生态系统的物质循环

生态系统的物质循环是指生态系统从大气、水体或土壤中获得营养物质，通过绿色植物吸收，进入生态系统，被其他生物重复利用，最后再归还于环境中的整个过程。物质循环一般可分为两类：第一类是短循环（89165-.:ob)，即生态系统中的生产者，除一少部分被消费者吃掉外，绝大部分掉落在土壤表面，被分解者分解还原为二氧化碳、水和矿盐分等；第二类是长循环（longcy：cle)，指绿色植物逐级经过各级消费者如食草动物、食肉动物和其他杂食动物以及寄生生物的采食、消化和排泄以及动植物的遗体进入土壤，经过食腐动物（scaven：ger)的啃食(如豺、秃鹫等），最后被微生物分解，物质再回到环境中去，又一次参与生态系统的物质循环。在生态系统的物质循环中，总的看来，长循环起着比较重要的作用。

(一)水循环

水是生物圈中最丰富的物质，水循环将陆生生态系统和水生生态系统连接起来，使局部的生态系统与整个生物圈联系在一起。水循环在生态系统中担负着极其重要的作用，首先，水是生命生存的前提；其次，水在生态系统中起着能量传递和利用的作用；第三，水是地质变化的动力，其他物质循环都是结合水循环的；最后，水是所有养分的介质，养分的循环与水循环不可分割。

水循环由大循环和小循环组成:大循环也称外循环，是指从海洋表面蒸发到高空的水汽，在大气环流的作用下，被运送到陆地上空，由于温度发生变化，凝结成水降落到地面，一部分经地表径流汇入江河,最后流入大海，另一部分渗入地下形成潜流，最后也流入大海的运动过程；小循环也称内循环，是指海洋或陆地上的水经蒸发升入空中，由于温度降低，又凝结成水降落到海洋或陆地表面的水分运动过程。

(二）碳循环

碳是构成生物体的主要元素之一，在维持生命活动中起着重要的作用。据统计，整个地球碳的储存量约为2.6x1019kg。其中有90{bf}以上以碳酸盐形式禁锢岩石圈中，而只有7.5x1015kg是以有机态埋藏在地下（如煤、石油），这即成为碳循环的储存库。只有极少量碳参与经常性流动和圈层间的交换，其中大气圈中(二氧化碳状态）约7.0x1014kg，水圈中（多为碳酸盐态或二氧化碳状态）约为3.5x1016kg。而构成现有生物量的有机碳仅为1.1x1015kg。水圈、大气圈和生物圈扮演着碳循环中活动库的作用。

碳循环较为简单，它从大气中二氧化碳储库开始，通过绿色植物的光合作用，将大气中的碳，转移到植物体中形成碳水化合物，然后被各级消费者利用，其生物残体经过微生物分解还原以及生物的呼吸作用，再把碳回归到大气中。见图16-5。至于大气中二氧化碳含量增加的生态后果，由于某些方面的问题仍不太清楚，因此学者们的意见还不统一，但是关于大气中二氧化碳含量变化与地球上气候变化的关系却是科学家们最为关心的问题。气候学家们认为，地球上气候的变暖期和变冷期的交替与大气中二氧化碳含量的波动有关。二氧化碳是一种温室气体，即大气中的二氧化碳和水蒸气可以允许可见光和红外线透射到地球表面，但却阻碍地球的热辐射向太空中逸散，从而大气的温度就会逐步升高，就如同玻璃温室一样,这种效应就称为温室效应。有的科学家估计，今后大气中C02增加一倍，全球平均气温将上升1.5~4.5°C。而地面温度的上升随着纬度的增加而增加，在纬度40°的地区接近全球的平均值，在赤道地区只升高平均值的一半左右。两极地区却比平均值高3倍左右。地球温度上升的最重要的后果是极地冰川的融化和全球性热带气候。如果南极冰川全部融化，海平面将上升约120.而且在这400年内就有可能出现。如果真的发生这种局面，对人类来说其后果将不堪设想。

(三）氮循环

大气中含有79{bf}的氮，然而，氮是不活泼元素,植物不能直接利用。氮必须首先靠有机体固氮细菌的转化活动或用工业方法固定下来，才有可能被生物所利用，只有少数的有机体具有直接利用大气中氮的本领。据统计，物理化学（电化学和光化学）的固氮量平均7.6x109kg/年，生物固氮量为5.4x1010kg/年。生产化肥固氮的数量远远超过所有其他方式的固氮数量。据统计，到2000年时，化肥的产量将达到1.0X1011kg。

大气3800000海洋水中20000

陆地有机体772海洋有机体901

活有机体12活有机体1

死有机体760死有机体900

非有机氮（陆地）140非有机体氮（海洋）100

地壳14000000沉积物4000000

有机氮总量=1673

无机氮总量=21820240

植物的根系从土壤中吸收氮化合物，其中一部分以根及残落物形式还给土壤，另一部分被其他有机体所消耗利用，最后变成废料或死物再归还给土壤，在分解者的作用下，还原为植物可以吸收利用的有效态氮素，再被植物所利用。如此不间断地进行着这个循环。在该循环中,有不少氮素在水蚀、降雨、淋洗等作用下流失到了海洋中，它们中大部分不能再被陆生植物所利用。