第二节 生物与环境

一、环境与生物圈

（一）环境的不同意义

就生态而言，环境是指某一特定生物有机体或生物生存与发展的各种因素的总和。在环境科学中，环境是指围绕着人群的空间以及其可以直接或间接影响人类生活与发展的各种因素的总体。由此可见，生态学与环境科学分别所指的环境，无论其涉及的范围还是包括的因素来看，都是有区别的，其原因在于所针对的主体不同。生态学所指的环境，一般是以生物为主体；而环境科学指的是人类环境，它是以人群作为主体的。所以，环境所包括的范围和因素，是随着它所特指的主体的变化而变化的。从这个意义上讲，离开了主体的环境是没有内容的，也是毫无意义的。总之，环境就其概念而言是具体的，也是客观存在的，但又是相对的。因为，在涉及到环境时，必然要包含着它特定的主体。

生态因子是指环境中相对于生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素，如温度、水分、氧、二氧化碳、食物和其他相关生物等，在生态因子中生物生存所不可缺少的环境要素，称之为生物的生存因子。而环境因子则是指生物体外部的全部环境要素。也就是说，在环境因子中， 那些对生物生存与发展起关键作用的环境要素，才是生物生存所必需的生态因子。

（二）生物圈

生物圈是指地球上有生物的那部分空间。它包括海平面以上 10 公里和海

平面以下 10 公里这样一个空间范围。

当原始大气圈和原始水圈在地球上出现的时候，地球还是一个没有生命的世界，陆地上没有草木和虫兽，天空没有飞鸟，水中没有鱼虾，地球表面是一片荒凉的景象。但是，在原始的地壳（岩石圈）和水圈中，早已存在着的碳氢化合物，并与氮、氧等其他元素一起，经过漫长的历史时期，演变成为能够生长和繁殖的原始生物。原始生物首先在海洋的较深层水体中，经过一定的发展阶段，它们才扩展到陆地上，并逐渐占领了浩瀚的海洋和辽阔的陆地，进而进入低层大气层的每一个角落，从而形成了生物占据与生存的生物圈。生物圈形成之后，便参与了对岩石圈、大气圈和水圈的改造，促进了地球的发展。因此，生物圈的出现，标志着地球的发展进入了一个新的更加高级的阶段。地球上各圈层之间互相渗透与相互作用，致使地球得以继续分化与发展，尤其是在人类出现之后，随着人口的增加和人类日益增进的科学技术和干扰作用的加强，更加速了地球的分化和各圈层之间的关系。我们知道，在生物圈中的生活物质，通常是由大规模的能量与化学元素循环来维持的。然而，所有这些循环必然受到人类活动的影响。长期以来，特别是在本世纪 50 年代以来，一些发达国家伴随着工业的畸型发展，以及对自然资源和能源的掠夺性开发利用，给生物圈同时也给人类自己居住和生活的环境，带来了严重的损害。因此，对保护生物圈问题的研究，越来越引人注目。

作为地球表面一个外套的生物圈，具有三个方面的特点：（1）太阳为其充足能量的外界来源。（2）它是有大量液态水的区域。（3）它里面有介于物质的液态、固态和气态之间的界面。地球上的全部生命所依赖的能源是太阳，而太阳辐射的能量只是依靠具有叶绿素的生物进行光合作用产生有机物

而进入生物圈中，从而进行物质循环、能量流动和信息传递。生物圈中的这些生物是囊色植物、紫色细菌、蓝绿藻、浮游植物以及高等植物的巨大群体。一般说来，生物圈包括地表、土壤和大气的表层，以及海洋、湖泊和河流的表层水。凡是有阳光照射的地方，就是生物圈所包括的空间范围。

通过生物圈的现代能量学研究，现已查清存在着多种能量反应过程。其中主要的还是绿色植物的光合作用还原二氧化碳，生成有机化合物和分子氧。可以认为，光合作用的全部化学反应的结果，是产生一个较氧化的生物圈部分。在生物圈中，通过生活有机体的物质移动，涉及到比水和二氧化碳所含有的更多的元素，除了碳、氢、氧以外，所有的生物都需要氮、磷、硫、钠、钾、钙、镁、铁、锰、钴、铜、锌和氯等，而有的生物为了维持其特殊的机能，还需要铝、硼、溴、碘、硒、铬、铝、钒、硅、锶、钡和镍等。所有这些元素都很有规律地出现在生物圈的相应的生物中。