Post by account_disabled on Apr 3, 2024 6:54:44 GMT
生物地球化學循環:首先,能量在生態系中定向流動,在營養級之間的能量轉換過程中以陽光(或化學自養生物的無機分子)形式進入並以熱量形式離開。構成生物體的物質不是簡單地遵循生態系內的線性路徑,而是被保存和回收。這樣,就形成了一個錯綜複雜的互動網絡。因此,與有機分子相關的六種最常見的元素是碳、氮、氫、氧、磷和硫。它們具有不同的化學形式,並且可以在大氣、陸地、水中或地球表面以下長期存在。 因此,風化、侵蝕、排水和大陸板塊俯衝等地質過程在地球上這些元素的循環中起著至關重要的作用。因此,地質學和化學之間的相互作用在這些過程的研究中發揮基礎作用,引起生物體與其無生命環境之間無機物的循環,這種現象稱為生物地球化學循環。 上述六種元素在多個方面對生物體至關重要。 例如,氫和氧是水和有機分子的基本組成部分,都是生命所必需的。同樣,存在於所有有機分子中的碳在生物過程中發揮核心作用。氮是核酸(也稱為 DNA 和 RNA)和蛋白質(建構食品)的重要組成部分。此外,磷在構成生物膜的核酸和磷脂的生產中起著至關重要的作用,而硫則有助於蛋白質的三維形狀。 這些元素的循環本質上是相互關聯的。例如,水運動在河流、湖泊和海洋中硫和磷的浸出中起著至關重要的作用。
礦物質在整個生物圈中動態循環,在生物和非生物成分之間移動,從一種生物體轉移到另一種生物體,在生物地球化學循環中建立了複雜的互連網絡。 水文循環(水循環) 水圈覆蓋了地球上發生水運動和儲存的區域,無論是地表(河流、湖泊、海洋)和地表以下(地下水)的液 美國電話號碼 態水,或是冰的形式(極地冰蓋)和冰川)。以及大氣中的水蒸氣。在人體中,大約60%的身體是由水組成的,人體細胞中含有超過70%的水。地球上總水儲量中,97.5%是鹹水。 生物地球化學循環 其餘部分中,99%以上以地下水或冰的形式存在。因此,湖泊和河流中的淡水含量不到百分之一。無數的生物體在很大程度上依賴這一小比例,其稀缺會對生態系統產生負面影響。人類自然地開發了技術來增加水的可用性,例如打井捕獲地下水、儲存雨水以及應用海水淡化從海洋中獲取飲用水。儘管人類歷史上一直在不斷尋找清潔水,但淡水供應在今天仍然是一個緊迫的問題。 水循環過程中發生的各種過程是: 蒸發與昇華 凝結和沈澱 地下水流量 地表徑流和除冰 流動 當太陽加熱海洋和其他地表水體時,由太陽能量驅動的水循環。這種加熱導致地表水的蒸發(將液態水變成水蒸氣)和冷凍水的昇華(將冰變成水蒸氣),從而將大量的水以水蒸氣的形式轉移到大氣中。
隨著時間的推移,這些水蒸氣凝結成雲,形成液滴或冰晶,最終形成降水(雨、雪、冰雹),使水回到地球表面。 因此,雨水可以再次蒸發,流經地表或滲入地下。因為地表徑流,特別是雨水或融化的冰在陸地上流動的淡水,很容易觀察到,而且這種徑流可以穿過溪流和湖泊,直到到達海洋。 然而,在許多自然陸地環境中,雨水在到達地面之前會遇到植被。很大一部分水立即從植物表面蒸發。其餘的到達地面並開始下降。只有在強降雨期間土壤被水飽和時才會出現地表徑流。土壤水可以被植物根吸收,一部分用於植物的新陳代謝,一部分傳遞給消耗這些植物的動物。 然而,其中大部分透過稱為蒸騰作用的過程返回大氣中,水會透過根部進入植物的維管系統,並透過葉子的氣孔(微小的微小開口)蒸發或蒸騰。 生物地球化學循環:生態學家將返回大氣的水稱為蒸發,結合了蒸騰和蒸發的過程。 土壤中未被植物吸收且不蒸發的水能夠滲入底土和岩石,形成地下水。地下水是大量淡水的儲存庫,存在於泥土、沙子和礫石顆粒之間的孔隙中,或岩石的裂縫中。這種地下水可以緩慢地流過這些孔隙和裂縫,最終進入河流或湖泊,重新融入地表水。 地球化學循環 然而,許多河流並不是直接由雨水補給,而是從地下水源源不斷地獲得補給。有些地下水存在於深層岩層中,可以持續數千年。大多數含水層(地下水庫)可作為飲用水源或透過井進行灌溉。 然而,許多含水層的消耗速度快於從上到下滲透的水的補給速度。雨水和徑流在將磷和硫等礦物質從陸地轉移到水中的過程中發揮關鍵作用。當我們稍後探索這些循環時,將解決這種徑流的環境影響。