物质循环的概念
生态金字塔
生态系统的物质循环，就其本质而言又称地球生物化学循环。所谓生物地球化学循环，即是指地球上的各种化学元素和营养物质在自然动力和生命动力的作用下，在不同层次的生态系统内，乃至整个生物圈里，沿特定的途径从环境到生物体，再从生物体到环境，周而复始地不断进行流动的过程。由于循环物质涉及的范围不同，生物地球、化学循环既包括地质大循环又包括生物小循环两个密切联系、相辅相成的过程。
地质大循环是指物质或元素经生物体的吸收作用，从环境进入生物有机体内，然后生物有机体以死体、残体或排泄物形式将物质或元素返回环境，进而加入五大自然圈的循环。五大自然圈是指大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈和生物圈。地质大循环的特点是物质循环历时长、范围广，而且呈闭合式循环。例如，整个大气圈中的CO2通过地质大循环，约需300年循环一次；O2约需2000年循环一次；水圈中的水（包括占地球表面积71％的海洋），通过生物圈生物的吸收、排泄、蒸发、蒸腾，约需200万年循环一次；至于由岩石土壤风化出来的矿物元素，通过地质大循环循环一次则需要更长的时间，有的长达几亿年。
物质循环示意图
生物小循环是指环境中元素和物质经初级生产者吸收作用，继而被各级消费者转化和分解者还原，并返回到环境中。其中部分很快又被初级生产者再次吸收利用，如此不断地循环。生物小循环的特点是历时短、范围小，而且呈开放式循环，即在循环过程中，有一些物质和元素沿循环路线而进入地质大循环；同时部分来自地质大循环的物质和元素又进入生物小循环。
物质循环的基本类型
生态系统的物质循环按循环物质的属性不同，又可分为气相型循环和沉积型循环两大类。其中，气相型循环即是指大气圈或水圈等储藏库的营养元素或化合物可以转化为气体形式，并通过大气进行扩散，弥漫到陆地或海洋上空，在较短的时间内为植物重新利用的物质循环类型。气相型循环具有快速循环和全球性循环特点，属于相当完善的循环类型，例如二氧化碳、氮、氧等的循环和水循环。
沉积型循环是指岩石圈和土壤圈等贮藏库中保存在沉积岩里的许多矿质元素只有当地壳抬升变为陆地后，才有可能因岩石风化、侵蚀和人类的开采冶炼，从陆地岩石中释放出来，为植物所吸收，参与生命物质的形成，并沿食物链转移；然后动植物残体或排泄物经微生物的分解作用，将元素返回环境。除一部分保留在土壤中供植物吸收外，另一部分以溶液或沉积物状态进入江河，汇入海洋，经沉降、淀积和沉岩作用变成岩石，当岩石被抬升或火山活动并遭受风化作用时，该循环才算完成。
物质循环的基本原理(www.xing528.com)
生态系统的物质循环遵循物质不灭定律和质能转化与守恒定律，并存在物质的生物放大作用。
物质不灭定律认为，与能量相似，物质在转化过程中只会改变形态而不会自行消灭。但是，物质循环不同于能量流动，能量衰变为热能的过程是不可变的，它最终会以热能的形式离开生态系统，而物质虽然在生态系统内外的数量都是有限的，并且是分布不均的，但由于物质在生态系统中能永续地循环，因此它就可以被反复多次地利用。
质能转化与守恒定律认为，世界上不存在没有能量的物质质量，也不存在没有质量的物质能量；质量和能量作为一个统一体，其总量在任何过程中都是保持不变的守恒量。能量是生态系统中一切过程的驱动力，也是物质循环运转的驱动力。物质是组成生物、构造有序世界的原材料，是生态系统能量流动的载体。能量的生物固定、转化和耗散过程，同时就是物质由简单可给形态变为复杂有机结合形态，再回到简单可给形态的循环再生过程。因此任何生态系统的存在与发展，都是物质循环和能量流动共同作用的结果。
生物放大作用主要是指有毒物质的生物富集现象，是指物质在生态系统中沿食物链流动时，一些化学性质比较稳定的物质，被生物吸收固定后可沿食物链积累，浓度不断升高的现象。如DDT、六六六等在自然条件下难于分解转化的农药和某些有毒的有机化合物，在生物圈内表现出很强的生物富集作用。
环境污染与食物链的生物浓缩有着直接的关系。1953年，日本九州鹿儿岛的水俣市出现了病因不明的“狂猫症”和人体的“水俣病”。成群的猫乱跳，集体跳入水中，病人则感到骨痛难忍。直到1965年才查明，这种病是由该市60千米以外的阿贺野川上游的昭和电气公司排出的含汞废水所引起的。污水中的部分汞被硅藻等浮游生物吸收，再转入食硅藻的昆虫体内；这些昆虫死亡后被活动在水底的石斑鱼吞食，汞再一次从昆虫体内转入石斑鱼体内；石斑鱼被肉食性的鲟鱼、鲶鱼吞食，使汞沿着食物链逐级富集，最后鲶鱼体内含汞量达10～20毫克/千克，最高者达50～60毫克/千克，这一浓度比原来含汞废水中的汞浓度高1万～10万倍。当地人长期食用含高汞的鱼和贝类，使汞在人体内积累，当脑中汞浓度达20毫克/千克时即可发病，出现中枢神经破坏的水俣病症状。
物质循环的库与流
物质在运动过程中被暂时固定、储存的场所称为库。生态系统中的各个组分都是物质循环的库。因此，生态系统物质循环的库可分为植物库、动物库、大气库、土壤库和水体库等。但在生物地球化学循环中，物质循环的库可归为两大类：①储存库，它容积较大，物质交换活动缓慢，一般为非生物成分的环境库。②交换库，它容积较小，与外界物质交换活跃，一般为生物成分。例如，在一个水生生态系统中，水体中含有磷，水体是磷的储存库；浮游生物体内含有磷，浮游生物是磷的交换库。
物质在库与库之间的转移运动状态称为流。生态系统中的能流、物流、信息流，不仅使系统各组分密切联系起来，而且使系统与外界环境联系起来。没有库，环境资源不能被吸收、固定、转化为各种产物；没有流，库与库之间不能联系、沟通，则物质循环短路，生命无以维持，生态系统必将瓦解。
碳循环示意图
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
