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生物地球化學循環

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海洋鯨魚泵的圖示, 顯示鯨魚如何在水體中循環營養。

在生態學中，生物地質化學循環（英語：Biogeochemical Cycle，又稱生態系統的物質循環），是指化學元素或分子在生態系統中劃分的生物群落和無機環境之間相互循環的過程。這使得相關的元素得以循環，雖然實際上在某些循環中化學元素被長期積聚在同一個地方而不發生移動（如海洋或湖泊的水）[1][2]。

例如，水始終是通過水的循環回收利用，如該圖所示。水經過蒸發，凝結和降水，乾淨清爽的回落到地球。通過生物化學循環，元素，化合物，以及其它形式的物質是從一個生物體到另一個生物體，並從生物圈中的一個部分到另一個部分。[1][2]

系統

葉綠體進行光合作用，在植物細胞和其他真核生物中被發現。 These are Chloroplasts visible in the cells of Plagiomnium affine — Many-fruited Thyme-moss.

生態系統有許多生物地球化學循環作為系統的一部分運行，例如水循環，碳循環，氮循環等。生物中發生的所有化學元素都是生物地球化學循環的一部分。 除了作為生物體的一部分之外，這些化學元素還通過生態系統的非生物因素循環，例如水（水圈），陸地（岩石圈）和/或空氣（大氣層）[3]。

地球上的所有生物因素都可以被認為是生物圈的組成部分。所有的化學物質、營養物質或者更進一步說——元素，例如碳、氮、氧、磷——存在於生態系統中的有機體的封閉系統中，同時有機體又與開放系統相互循環這些化學物質以保持收支平衡。生態系統的能量則由開放系統所提供；太陽持續地為地球以光的形式提供能量，最後被食物網中的各個營養級所利用或以熱能的形式散失。

生態系統中的能量流是一個開放的系統; 太陽不斷地以光的形式給予行星能量，同時最終在食物網的整個營養級中以熱量的形式被使用和被丟失。 碳被用來製造碳水化合物，脂肪和蛋白質，這是食物熱量的主要來源。 這些化合物被氧化釋放二氧化碳，二氧化碳可被植物捕獲以製備有機化合物。 化學反應由太陽光的能量提供動力。

生態系統有可能在沒有陽光的情況下獲得能量。 碳必須與氫和氧結合才能用作能源，並且該過程取決於陽光。 深海中沒有陽光可以穿透的生態系統使用硫磺。 海底熱泉附近的硫化氫可以被諸如巨型管蟲之類的生物利用。 在硫循環中，硫可以永久地作為能源回收。 能量可以通過硫化合物的氧化和還原來釋放（例如，將元素硫氧化成亞硫酸鹽然後氧化成硫酸鹽）。

雖然地球不斷從太陽獲得能量，但地球化學成分基本上是固定的，因為僅有隕石偶爾會增加額外的物質。 由於這種化學成分不像能源那樣得到補充，因此所有依賴這些化學成分的流程都必須回收利用。 這些循環包括生物圈和非生物岩石圈，大氣層和水圈。

重要的循環

目前正在研究許多生物地球化學循環，因為氣候變化和人類影響正在極大地改變這些相對未知的循環的速度，強度和平衡。 這些新研究的生物地球化學循環包括

生物地球化學循環總是涉及熱平衡狀態：隔室之間元素循環的平衡。 但是，總體平衡可能涉及在全球範圍內分發的隔間。

由於生物地球化學循環描述了物質在整個地球上的運動，因此對這些物質的研究本質上是多學科的。 碳循環可能與生態學和大氣科學的研究有關[5]。 生化動力學也與地質學和土壤學（土壤研究）領域有關[6]。

生物地球化學循環的功能

  • 它們有助於生態系統的運作。
  • 它們有助於元素的存儲。
  • 它們使物質從一種形式轉變為另一種形式。
  • 它們調節物質的流動。

相關條目

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 Prentice Hall Biology.
  2. ^ 2.0 2.1 Matter cycles at Lenntech.. [2014-01-04]. （原始內容存檔於2017-08-06）. 
  3. ^ Biogeochemical Cycles. The Environmental Literacy Council. [20 November 2017]. （原始內容存檔於2015-04-30）. 
  4. ^ Mercury Cycling in the Environment. Wisconsin Water Science Center. United States Geological Survey. 10 January 2013 [20 November 2017]. （原始內容存檔於2021-04-11）. 
  5. ^ McGuire, 1A. D.; Lukina, N. V. Biogeochemical cycles. Groisman, P.; Bartalev, S. A.; NEESPI Science Plan Development Team (編). Northern Eurasia earth science partnership initiative (NEESPI), Science plan overview (PDF). Global Planetary Change 56. 2007: 215–234 [20 November 2017]. （原始內容 (PDF)存檔於2016-03-05）. 
  6. ^ Distributed Active Archive Center for Biogeochemical Dynamics. daac.ornl.gov. Oak Ridge National Laboratory. [20 November 2017]. （原始內容存檔於2011-02-11）. 
取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=生物地球化学循环&oldid=80365470」