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第五章生态系统第三节生态系统的物质循环一、生物地球化学循环生物地球化学循环是指各种化学元素在不同层次、不同大小的生态系统内，乃至生物圈里，沿着特定的途径从环境到生物体，又从生物体再回归到环境，不断地进行着流动和循环的过程。
1．生物地球化学循环的库库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。
对于某一种元素而言，存在一个或多个主要的蓄库。
在库里，该元素的数量远远超过正常结合在生命系统中的数量，并且通常只能缓慢地将该元素从蓄库中放出。
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。
在一个具体的水生生态系统中，磷在水体中的含量是一个库，在浮游生物体内的磷含量是第二个库，而在底泥中的磷含量又是另一个库，磷在库与库之间的转移(浮游生物对水中磷吸收以及生物死亡后残体下沉到水底，底泥中的磷又缓慢释放到水中)就构成了该生态系统中的磷循环。
2．生物地球化学循环的速度为了表现物质循环的快慢，常用周转率和周转期两个重要指标。
周转率是指系统达到稳定状态后，某一组分中的物质在单位时间内所流出的量或流入的量占库存总量的分数值。
周转期是库中物质全部更换平均需要的时间，也是周转率的倒数。
物质的周转率用于生物库的更新称为更新率。
某段时间末期，生物的现存量相当于库存量；在该段时间内，生物的生长量相当于物质的输入量。
不同生物的更新率相差悬殊，一年生植物当生育期结束时的生物的最大现存量与年生长量大体相等，更新率接近l，更新期为1年。
森林的现存量是经过几十年甚至几百年积累起来的，所以比年净生产量大得多。
如某一森林的现存量为324t／hm2，年净生产量为28．6t ／hm2，其更新率为28．6／324，即0．088，更新期约11．3年。
至于浮游生物，由于代谢率高，生物现存量常常是很低的，但却有着较高的年生产量，如某一水体中浮游生物的现存量为0．07t／hm2，年净生产量为4．1t／hm2，其更新率为4．1／0．07，即59，更新期只有6．23天。
生物圈物质循环嘿，朋友们！咱今天来聊聊这神奇的生物圈物质循环呀！你看，这大自然就像一个超级大舞台，各种生物就是舞台上的主角和配角。
而物质循环呢，就像是一场永不落幕的大戏！就说碳循环吧，那简直就是一场精彩的接力赛呀！植物通过光合作用，把空气中的二氧化碳“拽”过来，变成自己的一部分。
然后食草动物吃了植物，碳就跑到它们身体里啦。
食肉动物再吃了食草动物，碳又继续传递。
等这些动物和植物死后呢，微生物又来分解，把碳重新送回大自然的怀抱。
这不就像我们玩的击鼓传花游戏嘛，只不过这个“花”是碳呀！氮循环也很有意思呢！大气中的氮气，植物自己可没法直接用。
但是有一些特别的微生物，就像神奇的魔法师，能把氮气变成植物可以吸收的形式。
植物吸收了，动物吃了植物又得到了氮。
然后动物的排泄物呀，尸体呀，又被微生物加工处理。
你说这像不像一个精巧的工厂流水线呀？还有水循环，那可是生命之源的大循环呀！水从海洋、河流、湖泊蒸发到空中，变成云，再变成雨落下来。
雨水滋润了大地，让植物生长，动物解渴。
我们每天喝的水，说不定就是从几千里外的山上流下来的呢！这多奇妙呀！这些物质循环就像是大自然的魔术，让一切都变得有秩序，有规律。
如果没有这些循环，那世界得乱成啥样呀！植物长不好，动物没吃的，我们人类也没法好好生活啦！所以呀，我们得好好保护大自然，别去破坏这些神奇的循环。
少砍点树，多种点草，节约用水，减少污染。
这就好比我们要爱护那个超级大舞台，让这场大戏能一直精彩地演下去。
想想看，如果我们不好好对待大自然，就像把舞台的道具弄坏了，把演员吓跑了，那这戏还怎么演呀？我们的生活不也就没了乐趣嘛！让我们一起行动起来，为了我们自己，也为了这神奇的生物圈物质循环，好好保护我们的地球家园吧！这可不是开玩笑的，这是关乎我们每个人生活的大事呀！。
《物质循环》重点知识梳理曾小军（江西省泰和县第二中学343700）一.物质循环的概念物质循环是指组成生物体的C、H、O、N等基本元素（而不是指由这些元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等生物体内所特有的物质）在生态系统内的生物群落和无机环境之间所形成的反复的循环运动。
包括：①系统内物质输入与输出，以及营养级之间的交换过程；②系统间的物质交换，以及大气圈、水圈和岩石圈之间的调节过程，地球上最大的生态系统是生物圈，所以物质循环带有全球性，称为生物地球化学循环。
重点掌握碳循环过程。
二、碳循过程a.碳在无机环境中的存在形式是碳酸盐和CO2b.在生物群落中的存在形式是含碳有机物c.在生物群落与无机环境之间循环是以CO2的形式进行的d.在生物群落内部的流动是以有机物的形式进行的e.CO2进入生物群落是通过自养型生物完成的f.生物群落中的有机碳是通过生物的呼吸作用和微生物的分解作用被彻底分解成CO2和H2O，归还到无机环境中。
温室效应： a. 成因：人类大量燃烧化石燃料，使大气中的二氧化碳含量增加而形成。
b.缓解温室效应主要从两个方面加以考虑：一是减少CO2的释放;主要是减少化石燃料的作用，开发新能源（如太阳能、风能、核能等）替代化石能源；二是增加CO2的吸收量，主要是保护好森林和草原，大力提供植树造林。
三．物质循环与能量流动的关系（1）渠道相同：食物链和食物网内，能量流动伴随物质循环。
生态系统的能量流动是随着物质循环而进行的，二者互为因果、相辅相成，具有不可分割的联系。
能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解等过程。
物质是能量的载体，能量是推动物质循环的动力。
（2）方向不同：生物圈的物质呈往复循环起动，而能量呈单向流动。
生物圈中三大物质循环的重难点解读赵苹柳社平生态系统的主要功能是物质循环和能量流动，它们是生物圈稳态的主要表现。
物质循环的知识主要体现在碳循环、氮循环、硫循环等三个方面的气体型循环。
1. 碳循环2. 氮循环3. 硫循环4. 生态系统的碳循环、氮循环、硫循环比较5. 示例点拨例1. 下列关于生物圈概念的叙述中，不正确的是（）A. 地球上凡是有生物分布的区域都属于生物圈的范围B. 生物圈是由生物与非生物环境组成的具有一定结构和功能的统一整体C. 生物圈是地球上最大的多层次生态系统，其结构和功能不断变化，不断趋向相对稳定D. 生物圈是地球上所有生物形成的特殊的圈层，是各类生物的总和解析：生物圈是地球上最大的生态系统，是地球上各种生物和它们的生活环境所组成的环绕地球表面的圈层，即它的基本组成包括无机环境和生物群落。
故答案为D。
例2. 下图表示生物圈的物质循环示意图。
下列有关叙述中，错误的是（）A. 若f表示大气中的N2，则a→f过程不存在，而f→a可表示生物固氮作用B. 若f表示无机环境中的NH3，则a→f过程一般不存在，而硝化细菌在f→a过程中起着重要作用C. 若f表示大气中的SO2，则上述图解可以表示硫循环，造成酸雨的主要原因是b→f 过程的加剧D. 若f表示大气中的CO2，则碳循环不包括f→b途径解析：本题以生态系统中的物质循环为核心命题点，综合考查了学生识图提取信息、图文转换、运用知识的能力。
由图分析可知：a为生产者，b为分解者，f为无机环境，c、d、e为消费者。
若f表示大气中的N2，故a→f过程不存在，A对。
若f为NH3，则生产者不能直接产生NH3，故a→f过程不存在，B对；若f为CO2，分解者b为异养生物，不能利用CO2，则D项f→b途径不存在，D对；酸雨形成的主要原因是化石燃料的燃烧，而不是分解者分解产生的SO2所致。
故答案为C。
例3. 下图是硫循环示意图，据图填名称或回答问题：（1）①________________，②________________，③________________，④________________。
生态系统的物质循环一、物质循环的概念及特征（一）物质循环的概念：生物地球化学循环，是指各种化学元素和营养物质在不同层次的生态系统内，乃至整个生物圈里，沿着特定的途径从环境到生物体，从生物体再到环境，不断进行流动和循环的过程。
几乎所有的化学元素都能在生物体中发现，但在生命活动过程中，大约只需要30～40种化学元素。
这些元素根据生物的需要程度可分为两类：一是大量营养元素，这类元素是生物生命活动所必需的，同时在生物体内含量较多，包括碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、硫（S）、钙（Ca）、镁（Mg）、钠（Na）。
其中碳、氢、氧、氮、磷五种元素既是生物体的基本组成成分，同时又是构成三大有机物质（糖类、脂类、蛋白质）的主要元素，是食物链中各种营养级之间能量传递的最主要物质形式。
二是微量营养元素，这类元素在生物体内含量较少，如果数量太大可能会造成毒害，但它们又是生物生命活动所必需的，无论缺少哪一种，生命都可能停止发育或发育异常。
这类元素主要有铁、铜、锌、硼、锰、氯、钼、钴、铬、氟、硒、碘、硅、锶、钛、钒、锡、镓等。
（二）物质循环的特性指标：1.库与流的概念：物质在运动过程中被暂时固定、贮存的场所称为库。
库有大小层次之分，从整个地球生态系统看，地球的五大圈层（大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈和生物圈）均可称为物质循环过程中的库。
而在组成全球生态系统的亚系统中，系统的各个组分也称为物质循环的库，一般包括植物库、动物库、大气库、土壤库和水体库。
每个库又可继续划分为亚库，如植物库可分为作物、林木、牧草等亚库。
根据物质的输入和输出率，物质循环的库可归为两大类：一为贮存库，其容量相对较大，物质交换活动缓慢，一般为非生物组分的环境库，如岩石库；二为交换库，其容量相对较小，与外界物质交换活跃。
例如，在海洋生态系统中，水体中含有大量的磷，但与外界交换的磷量仅占总库存的很小部分，这时海洋水体库是磷的贮存库；浮游生物与动植物体内含有磷量相对少得多，与水体库交换的磷量占生物库存量比例高，则称生物库是磷的交换库。
初中生物知识：常见生物圈中的物质循环一、碳循环（Carbon cycle）碳是构成有机物质的中心元素，也是构成地壳岩石和矿物燃科（煤、石油、天然气）的主要成分。
在地球各个圈层中碳的循环，主要是通过二氧化碳来进行的。
在大气中CO2的含量很少，仅为58000×1012mol，大量的CO2溶解在大洋的海水中，大约为2900000×1012mol，是空气中CO2含量的50倍，但是，最大量的碳是以碳酸盐沉积物的形式存储在地壳内，其总量达1700000000×1012mol。
1．大气和生物圈之间的碳循环①绿色植物吸收大气中的CO2以及根部吸收的水分通过光合作用转化为葡萄糖和多糖（淀粉、纤维素等）并放出氧气。
②植物体的碳化合物经过食物链传递成为动物体的碳化合物，植物和动物的呼吸作用将体内的部分碳转化成二氧化碳排入大气。
③动植物死亡后，残体内的碳经微生物分解后产生的二氧化碳排入大气。
上述这一循环约需10～20年。
2．大气和海洋之间的二氧化碳交换，是一个在气——水表面进行的溶解与解吸平衡过程。
上述两种碳的流动与交换过程数量达每年约1000亿吨（以碳计）以上。
且都属于较快的碳循环过程。
3．碳酸盐岩石（石灰岩、白云石和碳质页岩）的形成和分解。
4．矿物燃料（煤和石油）的形成和分解。
后两种碳的自然循环属缓慢形式，需时往往以亿万年计。
由于人类活动特别是矿物燃料的燃烧量大幅度增加，排放到大气中的二氧化碳浓度增大，这就破坏了自然界原有的平衡，可能导致气候异常，还会引起海水中的酸碱平衡和碳酸盐溶解平衡的变化。
二、氮循环氮是构成蛋白质及生物有机体的重要元素，它在环境中含量大而且变动量小的三种存在形式是；大气中的氮气，海水中的溶解氮，沉积物中的有机氮，其余形态的氮则处于不断地复杂变化、流动和交换过程中。
大气中除含有大量分子态氮（3900亿吨）外，还含有少数化合态氮如NH3（2800万吨）、NO和NO2（610万吨）等。
