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[美] 席明之 著，张晶 译

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• 生物地球化学循环
• 地球化学
• 生物地球化学
• 循环
• 生态系统
• 环境科学
• 生物学
• 地球科学
• 元素循环
• 碳循环
• 氮循环
• 磷循环
• 水循环

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040343403

版次：1

商品编码：10969322

包装：平装

丛书名： 全球变化与地球系统科学系列

开本：16开

出版时间：2012-03-01

用纸：胶版纸

页数：203

字数：260000

内容简介

《生物地球化学循环》不仅对地球系统的各个组分（固体地球、大气、海洋及生物圈）进行了介绍，还从化学基本原理出发，介绍了主要化学元素（碳、氮、磷、硫和氧）在这些组分间的全球生物地球化学循环，并利用模型对其进行厂数值模拟。《生物地球化学循环》的第1章、第2章和第3章依次给出生物地球化学循坏的介绍和基本原理的回顾（即基本的化学概念、地球系统的相关特点以及系统的关键物理、生物和化学过程）。第4章介绍了代表生物地球化学循环的数学形式，由一系列微分方程和解方程技巧表示。第5章、第6章、第7章和第8章分别讨论并模拟了全球磷、碳、硫和氮的循坏。第9章综合了磷、碳、硫和氮的循环，并讨论了大气中氧气的稳定性。总的来说，这是一本较综合全面的生物地球化学循环参考书，其中的模型程序使学生可以与教师进行交互式工作，也可使个人和小组课题在教室外进行。

目录

第1章 生物地球化学循环及其在地球系统中的作用
1.1 引言
1.2 开放循环与封闭循环
1.3 我们为什么关心生物地球化学循环?
1.4 我们应该研究哪些元素?
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第2章 化学热力学原理
2.1 引言
2.2 基本要点
2.3 酸—碱平衡
2.4 相变
2.5 平衡在co2-h2o-ca系统中的应用
2.5.1 纯碳酸系统
2.5.2 碳酸钙系统
2.6 氧化还原性质
2.6.1 价态
2.6.2 氧化还原半反应
2.6.3 氧化还原平衡
2.7 pe-ph稳定性图
2.7.l 水的pe-ph稳定性图
2.7.2 简单硫系统的pe-ph稳定性图
2.7.3 pe-ph稳定性图中的亚稳态边界
2.8 结论
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习题

第3章 地球系统
3.1 引言
3.2 水圈
3.2.1 海洋底部
3.2.2 海洋的物理性质
3.2.3 海洋化学
3.2.4 海洋年龄——一个悖论?
3.3 岩石圈
3.3.1 地壳中的岩石和矿物质
3.3.2 板块构造学说
3.4 大气圈
3.4.1 大气的组成
3.4.2 大气的物理性质
3.4.3 大气风与湍流混合
3.5 生物圈
3.5.1 新陈代谢过程
3.5.2 生物圈的组成
3.5.3 初级生产
3.6 结论
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习题

第4章 生物地球化学循环的数学模拟
4.1 引言
4.2 线性箱式模型
4.3 简单的例子：生物地球化学大学一世界循环
4.3.1 c1，世界的人数
4.3.2 c2，大学的人数
4.3.3 k2→1，从大学到世界的转移系数
4.3.4 k1→2，从世界到大学的转移系数
4.4 运用微分方程模拟大学—世界循环
4.4.1 第一组解
4.4.2 第二组解
4.4. 3 完全一般解
4.4.4 例1：稳态解
4.4.5 例2：大学创立时期的初始状态
4.4.6 例3：扰动试验
4.4.7 小结
4.5 生物地球化学循环中的特征值和特征向量解法
4.5.1 含n个储库的一般问题
4.5.2 用向量矩阵形式设立问题
4.5.3 特征值和特征向量问题一般解的获取
4.5.4 应用初始条件获得特定解
4.5.5 特征值和特征向量方法小结
4.6 运用boxes模拟生物地球化学循环的方法
4.7 结论
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习题

第5章 全球磷循环
5.1 引言
5.2 磷的氧化还原性质
5.3 磷循环的生物地球化学反应
5.3.1 磷循环与生物圈的耦合——光合与呼吸
5.3.2 磷循环与岩石圈的耦合——沉积与风化
5.4 磷的循环
5.4.1 c1：沉积物储库
5.4.2 c2：陆地土壤储库
5.4.3 c3：陆地生物储库
5.4.4 c4：海洋生物储库
5.4.5 c5：表层海洋储库
5.4.6 c6：深层海洋储库
5.4.7 f2→1：陆地土壤储库到沉积物储库流量
5.4.8 f2→3：陆地土壤储库到陆地生物储库流量
5.4.9 f3→2：陆地生物储库到陆地土壤储库流量
5.4.10 f2→5：陆地土壤储库到表层海洋储库流量
5.4.1l f5→4：表层海洋储库到海洋生物储库流量
5.4.12 f4→5：海洋生物储库到表层海洋储库流量
5.4.13 f4→6：海洋生物储库到深层海洋储库流量
5.4.14 f5→6：表层海洋储库到深层海洋储库流量
5.4.15 f6→5：深层海洋储库到表层海洋储库流量
5.4.16 f6→1”深层海洋储库到沉积物储库流量
5.4.17 f1→2：沉积物储库到陆地土壤储库流量
5.4.18 建立矩阵k
5.5 运用boxes研究磷循环
5.5.1 试验1：验证稳态模型
5.5.2 试验2：人为活动的影响
5.5.3 试验3：光合作用加倍
5.6 结论
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第6章 全球碳循环
6.1 引言
6.2 碳的氧化还原性质
6.3 工业化前碳的全球生物地球化学循环
6.4 人为排放的影响及其“留存大气比例”
6.4.1 运用boxes模型进行简单模拟
6.4.2 boxes模型的“准非线性”模拟
6.5 人为干扰的持续性
6.6 结论
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习题

第7章 全球硫循环
7.1 引言
7.2 硫的氧化还原性质
7.3 硫循环中的重要生物地球化学反应
7.3.1 黄铁矿（fes2）的形成与风化
7.3.2 石膏（caso4?2h2o）的形成与风化
7.4 工业化前的全球硫循环
7.5 数值试验1：二叠纪时期石膏沉积物增加的模拟
7.6 数值试验2：人为干扰的影响和持续性
7.7 结论
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第8章 全球氮循环
8.1 引言
8.2 氮的氧化还原性质
8.3 氮循环的关键生物地球化学反应
8.3.1 氮的固定——生物固氮与非生物固氮
8.3.2 氨的同化或光合作用
8.3.3 同化硝酸盐的还原
8.3.4 氨化或矿化
8.3.5 硝化
8.3.6 氨的挥发
8.3.7 大气化学
8.3.8 反硝化
8.4 工业革命以前的稳态氮循环
8.5 数值试验：人类扰动的影响及持续时间
8.6 结论
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习题

第9章 综合循环：大气氧的稳定度
9.1 引言
9.2 短时间尺度内的氧循环：生物圈的连接
9.3 长时间尺度上的氧循环：岩石圈的连接
9.4 构建氧循环的数学模型
9.4.1 微分方程
9.4.2 流量数学表达式的推导
9.4.3 方程求解
9.5 数值试验1：再论二叠纪时期石膏沉积的加强
9.5.1 试验设置
9.5.2 试验结果
9.6 数值试验2：世界末日情景
9.7 数值试验3：利用氧循环来寻找“失踪的碳”
9.7.1 试验设置
9.7.2 试验结果
9.8 结论，
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专业术语
索引
译后记

好的，这是一本关于古气候学与地质时间尺度上的环境演变的专著简介，内容旨在聚焦于地球系统的长期动态，完全不涉及“生物地球化学循环”这一主题。 --- 专著名称：《深时尺度上的地球系统动力学：构造形变、岩石圈响应与地质灾害演化》 导言：穿越时间的长廊 本书聚焦于地质学中最核心的命题之一：在数百万乃至数十亿年的漫长时间尺度上，地球的固体圈层——岩石圈——是如何组织、变形并驱动地表环境变迁的。我们不再关注瞬时的化学反应，而是将视角聚焦于驱动板块构造的深部热力学过程，以及这些宏大运动如何重塑大陆的形态、影响海洋的格局，并最终触发周期性的地质灾害事件。本书旨在为研究人员和高年级学生提供一个理解地球动力学复杂性的新框架，强调构造应力积累、岩石流变性以及地幔对流机制在塑造地球历史中的决定性作用。 第一部分：构造与岩石圈物理基础 本部分奠定了理解深部地球过程的物理和数学基础。 第一章：地球内部的能量平衡与热驱动力 本章首先回顾了地球内部的热量收支，重点分析了放射性同位素衰变热、残余热以及地幔对流所驱动的有效热导率差异。详细讨论了地幔对流的模式（如分层对流与整体对流），并引入了粘滞系数、激活能等关键流变学参数在不同压力和温度条件下的变化规律。分析了岩石圈地幔的冷却历史如何影响其强度和断裂模式。 第二章：岩石圈的力学响应与本构方程 深入探讨了地壳和上地幔物质在不同应变率下的力学行为。内容涵盖了脆性破裂（如断层运动）、韧性流动（如高温蠕变）以及从脆性到韧性的转变机制。重点解析了功率律蠕变模型和扩散蠕变模型在解释深部岩石圈流变学中的应用。通过数值模拟的简化案例，展示了应力在非均匀介质（如具有不同厚度或温度梯度的地块）中的重新分配过程。 第三章：板块边界的动力学分类与应力场解析 详细解构了三大类板块边界——汇聚型、离散型和走滑型——的动力学特征。在汇聚边界，重点分析了俯冲带的弯曲、拉伸和楔形增生过程，并讨论了“Slab Pull”和“Slab Suction”的相对贡献。在离散边界，考察了洋中脊的构造展平（Tectonic Spreading）过程，以及幔楔的物质上涌对新洋壳形成的影响。对于走滑边界，探讨了走滑带的宽度、走滑速率与走滑带内部应变分配的关系，引入了速率-依赖性（Rate-and-State）摩擦定律在描述断层启动机制中的作用。 第二部分：地貌的长期塑造与大陆构造事件 本部分将构造力学与地貌学、沉积学相结合，研究长时间尺度上的地表响应。 第四章：大陆裂解与大洋盆地的形成史 本章将构造应力场视为大洋形成驱动力。系统分析了“热点驱动”与“构造应力驱动”两种主要的大陆裂谷模式。考察了被动大陆边缘的形成过程，特别是拉伸应力作用下的地壳减薄、地幔岩石圈的断离（Rifting）与岩浆活动的关系。深入研究了超大陆旋回（Supercontinent Cycle）中，从汇聚到裂解过程中的关键构造窗口的开启与关闭。 第五章：造山带的构造叠覆与均衡调整 聚焦于大陆碰撞带的演化历史。详细描述了地壳物质的增厚、折叠与逆冲作用。引入了“地壳缩短量”的估算方法，并将其与地幔对流引起的区域抬升或沉降联系起来。本章还探讨了岩石圈地幔的撤离（Delamination）机制，及其对上地壳隆升和山脉根部稳定性的影响。 第六章：沉积盆地的构造控制与沉降历史重建 本书将沉积盆地视为构造活动的记录仪。分析了伸展、走滑和挤压构造背景下形成的典型沉积序列（如半地堑、走滑叠生盆地）。重点讨论了挠曲（Flexural Subsidence）模型在重建构造荷载（如山体或冰盖）对地壳下凹影响中的应用，以及如何利用沉积物厚度数据反演深部岩石圈的应力状态和强度变化。 第三部分：深部驱动下的地质灾害演化 本部分将宏观构造运动与区域性地质灾害的周期性联系起来，强调时间尺度上的可预测性。 第七章：地震周期的构造应力积累与释放模型 超越经典的弹性回跳理论，本章侧重于速率与状态依赖性摩擦模型在模拟大地震循环中的应用。探讨了断层带的粘滞性、公称正应力（Effective Normal Stress）和流体压力在控制地震复发间隔中的作用。分析了长周期地震（Long-Period Earthquakes）的触发机制，以及深源地震（Deep-focus Earthquakes）与俯冲板片内部相变（如橄榄石向尖晶石的转变）的关系。 第八章：火山活动的构造控制与岩浆房动力学 火山喷发被置于区域应力场变化的背景下考察。分析了不同构造环境（如走滑带的拉张节段、汇聚带的后撤区）如何提供岩浆上涌的通道。讨论了岩浆房的充盈、排空与应力重分布过程，以及这些过程如何影响火山的活动性与喷发指数（VEI）。特别关注了大陆裂谷期大规模玄武岩喷发（Large Igneous Provinces, LIPs）与地幔柱活动、岩石圈弱化之间的耦合机制。 第九章：构造活动与地面沉降/地貌失衡 考察了快速构造形变对地貌和水文系统的冲击。分析了大型断层滑移如何通过抬升/沉降导致河道改道、湖泊形成或大规模滑坡。引入了“地形地貌因子”作为衡量构造活动强度的指标，并讨论了在快速构造抬升地区，侵蚀速率与构造剥蚀速率之间的动态平衡。本书强调，地质灾害并非孤立事件，而是长期构造应力平衡被局部快速释放的必然结果。 --- 结语与展望 本书的最终目标是整合地球科学的多个分支——从地球物理学到构造地质学再到地貌学——以提供一个连贯的、基于深部过程的地球系统演化叙事。未来的研究方向将集中于利用高分辨率地球物理成像技术（如全波形反演）来更精确地约束深部物质的流变参数，从而提高对长期构造形变趋势和重大地质事件复发规律的认识。 ---

评分☆☆☆☆☆

阅读《生物地球化学循环》的过程，对我而言，更像是一场关于宇宙奥秘的奇幻之旅，而非关于地球系统运作的科学讲解。我惊叹于作者对黑洞、中子星以及超新星爆炸等宇宙现象的详尽描绘，文字间充满了对未知宇宙的敬畏与好奇。书中对于星系形成和演化的理论阐述，虽然有些部分超出我目前的理解范畴，但其逻辑严谨性和推演过程却令人折服。我被那些关于暗物质和暗能量的讨论深深吸引，它们是宇宙中最神秘的存在，作者试图通过现有的观测数据和理论模型来解释它们，虽然答案依然模糊，但探索的过程本身就足够引人入胜。书中还涉及了关于宇宙生命存在的可能性，以及探测外星文明的方法，这些内容激发了我无限的遐想。作者引用了许多天文学家的观点和最新的研究成果，使得这本书既具有科学的严谨性，又不失科幻小说般的想象力。书中的配图也十分精美，那些遥远星系的图像，仿佛将我带入了宇宙深处，感受宇宙的浩瀚与壮丽。虽然书名似乎暗示着地球上的某些循环，但这本书所展现的宏大宇宙图景，以及对人类在宇宙中位置的哲学思考，远比我预期的要深刻得多，是一本能够拓宽视野、激发思考的佳作。

评分☆☆☆☆☆

当我拿起《生物地球化学循环》这本厚重的书时，脑海中浮现的是关于水、碳、氮等元素在地球上是如何循环往复的图景。然而，这本书的内容却将我带入了一个截然不同的世界——一个关于近代物理学革命的精彩叙述。我读到了爱因斯坦的相对论如何颠覆了我们对时间、空间和引力的认知，以及量子力学如何在微观世界中揭示了粒子行为的奇特性。作者以清晰易懂的语言，解释了波粒二象性、不确定性原理以及量子纠缠等概念，虽然有些理论依然深奥难懂，但作者的讲解方式让我逐渐领略到了其中的精妙之处。书中对核能的发现和应用、原子弹的制造以及粒子加速器的发展历程进行了详细的介绍，这些历史事件不仅改变了人类的科技进程，也对世界格局产生了深远的影响。我尤其对书中关于物理学家的群体和他们之间的思想碰撞感到着迷，那些伟大的头脑如何一步步推动科学的边界，这种智慧的火花让我深受启发。书中的一些示意图和照片，虽然不多，但却恰到好处地帮助我理解那些抽象的物理概念。尽管书名与内容似乎没有直接联系，但这本关于物理学发展史的著作，以其深刻的洞察力和引人入胜的故事，让我对科学的探索精神充满了敬意。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名是《生物地球化学循环》，但读完之后，我并没有在其中找到任何关于元素在自然界中如何迁移、转化以及生命体如何参与其中的详细论述。相反，我沉浸在一系列引人入胜的古代文明考古发现中。书中详细描绘了神秘的玛雅文明如何构建他们宏伟的金字塔，以及他们衰落后那些令人费解的谜团。作者以生动的笔触，带领读者穿越时空，去探索那些被历史尘埃掩埋的城市遗迹，仿佛亲身经历了挖掘现场的激动人心。从墨西哥的丛林深处到埃及的尼罗河畔，每一个章节都充满了考古学的魅力。书中有大量精美的图片，展示了出土的文物，如精美的陶器、复杂的雕刻以及神秘的象形文字。我尤其被书中对古代天文观测的描述所吸引，那些精密的计算和预测，在没有现代科技的年代是如何实现的，这本身就是一项伟大的成就。此外，书中还探讨了不同文化之间可能存在的交流与影响，例如腓尼基人是否曾远航至美洲，以及他们带来的技术和知识如何塑造了早期文明的发展。虽然我对生物地球化学循环这个书名感到困惑，但这本书对古代文明的深入挖掘和生动描绘，无疑是一次充满惊喜的阅读体验，让我对人类历史的早期阶段有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，当我翻开《生物地球化学循环》这本书时，我期待的是对自然界中物质能量流动过程的系统性介绍，但书中所呈现的内容却完全走到了另一个方向。这本书更像是一本关于艺术史的深度剖析，特别是对文艺复兴时期意大利艺术的详细解读。作者对达·芬奇、米开朗琪罗和拉斐尔等大师的生平、创作过程以及他们的作品进行了深入的研究和评价。我被书中对《蒙娜丽莎》的神秘微笑，《大卫》雕塑的完美比例，以及《雅典学院》中错综复杂的人物关系和哲学寓意的解读深深吸引。作者不仅分析了这些艺术品的技法和风格，更深入探讨了它们在当时社会、宗教和政治背景下的意义，以及它们对后世艺术产生的深远影响。书中大量的艺术品高清图片，让我在阅读文字的同时，也能直观地欣赏到这些传世之作的魅力。我尤其喜欢作者关于艺术与科学相结合的观点，比如达·芬奇在解剖学、工程学等方面的研究如何体现在他的艺术创作中，这种跨学科的视角让我对文艺复兴时期的人文精神有了更深的理解。虽然书名与内容关联不大，但这本书无疑为我打开了一扇了解西方艺术史的窗户，让我领略到了那个辉煌时代艺术的博大精深。

评分☆☆☆☆☆

手捧《生物地球化学循环》这本书，我本以为会深入了解地球上各种元素的流转过程，但出乎意料的是，这本书却为我呈现了一幅关于人类语言演变和发展壮阔的历史画卷。作者从人类最古老的口头语言出发，追溯了文字的起源和演变，分析了不同语系之间的亲缘关系以及它们如何随着人类的迁徙和文明的发展而传播和分化。我被书中关于古埃及象形文字、苏美尔楔形文字以及古希腊字母的起源和解读过程深深吸引，这些文字承载着早期人类的智慧和文明的印记。作者还探讨了印刷术的发明对语言传播和知识普及所带来的革命性影响，以及现代语言学如何通过科学的方法来研究和分析语言的结构和规律。书中对不同文化背景下的语言特征和表达方式进行了对比分析，让我看到了语言的丰富多样性和其背后深刻的文化内涵。我尤其喜欢作者关于语言如何塑造思维方式的观点，语言不仅仅是沟通的工具，更是我们认知世界、理解他人的重要媒介。虽然这本书的书名与内容似乎风马牛不相及，但它以其宏大的视野、严谨的考证和引人入胜的叙述，让我对人类语言的奥秘有了全新的认识，是一本极具启发性的读物。

评分☆☆☆☆☆

生物所需要的化学元素在生物体与外界环境之间的转运过程。“地球”一词在这里指生物体外的自然环境。生物体内的化学成分总是在不断地新陈代谢，周转速度很快，由摄入到排出，基本形成一个单向物流。在生物体重稳定不变的条件下，向外排出多少物质，必然要从环境再摄入等量的同类物质。虽然新摄入的物质一般不会是刚排出的，但如果把环境中的同类物质视为一个整体，这样的一个物流也就可以视为一种循环。物流可能只是某个生物与环境之间的交换，也可能是由绿色植物开始，通过复杂的食物链再返回自然界。农业施肥和畜牧喂饲等是生物地球化学循环中的人工辅助环节。

评分☆☆☆☆☆

本书用精炼的语言，将一门覆盖范围宽泛，每个专题都深不见底的学问，讲得引人入胜，用简单明了，有理有据的方式，为关心环境保护，对人类活动影响地球生态稳定性由兴趣的读者，提供了一个量化、科学、多元的思考工具。让人领略世界之美、知识之美、理性之美。

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还不错，以后送货能快点。

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太数学化了，工具也是限定的比较大……

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这本书的第二章和第四章是阅读的基础，需要看懂。作者已经用最通俗的语言，对化学热力学、计算机数值模拟两门基础课程进行了高度的概括和提升。个人感觉，就是不看其他的内容，单看这两张，就把自己以前学的知识进行了深层次的整合和提升。一个小时复习一门课的感觉非常之爽，而且不是学了不知道用到什么地方，而是马上就能用，学以致用的感觉非常好。对于没学过这两门课的读者，个人建议，把这两章作为入门课，先看个一两遍，不要管更深入的东西，这两章内容只需要高中毕业的基础就能看懂。跟着作者的思路，把这两章的知识，在后面几章具体讲各元素的循环的过程中反复运用几遍，收获会非常大。如果后续需要深入研究，各找一本标准的国内教材当手册用就可以了。

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听了这话，他高兴极了，拿着这片叶子奔到集市上，用叶子遮住眼睛，伸手就去拿人家的东西，结果被当场抓住。当人们弄清原委后，都笑他：“真是一叶障目，不见泰山啊。”

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水循环　液态水是可溶性营养物的重要载体。由于陆地上江河归海是单向流动，所以溶于水中的营养物从陆地流失后便难以返回。海水占地球总水量的97％；淡水只占3％，其中又有3/4为固态(冰)。所以陆地上可利用的淡水不足地球总水量的1%。淡水湖泊含水量占地球总水量的0.3％,土壤含水量也占0.3％,河流只占0.005%，还有少量水结合于生命活质中。陆地上的淡水分布很不均匀，有地区差异，也有季节年度差异。淡水分布不匀，再加上工业大量用水和水质污染等，这都使淡水资源问题日益突出。

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水分的垂直移动主要表现为3种情况:一是太阳辐射的热力作用使水面及土壤表层的水分蒸发；二是植物根系吸收的大量水分经叶面蒸腾；三是空中的水汽遇冷后又凝结降落。空中气态水的周转速度很快，一般持水量不大。水分的水平移动，在空中表现为气态水随气流的移动，在地面表现为液态水自高向低的流动。所以，水循环的动力就是太阳辐射和重力作用。

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生物所需要的化学元素在生物体与外界环境之间的转运过程。“地球”一词在这里指生物体外的自然环境。生物体内的化学成分总是在不断地新陈代谢，周转速度很快，由摄入到排出，基本形成一个单向物流。在生物体重稳定不变的条件下，向外排出多少物质，必然要从环境再摄入等量的同类物质。虽然新摄入的物质一般不会是刚排出的，但如果把环境中的同类物质视为一个整体，这样的一个物流也就可以视为一种循环。物流可能只是某个生物与环境之间的交换，也可能是由绿色植物开始，通过复杂的食物链再返回自然界。农业施肥和畜牧喂饲等是生物地球化学循环中的人工辅助环节。