质是组成生物、构造有序世界的原材料,是生态系统能流的载体。任何生态系统的存在和发展,都是物质循环和能量流动同时作用的结果。
(3)物质循环的生物富集
物质在食物链流动时,一些物质化学性质比较稳定,被生物吸收固定后可沿食物链积累,在食物链流动中随营养级上升浓度不断增加。
(4)生态系统对物质循环有一定的调节能力
生态系统的物质循环受稳态机制的控制,有一定的自我调节能力。当循环中的库和流因外来干扰发生变化时,会产生负反馈调节使变化趋向减缓而恢复稳态。
(5)物质循环中生物的作用
生物在物质循环中也是物质存在的最生动形式。由于生物的生命活动,物质便由静止变为运动,从而使地球有了生机与活力。
(6)各物质循环过程相互联系,不可分割
水循环、气体型循环和沉积型循环这三大循环相互影响。
2.影响物质循环速率的因素
(1)循环元素的性质。即循环速率由循环元素的化学特性和被生物有机体利用的方式不同所决定的。
(2)生物的生长速率。它决定生物对该物质吸收的速率以及该物质在食物网中运动的速率。
(3)有机物分解的速率。适宜的环境有利于分解者的生存,并使有机体很快分解,供生物重新利用。
(4)人类的影响。如开垦农田和砍伐森林引起土壤矿物质的流失,从而影响物质循环的速率。
3.生物地球化学循环的类型
生物地球化学循环可分为三大类,即水循环、气体型循环和沉积型循环。
(1)生态系统中所有的物质循环都是在水循环的推动下完成的。
(2)在气体循环中,物质的主要储存库是大气和海洋,具有明显全球性,循环性能最为完善。气体循环速度比较快,物质来源充沛、不会枯竭。如碳循环、氮循环。
(3)沉积型循环的主要蓄库与岩石、土壤和水相联系,循环速度比较慢,参与沉积型循环的物质,其分子和化合物主要是通过岩石的风化和沉积物的溶解转变为可被生物利用的营养物质。这类物质一般无气相出现,全球性不如气体循环,循环性能也很不完善。如硫循环、磷循环。
4.气体型循环与沉积型循环的异同
(1)相同点:都受到能量流动的驱动,并都依赖于水的循环。
(2)不同点:
①储存库不同 ②循环状态(气态与非气态) ③全球性与性能 ④循环速度
5.水循环(作用意义、途径、人类活动的影响)
水循环是由太阳能推动的,大气、海洋和陆地形成一个全球性水循环系统,并成为地球上各种物质循环的中心循环。生态系统中所有的物质循环都是在水循环的推动下完成的,因此,没有水的循环,也就没有生态系统的功能,生命也将难以维持。
(1)水循环的主要作用表现(意义):
①水是所有营养物质的介质:营养物质的循环和水循环不可分割地联系在一起。水的运动把陆地生态系统和水域生态系统连接起来,从而使局部生态系统与整个生物圈发生联系。
②大量的水防止了地球上温度的剧变。
③水对物质是很好的溶剂:水在生态系统中起着能量传递和利用的作用。
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