生物圈
編輯生物圈(源自希臘語 β?ο? bíos life 和 σφα?ρα sphaira sphere),也稱為生態圈(源自希臘語 ο?κο? o?kos environment 和 σφα?ρα),是世界范圍內所有生態系統的總和。 它也可以稱為地球上的生命帶。 生物圈(技術上是一個球殼)實際上是一個封閉的物質系統,輸入和輸出最少。 在能源方面,它是一個開放系統,光合作用以每年約 130 太瓦的速度捕獲太陽能。 然而,它是一個接近能量平衡的自我調節系統。 根據最一般的生物生理學定義,生物圈是整合所有生物及其關系的全球生態系統,包括它們與巖石圈、冰凍圈、水圈和大氣層元素的相互作用。 生物圈被假定已經進化,從至少大約 35 億年前的生物生成過程(生命從非生命物質自然創造,例如簡單的有機化合物)或生物發生(生命從活物質創造)開始。
在一般意義上,生物圈是任何包含生態系統的封閉的、自我調節的系統。 這包括人造生物圈,例如生物圈 2 和 BIOS-3,以及其他行星或衛星上的潛在生物圈。
術語的來源和使用
編輯生物圈一詞是地質學家 Eduard Suess 于 1875 年創造的,他將其定義為地球表面生命棲息的地方。
雖然這個概念有地質起源,但它表明了查爾斯·達爾文和馬修·F·莫里對地球科學的影響。 生物圈的生態背景來自 1920 年代(見 Vladimir I. Vernadsky),早于 1935 年 Arthur Tansley 爵士引入生態系統一詞(見生態史)。 Vernadsky 將生態學定義為生物圈的科學。 它是一個綜合了天文學、地球物理學、氣象學、生物地理學、進化論、地質學、地球化學、水文學以及一般而言所有生命科學和地球科學的跨學科概念。
狹義定義
地球化學家將生物圈定義為活生物體的總和(生物學家和生態學家所指的生物量或生物群)。 從這個意義上說,生物圈只是地球化學模型的四個獨立組成部分之一,其他三個部分是地圈、水圈和大氣圈。 當這四個組成領域組合成一個系統時,它被稱為生態圈。 這個詞是在 1960 年代創造的,涵蓋了地球的生物和物理組成部分。
第二屆封閉生命系統國際會議將生物圈定義為地球生物圈模擬和模型的科學技術; 即人造地球生物圈。 其他可能包括創建人工非地球生物圈——例如,以人類為中心的生物圈或原生火星生物圈——作為生物圈主題的一部分。
地球的生物圈
編輯年齡
地球上存在生命的最早證據包括在西格陵蘭 37 億年前的變質沉積巖中發現的生物石墨和在西澳大利亞 34.8 億年前的砂巖中發現的微生物墊化石。 最近,在 2015 年,在西澳大利亞 41 億年前的巖石中發現了生物生命的遺跡。 2017 年,據宣布在加拿大魁北克省 Nuvvuagittuq 帶的熱液噴口沉淀物中發現了推定的微生物化石(或微化石),這些沉淀物已有 42.8 億年歷史,是地球上最古老的生命記錄,表明幾乎是瞬間出現的 44 億年前海洋形成后的生命,以及 45.4 億年前地球形成后不久的生命。 根據生物學家 Stephen Blair Hedges 的說法,如果生命在地球上出現得相對較快……那么它可能在宇宙中很常見。
范圍
地球的每一部分,從極地冰蓋到赤道,都有某種生命存在。 微生物學的最新進展表明,微生物生活在地球陸地表面的深處,在所謂的不適宜居住的地區,微生物生命的總質量,以生物量計算,可能超過地表所有動植物生命。 地球上生物圈的實際厚度很難測量。 鳥類通常在高達 1,800 米(5,900 英尺;1.1 英里)的高空飛行,魚類在波多黎各海溝的水下生活高達 8,372 米(27,467 英尺;5.202 英里)。
地球上的生命還有更極端的例子:在海拔 11,300 米(37,100 英尺;7.0 英里)處發現了魯佩爾禿鷲; 斑頭雁在至少 8,300 米(27,200 英尺;5.2 英里)的海拔高度遷徙; 牦牛生活在海拔高達 5,400 米(17,700 英尺;3.4 英里)的地方; 山羊的壽命可達 3,050 米(10,010 英尺;1.90 英里)。 這些海拔高度的食草動物依賴地衣、草和藥草。
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