碳迴圈
世界上有一種關係:CO2<=>生物有機碳<=>CO2。 生物體與大氣之間存在著最密切的碳交換。 首先,植物從空氣中獲取CO2,通過光合作用轉化為葡萄糖,然後在植物體內合成碳化物。
在成為食草動物的食物後,它變成了食草動物的碳化物,然後是食肉動物的碳化物,最後通過一系列的食物鏈成為食物鏈頂端的碳化物。
另一方面,植物和動物的呼吸作用將攝入的碳化物的一部分轉化為二氧化碳,另一部分構成或儲存在生物體中。 動植物死亡後,殘留物中的碳化物最終通過微生物的分解轉化為二氧化碳。
在分解之前,一些動植物遺骸被沉積物掩埋,成為有機沉積物。 隨著時間的流逝,這些沉積物被轉化為化石燃料(煤、石油、天然氣等)。 在風化或燃燒過程中,沉積物中的碳被氧化成二氧化碳。
這就是自然界中的碳迴圈。
氮迴圈 在自然界中,氮主要以氮的形式存在於大氣中。 生物體與大氣之間存在著積極的氮交換。 固氮微生物從空氣中獲取氮,通過生物固氮轉化為氨,然後結合成為植物氮化物,通過食物鏈成為動物氮化物。 動植物死亡後,殘留物中的氮化物通過微生物的分解變成氨。 氨被硝化微生物氧化成硝酸鹽。 硝酸鹽被反硝化微生物還原成氮氣並返回大氣中,氨和亞硝酸鹽也可以被厭氧氨菌轉化為氮氣並返回大氣中。
這就是自然界中的氮迴圈。
硫迴圈 陸地和海洋中的硫元素通過生物分解、火山噴發等進入大氣;大氣中的硫通過降水和沉積返回陸地和海洋地表徑流將硫帶入河流,將其輸送到海洋,然後沉積在海底。 在人類開發利用含硫礦物燃料和金屬礦石的過程中,硫可被氧化成二氧化硫或還原為硫化氫進入大氣;它也可以隨著酸性礦泉水的排出而進入水體或土壤。
陸生和海洋植物從土壤和水中吸收硫。 吸收的硫被合成到植物本身的成分中。 通過食物鏈後,它變成了動物硫化物。 動植物死亡後,殘留物中的硫元素通過微生物的分解變成硫化氫。 硫化氫被硫化微生物氧化成硫酸鹽。 後者被硫酸鹽還原細菌還原為硫化氫。 元素硫通常在 SO42- 的 +6 價和 S2- 的 -2 價之間迴圈。
這就是自然界中的硫迴圈。
磷迴圈。 岩石和土壤中的磷酸鹽由於風化和淋溶而進入河流,然後進入海洋並沉積在海底,直到地質活動將它們暴露在地表並再次加入迴圈。 這個迴圈,也被稱為磷地質迴圈,需要數千萬年才能完成。
在磷地質迴圈中,存在兩個區域性小迴圈,即陸地生態系統的磷迴圈和水生生態系統的磷迴圈。 陸地生態系統中的磷迴圈是通過岩石風化向土壤提供磷。 植物通過根部從土壤中吸收磷。 動物從植物中獲取磷作為食物。 動植物死亡後,殘骸分解,磷返回土壤。 在未受人類干擾的陸地生態系統中,土壤與生物之間幾乎存在閉環,磷的損失很少。 水生生態系統中的磷迴圈如下:磷被藻類和水生植物吸收,然後通過食物鏈。 水變鮮,植物死亡後,殘渣分解,磷元素再次進入迴圈。 一些磷也沉積在深水沉積物中,此後從生態迴圈中撤出。 人類捕魚和鳥類捕食水生生物可以將磷返回陸地生態系統,但數量較少。
這就是自然界中的磷迴圈。