生态系统中水循环的研究进展

生态系统中水循环的研究进展

生态系统是在一定空间范围内，植物、动物、真菌、微生物群落与其非生命环境，通过能量流动和物质循环而形成的相互作用、相互依存的动态复合体。生态系统的组成分为“无机环境”和“生物群落”两部分，其中，无机环境是一个生态系统的基础，其条件的好坏直接决定生态系统的复杂程度和其中生物群落的丰富度；生物群落反作用于无机环境，生物群落在生态系统中既在适应环境，也在改变着周边环境的面貌，各种基础物质将生物群落与无机环境紧密联系在一起，而生物群落的初生演替甚至可以把一片荒凉的裸地变为水草丰美的绿洲。生态系统各个成分的紧密联系，这使生态系统成为具有一定功能的有机整体。

无机环境是生态系统的非生物组成部分，包含阳光以及其它所有构成生态系统的基础物质：水、无机盐、空气、有机质、岩石等。阳光是绝大多数生态系统直接的能量来源，水、空气、无机盐与有机质都是生物不可或缺的物质基础。

生物群落又可细分为生产者、消费者和分解者。

生产者在生物学分类上主要是各种绿色植物，也包括化能合成细菌与光合细菌，它们都是自养生物，植物与光合细菌利用太阳能进行光合作用合成有机物，化能合成细菌利用某些物质氧化还原反应释放的能量合成有机物，比如，硝化细菌通过将氨氧化为硝酸盐的方式利用化学能合成有机物。

生产者在生物群落中起基础性作用，它们将无机环境中的能量同化，同化量就是输入生态系统的总能量，维系着整个生态系统的稳定，其中，各种绿色植物还能为各种生物提供栖息、繁殖的场所。

分解者又称“还原者”它们是一类异养生物，以各种细菌和真菌为主，也包含屎壳郎、蚯蚓等腐生动物。

分解者可以将生态系统中的各种无生命的复杂有机质（尸体、粪便等）分解成水、二氧化碳、铵盐等可以被生产者重新利用的物质，完成物质的循环，因此分解者、生产者与无机环境就可以构成一个简单的生态系统。

消费者指依靠摄取其他生物为生的异养生物，消费者的范围非常广，包括了几乎所有动物和部分微生物（主要有真细菌），它们通过捕食和寄生关系在生态系统中传递能量，其中，以生产者为食的消费者被称为初级消费者，以初级消费者为食的被称为次级消费者，其后还有三级消费者与四级消费者，同一种消费者在一个复杂的生态系统中可能充当多个级别，杂食性动物尤为如此，它们可能既吃植物（充当初级消费者）又吃各种食草动物（充当次级消费者），有的生物所充当的消费者级别还会随季节而变化。

一个生态系统只需生产者和分解者就可以维持运作，数量众多的消费者在生态系统中起加快能量流动和物质循环的作用，可以看成是一种催化剂。

自然的生态系统又有陆地生态系统与水域生态系统之分。在生态系统中，水是一切生命机体的组成物质，也是生命代谢活动所必需的物质，又是人类进行生产活动的重要资源。地球上的水分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、雪山，以及大气、生物体、土壤和地层。

水循环是指大自然的水通过蒸发，植物蒸腾，水汽输送，降水，地表径流，下渗，地下径流等环节，在水圈，大气圈，岩石圈，生物圈中进行连续运动的过程。水循环是生态系统的重要过程，是所有物质进行循环的必要条件。水是所有营养物质的介质，营养物质的循环和水循化不可分割地联系在一起；水对物质是很好的溶剂，在生态系统中起着能量传递和利用的作用；水是地质变化的动因之一，一个地方矿质元素的流失，而另一个地方矿质元素的沉积往往要通过水循环来完成。

地球上的水圈是一个永不停息的动态系统。在太阳辐射和地球引力的推动下，水在水圈内各组成部分之间不停的运动着，构成全球范围的海陆间循环，并把各种水体连接起来，使得各种水体能够长期存在。海洋和陆地之间的水交换是这个循环的主线，意义最重大。在太阳能的作用下，海洋表面的水蒸发到大气中形成水汽，水汽随大气环流运动，一部分进入陆地上空，在一定条件下形成雨雪等降水；大气降水到达地面后转化为地下水、土壤水和地表径流，地下径流和地表径流最终又回到海洋，由此形成淡水的动态循环。这部分水容易被人类社会所利用，具有经济价值，正是我们所说的水资源。

水循环是联系的球各圈和各种水体的“纽带”，是“调节器”，它调节了的球各圈层之间的能量，对冷暖气候变化起到了重要的因素。水循环是“雕塑家”，它通过侵蚀，搬运和堆积，塑造了丰富多彩的地表形象。水循环是“传输带”，它是地表物质迁移的强大动力，和主要载体。更重要的是，通过水循环，海洋不断向陆地输送淡水，补充和更新新陆地上的淡水资源，从而使水成为了可再生的资源。

水循环是多环节的自然过程，全球性的水循环涉及蒸发、大气水分输送、地表水和地下水循环以及多种形式的水量贮蓄。降水、蒸发和径流是水循环过程的三个最主要环节，这三者构成的水循环途径决定着全球的水量平衡，也决定着一个地区的水资源总量。中国的大气水分循环路径有太平洋、印度洋、南海、鄂霍茨克海及内陆等5个水分循环系统，它们是中国东南、华南、东北及西北内陆的水汽来源。

水循环系统是多环节的庞大动态系统，自然界中的水是通过多种路线实现其循环和相变的，其范围可由地表向上伸展至大气对流层顶以上，地表向

下可及的深度平均约1000米。全球性的水循环称为大循环，由海洋、陆地和一系列大小区域的水循环所组成，按其发生的空间又可以分为海洋水循环、陆地水循环。因此，水循环的尺度大至全球，小至局部地区，从时间上划分，可以是长时期的平均，也可以是短时段的状况。相应的，研究水循环时，研究的区域可大至全球、某一流域，也可小至某一地域内的土壤或地下含水层内的水循环，时间也可长可短。国内的水循环在主要的环节上的研究已有了不小的进展。

降水方面，在暴雨时空分布统计特征研究方面出现一些有价值的新成果，如“中国降水与暴雨季节变化”；关于致洪暴雨中期预报研究取得了新的进展并在实际应用中取得一定成效。

径流方面，在流域产流的理论和计算方法研究中，由于水向土壤中入渗的研究取得了新成果，推动了超渗产流机制和模型的研究。在汇流方面的研究进展主要表现在两个方面：将水力学方法和水文学方法相结合的河道汇流研究取得显著进展；数值地貌学的理论和方法被应用于流域汇流研究，并取得一定成果。

蒸发方面，近年来关于作物蒸腾和土壤与潜水蒸发的研究取得了较大进展，提出了一些植物蒸腾计算新公式和土壤蒸发计算新公式。

水循环把水圈中的所有水体都联系在一起，它直接涉及到自然界中一系列物理的、化学的和生物的过程。水循环对于人类社会及生产活动有着重要的意义。水循环的存在，使人类赖以生存的水资源得到不断更新，成为一种再生资源，可以永久使用；使各个地区的气温、湿度等不断得到调整。此外，人类的活动也在一定的空间和一定尺度上影响着水循环。研究水循环与人类的相互作用和相互关系，对于合理开发水资源，管理水资源，并进而改造大自然具有深远的意义。

参考文献：

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【2】[美]蕾切尔·卡逊，1962年:《寂静的春天》，吕瑞兰译，白鹿书院

【3】黄俊杰，2008年:《人能学会敬畏自然吗？》，载《读者》第16期，38～39页

【4】环保技术联合网，2009年05月10日:《世界的第一个地球日的由来-世界地球日专题》

【5】韩清海等，2008年:《高中同步学习导与练:人教版生物-必修3》，陕西人民教育出版社，98

【6】新华网特别专题，2007年10月24日，胡锦涛在中国共产党第十七次全国代表大会上的报告

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