營(yíng)養(yǎng)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)中重要的過程之一。營(yíng)養(yǎng)素循環(huán)描述了環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)素的使用，移動(dòng)和再循環(huán)。碳，氧，氫，磷和氮等有價(jià)值的元素對(duì)于生命至關(guān)重要，必須再循環(huán)才能使生物存在。營(yíng)養(yǎng)循環(huán)包括生物和非生物成分，涉及生物，地質(zhì)和化學(xué)過程。因此，這些養(yǎng)分回路被稱為生物地球化學(xué)循環(huán)。

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        生物地球化學(xué)循環(huán)可分為兩種主要類型：整體循環(huán)和局部循環(huán)。碳，氮，氧和氫等元素通過非生物環(huán)境（包括大氣，水和土壤）進(jìn)行回收。由于大氣是收集這些元素的主要非生物環(huán)境，因此它們的循環(huán)具有全球性。這些元素在被生物有機(jī)體吸收之前可能會(huì)傳播很長(zhǎng)一段距離。土壤是磷，鈣和鉀等元素循環(huán)利用的主要非生物環(huán)境。這樣，它們的運(yùn)動(dòng)通常在局部區(qū)域上。

        碳循環(huán)

碳循環(huán)描述了將大氣中的碳隔離在土壤，植物和海洋中的系統(tǒng)

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        碳對(duì)所有生命都是必不可少的，因?yàn)樗巧矬w的主要成分。它是所有有機(jī)聚合物（包括  碳水化合物，  蛋白質(zhì)和  脂質(zhì)）的主要成分  。碳化合物（例如二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4））在大氣中循環(huán)并影響全球氣候。碳主要通過光合作用和呼吸作用在生態(tài)系統(tǒng)的生物和非生物成分之間循環(huán)。植物和其他光合作用生物從其環(huán)境中獲取二氧化碳，并將其用于構(gòu)建生物材料。植物，動(dòng)物和分解者（細(xì)菌  和  真菌）通過呼吸將CO2返回大氣。碳通過環(huán)境中生物成分的運(yùn)動(dòng)被稱為快速碳循環(huán)。碳通過循環(huán)中的生物元素所需的時(shí)間比碳通過非生物元素所需的時(shí)間少得多。碳通過巖石，土壤和海洋等非生物元素可能需要長(zhǎng)達(dá)2億年的時(shí)間。因此，這種碳循環(huán)被稱為慢速碳循環(huán)。

        碳循環(huán)的步驟

        光合生物（植物，藍(lán)細(xì)菌等）從大氣中除去二氧化碳，并用于產(chǎn)生有機(jī)分子并建立生物質(zhì)量。

        動(dòng)物消耗光合作用生物并獲取生產(chǎn)者體內(nèi)儲(chǔ)存的碳。

        二氧化碳通過所有活生物體的呼吸返回到大氣中。

        分解器分解死的和腐爛的有機(jī)物并釋放二氧化碳。

        一些二氧化碳通過燃燒有機(jī)物（森林大火）返回大氣。

        捕獲在巖石或化石燃料中的二氧化碳可以通過侵蝕，火山噴發(fā)或化石燃料燃燒返回大氣。

        氮循環(huán)

氮循環(huán)使氮在地球，動(dòng)物和大氣系統(tǒng)之間移動(dòng)

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        類似于碳，氮是生物分子的必需成分。這些分子中的一些包括  氨基酸  和  核酸。盡管大氣中氮（N2）含量豐富，但大多數(shù)生物仍不能以這種形式使用氮來合成有機(jī)化合物。大氣中的氮必須先被固定，或被某些細(xì)菌轉(zhuǎn)化為氨（NH3）。

        氮循環(huán)的步驟

        在水生和土壤環(huán)境中，固氮細(xì)菌會(huì)將大氣中的氮（N2）轉(zhuǎn)化為氨（NH3）。這些生物利用氮來合成生存所需的生物分子。

        NH3隨后被稱為硝化細(xì)菌的細(xì)菌轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。

        植物通過從根部吸收銨（NH4-）和硝酸鹽從土壤中獲取氮。硝酸鹽和銨鹽用于生產(chǎn)有機(jī)化合物。

        動(dòng)物食用植物或動(dòng)物時(shí)會(huì)獲得有機(jī)形式的氮。

        分解器通過分解固體廢物以及死的或腐爛的物質(zhì)將NH3返回土壤。

        硝化細(xì)菌將NH3轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。

        反硝化細(xì)菌將亞硝酸鹽和硝酸鹽轉(zhuǎn)化為N2，將N2釋放回大氣中。

        氧氣循環(huán)

氧氣循環(huán)顯示海岸線，山脈和森林，以及人工的農(nóng)村和工業(yè)區(qū)

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        氧氣是生物有機(jī)體必不可少的元素。大氣中的氧氣（O2）絕大多數(shù)來自  光合作用。植物和其他光合生物利用二氧化碳，水和光能來產(chǎn)生葡萄糖和氧氣。葡萄糖用于合成有機(jī)分子，而氧氣則釋放到大氣中。氧氣通過分解過程和生物體內(nèi)的呼吸作用從大氣中清除。

        磷循環(huán)

磷循環(huán)示意圖

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        磷是諸如RNA，DNA，磷脂和三磷酸腺苷（ATP）等生物分子的組成部分。ATP是通過細(xì)胞呼吸過程產(chǎn)生的高能分子和發(fā)酵。在磷循環(huán)中，磷主要在土壤，巖石，水和生物中循環(huán)。磷以磷酸根離子（PO43-）的形式有機(jī)存在。磷是通過含磷巖石風(fēng)化而產(chǎn)生的徑流添加到土壤和水中的。PO43-被植物從土壤中吸收，并由消費(fèi)者通過食用植物和其他動(dòng)物而獲得。磷酸鹽通過分解被加回到土壤中。磷酸鹽也可能被水環(huán)境中的沉積物截留。這些含磷酸鹽的沉積物隨時(shí)間形成新的巖石。