§1 生物地化循环的概念 §2 水循环 §3 气体型循环 §4 沉积型循环 §5 有毒物质的迁移和转化 §6 放射性核素循环 §7 生物地化循环与人体健康
19.08.2019
§1 生物地化循环的概念
生物地化循环 生物地化循环的特点 生物地化循环的类型
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生物地化循环(biogeochemical cycle)
矿物元素在生态系统之间的输入和输出，它们 在大气圈、水圈、岩圈之间以及生物间的流动 和交换称生物地(球)化(学)循环，即物质循环 (cycling of material) 。
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生物地化循环的特点
①物质循环不同于能量流动，后者在生态系统中的运动 是循环的；
②消费者：异养生物，主 要指以其他生物为食的各 种动物。
③分解者：异养生物，把 复杂的有机物分解成简单 无机物，包括细菌、真菌、 放线菌和动物等。
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生产者（producers）又称初级生产者 （primary producers），指自养生物， 主要指绿色植物，也包括一些化能合成 细菌。这些生物能利用无机物合成有机 物，并把环境中的太阳能以生物化学能 的形式第一次固定到生物有机体中。初 级生产者也是自然界生命系统中唯一能 将太阳能转化为生物化学能的媒介。
生态系统通过发育和调节达到一种稳定 的状态，表现为结构上、功能上、能量 输入和输出上的稳定，当受到外来干扰 时，平衡将受到破坏，但只要这种干扰 没有超过一定限度，生态系统仍能通过 自我调节恢复原来状态。
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生态系统稳定性包括了两个方面的含义 : 一方面是系统保持现行状态的能力 ,即抗 干扰的能力（抵抗力resistance）;
③生物地化循环在受人类干扰以前一般是处于一种稳定 的平衡状态。
④元素和难分解的化合物常发生生物积累、生物浓缩和 生物放大现象。
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Байду номын сангаас
生物积累、生物浓缩和生物放大
生物积累(bioaccumlation): 指生态系统中生物不断进 行新陈代谢的过程中，体内来自环境的元素或难分解 的化合物的浓缩系数不断增加的现象。
染物转移、积累的原理和规律。
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§4 生态系统的功能
能量流动：生产者→消费者→分解者 物质循环：生物 ← →环境 信息传递：包括营养信息、化学信息、
物理信息和行为信息等，构成信息网。
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生态系统的营养结构及能流和物流间的关系
（据周立志）
生态系 统的营 养结构 (物质 循环)
②生物地化循环可以用库和流通率两个概念来描述。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 的某种化学物质所构成的，可分为贮存库和交换库。前 者的特点是库容量大，元素在库中滞留的时间长，流动 速率小，多属于非生物成分；交换库则容量较小，元素 滞留的时间短，流速较大。物质在生态系统单位面积 (或单位体积)和单位时间的移动量称流通率。
“ ” 螳螂捕蝉，黄雀在后
（ 据周立志）
食物链
食物链（food chain）和营养级（trophic level） 食物链指生态系统中不同生物之间在 营养关系中形成的一环套一环似链条式的 关系，即物质和能量从植物开始，然后一 级一级地转移到大型食肉动物。食物链上 的每一个环节称为营养阶层或营养级，指 处于食物链某一环节上的所有生物种的总 和。
第一节 生态系统的基本结构和功能
生态系统的概念 生态系统的组成成分 生态系统的结构 生态系统的功能 生态系统的稳定性
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§1 生态系统的基本概念
生态系统（ecosystem）的定义: 指在一定的空间内，生物成分和非生
物成分通过物质循环和能量流动互相作用、 互相依存而构成的一个生态学功能单位，这 个生态学功能单位称生态系统。 （英国植物生态学家A.G.Tansley(1935)提出）
第五章 生态系统生态学
第一节 生态系统的基本结构和功能 第二节 生态系统的主要过程 第三节 生态系统的物质平衡
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知识点回顾
个体生态
生物与环境
种群生态
种群及其基本特征 种群的遗传与进化 种内、种间关系
群落生态
生物群落的组成与结构 生物群落的动态 生物群落的分类
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生物地化循环的类型
水循环 气体型循环 沉积型循环
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§2 水循环(aquatic cycle)
水循环的意义： 水是所有营养物质的介质； 水对物质是很好的溶剂； 水是地质变化的动因之一。 水循环的途径 人类活动对水循环的影响： 空气污染和降水； 改变地面，增加径流； 过度利用地下水； 水的再分布。
环境 (土壤、空气、水)
生产者 (绿色植物)
还原者 (细菌、真菌)
消费者 (动物)
生态系 太 统的营 阳 养结构 辐 (能量 射 流动) 能
放牧系统
净初级 生产
呼吸散失
分解系统
呼吸散失
能 流
死有机物
物
流
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§5 生态系统的稳定性
生态系统的稳定性（stability）:
食物链越长，最后营养级位所获得的能量 也越少。因为从起点到终点经过的营养级 越多，其能量损耗也就越大；
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食物链的特征
食物链或食物网的复杂程度与生态系统的 稳定性直接相关；
生态系统中的食物链不是固定不变的，它 不仅在进化历史上有改变，在短时间内也 会发生变化。
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食物链的类型
捕食食物链（grazing food chain）：又称捕食食 物链，以活的动植物为起点的食物链，如草食动 物、各级食肉动物。
牧草→ 羊、牛→ 狼
以绿色植物为起点，是活的生物体。 腐食食物链（detrital food chain）：又称碎屑食
物链，从死亡的有机体或腐屑开始。
生物浓缩(bioconcentration): 指生态系统中同一营养 级上许多生物种群或者生物个体，从周围环境中蓄积 某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓 度超过环境中的浓度的现象，又称生物富集。
生物放大(biomagnification): 指生态系统的食物链上， 高营养级生物以低营养级生物为食，某种元素或难分 解化合物在生物机体中浓度随营养级的提高而逐步增 大的现象。生物放大的结果使食物链上高营养级生物 体中该类物质的浓度显著超过环境中的浓度。
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生态系统是现代生态学的重要研究对象， 20世纪60年代以来，许多生态学的国际研 究计划均把焦点放在生态系统
国际生物学研究计划（IBP）：其中心研究内容 是全球主要生态系统（包括陆地、淡水、海洋等） 的结构、功能和生物生产力；
另一方面是系统受扰动后回归该状态的 倾向 ,即受扰后的恢复能力（恢复力 resilience）。
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生态系统稳定性机制：生态系统具有自 我调节的能力，维持自身的稳定性，自 然生态系统可以看成是一个控制论系统， 因此，负反馈（negative feedback）调 节在维持生态系统的稳定性方面具有重 要的作用。
人与生物圈计划（MAB）：重点研究人类活动 与生物圈的关系；
生态系统保持协作组（ECG）：中心任务是研 究生态平衡与自然环境保护，以及维持改进生态 系统的生物生产力。
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目前有关生态系统的研究，主要集 中在5个方面：
自然生态系统的保护和利用 生态系统调控机制的研究 生态系统退化的机制、恢复及其修复研 究 全球性生态问题 生态系统可持续发展的研究
动植物残体→ 腐食性动物 →肉食性动物 →顶级肉食动物
以动、植物残体为起点，数量越来越少。
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食物链的类型
寄生型食物链：以活的生物为寄主，夺取寄
主的物质和能量来维持生存。体型越来越小， 数量越来越多。
植物 →动物 →寄生物 →更小的寄生物
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食物链的特征
食物链的长度通常不超过6个营养级，最 常见的4—5个营养级，因为能量沿食物链 流动时不断流失；
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§2 生态系统的组成成分
六大组成成分
无机物
有机化合物 非生物成分
气候因素
生产者
(producer)
消费者
(consumer) 生物成分
分解者
(生物群落)
(还原者)
(decomposer)
三大功能群
①生产者：自养生物，主 要是各种绿色植物，也包 括蓝绿藻和一些能进行光 合作用的细菌。
燃料
扩散
水生植物 光合作用
CO2
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腐烂
腐烂
碳化作用 泥碳 煤化 石油
氮循环(nitrogen cycle)
大气库
闪电
大气库
HN3,NO,NO2,
化学反应
降 脱氮N2O ， 火水
工业固氮
山
（汽车,化肥,电厂）
N2 大气
生物固氮
作
动植物
用 土壤
活体 共生或 自由生活
蓝藻
其它 动植物
中无 机氮
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水循环示意图
西德地区的水循环示意图