生物圈

生物圈（源自希腊语 βίος bíos life 和 σφαῖρα sphaira sphere），也称为生态圈（源自希腊语 οἶκος oîkos environment 和 σφαῖρα），是世界范围内所有生态系统的总和。 它也可以称为地球上的生命带。 生物圈（技术上是一个球壳）实际上是一个封闭的物质系统，输入和输出最少。 在能源方面，它是一个开放系统，光合作用以每年约 130 太瓦的速度捕获太阳能。 然而，它是一个接近能量平衡的自我调节系统。 根据最一般的生物生理学定义，生物圈是整合所有生物及其关系的全球生态系统，包括它们与岩石圈、冰冻圈、水圈和大气层元素的相互作用。 生物圈被假定已经进化，从至少大约 35 亿年前的生物生成过程（生命从非生命物质自然创造，例如简单的有机化合物）或生物发生（生命从活物质创造）开始。

在一般意义上，生物圈是任何包含生态系统的封闭的、自我调节的系统。 这包括人造生物圈，例如生物圈 2 和 BIOS-3，以及其他行星或卫星上的潜在生物圈。

生物圈一词是地质学家 Eduard Suess 于 1875 年创造的，他将其定义为地球表面生命栖息的地方。

虽然这个概念有地质起源，但它表明了查尔斯·达尔文和马修·F·莫里对地球科学的影响。 生物圈的生态背景来自 1920 年代（见 Vladimir I. Vernadsky），早于 1935 年 Arthur Tansley 爵士引入生态系统一词（见生态史）。 Vernadsky 将生态学定义为生物圈的科学。 它是一个综合了天文学、地球物理学、气象学、生物地理学、进化论、地质学、地球化学、水文学以及一般而言所有生命科学和地球科学的跨学科概念。

地球化学家将生物圈定义为活生物体的总和（生物学家和生态学家所指的生物量或生物群）。 从这个意义上说，生物圈只是地球化学模型的四个独立组成部分之一，其他三个部分是地圈、水圈和大气圈。 当这四个组成领域组合成一个系统时，它被称为生态圈。 这个词是在 1960 年代创造的，涵盖了地球的生物和物理组成部分。

第二届封闭生命系统国际会议将生物圈定义为地球生物圈模拟和模型的科学技术； 即人造地球生物圈。 其他可能包括创建人工非地球生物圈——例如，以人类为中心的生物圈或原生火星生物圈——作为生物圈主题的一部分。

地球上存在生命的最早证据包括在西格陵兰 37 亿年前的变质沉积岩中发现的生物石墨和在西澳大利亚 34.8 亿年前的砂岩中发现的微生物垫化石。 最近，在 2015 年，在西澳大利亚 41 亿年前的岩石中发现了生物生命的遗迹。 2017 年，据宣布在加拿大魁北克省 Nuvvuagittuq 带的热液喷口沉淀物中发现了推定的微生物化石（或微化石），这些沉淀物已有 42.8 亿年历史，是地球上最古老的生命记录，表明几乎是瞬间出现的 44 亿年前海洋形成后的生命，以及 45.4 亿年前地球形成后不久的生命。 根据生物学家 Stephen Blair Hedges 的说法，如果生命在地球上出现得相对较快……那么它可能在宇宙中很常见。

地球的每一部分，从极地冰盖到赤道，都有某种生命存在。 微生物学的最新进展表明，微生物生活在地球陆地表面的深处，在所谓的不适宜居住的地区，微生物生命的总质量，以生物量计算，可能超过地表所有动植物生命。 地球上生物圈的实际厚度很难测量。 鸟类通常在高达 1,800 米（5,900 英尺；1.1 英里）的高空飞行，鱼类在波多黎各海沟的水下生活高达 8,372 米（27,467 英尺；5.202 英里）。

地球上的生命还有更极端的例子：在海拔 11,300 米（37,100 英尺；7.0 英里）处发现了鲁佩尔秃鹫； 斑头雁在至少 8,300 米（27,200 英尺；5.2 英里）的海拔高度迁徙； 牦牛生活在海拔高达 5,400 米（17,700 英尺；3.4 英里）的地方； 山羊的寿命可达 3,050 米（10,010 英尺；1.90 英里）。 这些海拔高度的食草动物依赖地衣、草和药草。