碳的生物化学地球循环

卡尔文碳循环实验是一项重要的科学实验，由美国生物化学家梅尔文·卡尔文于20世纪50年代开展。

该实验旨在研究光合作用中的碳循环过程，对于我们理解植物如何利用光能将二氧化碳转化为有机物质具有深远的意义。

下面将对卡尔文碳循环实验进行详细阐述。

首先，卡尔文碳循环实验的基本步骤如下：1. 实验材料准备：卡尔文选择了一种常见的绿色植物（通常是一种血红色的海藻），并将其置于含有放射性同位素碳14的二氧化碳气体中。

2. 光合作用模拟：卡尔文使用一束强光照射植物样本，以模拟自然光合作用的条件。

3. 收集有机物质：在光照的过程中，植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机物质。

卡尔文及其团队使用化学方法收集和分离这些有机物质。

4. 分析同位素：通过测量收集到的有机物质中的放射性同位素碳14的浓度，卡尔文可以推断出这些有机物质是由二氧化碳转化而来的。

接下来，我们来详细了解卡尔文碳循环实验的原理和意义。

首先，卡尔文碳循环实验揭示了光合作用的关键过程。

通过将植物置于含有放射性同位素碳14的二氧化碳中，卡尔文成功地跟踪了二氧化碳在光合作用过程中的转化路径。

他发现，二氧化碳首先被固定成3-磷酸甘油酸（PGA），然后通过进一步的化学反应转化为糖类，最终形成植物体内的有机物质。

这一发现为我们深入理解光合作用的分子机制提供了重要线索。

其次，卡尔文碳循环实验对于研究生物能源和碳排放具有重要意义。

光合作用是地球上最重要的能量来源之一，通过将太阳能转化为化学能，植物在光合作用中固定大量的碳，并释放出氧气。

通过深入了解光合作用的分子机制，我们可以寻找利用植物能源的新途径，也可以更好地理解和管理碳排放问题。

此外，卡尔文碳循环实验为现代生物学研究提供了重要的实验方法和技术。

卡尔文的实验方法不仅提供了一种跟踪碳同位素的方法，还展示了如何使用化学分离、测量和分析等技术手段来研究生物化学过程。

这对于后续的生物学研究以及其他相关领域的发展具有积极的影响。

地球系统的碳循环，是指碳在岩石圈、水圈、气圈和生物圈之间，CaCO3、MgCO3、CO2，、CH4、(CH2O)n(有机碳)等形式相互转换和运移的过程。

碳循环的重要性:1、植物的光合作用驱动的碳循环不但为人类提供最基本的食物，而且是煤、石油、天然气和森林形成的前提，为人类提供在时空上可以调节的基本能源。

2、受到全球碳循环调节的大气二氧化碳、甲烷等气体，由于可以吸收由地表放射回来的长波辐射，从而使地球表面温度升高，因此，碳循环通过调节大气温室气体浓度而调节地球表面温度，使其适合生命的发展。

碳在圈层间的循环和效应：1、大气碳库是联系海洋和陆地生态系统的纽带和桥梁，对于大气中的碳来说，岩石圈和人类活动圈是其净源，水圈和生物圈可能是源也可能是汇。

2、海洋具有储存和吸收大气二氧化碳的能力，影响着大气二氧化碳的收支平衡，有可能成为人类活动产生的二氧化碳的最主要的汇。

大气二氧化碳不断的与海洋表层进行碳交换，浅层海水吸收二氧化碳并通过生物化学过程向深部转移；海洋是碳酸盐沉积的主要场所，由陆地水文系统输送到海洋的碳酸盐成分，主要在温热带海底沉积；海洋中的浮游生物通过光合作用吸收碳并且向深海和海底沉积物输送。

3、陆地生态系统是一个土壤-植被-大气相互作用的复杂系统，是全球碳循环中受人类影响最大的部分，全球碳循环中最大的不确定性主要是来自陆地生态系统。

4、地球内部的二氧化碳通过地热区、活动断裂带或火山活动不断的释放出来，直接进入大气圈或存储在沉积地层中形成二氧化碳气田；在岩溶作用中，一方面由于碳酸盐的溶解通过水从大气吸收二氧化碳，另一方面由于钙化的沉积则向大气圈释放二氧化碳。

影响碳循环的因素一、碳循环的载体1、生物因素（1）动物因素动物是排放二氧化碳的主体，当然C是组成一切生命的最基本的元素，所以地球上的碳循环无处不在，动物主要是以消费者的形式出现的，他们不但呼吸排放CO2,而且它先是使碳循环在其机体里合成葡萄糖，然后转化成身体的各个组织或排除体外的排泄物，等到他们死亡，尸体又被其他微生物分解，因此完成了碳循环中的使碳从有机界过渡到无机界（2)植物因素植物一方面通过呼吸作用排除二氧化碳，一方面通过光合作用吸收二氧化碳，合成含碳有机物，是大自然天然吸收二氧化碳的工具，而且使他转化成生物赖以生存的能源物质(3)微生物因素微生物通过分解动植物尸体，把有机碳转化为无机的二氧化碳，排放到大气中影响碳循环的主要因素包括了生物和非生物，几个方面环环相扣，缺一不可，动物作为消费者是二氧化碳的主要产生者，而植物又是转化二氧化碳的主体，微生物作为分解者去分解动植物的有机体，所以世界上才不会有堆积如山的尸体，使有机碳变成了无机碳，是碳循环过程中又以重要的因素，如果没有生产者，那么地球上的动物和有些微生物赖以生存的氧气会越来越少，二氧化碳越来越多，使全球气候变暖，改变地球环境2、非生物因素主要包括一些煤和气体燃烧所释放的二氧化碳排放到大气中，还有工业的排放，汽车尾气的排放等非生物影响空气中二氧化碳的含量，如果过度的燃烧废品，排放二氧化碳，那么超出了自然界的自我调节能力，那么也会严重的影响碳循环过程二、影响循环的其他因素大气环流对二氧化碳的世界范围的输送和全球气候的变化也对碳循环有深切的影响1、大气环流将空气中的二氧化碳带到世界的其他地方，带来了全球的二氧化碳的流动循环，碳循环不再是局限于某个地方的，是全球共同的2、当然全球的气候变化，比如全球冰期和间冰期还有暖湿期的转换，会影响地球上的动植物的种类和分布，对碳循环也有很大的影响碳循环过程碳的地球化学循环：碳的地球化学循环控制了碳在地表或近地表的沉积物和大气、生物圈、土壤圈、岩石圈和水圈（海洋、湖泊、河流）之间的迁移碳的生物循环：在碳的生物循环中,大气中的二氧化碳被植物吸收后,通过光合作用转变成有机物质，然后通过生物呼吸作用和细菌分解作用又从有机物质转换为二氧化碳而进入大气。

森林生态学复习题参考答案一、名词解释1、耐荫性：指树种在林冠庇荫条件下能否正常生长发育并完成更新的能力。

2、生活型：植物长期适应不同环境条件而在外貌上反映出来的植物类型称为生活型。

3、生物量：生物有机体在某一段时间内单位面积上所积累的有机物的总量。

4、异株克生：指植物的根、芽、叶和花等排放出的生物化学物质对其它植物的生长和发育抑制和对抗作用或者某些有益的作用。

5、建群种：指在创造群落特有环境条件以及引起群落种类组成方面起主要作用的植物种。

6、建群种：群落中存在于主要层次中的优势种。

7、生态型：指同种植物的不同立体由于长期生长在不同的环境条件下所形成的在生理、生态和形态方面各异的类型形态。

8、环境：指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。

9、生态系统：生物群落与非生物环境间通过物质循环、能量流动和信息传递所形成的群落与环境的综合体称为生态系统。

10、自然稀疏：指在一定密度的森林内，随着林龄增大和林木生长而出现的株数不断减少的现象。

11、竞争：指植物不同个体间为利用环境的能量和资源而发生的相互关系。

12、次生演替：从次生裸地上开始的植物群落演替称为次生演替。

13、物候：指植物生长期适应于一年中的寒暑节律性变化而形成与此相适应的发育节律。

14、生物圈：指生物生存着的岩石圈、土壤圈、大气圈、水圈的总称。

15、大气污染：指大气中人为排放的有害物质达到一定浓度，持续一定时间，破坏了大气中原来成分的物理、化学和生态平衡体系，并对人的健康、生物的生长、正常的工农业生产和交通运输发生危害的条件。

16、食物网：生态系统中生物之间通过取食和被食关系所形成的网状结构。

17、自然整枝：当林分密度较大时，随林木生长树冠下部枝条因光照不足而枯死的现象。

18、郁闭度：指树冠郁闭的程度，是树冠垂直投影面积与林地总面积之比。

19、有效积温：植物某一发育时期或全部生长期中有效温度的总和。

地球生物化学循环《神奇的地球生物化学循环》嘿，朋友们！你们知道吗？咱们生活的这个地球，就像一个超级大的魔法盒子，里面藏着好多好多神奇的秘密！今天我就来给你们讲讲其中一个超厉害的魔法——地球生物化学循环！咱们先来说说碳循环吧。

碳，这可是个重要的家伙！就好像我们身体里的骨头一样，支撑着整个地球的生命。

植物们通过光合作用，把空气中的二氧化碳“吃”进去，然后变成自己的“食物”，长出叶子、花朵和果实。

这难道不神奇吗？这不就像我们在学校里努力学习，把知识“吃”进肚子里，然后变得更聪明一样吗？然后呢，动物们又吃植物，把植物里的碳变成自己身体的一部分。

当动物们呼吸、排泄的时候，碳又回到了大自然中。

这像不像我们把学到的知识分享给小伙伴，知识就在我们之间传递来传递去？还有水的循环！水从大海、河流、湖泊蒸发，变成了云朵飘在天上。

哇塞，这云朵就像一群调皮的孩子，到处乱跑。

等到它们玩累了，就变成雨水落下来。

雨水落到地上，又流回大海、河流和湖泊。

这难道不是一场超级有趣的旅行吗？氮循环也很重要呢！氮气在空气中到处都是，可是植物们不能直接用。

这时候，一些特别的细菌就来帮忙啦，它们把氮气变成植物能吸收的形式。

植物长大了，动物吃了植物，氮就进入了动物的身体。

动物们死后，氮又回到了土壤里。

这多像一个接力比赛呀，大家一个接一个地传递着氮这个“接力棒”！哎呀，地球的生物化学循环可真是太奇妙啦！这就好像一个巨大的拼图游戏，每一个环节都紧紧相扣，少了哪一块都不行。

想想看，如果碳循环出了问题，植物们没办法好好“吃饭”了，那世界会变成什么样？如果水不再循环，天上不再下雨，河流干涸，我们又该怎么办？氮循环要是乱了套，植物长不好，动物没东西吃，那不是乱了套啦？所以说呀，我们一定要好好保护地球，让这些神奇的循环一直顺利地进行下去。

我们可不能乱丢垃圾，不能乱砍树木，不能污染水源，不然就像在拼图里故意放错了一块，整个画面都会变得乱七八糟！朋友们，让我们一起行动起来，守护这个神奇的地球家园吧！。

生态系统中的地球化学循环地球是一个充满生命的行星，生物和环境之间的相互作用就构成了生态系统。

而生态系统的基本组成单位就是生物、环境和物质循环三个部分。

从物质循环的角度来看，地球的物质循环主要分为氮、碳、水和矿物质循环四个方面。

其中，地球化学循环属于矿物质循环中的重要内容。

地球化学循环是指人类没有直接干预、而是自然界中发生的各种地质和化学变化过程。

这些变化不同于生物循环和生物化学循环，而是通过太阳的能量和地球物理化学作用发生的。

在生态系统中，地球化学循环是一个体积庞大、时间异常漫长的过程。

在这个过程中，地球上的矿物和物质在不断地转化、分布、储存和释放，继而影响着生物的生存和演化。

一、碳的地球化学循环碳是组成生命体和形成矿物质的重要元素之一，是维持生物体内新陈代谢和能量推进的基础。

碳在生态系统中的循环主要是有机碳和无机碳的相互转化过程。

无机碳主要存在于二氧化碳和碳酸盐的形式中。

二氧化碳主要是通过光合作用和呼吸作用来转化的，而碳酸盐则主要是通过岩石的风化和沉积来实现的。

在这个过程中，大气中的二氧化碳可以转化为海水中的碳酸盐，并沉积在海底形成石灰岩和大量油气资源；而岩石的风化和岩浆的喷发则可以向大气中释放出大量的二氧化碳。

而有机碳则主要是通过生物体内合成和腐解过程来实现的。

生物体通过进行光合作用将大气中的二氧化碳转化为有机碳，并通过食物链向上转化传递到更高级别的生物体中，同时在这个过程中释放出能量。

而有机碳也可以通过腐解过程重新回到生物体外的环境中，转化为水中的二氧化碳和土地中的甲烷等物质。

二、氮的地球化学循环氮是构成蛋白质和核酸的基本元素，是生命体内新陈代谢和能量转换的重要组成部分。

氮的循环主要涉及固氮、氨化和硝化等过程。

固氮是指将氮气转化为无机氮的过程，因为氮在原始状态下很难被生命体吸收利用。

在这个过程中，一些特定的细菌和真菌可以通过生理反应将氮气转化为氨气或者亚硝酸盐等无机氮，进而被生命体摄取利用。

生物化学循环及其对全球气候的影响随着全球气候变化的日益严重化，针对气候变化的各种议题被广泛关注。

其中，生物化学循环是影响气候变化的重要因素之一。

生物化学循环包括碳循环、氮循环、硫循环等，它们会产生各种影响，以下将具体分析。

碳循环碳循环是指碳在大气、陆地和海洋之间的循环。

碳在大气中以二氧化碳（CO2）的形式存在，然后被植物通过光合作用吸收，将其转换为有机物，并释放氧气（O2）。

随后，这些有机物被食物链传播，最终进入动物体内。

接着，当植物和动物死亡后，它们的遗体和排泄物会被分解，将其转换回二氧化碳，形成循环。

碳循环对全球气候的影响体现在以下方面：首先，碳循环直接关系到温室效应。

二氧化碳是主要温室气体（GHG）之一，它能够吸收太阳热辐射，在地球表面产生温暖效应。

然而，由于人类活动的增长，二氧化碳的排放不断增加，导致气温上升，全球气候变得不稳定。

其次，碳循环也对海洋生态系统的健康产生了影响。

二氧化碳溶解在海水中形成碳酸，并导致了海洋的酸化。

水体酸化会导致海洋生态系统中壳类动物无法正常生长并死亡，进而影响整个海洋食物链。

氮循环氮循环是指氮在大气、土壤、植物和动物之间的循环。

氮气（N2）占大气的78％，而氮在大气中并不直接有用，它需要被植物吸收。

当植物从土壤中吸收氮时，氮原子被转化成氨，称为氮固定。

在这里，大部分氮由微生物完成。

植物吸收到氮后，将其转化成蛋白质。

当动物摄取植物，摄取蛋白质后，氮元素就进入了动物体内。

当动物死亡时，氮又通过分解和腐烂返回到土壤。

氮循环对全球气候的影响体现在以下方面：首先，氮循环对土地健康的影响非常大。

使用过量化肥会导致土壤贫瘠，而这又会导致采取更多的措施来恢复土壤健康，例如破坏地下水系统或往土地注入过多的氮肥等。

其次，氮的排放对空气质量也是一种污染。

汽车和工业设施的废气中含有氮氧化物（NOx），而这些气体产生的氮氧化物在空气中有毒，会导致酸雨和这样的其他恶性后果。

硫循环硫循环是硫在大气、海洋和陆地之间的循环。

碳循环知识：碳循环和生物地球化学——全球生态化学的视角碳循环和生物地球化学——全球生态化学的视角碳是地球上最重要的元素之一。

它在生物体内以及地球大气层和海洋中的循环过程中扮演着至关重要的角色。

随着全球气候变化问题的日益突出，人们对碳循环和生物地球化学的研究需求也越来越迫切。

在全球生态化学的视角下，该领域的研究不断深化，对于人类认识碳循环和生态系统的运作机制，尤其是生态系统的碳循环机制具有重要意义。

碳循环包括了生物地球化学循环，大气层碳的生物地球化学循环和地球生物碳循环等几个方面。

其中，生物地球化学循环是最常见的。

生物体利用二氧化碳和光能，通过光合作用和光呼吸，将大气中的CO2和亚硝酸盐还原为有机物，并对土壤物质进行氧化还原反应。

此外，有机物在生态系统内部的分解也会产生CO2和甲烷等时间。

这些过程使得碳在生物体内得以循环利用，是维持生态系统稳定的重要因素。

另一方面，大气层碳的生物地球化学循环主要由植物和微生物的光合作用和呼吸作用、大气中二氧化碳的吸收和释放、海洋的生物量和水文循环作用、以及大气溶胶的形成和沉积等多种因素共同作用所形成。

其中，生物量极具代表性，它可以将大气中的碳转变为有机物，在后续的分解和化石化过程中形成石油等有价值的资源。

同时，海洋也是生物地球化学循环的重要组成部分之一，它可以吸收和释放大量的二氧化碳，对地球气候变化具有较强的影响。

地球生物碳循环是另一方面的内容。

地球上生物体本身就是碳循环的重要组成部分。

它在线性和规模上具有巨大的差异性。

不同类型的生态系统因其结构和功能的差异，而表现出不同的真实碳循环速率。

生态系统的总体碳循环速率直接影响着稳定性，对于人类认识地球上生物体的规模和分布有很大帮助。

在上述三个方面的循环过程之中，生态系统碳循环机制的研究更具有全球生态化学的意义。

生态系统碳循环机制从根本上影响着生态系统的稳定性和全球生态系统的可持续性。

许多重要的生态问题，如全球气候变化、生态系统的稳定性和改变等，可以通过对生态系统碳循环机制的探讨得到解答。

微生物在地球生物化学循环中的作用研究微生物在地球生物化学循环中发挥着重要的作用。

以下是微生物在地球生物化学循环中的主要作用：
1. 氮循环：微生物通过生物固氮作用，将大气中的氮气转化为氨或亚硝酸盐，提供给植物使用。

部分细菌还能将氮气还原为氨气，使得氮气得以重新进入大气中。

同时，微生物还参与着氮的硝化和反硝化过程。

氨氧化细菌能够将氨转化为亚硝酸盐，而反硝化细菌能够将亚硝酸盐还原为氮气。

2. 碳循环：微生物在碳循环中也发挥着重要的作用。

它们通过分解有机物质，将其转化为无机物质，如二氧化碳，从而维持碳循环的平衡。

3. 硫循环：微生物在硫循环中也发挥着重要的作用。

它们通过分解含硫有机物质，将其转化为硫酸盐，从而维持硫循环的平衡。

4. 磷循环：微生物在磷循环中也发挥着重要的作用。

它们通过分解含磷有机物质，将其转化为磷酸盐，从而维持磷循环的平衡。

总的来说，微生物在地球生物化学循环中起着至关重要的作用。

它们通过参与各种物质的转化和分解过程，维持着地球生物化学循环的平衡和稳定。

生物地球化学过程的机理和作用生物地球化学过程是指地球上生物体和环境之间的相互作用过程，是维持生态系统稳定和生命进化的重要方式。

生物地球化学过程涉及元素的转化、分配和循环等各个方面，深刻地影响着地球表层的化学元素分布和生物多样性发展。

本文将从机理和作用两个角度探讨生物地球化学过程的实质和意义。

机理生物地球化学过程是一系列复杂的生物化学反应和物质迁移过程组合而成的。

它涉及许多基本化学元素及其化合物，如碳、氮、氢、氧、硫、磷等。

有机物质的生物合成、分解和代谢过程，以及无机物质的生物转化和再分配，都是生物地球化学过程的主要机理。

（一）碳循环碳是构成生物有机化合物的基本元素，其在生物地球化学过程中起着重要的作用。

生命体通过进行光合作用和呼吸作用，促使碳在有机物和无机物之间进行转化。

在光合作用中，二氧化碳与水通过光合酶的作用，转化为有机化合物和氧气，释放出的氧气供生命体呼吸作用使用；而在呼吸作用中，生命体通过氧气氧化有机化合物，产生二氧化碳和水，释放能量。

碳循环的机理也包括生物质分解产生的二氧化碳释放到大气中、海洋水深处的碳循环、氧化甲烷产生二氧化碳的碳循环等。

这些过程都在生物地球化学过程中扮演着重要角色。

（二）氮循环氮的存在对生态系统起着至关重要的作用，它可以构成蛋白质和核酸等生物大分子，是植物和动物进行正常生长的重要成分。

氮循环的机理主要包括氮的多种化合物循环，包括固氮、氨化、硝化、脱氮和反硝化等过程。

氮循环中，固氮是生物地球化学过程中至关重要的过程。

大量的氮被固定在大气的氮气中，被生物体转化为氨或铵，进而形成有机氮和无机氮化合物，参与植物和微生物的生长和繁殖。

（三）硫循环硫是形成某些生物物质的重要元素，包括某些氨基酸、蛋白质、胆固醇等。

硫循环机理包括有机硫循环和无机硫循环，它们之间不断转化。

硫同样可以通过大气氧化和洋流等进一步转化，而硫堆积的过程主要是被海洋沉积而形成。

作用生物地球化学过程对整个地球生态系统的平衡发挥着至关重要的作用。

自然地理大题地带性分异的成因及其规律1、纬度地带性：由于太阳辐射热量由赤道向两极递减，出现南北（纬度）方向更替、东西（纬线）方向延伸的分异规律，在低纬和高纬地区表现明显。

2、经度地带性：由于水分条件由沿海向内陆递减，出现东西（经度）方向更替、南北（经线）方向延伸的分异规律，中纬度地区表现明显。

3、垂直地带性：由于水热状况从山麓向山顶变化，出现垂直方向更替、水平方向延伸的分异规律。

请举例说明主要地表过程有哪些？1、人类过程：植树造林、开荒劈地、填海造陆、城市建设2、化学过程：生物地球化学循环、溶蚀3、生物过程：光合、呼吸、蒸腾4、物理过程：大气环流、水循环、洋流岩浆岩的形成过程1、侵入：侵入在地壳一定深度上的岩浆经缓慢冷却而形成的岩石，称为侵入岩。

侵入岩固结成岩需要的时间很长。

2、喷出：岩浆喷出或者溢流到地表，冷凝形成的岩石称为喷出岩。

喷出岩由于岩浆温度急剧降低，固结成岩时间相对较短。

沉积岩的特征1、层理：岩石的成分、结构、粒度、颜色等性质要垂直于层面方面变化而形成的层状构造。

2、层面：上下层面中留下的与岩石成因有关的各种印模和痕迹。

如：上层中的波痕、雨痕、干裂，下层中的槽模、沟模等。

三大岩石区别和的互相转化过程一是成因不同。

沉积岩是由各种外力地质作力形成的沉积物在地表或近地表条件下，经过固结成岩作用形成的岩石，为水成的岩石。

岩浆岩是熔融状态的岩浆冷凝而成的岩石，为火成的岩石。

变质岩是地壳中已形成的岩石（岩浆岩、沉积岩、轻微变质岩等）在高温、高压及化学活动性流体的作用下，使原来岩石的成分、结构、构造等发生改变而形成的岩石。

且约定由岩浆岩变质形成的变质岩称正变质岩，由沉积岩变质形成的岩石称副变质岩。

为压力、温度、热液等作用，改造原岩形成的。

二是构造不同。

沉积岩的典型特征为具有层理和层面构造。

岩浆岩的构造特征为块状。

变质岩的构造特征介于上述二者之间，如果是沉积岩变质形成，则可以保留有层理或层面构造，也可能因变质程度深的缘故成块状，而由岩浆岩变质形成则成块状。

土壤侵蚀对陆地生态系统碳循环的影响过程与机理碳是地球上储量最丰富的元素之一，它广泛地分布于大气、海洋、地壳沉积岩和生物体中，总的来说，地球上主要有大气碳库、海洋碳库、陆地生态系统碳库以及岩石圈碳库四大碳库，并在各大碳库之间不断循环变化。

碳是有机化合物的基本成分，是构成生命体的基本元素，碳循环还与生命活动紧密相联。

亿万年来,在地球的生物圈和大气圈中,碳通过生命的新陈代谢，往复循环，生生不息。

无疑，碳在各种生态过程以及人类活动过程中的重要角色决定了其成为最佳研究载体的地位。

碳的蓄积、储量、潜力甚至受人类活动的影响程度在不同生态系统中都存在较大差异。

陆地生态系统包括农田生态系统、湿地生态系统、森林生态系统、草地生态系统以及荒漠湿地系统。

在陆地生态系统中,大部分碳主要蓄积在森林之中,它们主要以2种形式储存:一是以树干、树枝、树叶和树根等生物量的形式储存；二是以土壤有机碳的形式储存。

在农田生态系统中,碳的储存主要是以地表以下植物有机质和土壤蓄积的形式,大部分具有很高的碳年吸收率,农田生态系统吸收的大部分碳通常以农产品及其副产品或废弃物的形式运走或很快释放到大气中。

当然下一个作物生长季,碳又被蓄积,如此循环往复。

当前,农业土壤经常是一个净碳源,然而如果通过良好的农业措施,如免耕、休耕等,又可以减缓农田碳源的排放,甚至变源为汇。

草地生态系统中的绝大部分碳储存在土壤中。

这些碳蓄积长期处于稳定状态,但也受人类活动及外来扰动的影响,如果载蓄量超过其承载能力,或者火灾频发,都会使碳大量丢失。

湿地生态系统中的碳几乎全部作为死的有机物存储在土壤中,且受人类活动的影响很大,如排水可使碳释放,而造林又可以抵消其排放。

在副极地附近的湿地,由于全球气候变暖造成的永冻土融化也可能使土壤碳释放进入大气陆地生态系统碳循环过程是指植物通过光合作用吸收CO2，将碳储存在植物体内，固定为有机化合物，形成总初级生产量，同时又通过在不同时间尺度上进行的各种呼吸途径或扰动将CO2返回大气。

黑碳在土壤有机碳生物地球化学循环中的作用张旭东,梁　超,诸葛玉平,姜　勇,解宏图,何红波,王　晶(中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,辽宁沈阳　110016) 摘　要:黑碳是化石燃料或生物有机体不完全燃烧形成的一种含有芳香环的高聚物,碳元素含量在60%以上,另含有氢、氧、氮、硫等元素。

新近的研究证实,黑碳通过在缓慢的土壤有机碳库中的循环,对全球碳和氧的地球生物化学循环起到极其重要的作用。

本文对黑碳的基本概念、理化性质、在土壤中的作用及测定方法进行了综合评述,提出了开展土壤黑碳研究的重要性和必要性。

以期为我国开展土壤黑碳的相关研究提供理论参考。

关　键　词:黑碳;碳循环;有机碳库;土壤肥力;可持续管理;土壤中图分类号:S154.2 文献标识码:A 文章编号:056423945(2003)04-03492071　引　言化石燃料或生物有机体通过不完全燃烧,未完全燃烧的残体形成黑碳。

由于黑碳在全球的生物地球化学循环中起到重要作用引起了人们对土壤和环境中黑碳研究的浓厚兴趣[4,54,10,34]。

黑碳广泛存在于环境和古沉积物中,据估测,全球每年通过生物体或化石燃料燃烧形成50～200Tg (1Tg =1012g )黑碳,其中大约有10%是由于化石燃料的燃烧[10,31,41]。

大部分黑碳残留在地表,在有些土壤中黑碳能达到土壤有机碳的45%以上[16,22,23,25,46,50,51]。

通过大气和河流的冲刷作用,全球有机碳中约有5～10%流失到水体,被埋进沉积物中[37,55]。

由于黑碳的高度芳香化结构,使黑碳具生物化学和热稳定性,即使通过沉降、掩埋、风化等地质年代的循环过程,黑碳仍然能在沉积物中大量存在[37]。

目前,对黑碳的研究重点集中在其对环境的影响方面。

1985年G oldberg 发表了较具影响的著作《Black Carbon in the Environment 》,这本著作对黑碳的一些基本性质及其在环境中的作用进行了论述,也是一本较为系统的介绍黑碳的著作[23]。

标题：卡尔文碳循环实验解析引言：卡尔文碳循环实验是由美国生物化学家梅尔文·卡尔文于20世纪50年代进行的一系列实验，该实验为揭示光合作用中的碳循环过程提供了重要的证据。

本文将详细介绍卡尔文碳循环实验的背景、实验过程以及其对光合作用机制的贡献。

一、背景：1. 光合作用的重要性：光合作用是地球上生命存在的基础，能够将太阳能转化为有机物质，并释放氧气。

2. 光合作用的关键过程：光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中暗反应又称为碳循环过程。

碳循环过程发生在叶绿体的基质中，通过一系列酶催化反应将二氧化碳固定成有机物质。

二、实验目的：卡尔文碳循环实验的主要目的是探究光合作用中碳循环过程的机制，具体包括二氧化碳的固定、有机物质的合成以及光合作用产物的分配。

三、实验过程：1. 实验材料准备：卡尔文使用了放射性碳同位素（^14C）标记的二氧化碳作为示踪剂，标记^14C的二氧化碳能够追踪其在碳循环过程中的转化路径。

2. 实验步骤：a. 给植物提供标记的二氧化碳：卡尔文将标记^14C的二氧化碳注入到一种光合作用强的绿色植物中，使植物充分吸收标记的二氧化碳。

b. 暗反应的分离：卡尔文将植物样品经过混合和离心等步骤，将暗反应所需的酶和底物分离出来，形成“碳固定产物混合物”。

c. 碳固定产物的分析：卡尔文使用层析法和放射计数技术对“碳固定产物混合物”进行分析，确定其中各种化合物的相对含量。

d. 光反应的分析：卡尔文进一步研究了光反应过程中的电子传递链，揭示了光合作用中能量的转化路径。

四、实验结果与发现：1. 二氧化碳的固定：卡尔文的实验结果显示，二氧化碳首先与一种五碳糖磷酸核糖（RuBP）反应，形成六碳物质。

随后，六碳物质分解为两个三碳物质，并通过一系列酶催化反应转化为有机物质。

2. 有机物质的合成：卡尔文确定了三碳物质的转化途径，并证明它们能够进一步合成葡萄糖等有机物质。

3. 光合作用产物的分配：卡尔文还研究了光合作用中产生的有机物质在植物体内的分配方式，发现其中一部分有机物质会被转化为淀粉等储存形式。

地球化学试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 地球化学研究的主要内容是什么？A. 地球的物理性质B. 地球的化学组成C. 地球的生物过程D. 地球的气候条件答案：B2. 地球化学中最重要的元素是什么？A. 氢B. 氧C. 碳D. 氮答案：C3. 地球化学循环中，哪个过程是最重要的？A. 水循环B. 碳循环C. 氮循环D. 硫循环答案：B4. 地球化学在环境科学中的应用主要体现在哪些方面？A. 土壤污染治理B. 大气污染控制C. 水体污染处理D. 所有以上选项答案：D5. 地球化学分析中常用的仪器是什么？A. 显微镜B. 质谱仪C. 光谱仪D. 所有以上选项答案：D6. 地球化学研究中，哪种方法可以用来确定岩石的年代？A. 放射性同位素测年B. 化学分析C. 物理测量D. 地质观察答案：A7. 地球化学中，哪个元素是生命存在的关键？A. 铁B. 铜C. 锌D. 磷答案：D8. 地球化学循环中的碳循环主要涉及哪些过程？A. 光合作用和呼吸作用B. 沉积作用和风化作用C. 火山喷发和地壳运动D. 所有以上选项答案：A9. 地球化学中，哪种元素的循环对全球气候变化影响最大？A. 碳B. 氮C. 硫D. 氢答案：A10. 地球化学研究中，哪种方法可以用来分析地下水的化学成分？A. 质谱分析B. 光谱分析C. 色谱分析D. 所有以上选项答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 地球化学研究的领域包括以下哪些？A. 地球内部化学B. 大气化学C. 海洋化学D. 生物化学答案：ABCD2. 地球化学循环中，哪些元素的循环对生态系统至关重要？A. 碳B. 氮C. 磷D. 硫答案：ABCD3. 地球化学分析中，哪些仪器可以用于元素分析？A. 质谱仪B. 光谱仪C. 色谱仪D. 电子显微镜答案：ABC4. 地球化学在资源勘探中的作用包括哪些？A. 矿物资源定位B. 油气资源勘探C. 水资源评估D. 土壤肥力分析答案：ABCD5. 地球化学中，哪些因素会影响土壤的化学性质？A. 气候条件B. 土壤类型C. 植被覆盖D. 人类活动答案：ABCD三、判断题（每题1分，共10分）1. 地球化学是研究地球物质的化学组成、化学过程和化学演化的科学。

2024年研究生考试考研植物生理学与生物化学(414)自测试题(答案在后面)一、选择题（植物生理学部分，10题，每题2分，总分20分）1、在光合作用中，光反应阶段产生的ATP和NADPH的主要作用是：A、用于光合磷酸化B、直接为暗反应提供能量C、合成糖类D、用于呼吸作用2、在生物化学中，蛋白质的二级结构是指：A、蛋白质的三维结构B、蛋白质的肽链在空间上的折叠C、蛋白质分子中氨基酸的排列顺序D、蛋白质分子中氨基酸的化学性质3、以下哪种酶不属于细胞色素P450酶系？A、细胞色素P450单加氧酶B、细胞色素P450还原酶C、细胞色素b5D、细胞色素c4、下列哪项不是植物光合作用中的色素？A. 叶绿素aB. 叶绿素bC. 胡萝卜素D. 磷脂5、在植物体内，ATP的合成主要通过哪种途径？A. 光合作用B. 呼吸作用C. 光合作用和呼吸作用D. 光合作用和光合作用6、下列哪项是植物细胞壁的主要成分？A. 纤维素B. 淀粉C. 蛋白质D. 脂质7、植物细胞中，以下哪种物质不属于能量转换的关键分子？A、ATPB、NADHC、FADH2D、胆固醇8、在光合作用中，光反应和暗反应之间的主要联系物质是：A、CO2B、ATPC、NADPHD、O29、以下哪项描述不属于植物抗逆性的生理机制？A、渗透调节B、活性氧清除系统C、抗氧化酶活性增加D、植物激素水平降低10、下列哪一项是植物光合作用的最终产物？A. 丙酮酸（Pyruvate）B. 甘油醛-3-磷酸（Glyceraldehyde-3-phosphate）C. 葡萄糖（Glucose）D. 脂肪酸（Fatty acid）二、实验题（植物生理学部分，总分13分）题目：请设计一个实验方案，探究不同光照强度对拟南芥（Arabidopsis thaliana）光合作用的影响。

实验目的：1.探究不同光照强度对拟南芥光合速率的影响。

2.分析光合速率与光照强度之间的关系。

实验材料：1.拟南芥种子2.培养基3.光照培养箱4.光照强度计5.气体分析仪6.计时器7.数据记录表实验步骤：1.将拟南芥种子在适宜的培养基中培养，待其长出适宜的幼苗后，将其移至光照培养箱中进行培养。

生物化学循环定义
生物化学循环是指在地球上生物体和环境之间进行的物质循环过程。

这些循环包括碳循环、氮循环、磷循环等等。

这些化学元素在生
物体中持续地循环，同时又与环境进行相互作用。

其中，碳循环是指碳在地球上的循环过程，包括碳的吸收、释放、转化和利用等过程。

这个过程中，碳作为生命活动的基础物质，被生
物体吸取、利用和释放，从而影响着大气和海洋中的碳含量。

氮循环是指氮在生物体中的吸收、转化和释放过程。

其中，氨是
一种重要的氮源，被细菌、植物和动物吸收和利用。

通过固氮作用和
硝化作用等过程，氮可以转化为植物所需的形式，同时也支持生态系
统的运作。

磷循环是指生态系统中磷的循环过程。

磷是构成核酸和细胞膜等
重要化合物的元素，在植物和动物中广泛存在。

通过食物链的过程，
磷可以在生物体之间循环，并最终被回收。

生物化学循环在整个生物圈的运行中扮演着重要的角色。

这些循
环促进着物种之间的相互作用和环境之间的平衡，同时也为生态系统
提供了能量和物质。

光合作用驱动地球生态系统中碳循环地球上的生命得以存在和繁衍，是因为光合作用这一重要的生物化学过程。

光合作用是指植物、藻类和某些细菌通过利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的过程。

在这个复杂的过程中，光合作用不仅提供了生命所需的能量，还在地球生态系统中起着关键的碳循环作用。

首先，光合作用将大气中的二氧化碳捕获并转化为有机化合物。

在光合作用过程中，植物叶绿素吸收太阳光，并通过一系列化学反应将二氧化碳和水转化为葡萄糖以及其他有机化合物。

这些有机化合物主要是植物体内的能量储备物质，同时也是建造细胞的原料。

通过光合作用，植物不仅能够自身生长和繁殖，还能够为其他生物提供食物和能量。

其次，光合作用释放出的氧气对地球生态系统和人类生活至关重要。

在光合作用中，通过水的分解释放出的氧气是地球大气中氧气含量的主要来源之一。

氧气在呼吸作用中与有机物反应，释放出能量，并且维持了地球上的氧气循环。

氧气的存在使得地球上的许多生物能够进行呼吸作用，从而维持生命的正常运行。

同时，氧气还扮演着维持大气中臭氧层的稳定性以及调节气候的重要角色。

最重要的是，光合作用通过碳循环影响着地球上的气候和环境。

光合作用将大气中的二氧化碳固定到植物体内的有机物中，从而减少了大气中的二氧化碳含量，起到了重要的温室效应调节作用。

此外，通过光合作用产生的有机物被储存在植物体内或通过食物链传递给其他生物，从而持续循环碳元素。

这种碳循环不仅维持了地球上生物体的活动和平衡，还有助于调节大气中的气候。

光合作用驱动地球生态系统中碳循环的重要性不可忽视。

然而，在当今的环境问题中，碳排放的增加会导致温室效应的加剧和气候变化的加速。

因此，保护和促进光合作用过程变得尤为重要。

为了减缓气候变化，我们应该采取措施来增加光合作用的效率。

这可以通过种植更多的植物，特别是森林树木，来增加光合作用的馈源。

同时，减少二氧化碳排放和增加碳汇也是关键。

通过提高能源利用效率，减少化石燃料的使用，以及推广可再生能源等措施，可以减少二氧化碳的排放，并为光合作用提供更好的环境。