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
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
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
§ 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）
?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；
?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。
?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
§ 2 生态系统的组成成分
? 无机物
? 有机化合物
? 气候因素
? 生产者
(producer)
? 消费者
(consumer)
? 分解者
(还原者 )
(decomposer)
六大组成成分
? 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。
? 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。
非生物成分
生物成分
(生物群落 )
三大功能群
?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。
?消费者 不能利用无机物质制造有机物
质，而是直接或间接依赖于生产者所
制造的有机物质。它们属于异养生物。
?分解者（ composers）,指利用动植物残
体及其它有机物为食的小型异养生物，
主要有真菌、细菌、放线菌等微生物。
小型消费者使构成有机成分的元素和贮
备的能量通过分解作用又释放到无机环
境中去。
?澳大利亚进口屎克螂
因牛粪覆盖每年损毁牧场 3600万亩
60年代，澳大利亚引入了
羚羊粪蜣 (Onthophagus gazella)和
神农蜣螂 (Catharsius molossus)等异地金龟，
对分解牛粪发挥了明显的作用。
主要环境组分
辐射
大气
水体
土壤
§ 3 生态系统的结构
?空间结构
?时间结构
?营养结构
?食物链
?食物网
一个食物链的例子, 螳螂捕蝉，黄雀在后,
（ （ 据周立志）植物
蝉
(初级消费者 )
螳螂
(二级消费者 )
黄雀
(三级消费者 )
鹰
(四级消费者 )
(顶极食肉动物 )
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。
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。
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。
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
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；
?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；
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。
食物网
?食物网 (food web),生态系统中的
食物链很少是单条、孤立出现的，
它往往是交叉链索，形成复杂的网
络结构－食物网。
食物链和食物网的意义
?食物链是生态系统营养结构的形象体现；
?生态系统中能量流动和物质循环正是沿
着食物链和食物网进行的；
?食物链和食物网还揭示了环境中有毒污
染物转移、积累的原理和规律。
§ 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。
生态系统的营养结构及能流和物流间的关系
（据周立志）
生产者
(绿色植物 )
消费者
(动物 )
还原者
(细菌、真菌 )
放牧系统
净初级
生产
分解系统
死有机物
太
阳
辐
射
能
呼吸散失 呼吸散失
生态系
统的营
养结构
(能量
流动 )
能
流
物
流
环境
(土壤、空气、水 )
生态系
统的营
养结构
(物质
循环 )
§ 5 生态系统的稳定性
? 生态系统的稳定性（ stability）,
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。
?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） ;
?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）。
?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。
生态系统中的反馈 （据周立志）
狼 ↑
狼 ↓
兔 ↓
兔 ↑
植物 ↓
植物 ↑
狼
饿
死
狼
吃
饱
吃了
较多
兔子
吃了
较少
兔子
兔
吃
饱
兔
饿
死
吃了
较少
的草
吃了
大量
的草
污染 ↑↑
鱼死亡 ↑
污染 ↑
鱼死亡 ↑↑ ↑
鱼死亡 ↑ ↑
污染 ↑↑ ↑
正反馈 负反馈
第三节 生态系统的物质循环
? § 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
§ 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
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) 。
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 。
? 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。
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。
? 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。
生物地化循环的类型
? 水循环
? 气体型循环
? 沉积型循环
§ 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。
水循环示意图
西德地区的水循环示意图
（ Clodius and Keller,1951）
§ 3 气体型循环 (gaseous cycle)
? 氧循环
? 碳循环
? 氮循环
氧循环 (oxygen cycle)
H2O+CO2 → H2CO3 →HCO3- +H+
↑
CO2
HCO3- →CO32 -
Ca2+ →CaCO3
O2
水体
臭氧层
沉积物
火
山
作
用
4FeO+O2→2FeO3
CO2CO
↑O2+2CO CO2
O2
O3
O2
O O
2 H
OH
H2OH2O
O
CO2
高能紫外辐射
碳循环 (carbon cycle)
化
泥碳
煤
大气中 CO2
CO2 碳化作用
石油
水生植物
光合作用
腐烂
燃料呼吸
作用光合作用
腐烂
扩散
氮循环 (nitrogen cycle)
陆地陆地
其它
动植物
蓝藻
浅层死有机物
溶解死
有机物
土壤
中无
机氮
库 丢失于深
层沉积中
动植物
活体 共生或
自由生活
的固氮
微生物
死有机体
陆地 河流带走
生物固氮
大气库
N2
大气库
HN3,NO,NO2,
N2O,
工业固氮
（汽车,化肥,电厂）
脱氮
闪电
化学反应
海洋
火
山
作
用
降
水
大气
§ 4 沉积型循环 (sedimentary cycle)
?磷循环
?硫循环
磷循环（ phosphorus cycle）
沉积型循环 沉积物中的磷
（约为土壤和海洋中千倍以上）
陆地 海洋
死
有机物
土壤中的
无机磷
活有机物
死
有机物
深海的磷
活有机物捕鱼
鸟粪
悬浮在水中随河水带走
摄取
排泄
死亡
下,沉分解
沉积溶解于水上升风化开采
摄取
排泄死亡
上涌
硫循环（ sulfur cycle）
陆地 海洋
沉积物（ CaSO4,FeS2）
溶解的
SO42-
SO2
H2S
S
CaSO4 FeS2
死有机物
活有机物
SO42-
降水
SO2,SO42-
扩散海浪
SO42-
大气
上升，分化
SO2
FeS2
死有机物
活有机物
SO42-
H2S
S
分解化肥工业
SO42-
摄取
扩散
火山活动 H2S,SO2,SO42-
植物摄取
SO2,SO42-降水
SO2,SO42-
化石
燃烧
SO2
H2S,SO2,SO42-
§ 5 有毒物质的迁移和转化
? 有毒物质的类型
? 有毒物质的迁移和转化
? 有毒物质循环的典型代表 ----汞循环
有毒物质的类型
? 有毒物质 (toxic substance)又称污染物 (pollutant)，
按化学性质分两类。无机有毒物质主要指重金
属、氟化物、和氰化物；有机有毒物质主要有
酚类、有机氯药等。
? 按污染物的作用分一次污染物和二次污染物。
前者由污染源直接排入环境的，其物理和化学
性状未发生变化的污染物，又称原发性污染物；
后者是由前者转化而成，排入环境中的一次性
污染物在外界因素作用下发生变化，或与环境
中其它物质发生反应形成新的物理化学性状的
污染物，又称继发性污染物。
有毒物质的迁移和转化
? 迁移 (transport)是重要的物理过程,包括分散、
混合、稀释和沉降等；
? 转化 (transformation)主要是通过氧化、还原、
分解和组合等作用，会发生物理的化学的和生
物化学的变化。
汞循环 (mercury cycle)
火山活动 化石
燃烧
降水 挥发
挥发
沉积物
农田风
化和淋
溶作用
农药喷洒
径流
(CH3)2HgHg2＋
CH3Hg
鱼
水生植物
水鸟
工厂
汞的废物
捕鱼
由河水带走
(中性 pH)
(酸性 pH)
复习思考题
1,为什么说一个复杂的食物网是使生态系统保
持稳定的重要条件？
2,生态系统中反馈机制是如何形成的？ 其意义
何在？
3,概述生态系统中碳循环的主要过程和特点,
并对, 温室效应, 的形成机制作一说明
? 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
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
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
§ 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）
?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；
?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。
?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
§ 2 生态系统的组成成分
? 无机物
? 有机化合物
? 气候因素
? 生产者
(producer)
? 消费者
(consumer)
? 分解者
(还原者 )
(decomposer)
六大组成成分
? 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。
? 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。
非生物成分
生物成分
(生物群落 )
三大功能群
?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。
?消费者 不能利用无机物质制造有机物
质，而是直接或间接依赖于生产者所
制造的有机物质。它们属于异养生物。
?分解者（ composers）,指利用动植物残
体及其它有机物为食的小型异养生物，
主要有真菌、细菌、放线菌等微生物。
小型消费者使构成有机成分的元素和贮
备的能量通过分解作用又释放到无机环
境中去。
?澳大利亚进口屎克螂
因牛粪覆盖每年损毁牧场 3600万亩
60年代，澳大利亚引入了
羚羊粪蜣 (Onthophagus gazella)和
神农蜣螂 (Catharsius molossus)等异地金龟，
对分解牛粪发挥了明显的作用。
主要环境组分
辐射
大气
水体
土壤
§ 3 生态系统的结构
?空间结构
?时间结构
?营养结构
?食物链
?食物网
一个食物链的例子, 螳螂捕蝉，黄雀在后,
（ （ 据周立志）植物
蝉
(初级消费者 )
螳螂
(二级消费者 )
黄雀
(三级消费者 )
鹰
(四级消费者 )
(顶极食肉动物 )
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。
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。
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。
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
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；
?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；
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。
食物网
?食物网 (food web),生态系统中的
食物链很少是单条、孤立出现的，
它往往是交叉链索，形成复杂的网
络结构－食物网。
食物链和食物网的意义
?食物链是生态系统营养结构的形象体现；
?生态系统中能量流动和物质循环正是沿
着食物链和食物网进行的；
?食物链和食物网还揭示了环境中有毒污
染物转移、积累的原理和规律。
§ 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。
生态系统的营养结构及能流和物流间的关系
（据周立志）
生产者
(绿色植物 )
消费者
(动物 )
还原者
(细菌、真菌 )
放牧系统
净初级
生产
分解系统
死有机物
太
阳
辐
射
能
呼吸散失 呼吸散失
生态系
统的营
养结构
(能量
流动 )
能
流
物
流
环境
(土壤、空气、水 )
生态系
统的营
养结构
(物质
循环 )
§ 5 生态系统的稳定性
? 生态系统的稳定性（ stability）,
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。
?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） ;
?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）。
?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。
生态系统中的反馈 （据周立志）
狼 ↑
狼 ↓
兔 ↓
兔 ↑
植物 ↓
植物 ↑
狼
饿
死
狼
吃
饱
吃了
较多
兔子
吃了
较少
兔子
兔
吃
饱
兔
饿
死
吃了
较少
的草
吃了
大量
的草
污染 ↑↑
鱼死亡 ↑
污染 ↑
鱼死亡 ↑↑ ↑
鱼死亡 ↑ ↑
污染 ↑↑ ↑
正反馈 负反馈
第三节 生态系统的物质循环
? § 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
§ 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
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) 。
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 。
? 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。
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。
? 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。
生物地化循环的类型
? 水循环
? 气体型循环
? 沉积型循环
§ 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。
水循环示意图
西德地区的水循环示意图
（ Clodius and Keller,1951）
§ 3 气体型循环 (gaseous cycle)
? 氧循环
? 碳循环
? 氮循环
氧循环 (oxygen cycle)
H2O+CO2 → H2CO3 →HCO3- +H+
↑
CO2
HCO3- →CO32 -
Ca2+ →CaCO3
O2
水体
臭氧层
沉积物
火
山
作
用
4FeO+O2→2FeO3
CO2CO
↑O2+2CO CO2
O2
O3
O2
O O
2 H
OH
H2OH2O
O
CO2
高能紫外辐射
碳循环 (carbon cycle)
化
泥碳
煤
大气中 CO2
CO2 碳化作用
石油
水生植物
光合作用
腐烂
燃料呼吸
作用光合作用
腐烂
扩散
氮循环 (nitrogen cycle)
陆地陆地
其它
动植物
蓝藻
浅层死有机物
溶解死
有机物
土壤
中无
机氮
库 丢失于深
层沉积中
动植物
活体 共生或
自由生活
的固氮
微生物
死有机体
陆地 河流带走
生物固氮
大气库
N2
大气库
HN3,NO,NO2,
N2O,
工业固氮
（汽车,化肥,电厂）
脱氮
闪电
化学反应
海洋
火
山
作
用
降
水
大气
§ 4 沉积型循环 (sedimentary cycle)
?磷循环
?硫循环
磷循环（ phosphorus cycle）
沉积型循环 沉积物中的磷
（约为土壤和海洋中千倍以上）
陆地 海洋
死
有机物
土壤中的
无机磷
活有机物
死
有机物
深海的磷
活有机物捕鱼
鸟粪
悬浮在水中随河水带走
摄取
排泄
死亡
下,沉分解
沉积溶解于水上升风化开采
摄取
排泄死亡
上涌
硫循环（ sulfur cycle）
陆地 海洋
沉积物（ CaSO4,FeS2）
溶解的
SO42-
SO2
H2S
S
CaSO4 FeS2
死有机物
活有机物
SO42-
降水
SO2,SO42-
扩散海浪
SO42-
大气
上升，分化
SO2
FeS2
死有机物
活有机物
SO42-
H2S
S
分解化肥工业
SO42-
摄取
扩散
火山活动 H2S,SO2,SO42-
植物摄取
SO2,SO42-降水
SO2,SO42-
化石
燃烧
SO2
H2S,SO2,SO42-
§ 5 有毒物质的迁移和转化
? 有毒物质的类型
? 有毒物质的迁移和转化
? 有毒物质循环的典型代表 ----汞循环
有毒物质的类型
? 有毒物质 (toxic substance)又称污染物 (pollutant)，
按化学性质分两类。无机有毒物质主要指重金
属、氟化物、和氰化物；有机有毒物质主要有
酚类、有机氯药等。
? 按污染物的作用分一次污染物和二次污染物。
前者由污染源直接排入环境的，其物理和化学
性状未发生变化的污染物，又称原发性污染物；
后者是由前者转化而成，排入环境中的一次性
污染物在外界因素作用下发生变化，或与环境
中其它物质发生反应形成新的物理化学性状的
污染物，又称继发性污染物。
有毒物质的迁移和转化
? 迁移 (transport)是重要的物理过程,包括分散、
混合、稀释和沉降等；
? 转化 (transformation)主要是通过氧化、还原、
分解和组合等作用，会发生物理的化学的和生
物化学的变化。
汞循环 (mercury cycle)
火山活动 化石
燃烧
降水 挥发
挥发
沉积物
农田风
化和淋
溶作用
农药喷洒
径流
(CH3)2HgHg2＋
CH3Hg
鱼
水生植物
水鸟
工厂
汞的废物
捕鱼
由河水带走
(中性 pH)
(酸性 pH)
复习思考题
1,为什么说一个复杂的食物网是使生态系统保
持稳定的重要条件？
2,生态系统中反馈机制是如何形成的？ 其意义
何在？
3,概述生态系统中碳循环的主要过程和特点,
并对, 温室效应, 的形成机制作一说明
