自然界中的元素循环

小夏 科学 更新 2024-02-01

碳循环

世界上有一种关系:CO2<=>生物有机碳<=>CO2。 生物体与大气之间存在着最密切的碳交换。 首先,植物从空气中获取CO2,通过光合作用转化为葡萄糖,然后在植物体内合成碳化物。

在成为食草动物的食物后,它变成了食草动物的碳化物,然后是食肉动物的碳化物,最后通过一系列的食物链成为食物链顶端的碳化物。

另一方面,植物和动物的呼吸作用将摄入的碳化物的一部分转化为二氧化碳,另一部分构成或储存在生物体中。 动植物死亡后,残留物中的碳化物最终通过微生物的分解转化为二氧化碳。

在分解之前,一些动植物遗骸被沉积物掩埋,成为有机沉积物。 随着时间的流逝,这些沉积物被转化为化石燃料(煤、石油、天然气等)。 在风化或燃烧过程中,沉积物中的碳被氧化成二氧化碳。

这就是自然界中的碳循环。

氮循环 在自然界中,氮主要以氮的形式存在于大气中。 生物体与大气之间存在着积极的氮交换。 固氮微生物从空气中获取氮,通过生物固氮转化为氨,然后结合成为植物氮化物,通过食物链成为动物氮化物。 动植物死亡后,残留物中的氮化物通过微生物的分解变成氨。 氨被硝化微生物氧化成硝酸盐。 硝酸盐被反硝化微生物还原成氮气并返回大气中,氨和亚硝酸盐也可以被厌氧氨菌转化为氮气并返回大气中。

这就是自然界中的氮循环。

硫循环 陆地和海洋中的硫元素通过生物分解、火山喷发等进入大气;大气中的硫通过降水和沉积返回陆地和海洋地表径流将硫带入河流,将其输送到海洋,然后沉积在海底。 在人类开发利用含硫矿物燃料和金属矿石的过程中,硫可被氧化成二氧化硫或还原为硫化氢进入大气;它也可以随着酸性矿泉水的排出而进入水体或土壤。

陆生和海洋植物从土壤和水中吸收硫。 吸收的硫被合成到植物本身的成分中。 通过食物链后,它变成了动物硫化物。 动植物死亡后,残留物中的硫元素通过微生物的分解变成硫化氢。 硫化氢被硫化微生物氧化成硫酸盐。 后者被硫酸盐还原细菌还原为硫化氢。 元素硫通常在 SO42- 的 +6 价和 S2- 的 -2 价之间循环。

这就是自然界中的硫循环。

磷循环。 岩石和土壤中的磷酸盐由于风化和淋溶而进入河流,然后进入海洋并沉积在海底,直到地质活动将它们暴露在地表并再次加入循环。 这个循环,也被称为磷地质循环,需要数千万年才能完成。

在磷地质循环中,存在两个局部小循环,即陆地生态系统的磷循环和水生生态系统的磷循环。 陆地生态系统中的磷循环是通过岩石风化向土壤提供磷。 植物通过根部从土壤中吸收磷。 动物从植物中获取磷作为食物。 动植物死亡后,残骸分解,磷返回土壤。 在未受人类干扰的陆地生态系统中,土壤与生物之间几乎存在闭环,磷的损失很少。 水生生态系统中的磷循环如下:磷被藻类和水生植物吸收,然后通过食物链。 水变鲜,植物死亡后,残渣分解,磷元素再次进入循环。 一些磷也沉积在深水沉积物中,此后从生态循环中撤出。 人类捕鱼和鸟类捕食水生生物可以将磷返回陆地生态系统,但数量较少。

这就是自然界中的磷循环。

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