生態系統的物質循環

生態系統的物質循環是指生態系統從大氣、水體或土壤中獲得營養物質，通過綠色植物吸收，進入生態系統，被其他生物重複利用，最後再歸還於環境中的整個過程。物質循環一般可分爲兩類：第一類是短循環（89165-.:ob)，即生態系統中的生產者，除一少部分被消費者吃掉外，絕大部分掉落在土壤表面，被分解者分解還原爲二氧化碳、水和礦鹽分等；第二類是長循環（longcy：cle)，指綠色植物逐級經過各級消費者如食草動物、食肉動物和其他雜食動物以及寄生生物的採食、消化和排泄以及動植物的遺體進入土壤，經過食腐動物（scaven：ger)的啃食(如豺、禿鷲等），最後被微生物分解，物質再回到環境中去，又一次參與生態系統的物質循環。在生態系統的物質循環中，總的看來，長循環起着比較重要的作用。

(一)水循環

水是生物圈中最豐富的物質，水循環將陸生生態系統和水生生態系統連接起來，使局部的生態系統與整個生物圈聯繫在一起。水循環在生態系統中擔負着極其重要的作用，首先，水是生命生存的前提；其次，水在生態系統中起着能量傳遞和利用的作用；第三，水是地質變化的動力，其他物質循環都是結合水循環的；最後，水是所有養分的介質，養分的循環與水循環不可分割。

水循環由大循環和小循環組成:大循環也稱外循環，是指從海洋表面蒸發到高空的水汽，在大氣環流的作用下，被運送到陸地上空，由於溫度發生變化，凝結成水降落到地面，一部分經地表徑流匯入江河,最後流入大海，另一部分滲入地下形成潛流，最後也流入大海的運動過程；小循環也稱內循環，是指海洋或陸地上的水經蒸發升入空中，由於溫度降低，又凝結成水降落到海洋或陸地表面的水分運動過程。

(二）碳循環

碳是構成生物體的主要元素之一，在維持生命活動中起着重要的作用。據統計，整個地球碳的儲存量約爲2.6x1019kg。其中有90{bf}以上以碳酸鹽形式禁錮岩石圈中，而只有7.5x1015kg是以有機態埋藏在地下（如煤、石油），這即成爲碳循環的儲存庫。只有極少量碳參與經常性流動和圈層間的交換，其中大氣圈中(二氧化碳狀態）約7.0x1014kg，水圈中（多爲碳酸鹽態或二氧化碳狀態）約爲3.5x1016kg。而構成現有生物量的有機碳僅爲1.1x1015kg。水圈、大氣圈和生物圈扮演着碳循環中活動庫的作用。

碳循環較爲簡單，它從大氣中二氧化碳儲庫開始，通過綠色植物的光合作用，將大氣中的碳，轉移到植物體中形成碳水化合物，然後被各級消費者利用，其生物殘體經過微生物分解還原以及生物的呼吸作用，再把碳迴歸到大氣中。見圖16-5。至於大氣中二氧化碳含量增加的生態後果，由於某些方面的問題仍不太清楚，因此學者們的意見還不統一，但是關於大氣中二氧化碳含量變化與地球上氣候變化的關係卻是科學家們最爲關心的問題。氣候學家們認爲，地球上氣候的變暖期和變冷期的交替與大氣中二氧化碳含量的波動有關。二氧化碳是一種溫室氣體，即大氣中的二氧化碳和水蒸氣可以允許可見光和紅外線透射到地球表面，但卻阻礙地球的熱輻射向太空中逸散，從而大氣的溫度就會逐步升高，就如同玻璃溫室一樣,這種效應就稱爲溫室效應。有的科學家估計，今後大氣中C02增加一倍，全球平均氣溫將上升1.5~4.5°C。而地面溫度的上升隨着緯度的增加而增加，在緯度40°的地區接近全球的平均值，在赤道地區只升高平均值的一半左右。兩極地區卻比平均值高3倍左右。地球溫度上升的最重要的後果是極地冰川的融化和全球性熱帶氣候。如果南極冰川全部融化，海平面將上升約120.而且在這400年內就有可能出現。如果真的發生這種局面，對人類來說其後果將不堪設想。

(三）氮循環

大氣中含有79{bf}的氮，然而，氮是不活潑元素,植物不能直接利用。氮必須首先靠有機體固氮細菌的轉化活動或用工業方法固定下來，纔有可能被生物所利用，只有少數的有機體具有直接利用大氣中氮的本領。據統計，物理化學（電化學和光化學）的固氮量平均7.6x109kg/年，生物固氮量爲5.4x1010kg/年。生產化肥固氮的數量遠遠超過所有其他方式的固氮數量。據統計，到2000年時，化肥的產量將達到1.0X1011kg。

大氣3800000海洋水中20000

陸地有機體772海洋有機體901

活有機體12活有機體1

死有機體760死有機體900

非有機氮（陸地）140非有機體氮（海洋）100

地殼14000000沉積物4000000

有機氮總量=1673

無機氮總量=21820240

植物的根系從土壤中吸收氮化合物，其中一部分以根及殘落物形式還給土壤，另一部分被其他有機體所消耗利用，最後變成廢料或死物再歸還給土壤，在分解者的作用下，還原爲植物可以吸收利用的有效態氮素，再被植物所利用。如此不間斷地進行着這個循環。在該循環中,有不少氮素在水蝕、降雨、淋洗等作用下流失到了海洋中，它們中大部分不能再被陸生植物所利用。