关于物质生物循环介绍

[拼音]：wuzhi shengwu xunhuan

[外文]：biological cycle of substances

植物吸收空气、水、土壤中的无机养分合成植物的有机质，植物的有机质被动物吸收后合成动物的有机质，动物、植物死后的残体被微生物分解成无机物回到空气、水和土壤中的连续过程（见图）。

物质的生物循环学说是20世纪20年代由苏联的B.P.威廉斯提出的。随着对地理景观和生态系统中物质流、土壤植物系统中物质迁移的深入研究，现在人们已能定量地描述地理环境中C、O、N等元素的生物循环。

生物作用

物质的生物循环包括生物的合成作用和生物的分解作用。

生物有机体通过生命活动从地理环境中吸收化学元素，合成生物体内的复杂的有机化合物。生物的合成作用有多种方式。自养型生物的合成作用主要是绿色植物的光合作用。绿色植物利用太阳光能从环境中吸收CO2、水和无机盐类等，合成碳水化合物，并释放氧。光合作用的过程可简化为：

这是物质的生物循环的主要起点。除绿色植物的光合作用外，细菌的光合作用和化能合成作用也可以合成有机物，但它们合成有机物的数量与绿色植物的光合作用合成的数量相比微不足道。一切异养型生物，如动物、真菌和大部分细菌不能直接从无机碳化物和矿物质合成有机物，只能利用绿色植物的光合产物，构成自身的有机体。现在已知生物含有70余种化学元素。它们有的是大量元素（占生物体的重量大于0.01％），如O、H、C、N、Ca、S、P、K、Si、Mg、Fe、Na、Cl、Al等;有的是微量元素（占生物体的重量小于0.01％），如Zn、Mn、I、B、Co、Mo、V、Cr等。

即矿化作用。生物在合成和累积有机物的同时，又进行着方向相反的分解有机物的过程。环境中的微生物分解动植物死后的残体，使之矿质化，形成CO2、水和简单的无机物，返回环境中。此外，生物本身的代谢作用，如生物的氧化过程也分解有机物。这是物质生物循环的终端。

生物合成有机质和分解有机质的过程构成了地理环境中的物质生物循环。物质生物循环是一个螺旋式的发展过程。在地理环境演化和生物进化的过程中，生物循环从最初以水生藻、菌二极生态系在还原性环境中进行，发展到水陆动物、植物、菌类三极生态系在氧化性环境中进行，后来人类也参与这一过程。

类型

按地理环境的垂直结构，物质生物循环可划分为两种类型：

（1）在陆地和海洋上层进行着由无机化合物形成有机物的过程，同时也发生着有机物矿化作用。在矿化作用同时还发生腐殖化作用，一些有机物留在环境中。但是有机物的合成占优势。

（2）在陆地较深的风化壳、潜水层和海洋深层，由于阳光达不到，主要是微生物在分解有机物过程中形成新的生命物质。因此，生命物质不是由无机物转化产生，而是从其他生物的有机物转化产生。

目前陆地景观物质的生物循环，每年约有450亿吨植物有机物质形成和分解。其中一部分转入气相，一部分转为中间有机化合物、腐殖质和矿物盐类。植物不仅吸收C、H、O、N，而且吸收其他元素进入植物有机体中。植物灰分物质的平均含量为5～8％（占干重的百分比），变动范围在 1～50％。陆地植物每年固定并矿化后归还的灰分物质约 n×108～1×109吨。在有机物分解过程中，矿物元素进入和积累在土壤腐殖质层中。

由于地表从赤道到两极接受的太阳辐射量有差异，物质生物循环产生地带性的差异。参与物质生物循环的化学元素的数量在不同自然地理带的群落中不同。海陆分布引起的地理环境差异和地形的不同，使物质生物循环产生地区性特点。物质生物循环形成普遍的和敏感的化学地理现象，还与全球气候变化、自然灾害有关。

意义

良性的物质生物循环可保护土壤肥力。施肥可以改变栽培植物群落的物质生物循环，提高作物的产量和质量。污染物在环境中能危害植物的正常生长和动物的生存，有些污染物在生物循环中通过食物链而富集，危害人体健康。研究物质生物循环对农牧业生产、改善环境有重要意义。