生态系统物质循环生态系统中存在着物质的持续循环。
在环境中，废物和死亡物质不断地被回收，以支持各种生命形式。
这不仅仅限于有机材料。
有机和无机矿物质都在生态系统中不断交换和移动，以支持物质的生产。
本文将讨论三种最基本的矿物循环及其在生态系统中的重要性。
➢生态系统中的物质循环有机和无机材料不断地被回收和再利用。
这种循环通常被称为营养物质循环。
●释义：养分循环是一个连续的过程，通过这个过程，物质被回收和再利用。
这个循环涉及到细胞、生物体、社区和生态系统之间的营养物质的传递。
土壤和水中的营养物质被动物和植物吸收并用于生长和制造新物质。
在它们死后，它们的身体会被分解，将这些养分释放回生态系统中。
●深入理解：养分循环涉及到材料被转化为不同的形式，其他生物体可以沿途使用。
在营养循环中，元素也被转移到生物体更容易获得的环境中。
例如，氮气是大气中最丰富的气体，但它是惰性的，因为生物体不能使用气态的氮气。
然而，在氮循环过程中，氮被居住在土壤中的细菌转化为更容易获得的形式。
➢微生物在生态系统中的作用微生物在大多数营养物质循环中进行大部分的化合物处理。
它们通过相互转化各种氮、碳和其他元素的化合物，是土壤中营养物质的生物地球化学循环的组成部分。
当我们讨论具体的碳、氮和水循环时，我们将更详细地解释微生物的作用。
●定义：生物地球化学循环涉及生态系统的生物和非生物组成部分之间的营养物质循环。
●注意：如果没有这些循环（以及最重要的是分解微生物），必要的营养物质将被困在地面和海洋中，生命将不复存在。
➢生态系统中的碳循环碳是地球上所有生命形式的组成部分。
它是制造复杂生物大分子的核心元素，如糖、蛋白质和DNA。
碳也以无机形式存在于大气中的二氧化碳（CO2）。
二氧化碳是一种温室气体，对保持地球温暖和维持适合生命的温度至关重要。
没有二氧化碳，地球将被冻成固体。
大气层中过多的二氧化碳也会产生问题，因为它可能使平均温度超过最佳范围，并导致极端天气事件。
碳循环描述了大气、生物体和土壤之间不同形式的碳原子的自然交换。
因为我们亲爱的地球和它的大气层形成了一个封闭的系统，这个系统中的碳量总是相同的。
不断变化的是碳原子的位置。
碳循环有五个主要阶段：光合作用、分解、呼吸作用、燃烧和交换。
➢光合作用光合作用使生产者能够吸收空气中的二氧化碳，对维持含氧环境和碳循环至关重要。
它们利用水、二氧化碳和来自太阳光的能量来产生高能量的有机分子。
●释义：光合作用是植物将太阳光、水和二氧化碳转化为氧气和以葡萄糖形式储存的能量的过程。
光合作用为所有生物体提供能量来源。
光合作用的生产者，如陆地上的植物和海洋中的浮游植物，在大多数生态系统中处于食物链的底部，这就是为什么它们被称为初级生产者。
●剖析：分解或腐烂将死亡的有机物分解成更简单的有机或无机分子，如二氧化碳、水、单糖和无机离子。
腐烂是营养循环的一个重要组成部分，负责将死亡的有机物回收为其他生物体（通常是植物）可以再利用的营养物质。
一个生物体死亡后，其身体开始相当迅速地降解。
分解微生物在这个阶段发挥了重要作用，因为它们将复杂的生物分子分解成更简单的产品。
这样一来，作为生物质储存的碳就回到了环境中。
嗜酸菌可以是好氧（需要氧气）或厌氧（无氧工作）。
好氧分解者比厌氧分解者更有效地释放营养物质，厌氧分解者会释放大量的二氧化碳和甲烷作为副产品。
●释义：食腐动物只是分解的微生物，如细菌和真菌。
经过数百万年，死亡的无机物（未被分解的）将在地壳的压力和热量下形成化石燃料。
这些化石燃料作为一个碳汇，将碳储存在大气层之外。
➢呼吸作用动物无法进行光合作用。
因此，它们依靠从它们摄入的食物中通过细胞呼吸获得能量。
●注意：当植物不能进行光合作用时，它们也会在没有光照的情况下进行呼吸作用。
呼吸作用是与光合作用相反的反应。
它涉及通过使用氧气将葡萄糖转化为二氧化碳和水来释放储存在葡萄糖中的能量。
然后释放的二氧化碳可用于光合作用。
➢燃烧燃烧是指东西的燃烧过程。
燃烧和呼吸非常相似，它们都涉及使用氧气来释放能量并产生二氧化碳和水。
虽然呼吸作用的唯一底物是葡萄糖，但所有含有碳的有机材料都可以进行燃烧。
通过燃烧从树上砍下来的木材或从化石燃料中获得的汽油，储存在其中的碳被释放到大气中。
因此，燃烧在碳循环中起着至关重要的作用，尽管它常常是相当令人震惊的!化石燃料是在数千年中非常缓慢地形成的。
但是人类燃烧化石燃料的速度远远超过了它们的形成速度。
这导致储存了数千年的碳被释放到大气中，大大加剧了全球变暖。
➢交换碳循环的另一个关键阶段是交换。
二氧化碳和水在环境中不断循环并相互作用。
大气中的二氧化碳可以溶解在海洋中并形成碳酸。
这种二氧化碳和水的产物是一种弱酸，对维持海洋的pH值至关重要，使其适合于海洋生物。
如果过多的二氧化碳被释放到环境中，更多的二氧化碳将被溶解，使海洋变得更加酸性。
生活在海洋中的生物很容易受到水的pH值的影响，而变化会大大影响海洋的生物多样性。
●深入理解：当海水的pH值降得太低时，就会发生海洋酸化。
酸性条件将使海洋生物处于压力之下，并降低碳酸盐水平。
无数的钙化生物需要这些碳酸盐来建立它们的钙质外壳和外骨骼，所以它们在酸性条件下很难生存。
➢生态系统中的氮气循环氮是在环境中以有机和无机形式存在的生物体的一个基本元素。
●例如：氮的有机化合物是DNA、RNA、蛋白质和氨基酸。
氮的无机化合物是氨、硝酸盐和亚硝酸盐。
氮循环描述了氮在大气和陆地生态系统之间传递时在各种有机和无机形式之间的交换。
氮化合物的相互转化通过生物和物理过程发生。
氮循环涉及四个主要步骤：固氮、氨化、硝化和反硝化。
➢氮的固定氮气（N2）大量存在于大气中，但以气态存在时，植物和动物无法接触。
固氮作用将氮气转化为植物可以吸收的无机硝酸盐和亚硝酸盐。
这是通过大气中的过程或由活的微生物发生的。
●深入理解：大气中的固氮作用发生在雷击期间。
雷击时释放的高能量可以打破氮气和氧气的结合，形成氧化氮。
然后，这种新气体可以溶解在空气中的水分中，并转化为硝酸盐，随雨水落下。
大多数固氮作用是由土壤中称为重氮菌的特定细菌完成的。
它们含有一种特殊的酶，叫做氮素酶，催化氮气和水中的氢原子之间的反应，形成氨，随后转化为硝酸盐。
一些重氮菌共生在豆科植物的根瘤中。
它们为植物固定氮，作为交换，从植物那里获得碳水化合物。
●注意：由于这一特点，豆科植物被用来增加贫氮土壤的氮含量。
植物利用固氮作用产生的硝酸盐形成生长所需的复杂生物分子。
然后食草动物吃掉它们。
这样一来，固定的氮就被传递给了动物。
➢氨化作用动物和植物中的氮是以复杂生物分子的有机形式存在的。
当这些生物体释放出它们的废物或在它们死亡后，存在于它们身上的氮仍将是有机的。
细菌和真菌在氨化过程中将这些复杂的有机化合物分解成无机的铵。
➢硝化作用植物可以吸收氨，但不能储存氨。
太多的氨对植物来说是有毒的，所以氨需要转化为硝酸盐才能使用。
这个过程被称为硝化作用。
硝化细菌含有催化氨氧化为亚硝酸盐的酶。
然后，另一组细菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。
然后，硝酸盐可以被植物吸收并用于构建复杂的有机分子。
●深入理解：硝酸盐具有很高的溶解度，溶解在水中时形成带负电的离子。
由于这个原因，硝酸盐可以进入地下水并到达河流或饮用水库。
由于硝酸盐会干扰新生儿的血氧水平，因此饮用水中硝酸盐水平的升高令人担忧。
●释义：硝化作用描述了氨氧化为硝酸盐的过程，而反硝化作用则将硝酸盐还原为亚硝酸盐，最终变成氮气。
通过与固氮作用相反的方式，反硝化作用完成了氮循环。
特定类型的细菌利用土壤中的硝酸盐并将其转化为氮气。
这些细菌生活在土壤深处，有利于厌氧条件，如水涝地。
➢生态系统中的水循环水是另一种在不同状态和地点之间不断交换的物质。
今天随雨水落下的水分子可能昨天还在河流中流淌，或者几千年前就在北极冰盖中。
这是由于水能够在相对较小的温度差异下改变状态。
水对于地球上的所有生命体来说是必不可少的，因为它是生物体内许多反应的主要基质。
水循环确保了淡水在全球范围内的分布，因此所有的生物体都能获得安全、可用的水。
水循环有四个主要阶段。
蒸发、凝结、降水和收集：1.蒸发蒸发描述了水从液态到气体的转变。
来自太阳的热量为这种转变提供了能量。
水蒸气也从植物的蒸腾作用中释放出来。
●注意：这些蒸汽上升到空气中，相互结合形成云。
2.凝结当空气中的水蒸气上升时，它冷却并凝结成液体形式。
3.降水随着水滴的积累和合并，它们变得更大更重。
它们最终开始随着雨或雪落下。
这就是所谓的降水。
4.收集随雨雪落下的水在地面上流动，与河流汇合。
或者它渗入地下，进入地下水。
最终，河流和地下水流向湖泊和海洋，水在那里被收集。
海洋在寒冷的环境中，如地球的两极冻结，形成冰盖。
它们也是水的集合体，融化后可以释放。
●注意：然后，水可以从这些收集点蒸发，完成循环。
➢生态系统中的物质循环--主要收获：营养循环是一个连续的过程，通过这个过程，材料被回收和再利用。
这个循环涉及细胞、生物体、社区和生态系统之间的营养物质的传递。
在大多数营养物质循环中，微生物进行了大部分化合物的处理。
材料的三个主要循环是碳循环、氮循环和水循环。
碳循环包括五个主要阶段：光合作用、分解、呼吸作用、燃烧和交换。
氮循环可以细分为四个主要阶段：固氮、氨化、硝化和反硝化。
当水在不同状态和地点之间循环时，它经历了四个主要阶段：蒸发、冷凝、降水和收集。
➢关于生态系统中的物质循环的常见问题：1、为什么物质的循环对生态系统很重要？养分循环涉及材料被转化为不同的形式，可以被沿途的不同生物体使用。
在营养循环中，元素也被转移到更容易被生物体利用的环境中。
例如，氮气是大气中最丰富的气体，但它是惰性的，因为当它处于气态时，生物体无法使用它。
然而，在氮气循环过程中，氮气被居住在土壤中的细菌转化为更容易获得的形式。
2、陆地生态系统中的营养物质是如何循环的？在土壤和水中发现的营养物质被动物和植物吸收并用于生长和制造新物质。
他们死后，身体分解，这些营养物质又被释放到生态系统中。
3、人类如何影响生态系统中的物质循环？化石燃料是在数千年中非常缓慢地形成的。
但人类燃烧化石燃料的速度远远超过其形成的速度。
这导致储存了数千年的碳被释放到大气中，并大大加剧了全球变暖。
4、物质循环的例子？材料的三个主要循环是：碳循环、氮循环和水循环5、微生物在物质循环中扮演什么角色？微生物在大多数营养物质循环中进行大部分的化合物处理。
它们通过相互转化各种氮、碳和其他元素的化合物，是破坏物中营养物质的生物地球化学循环的组成部分。
