生態学と生物地球化学的循環

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生態学と生物地球化学的循環の違い

生態学 vs. 生物地球化学的循環

生態学（せいたいがく、ecology）は、生物と環境の間の相互作用を扱う学問分野である。 生物は環境に影響を与え、環境は生物に影響を与える。生態学研究の主要な関心は、生物個体の分布や数にそしてこれらがいかに環境に影響されるかにある。ここでの「環境」とは、気候や地質など非生物的な環境と生物的環境を含んでいる。 なお、生物群の名前を付けて「○○の生態」という場合、その生物に関する生態学的特徴を意味する場合もあるが、単に「生きた姿」の意味で使われる場合もある。. 生物地球化学的循環（せいぶつちきゅうかがくてきじゅんかん、Biogeochemical cycle）は、生態学や地球科学において、生態系の生物や無生物を循環する元素や分子の循環経路を指す用語。全体として元素は再利用されるが、循環経路の中には元素が長時間に渡って蓄積される部分も含まれる。 生命体内のあらゆる元素は、生物地球化学的循環の一部である。生命体の一部としてだけでなく、水（水圏）や陸（岩圏）や大気（大気圏）といった無生物的なものも循環経路に含まれる。地球上の生物的要因は生物圏として集合的に参照される。炭素、水素、酸素、窒素といった元素やそれらで構成される分子などは、生態系内の各生命体が構成する閉鎖系で使われる。すなわち、それらの物質は開放系として、失われたり、補給されたりしているのではなく、再利用されている。太陽は光の形で地球上に常にエネルギーを与え、それが食物連鎖において使われたり、熱という形で失われたりする。 地球上の物質は、太陽光のように常に補給されているわけではない。ごく稀な隕石以外に物質を外から補給されることはなく、現に地球上にある物質が存在しているだけである。そのため、地球上の物質はあらゆる場面で再利用されている。そのような物質の循環には生物圏も、水圏/岩圏/大気圏も関わっている。「生物地球化学的」という言葉の、「生物」は生物圏を意味し、「地球」は水圏/岩圏/大気圏を意味する。「化学的」はもちろん、その循環する化学物質を指している。 化学物質は、時には長い間同じ場所に保持されることもある。このような場所を貯蔵所（reservoir）と呼び、例えば石炭の鉱床は炭素を長い間貯蔵している。短期間しか同じ所に留まらない化学物質は、交換プール（exchange pools）にあると言える。一般に、貯蔵所は非生物的要因であり、交換プールは生物的要因である。交換プールの例として動物や植物があり、それらは炭素を一時的に利用し、空気中などの周辺の媒体にそれを放出する。炭素が植物や動物の体内に留まっている期間は、石炭鉱床と比較すると短い。ある化学物質が1つの場所に保持される期間を、滞留時間（residence time）と呼ぶ。 生物地球化学的循環は、常に平衡状態、すなわち部分間の元素循環におけるバランスのとれた状態にある。.

大気圏

木星の大気圏の外観。大赤斑が確認できる 大気圏（たいきけん、）とは、大気の球状層（圏）。大気（たいき、、）とは、惑星、衛星などの（大質量の）天体を取り囲む気体を言う。大気は天体の重力によって引きつけられ、保持（宇宙空間への拡散が妨げられること）されている。天体の重力が強く、大気の温度が低いほど大気は保持される。.

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リソスフェア

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生物圏

アクアマリン：高）＞（茶色：低） 生物圏（せいぶつけん、）とは生物が存在する領域のこと。一般的には、生物が存在するその領域全体および含まれる構成要素（生物・非生物）の相互作用の総体を指す。より狭義の意味に用いて、その空間に含まれる生物（生物相・生物量・生物群集）のみを指すこともある。.

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生物地球化学

生物地球化学（せいぶつちきゅうかがく、英語：biogeochemistry）とは、地球上の自然環境（生物圏、水圏、土壌圏、大気圏、リソスフェアなど）の複合的な化学的／物理学的／地球科学的／生物学的過程や反応に関する科学的研究を行う分野である。また、地球を構成する物質やエネルギーの時間的・空間的循環についても研究する。生物地球化学はシステムズシンキングの一種である。.

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生態系

生態系（せいたいけい、ecosystem）とは、生態学においての、生物群集やそれらをとりまく環境をある程度閉じた系であると見なしたときの呼称である。.

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食物連鎖

食物連鎖（しょくもつれんさ、food chain）とは、生物群集内での生物の捕食（食べる）・被食（食べられる）という点に着目し、それぞれの生物群集における生物種間の関係を表す概念である。.

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水圏

水圏（すいけん、）は地球の水の構成をさす概念。具体的に該当するのは海洋、湖沼、河川である。水圏は地表の70%を覆い、多数の動植物の生息の場である。 水圏は気圏（または大気圏）同様常に流動している。河川の流れは目視しやすいが、湖沼水の流動は目につきにくい。海洋水の流動はところによっては肉眼で確認しやすいが、熱帯地方と極地方の間や大陸間の大流動などは確認が困難である。これは熱帯地方の暖かい海水が極地方へ、極地方の冷たい海水が熱帯地方へ流動するもので、このような流動は海流と呼ばれる形をとる。この海流は海洋の表面と深部（深度約4,000m）に存在する。 海洋のこの流動に影響する性質には水の温度と塩分がある（熱塩循環 ）。暖かい水は比重が小さく海洋の表面を流動するが、冷たい水は比重が大きく海底へと沈んでゆく。塩分が多い水は比重が大きく沈みやすいが、塩分が少ない水や淡水は比重が小さく大洋の表面に浮上する。水の温度と塩分の組み合わせが水の浮上と沈降または中深度での滞留を決定する要素である。 海洋には気候システムに寄与する働きが2つある。一つは気圏の温室効果を左右する化学物質を大量に貯蔵することで、この貯蔵構成の変化速度が気候変動の速度を限定する。もうひとつは地表に届く太陽放射エネルギーの90%を吸収することで、気圏に働きかけて熱帯地方の熱を極地方に移転し太陽エネルギーを再配分する。.

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