(3) 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)
在生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)從物理環(huán)境開始，經(jīng)生產(chǎn)者、消費者和分解者，又回到物理環(huán)境，完成一個由簡單無機物到各種高能有機化合物，最終又還原為簡單無機物的生態(tài)循環(huán)。通過該循環(huán)，生物得以生存和繁衍，物理環(huán)境得到更新并變得越來越適合生物生存的需要。在這個物質(zhì)的生態(tài)循環(huán)過程中，太陽能以化學(xué)能的形式被固定在有機物中，供食物鏈上的各級生物利用。
生物維持生命所必需的化學(xué)元素雖然為數(shù)眾多，但有機體的97%以上是由氧、碳、氫、氮和磷五種元素組成的。作為物質(zhì)循環(huán)的例子，下面分別介紹碳、氮和磷的生態(tài)循環(huán)過程。
�、� 碳循環(huán)
碳是構(gòu)成生物原生質(zhì)的基本元素，雖然它在自然界中的蘊藏量極為豐富，但綠色植物能夠直接利用的僅僅限于空氣中的二氧化碳（CO2）。生物圈中的碳循環(huán)主要表現(xiàn)在綠色植物從空氣中吸收二氧化碳，經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖，并放出氧氣（O2）。在這個過程中少不了水的參與。有機體再利用葡萄糖合成其他有機化合物。碳水化合物經(jīng)食物鏈傳遞，又成為動物和細菌等其他生物體的一部分。生物體內(nèi)的碳水化合物一部分作為有機體代謝的能源經(jīng)呼吸作用被氧化為二氧化碳和水，并釋放出其中儲存的能量。由于這個碳循環(huán)，大氣中的CO2大約20年就完全更新一次。
�、� 氮循環(huán)
在自然界，氮元素以分子態(tài)（氮氣）、無機結(jié)合氮和有機結(jié)合氮三種形式存在。大氣中含有大量的分子態(tài)氮。但是絕大多數(shù)生物都不能夠利用分子態(tài)的氮，只有象豆科植物的根瘤菌一類的細菌和某些藍綠藻能夠?qū)⒋髿庵械牡獨廪D(zhuǎn)變?yōu)橄鯌B(tài)氮（硝酸鹽）加以利用。植物只能從土壤中吸收無機態(tài)的銨態(tài)氮（銨鹽）和硝態(tài)氮（硝酸鹽），用來合成氨基酸，再進一步合成各種蛋白質(zhì)。動物則只能直接或間接利用植物合成的有機氮（蛋白質(zhì)），經(jīng)分解為氨基酸后再合成自身的蛋白質(zhì)。在動物的代謝過程中，一部分蛋白質(zhì)被分解為氨、尿酸和尿素等排出體外，最終進入土壤。動植物的殘體中的有機氮則被微生物轉(zhuǎn)化為無機氮（氨態(tài)氮和硝態(tài)氮），從而完成生態(tài)系統(tǒng)的氮循環(huán)。
�、� 磷循環(huán)
磷是有機體不可缺少的元素。生物的細胞內(nèi)發(fā)生的一切生物化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)移都是通過高能磷酸鍵在二磷酸腺苷（ADP）和三磷酸腺苷（ATP）之間的可逆轉(zhuǎn)化實現(xiàn)的。磷還是構(gòu)成核酸的重要元素。磷在生物圈中的循環(huán)過程不同于碳和氮，屬于典型的沉積型循環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)中的磷的來源是磷酸鹽巖石和沉積物以及鳥糞層和動物化石。這些磷酸鹽礦床經(jīng)過天然侵蝕或人工開采，磷酸鹽進入水體和土壤，供植物吸收利用，然后進入食物鏈。經(jīng)短期循環(huán)后，這些磷的大部分隨水流失到海洋的沉積層中。因此，在生物圈內(nèi)，磷的大部分只是單向流動，形不成循環(huán)。磷酸鹽資源也因而成為一種不能再生的資源。
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