什么是水循环？

除了一小部分照射地球表面进行光合作用的太阳能外，约有1/4用于蒸发水分，从而造成生物圈的水循环。水不仅可以从水面和陆地蒸发，还可以通过植物叶片的蒸发进入大气。大气中的水遇冷，凝结成雨雪等降水，再落回地表。大约70%的地球表面是海洋，海洋表面的水蒸发多于冷凝返回。在陆地上，情况正好相反。因此，陆地水一部分流经河流回到海洋，一部分渗入土壤或松散的岩石中，其余部分除了被植物部分吸收外，都变成了地下水，最终通过缓慢的运动流回海洋。虽然水也在动物体内循环，但流量很小。

一切物体中的有机物大部分是由水组成的，地表水体是人类从事生产生活不可或缺的，所以任何生态系统都离不开水；同时，水循环为生态系统中的物质和能量交换提供了基础。此外，水还起到调节气候、净化大气、净化环境的作用。

2.碳循环碳也是生物体的主要元素，以二氧化碳的形式储存在大气中。植物通过光合作用吸收空气中的二氧化碳，制造糖类等有机物，并释放氧气供动物呼吸。

与此同时，植物和动物吸进氧气，释放二氧化碳回到空气中。此外，动物的遗骸被微生物分解破坏，最后氧化成二氧化碳、水和其他无机盐。煤、石油、天然气等矿物燃料也是由地质历史中的生物遗迹形成的。当它们被人类焚烧时，会消耗空气中的氧气，释放出二氧化碳。最后，空气中很大一部分二氧化碳被海水吸收，逐渐变成碳酸盐沉积在海底，形成新的岩石，或者通过水生生物的外壳和骨骼迁移到陆地。这些碳酸盐从空气中吸收二氧化碳，并将其转化为碳酸氢盐，碳酸氢盐溶解在水中，最终分类到海洋中。火山爆发和森林火灾等其他自然现象也可以将碳转化为二氧化碳，并将其释放到大气中。

由于工业的快速发展，人类消耗了大量的化石燃料，使得空气中的二氧化碳浓度不断增加，对世界的气候产生影响，对人类造成危害。

3.氮循环氮也是有机物的重要元素之一，在环境问题中起着重要的作用。人类食物中缺乏蛋白质会造成营养不良，对体力和智力都有损害。由氮制成的合成化肥在施用时也可能造成水污染。此外，氮气在燃烧过程中被氧化成氮氧化物，可造成大气中光化学烟雾的严重污染。

大气中含有大量的氮(约79%)，但不能被植物或动物直接利用。只有八角、大豆等豆科植物的根瘤菌或一些蓝绿藻等固氮菌才能将空气中的氮转化为硝酸盐并加以固定。植物从土壤中吸收硝酸盐和铵盐，在体内制造各种氨基酸，然后合成各种蛋白质。动物通过吃植物获取氮。动植物死亡后，其体内的蛋白质被微生物分解成硝酸盐或铵盐，返回土壤供植物吸收利用。土壤中的一部分硝酸盐被反硝化细菌转化为分子氮，重新回到大气中。化肥的生产和使用还可以将空气中的氮转化为铵盐，储存在土壤中。火山爆发时，氮气也会进入大气层。

4.磷循环磷是维持生命所必需的另一种重要元素。所有生物的新陈代谢都需要磷。人类大量使用含磷洗涤剂和磷肥，造成水体中磷营养物质超标，水生植物过度生长，对环境造成了危害。

磷的主要来源是磷块岩、鸟粪层的天然磷酸盐矿床和动物化石。磷矿或矿床通过自然侵蚀或人工开采进入水体或食物链，经过短暂的循环后，大部分流失在深海沉积物中，只有经过地质活动后，才被重新抬升。人为开采磷矿用作化肥，大部分被冲入海洋，只有少部分经过浅海的鱼鸟回到陆地。生物圈中磷只有一小部分进行生物地球化学循环，大部分是单向流动的，是不可再生资源。因此，磷矿资源的利用应慎重考虑。根据美国1972的数据，全球现有的磷储量估计可维持约100年。

值得注意的是，物质流在食物链中有一个突出的特点，就是生物放大。当环境受到污染时，一些不可降解的重金属元素或其他有毒物质会通过食物链一步步放大，富集在生物体内。例如，有机氯农药如滴滴涕在食物链中的富集就是一个明显的例子。DDT是一种脂溶性物质，很难分解。进入生物体内后，与脂肪结合，不易排出体外，通过食物链富集。由于生物富集，有毒物质对食物链中营养级较高的动物和人类的毒性作用大大增加，但同时人类也可以利用生物富集来减少或消除环境污染。

在生态系统中，虽然能量流动和物质循环性质不同，各司其职，但它们是紧密结合、不可分割的整体。生物摄食过程中能量流动和物质循环同时发生，两者密切相关，相伴而生，难以分离。例如，食物由有机分子组成，能量储存在分子的化学键中。