Ⅰ 无机环境中的各种元素如何进入生物体内
无机环境中的基本元素如:C.N .O .P.S 这些无机元素都是通过物质循环进入生物群落
碳循环:C是通过植物的光合作用进入生物体,生物体通过呼吸作用排出至无机环境
氮循环:N大多数是由闪电固定,固氮菌固定进而由植物利用
氧循环:这个和碳循环相似,但一般都是来源于水分,二氧化碳被植物吸收
硫循环:岩石库中的硫酸盐主要通过生物的分解和自然风化作用进入生态系统
一般都是无机元素以化合态.离子态的形式被植物吸收,进而通过食物链的能量流动传递下去
至于动物,呼吸是通过外界与内环境的物质交换后,细胞组织再和内环境进行物质的交换
Ⅱ 硫在自然界的循环过程图,谁知道
自然界的硫最初来自黄铁矿与黄铜矿等矿物,之后借由风化进入土壤当中,再经由植物或微生物的吸收,或经由冲刷进入河流,再流入大海,然后沉积或由途中的微生物继续利用等。硫也是自然界生态循环中最重要的元素之一。其中硫酸根是自然界硫最主要的形式之一,除了被生物再吸收利用外。一部分的硫则由生物转化为硫化氢(如哺乳动物的放屁、硫酸根离子在无氧状况下被硫酸盐还原菌还原成硫化氢),并释放到大气当中,或透过微生物反应重新便为硫元素停留在自然界。硫循环会参予微生物与生物之生物化学反应。有些微生物氧化各种硫化合物,有些则进行还原。硫循环之部分生化反应可综合如下:
1.植物或动物不能利用元素状态之硫,然而有些细菌能将硫氧化为硫酸盐(含硫酸根离子),乃各种生物皆易利用之硫形式。例如硫氧化硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans)。硫转变为硫酸根为氧化的作用、属需氧性、化学自营性反应,可产生酸性,使土壤之pH值下降。
2.植物利用硫酸盐之硫以合成含硫胺基酸(如胱胺酸、半胱胺酸及甲硫胺酸等),此类胺基酸为部分蛋白之必需成分,也是自然界硫循环对于动物而言最重要的一部份。因为动物借由摄食摄入植物的含硫胺基酸。当植物死亡后,土壤微生物分解植物蛋白,释出胺基酸。胺基酸再经脱硫酶(desulfurase)之分解引起脱硫反应,硫以硫化氢(H2S)之形式释出。而绿光营菌与紫光营菌之部分菌种又能氧化硫酸盐还原或胺基酸分解时所产生之硫化氢,此氧化过程则产生元素硫。于是硫就这样在自然界中循环起来了。
Ⅲ 在生物群落中硫元素是以哪几种有机物形式传递的
硫酸盐,硫化物,结合到蛋白质中等
Ⅳ 生态系统功能的物质循环
主条目:生物地球化学循环
生态系统的能量流动推动着各种物质在生物群落与无机环境间循环。这里的物质包括组成生物体的基础元素:碳、氮、硫、磷,以及以DDT为代表的,能长时间稳定存在的有毒物质;这里的生态系统也并非家门口的一个小水池,而是整个生物圈,其原因是气态循环和水体循环具有全球性,一个例子是2008年5月,科学家曾在南极企鹅的皮下脂肪内检测到了脂溶性的农药DDT,这些DDT就是通过全球性的生物地球化学循环,从遥远的文明社会进入企鹅体内的。 气体型循环(gaseous cycles)
元素以气态的形式在大气中循环即为气体型循环,又称“气态循环”,气态循环把大气和海洋紧密连接起来,具有全球性。(吴人坚141页)碳-氧循环和氮循环以气态循环为主。
水循环(water cycle)
水循环是指大自然的水通过蒸发,植物蒸腾,水汽输送,降水,地表径流,下渗,地下径流等环节,在水圈,大气圈,岩石圈,生物圈中进行连续运动的过程。水循环是生态系统的重要过程,是所有物质进行循环的必要条件(吴人坚143)
沉积型循环(sedimentary cycles)
沉积型循环发生在岩石圈,元素以沉积物的形式通过岩石的风化作用和沉积物本身的分解作用转变成生态系统可用的物质,沉积循环是缓慢的、非全球性的、不显着的循环。沉积循环以硫、磷、碘为代表,还包括硅以及碱金属元素。(吴人坚141~142) 碳循环(carbon cycle)
碳元素是构成生命的基础,碳循环是生态系统中十分重要的循环,其循环主要是以二氧化碳的形式随大气环流在全球范围流动。碳-氧循环的主要流程为(可参见右图):
①大气圈→生物群落
·植物通过光合作用将大气中的二氧化碳同化为有机物
·消费者通过食物链获得植物生产的含碳有机物
植物与动物在获得含碳有机物的同时,有一部分通过呼吸作用回到大气中。动植物的遗体和排泄物中含有大量的碳,这些产物是下一环节的重点。
②生物群落→岩石圈、大气圈
·植物与动物的一部分遗体和排泄物被微生物分解成二氧化碳,回到大气
·另一部分遗体和排泄物在长时间的地质演化中形成石油、煤等化石燃料
分解生成的二氧化碳回到大气中开始新的循环;化石燃料将长期深埋地下,进行下一环节。
③岩石圈→大气圈
·一部分化石燃料被细菌(比如嗜甲烷菌)分解生成二氧化碳回到大气
·另一部分化石燃料被人类开采利用,经过一系列转化,最终形成二氧化碳。
④大气与海洋的二氧化碳交换
大气中的二氧化碳会溶解在海水中形成碳酸氢根离子,这些离子经过生物作用将形成碳酸盐,碳酸盐也会分解形成二氧化碳。
整个碳循环过程二氧化碳的固定速度与生成速度保持平衡,大致相等,但随着现代工业的快速发展,人类大量开采化石燃料,极大地加快了二氧化碳的生成速度,打破了碳循环的速率平衡,导致大气中二氧化碳浓度迅速增长,这是引起温室效应的重要原因。
氮循环(nitrogen cycle)
氮气占空气78%的体积,因而氮循环是十分普遍的,氮是植物生长所必需的元素,氮循环对各种植物包括农作物而言,是十分重要的。氮循环的主要流程为(可参见右图):
①氮的固定
氮气是十分稳定的气体单质,氮的固定指的就是通过自然或人工方法,将氮气固定为其它可利用的化合物的过程,这一过程主要有三条途径
·在闪电的时候,空气中的氮气与氧气在高压电的作用下会生成一氧化氮,之后一氧化氮经过一系列变化,最终形成硝酸盐
氮气+氧气→一氧化氮→二氧化氮(四氧化二氮)→硝酸→硝酸盐。硝酸盐是可以被植物吸收的含氮化合物,氮元素随后开始在岩石圈循环
·根瘤菌、自生固氮菌能将氮气固定生成氨气,这些氨气最终被植物利用,在生物群落开始循环
·自1918年弗里茨·哈勃(Fritz Haber)发明人工固氮方法以来,人类对氮循环施加了重要影响,人们将氮气固定为氨气,最终制成各种化肥投放到农田中,开始在岩石圈循环;②微生物循环
氮被固定后,土壤中的各种微生物可以通过化能合成作用参与循环
·硝化细菌(Nitrifying bacteria)能将土壤中的铵根(氨气)氧化形成硝酸盐
·反硝化细菌(Denitrifying bacteria)能将硝酸盐还原成氮气
反硝化细菌还原生成的氮气重新回到大气开始新的循环,这是一条最简单的循环路线。如果进入岩石圈的氮没有被微生物分解,而是被植物的根系吸收进而被植株同化,那么这些氮还将经历另一个过程
③生物群落→岩石圈
植物将土壤中的含氮化合物同化为自身的有机物(通常是蛋白质),氮元素就会在生物群落中循环
·植物吸收并同化土壤中的含氮化合物
·初级消费者通过摄取植物体,将氮同化为自身的营养物,更高级的消费者通过捕食其它消费者获得这些氮
·植物、动物的氮最终通过排泄物和尸体回到岩石圈,这些氮大部分被分解者分解生成硝酸盐和铵盐
·少部分动植物尸体形成石油等化石燃料
经过生物群落循环后的硝酸盐和铵盐可能再次被植物根系吸收,但循环多次后,这批化合物最终全部进入硝化细菌和反硝化细菌组成的基本循环中,完成循环。
⑤化石燃料的分解
石油等化石燃料最终被微生物分解或被人类利用,氮元素也随之生成氮气回到大气中,历时最长的一条氮循环途径完成。
硫循环(sulfur cycle)
硫是生物原生质体的重要组分,是合成蛋白质的必须元素,因而硫循环也是生态系统的基础循环。硫循环明显的特点是,它有一个长期的沉积阶段和一个较短的气体型循环阶段,因为含硫的化合物中,既包括硫酸钡、硫酸铅、硫化铜等难溶的盐类;也有气态的二氧化硫和硫化氢。硫循环的主要过程为:
①硫的释放
多种生物地球化学过程可将硫释放到大气中
·火山喷发可以带出大量的硫化氢气体
·硫化细菌(thiobacillus)通过化能合成作用形成硫化物,释放化合物的种类因硫化细菌的种类而有不同
·海水飞沫形成的气溶胶
·岩体风化,该途径产生的硫酸盐将进入水中,这一过程释放的硫占释放总量的50%左右(吴人坚146~147)
大部分硫将进入水体。火山喷发等途径形成的气态含硫化合物将随降雨进入土壤和水体,但大部分的硫直接进入海洋,并在海里永远沉积无法连续循环。只有少部分在生物群落循环。
②岩石圈、水圈→生物群落
和氮循环类似,植物根系吸收硫酸盐,硫元素就开始在生物群落循环,最后由尸体和排泄物脱离,大部分此类物质被分解者分解,少部分形成化石燃料。
③重新沉积
分解者将含硫有机物分解为硫酸盐和硫化物后,这些硫化物将按①过程重新开始循环
磷循环(phosphorus cycle)
磷是植物生长的必须元素,由于磷根本没有气态化合物,所以磷循环是典型的沉积循环,自然界的磷主要存在于各种沉积物中,通过风化进入水体,在生物群落循环,最后大部分进入海洋沉积,虽然部分海鸟的粪便可以将磷重新带回陆地(瑙鲁岛上存在大量的此类鸟粪),但大部分磷还是永久性地留在了海底的沉积物中无法继续循环。 主条目:生物富集
人类在改造自然的过程中,不可避免地会向生态系统排放有毒有害物质,这些物质会在生态系统中循环,并通过富集作用积累在食物链最顶端的生物上(最顶端的生物往往是人)。生物的富集作用指的是:生物个体或处于同一营养级的许多生物种群,从周围环境中吸收并积累某种元素或难分解的化合物,导致生物体内该物质的平衡浓度超过环境中浓度的现象。有毒有害物质的生物富集曾引起包括水俣病、痛痛病在内的多起生态公害事件。
生物富集对自然界的其他生物也有重要影响,例如美国的国鸟白头海雕就曾受到DDT生物富集的影响,1952年~1957年间,已经有鸟类爱好者观察到白头海雕的出生率在下降(卡逊[4]第八章),随后的研究则表明,高浓度的DDT会导致白头海雕的卵壳变软以致无法承受自身的重量而碎裂。直到1972年11月31日美国环境保护署(Environmental Protection Agency .EPA)正式全面禁止使用DDT,白头海雕的数量才开始恢复。
Ⅳ 生物地球化学循环的硫循环
硫主要以硫酸盐的形式贮存于沉积物中,以硫酸盐溶液形式被植物吸收。但沉积的硫在土壤微生物的帮助下却可转化为气态的硫化氢(H2S),再经大气氧化为硫酸(H2SO4)复降于地面或海洋中。与氮相似的是,硫在生物体内以-2价形式存在,而在大气环境中却主要以硫酸盐(+6价)形式存在。因此在植物体内也存在相应的还原酶系。在土壤富氧层和贫氧层中,分别存在氧化和还原两种微生物系,可促进硫酸盐与水之间的相互转化。
Ⅵ 碳,氮,硫三种元素在生物界与无机环境中循环示意图
自然界的硫循环
陆上火山爆发,使地壳和岩浆中的硫以H2S、硫酸盐和SO2的形式排入大气。海底火山爆发排出的硫,一部分溶于海水,一部分以气态硫化物逸入大气。陆地和海洋中的一些有机物质由于微生物分解作用,向大气释放H2S,其排放量随季节而异,温热季节高于寒冷季节。海洋波浪飞溅使硫以硫酸盐气溶胶形式进入大气。陆地植物可从大气中吸收SO2。陆地和海洋植物从土壤和水中吸收硫。吸收的硫构成植物本身的机体。植物残体经微生物分解,硫成为H2S逸入大气。大气中的SO2和H2S经氧化作用形成硫酸根(SO厈),随降水降落到陆地和海洋。SO2和SO厈还可由于自然沉降或碰撞而被土壤和植物或海水所吸收。由陆地排入大气的SO2和SO厈可迁移到海洋上空,沉降入海洋。同样,海浪飞溅出来的SO厈也可迁移沉降到陆地上。陆地岩石风化释放出的硫可经河流输送入海洋。水体中硫酸盐的还原是由各种硫酸盐还原菌进行反硫化过程完成的。在缺氧条件下,硫酸盐作为受氢体而转化为H2S。
编辑本段人类活动的干预
人类燃烧含硫矿物燃料和柴草,冶炼含硫矿石,释放大量的SO2。石油炼制释放的H2S在大气中很快氧化为SO2。这些活动使城市和工矿区的局部地区大气中SO2浓度大为升高,对人和动植物有伤害作用(见二氧化硫污染对健康的影响)。SO2在大气中氧化成为SO厈,是形成酸雨和降低能见度的主要原因。
Ⅶ 生物群落与无机环境之间以什么形式循环的
碳在生物群落与无机环境之间通过生产者以 二氧 化碳的形式进入生物群落,通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用又以 二氧 化碳的形式返回无机环境。