【正文】 極端的情況下甚至會導致某些物種的絕滅 。 全球植被帶在第四紀冰期 間冰期循環(huán)中曾發(fā)生過大幅度擺動，在高緯地區(qū)尤其明顯。 生態(tài)系統(tǒng) 種群組成的變化 又 進一步引起很多其它物種生境的變遷和生態(tài)系統(tǒng)生理學方面的變化，產(chǎn)生一系列正、負反饋過程，進一步影響全球變化。 如當草原植被為森林植被所取代時，植物的生物量增加，會導致更多的 C02被固定到植物活體之中，減少大氣中 C02的含量，使溫室效應減弱；反之，森林減少或人為清除森林植被會減少對大氣中 C02吸收，使大氣中 C02的含量相對增加，溫室效應增強。 植被類型的改變意味著土地覆蓋性質的變化，故地表反射率、地表粗糙度、水分和熱量交換方式等都隨之變化。 改變下墊面的性質會引起地表反射率與熱量和水分交換方式的變化。 如森林破壞使得植物蒸騰減少，空氣相對濕度下降，降水量減少，同時由于森林調節(jié)作用減小，氣溫日較差增大等。 □ 生物地球物理過程 陸地植被通過各樣機制（水分的蒸發(fā)和蒸騰，對入射太陽輻射的反射與吸收，對氣流的動量傳送）影響水分循環(huán)和氣候。 高緯度地區(qū)不同植被類型的反射率對全球氣候變化的影響。 例 1：針葉林 苔原反饋。 （生物群系悖論） 全新世早期 （ 10ka6ka年前） 例 2： 6ka前撒哈拉 薩赫勒之間的植被界限至少到 23176。N □ 生物地球化學循環(huán)過程 生態(tài)系統(tǒng)的一個重要功能 —— 調控地球系統(tǒng)的生物地球化學循環(huán)過程。 生物地球化學循環(huán)過程 —— 指組成生命的化學元素在固體地球、大氣圈、水圈、生物圈中的傳輸轉換過程。 生態(tài)系統(tǒng)是 通過 生物地球化學循環(huán)過程 實現(xiàn)養(yǎng) 分循環(huán)和能量流動的。 控制 生物地球化學循環(huán) 的關鍵環(huán)節(jié) —— 生命活動過程、大氣化學過程、土壤化學過程、海洋化學過程。 生物地球化學循環(huán) 是 聯(lián)接 地球 各 個 圈層 的環(huán)節(jié)之一 ，在地球系統(tǒng)中起著重要作用。 借助于生物地球化學循環(huán)過程 ， 生命系統(tǒng) （在很大程度上 ） 控制 著大氣和海洋的成分 及 地殼的風化速度 ，調節(jié) 氣候系統(tǒng)和固體地球系統(tǒng)的過程 ，影響 大氣、海洋化學 和 全球能量平衡 以及 地表 環(huán)境特征 。 如果 無海洋生物存在，大洋 大氣系統(tǒng)中 C02的濃度將比現(xiàn)代增加兩倍 ， 全球將 因此而變得 更 為溫暖 ；硅、碳、鐵、錳、硫、稀有元素等的富集都是生物成因的，每天由植物返回大氣的有機揮發(fā)物 (有的含有金屬 )有上千噸。 通過生物地球化學循環(huán)過程 ， 使 得 維持地球生命所必需的化學元素可以得到重復利用 ，沒有生物地球化學循環(huán) ,大氣中的氧氣會被耗盡，海洋沉積物中對生物有毒的化學物質會太多，營養(yǎng)太貧乏，以至不能維持生物的生命 (H． Fridman． 1990)。 生物是生物地球化學循環(huán)的內在平衡控制因素。 根據(jù) Gaia假說， 地球上的 生命 具有 調節(jié) 其 環(huán)境使其有利于自身生存 的能力 (Lockwood,1973)，地球上許多被認為正常的現(xiàn)象實際上是地球上 35億年來生命活動的產(chǎn)物。 生物循環(huán)過程的重要性在近年研究中才逐步被 認識，它與地球表各圈層、化學和生命等緊密相聯(lián)。 生物循環(huán)包括： (1)陸地和海洋生物參與的 C、 N、 P、 S元素的循環(huán)； (2)上述循環(huán)進一步在大氣作用下發(fā)生的循環(huán)； (3)地球表層生物的地球化學循環(huán)過程。 □ 全球碳循環(huán) 碳 （組成生命組織的基本物質） 在地球生命系統(tǒng)與大氣、水圈和地圈之間 的運動與轉換 。 它是地球上 生命活動 的基本 過程之一 ，也 是連接地球各圈層的一個主要環(huán)節(jié) 。 大氣中 及溶解在河流、湖泊和海洋等 水體中的 CO2， 是可供生物圈利用 的主要 無機碳源 。 陸上植物 和 海洋浮游植物 等有機物 通過對 CO2的光合作用 而 捕獲太陽能為生物圈提供能量 ，同時 使得碳進入生物圈 ，并 向大氣提供氧氣 (張?zhí)m生等，2022)。 自然界碳循環(huán)的過程： 大氣中的 CO2被陸地和海洋中的植物吸收 ,然后通過生物、地質過程、人類活動，又以二氧化碳的形式返回大氣中。 據(jù)估計： 有機物質干重的近 50％是由還原態(tài)的碳組成的，它是各營養(yǎng)級之間實現(xiàn)能量流動的主要載體。 在無機環(huán)境中，碳主要以 CO2或者碳酸鹽和重碳酸鹽的形式存在。生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)基本上是伴隨著光合、呼吸和分解過程進行的，而在較長的時間尺度上，地質因素對于碳循環(huán)也是重要的，因為貯存在沉積巖中的大量碳 (煤、石油和天然氣等 )是生態(tài)系統(tǒng)在過去年代中所固定的，它們暫時退出了生物圈活躍的生物地球化學循環(huán)。自然界碳的活動貯存庫主要是海洋、大氣和有機體 (陳效逑， 2022)。 海洋與大氣之間的碳交換發(fā)生在水的表層，由化學反應所決定（略）。 在 海水中 ， 碳 主要沿 兩種途徑循環(huán) 流動。 ① 是在海流驅動下的 物理運動 ； ② 通過浮游植物的 光合作用 ，海洋中動、植物的 呼吸作 用，以及 沿食物網(wǎng) 的 生物化學傳遞 。 在溫躍層上下，碳的濃度不同，在上層暖水帶和下層冷水帶之間的溶解碳相互交換，并發(fā)生旋渦導致混合作用，從而使 10％ 20％的微粒物質沉入洋底，在那里，大約 15％的碳酸鈣被結合成為深海沉積物，歸入緩慢的碳循環(huán)過程 (陳效逑， 2022)。 陸地環(huán)境中也存在著碳的慢循環(huán)和快循環(huán)過程。 ① 動、植物殘體，土壤腐殖質，新生泥炭和大的植物莖干與根屬于慢循環(huán)碳庫； ② 植物的葉片和動物活體等則屬于快循環(huán)碳庫。 一般認為，陸地碳庫與大氣圈碳庫之間的碳交換量處于平衡狀態(tài)，其數(shù)值大約為 110 1015g／ a，即每年由植物光合作用從大氣圈移走的碳量等于動、植物呼吸作用和動、植物殘體分解作用所補償給大氣圈的碳量。 大氣 CO2的主要利用者是初級生產(chǎn)者。植物和動物是陸地上主要的有機碳庫，另一個陸地上主要的碳庫是包含在土壤中和土壤表面的碎屑碳 (陳效逑， 2022)。 在全球尺度上，碳的交換隨季節(jié)而變化，這可以從北半球大氣 CO2含量的季節(jié)波動看出 (見圖）。 夏季 ， 初級生產(chǎn)者通過光合作用對大氣 CO2的固定量超過動、植物呼吸作用和微生物分解作用歸還給大氣的 CO2量，在曲線上形成波谷； 冬季， 正好相反， 形成波峰。 相似的波動也發(fā)生在晝夜之間， 晝?yōu)椴ü?、夜為波峰? 盡管存在季節(jié)和晝夜的波動，就全年而言， 光合作用所固定的碳量 與 呼吸和分解作用所排放的碳量 仍大致保持著平衡狀態(tài) (Kump,et al,1999)。 人類活動的干預 人類燃燒礦物燃料獲得能量的同時，產(chǎn)生大量的二氧化碳。 從 1949年 ~1969年，由于燃燒礦物燃料以及其他工業(yè)活動，二 氧化碳的生成量估計每年增加 ％。導致大氣中二氧化碳濃度升 高，破壞了自然界原有的平衡，可能導致氣候異常。 礦物燃料燃燒生成并排入大氣的二氧化碳有一小部分可被海水 溶解，但海水中溶解態(tài)二氧化碳的增加又會引起海水中酸堿平衡和 碳酸鹽溶解平衡的變化。 礦物燃料的不完全燃燒會產(chǎn)生少量的一氧化碳。自然過程也會 產(chǎn)生一氧化碳。一氧化碳在大氣中存留時間很短，主要是被土壤中 的微生物所吸收，也可通過一系列化學或光化學反應轉化為二氧化 碳。 大地女神假說 從各種元素的循環(huán)過程可知， 生物群落是生態(tài)系統(tǒng)生物地球化學循環(huán)的關鍵環(huán)節(jié)， 它調節(jié)著化學元素在大氣、海洋和陸地各貯存庫中的數(shù)量與流動速率，甚至是某些元素和化合物產(chǎn)生的源泉。 那么，有生命存在的地球與無生命的其他行星在物質組成方面究竟有何不同 ?其原因又是什么呢 ?（略） 為解釋上述現(xiàn)象，英國大氣化學家拉夫洛克提出了 大地女神假說 蓋姬學說， 其基本觀點為：對于地球的特定屬性只根據(jù)物理學和化學的規(guī)律是很難解釋的，必須同時考慮生物學規(guī)律。 大地女神假說 地球上的生物圈和它的環(huán)境構成一個有機的整體 (稱為大地女神 )，地球大氣的組成、氣溫、海水溫度、海水 pH值等都是由生物圈積極調節(jié)的，是生物圈通過自己的影響使地球的氣候環(huán)境長期保持在適合自己生存的 “穩(wěn)態(tài)”上。 這種通過生物圈并且為了生物圈的地表 調節(jié)作用 從最早出現(xiàn)廣泛傳播的生命開始便 一直存在 ，因此．在很大程度上，是生命自己創(chuàng)造了它的它的生存環(huán)境。 四、人類生態(tài)系統(tǒng)與人類活動過程 □ 人類生態(tài)系統(tǒng)的構成 □ 人類生態(tài)系統(tǒng)中的物質、能量流動