生态系统碳循环-气候变化碳源与碳汇(2).
碳循环影响气候和生物圈
碳循环影响气候和生物圈碳循环是地球上的一种自然现象，涉及到大气中二氧化碳（CO2）的吸收、释放和转化过程。
它对气候和生物圈的影响非常重要，因为碳素是地球上最重要的元素之一，同时也是生物体的基本组成成分之一。
在这篇文章中，我们将探讨碳循环对气候和生物圈的影响以及其重要性。
首先，碳循环对气候有着直接的影响。
二氧化碳是一种温室气体，它能够吸收地球的热量并将其留在大气中。
随着人类活动的增加，例如燃烧化石燃料和森林砍伐，大量的二氧化碳被排放到大气中，从而导致温室效应加剧。
温室效应的加剧会导致地球平均气温的升高，这就是全球变暖的原因之一。
碳循环的变化可以影响大气中二氧化碳的浓度，进而影响地球的气候。
其次，碳循环对生物圈有重要的影响。
生物圈是地球上所有生物体的居住环境，包括陆地、海洋和淡水等生态系统。
碳循环通过影响植物的光合作用和海洋的溶解作用，直接影响生物圈的健康和稳定。
光合作用是植物通过吸收二氧化碳、水和阳光能合成有机物质的过程。
植物通过光合作用将二氧化碳转化为氧气，并将有机物质储存起来。
这种过程不仅为植物提供了能量和营养，而且还使得大量的二氧化碳被固定在植物组织中，起到了一定的减缓温室效应的作用。
海洋中的碳循环也非常重要，因为海洋是地球上最大的碳汇之一。
海洋中的浮游植物通过光合作用吸收二氧化碳并释放氧气，同时也可以通过海洋生物的排泄和海洋流动将碳储存在深海中。
然而，人类活动的干预使得碳循环发生了变化。
工业化进程和经济的快速发展导致大量的二氧化碳和其他温室气体的排放，加剧了温室效应。
森林砍伐和土地利用变化也减少了植物在碳循环中的作用。
碳循环的扰动不仅直接影响大气中二氧化碳的浓度，而且还影响了生物圈的生态平衡。
例如，森林砍伐会导致土壤中的有机碳的流失，进而引发土壤侵蚀和生态失衡。
海洋酸化是另一个与碳循环变化相关的问题，大量的二氧化碳溶解在海水中形成碳酸化物，使得海水的酸性增加，对海洋生物的生存和繁衍产生了负面影响。
生态系统的物质循环例题和知识点总结
生态系统的物质循环例题和知识点总结在我们生活的这个地球上，生态系统犹如一个复杂而精巧的机器，不停地运转着。
其中，物质循环是生态系统的重要功能之一，它确保了生命的延续和生态的平衡。
接下来，让我们通过一些例题来深入理解生态系统的物质循环，并对相关知识点进行总结。
一、物质循环的概念生态系统的物质循环是指组成生物体的 C、H、O、N、P、S 等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。
例如，空气中的二氧化碳通过植物的光合作用进入生物群落，然后在生物群落内部通过食物链和食物网传递，最终又通过呼吸作用、分解作用等回到无机环境。
二、物质循环的特点1、全球性物质循环不受地域和空间的限制，具有全球性。
比如，大气中的二氧化碳在全球范围内循环，海洋中的物质也会与陆地生态系统进行交换。
2、反复循环利用物质在生态系统中被反复利用，不会因为被消耗而减少。
这使得生态系统能够在相对稳定的物质基础上运行。
三、物质循环的类型1、水循环水是生命之源，水循环是生态系统中最重要的物质循环之一。
水通过蒸发、降水、地表径流等过程在大气、陆地和海洋之间不断循环。
例题：在一个小岛上，年降水量为1000 毫米，蒸发量为800 毫米，地表径流为 100 毫米，那么地下水的补给量是多少？解析：降水量＝蒸发量＋地表径流＋地下水补给量，所以地下水补给量＝ 1000 800 100 ＝ 100 毫米。
2、碳循环碳在生物群落与无机环境之间主要以二氧化碳的形式循环。
植物通过光合作用吸收二氧化碳，合成有机物；动物通过摄食获取有机物中的碳，经过呼吸作用将二氧化碳释放到大气中。
例题：如果一个森林生态系统中的植物每年固定的二氧化碳量为1000 吨，而动物和微生物通过呼吸作用释放的二氧化碳量为 800 吨，那么这个生态系统是碳汇还是碳源？解析：植物固定的二氧化碳量大于动物和微生物释放的二氧化碳量，所以这个生态系统是碳汇。
3、氮循环氮是蛋白质和核酸的重要组成元素。
碳循环知识：碳循环和历史地理学——历史气候变化与生态系统的演化
碳循环知识：碳循环和历史地理学——历史气候变化与生态系统的演化碳循环是指碳在各种生物体和地球系统之间的循环过程。
这个过程是复杂的，也是非常重要的，因为它与全球气候变化和生态系统的演化密切相关。
了解碳循环的历史和演化可以帮助我们更好地理解当前的气候变化和生态危机。
历史气候变化和生态系统的演化与碳循环紧密相关。
在过去的几百万年中，地球气候和生态系统经历了许多变化，其中最显着的是冰期和间冰期的周期性发生。
这些气候变化直接影响了生态系统的演化，从而影响到了人类的进化和历史。
在这种气候变化的背景下，碳循环起到了至关重要的作用。
碳循环的源头是太阳光能和二氧化碳，生物体和地球系统通过吸收、释放和储存碳来维持生态平衡。
而对碳的吸收和释放又跟人类的活动密切相关，例如焚烧化石燃料和砍伐森林等，这些活动的增加会加速气候变化，破坏生态平衡。
在远古时代，碳循环是比较稳定的，但是随着地球环境的改变，碳循环也随之产生了变化。
过去的气候变化使得一些地区的生态系统发生了重大变化，例如大雨和大旱的交替，导致了许多植物和动物的死亡，同时也增加了生物体的死亡和腐烂对环境的影响。
这种过程使得地球的碳循环发生了变化。
随着人类活动的增强，碳循环也发生了巨大的变化。
工业革命以来，人类活动的增加导致了大量的二氧化碳的释放，导致了全球气候变化和生态系统的瓦解。
温室气体的排放已经达到了危险的水平，威胁到了全球的生态平衡。
因此，减少碳的排放和增加碳储量是至关重要的。
为了改善碳循环，需要采取一系列的措施，如减少化石燃料的使用、防止森林砍伐和大规模焚烧、推广可持续性的农业和林业管理等。
此外，碳储量的增加也是非常必要的，例如增加土壤的有机质含量、植树造林等。
总之，碳循环是一个非常复杂和重要的过程，它与气候变化和生态系统的演化密切相关。
了解碳循环的历史和演化可以帮助我们更好地应对当前的气候变化和生态危机。
我们需要采取积极的行动，减少碳的排放和增加碳储量，共同为地球的可持续性发展做出贡献。
中国及全球陆地生态系统碳源汇特征及其对碳中和的贡献
中国及全球陆地生态系统碳源汇特征及其对碳中和的贡献中国及全球陆地生态系统碳源汇特征及其对碳中和的贡献概述：陆地生态系统是地球上重要的碳源和碳汇。
它们通过光合作用吸收二氧化碳，将其转化为有机碳，并通过呼吸作用释放二氧化碳。
中国作为世界上人口最多的国家之一，其陆地生态系统在全球碳循环中起到重要的作用。
本文将讨论中国及全球陆地生态系统的碳源汇特征，并探讨它们在碳中和中的贡献。
一、中国陆地生态系统碳源汇特征1. 碳源特征：中国的陆地生态系统主要包括森林、草地和农田。
其中，森林是重要的碳汇，能够吸收大量的二氧化碳。
根据统计数据，中国森林覆盖率逐渐增加，从20世纪90年代的13.9%增加到2015年的21.66%。
这表明中国的森林生态系统具有很强的碳吸收能力。
另一方面，中国的农田和草地是重要的碳源。
农田和草地的土壤中含有大量的有机碳，但由于农业活动和人类干扰，这些碳往往会被释放到大气中。
据研究，中国的农田和草地每年释放的碳相当于全国二氧化碳排放量的30%以上。
因此，降低农田和草地的碳排放是中国碳中和的重要任务。
2. 碳汇特征：中国的森林生态系统是一个重要的碳汇，它吸收大量的二氧化碳，并将其转化为有机碳储存在森林植被、土壤和死亡有机质中。
研究表明，中国的森林每年吸收的碳约为 2.89亿吨，占全球森林碳吸收总量的约7%。
此外，中国的湿地也是重要的碳汇。
湿地中的湿地植被和湿地土壤能够吸收和储存大量的碳。
研究发现，中国的湿地每年吸收的碳约为1亿吨，占全球湿地碳吸收总量的约15%。
二、全球陆地生态系统碳源汇特征1. 碳源特征：全球的陆地生态系统主要包括森林、草地和湿地。
森林是全球最重要的陆地碳汇之一，吸收和储存大量的二氧化碳。
据估计，全球森林每年吸收的碳约为90亿吨，占全球碳吸收总量的约30%。
另一方面，草地和湿地是全球的碳源。
草地和湿地中的土壤含有大量的有机碳，但由于人类活动和气候变化等原因，这些碳逐渐被释放到大气中。
气候变化对全球生态系统碳循环的影响
收稿日期：2018-11-07 基金项目：本文系国家自然科学基金项目（项目编号：413010052）的阶段性研究成果之一。 作者简介：王天华（1994-），女，吉林白城人，硕士研究生，研究方向：植被遥感。
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工业革命以来，人类活动产生了大量 CO2，它是 过去一百年气候变暖的重要驱动因子 [1]。当气温升高 时，陆地生态系统呈现出一个微弱的碳汇 [2]。当净初 级生产力的增加速率小于土壤呼吸速率时，生态系统 则从一个微弱的碳汇转变为碳源 [3]。气候变暖同样会 影响降水格局，降水量的增加会提高生态系统生产力， 降水格局的改变也会直接影响碳循环。所以，准确量 化气候变化对陆地生态系统碳收的影响，既是维持区 域生态系统碳收支平衡的关键，也是应对气候变化的
降水关系也不同；在一定降水范围内，降水量对土壤呼吸的作用是不同的。水分对土壤呼吸的抑制作碳循环；净初级生产力；土壤呼吸
中图分类号：Q148
文献标识码：A
文章编号：1008-9500(2019)01-0105-04
DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2019.01.030
Vol.37，No.1 2019 年 1 月
中国资源综合利用 Ｃｈｉｎａ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
节能减排
气候变化对全球生态系统碳循环的影响
王天华 1，孟素昕 1，崔桂善 1，2
（1. 延边大学地理系；2. 延边大学湿地研究中心，吉林 延吉 133000）
Impacts of Climate Change on Global Carbon Cycle in Ecosystem
碳循环与全球气候变化
Carbon cycle, showing amounts, fluxes and 13C values of different reservoirs.
Sundquist and Visser (2014) in The Geologic History of the Carbon Cycle
Hayes et al. (1999)
Can we assume that eTOC is always constant?
800 Ma以来沉积的碳酸盐与TOC之间碳同位素分馏 （εTOC）和有机碳埋藏分数（forg）的变化
Hayes et al. (1999)
过去800Ma沉积的碳酸盐与总有机碳之间平均碳同 位素分馏（εTOC）在 28‰ 和32‰ 之间变化 (Hayes et al., 1999)。
由于 εTOC ≡ 103(αTOC－1) = 103{[δcarb＋103)/(δorg＋103)] － 1}
且 δinput = -5‰（输入到海洋的有机碳和碳酸盐岩的比 例大约 1:4，而且 δorg= -25 ‰和 δcarb= 0 ‰）。
forg = (δcarb＋5)/(δcarb－ δorg)
McNichol and Druffel(1992)的报道
1987年6月北太平洋海水13C剖面
从海水表面向下，溶解 无机碳的13C值在总体上 逐渐减小。在水深～900 米处是海水氧含量最小带 （OMZ），由于有机物 的溶解，使得此处海水溶 解无机碳的13C值最小。
从1000米以下，海底环 流使海水氧含量又有上升， 活的生物量又有所增加， 生物摄取的12C增加，引 起海水溶解无机碳的13C 值又上升。
碳循环与全球气候变化
储雪蕾
生态系统碳源汇基本概念
生态系统碳源汇基本概念
生态系统中的碳源指的是能够释放或释放碳的物质，如有机物、二氧化碳等。
碳源可以是自然产生的，也可以是人为引入的。
生态系统中的碳源通常由植物和动物的新陈代谢产生，如植物的呼吸作用和有机物的降解。
此外，人类活动也会产生大量的碳源，如燃烧化石燃料和森林砍伐等。
生态系统中的碳汇指的是能够吸收或吸附碳的物质或过程。
碳汇可以是光合作用过程中植物吸收二氧化碳并固定为有机物质的过程，也可以是土壤、大海等物质对二氧化碳的吸收和存储。
此外，植物和动物的尸体也可以作为碳汇，因为它们腐烂后会释放出的碳会被土壤吸收并存储。
人为干预生态系统也可以提供碳汇，如种植树木和保护森林等。
生态系统中的碳源和碳汇是相互作用的，它们共同影响着碳循环的过程。
植物通过光合作用吸收二氧化碳并固定为有机物，从而减少大气中的碳浓度，并成为碳汇。
然而，当植物死亡并分解时，它们释放的碳又成为碳源。
生态系统中的其他过程，如燃烧和土壤呼吸等，也会影响碳源和碳汇的动态平衡。
保持适当的碳源和碳汇的平衡对于维持生态系统的健康和稳定具有重要意义。
生态系统碳循环-气候变化、碳源与碳汇-陈书涛
生态系统碳循环---气候变化、碳源与碳汇陈书涛2006大气CO 2浓度：381 ppm高出工业革命前35%大气CO 2浓度18501870189019101930195019701990320340360380400a p h e r i c [C O 2] (p p m v )[CO2][CO 2]2006大气CO 2浓度：381 ppm 高出工业革命前35%2000 -2006: 1.9 ppm y -11970 –1979: 1.3 ppm y -1 1980 –1989: 1.6 ppm y 11990 –1999: 1.5 ppm y -1NOAA 2007; Canadell et al. 2007, PNAS185018701890191019301950197019902010280300320340360380400185018701890191019301950197019902010A t m o a p h e r i c [C O 2] (p p m v )[CO2] 2 ppm/year185018701890191019301950197019902010[CO 2]CO2浓度升高的影响: 全球变暖IPCC, 2001全球碳循环陆地、海洋仍存在碳吸2000储存在土壤进进入陆地或海洋射力的变化情况也) grams of carbon/year生物摄取Tropical Americas 0.6 Pg C yTropical Asia Tropical Africa热带雨林破坏面积平均约每年1300万公顷u r t e s y : V i k t o r B o e h m由于热带雨林破坏导致的碳排放-11.201.401.601.80Africa Latin America S. & SE Asia2000-20061.5 Pg C y -1人为原因导致的碳释放：化石燃料燃烧789n (G t C /y )Emissions2006 化石燃料燃烧: 8.4 Pg C[2006人为原因导致的碳排放总量:8.4+1.5 = 9.9 Pg]60%80%100%D3-最不发达国家发展中国家人为原因的碳排放：地区贡献基本概念•GPP：总初级生产•NPP：净初级生产•NEE：净生态系统交换•NEP：净生态系统生产•Re：生态系统呼吸•Ra：自养呼吸•Rh：异养呼吸GPP NEE R hR aRemote Sensing InputsFpar, Cover Type, Soil Moisture, Temperature Gross Primary Production (GPP) , Cover Type, Temperature, Autotrophic Respiration ( Soil Moisture, Soil Temperature, Snow Cover Heterotrophic思考题•假如你厌倦了整天吃东西，想躺在太阳底下过日子。
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陆地生态系统碳通量估算
NPP=GPP-Ra
思考题
• 假如你厌倦了整天吃东西，想躺在太阳底 下过日子。我们又想象你找到了一种方法， 把你全身的皮肤都覆上一层藻类，藻类生 产的所有还原碳的产物都通过你的皮肤被 吸收并可供你呼吸用。对你的表面积进行 一些假设，而且假定光合效率为1%，中午 入射的具光合作用活性的辐射为400瓦/米2。 计算通过这种途径满足的能量需求占你每 日能量需求的百分数。
高出工业革命前35%
320
2 ppm/year 300
Temperature (deg C)
280
0.81188550 0 1188770 0 11889900 1199110 0 1199330 0 11995500 11997700 11999900 22001100
1970 – 1907.69: 1.3Tepmppmeraytu-r1e 1980 – 1908.49: 1.6 ppm y-1
Raupach et al. 2007, PNAS; Canadell et al 2007, PNAS
2006 化石燃料燃烧: 8.4 Pg C
[2006人为原因导致的碳排放 总量: 8.4+1.5 = 9.9 Pg]
Fossil Fuel Emission (GtC/y)
9
8
Emissions
7
Population 美国
in 2004
Raupach et al. 2007, PNAS
北半球高纬度地区是“ The Missing Sink”?
基本概念
• GPP：总初级生产 • NPP：净初级生产 • NEE：净生态系统交换 • NEP：净生态系统生产 • Re： 生态系统呼吸 • Ra： 自养呼吸 • Rh： 异养呼吸
6
5
4
3
2
1
0
40011885500 11887700 11889900 11991100 11993300 11995500 11997700 11999900 22001100
[CO2]
380
1990 - 1999:
增加1.3% y-1
360
tmoapheric [CO2] (ppmv)
340
2000 - 2006:
S. & SE Asia
1.00
SUM
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
Pg C yr-1
1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Houghton, unpublished
人为原因导致的碳释放：化石燃料燃烧
2000 - 2006: 1.9 ppm y-1
Temperature (deg C)
Atmoapheric [CO2] (ppmv)
Fossil Fuel E
4 3 2 1 0 4001850 1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010
380 [C[COO2]2]
-0.6 1850 1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010
NOAA 2007; Canadell et al. 2007, PNAS
CO2浓度升高的影响: 全球变暖 IPCC, 2001
--陆地生态系统吸收 1.7 GtC/yr
--海洋吸收 2.2 GtC/yr
360
340
320 2 ppm/year
300
280
0.811885500 11887700 11889900 11991100 11993300 11995500 11997700 11999900 22001100
0.6 Temperature
0.4
0.2 C/decade
0.2
0
-0.2
-0.4
0.2 C/decade
1990 – 1909.29: 1.5 ppm y-1 0
2000 - 20-00.2 6: 1.9 ppm y-1
-0.4
NOAA 2007; C-a0n.a6dell et al. 2007, PNAS
2006大气CO2浓度： 381 ppm
高出工业革命前
35%
1970 – 1979: 1.3 ppm y-1 1980 – 1989: 1.6 ppm y1 1990 – 1999: 1.5 ppm y-1
增加3.3% y-1
320
2 ppm/year 300
人为原因的碳排放：地区贡献
100%
D3-最不发达国家
80%
发展中国家
60%
40%
20%
0%
Cumulative
Emissions
[1751-2004]
Flux in 2004
印度
Flux Growth in 2004
中国 苏联 D1-发达国家 日本 欧洲
--陆地、海洋仍存在碳吸 收潜力
全球碳循环
陆地生态系统储存约2000 GtC, 其中约75%储存在土壤 中
/coal_power/sequestration/reports/rd/index.shtml
全球碳平衡估算中的不确定性
海洋吸收 2.0 ± 0.6 未知碳汇1.8 ± 1.5 （missing sink）
热带雨林破坏面积平均 约每年13: Viktor Boehm
2000-2005
Tropical Americas 0.6 Pg C y-1
Tropical Asia 0.6 Pg C y-1
Tropical Africa
0.3 Pg C y-1 1.5 Pg C y-1
生态系统碳循环
---气候变化、碳源与碳汇
陈书涛
Atmoapheric [CO2] (ppmv)
Fossi l
2
大气01 CO2浓度
4001850 1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010
2006
380
[C[COO22]
大气CO2浓度： 360
381 ppm
340
FAO-Global Resources Assessment 2005; Canadell et al. 2007, PNAS
人为原因导致的碳释放：土地利用变化
由于热带雨林破坏导致的碳排放
1.80
1.60
Africa
2000-2006
1.5 Pg C y-1
1.40
Latin America
1.20
化石燃料 5.5±0.3
土地利用变化1.6 ± 0.8
进入大气
大气吸收碳 3.3 ± 0.2
目前碳源、汇的 强度存在不确定性
预测未来气候辐 射力的变化情况也 存在不确定性
进入陆地或海洋
=
大气储存
+
人类输入
-
-
生物摄取
Peta (1015 ) grams of carbon/year
人为原因导致的碳排放：土地利用变化