基本内容

又称 生物地球化学旋回。在 地球表层 生物圈中， 生物有机体经由 生命活动， 从其 生存环境的介质中吸取元素及其化合物(常称 矿物质)，通过 生物化学作用转化为 生命物质，同时排泄部分物质返回环境，并在其 死亡之后又被分解成为元素或化合物(亦称矿物质)返回 环境介质中。这一个循环往复的过程，称为生物地球化学循环。生物地球化学循环还包括从一种 生物体(初级生产者)到另一种生物体(消耗者)的转移或 食物链的传递及效应。

简介

生物所需要的化学元素在生物体与外界环境之间的转运过程。“地球”一词在这里指生物体外的自然环境。生物体内的化学成分总是在不断地新陈代谢，周转速度很快，由摄入到排出，基本形成一个单向物流。在生物体重稳定不变的条件下，向外排出多少物质，必然要从环境再摄入等量的同类物质。虽然新摄入的物质一般不会是刚排出的，但如果把环境中的同类物质视为一个整体，这样的 一个物流也就可以视为一种循环。物流可能只是某个生物与环境之间的交换，也可能是由绿色植物开始，通过复杂的食物链再返回自然界。农业施肥和畜牧喂饲等是生物地球化学循环中的人工辅助环节。

无机环境

无机环境是生态系统的非生物组成部分，包含阳光以及其它所有构成生态系统的基础物质：水、无机盐、空气、有机质、岩石等。（参，吴人坚，131）阳光是绝大多数生态系统直接的能量来源，水、空气、无机盐与有机质都是生物不可或缺的物质基础。（参，稳态与环境，第90页）

循环物态

固态物质的移动性很小。地壳变动虽然可以使海底沉积的磷酸盐升至地面，但这种几率很低。生物可以搬运固态物质，例如海鸟捕食海鱼后把粪排在海岛,从而使一部分海中的磷质(可能是上升流由海底带上来的)集中于地面。水速和风速达到一定程度时,也可携带固体物质。但这几种运动的规模都不大。具有生学意义的主要是可溶性物质随水流的运动。

图片

生物需要的液态物质就是水及其中溶解的营养物。但水流只能由高而低单向流动，即从高海拔流向低海拔，最后汇于海洋。水分蒸发为气态后才能随气流返回内陆，原来溶于水中的物质大部分不能随同返回。气态物质的活动性最大,特别是陆地生物生活于空气中,摄取和排放气态物质都很方便。自然界中的水、碳、氮、磷、硫等重要物质的循环，基本是以液、气两种物态运动的。以溶液方式运动的营养物（如磷），大量地以沉积物的形式贮存在土壤和岩石中，这类物质的循环也常称为沉积型循环。

水循环

液态水是可溶性营养物的重要载体。由于陆地上江河归海是单向流动，所以溶于水中的营养物从陆地流失后便难以返回。海水占地球总水量的97％；淡水只占3％，其中又有3/4为固态(冰)。所以陆地上可利用的淡水不足地球总水量的1%。淡水湖泊含水量占地球总水量的0.3％,土壤含水量也占0.3％,河流只占0.005%，还有少量水结合于生命活质中。陆地上的淡水分布很不均匀，有地 区差异，也有季节年度差异。淡水分布不匀，再加上工业大量用水和水质污染等，这都使淡水资源问题日益突出。

图片

水分的垂直移动主要表现为3种情况:一是太阳辐射的热力作用使水面及土壤表层的水分蒸发；二是植物根系吸收的大量水分经叶面蒸腾；三是空中的水汽遇冷后又凝结降落。空中气态水的周转速度很快，一般持水量不大。水分的水平移动，在空中表现为气态水随气流的移动，在地面表现为液态水自高向低的流动。所以，水循环的动力就是太阳辐射和重力作用。

在全球范围内，海面的蒸发量大于降水量，一部分水降到大陆；陆地的降水量大于蒸发和蒸腾量，多余的水流经地表和地下返回海洋。

整个过程即为水的全球循环。陆地上的降水大部分直达地面，小部分被植被截留后蒸发或间接落到地面。一切到达地面的降水多经过下渗及填洼后形成径流。对于裸露的地面，较大的降雨和径流能破坏土壤，冲走营养物质。但有植被覆盖的地面，大部分降水可能被截留，而且富含腐植质的土壤持水量较大，因此即或还有径流，其水量和速度也会小得多，不致造成严重的水土流失。

碳循环

碳是构成一切有机物的基本元素。绿色植物通过光合作用将吸收的太阳能固定于碳水化合物中，这些化合物再沿食物链传递并在各级生物体内氧化放能，从而带动群落整体的生命活动。因此碳水化合物是生物圈中的主要能源物质。生态系统的能流过程即表现为碳水化合物的合成、传递与分解。

自然界有大量碳酸盐沉积物，但其中的碳却难以进入生物循环。植物吸收的碳完全来自气态CO2。生物体通过呼吸作用将体内的CO2作为废物排入空气中。翻耕土地也使土壤中容纳的一部分CO2释放出来,腐殖质氧化产生的CO2更多。燃烧煤炭和石油等燃料也能产生CO2，特别是工业化以后，以这种方式产生的CO2量逐渐增大,甚至超过来自其他途径的CO2量。大气中的CO2一方面因植物的减少而降低了消耗，另一方面又因上述燃料使用量的增加而增多了补充,所以浓度有增加的趋势。但海水中可以溶解大量CO2并以碳酸盐的形式贮存起来,因此可以帮助调节大气中CO2的浓度。