陆地生态系统碳循环研究进展
文章编号:100020585(2001)0520564212 收稿日期:2001206201;修订日期:2001208230
基金项目:中国科学院地理科学与资源研究所知识创新工程主干科学计划(CXIO G -E01-02-04)
作者简介:陶波(1972-),男,黑龙江省哈尔滨人,博士研究生。主要研究方向为全球变化与环境演变。
陆地生态系统碳循环研究进展
陶 波,葛全胜,李克让,邵雪梅
(中科院地理科学与资源研究所陆地表层系统开放实验室,北京 100101)
摘要:近年来,碳循环问题日益成为全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,其中
陆地生态系统碳循环又是全球碳循环中最复杂、受人类活动影响最大的部分。本文结合IG BP
和IPCC 中有关碳循环的最新报告,介绍了全球碳循环中大气、海洋和陆地生态系统等几个主
要碳库的大小及特点,并重点介绍了陆地生态系统碳循环及其基本过程。总结了当前陆地生
态系统碳循环研究的四种主要方法:清单方法、反演模拟、涡度相关技术和陆地碳循环模式,
介绍了它们的各自特点以及存在的问题,并对陆地碳过程中的不确定性进行了详细分析。此
外,还简要叙述了当前碳循环研究中待解决的问题和今后的发展趋势。
关 键 词:碳循环;碳汇;碳库;陆地生态系统;模式
中图分类号:P467;P593 文献标识码:A
工业革命以来,人类正以前所未有的速度和强度在全球尺度上对地球系统产生着巨大影响[1]。大气中CO 2浓度已从1850年的285±5ppmv 上升到1998年的约366ppmv ,即近150年内增长了大约28%[2]。从20世纪初至今,全球地面气温已经上升了013～016℃,最近10年已成为自1860年以来最暖的时期[3]。进入90年代,随着温室气体和温室效应等各种气候与环境问题的日益突出和国际气候谈判中对碳源、碳汇评价的客观需要,碳循环问题日益受到人们的普遍关注。大量研究表明,全球碳循环的动态变化与气候变化及人类活动影响(尤其是化石燃料的燃烧和土地利用/土地覆被变化)有着密切关系[2,4]。作为大气中CO 2的源和汇,陆地生态系统碳循环是全球碳循环中的重要环节,在全球气候变化中扮演着重要角色[5]。更好地了解陆地生态系统碳循环的动态机制是全面理解全球碳循环、正确预测未来气候变化的一个重要前提。
1 全球碳库与碳过程
碳是生命物质中的主要元素之一,是有机质的重要组成部分。概括起来,地球上主要有四大碳库,即大气碳库、海洋碳库、陆地生态系统碳库和岩石圈碳库。碳元素在大气、陆地和海洋等各大碳库之间不断地循环变化。大气中的碳主要以CO 2和CH 4等气体形式存在,在水中主要为碳酸根离子,在岩石圈中是碳酸盐岩石和沉积物的主要成分,在陆地生态系统中则以各种有机物或无机物的形式存在于植被和土壤中。
第20卷 第5期
2001年11月地 理 研 究GEO GRAPHICAL RESEARCH Vol 120,No 15Nov 1,2001
在全球几大碳库中,岩石圈碳库是最大的(见表1),但碳在其中的周转时间极长,约在百万年以上,因此,在碳循环研究中可以把岩石圈碳库近似看做静止不动的,此处不做重点讨论;海洋碳库是除地质碳库外最大的碳库,但碳在深海中的周转时间也较长,平均为千年尺度;陆地生态系统碳库主要由植被和土壤两个分碳库组成,内部组成和各种反馈机制最为复杂,是受人类活动影响最大的碳库。
表1 地球各主要碳库[6]
T ab 11 C arbon pools in the m ajor reservoirs on E arth (1G t =1×1015g)碳 库
大小(Gt C )碳 库大小(Gt C )大气圈
720陆地生物圈(总)2000海洋
38400活生物量600～1000 总的无机碳
37400死生物量1200 表层
670水圈 1～2 深层
36730化石燃料 4130 总的有机碳
1000煤 3510岩石圈
石油 230 沉积碳酸盐
>60000000天然气 140 油母原质 15000000 其他(泥炭)250
111 大气碳库
如表1所示,大气碳库的大小约为720Gt C (1Gt =1×1015g )左右(由于估算方法等原因,不同研究者对大气碳库的估算值不尽相同,但其数量级基本一致),在几大碳库中是最小的,但它却是联系海洋与陆地生态系统碳库的纽带和桥梁,大气中的碳含量多少直接影响整个地球系统的物质循环和能量流动。
大气中含碳气体主要有CO 2、CH 4和CO 等,通过测定这些气体在大气中的含量即可推算出大气碳库的大小,因此,相对于海洋和陆地生态系统来说,大气中的碳量是最容易计算的,而且也是最准确的。由于在这些气体中CO 2含量最大,也最为重要,因此大气中的CO 2浓度往往可以看作大气中碳含量的一个重要指标。对冰芯记录的分析表明,在距今420000年至工业革命前这一时间段内,大气中的CO 2浓度大致在180ppmv ～280ppmv 之间波动[7]。但从工业革命初期到目前的短短250年多内却增长了近30%,近10年内平均每年增长1～3ppmv 。把当前大气中CO 2浓度与冰芯记录相比较,可以看出:目前的大气CO 2水平在过去420000年间是未曾有过的,在过去2000万年也可能是空前的[8]。112 海洋碳库
海洋具有贮存和吸收大气中CO 2的能力,其可溶性无机碳(DIC )含量约为37400Gt (表1),是大气中含碳量的50多倍,在全球碳循环中的作用十分重要。从千年尺度上看,海洋决定着大气中的CO 2浓度[6]。大气中的CO 2不断与海洋表层进行着交换,这一交换量在各个方向上可以达到90Pg/yr ,从而使得大气与海洋表层之间迅速达到平衡[6]。由于人类活动导致的碳排放中约30～50%将被海洋吸收,但海洋缓冲大气中CO 2浓度变化的能力不是无限的,这种能力的大小取决于岩石侵蚀所能形成的阳离子数量。由于人类活动导致的碳排放的速率比阳离子的提供速率大几个数量级,因此,在千年尺度上,随着大气中CO 2浓度的不断上升,海洋吸收CO 2的能力将不可避免地会逐渐降低[9]。一般来讲,海洋碳的周转时间往往要几百年甚至上千年,可以说海洋碳库基本上不依赖于人类的活动,而
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且由于量测手段等原因,相对陆地碳库来说,对海洋碳库的估算还是比较准确的。113 陆地生态系统碳库
据估算,陆地生态系统蓄积的碳量约为2000Gt 左右(见表1)。其中土壤有机碳库蓄积的碳量约是植被碳库的2倍左右(从热带森林的1∶1到北部森林的5∶1不等[2]),表2列出了不同研究者对植被碳库和土壤有机碳库的估算值,从中可以看出,无论是对植被碳库还是土壤碳库,各估算值之间都有很大差异,这主要是由于不同估算方法之间的差异(假设条件、各类参数取值、测定的土壤深度、调查的土壤类型、植被类型全面与否等)以及估算中的各种不确定性造成的。从全球不同植被类型的碳蓄积情况来看,陆地生态系统碳蓄积主要发生在森林地区[6],森林生态系统在地圈、生物圈的生物地球化学过程中起着重要的“缓冲器”和“阀”的功能[10],约80%的地上碳蓄积和约40%的地下碳蓄积发生在森林生态系统[11],余下的部分主要贮存在耕地、湿地、冻原、高山草原及沙漠半沙漠中;从不同气候带来看,碳蓄积主要发生在热带地区,全球50%以上的植被碳和近1/4的土壤有机碳贮存在于热带森林和热带草原生态系统,另外约15%的植被碳和近18%的土壤有机碳贮存在温带森林和草地,剩余部分的陆地碳蓄积则主要发生在北部森林、冻原、湿地、耕地及沙漠和半沙漠地区[2]。另外,植被碳库和土壤有机碳库中还包含不同的子碳库,其周转时间或长或短,这就形成了所谓的“暂时性碳汇”(Temporary Sink )。例如,CO 2浓度升高使树木生长加快从而形成碳汇,这些树木一般要存活几十年到上百年,然后腐烂分解,通过异养呼吸返回到大气中。因此,自然生态系统的碳蓄积和碳释放在较长时间尺度上是基本平衡的,除非陆地生态系统碳库的强度加大,否则任何一个碳汇迟早会被碳源所平衡。
表2 对陆地生态系统碳库的估算
T ab 12 The estim ates on the m agnitude of carbon pools in terrestrial ecosystem
碳库
大小(Gt )作者时间碳库大小(Gt )作者时间植被
碳库827
Woodwell 1978土壤碳库1456Schlesinger 1977558
Olson et al .19781395Post et al .1982748
Prentice &Fung 19901515Schlesinger 1984550
Moore et al .19891143Prentice &Fung 199073712
Smith et al .19921500Walson et al .1990550
Siegenthaler et al .19931500Siegenthaler et al .1993754
Crammer &solomon 19951367Crammer &solomon 1995640
Mingkui Cao et al .19981358Mingkui Cao 1998500～950Cramer et al 1999850～1200Cramer et al .1999
陆地生态系统是一个植被-土壤-气候相互作用的复杂大系统,内部各子系统之间及其与大气之间存在着复杂的相互作用和反馈机制,各种数据较难获得。对已有数据和海洋碳循环模式模拟结果的分析表明,陆地生物圈对大气中CO 2浓度年际变化的影响要比海洋
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更大[2]。同时,它也是全球碳循环中受人类活动影响最大的部分,与人类活动有关的化石燃料燃烧、水泥生产及土地利用变化等都会造成CO 2的排放,极大改变了大气中各组成成份的原有状况,如据Houghton 等估算,在1850～1990年间,由于土地利用变化造成的全球CO 2排放约为124Gt [12]。可见,人类活动的介入已经极大地改变了全球碳循环的原有模式。可以说,当前全球碳循环中最大的不确定性主要来自陆地生态系统。
据估算,由于化石燃料燃烧和土地利用变化释放的CO 2其一半左右将保留在大气中,剩余的部分则被海洋和陆地生态系统吸收。但在目前的全球碳收支中,由于化石燃料燃烧和土地利用变化造成的碳排放量明显比存留在大气中的碳量和各已知碳汇之和大[13,14],例如,在1850～1998年间,由于化石燃料燃烧和水泥生产造成的碳排放约为270±30Gt [15],其中约176±10Gt 留在了大气中[16],同期内的海洋碳吸收约为120±50Gt [17,18],由于土地利用变化造成的碳排放约为136±55Gt [12,19],也就是说,在这一期间陆地生态系统存在一个大小约110±80Gt 的碳汇,这样才能维持全球碳收支的平衡。表3列出的是1980～1989年与1989～1998年的全球年平均碳收支情况[2]。如表中所示,80年代,
表3 1980～1989年和1989～1998年两个时段内的年平均碳收支情况[2]
T ab 13 Average annu al budget of CO 2perturb ations for 1980to 1989and 1989to 1998
1980～1989年(Gt C yr -1)
1989～1998年(Gt C yr -1)11化石燃料燃烧与水泥生产造成的碳释放
515±015613±01621大气圈中碳蓄积
313±012313±01231海洋的碳吸收量
210±018213±01841陆地净吸收量=1-(2+3)
012±110017±11051土地利用变化造成的碳排放
117±018116±01861剩余的陆地吸收量=4+5119±113213±113
陆地平均净吸收为012±110Gt C yr -1,90年代为017±110Gt yr -1,由于土地利用变化导致的碳排放量在80年代为117±018Gt yr -1,90年代排放量稍小,约为116±018Gt yr -1,由此可以推论,80年代的陆地吸收量应为4、5两项之和即119±113Gt yr -1,同理90年代陆地吸收量应为213±113Gt yr -1。一般认为这一碳汇可能主要分布在北半球的中纬度地区[20～22],但对碳汇的具体位置及强度仍有争议[11,23,24]。
2 陆地生态系统碳循环的基本过程
植物通过光合作用吸收大气中的CO 2,将碳储存植物体内,固定为有机化合物。其中,一部分有机物通过植物自身的呼吸作用(自养呼吸)和土壤及枯枝落叶层中有机质的腐烂(异养呼吸)返回大气。这样就形成了大气-陆地植被-土壤-大气整个陆地生态系统的碳循环。如图1所示,陆地生态系统碳循环可形象地比喻成一个生物泵[2]。其中,植被通过光合作用同化CO 2形成总初级生产量(GPP ),据估算,全球平均值约为120Gt Cyr -1;GPP 减去植物自养呼吸(R A ,全球平均约为60Gt Cyr -1)为净初级生产量(NPP ),全球平均值约为60Gt Cyr -1;进一步损失主要发生在死亡有机物残体及土壤微生物分解上(异养呼吸,R H ),剩下的部分即净初级生产量(NPP )同R H 的差值,称之为净生态系统生产量(N EP ),全球平均值约为10Gt Cyr -1。附加损失是由各种扰动,如
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水灾、风灾、干旱、病虫害以及各种人类活动造成的。N EP 减去由于各种扰动造成的碳排放则得到净生物群落生产量(NBP ),全球(1989～1998年)平均NBP 约为017±110Gt Cyr -1,即相当于1%的NPP 的和10%的N EP [2]
。
图1 陆地碳循环基本过程[25]
Fig 11 Primary process of terrestrial carbon cycle
上述一系列过程是在不同时间和空间尺度上发生的,包括从瞬时的GPP 反应到生态系统长期的碳平衡以及从个体、生态系统到景观或更大尺度上的生物群系。影响不同尺度碳循环过程的环境要素也都各不相同,例如,GPP 主要受CO 2浓度升高的影响[26],而NPP 要受CO 2浓度升高、温度、降水、氮素供应等多个因子的影响[27]。而且,由于陆地生态系统的复杂性和多样性,植被、土壤和气候均存在空间和时间上的极大差异,各种不同生态系统类型的反应速度、分解速度和碳蓄积能力也存在较大差异[26],这些都增加了陆地碳循环研究中的不确定性。
随着CO 2浓度的不断升高,陆地生态系统将是人类活动引起的碳排放的一个潜在碳汇,但不同类型植被对CO 2升高的响应机制各不相同:对C3植物来说,随着CO 2浓度升高,光合作用和发育也加快;而对C4植物来说,其光合速率在目前浓度条件下已趋于饱和[28]。因此,陆地生态系统的碳汇能力将会由强变弱。从长期来看,所有NPP 都将成为死生物量(残屑)并通过异养呼吸或自然及人为造成的火灾等扰动返回到大气碳库中。已有一些试验结果表明,由于营养限制[6],NPP 在现有水平上再增长10～20%后将有可能趋于稳定,相应的大气CO 2浓度约为550～650ppmv [29]。而且,由于呼吸作用的滞后响应,在长时间尺度上,温度的升高将可能使微生物的异养呼吸增强从而抵消甚至超过NPP 的增量[11]。
影响陆地生态系统碳蓄积量的因素众多,土地利用/土地覆被变化、气候变化、废弃地和砍伐森林的再生、CO 2的施肥效应、火灾、虫灾等扰动的发生频率以及氮沉积等都会使陆地碳蓄积量发生改变,但目前,关于影响陆地碳蓄积的各个因素对陆地碳汇的贡献大小还存在许多不同看法[30]。一些模式分析结果表明,“未知碳汇”可能是由于CO 2施肥效
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应形成的[31～33];Fan 等认为森林再生、氮沉积、温度升高以及CO 2施肥效应是形成北美大陆碳汇的主要原因[22];Potter 等经研究认为气候变化和森林再生是陆地生态系统碳汇的主要成因,1990～1995年间由于森林生长形成的碳吸收量达0109GtCyr -1[34];Tian 等估算,在1900～1994年间,由于降水量的变化使得美国本土潜在植被的碳蓄积量减少了915%,但单独的温度变化对碳蓄积量的影响并不明显[27]。Mingkui Cao 等利用陆地生物地球化学模式定量分析了1861～2070年间气候变化和大气CO 2浓度影响下的陆地碳通量的动态变化,并预测全球N EP 将明显增加,但这一响应会随着CO 2施肥效应的饱和和其它气候因子的变化而减弱[35]。此外,物种及植被分布的变化和生物多样性的丧失等也会对碳蓄积及周转时间产生不同程度的影响[5]。
3 陆地生态系统碳循环的主要研究方法
陆地生态系统碳循环的不确定性主要是由于净碳通量估算的不确定性造成的。目前,用于估算陆地生态系统中生物圈与大气圈之间CO 2交换量的方法主要有以下几种:311 清单方法
即在不同的陆地生态系统地区选取典型的样点或代表点,对不同时间碳过程的各个基本量如光合作用、自养呼吸、凋落物量、土壤分解等进行观测与调查,以清单的方法来研究不同类型陆地生态系统不同时期的碳过程。通过这种方法,可以得到对森林等植被类型中基于各种原因的有机碳和CO 2实际蓄积量的一个估算,这些原因包括气候变化、CO 2施肥效应、氮沉积以及破坏后森林再生长等[11,36]。但是这种方法并不能将年际间气候变化和大气中CO 2浓度增加等各自对净碳蓄积量的影响作用区分开来[37],且往往需要大量的资金与人力投入。
312 涡度相关法
这种方法是根据垂直风速脉动和被测气体浓度脉动来获得气体通量,即用精密的CO 2涡度相关观测仪器来监测不同生态系统、不同时间的CO 2通量变化,研究土壤或植被与大气间的CO 2交换及其影响因素和机理。涡度相关法是一种平衡方法,适用与大面积的均匀下垫面,要求被测气体的浓度水平梯度可忽略不计以及观测期间大气条件定常等[38]。也就是说这种推算碳蓄积能力的方法是建立在生态系统地域范围内功能和结构均一的假设之上的[39]。由于植被、土壤和气候等的极大空间异质性,这种基于样区或区域内某一部分的值推算区域尺度上陆地圈与大气之间净碳交换量的方法所得结果同实际情况有很大差异[40]。
313 反演模拟法
在三维大气示踪传输模式(Atmospheric Tracer Transport Models )和通过大气观测、考虑化石燃料燃烧与土地利用变化所得到的CO 2资料的基础上,来估算陆地的碳源或碳汇。反演模拟方法无法揭示造成生物圈和大气圈之间季节或年际间CO 2通量变化的原因;由于量测站点较为稀疏且分布不平衡,再加上大气传输模式的一些不足之处,使反演模拟的潜力受到一定限制;通过反演模拟得到的有关北美在1988至1992年间是约2Gt Cyr -1的碳汇的报告同许多独立分析所得到的结果都是矛盾的。
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314 陆地生态系统碳循环模式
随着对陆地生态系统结构、功能和生态过程认识的不断深入以及遥感、地理信息系统和计算机技术的发展,陆地碳循环模式研究发展很快,已成为陆地碳循环研究的重要方向和极具发展前景的不可替代的手段。一般来说,陆地碳循环模式主要分为以下几种:31411 生物地理模式
生物地理模式预测不同环境中各种植物类型的优势度,它主要基于两种类型的边界条件:生态生理约束(Ecophysiological constraints )和资源限制(Resource limitations )。生态生理约束决定主要木本植物的分布情况,在模式中是通过计算生长度日、冬季最低气温等生物气候变量来得到的。资源(如水、光等)限制包括叶面积等主要植被结构特征[4]。B IOM E2、DOL Y 和MAPSS 模式等都属于这类模式。这些模式虽然在概念和方法上较为相似,但对生态系统类型的划分标准和综合气候指数的选择上却各不相同[26]。例如,B IOM E2、DOL Y 和MAPSS 三种模式都使用相似的温度控制条件来决定植物生活型的分布,都计算一个物理水平衡来决定受水限制条件下的植被分布,且都把叶面积指数作为植被结构的关键决定因素。但三者对潜在蒸散(PET )和CO 2浓度直接作用的表述却有很大区别。潜在蒸散的关键非生物控制要素是林冠上可获得的能量与饱和差。这些控制条件是一个树冠性质、地表边界层的动态变化以及空间尺度的复杂函数。由于三个模式对控制条件的简化假设(Simplifying Assumption )不同,所以得到的对温度和林冠特征的敏感性也各不相同。
31412 生物地球化学模式
生物地球化学模式模拟陆地生态系统中碳循环、营养物质(如氮等)循环和水循环等。这类模式主要考虑环境条件,包括温度、降水量、太阳辐射、土壤结构和大气CO 2浓度等是如何影响上述各循环的[41]。并以上述各种环境条件为输入变量,来模拟生态系统光合作用、呼吸作用和土壤微生物分解过程,计算植物-土壤-大气之间碳和养分循环以及温室气体(CO 2、CH 4和N 2O )通量[42]。B IOM E -B GC 、CEN TUR Y 和TEM 等属于这类模式。生物地球化学模式避免了生物地理模式不能描述植被与环境之间动态反映过程的缺陷,但却不能模拟长期气候变化导致的植被组成和结构的变化[26]。而且,目前大多数的生物地球化学循环模式并没有包括陆地生物圈对大气(物理气候系统)的反馈作用。气候变量被作为陆地生态系统模式的外强迫函数,它们并不受陆地生态系统变化的影响[43]。31413 大气圈与陆地圈耦合模式
大气、植被及土壤间的水分、CO 2等物质循环和能量流动的物理过程同生物地球化学过程是相互作用、相互联系的。生态系统内部各基本过程、反馈以及全球环境变化条件下各种扰动的变化往往具有极大的不确定性。当前,陆地碳循环模式研究的发展趋势应是建立地表物理过程与生物地球化学过程相耦合的、能够模拟大气、植被、土壤之间物质和能量交换的综合动态生态系统模式[42～45]。一些模式在这些方面已经做了一些有益的探索,如季劲钧等利用AV IM (Atmosphere -Vegetation Interaction Model )模式在内蒙古半干旱草原、长白山森林和华北农田等模拟了在大气状况强迫下,各类生态系统的初级生产力以及植被与大气间的CO 2通量[46～48]。其它如Sllers 等人和Bonan 相继提出的SiB2、L SM 模式也都包括植被与大气之间热量、水分和CO 2的交换。
需要特别指出的是,历史时期土地利用/土地覆被变化与陆地碳过程有着紧密的联系,
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碳循环的历史过程研究(尤其是长时间序列的历史过程研究)也是碳循环研究中十分重要的内容之一。采用历史文献记载、历史地形图、沉积和孢粉分析、遥感影像等方法和手段来重建历史时期的土地利用/土地覆被状况,结合相应模型再现碳循环的历史过程,对减少全球碳收支估算和预测未来碳循环变化趋势中的不确定性、更好地理解碳循环的动态机制有着十分重要的现实意义。1999年,PA GES 与L UCC 和G AIM 等计划相互合作,开始实施一个有关过去环境变化的综合研究项目“B IOM E300”,在对过去300年土地覆被历史进行复原的同时,研究与此相联系的全球碳排放过程[49];C H Peng 等利用经野外观测校正的经验模型和孢粉资料重建了欧洲过去13000年的碳循环[50];Houghton 等估算了美国1700～1990年间由于土地利用变化造成的碳排放[51]。即将实施的中科院地理科学与资源研究所知识创新工程跨学科基础科学研究计划———土地利用/土地覆被变化与陆地碳过程中也包括一个利用历史文献及自然记录(树木年轮和沉积物等)来重建碳循环历史过程的专题。
4 结语
碳循环研究是全球气候变暖大背景下应运而生的科学热点。尽管目前对全球变暖形成原因的理解还存在不同看法,即除了传统的观点(认为全球变暖主要是人类活动的影响造成的)外,也有人认为从长时间尺度考虑,近百年的全球气候变暖只是正常的波动,且太阳活动和火山活动等自然变化是全球变暖的主要原因[52,53],但人类活动对地球系统的巨大影响已是不争的事实。碳循环作为地球系统中伴随各种物质循环和能量流动的复杂过程,它的动态变化必然对气候系统产生重大影响。已有证据表明,人类活动是当前全球碳循环变化的主要驱动因子,由于人类活动引起的碳循环变化又必将进而改变全球气候系统,形成影响人类生存与发展的不利因素。而且,随着“京都议定书”的通过,其批准生效只是一个时间问题,如果其中规定的减排义务得到履行,则必然会对世界各国的的经济政治决策产生深远影响。这些都使得碳循环已不仅仅是一个复杂的科学问题,而且还是一个严峻的社会和政治问题。碳系统同社会系统和气候系统之间的复杂相互作用关系(如图2所示)及其反馈机制要求人们应采用各系统集成研究的方法来考虑碳循环问题,提高和促进人类在各种空间和时间尺度上对碳循环的了解。
目前,对陆地碳蓄积还缺乏一致性的估算数据,如据Houghton 等基于土地利用变化数据的估算,在20世纪80年代全球陆地为116Gt Cyr -1的碳源,而基于大气、海洋数据及相关模式的估算结果却是2～314Gt Cyr -1的碳汇[12];参加全球模式比较分析的各模式对全球NPP 的估算,其最小值与最大值之间相差1倍还多[54]。土地利用/土地覆被变化的历史变化模式及其对当今碳循环(包括地上和地下部分)的影响仍然是碳循环过程中不确定性较大的部分;陆地生态系统碳汇和碳源的空间分布模式及其控制因子也还很难确定;土地利用变化的时间序列以及砍伐后森林和废弃农田再生长造成的碳吸收的位置和强度,人类活动对碳循环的影响机理和未来碳循环的动态变化等都有待进一步的研究。
综上所述,当前陆地生态系统碳循环研究应在如下几个方面进一步加强:结合现有的研究成果和研究手段,进一步加强碳循环的地面观测和数据采集,建立碳通量观测网络,为碳循环的区域和全球预测奠定良好的数据基础;增进对控制大气CO 2水平的生物、化学
5期陶 波等:陆地生态系统碳循环研究进展571
资料来源:IG BP/IHDP/WCRP joint global carbon cycle project integrated terrestrial/ocean
carbon planning workshop reports -A first draft ,2000.
图21 碳循环与社会系统和气候系统关系示意图
Fig 12 The key links between the social ,climate and carbon systems
和物理过程的了解,减少与过程及相关各种反馈的不确定性;加强对森林生态系统等典型陆地生态系统碳循环的观测和模拟研究;加强陆地碳循环模式与气候-植被模式、大气环流模式的耦合研究;加强实验测定与系统模拟的结合研究;定量分析过去及当前的土地利用/土地覆被变化对碳收支的影响;进一步探求气候变化、土地利用/土地覆被变化同陆地生态系统碳循环之间的相互作用机制;加强有关陆地生态系统碳循环的系统模型与地理信息系统及遥感等技术手段的集成研究,定量评价和预测碳循环在社会经济方面的影响;更实际地定量评价年际间、年代际间气候变化对陆地碳源/碳汇影响,分析陆地生态系统碳源/碳汇强度的季节分布特征和年际间变化特征。
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574 地 理 研 究20卷
Progress in the studies on carbon cycle
in terrestrial ecosystem
TAO Bo ,GE Quan 2sheng ,L I K e 2rang ,SHAO Xue 2mei
(Institute of G eographic Sciences and Natural Resources Research ,CAS ,Beijing 100101,China )
Abstract :The concentration of the atmospheric CO 2,one of the most important greenhouse gases,is increasing since the beginning of industrialization from its pre 2industrial value of 280ppmv to its present value of 366ppmv.It has been proved that human activities ,including fossil fuel burning ,cement production ,and land 2use change ,have severely disrupted the model of the carbon cycle ,thereby alter the climate system and affect the processes and mechanisms in terrestrial ecosystems.Understanding the consequences of these changes in the coming decades is critical for the formulation of political ,economic ,energy ,and security policies.So recently ,studies in carbon cycle have increasingly become a focus of global change and geo 2science in the world.The terrestrial ecosystem ,one of the most important parts of the global carbon cycle ,is most complex and most greatly affected by human activities.
This paper ,combined with the latest reports related to carbon cycle in IG BP and IPCC ,introduces some major carbon pools ,namely ,lithosphere ,atmosphere ,ocean ,and terrestrial e 2cosystem ,in the global carbon cycle and their sizes and characteristics.Furthermore ,four major approaches ,including inventories method ,eddy covariance measurements ,inverse modeling and model of carbon cycle ,which have been used to evaluate the biosphere 2atmospheric ex 2change of CO 2in the terrestrial ecosystems ,are https://www.sodocs.net/doc/2c17437686.html,ing inventories method we can get an estimate of the actual accumulation of carbon in terrestrial ecosystem.The eddy covari 2ance approach can detect small changes in net CO 2exchange between terrestrial ecosystems and the atmosphere over various time scales.Inverse modeling approach can be used to infer carbon sources or sinks based on 32D atmospheric tracer transport models and CO 2records from the at 2mospheric observations ,fossil fuel combustion and land use change.Model of carbon cycle is a powerful tool to estimate and evaluate the temporal and spatial patterns of carbon sources or sinks in various scales.The existing problems of using these four methods are also analyzed.Moreover ,the uncertainties in terrestrial carbon process are analyzed particularly.Additionally ,some problems unsettled in carbon cycle and development tendency are specified concisely.K ey w ords :carbon cycle ;carbon sink ;carbon pool ;terrestrial ecosystem ;model 5期陶 波等:陆地生态系统碳循环研究进展575
海洋碳循环研究进展简介
摘要：本文主要介绍了海洋碳循环及其在全球碳循环中的重要作用，概述了海洋碳循环的一般特征，并进一步介绍了南北极海区碳循环的一些概况。现阶段国内外关于海洋碳循环模式具有大量研究，据此，本文阐述了我国浅海贝藻养殖对海洋碳循环的贡献，最后对海洋碳循环进行了展望。 关键字：海洋、碳循环、贝藻养殖 引言 自工业革命以来，人类活动使得大气中CO2浓度一直在持续增加。可以预见在未来相当长的时间内，大气CO2浓度还会不断增加。IPCC在2001年发布了第三次评估报告。该报告指出，在过去的42万年中，大气CO2浓度从未超过目前的大气CO2浓度，在20世纪中大气CO2浓度的增加是前所未有的。估计到21世纪中叶，大气中CO2将比工业革命前增加1倍。大气CO2浓度的增加对全球变化的影响已引起了广泛的注意，该报告指出，工业革命以来的全球气温已增加了约0.6℃，这主要是由于大气中人为温室气体(如CO2、CH4、N2O、CFCs)浓度增加所致，其中CO2的作用居首位。初步预测，21世纪全球增暖将超过过去10 ka来自然的温度变化速率。为了准确评价和预报未来的气候变化，正确认识碳循环显得十分重要。 1、海洋碳循环简介 海洋在全球碳循环中起着极其重要的作用，海洋是地球上最大的碳库。海洋储存碳是大气的60倍，是陆地生物土壤层的20倍(IPCC, 2007)；大约50%人为排放的碳被海洋和陆地吸收(Prentice etal., 2001)。 1.1海洋碳循环 碳循环是碳在大气、海洋及包括植物和土壤的陆地生态系统3个主要贮存库之间的流动。海洋碳循环是碳在海洋中吸收、输送及释放的过程,主要包括CO2的海-气通量交换过程、环流过程、生物过程和化学过程。其碳的储存形式有3
陆地生态系统碳循环研究进展
文章编号:100020585(2001)0520564212 收稿日期:2001206201;修订日期:2001208230 基金项目:中国科学院地理科学与资源研究所知识创新工程主干科学计划(CXIO G -E01-02-04) 作者简介:陶波(1972-),男,黑龙江省哈尔滨人,博士研究生。主要研究方向为全球变化与环境演变。 陆地生态系统碳循环研究进展 陶 波,葛全胜,李克让,邵雪梅 (中科院地理科学与资源研究所陆地表层系统开放实验室,北京 100101) 摘要:近年来,碳循环问题日益成为全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,其中 陆地生态系统碳循环又是全球碳循环中最复杂、受人类活动影响最大的部分。本文结合IG BP 和IPCC 中有关碳循环的最新报告,介绍了全球碳循环中大气、海洋和陆地生态系统等几个主 要碳库的大小及特点,并重点介绍了陆地生态系统碳循环及其基本过程。总结了当前陆地生 态系统碳循环研究的四种主要方法:清单方法、反演模拟、涡度相关技术和陆地碳循环模式, 介绍了它们的各自特点以及存在的问题,并对陆地碳过程中的不确定性进行了详细分析。此 外,还简要叙述了当前碳循环研究中待解决的问题和今后的发展趋势。 关 键 词:碳循环;碳汇;碳库;陆地生态系统;模式 中图分类号:P467;P593 文献标识码:A 工业革命以来,人类正以前所未有的速度和强度在全球尺度上对地球系统产生着巨大影响[1]。大气中CO 2浓度已从1850年的285±5ppmv 上升到1998年的约366ppmv ,即近150年内增长了大约28%[2]。从20世纪初至今,全球地面气温已经上升了013～016℃,最近10年已成为自1860年以来最暖的时期[3]。进入90年代,随着温室气体和温室效应等各种气候与环境问题的日益突出和国际气候谈判中对碳源、碳汇评价的客观需要,碳循环问题日益受到人们的普遍关注。大量研究表明,全球碳循环的动态变化与气候变化及人类活动影响(尤其是化石燃料的燃烧和土地利用/土地覆被变化)有着密切关系[2,4]。作为大气中CO 2的源和汇,陆地生态系统碳循环是全球碳循环中的重要环节,在全球气候变化中扮演着重要角色[5]。更好地了解陆地生态系统碳循环的动态机制是全面理解全球碳循环、正确预测未来气候变化的一个重要前提。 1 全球碳库与碳过程 碳是生命物质中的主要元素之一,是有机质的重要组成部分。概括起来,地球上主要有四大碳库,即大气碳库、海洋碳库、陆地生态系统碳库和岩石圈碳库。碳元素在大气、陆地和海洋等各大碳库之间不断地循环变化。大气中的碳主要以CO 2和CH 4等气体形式存在,在水中主要为碳酸根离子,在岩石圈中是碳酸盐岩石和沉积物的主要成分,在陆地生态系统中则以各种有机物或无机物的形式存在于植被和土壤中。 第20卷 第5期 2001年11月地 理 研 究GEO GRAPHICAL RESEARCH Vol 120,No 15Nov 1,2001
(整理)973计划：中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究.
项目编号：2002CB412500 项目名称：中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究起止年月：2002年12月-2007年8月 项目首席科学家： 刘纪远中国科学院地理科学与资源研究所 项目依托部门：中国科学院 经费预算：2000万元
一、主要研究内容 项目以中国科学院重大项目为基础，以国家科学创新为主导，以环境外交谈判战略需求为总目标，瞄准陆地生态系统碳汇/源的时空格局、碳循环的调控和驱动机制及未来情景3大前沿性科学问题，采用陆地生态系统碳通量/储量与碳循环过程的综合观测、生物过程适应性实验研究以及典型河流碳通量及碳输运过程研究为支撑系统的自下而上途径，与以土地利用/土地覆被变化和遥感数据库为基础的自上而下研究途径的有机结合的研究思路。综合研究中国陆地生态系统碳循环的自然调控机理、人为因素驱动机制、生物过程对环境变化的适应机制以及碳汇/源时空格局形成的生物地理学机制；综合评价中国陆地碳汇/源的时空格局及其历史演变过程和未来情景；分析评估中国陆地生态系统的增汇潜力、碳库间循环周期、生态系统管理的增汇效果和成本效益、重大林业工程的固碳效应以及河流碳输运在陆地碳循环中的作用；跟踪国际谈判焦点问题，探讨碳汇项目的计量方法学、中国农林业活动碳吸收汇的潜力及其增汇技术的可行性。建成初具规模的中国陆地生态系统碳循环综合研究的科学平台，发展基于地学空间信息的现代地球系统科学方法论，为中国社会经济的可持续发展和生态系统管理以及参与环境外交活动和履约提供科学依据和技术支撑。 二、预期目标 1.建立一个初具规模的中国陆地生态系统碳通量/储量和循环过程的综合观 测网络(ChinaFlux)，揭示中国陆地生态系统碳通量和储量的生物地理规律， 构建中国陆地生态系统碳循环研究的数据信息系统。 2.初步阐明中国主要类型陆地生态系统(森林、农田、草地和湿地)碳循环过 程的生物物理机理，确定驱动碳循环的关键控制因子，揭示全球气候变化 对陆地生态系统碳循环的影响及生态适应机制；构建我国陆地生态系统碳 循环动力学模型和遥感反演模型，实现两种模型的综合集成。 3.阐述中国陆地生态系统碳循环的历史演变规律，评价土地利用/土地覆被变 化对碳循环过程的驱动作用，重建过去50年中国陆地生态系统碳汇和碳源 的时空格局，预测未来50年的变化趋势，辨析自然扰动和人为活动的贡献 及调控机理。 4.阐述典型河口向近海碳输运的生物地球化学过程，评价人为活动对河流碳 输运的影响；阐明以多沙和物理输运为主的碳输运规律，揭示河口重点沉 积区的碳的早期沉积作用；定量认识河口碳输运过程在陆地生态系统碳循 环中的作用。 5.评估中国陆地生态系统固碳潜力及其成本效益、重大生态环境建设工程对
生态系统的物质循环教学设计讲课教案
生态系统的物质循环 教学设计
《生态系统的物质循环》 一、学习目标分析 1.知识目标 （1）理解生态系统物质循环的概念； （2）识记、应用碳循环的过程； （3）比较得出能量流动与物质循环的关系 2.能力目标 （1）学会分析生态系统中碳循环的方法，并且可以运用于其他元素循环的分析； （2）通过分析“温室效应”的形成与危害，培养学生的推理，联想，思维迁移的能力； （3）利用“能量流动和物质循环的关系”教学过程，培养学生比较，归纳以及对自己所持观点的总结表达能力 3.情感目标 （1）通过学习人类对碳循环的影响以及温室效应的危害，培养学生环境保护意识 （2）积累生态学知识，形成科学的世界观 二、教学内容分析 学生已学习了生态系统结构和能量流动的知识，对这部分的内容有了初步的了解。学生对于生态系统功能的认识容易停留在简单识记水平，难以建立起结
构功能间的联系，通过本节学习，可以深入理解生态系统结构和功能的关系，形成结构和功能相适应观点。 本课的内容来自人教版《生物》第3册第5章“生态系统及其稳定性”第3节“生态系统的物质循环”。有碳循环过程让学生探讨生态系统物质循环的特点形式等内容，并且与能量流动作比较探究两者的区别和联系。并且加入了温室效应的知识，让学生知道温室效应的产生、危害以及如何缓解，让学生重视环境保护。 教材第5章是以生态系统为框架，主要讲述了生态系统的结构，生态系统的能量流动物质循环、信息传递及稳定性等知识，主要体现宏观的生态学的内容。本节课内容是第5章的一个重点，是衔接生态系统稳定性与能量流动的重要环节，并为生态系统的稳定性实现提供了一个平台，埋下了一个伏笔。 三、教学重难点分析 （一）教学重点 碳循环的过程 （二）教学难点 能量流动和物质循环的关系 四、教学活动过程 1.用导言引入新课 同学们都知道我们人和其他动物每天都在进行着呼吸作用消耗氧气，每天也要饮水，但是为什么氧气和水一直都没有被我们消耗完呢？同学们可以思考一下这个问题。其实这就牵扯到了我们今天要讲的内容—生态系统的物质循环。 2.描述定义 让学生回忆生态系统的定义，生态系统中有物质交流，这个物质交流是循环的过程，描述生态系统物质循环的定义。 3.思考与讨论 （1）C在无机环境中的存在形式？ CO2、碳酸盐 （2）碳在生物体内的存在形式？含碳有机物
自然界的碳循环
自然界的碳循环 碳是一切生物体中最基本的成分，有机体干重的45%以上是碳。据估计，全球碳贮存量约为×1015t，但绝大部分以碳酸盐的形式禁锢在岩石圈中，其次是贮存在化石燃料中。生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以二氧化碳形式存在的碳，二氧化碳或存在于大气中或溶解于水中，所有生命的碳源均是二氧化碳。 碳是组成生命的最重要的物质成分之一，在生命物质中占到%。碳循环是维持地球表层生命活动的主要物质循环。地球表层系统中的碳，绝大部分以沉积物的形式储存在岩石圈中的储存库里，只有%的碳可以被生物吸收和利用。储存库中的碳，以碳水化合物的形式存在于有机物质中（如岩石中的石油、天然气、煤），或以无机物的形式存在于矿物碳酸盐中（如碳酸钙）。储存库里的碳，一般情况下是不参加碳循环的，除非岩石被风化，化石燃料被利用，或火山活动将其以CO2和CO的形式带到大气中。大气活性库中的碳，不到全部碳的2%。它主要是通过生物的呼吸作用来补充的，火山喷发、人类燃烧化石燃料也是重要的来源。如图所示，植物光合作用吸收大气中的CO2，生产有机化合物，然后通过食物链传递。海洋中的浮游植物还可以直接生成碳酸盐骨骼。生物死亡后，生物体沉降到海底形成沉积层。海洋浮游植物生成的有机质，同样也沉降到海底，最终转变成石油和天然气。在适宜的地质条件下，陆地上的植物积累形成泥炭，这种泥炭可以转变成煤、石油、天然气和煤被称为化石燃料，是碳的巨大储藏库。当这些化石燃料被发掘、利用，燃烧生成的CO2和CO又会释放到大气中，参与碳循环。 碳循环
碳循环具有重要的意义。一方面满足植物光合作用的需要，维持了地球表层生命活动的正常进行；另一方面，调节地球表面气候。由于碳循环的存在，使得大气CO2保持在某一恒定的水平，从而保证了地球表面温度不至于过高或者过低，为生物的生长发育和人类的生存提供了适宜的环境。如果这一循环被破坏，将会导致地球表层系统失去平衡，威胁到人类的生存。人类燃烧化石燃料导致大气CO2含量的急剧增加，可能会引起全球气候的变暖，就是一个例子。 碳循环的过程与特点 （1）碳循环的过程 碳的主要循环形式是从大气中的二氧化碳库中开始，经过生产者的光合作用，把碳固定，生成糖类，然后经过消费者和分解者，在呼吸和残体腐败分解后，再回到大气蓄库中，碳被固定后始终与能量流动密切结合在一起，生态系统的生产力的高低也是以单位面积中碳的含量来衡量。 植物通过光合作用，将大气中的二氧化碳固定在有机物中，包括合成多糖、脂肪和蛋白质，而贮存在植物体内。食草动物吃了以后经消化全盛通过一个一个营养级，再消化再合成。在这个过程中，部分碳又通过呼吸作用回到大气中；另一部分成为动物体的组分，动物排泄物和支植物残体中的碳，则由微生物分解为二氧化碳，再回到大气中 （2）碳循环的特点 碳循环在生态系统中基本上是伴随着光合作用和能量流动的过程而进行的，其主要特点有： ①绿色植物通过光合作用将大气中的CO2和水转化成有机物，构成全球的基础生产。 ②含碳分子中，二氧化碳、甲烷和一氧化碳是最重要的温室气体。而二氧化碳是生物地球化学循环最重要的核心之一。
自然生态系统论文题目
自然生态系统论文题目 1、长白山自然保护区森林生态系统间接经济价值评估 2、中国陆地地表水生态系统服务功能及其生态经济价值评价 3、森林生态系统健康评价指标及其在中国的应用 4、中国主要森林生态系统公益的评估 5、河流生态系统健康及其评价 6、城市河流生态系统健康评价初探 7、海南岛生态系统生态调节功能及其生态经济价值研究 8、稻麦轮作生态系统中土壤湿度对n2o产生与排放的影响 9、景观生态系统的空间结构:概念、指标与案例 10、盘锦地区湿地生态系统服务功能价值估算 11、鼎湖山区域大气降水特征和物质元素输入对森林生态系统存在和发育的影响 12、中国生态系统服务研究的回顾与展望 13、长江口湿地生态系统服务功能价值的评估 14、生态系统服务功能、生态价值与可持续发展 15、青藏高原高寒草地生态系统服务价值评估 16、洞庭湖湿地生态系统服务功能价值评估 17、生态系统服务研究:进展、局限和基本范式 18、辽河三角洲湿地生态系统健康评价 19、生态系统健康与人类可持续发展 20、退化生态系统恢复与恢复生态学
最新生态系统论文选题参考 1、我国主要森林生态系统碳贮量和碳平衡 2、中国森林生态系统的植物碳贮量及其影响因子分析 3、河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作用 4、生态系统健康评价—概念构架与指标选择 5、湿地生态系统健康研究进展 6、中国森林生态系统中植物固定大气碳的潜力 7、生态系统综合评价的内容与方法 8、北京山地森林生态系统服务功能及其价值初步研究 9、湿地生态系统健康评价指标体系I理论 10、土壤碳储量减少:中国农业之隐患——中美农业生态系统碳循环对比研究 11、海南岛生态系统生态调节功能及其生态经济价值研究 12、中国森林生态系统服务功能价值评估 13、中国森林生态系统服务功能及其价值评价 14、吉林省生态系统服务价值变化研究 15、co2失汇与北半球中高纬度陆地生态系统的碳汇 16、中国草地生态系统服务功能间接价值评价 17、湿地生态系统健康评价指标体系ⅱ.方法与案例 18、中国森林生态系统植被碳储量时空动态变化研究 19、生态系统健康及其评价指标和方法 20、土地利用变化对草原生态系统土壤碳贮量的影响
浙教版科学八年级下学期 3.7 自然界中的碳循环 温室效应(第2课时)同步练习(II )卷
浙教版科学八年级下学期 3.7 自然界中的碳循环温室效应（第2课时）同步练习 （II ）卷 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、基础题 (共7题；共15分) 1. （2分）与氧循环无关的是（） A . 生物呼吸 B . 物质燃烧 C . 光合作用 D . 氟利昂破坏臭氧层 2. （2分）我国大力发展水力发电站建设，如葛洲坝，年发电量相当于每年燃烧3 000万吨煤的火力发电站发出的电量，水力发电和火力发电相比，下列说法中正确的是（） ①减少CO2的排放有利于减轻温室效应；②减少SO2的排放有利于减少降酸雨；③减少废渣排放有利减少对土壤、水体污染；④减轻白色污染 A . ①②③④ B . ①②③ C . ①② D . ① 3. （2分）下列有关自然界中碳循环和氧循环的叙述，错误的是（） A . 碳循环的主要形式是含碳有机物 B . 分解者在生物圈的依循环过程中扮演着重要的角色 C . 呼吸作用和光合作用保持了大气中氧含量的稳定 D . 碳循环和氧循环的过程中伴随着能量流动 4. （2分）如图所示是自然界中一个简单的碳循环过程，对于该过程理解正确的是（）
A . 动植物的呼吸作用为地球大气提供了所有的二氧化碳 B . 植物只能通过光合作用将大气中的碳元素转移到体内 C . 植物体内的有机物只能通过自身的呼吸作用转化为二氧化碳 D . 我国北方的冬天，许多树叶掉落，会导致大气中的二氧化碳明显增加 5. （2分）科学家发现大气中二氧化碳的平均浓度(单位为ppm)从20世纪50年代的315 ppm升至21世纪初的370 ppm，下列哪项可能是导致这种变化的主要原因（） A . 人口过快增长 B . 植被遭受破坏 C . 全球气温升高 D . 野生生物灭绝 6. （2分）科学家在分析被密封在琥珀中的远古时代的空气成分时发现，当时大气中氧气的体积分数为35%，而现在仅为21%，造成这种现象的原因是（） A . 大量岩石风化消耗氧气 B . 海水中溶解氧增加 C . 生物呼吸作用消耗氧气 D . 气候变迁引起森林大量减少 7. （3分）图甲A、B、C分别表示某植物叶片所进行的某些生理活动，图乙为该植物在晴朗的夏季一天24小时内呼吸作用和光合作用的变化曲线。请据图回答：
中国区域碳循环研究进展与展望_戴民汉
第19卷第1期2004年2月 地球科学进展 ADVANCE IN EARTH SCIENCES Vol.19 No.1 Feb.,2004 文章编号:1001-8166(2004)01-0120-11 中国区域碳循环研究进展与展望 戴民汉1,翟惟东1,鲁中明1,蔡平河1,蔡卫君2,洪华生1 (1.厦门大学海洋环境科学教育部重点实验室环境科学研究中心,福建 厦门 361005; 2.美国乔治亚大学海洋科学系,阿森斯 乔治亚 30602) 摘 要:中国陆地和海洋生态系统的区域碳循环在全球碳循环过程中占有重要地位。目前,中国陆地生态系统在全球碳循环中的地位和作用已有比较深入的研究,而中国边缘海系统碳循环研究相对薄弱。简要回顾中国碳循环(以现代过程的描述为主)的研究动态,重点阐述中国边缘海碳循环研究概况及CO2的海—气交换、有机碳循环、颗粒有机碳的输出、河流的输运等海洋碳循环过程的关键科学问题。在汇总补充及数据更新的基础上勾画了中国区域碳循环框架。我们认为,中国的区域碳循环过程尚有诸多未知量和不确定性,缺乏把陆、海、气作为一个系统的综合研究,海洋生态系统碳循环研究尤其需要加强。中国边缘海的碳循环研究应当围绕CO2的汇源过程这一碳循环的中心问题,深入开展边缘海碳的生物地球化学及其与大气CO2的耦合作用等方面的研究。 关 键 词:碳循环;CO2;海洋生物地球化学;边缘海;中国 中图分类号:P736.4 文献标识码:A 工业革命以来,化石燃料燃烧等人类活动已经显著地改变了全球碳循环,突出地表现为大气CO2的平均浓度从过去42万年中的180～300μL/L[1]上升到目前的370μL/L[2,3]。 大气CO2时空变化受控于由海洋碳酸盐体系驱动的溶解度泵和浮游生物驱动的“生物泵”过程,以及大气CO2与陆地植被光合/呼吸作用的相互作用,因此,对CO2的研究涉及全球碳循环的系统过程[4]。过去的10年中,我们对碳循环的了解已有长足的进展。如目前的观测结果[5]证实了以往仅用模型展示的海洋作为碳汇的量级,直接检测到的海水中无机碳量的增加[6,7]亦证实了以往用放射性碳核素所观测到的结果。放射性和稳定同位素的应用为全球碳循环研究提供了强有力的工具;森林的统计和植被遥感的研究表明北半球陆地是显著的碳汇[8]。最近全球海洋通量联合研究根据最新数据更新了1995年IPCC绘制的全球碳循环箱式框图(图1)[9]。 但迄今为止,碳循环研究存在诸多不确定性,如我们依然难以定量表征由农业化、森林砍伐等人类活动所导致的全球效应[10];对陆架边缘海是大气CO2的源或汇也依然在争论之中[9,11,12];对CO2海—气交换,碳在海洋真光层、深海的迁移转化,以至最终输出到沉积物的埋藏过程和速率仍认识模糊;对El Ni?o等一些气候变异的影响也不甚了解。 查明大气CO2的源、汇的量级与机制,有助于了解人为CO2在当前全球变化背景下的归宿,不仅具有重大的科学意义,也将为人类调控全球气候变化提供重要理论基础,还对全球人类活动及各国制定经济和社会发展战略具有指导意义,而且对国家环境外交政策的制定也有重要参考价值。 中国人口众多,近来经济发展迅速,我国在1995年的化石燃料等能源的生产和消耗均已占世界的10%[13],到了2000年,我国因化石燃料燃烧所 收稿日期:2002-01-19;修回日期:2003-09-18. ＊基金项目:国家自然科学基金项目“南海北部海气CO2通量与上层生物地球化学过程的相互作用”(编号:40176025);国家重点基础研究发展规划项目“地球圈层相互作用中的深海过程和深海记录”(编号:G2000078500)资助. 作者简介:戴民汉(1965-),男,浙江人,教授,主要从事海洋生物地球化学研究.E-mail:mdai@https://www.sodocs.net/doc/2c17437686.html,
土壤侵蚀对陆地生态系统碳循环的影响过程与机理
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。其中一部分有机物通过植物自身的呼吸作用(自养呼吸)和土壤及枯枝落叶层中有机质的腐烂(异氧呼吸)返回大气，未完全腐烂的有机质经过漫长的地质过程形成化石燃料储藏于地下；另一部分则通过各种(包括人为和自然的)扰动释放CO2，形成大气——植被——土壤——岩石——大气的碳库之间的往复循环过程（如图1所示）。
生态系统的物质循环概念
高二生物教学案（16） 第5章生态系统及其稳定性 第3节生态系统的物质循环 学习目标： 1、分析生态系统的物质循环的过程与特点。 2、概述研究物质循环的意义。 3、理解物质循环和能量流动的关系。 4、探究土壤微生物的分解作用 自学导引： 一、生态系统的物质循环 物质循环概念：___________________ _____________ 碳循环 氮循环 物质循环的特点 二物质循环和能量流动的关系
重点分析： 1、碳循环 例1：下图是生态系统的碳循环示意图。先填写示意图，再回答有关问题 1、C在无机环境中以_____ 或______________的形式存在。 2、在生态系统中，碳元素主要以 ________________状态进行循环，碳 循环始终_____________结合在一起。 3、产生CO2的途径有三条： 一是_______________ 二是_________________ 三是_________________ 4、由此可见，生态系统的物质循环具有如下特点： (1)_________________ (2)_________________ 2、氮循环 例2、阅读下面短文，回答有关问题： （1）N是构成生物体的重要化合物－－蛋白质．核酸的必需元素，（2）一般植物由根吸收土壤中的NH4＋和NO3－与光合作用产生的化合物合成氨基酸等有机物，（3）动物以所摄取的食物中的有机物为原料．合成有机N化合物，（4）并且将不需要的有机N化合物中的N转化为其它N化合物排出，（5）生物遗体和排泄物中的有机N化合物在微生物等的作用下转变为NO2－，NO3－，再被植物吸收，（6）另外，生活于豆科植物根瘤中的根瘤菌还能将大气中的N2固定为NH3或NH4＋，（7）再经硝化细菌转变为NO2－，NO3－供植物吸收利用。 （1）文章中叙述了生态系统的功能之一是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ （2）动物能合成有机N化合物，却属于异养型。这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿ （3）经常松土．土壤中NH4＋／NO3－的比例会变＿＿＿，原因是＿＿＿＿＿＿ （4）其中（4）必须经过蛋白质代谢中的＿＿＿＿＿＿作用 （5）由（6）．（7）可看出，豆科植物与根瘤菌的种间关系______ 小结：氮的固定是指_________________________________的过程 ②固氮的途径一般有三条：________________________________ ③生物群落中的氮素传递是以＿＿＿＿形式通过生物的＿＿＿作用实现的。 ④无机氮被植物吸收后转变为有机氮（主要是__________），然后沿着___________传递。 ⑤______________的活动会降低土壤中的肥力，但对氮循环来说是必不可少的。 ⑥动植物遗体．排泄物中的有机氮是通过微生物的＿＿＿作用及＿＿＿作用转变为植物再度利用的形式。＿＿＿＿条件下，土壤中的硝酸盐被＿＿＿细菌等多种微生物还原为＿＿＿＿，最终还原为＿＿＿＿返回大气中。
最新973计划：中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究汇总
973计划：中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究
项目编号：2002CB412500 项目名称：中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究 起止年月：2002年12月-2007年8月 项目首席科学家： 刘纪远中国科学院地理科学与资源研究所 项目依托部门：中国科学院 经费预算：2000万元
一、主要研究内容 项目以中国科学院重大项目为基础，以国家科学创新为主导，以环境外交谈判战略需求为总目标，瞄准陆地生态系统碳汇/源的时空格局、碳循环的调控和驱动机制及未来情景3大前沿性科学问题，采用陆地生态系统碳通量/储量与碳循环过程的综合观测、生物过程适应性实验研究以及典型河流碳通量及碳输运过程研究为支撑系统的自下而上途径，与以土地利用/土地覆被变化和遥感数据库为基础的自上而下研究途径的有机结合的研究思路。综合研究中国陆地生态系统碳循环的自然调控机理、人为因素驱动机制、生物过程对环境变化的适应机制以及碳汇/源时空格局形成的生物地理学机制；综合评价中国陆地碳汇/源的时空格局及其历史演变过程和未来情景；分析评估中国陆地生态系统的增汇潜力、碳库间循环周期、生态系统管理的增汇效果和成本效益、重大林业工程的固碳效应以及河流碳输运在陆地碳循环中的作用；跟踪国际谈判焦点问题，探讨碳汇项目的计量方法学、中国农林业活动碳吸收汇的潜力及其增汇技术的可行性。建成初具规模的中国陆地生态系统碳循环综合研究的科学平台，发展基于地学空间信息的现代地球系统科学方法论，为中国社会经济的可持续发展和生态系统管理以及参与环境外交活动和履约提供科学依据和技术支撑。 二、预期目标 1.建立一个初具规模的中国陆地生态系统碳通量/储量和循环过程的综合观测 网络(ChinaFlux)，揭示中国陆地生态系统碳通量和储量的生物地理规律， 构建中国陆地生态系统碳循环研究的数据信息系统。 2.初步阐明中国主要类型陆地生态系统(森林、农田、草地和湿地)碳循环过 程的生物物理机理，确定驱动碳循环的关键控制因子，揭示全球气候变
陆地土壤碳循环的研究动态
陆地土壤碳循环的研究动态＊ 汪业勖 赵士洞 牛 栋 (中国科学院自然资源综合考察委员会,北京100101) Research State of Soil C arbon Cycling in Terrestrial Ecosystem .Wang Yexu ,Zhao Shidong ,Niu Do ng (Commission for Integrated Survey of Natural Resources ,Academia Sinica ,Beijing ,100101).Chines e Journal of Ecology ,1999,18(5):29-35. Soil carbo n pools and respiration play an impo rtant role in the g lobal carbon budget ,and they are also essential to understand the soil carbon cycling fo r the prediction of future atmospheric CO 2concentra -tio n and understanding the structure and function of soil ecosystem .T he key aspects in the research o f soil carbon cycling were presented ,including the different w ay s of estimate of soil carbon pools ,the relationships betw een soil carbon cy cling and global chang e ,and the basic methods for the mod -eling of soil carbon cycling . Key words :soil ecosy stem ,carbon pools ,carbon cycling . ＊中国科学院“九五”重大项目(KZ95T -04-02-09)和国家自然科学基金资助项目(49571030)。 作者简介:汪业勖,男,32岁,助研。1993年毕业于南京林业大学,获硕士学位。现于中科院自然资源综合考察委员会攻读生态学博士学位,从事森林生态系统研究,发表论文数篇。 1 引 言 陆地碳循环不仅关系到陆地生态系统生产力的形成,同时也影响到整个地球系统的能量平衡,是陆地生态系统结构和功能的综合体现。近几十年来,由于人类活动引起大气CO 2浓度的急剧上升,并可能导致全球气候变化,而且这种变化与陆地碳循环之间存在复杂的相互反馈机制,陆地碳循环已成为生态学、气候学、土壤学、生理学及地质学等众多学科研究的共同目标。在国际地圈-生物圈研究计划(IGBP )中,碳循环也是全球尺度模型化工作最初集中的主要目标[13]。然而由于陆地生态系统的多样性和复杂性,目前在陆地碳循环研究中仍存在很大的不确定性。例如80年代期间,在全球碳源与碳汇之间的不平衡为每年1.9±1.2PgC ,这部分“失踪”的碳汇被认为是北方中纬度森林每年吸收的0.5±0.5PgC 以及尚未观测到的陆地生态系统中每年贮存的1.4±1.5PgC [8]。应该指出这只是80年代期间的全球碳平衡的年平均值,而实际上碳循环中的生物 地球化学过程是与环境变化相关的,如大气CO 2浓度、温度和降水的变化都会影响到陆地植被的生理反应和土壤有机质的分解过程,因此气候变化等诸多因素的影响会导致陆地生态系统在碳源与碳汇之间出现年际波动,影响陆地生物圈的碳平衡。目前陆地碳循环的研究已经从理论分析和文献研究发展到建立全球性监测网络的系统研究[22]。 土壤是陆地生态系统中重要的组成部分。土壤不仅是陆地植物及土壤动物和微生物生存的养分库,同时也是在一定气候条件下生物物理和生物化学过程对母岩进行改造的产物。因此土壤在各种元素的生物地球化学循环中都发挥着重要的作用。在生物地球化学碳循环研究中,陆地土壤生态系统的意义和重要性体现在以下几个方面: 生态学杂志 1999,18(5)∶29-35 Chinese Journal of Ecology
湿地生态系统碳循环的过程
湿地生态系统碳循环的过程 湿地碳循环主要包括2个基本过程:①植物通过绿色叶片的光合作用固定大气CO2并形成总初级生产力,此过程主要受太阳辐射、气温、水分和养分供应等因子的驱动.此过程中植物需要消耗部分光合产物为其自身生命活动提供能量,同时释放CO2.②植物死亡后其残体在微生物作用下分解转化,一部分形成转化成颗粒有机碳(particulateorganiccarbon,POC)和简单的可溶性有机碳(dissolvedorganic C,DOC),在水介质中经过微生物作用或直接氧化为CO2(HCO-3),一部分形成泥炭,逐年堆积.上层泥炭以及仍未完全分解的植物残体,继续参与以上分解转化.此过程是个复杂的生物地球化学过程,受植物残体本身性质、气候条件和周围诸多环境因素的影响.另外,对于开放或半开放的湿地系统,POC和DOC是外界与系统之间碳交换的2个重要形态,它们在湿地系统的碳收支中也具有重要意义。 一个典型的湿地生态系统至少应当具有底部土壤、水体介质和生活在介质中的有机体 ,并且具有完整的营养级结构、能量流动和物质循环链条。自然界的物质循环均由实体和过程组成 ,湿地的碳循环也不例外。一般来说 ,它一方面包含了碳库 ,另一方面又包含碳库之间的碳通量。碳库之间的碳通量变化是由许多物理、化学和生物过程引起的。作为实体的湿地碳库可以区分出3 种碳库类型 :活生物区碳库、碎屑碳库 (多由动植物残体组成) 和被溶解气体碳库 (即水溶无机碳库) 。同理 ,湿地碳循环的过程也可分为生物过程、物理/ 化学过程和分解过程(后者大部分为生物分解 ,也有小部分的物理和化学分解) 。碎屑碳库是目前湿地中最大的有机碳库 ,远远超过湿地中细菌、浮游生物、动植物区系有机碳量。 泥炭地及其他类型浅水型湿地的碳循环 泥炭地、草本沼泽和三角洲冲积湿地是几种较为常见的浅水型湿地。其中 ,泥炭地是全世界分布最广的湿地类型 ,在世界各地均有分布 ,尤其是在北半球北部的中高纬度地区。泥炭地占全球湿地面积的 50 %～70 % ,总面积达 400 万km2,碳储量为世界土壤碳储量的三分之一 ,相当于全球大气碳库碳储量的75 % (Joosten H andClarke D. ,2002)。1996 年和 1999 年的 Ramsar会议已把泥炭地列为国际重要湿地类型加以保护。据Joosten 等(2002) 估计泥炭地碳的蓄积速率为 20～30 gC·m- 2yr- 1,加拿大泥炭地包含有 200 ～450 Pg(1Pg = 1Gt = 1015g) 碳 ,拥有世界上最丰富的泥炭地资源。目前许多研究表明 ,占世界大部分泥炭地的北部地区在未来可能变得更温暖 ,同时也表明中部大陆地区变得更干旱 ,沿海地区变得更湿润 ,但存在着很大的不确定性。由于 NPP 和分解都与湿度和热量条件紧密相关 ,如果气候变化真如预料的那样 ,泥炭地的碳动态变化将会发生很大的改变。潜在变化无论是在量上还是在变化趋势上都有很大的不确定性。
浙教版科学八年级下册3.7自然界中得氧循环和碳循环(II)卷
浙教版科学八年级下册 3.7 自然界中得氧循环和碳循环（II ）卷 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、单选题 (共9题；共18分) 1. （2分）空气成分中会造成温室效应的是（） A . 氧气 B . 二氧化碳 C . 氮气 D . 稀有气体 2. （2分）生态系统的碳﹣氧循环中，能使二氧化碳进入生物体内，又能将其释放到大气中的生物是（） A . 人类 B . 细菌、真菌 C . 哺乳动物 D . 绿色植物 3. （2分）下列有关地理、环境等说法中正确的是（） A . 我国水资源总量丰富，但仍然是一个严重缺水的国家 B . 由于目前空气中二氧化碳含量很高，导致温室效应加剧 C . 地球上发生的地震大多数是有感的，但对人类造成严重破坏的极少 D . 地壳运动规律非常简单，板块构造学说可以解释目前绝大多数板块移动现象 4. （2分）如图所示为一个封闭透明的生态瓶，该瓶放在有光的地方，3天后小鱼仍能正常生活，最关键的原因是（）
A . 水草能制造氧气 B . 水草能制造有机物 C . 水草能吸收二氧化碳 D . 水草能提供充足的二氧化碳 5. （2分）在碳循环中，碳从无机环境进入生态系统主要通过（） A . 蒸腾作用 B . 呼吸作用 C . 分解作用 D . 光合作用 6. （2分）（2014·湖州）今年6月8日至14日是全国节能宣传周，活动主题是“携手节能低碳，共建碧水蓝天”。根据如图碳循环的部分过程进行的有关分析中， 错误的是（） A . ②是指生产者、消费者和分解者的呼吸作用 B . 在生物群落的食物链中，碳是以二氧化碳的形式进行传递的 C . 在城市交通中少开汽车多骑自行车能减少①过程的发生 D . 绿化环境、爱护草木有利于③过程的进行 7. （2分）在温室大棚里把种植和养殖结合，可实现优势互补。下列对这种生态模式的错误叙述是（） A . 养殖为种植提供有机肥料 B . 种植为养殖提供丰富的氧气
陆地生态系统中生物对碳氮水耦合循环的影响机制重大
“陆地生态系统中生物对碳-氮-水耦合循环的影响机制”重大项目指南 陆地生态系统碳循环过程机制的认识是科学指导增强陆地固碳功能、控制温室气体排放的理论基础。陆地生态系统碳循环是驱动生态系统变化的关键过程，它与生态系统水循环、养分循环和生物多样性有着密切的耦合关系。深入理解生态系统碳-氮-水耦合循环过程及其生物影响机制，能够解析全球变化背景下陆地生态系统固碳机理，提高固碳减排评估的精确性，为加强陆地生态系统管理提供科学依据，是全球变化生态学研究领域前沿性的科学问题。 一、科学目标 解析陆地生态系统碳-氮-水循环的相互关系，揭示生物因子对碳-氮-水耦合循环过程的调控机制，阐明生物调控过程对全球变化的响应和适应规律。 二、研究内容 （一）植物对生态系统碳-氮-水循环的作用机制。 （二）土壤微生物对生态系统碳-氮耦合循环过程的影响。 （三）生态系统碳-氮-水交换通量计量平衡及其时空变化规律。 三、资助期限 5年（2013年1月至2017年12月） 四、资助经费 1500万元 五、申请注意事项 1. 申请人应当认真阅读本项目指南和通告，不符合项目指南和通告的申请项目不予受理。 2. 申请书的附注说明选择“陆地生态系统中生物对碳-氮-水耦合循环的影响机制”（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。 3. 本项目要求项目申请人围绕核心科学问题，做好顶层设计，按三个研究内容设置3个课题，3个课题要紧紧围绕“陆地生态系统中生物对碳-氮-水耦合循环的影响机制”这一主题开展深入、系统研究，课题间要有紧密的联系，研究内容互补，充分体现合作攻关及其研究平台和科学数据共享。 4. 项目整体申请课题设置不超过3个，项目承担单位数合计不超过3个。 5. 本项目由生命科学部和地球科学部联合提出，由生命科学部负责受理。
森林生态系统在碳循环中的作用
森林生态系统在碳循环中的作用 摘要： 本文描述了碳循环及其过程以及森林生态系统的碳循环及其在全球碳循环中的作用,说明了森林生态系统在碳循环中的作用主要取决于森林生态系统的生物量、林产品、植物枯枝落叶和根系碎屑以及森林土壤。 关键字： 碳循环的过程森林生态系统森林生态系统在碳循环中的作用 一、碳循环 地球上有五个碳库，最大的两个碳库是岩石圈和化石燃料，但是这两个库中的碳活动缓慢，实际上起着贮存库的作用。还有三个碳库：大气圈库、水圈库和生物库。这三个库中的碳在生物和无机环境之间迅速交换,容量小而活跃，起着交换库的作用。碳在岩石圈中主要以碳酸盐的形式存在,在大气圈中以二氧化碳和一氧化碳的形式存在，在水圈中以多种形式存在，在生物库中则存在着几百种被生物合成的有机物。根据生态学原理,一个系统中的自然过程总是有利于系统的结构稳定和功能最大化,而非自然过程总是降低或破坏生态系统的稳定性,增加系统的不确定性。显然,大量开采化石燃料以及开采森林等活动都是非自然过程。这些活动导致了大气二氧化碳浓度的不断上升。鉴于大气二氧化碳上升可能引起的严重生态后果,科学家对于全球碳循环进行了广泛的研究。具体内容包括地球各部分(大气、海洋和森林等)碳储量估算,森林生态系统与其它部分碳的交换量(流)的估算,以及人类干扰对各个库和流的影响。在陆地生态系统中,森林是最大的有机碳的贮库,占整个陆地碳库的56%。因此了解森林生态系统在碳循环中的作用,对于研究陆气系统的碳循环乃至全球碳循环都是一个基础,具有重要的意义。 二、碳循环的过程 大气中的二氧化碳被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以二氧化碳的形式返回大气中。绿色植物从空气中获得二氧化碳，经过光合作用转化为葡萄糖，再综合成为植物体的碳化合物，经过食物链的传递，成为动物体的碳化合物。植物和动物的呼吸作用
生态系统的物质循环教案
《生态系统的物质循环》教案 一．教学目标 1. 知识目标： （1）理解生态系统物质循环的概念； （2）识记、应用碳循环的过程； （3）比较得出能量流动与物质循环的关系。 2. 能力目标： （1）学会分析生态系统中碳循环的方法； （2）通过分析“温室效应”的形成与危害，培养学生的推理，联想，思维迁移的能力； （3）利用“能量流动和物质循环的关系”教学过程，培养学生比较，归纳以及对自己所持观点的总结表达能力。 3. 情感目标： （1）通过学习人类对碳循环的影响，培养学生环境保护意识 （2）积累生态学知识，形成科学的世界观 二．教学重点：碳循环的过程 三．教学难点：能量流动和物质循环的关系 四. 教法与学法 教法：课前导学、启发式讲解、分析与归纳 学法：课前预习、质疑讨论、反馈矫正、迁移创新 五. 课时安排: 1课时 六．教学过程 1. 复习提问 (1)地球上最大的生态系统是什么？ (2)生态系统的组成成分？ (3)输入生态系统的总能量是什么？ (4)能量流动的特点？
2. 引入新课 生态系统依靠太阳不断提供能量，而生态系统中的物质却都是由地球提供的。讨论：生物为维持生命每天都要消耗大量的物质，如氧、水、氮、碳和许多其他物质，为什么这些物质亿万年来没有被生命活动所耗尽？（因为这些物质可以 被循环利用） 碳是构成生命有机体的重要元素之一，没有碳就没有生命。——碳循环 3. 碳循环 出示“碳循环模式图”投影片。 (1)知识背景：光合作用 )(22 O CH CO ???→?光合作用 呼吸作用 22)(CO O CH ?? ?→?有氧呼吸 (2)分析碳循环模式图，思考如下问题： ①碳在无机环境中的存在形式？ CO2和碳酸盐 ②碳由无机环境进入生物群落的途径？ 绿色植物的光合作用（主要），化能合成作用 ③碳由无机环境进入生物群落的形式？ CO2 ④碳在生物群落内部的传递形式？ 含碳有机物； 传递渠道? 食物链（网） ⑤碳返回无机环境的途径：a.生产者、消费者的呼吸作用 b.微生物的分解作用 c.化石燃料的燃烧 ⑥碳由生物群落回到无机环境的形式？ CO2 ⑦碳在无机环境和生物群落间循环的主要形式？ CO2 [师生归纳] 4. 物质循环 （1）提问：①我们所讲的碳循环是指在什么之间进行循环？（生物群落与无机环境之间） ②除了碳以外，还有没有其他物质能在生物群落与无机环境之间循环？（了解氮循环和水循环，理解物质循环发生在生物群落和无机环境之间） 动物、植物、微生物呼吸作用 光合作用、化能合成作用 无机环境（CO 2） 生物群落（有机物）