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自然教育||地球上最大的生命系统——生物圈

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作者:

2020-04-15

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生物圈(biosphere)是地球上特有和最大的生态系统圈层,也是最大的生命系统。它包含了所有生物,生物链和生态环境,以及相互之间关系的全球性开放系统。也是人类和其他生物诞生和生存的空间。具体来讲,是地球的一个外层圈,其范围大约为海平面上下垂直约10公里。包括地球上有的生命存在、由生命过程变化和转变的空气、陆地、岩石圈和水的相互作用。

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生物圈的范围示意图(引自网络)

1875年,奥地利地质学家休斯(E。Suess)首次提出生物圈的概念。他指出地球上有生命活动的领域及其居住环境的整体,包括海平面以上约10000米至下11000米处,其中包括大气圈的下层,岩石圈的上层,整个土壤圈和水圈。但绝大多数生物通常生存于地球陆地之上和海洋表面之下各约100 m厚的范围内,如果地球的大小像一个足球,那么生物圈就像一张薄纸。

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生物圈的物质和能量循环示意图(引自网络)

生物圈主要由生命物质、生物生成性物质和生物惰性物质三个部分组成。生命物质又称活质,是所有生物有机体的总和;生物生成性物质是由生命物质所组成的有机矿物质相互作用的生成物,如煤、石油、泥炭和土壤腐殖质等;生物惰性物质是指大气低层的气体、沉积岩、粘土矿物和水。 

生物圈存在的基本条件是:

1、依赖于太阳的光能。所有生命的生活都需要各种能量,其中最基本的能量来源是太阳能,如绿色的植物唯有吸收太阳能,经过光合作用合成有机物而进入生物的生命循环。

2、依赖于水的存活。水是生命之源,所有的生物体内都含有大量水分,没有水就没有生命。

3、依赖于适宜的温度。要有适宜各种生物生存的不同温度条件,在此温度变化范围内的物质存在气态、液态和固态三种变化。

4、依赖于营养元素。要具备生命物质组成的各种营养元素,如O2、CO2、N、C、K、Ca、Fe、S(氧气 、二氧化碳、氮、碳元素、钾元素、钙元素、铁元素、硫元素)等。

生物圈为生物的生存提供了营养物质、阳光、空气和水、适宜的温度和一定的生存空间,所以地球上有生命存在的地方均属于生物圈。众多生物的生命活动促进了能量流动和物质循环,并引起生物的生命活动发生变化。如果某种生物要从环境中取得必需的能量和物质,那么就要适应环境;倘若环境发生了变化,就会反过来推动生物的适应性,这种反作用促进了整个生物界持续不断的变化。

生物圈不仅是一个统一的整体,还有自我调节的能力。各种生物根据在物质和能量流动中的作用,可以分为三类:1、生产者,主要是绿色植物,它能通过光合作用将无机物合成为有机物,制造养分和其他生物生命所需的主要能量。2、消费者,主要是指动物(包含人类)。其中,直接以植物为生的叫一级消费者(如山羊);直接以植食动物为生的动物叫二级消费者;直接捕食小型肉食动物的叫三级消费者。人是杂食动物。3、分解者,主要是指微生物类,可以把有机物分解为无机物。

以上三类生物和所生活的无机环境共同构成了一个生态系统:生产者从无机环境中摄取能量后合成有机物——生产者被一级消费者吞食,能量传递给了一级消费者——一级消费者被捕食后,再将能量传递给二级、三级…… ——有机生命死亡后,分解者将其分解为无机物复归于环境。这就是一个生态系统完整的物质和能量流动。

生态系统的主要类型有森林生态系统、草原生态系统、湿地生态系统、淡水生态系统、农田生态系统、海洋生态系统和城市生态系统等。只有当生态系统内生物与环境、各种生物之间长期的相互作用下,生物的种类、数量及其生产能力都达到相对稳定的状态时,系统的能量输入与输出才能达到平衡;反过来,只有能量达到平衡,生物的生命活动也才能相对稳定。所以,生态系统中的任何一部分都不能被破坏,否则,就会打乱整个生态系统的秩序。

所以,地球是整个宇宙中唯一已知的有生物生存的地方,生物圈作为一个统一的整体,即是地球上最大的生态系统,又是所有生物共同的家园。我们应该必须明白,人类在生态系统中是消费者的一员,人的生存、健康和发展离不开整个生物圈的繁荣。因此,保护生物圈就是保护我们人类自己。

[责任编辑:杨凡、李佳臻]

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