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[拼音]:shengwuquan
[英文]:biosphere
地球上有生命存在的特殊外殼。它包括大氣圈的下部、岩石圈上部和整個水圈。生物圈的成分、結構、動力學和空間分佈的最重要特徵是由活的有機體的活動決定的。這裡有大量液態水,有來自太陽的充足的能量,有介於物質的液態、固態、氣態之間的介面。在這裡,生物之間、生物與環境之間進行著相互作用,進行著物質、能量、資訊交換,地球物質進行著生物地球化學迴圈,從而形成生物圈物質運動的不斷髮展過程。
1875年,奧地利地質學家E.徐士首先提出生物圈概念。蘇聯地球化學家В.И.維爾納斯基於1926年和1929年分別在蘇聯和法國作了兩次以生物圈為題的講演。他首先對生物圈進行了地球化學研究,論證了生物圈學說。現代科學揭示的生物圈有如下基本特徵:
(1)它是完整的系統,是一個有機統一的整體。從空間結構來看,生物圈是地球上最大的生態系統,它又可進一步分為許多不同等級的子系統。有序性和自組織性是其最主要的系統特徵。生物圈中各種因素按一定的規律進行物質、能量、資訊交換,生態系統按一定的規律運動,表現了結構和功能的統一性,從而構成動態平衡的自然系統──有機統一整體。從時間發展來看,生物圈是不斷地發展的系統。它在地球上有時間的開始,並經歷不同的演化階段。今天的生物圈是生物與環境對立統一運動的歷史結果。
(2)生物圈是能量轉換器。它把宇宙輻射,主要是太陽能轉變為有效的地球能。在生物圈中,首先是植物的光合作用,直接利用太陽能製造有機物質,然後由動物和微生物進一步改造植物所製造的化合物。整個活的自然界就是把太陽能轉變為地球有效能量的過程。能量的這種轉化是生物圈活物質的重要屬性,是地殼的一種重要機制。
(3)活物質的地球化學功能是生物圈的主要機制。活物質即地球表面活的有機體的總和。地球上的全部有機體以其重量、化學成分、能量、時間和空間分佈參與地球化學過程。它們對地球表面的作用改變了地球原有的物質迴圈系統,產生了許多新的物質運動,起著改變整個地球外殼的作用。現代大氣圈、現代岩石圈,特別是土壤以及許多礦物和可燃性生物巖、石灰岩等等,都是在生物參與下形成的。活物質已經成為地球表面最強大的地質營力之一。
(4)生物圈必然要向智慧圈過渡。人類的出現是生物圈物質演化的必然產物。隨著人的產生,生物圈受到新的力量──人的智慧和勞動的改造,出現了為人類提供資源的功能。這就使生物圈演化到了一個新階段──智慧圈。智慧圈是地球新的地質現象,人在這裡成為巨大的地質力量,人的作用成為地殼演化的新機制。對人與生物圈的研究是現代科學重要的課題之一。