生物水的三个重要概念与数据（2014修订版）

张学文,2014/5/19

我在2012/10/28写了关于本标题的博客，http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2024&do=blog&id=627023

，现在（2014/5/19）修订了一个认识，即把鱼类呼吸吞吐的水分排除在生物水循环量之外，并且补入了蒸腾量与蒸发量的比值等物理量，另外提出水分循环图解里应当补充生物水部分。

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近年事。这里提几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，这个数量在生态学里是有的）是多少的基础上乘一个系数：生物体的平均（各种生物的数量加权平均）的含水百分率f。从而获得生物水的总水量m1,即m1=M×f。而f的值对于不同物种，大约变化在65%-95%，而且各种生物的数量不同，我们初步取f=0.8，各种生物（动物、植物、微生物）的总体重M相当于1mm厚的水层，于是m1=1×0.8,即生物水平铺地球表面的厚度约为0.8毫米。

2.      生物水循环量，m2/a：地球上存活着的生物在单位时间（如一年）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、植物每天的吸收的水量（它大致与所谓蒸腾量差不多），但是不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。它的量纲是M/T,即质量/时间，其规模自然是小于自然水分的年蒸发量，1000mm/a，而每年的数值大于生物水存在量m1，我估计其每年的运转数量是m1的50倍。即40mm/a。我们的农业灌溉量是其体现的一部分。

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、鸡下了蛋）、生物个体的死亡等而使其生物水脱离生物活体。它的量纲是M/T,即质量/时间，如kg/a。我们把它暂时用m3/a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。

4.      全球的蒸腾量与蒸发量的百分比f:我们知道通过生物体进入大气的水分单独称为蒸腾量，它是下垫面的水分蒸发总量的一部分。地球上生物繁荣，则蒸腾量在地球下垫面蒸发量中占的百分比就大。所以蒸腾量与蒸发量的比值体现着地质时期生物在地球上繁荣程度。我们需要分析这个比值以及它在各个地质时期的数值。

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。

地球上的1毫米水层质量大约是5×10的14次千克。凋落量与生物水循环量的单位是千克/年，或者对应的全球水层的毫米数/年）

参考了尚玉昌著的普通生态学第3版，北京大学出版社，394页的生态学数据

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。

其实，生态学、生物学应当对每个物种的此类对应值都应当做估计，当然这个工作量就非常大了。

我们经常看到地球的水分循环的一般模型。我认为现在应当把生物水也嵌入到这个全球水分循环图解模型中（我将在另外博客再谈）。谈地球水分循环也不应当忽视其生物水分量。