生态系统的物质循环——水循环是物质循环的核心

发布时间:2021/6/21,浏览人次:4576

水循环是物质循环的核心

 

一、水循环的生态学意义

   水是地球上最丰富的无机化合物,也是生物组织中含量最多的一种化合物。水具有可溶性、可动性和比热高等理化性质,因而它是地球上一切物质循环和生命活动的介质。没有水循环,生态系统就无法启动,生命就会死亡。

   从许多方面看,全球水循环是最基本的生物地化循环,它强烈地影响着其他所有各类物质的生物地化循环。水循环的主要作用表现在三个方面:

   (1)水是所有营养物质的介质。营养物质的循环和水循环不可分割地联系在一起。地球上水的运动,还把陆地生态系统和水域生态系统连接起来,从而使局部生态系统与整个生物圈发生联系。同时,大量的水防止了地球上温度的剧变。

   (2)水对物质是很好的溶剂。水在生态系统中起着能量传递和利用的作用。绝大多数物质都溶于水,随水迁移。据统计,地球陆地上每年大约有36*1012m³的水流入海洋。这些水中每年携带着3.6*1519t的溶解物质进入海洋。

   (3)水是地质变化的动因之一。其他物质的循环常是结合水循环进行的。一个地方矿质元素的流失,而另一个地方矿质元素的沉积,亦往往要通过水循环来完成。

 

二、水循环的驱动力

   水为什么能循环呢?

   (1)从水循环的能量动力学分析表明,是太阳能驱动了全球水循环。在上升(环)(up loop)和下降(环)(down loop)的共同作用下,水川流不息形成了水的全球循环。大气水分凝结的云和以雨、雪为主要形式的大气降水是全球水循环的主要输入部分。

   (2)植物在水循环中的作用是极其巨大的。水分的蒸发对于植物的生长、发育也至关重要。生产1g初级生产量差不多要蒸腾500g的水。因此,陆地植被每年蒸腾大约55*1012m³的水,几乎相当于陆地蒸发蒸腾的总量。这就增加了空气中的水分,促进了水的循环。

   (3)海洋和陆地在太阳光的照射下,不断蒸发水分。低纬度地区蒸发多于高纬度地区。大气湿度随着空气的流动而变动。气流实际上成为地球上空巨大的“河流”,其中有一部分是以雨的形式降落。

   水循环是如何维持全球平衡的呢?

   如果把降落在地球上的水量看作100个单位,那么平均来说,海洋蒸发为84个单位,接受降水为77个单位;陆地蒸发为16个单位,接受降水为23个单位。从陆地到海洋的径流为7个单位,这样就使海洋蒸发亏损得到补偿。余下的7个单位作为在高空环流的大气水分。

   地球上各种水体的周转期是不同的。除生物水外,以大气中和河川水的周转期最短,这部分水可以得到不断的更替,并可以在较长时间内保持淡水动态平衡。


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——摘自科学出版社·蔡晓明编著·《生态系统生态学》·第二篇 生态系统功能·第九章 第二节

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