水循環是物質循環的核心
一、水循環的生態學意義
水是地球上最豐富的無機化合物,也是生物組織中含量最多的一種化合物。水具有可溶性、可動性和比熱高等理化性質,因而它是地球上一切物質循環和生命活動的介質。沒有水循環,生態系統就無法啟動,生命就會死亡。
從許多方面看,全球水循環是最基本的生物地化循環,它強烈地影響著其他所有各類物質的生物地化循環。水循環的主要作用表現在三個方面:
(1)水是所有營養物質的介質。營養物質的循環和水循環不可分割地聯系在一起。地球上水的運動,還把陸地生態系統和水域生態系統連接起來,從而使局部生態系統與整個生物圈發生聯系。同時,大量的水防止了地球上溫度的劇變。
(2)水對物質是很好的溶劑。水在生態系統中起著能量傳遞和利用的作用。絕大多數物質都溶于水,隨水遷移。據統計,地球陸地上每年大約有36*1012m3的水流入海洋。這些水中每年攜帶著3.6*1519t的溶解物質進入海洋。
(3)水是地質變化的動因之一。其他物質的循環常是結合水循環進行的。一個地方礦質元素的流失,而另一個地方礦質元素的沉積,亦往往要通過水循環來完成。
二、水循環的驅動力
水為什么能循環呢?
(1)從水循環的能量動力學分析表明,是太陽能驅動了全球水循環。在上升(環)(up loop)和下降(環)(down loop)的共同作用下,水川流不息形成了水的全球循環。大氣水分凝結的云和以雨、雪為主要形式的大氣降水是全球水循環的主要輸入部分。
(2)植物在水循環中的作用是極其巨大的。水分的蒸發對于植物的生長、發育也至關重要。生產1g初級生產量差不多要蒸騰500g的水。因此,陸地植被每年蒸騰大約55*1012m3的水,幾乎相當于陸地蒸發蒸騰的總量。這就增加了空氣中的水分,促進了水的循環。
(3)海洋和陸地在太陽光的照射下,不斷蒸發水分。低緯度地區蒸發多于高緯度地區。大氣濕度隨著空氣的流動而變動。氣流實際上成為地球上空巨大的“河流”,其中有一部分是以雨的形式降落。
水循環是如何維持全球平衡的呢?
如果把降落在地球上的水量看作100個單位,那么平均來說,海洋蒸發為84個單位,接受降水為77個單位;陸地蒸發為16個單位,接受降水為23個單位。從陸地到海洋的徑流為7個單位,這樣就使海洋蒸發虧損得到補償。余下的7個單位作為在高空環流的大氣水分。
地球上各種水體的周轉期是不同的。除生物水外,以大氣中和河川水的周轉期最短,這部分水可以得到不斷的更替,并可以在較長時間內保持淡水動態平衡。
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——摘自科學出版社·蔡曉明編著·《生態系統生態學》·第二篇 生態系統功能·第九章 第二節