物質生物循環

物質的生物循環學説是20世紀20年代由蘇聯的B.P.威廉斯提出的。隨着對地理景觀 和生態系統中物質流、土壤植物系統中物質遷移的深入研究，人們已能定量地描述地理環境中C、O、N等元素的生物循環。

生物作用　物質的生物循環包括生物的合成作用和生物的分解作用。

合成作用　生物有機體通過生命活動從中吸收化學元素，合成生物體內的複雜的有機化合物。生物的合成作用有多種方式。自養型生物的合成作用主要是綠色植物的光合作用。綠色植物利用太陽光能從環境中吸收CO2、水和無機鹽類等，合成碳水化合物,並釋放氧。光合作用的過程可簡化為：

[441-01]441-01這是物質的生物循環的主要起點。除綠色植物的光合作用外，細菌的光合作用和化能合成作用也可以合成有機物，但它們合成有機物的數量與綠色植物的光合作用合成的數量相比微不足道。一切異養型生物，如動物、真菌和大部分細菌不能直接從無機碳化物和礦物質合成有機物，只能利用綠色植物的光合產物，構成自身的有機體。已知生物含有70餘種化學元素。它們有的是大量元素（佔生物體的重量大於0.01%），如O、H、C、N、Ca、S、P、K、Si、Mg、Fe、 Na、Cl、Al等;有的是微量元素（佔生物體的重量小於0.01%），如Zn、Mn、I、B、Co、Mo、V、Cr等。

即礦化作用。生物在合成和累積有機物的同時，又進行着方向相反的分解有機物的過程。環境中的微生物分解動植物死後的殘體，使之礦質化，形成CO2、水和簡單的無機物，返回環境中。此外，生物本身的代謝作用，如生物的氧化過程也分解有機物。這是物質生物循環的終端。

生物合成有機質和分解有機質的過程構成了地理環境中的物質生物循環。物質生物循環是一個螺旋式的發展過程。在地理環境演化和生物進化的過程中，生物循環從最初以水生藻、菌二極生態系在還原性環境中進行，發展到水陸動物、植物、菌類三極生態系在氧化性環境中進行，後來人類也參與這一過程。

按地理環境的垂直結構，物質生物循環可劃分為兩種類型：①在陸地和上層進行着由無機化合物形成有機物的過程，同時也發生着有機物礦化作用。在礦化作用同時還發生腐殖化作用，一些有機物留在環境中。但是有機物的合成佔優勢。②在陸地較深的、潛水層和海洋深層，由於陽光達不到，主要是微生物在分解有機物過程中形成新的生命物質。因此，生命物質不是由無機物轉化產生，而是從其他生物的有機物轉化產生。

陸地景觀物質的生物循環,每年約有450億噸植物有機物質形成和分解。其中一部分轉入氣相，一部分轉為中間有機化合物、腐殖質和礦物鹽類。植物不僅吸收C、H、O、N，而且吸收其他元素進入植物有機體中。植物灰分物質的平均含量為5～8%（佔乾重的百分比），變動範圍在 1～50%。陸地植物每年固定並礦化後歸還的灰分物質約 n×10(～1×10)噸。在有機物分解過程中，礦物元素進入和積累在土壤腐殖質層中。

由於地表從赤道到兩極接受的太陽輻射量有差異，物質生物循環產生地帶性的差異。參與物質生物循環的化學元素的數量在不同自然地理帶的羣落中不同。海陸分佈引起的地理環境差異和地形的不同，使物質生物循環產生地區性特點。物質生物循環形成普遍的和敏感的化學地理現象，還與全球氣候變化、自然災害有關。

良性的物質生物循環可保護土壤肥力。施肥可以改變栽培植物羣落的物質生物循環，提高作物的產量和質量。污染物在環境中能危害植物的正常生長和動物的生存，有些污染物在生物循環中通過食物鏈而富集，危害人體健康。研究物質生物循環對農牧業生產、改善環境有重要意義。