生物地化循环的类型

　　生物地化循环可分为三大类型，即水循环、气体型循环（gaseous cycles）和沉积型循环（sedimentary cycles）。在气体型循环中，物质的主要储存库是大气和海洋，其循环与大气和海洋密切相联，具有明显的全球性，循环性能最为完善。凡属于气体型循环的物质，其分子或某些化合物常以气体形式参与循环过程，属于这类的物质有氧、二氧化碳、氮、氯、溴和氟等。参与沉积型循环的物质，其分子或化合物绝无气体形态，这些物质主要是通过岩石的风化和沉积物的分解转变为可被生态系统利用的营养物质，而海底沉积物转化为岩石圈成分则是一个缓慢的、单向的物质移动过程，时间要以数千年计。这些沉积型循环物质的主要储存库是土壤、沉积物和岩石，而无气体形态，因此这类物质循环的全球性不如气体型循环表现得那么明显，循环性能一般也很不完善。属于沉积型循环的物质有磷、钙、钾、钠、镁、铁、锰、碘、铜、硅等，其中磷是较典型的沉积型循环物质，它从岩石中释放出来，最终又沉积在海底并转化为新的岩石。气体型循环和沉积型循环虽然各有特点，但都受到能流的驱动，并都依赖于水的循环。

　　生物地化循环过程的研究主要是在生态系统水平和生物圈水平上进行的。在局部的生态系统单位中（例如森林和湖泊），可选择一个特殊的物种深入研究它在某种营养物质循环中的作用，如Kuenzler 1961年对肋贻贝（Modiolus dimissus）在磷循环中作用的研究。近来，对许多大量元素在整个生态系统中的循环已进行了不少研究，重点是研究这些元素在整个生态系统中的输入和输出以及在生态系统主要生物和非生物成分之间的交换过程，如在生产者、植食动物、肉食动物和分解者等各个营养级之间的交换。

　　1．直接测量 例如当测量降水和流水输入或输出时，可结合测定水中营养物质的浓度来估算营养物质的流通率；又如在估算初级生产量时，可结合测量植物中营养物质的浓度以便估计营养物质总的流通量。

　　2．间接推测 如果各个过程的速率都已知，只有某一过程的流通率不知道，那就可以间接计算出来。例如，如果已知一个陆地生态系统的输入和输出，那么与总的营养物质变化率一起，土壤营养物质由于风化而引起的增加率就可以计算出来。类似的技术也可用于分析营养物质在生态系统各个生物和非生物成分的输入和输出。

　　3．利用放射性示踪元素测量 只有当营养物质的放射性同位素可以被吸收利用，或可被吸收的一种放射性同位素（例如¹³⁷Cs）在其活性上与某种特定的营养物质（在这一例子中是钾）极为相似时，这种方法才可利用。

　　生物圈水平上的生物地化循环研究，主要是研究水、碳、氧、氮、磷等物质或元素的全球循环过程。由于这类物质或元素对生命的重要性和由于已观察到人类对其循环的影响，使这些研究更为必要。人类在生物圈水平上对生物地化循环过程的干扰在规模上与自然发生的过程相比，是有过之而无不及，如人类的活动使排入世界海洋的汞量约增加了一倍，铅输入海洋的速率约相当自然过程的40倍！人类的影响已扩展到生命系统主要构成成分的碳、氧、氮、磷和水的生物地化循环，这些物质或元素的自然循环过程只要稍受干扰就会对人类本身产生深远的影响。