第六章 人与生物圈

地球是人类赖以生存的家园。

数十亿年生命的演化，不断改变着地球的环境，使地球从荒芜不毛之地，逐渐演变成生命的乐园。然而，人类活动在很大程度上改变了地球的环境，使这个星球上许多生物的生存受到了严重威胁，并且危及人类的生存与发展。现在，越来越多的人认识到，在对待地球家园的问题上，人类不能只知索取，不知保护；更不能只图眼前利益，不顾长远利益。只有运用生态学的基本原理，正确处理人与资源和环境的关系，走可持续发展之路，才是人类唯一正确的选择。

第一节 生物圈的稳态

地球上所有的生物与其无机环境一起，构成了这个星球上最大的生态系统——生物圈。至少在现在和可预见的将来，人类的生存和发展都要依赖于生物圈。那么，生物圈的运转有哪些内在的规律？人类活动对生物圈会造成怎样的影响？在资源和环境危机日益严重的今天，研究这些问题显得尤为重要。

回忆所学知识，想一想，地球适于生物生存的环境条件有哪些？

生物圈的概念

在浩瀚的宇宙中，地球是人类迄今为止所发现的唯一有生命的星球。生命之所以能够在地球上诞生，是由地球的环境条件所决定的。在整个地球的表面分布着三个圈层：岩石圈、水圈和大气圈。这三个圈层为生物的生存和发展提供了必要的物质基础和空间条件。

在大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部(主要是土壤层，又叫土壤圈)，是各种生物的生存场所。地球上由各种生物和它们的生活环境所组成的环绕地球表面的圈层，叫做生物圈(如图)。换句话说，生物圈就是指地球上的全部生物和它们的无机环境的总和。

生物圈的形成是地球的理化环境与生物长期相互作用的结果。地球的气候变化和地壳变迁对生物的生存和进化有着巨大的影响，自然选择决定了生物与环境的和谐统一。生物的生命活动又不断改变着地球的理化环境，反过来又影响着生物的进化。例如，原始大气中没有氧气，因此，地球上最初出现的生物都是厌氧型的。海洋中营光合作用的生物的出现，使大气圈中有了氧气。氧气的增多为生物进行需氧型代谢创造了条件，使需氧型生物的出现成为可能。由于需氧型代谢比厌氧型代谢能量利用效率高，因此，需氧型生物的出现使地球上的生命活动更趋活跃，生物进化的进程也随之加快。高等动物正是在这个基础上发展起来的。此外，由于大气圈中氧气增多，在平流层形成能够吸收大部分紫外线的臭氧层，使地球表面除海水对生物起到蔽护作用以外，又增加了一层保护层(如图)，从而为古生代植物的登陆创造了条件。由此可见，生物圈是地球上生物与环境共同进化的产物，是生物与无机环境相互作用而形成的统一整体。

为什么需氧型代谢比厌氧型代谢能量利用效率高？

生物圈稳态的自我维持

作为地球上最大的生态系统，生物圈的结构和功能能够长期维持相对稳定的状态，这一现象称为生物圈的稳态。那么，生物圈为什么能够维持自身的稳态呢？首先，从能量角度来看，源源不断的太阳能是生物圈维持正常运转的动力。太阳能转变为生物能够利用的化学能是通过绿色植物的光合作用实现的。这是生物圈赖以存在的能量基础。

第二，从物质方面来看，大气圈、水圈和岩石圈为生物的生存提供了各种必需的物质。生物圈内生产者、消费者和分解者所形成的三极结构，接通了从无机物到有机物，经过各种生物的多级利用，再分解为无机物重新循环的完整回路(如图)。生物圈可以说是一个在物质上自给自足的生态系统，这是生物圈赖以存在的物质基础。

为什么说生物多样性是生物圈自动调节能力的基础？

第三，生物圈具有多层次的自我调节能力。例如，大气中二氧化碳含量增加时，会使植物加强光合作用，增加对二氧化碳的吸收；一种生物绝灭后，生物圈中起相同作用的其他生物就会取代它的位置；某种植食性动物数量增加时，有关植物种群和天敌种群的数量也随之变化，从而使这种动物种群的数量得到控制。

人类能够依靠生物圈的自动调节能力来控制人口增长吗？

生物圈虽然具有自我维持稳态的能力，但是，这种能力是有限度的。人类活动在许多方面对生物圈造成的影响已经超过这种限度，对生物圈的稳态造成严重威胁。

人类活动对生物圈的影响

人类生存繁衍的历史可以说是人类社会与生物圈相互作用、共同发展的历史。人类所需的物质和能量都要从生物圈中获得，生物圈是人类生存和发展的物质基础。在人类社会的初期，人们靠采集和狩猎生活，生产力水平很低，活动范围狭窄，对生物圈的影响较小。进入农业社会以后，人类已经能够改变局部地区的自然生态系统，如将森林和草原开垦为农田、饲养家畜等，这就使人类的食物来源在很大程度上摆脱了对野生动植物的依赖，但是，也造成了水土流失、土地沙漠化等地区性的环境问题。

进入工业社会以后，随着科学技术的发展，人类向生物圈索取资源的数量和速度急剧增加，向环境中排放的废物也远远超过生物圈的自动净化能力，使生物圈的稳态受到破坏，造成了全球性的资源危机和环境危机。从能量方面来说，人类除了为满足生理上的需要而摄取有机物中的能量之外，还大量动用生物圈经过漫长的岁月积存起来的化石能源——煤炭、石油和天然气。这就使得生物圈中能量的消耗大于能量的固定，使能量的收支失去平衡。从物质循环方面来说，人类大规模的生产活动，使生物圈中大量的物质资源被快速消耗，却得不到相应的补充和恢复，结果导致严重的资源危机；人类活动产生的废弃物，大多是直接排放到无机环境中，其中有许多物质是难以分解的，或者难以在短时间内分解，这样就在一定程度上阻断了生物圈物质循环的回路，并且造成严重的环境污染。在与其他生物的关系方面，人类活动造成森林、草原等自然生态系统受到严重破坏，物种灭绝速率大大加快，生物多样性蒙受巨大损失，生物圈的自动调节能力也因此受到很大影响。

生物圈的保护和人类社会的可持续发展

人类只有一个地球，只有一个生物圈。人类的生存和发展不可能脱离生物圈。地球和生物圈的危机，实际上就是人类的危机。为了摆脱这种危机，许多国家的政府和人民都积极行动起来，认真研究生物圈的现状和发展趋势，总结以往的经验教训，为保护生物圈的稳态、实现可持续发展而努力。生物圈的稳态是人类社会和经济持续发展的基础。为了维持生物圈的稳态，人类应当改变自己的生产和生活方式。在能源方面，一方面要节约能源，实现能源的清洁生产；另一方面，要努力开发新的能源。在物质生产方面，应当努力建立无废料生产体系，也就是将传统的“原料——产品——废料”的生产模式，改变为“原料——产品——原料——产品”的生产模式，实现物质的循环利用。我国在20世纪80年代兴起的生态农业，就是这方面的有益探索。在对待野生生物资源的问题上，应当在合理利用的同时加强保护；对于濒危物种，应当禁止采伐或捕杀，并采取人工繁育和建立自然保护区等措施进行保护。我们相信，随着人类文明的发展和科学技术的进步，人类一定能够处理好经济发展与环境保护的关系，人与生物圈的关系会朝着更加和谐的方向发展。

一、填充题

1．生物圈的范围包括大气圈的______、______的全部和______。

2．生物圈维持正常运转的动力是______。

二、判断题

1．地球上所有生物的总和就是生物圈。( )

2．生物圈是不断发展变化的。( )

3．人类活动不会影响生物圈的稳态。( )

三、简答题

从物质循环利用的角度看，人类的物质生产活动与生物圈的有什么不同？对你所接触到的某项工农业生产活动，从生态学角度提出改进的建议。