物质循环的一般特点
对于大多数生物来说，有大约20多种元素是它们生命活动所不可缺少的，另外还有大约10种元素，虽然通常只需要很少的数量就够了，但对某些生物来说，却是不可少的。前者有时被称为大量元素，后者则被称为微量元素。生物体所需要的大量元素包括在生物体内含量超过生物体重1％以上的碳、氧、氢、氮和磷等，也包括含量占生物体干重0.2％～1％之间的硫、氯、钾、钙、镁、铁和铜等元素，微量元素在生物体内一般不超过体重的0.2％，而且并不是在所有生物体内都有。属于微量元素的有铝、硼、溴、铬、钴、氟、镓、碘、锰、钼、硒、硅、锶、锡、锑、钒和锌等。这些化学元素在生命过程中是必不可少的，例如，构成有机体主要骨架的糖类是由水和二氧化碳经光合作用而形成的，但是光合作用过程中还必须有氮、磷及微量锌、钼等参加反应。
二、物质循环的模式
生态系统中的物质循环可以用库(pool)和流通(flow)两个概念来加以概括。库是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化合物所构成的。对于某一种元素而言，存在一个或多个主要的蓄库。在库里，该元素的数量远远超过正常结合在生命系统中的数量，并且通常只能缓慢地将该元素从蓄库中放出。物质在生态系统中的循环实际上是在库与库之间彼此流通的。在一个具体的水生生态系统中，磷在水体中的含量是一个库，在浮游生物体内的磷含量是第二个库，而在底泥中的磷含量又是另一个库，磷在库与库之间的转移(浮游生物对水中磷吸收以及生物死亡后残体下沉到水底，底泥中的磷又缓慢释放到水中)就构成了该生态系统中的磷循环。在单位时间或单位体积的转移量就称为流通量。这种关系可以用一个简单的池塘生态系统加以说明。
流通量通常用单位时间、单位面积内通过的营养物质的绝对值来表达。为了表示一个特定的流通过程对有关库的相对重要性，用周转率和周转时间来表示。
周转率就是出入一个库的流通率除以该库中的营养物质的总量：
周转率= 
周转时间就是库中的营养物质总量除以流通率：
周转时间= 
周转时间表达了移动库中全部营养物质所需要的时间。
图1 水生生态系统中的物质循环
在物质循环中，周转率越大，周转时间就越短。如大气圈中二氧化碳的周转时间大约是一年左右(光合作用从大气圈中移走二氧化碳)；大气圈中分子氮的周转时间则需100万年(主要是生物的固氮作用将氮分子转化为氨氮为生物所利用)；而大气圈中水的周转时间为10.5d，也就是说，大气圈中的水分一年要更新大约34次。在海洋中，硅的周转时间最短，约800a，钠最长，约2.06亿年。物质循环的速率在空间和时间上是有很大的变化，影响物质循环速率最重要的因素有：①循环元素的性质：即循环速率由循环元素的化学特性和被生物有机体利用的方式不同所致；②生物的生长速率：这一因素影响着生物对物质的吸收速度和物质在食物链中的运动速度；③有机物分解的速率：适宜的环境有利于分解者的生存，并使有机体很快分解，迅速将生物体内的物质释放出来，重新进入循环。
