生态系统的物质循环
能量流动和物质循环是生态系统的两大基本功能，两者总是肩并肩的相伴发生。与能量流动不同的是，生态系统的物质循环不会随物质的传递而减少，生命元素可以被生态系统中的生物成员反复多次地利用。对生命元素循环的研究通常从全球和局域两个尺度进行，下面，我们将从全球循环的角度来全面认识生态系统的物质循环功能。
全球循环，即全球生物地球化学循环，主要分为水循环、气体型循环和沉积型循环三大类型。
◤水循环◢
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了解水循环是理解生态系统物质循环的基础
海洋是水的主要来源，太阳辐射使得水蒸气蒸发并进入大气，风推动大气中水蒸气的移动和分布，并以降水形式落到海洋和大陆。大陆上的水可能暂时地贮存于土壤、湖泊、河流和冰川中，或者通过蒸发、蒸腾进入大气，或以液态经流河流和地下水最后返回海洋。
全球水循环
全球水循环(GIF)
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水循环的改变直接影响人类生活。人类的种种活动如森林砍伐、湿地开发、河流改道、以及凡是影响局部蒸发、蒸腾和降水的活动都会改变水循环。目前在中国南方地区肆虐的洪水就是水循环在区域发生变化造成的。因此，为进一步提高对水循环时空分布特征和变化规律的认识，提高预报能力，我国计划2020年前发射全球首个水循环观测卫星，对陆地、海洋和大气水循环关键要素进行系统性的综合观测。
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和平精英名字◤气体型循环◢
氧、碳、氮等有气体形式的分子参与气体型循环
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生态系统中的碳库主要包括大气中的二氧化碳、海洋中的无机碳和生物机体中的有机碳，世界上最大的碳库是海洋。碳循环的主要过程有：①生物的同化过程和异化过程，主要是光合作用和呼吸作用；②大气和海洋之间的二氧化碳交换；③碳酸盐的沉积作用。
全球碳循环
因此大气中的二氧化碳含量是有变化的，整体呈上升趋势，还显示有规律的季节变化。
2011-2016年大气二氧化碳含量变化
在碳循环中，我们把释放二氧化碳的库成为“源”，吸收二氧化碳的库成为“汇”，根据Schlesinger（1997）提供的全球碳循环收支统计，显示人类活动释放的二氧化碳大约有25%的
全球碳流的“汇”是科学尚未研究清楚的，这就是著名的失汇现象，它已经成为当今生态系统生态学研究中最令人感兴趣的热点问题之一。
氮循环
大气是最大的氮库，虽然大气中有79%的氮，但一般不能被生物在直接利用，需要经过一定的固氮反应才能进入生物循环。
碳循环是一个复杂的过程，需要许多微生物的参与，如共生在豆科植物根瘤的根瘤菌进行固氮作用，芽孢杆菌把蛋白质水解为氨基酸释放出NH3进行氨化作用，亚硝化毛杆菌和硝化杆菌把氨转化为N03- 进行硝化作用，假单胞杆菌把硝酸盐还原成N20和N2进行反消化作用等。
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根瘤菌附着在豆科植物根部以进行固氮作用