生物地球化学循环biogeochemical cycles

物质在生物圈内的生命与非生命环境间往复交换、运转的过程。地球表面各种化学元素，在气象、地质、生物等外营力的推动下，沿着特定途径从环境到生物再回到环境周而复始地循环。这种全球规模的物质循环不仅包括生命必需的营养元素，也包括自然界发生的和人类活动造成的有害物质。对生命必不可少的元素或化合物的循环称为营养物质循环，它是生态系统代谢机能的总体现。由于生物的多样性和生态系统结构的复杂性，营养物质循环可以在不同层次、不同水平上进行，而且各种元素或化合物的循环特性、循环途径和运转速率都不一样。研究全球性物质循环的特点和规律，对资源更新、生命维持、系统发展以及保护人类生存环境都具有深远意义。
循环途径 生物地球化学循环包括局部性的生物循环和全球性的地球化学循环两种基本途径。生物循环是指环境中的营养元素，经生物吸收利用，并以动植物残体、凋落物归还土壤，通过微生物分解为无机物。这种循环以生物为主体，通过对营养元素的吸收、存留、归还来完成，循环的范围小、周期短，物质得以充分利用，是一种比较完全的循环。而地球化学循环是指经过生物循环归还环境的物质，其中一部分以气态形式，髓空气运动迅速扩散，最后被降水带到地面供植物吸收利用； 另一部分以固态或液态形式，由陆地流入海洋，沉积于海底成为海洋沉积物，经地质作用形成岩石，待海底抬升，岩石风化，其中的元素或无机化合物才能释放出来参与再循环。这种循环范围大、周期长，受气候、地质、生物动因的制约，而且物质在流经水域过程中常有部分沉积物沉积下来，因此是一种不完全的循环。生物循环和地球化学循环紧密联系，相互制约，前者寓于后者之中，后者又是前者的源头和归宿，两者相辅相成，构成生物地球化学循环。
库与流 在生物地球化学循环中，常用“库”表示物质在生物和非生物成分中的滞留。各种物质循环都有两种库，即贮存库和交换库。贮存库容积大、物质滞留时间长，对生物的有效性差，一般为非生物成分；交换库容积小、物质滞留时间短，移动较快，多为生物成分。如在一个水生生态系统中，水体中含有磷，水体是磷的贮存库； 浮游生物体内含有磷，浮游生物是磷的交换库。浮游生物在磷循环中占有特殊地位，没有它们的参与，磷就难以进入循环。物质从贮存库中释放出来，借助水和空气进入生物体，受生命过程的控制，在库与库之间运转，这种运动状态称为“流”。流量、流速与物质的周转是产量多少、效率高低的基础。当输入量大于输出量时，物质出现积累，使库存量增加。流与库紧密相关，没有库，环境资源不能被吸收、固定和转变为各种产物； 没有流，库与库之间不能联系、沟通，物质循环就会中断，生命难以维持，系统必将瓦解。若干个库与流联接的整体就是生物地球化学循环。因此，调节流(流量、流速)、稳定库，提高物质循环周转率是系统调控的重要对策。
循环类型 根据物质存在的形态和贮存库不同，分为气态循环和沉积循环两种基本类型。❶气态循环。物质多以气态或液态形式存在，主要的贮存库为大气圈和水圈。如碳、氧、氮、水的循环。这类循环要经过一个气态阶段，物质流动性大，循环比较迅速，对外来的干扰变化可相当快地进行自我调节，是一种比较完全的循环。
❷沉积循环。物质以固态或液态形式存在，主要的贮存库为土壤岩石圈。如磷、钙、铁、钾等矿质元素的循环。这类循环不经过气态阶段。由于大量物质处在一个稳定的贮存库里，物质移动性小，循环缓慢，容易受到局部干扰，趋向于不完全循环。由于两种循环类型的循环途径、循环特点不同，在生态系统调节管理方面，所采取的对策也不同。对于气态循环，主要应通过生物的吸收作用，把某些营养元素从大气库转移到生物循环中来； 对于沉积循环，除调动土壤岩石圈中沉积态的矿质元素进入生物循环外，还要注意控制流失，减少向系统外的输出，加强回收和再生，使不完全循环更多地进入再循环。
研究意义 生物地球化学循环的研究主要在生态系统和生物圈两个水平上进行。前者着重研究生态系统中营养物质的输入输出及其在各营养级间的交换过程； 后者主要研究与人类生存关系密切的水、碳、氧、氮、磷、硫等元素的全球性循环。因为这些元素或化合物常常是生命系统的限制性成分，生命系统的兴衰取决于这些元素的供应、交换和转化。物质在循环的过程中，由于生物的选择性吸收和富集，以及地质、气象等原因常常造成某种元素的过度积累或亏缺，当元素不均衡地分布超越其上限或下限临界值时，会殃及生态系统中动植物的生长和人类的健康。如缺钼的土壤中过度增加硝酸盐，将因植物氮代谢功能降低而引起致癌物质亚硝胺的积累； 牧场中的禾本科植物缺钴时(钴是维生素B12的重要成分)，将引起家畜的佝偻病； 在中国新疆喀什平原克孜河、盖孜河中下游局部地区，发现有生物地球化学地方性症候群。在该环境中，一个人可患数种病症，原因是水文地球化学环境中许多元素过剩和某些元素不足，引起人体电解质紊乱和全身性代谢障碍。人类活动正在影响着生物地球化学循环，如工业“三废”的排放、自然植被的破坏、地下水超量开采、化石能源的燃烧等等，打破了自然界原有的平衡，使大量有害物质参与循环破坏了人类的生存环境。因此，研究生物圈物质循环的特点和规律，探讨人类经济活动的影响，并预测其变化后果是至关重要的。当前对生物地球化学循环的研究，从宏观上已扩大到生物圈与地圈的关系； 从微观上则深入到研究碳、氮、磷等营养元素的相互作用，为人类控制元素的流动速度及其转化效应提供了可能。

生物地球化学循环biogeochemical cycles

各种化学元素在生物圈内沿着特定的途径，从周围环境到生物体再回到周围环境的运行过程。生态系统物质的流动是以循环的形式进行的，尽管各种化学元素运行的路线、范围、周期各不相同，但都包括一个以生物为主体，通过食物营养关系连接起来的局部性生物循环和由各元素基本化学性质所决定的全球性的地球化学循环。两种循环紧密联系，生物小循环寓于地球化学大循环之中，大循环又是小循环的源头和归宿，共同构成生物地球化学循环。

生物地球化学循环shengwu diqiu huaxue xunhuan

构成生命物质的所有化学元素，在生物圈范围内沿着特定途径，从周围环境到生物体，再从生物体回到周围环境的周而复始的过程，这是全球规模的物质循环。有机体生命过程中，大约需要30～40种元素，称为生物性元素。无论缺少其中哪一种，生命活动都可能停止或发生异常。各种元素的循环过程中都有较集中分布的领域叫做库。储存库一般为非生物成分，物质容量大，但活动缓慢。活动库是在生物体之间进行迅速交换的容量较小而更活跃的部分。生物地球化学循环方式有三类，即水循环、气态循环和沉积循环。碳、氮等元素主要的储存库是大气，以气态出现，属于气态循环，磷、硫等的主要储存库是地壳，属于沉积循环。生物地球化学循环的各种物质，在自然状况下应该是平衡的，即各库之间的输出量大体等于输入量。但现代由于人类的不合理的开发和利用，这种平衡常常被打破。

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生物地球化学循环shengwu diqiu huaxue xunhuan

自然界的各种化学元素（包括构成原生质的必不可少的元素），在生物圈里具有从环境进入生物体，沿着食物链而在生物体之间流转，最后以尸体和排泄物的分解而又回到环境中去的趋势。由于这种循环带有全球性，故称为生物地球化学循环。按照活动情况，上述循环可分为两类库——储存库和交换库。储存库一般为非生物成分，其容积大，活动缓慢，贮藏于磷矿石中的磷和矿石燃料中的碳皆属此类。交换库是在生物体与环境(包括水圈、大气圈等)之间进行迅速交换的部分，其容积小，但却很活跃。循环又可分为三类：水循环、气体型和沉积型的生物地球化学循环。碳、氮等元素的主要储存库是大气，并常以气体的形式出现于大气中，故其循环属气体型循环。磷、硫等元素的主要储存库是土壤、沉积物和地壳，故其循环属沉积型循环。

生物地球化学循环

生物圈中的物质循环。包括各生态系统之间的矿物元素的输入、输出以及元素在大气圈、水圈、土壤圈、风化壳之间的流转。它由两大途径——生物循环和地球化学循环互相渗透、联系而成。