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生物水的3个重要概念与数据值
张学文,2012/10/28
空中水、地表水、地下水和生物水是地球水科学的四大领域。其中的生物水与前者并列起来分析是最近的事,也是很有启发和待开发的事。这里提3个个人认为重要的生物水的有关概念。
1. 生物水存在量m1:地球上生物水的总量是多少。即在已经知道目前(或者某地质时期)存活着的各种生物(动物、植物、微生物)的总体重M(应当称为生物量)是多少的基础上乘一个系数f,生物体的平均的含水百分率f。从而获得生物水的总水量m1, 即m1=M*f。曾经估算过地球上的M大约是2毫米厚的水层平铺地球的质量。而f应当是接近1的一个数,0.7-0.8…)。我们粗算取f=1,即M=m1。如果考虑它与空中水的关系,应当认为它必然小于空中水的总量。
2. 生物水循环量,m2:地球上存活着的生物在单位时间(如一天)所需要吸收的水分是多少。这应当包括例如人类每天供喝多少水分、所有植物每天的蒸腾量,也包括鱼类等海洋生物每天吞吐的海水数量。即每天有这么水分出入地球上的所有生物体。我估计每天的这个量可能比M还大,即每年的数量是m1的100倍。而这个量涉及地球上水分循环周转量中的生物分支的大小,也要考虑蒸腾量应当小于地球的总蒸发量。
3. 生物水凋落量,m3:地球上每年有多少生物体的水分通过生物体的成熟(如葡萄被摘取下了)、脱离生物活体(如落叶、我们吃了葡萄、西瓜)、生物个体的死亡等而使其生物水脱离生物活体。我们把它暂时用m3表示。每年有多少水分随着生物体脱离存活状态?它应当与生态学里的初级生产力是一个数量级的量。人类的农产品数量是凋落量的一部分。
下面是对它们的数量级的初步估量表
全球生物水特征量
(单位:总质量,以千克计,也可以以全球面积上对应的水层厚度,毫米计。
1毫米大约是5*10的14次千克)
参考尚玉昌的普通生态学第3版,北京大学出版社,394页的生态学数据
地球上的所有生物的特征水量水 |
临时符号 |
单位(全球的质量或者水层厚度) |
数量级 |
说明 |
生物水的存在量(现代所有生物体内的水分总量) |
m1(存在量) |
千克,毫米厚 |
10^15千克,2mm |
与生态学的生物量大致对应 |
生物每年吞吐的水量(如树每天吸水量、鱼每天吞吐的水等等) |
m2(循环量) |
千克/天,毫米/天 |
是m1的100倍?, |
张学文估计 |
每年脱离生物活体的物质所对应的水量(如落叶、作物秸秆、农产品中的水分) |
m3(凋落量) |
千克/年,毫米/年 |
是m1的1/10, 0.2mm/a |
与生物的初级生物量对应 |
自然降水量 |
r |
mm/a |
1000mm/a |
把降水量列出来做参考 |
一个学科的建设,其基本概念的建设是很基础的事。我认为生物水研究中,这些宏观量是重要的,需要估算的,而且与全球水分循环是有关的。谈生物水,这些量是不能回避的。谈地球水分循环也不应当忽视它。
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