19.2 生态系统中的能量流动和物质循环 知识拓展 2021-2022学年苏教版初中生物八年级上册.doc

生态系统中的能量流动和物质循环
一、生态系统中的水循环
水由氢、氧元素组成，化学式为H2O，是生命过程中氢的主要来源，一切生命有机体中水的含量是最高的。水又是生态系统中能量流动与物质循环的介质，对调节气候和净化环境起着重要作用。地球表面约3/4被水覆盖，在冰川、海洋、冰山、湖泊、河流、大气和生物体中约含1.4×1018 m3的水。海洋、湖泊、河流和地表水不断蒸发，形成水蒸气进入大气。被植物吸收到体内的大部分水，通过叶表面的蒸腾作用进入大气。大气中的水蒸气遇冷，形成雨、雪、冰雹，重新返回地面。这部分水中的一部分流入湖泊、河流，另一部分则渗入地下，形成地下水，有些再被植物吸收。除此之外，动物也从其生存环境取得一定量的水，其中一部分成为身体的组成成分，大部分通过身体表面蒸发或排泄到体外，再蒸发释放到其生存环境，由此形成水的循环。
二、生态系统中的氮循环
氮是形成蛋白质的主要元素，所有生物体均含有蛋白质。所以说，氮的循环涉及生态系统及生物圈的所有领域。
大气中氮气占78%，但由于它是一种化学性质不活泼的气体，不能为大多数生物利用。大气中的氮进入生物有机体主要有以下几种途径：一是生物固氮，某些特殊的生物如豆科植物、细菌和藻类，它们能够直接利用大气中的氮。豆科植物根部的根瘤菌，能把空气中的氮转变成***盐。生物固定的氮比其他过程固定的多20倍以上。其次是工业固氮，通过工业手段，将大气中的氮合成氨或铵盐，即合成氮肥，供植物利用。此外，火山喷发时喷出的岩浆，也可以固定一部分氮气。雷雨天气时的闪电，可使大气中的氮氧化，生成***，经雨水淋洗带入土壤，成为植物的养料被植物吸收，在植物体内再与复杂的含碳分子结合生成各种氨基酸，由氨基酸构成蛋白质。动物直接或间接以植物为食，从植物体中摄取蛋白质，作为自身蛋白质的来源。动植物死后，残体中的蛋白质被微生物分解成氮、二氧化碳和水。土壤中的氮经硝化形成***盐，又被植物吸收。
此外，在环境中还有多种反硝化细菌。在无氧条件下，这些反硝化细菌利用***根离子或亚***根离子来氧化有机物。***盐通过反硝化细菌的作用，使氮返回大气，从而完成氮的循环。
近年来，随着人工固氮（制造化肥）的大量增加，大量化肥施用于土壤中，加速了生产者的活动，从而使氮循环的量加大。
三、生态系统中的碳循环
碳是构成有机分子的基本元素，是一切生物的物质组成的基础，也是构成地壳岩石及煤和石油的主要成分。据测算，碳约占生活物质总量的25%。大气中的二氧化碳约为7.0×1011t，且还有继续增加的趋势。在地球表层碳的贮藏量约为2.0×1024t。
碳循环主要是通过二氧化碳来进行的。在生物圈中，二氧化碳的循环主要是通过绿色植物（生产者）在光合作用中固定了大气中的二氧化碳。被绿色植物固定的碳以有机物的形式供消费者利用。生产者和消费者通过呼吸把二氧化碳释放回大气中。动物（消费者）或植物（生产者）死亡后，机体组织为微生物（分解者）所分解，其中的碳被氧化为二氧化碳而回到大气中。煤和石油是动植物残体长期埋藏在地层中形成的化石燃料，其中的碳经燃烧氧化成二氧化碳释放到大气中。
从碳的循环可以看出，空气中的二氧化碳主要来自以下几方面： 生物呼吸时呼出的大量二氧化碳；生物死后残体被微生物分解，产生的二氧化碳；化石燃料燃烧放出的二氧化碳。从数量上讲，大部分的碳是