主題11:生態系

單元肆:物質的循環

 

一、碳的循環過程

碳元素是構成生物體的主要物質,舉凡醣類、蛋白質與脂質均需要碳元素才能形成,由此可見碳元素的重要性。而碳元素主要以二氧化碳的型式存在於大氣中,生物體要如何獲得大氣中碳的來源呢?以下將作詳細的探討

1.碳元素的固定(固碳作用)

(1)具有葉綠素可行光合作用的生物(綠色植物、藻類與藍綠菌),藉由光合作用的過程將二氧化碳轉變成醣類或其他養分儲存於體內。

而這些醣類等其他養分,再經過消費者的攝食,進入動物體內。

(2)大氣中的二氧化碳也會自然地溶解於水中。

(3)古代生物的遺體經長時間高溫高壓作用下,慢慢形成化石燃料(植物遺體形成煤炭、動物遺體形成石油)

2.碳元素的釋放(脫碳作用)

(1)只要是生物,無論是生產者、消費者及分解者,都必須進行呼吸作用,將養分分解產生能量供細胞使用,並同時釋放出二氧化碳。

(2)燃燒化石燃料,產生熱能,並釋放出二氧化碳。

(3)分解者對生物遺體進行分解作用,同時也會釋放出二氧化碳。而大氣中的碳元素即是藉由固碳作用與脫碳作用,不斷地在自然界與生物界中循環利用。

3.溫室效應

由於人類大量使用煤和石油,造成大氣中二氧化碳濃度越來越高,使得地球溫室效應更加惡化。最直接的影響是南北極冰層融化,造成海平面上升,導致生物與人類的棲息地遭到海水淹沒,除此之外,氣候會更加異常,颱風的強度更強,可能造成更多危害。

 

二、氮的循環過程

氮元素是組成蛋白質及DNA的重要元素,由此可見氮元素的重要性。而氮元素主要以氮氣的型式存在於大氣中,約佔大氣含量的78% ,這些氮氣非常穩定,動物及植物均沒辦法直接利用氮氣,那麼生物體要如何獲得大氣中氮的來源呢?以下將作詳細的探討。

1.氮元素的固定(固氮作用)

(1)閃電作用使得大氣中的氮氣與氧氣結合形成氮化物。

(2)土壤中的「固氮細菌」將氮氣或氮化物轉化成植物可以直接利用的含氮物質。

(3)土壤中的含氮物質被植物吸收後,經由食物鏈傳遞到消費者身上。

(4)生物的遺體及排泄物,經過微生物分解,再度形成土壤中的含氮物質,重新被利用。

2.氮元素的釋放(脫氮作用)

(1)生物的遺體及排泄物,被微生物直接分解形成氮氣排出。

(2)土壤中的含氮物質被「脫氮細菌」分解,形成氮氣釋放到大氣中。

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