选修课论文

人类生态学

——什么叫生物圈？怎样理解生命的产生、存在和发展都是有条件的？

通过为期一学期的人类生态学学习感觉收获颇丰，这次结课论文我选的是什么叫生物圈？怎样理解生命的产生、存在和发展都是有条件的？这也是我相对而言最感兴趣的的话题。

首先我们来了解一下生物圈的相关内容，地质学家爱德华·苏威斯于1875年最早使用生物圈这个词。它本来是一个地质学的词。它显示了查尔斯·罗伯特·达尔文和马修·方丹·莫里的理论对地球科学的影响。1920年代生物圈这个词获得它的生态意义。1935年生态系统这个词被引入。弗拉基米尔·沃纳德斯基将生态学定义为研究生物圈的科学。生物圈这个概念今天集合了天文学、地质物理学、气象学、生物地理学、演化论、地质学、地质化学、水文学等多项科学，可以说它集合了所有与地球和生命有关的科学。生物圈（Biosphere）是指地球上所有生态系的统合整体，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。它包括地球上有生命存在和由生命过程变化和转变的空气、陆地、岩石圈和水。从地质学上的广义角度上来看生物圈是结合所有生物以及它们之间的关系的全球性的生态

系统，包括生物与岩石圈、水圈和空气的相互作用。生物圈是一个封闭且能自我调控的系统[1]。地球目前是整个宇宙中唯一已知的有生物生存的地方。一般认为生物圈是从35亿年前生命起源后演化而来的。

然而在对于生物圈的理解上总会有侠义和广义的理解，地球上所

有的生物与其环境的总和就叫生物圈。生物圈是地球上最大的生态系统，也是最大的生命系统。其中狭义的定义解释为一些生物学家和地质学家使用生物圈这个词时使用一个比较狭义的定义。比如地质化学家将生物圈定义为所有生物的总和。“人为定义，随着人的发现改变”这个定义将生物圈定义为地球的四个圈（另三个为大气圈、水圈和岩石圈）之一，通常认为该圈位于大气圈底部、水圈全部和岩石圈上部。这个狭义的定义是现代科学的专业化导致的。有些科学家更喜欢使用1960年代出现的“生态圈”这个词来代表这个狭义的定义。另一部分广义的定义为另外的一些学者则采取广义的生物圈定义：任何包含多个生态系，形成封闭而能自我调控的系统总称 [2]。例如：1990年代出现的生物圈计划生物圈二号、外太空中的某些具生物的星球，即被部份学者视为是一个生物圈。

上面结单的了解了生物圈的定义，我们接着看有关生物圈所囊括的区域，生物圈包括海平面以上约10000米至海平面以下10000米处，包括大气圈底部（可飞翔的鸟类、昆虫、细菌等），岩石圈的表面（是一切生物的“立足点”），水圈的大部（距离海平面150米内的水层）。生物圈为生物的生存提供了基本条件：营养物质、阳光、空气和水、适宜的温度和一定的生存空间。但是，大部分生物都集中在地表以上100米到水下100米的大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈等圈层的交界处，这里是生物圈的核心。生物圈生物圈里繁衍着各种各样的生命，为了获得足够的能量和营养物质以支持生命活动，在这些生物之间，

存在着吃与被吃的关系。“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”，这句俗语就体现了这样一种简单的关系。但是，要维持整个庞大的生物圈的生命活动，这么简单的关系显然是不行的。生物圈有自我调节的能力。生物圈是一个统一的整体。

为什么说生命的产生、存在和发展都是有条件的？

其中很多因素是我们不可以控制的但是它是相对存在的且非常

适合的，比如日地距离适中、地球自转速度较快、地球外围存在大气层（保护作用）、地球表面水的存在（调节作用）、地球公转轨道的偏心率小、地球的体积和质量大小适中。这些都是基本是人生存，发展所依赖的，不可或缺的。

地球上之所以有生命的产生和存在，是因为地球上有水，有大气，有组成生命物质必要的碳、氢、氧、氮等元素，有适中的地表气温。这些因素彼此关联，互相影响，持续长久地存在，使生命有一个相对稳定的发生、发展、进化的过程。而在这一过程中，适中的地表气温起到了决定性的作用。如果地球表面平均气温比现在高得多，则由于热扰动太强，原子根本不能结合在一起，碳、氢、氧、氮也就不可能形成分子，更不用说复杂的生命物质了；如果地球表面平均气温比现在低得多，则因气温过低分子将牢牢地聚集在一起，只能以固态和晶体存在，生命也无法形成和生存。

生物圈中的各种生物，按其在物质和能量流动中的作用，可分为：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。消费者，主要指动物（人当然也包括在内）。有的动物直接以植物为

生，叫做一级消费者，比如羚羊；有的动物则以植食动物为生，叫做二级消费者；还有的捕食小型肉食动物，被称做三级消费者。至于人，则是杂食动物。分解者，主要指微生物，可将有机物分解为无机物。这三类生物与其所生活的无机环境一起，构成了一个生态系统：生产者从无机环境中摄取能量，合成有机物；生产者被一级消费者吞食以后，将自身的能量传递给一级消费者；一级消费者被捕食后，再将能量传递给二级、三级……最后，当有机生命死亡以后，分解者将它们再分解为无机物，把来源于环境的，再复归于环境。这就是一个生态系统完整的物质和能量流动。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。请大家善待所有的动物。

总的来说整个系统的完整且完美输出循环就是我们生命的产生、存在和发展的条件。

通过一学期的人生生态学学习学到了很多有趣而且富含营养的

知识，以上就是我此学期结课论文，望老师查收，谢谢！

湖南科技大学潇湘学院

电气工程及其自动化三班 1154010308 郭炎明