营养循环是生态系统中最重要的过程之一。营养循环描述了环境中营养物质的使用、运动和循环。beplay体育官网电脑有价值的元素,如碳、氧、氢、磷和氮是生命所必需的,必须被循环利用才能使生物存在。营养循环包括生物和非生物成分,涉及生物、地质和化学过程。因此,这些营养回路被称为生物地球化学循环。
生物地球化学旋回可分为两大类:全球旋回和局部旋回。碳、氮、氧和氢等元素通过大气、水和土壤等非生物环境循环。beplay体育官网电脑由于大气是收集这些元素的主要非生物环境,它们的周期是全球性的。beplay体育官网电脑这些元素在被生物有机体吸收之前可以经过很长的距离。土壤是磷、钙、钾等元素循环利用的主要非生物环境。beplay体育官网电脑因此,他们的移动通常是在当地地区。
碳循环
![碳循环是指大气中的碳被土壤、植物和海洋所吸收的系统](http://www.cellsaddle.com/thmb/E1kdQ0ZvQsBcyxSERWX0Pf_vdvg=/2550x1443/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/carbon-cycle-141482463-5a022bb0beba33001ae856ba-5cffc7f132f14061b4d2541f3aeeeb14.jpg)
大英百科全书/ UIG /盖蒂图库
碳对所有生命都是必不可少的,因为它是生命有机体的主要组成部分。它是所有有机聚合物的主要成分,包括碳水化合物、蛋白质和脂类。碳化合物,如二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4),在大气中循环并影响全球气候。碳主要通过光合作用和呼吸作用在生态系统的生命体和非生命体之间循环。植物和其他光合生物从环境中获取二氧化碳,并用它来制造生物材料。beplay体育官网电脑植物、动物和分解者(细菌和真菌)通过呼吸将二氧化碳返回到大气中。碳在环境中生物成分中的移动被称为快速碳循环。beplay体育官网电脑碳在循环中的生物元素中移动所花费的时间要比在非生物元素中移动所花费的时间短得多。碳在岩石、土壤和海洋等非生物元素中移动可能需要长达2亿年的时间。因此,这种碳循环被称为慢碳循环。
碳循环的步骤
- 二氧化碳被光合作用生物(植物、蓝藻等)从大气中除去,用于生成有机分子和构建生物质量。
- 动物消耗光合作用生物并获得储存在生产者体内的碳。
- 二氧化碳通过所有生物的呼吸作用返回到大气中。
- 分解器分解死亡和腐烂的有机物并释放二氧化碳。
- 一些二氧化碳通过有机物的燃烧(森林火灾)返回到大气中。
- 困在岩石或化石燃料中的二氧化碳可以通过侵蚀、火山爆发或化石燃料燃烧回到大气中。
氮循环
![氮循环使氮在地球、动物和大气系统之间移动](http://www.cellsaddle.com/thmb/aULB2anW2nelF1NgeR6hg8_K7f0=/2247x1498/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-987474368-b798b00327344a018d9a932cb13c53ba.jpg)
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与碳类似,氮是生物分子的必要组成部分。其中一些分子包括氨基酸和核酸。虽然大气中氮(N2)含量丰富,但大多数生物不能利用这种形式的氮合成有机化合物。大气中的氮首先必须是固定的,或者由某些细菌转化为氨(NH3)。
氮循环的步骤
- 在水生和土壤环境中,大气氮(N2)通过固氮细菌转化为氨(NH3)。beplay体育官网电脑这些生物利用氮合成它们生存所需的生物分子。
- NH3随后被硝化细菌转化为亚硝酸盐和硝酸盐。
- 植物通过根部吸收铵(NH4-)和硝酸盐从土壤中获取氮。硝酸盐和铵被用来生产有机化合物。
- 有机态的氮是动物在食用植物或动物时获得的。
- 分解者通过分解固体废物和死亡或腐烂的物质将NH3返回到土壤中。
- 硝化细菌将NH3转化为亚硝酸盐和硝酸盐。
- 反硝化细菌将亚硝酸盐和硝酸盐转化为N2,将N2释放回大气中。
氧循环
![氧气循环显示了海岸线、山脉和森林,以及人造农村和工业区](http://www.cellsaddle.com/thmb/a5vhvNZfMZQBaFXdhrdR4GBprZI=/4551x3034/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-103763979-e16775a951d2461aa8bd8dccacf7c463.jpg)
多林·金德斯利/盖蒂图片社
氧是生物有机体必不可少的元素。大气中绝大多数的氧气(O2)来源于光合作用。植物和其他光合生物利用二氧化碳、水和光能产生葡萄糖和氧气。葡萄糖被用来合成有机分子,而氧气被释放到大气中。氧气在生物体内通过分解过程和呼吸作用从大气中去除。
磷循环
![磷循环示意图](http://www.cellsaddle.com/thmb/YNv2TgvSRRdjCaAquqFV6KhkGco=/3000x2000/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-836346618-8ee4116c48a44168b569814e2892996a.jpg)
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磷是RNA、DNA、磷脂和三磷酸腺苷(ATP)等生物分子的组成部分。ATP是细胞呼吸和发酵过程中产生的高能量分子。在磷循环中,磷主要在土壤、岩石、水和生物中循环。磷的有机形式是磷酸盐离子(PO43-)。含磷酸盐的岩石风化后的径流会将磷添加到土壤和水中。PO43-由植物从土壤中吸收,并由消费者通过食用植物和其他动物获得。磷酸盐通过分解被重新添加到土壤中。磷酸盐也可能被困在水生环境的沉积物中。beplay体育官网电脑随着时间的推移,这些含磷酸盐的沉积物形成了新的岩石。