❶ 生物圈與地球表部其他圈層的相互作用
整個生物圈都滲透在大氣圈、水圈和岩石圈之間；生物圈與大氣圈、水圈和岩石圈之間存在著復雜的相互作用關系以及物質和能量的交換與循環。這里僅簡要列舉幾個方面。
（一）大氣圈、水圈及岩石圈環境對生物圈發展的制約與促進作用
大氣圈、水圈及岩石圈構成了生物圈中各種生物最基本的無機生存環境，它們供給生物所必需的水分、各種營養物質及礦物質等。這些無機環境的差異對生物圈的繁盛、發展具有很強的限制性或促進性作用；而生物對其生存環境則具有很強的依存性和適應性。一般來說，生物的種類、數量、形態結構及生理機能等與它所生存的一定環境條件是相適應的；有利或不利的環境條件會對生物的繁盛與發展起到促進或制約的不同作用。大氣圈、水圈在太陽能的驅動下而發生運動、循環，形成風、雨、流水、潮汐、氣溫變化、干濕變化等；它們與岩石圈表面的自然地理相結合，使不同地區形成了不同的氣候與地理環境。因此，生物長期進化發展的結果，在地理與氣候條件不同的地區往往形成了不同的生物群落；而在地理與氣候條件相似的環境一般都具有相似的生物群落。例如，在不同地區的沙漠生物群落中，雖然生物種類並不相同，但它們都具有許多相似的特徵：種類和數量較少、耐乾旱、具有防止或減少水分蒸發的能力或行為等。我國雲南西雙版納有熱帶雨林生物群落，印度、南美等地也有，它們的地理、氣候條件（如溫度、濕度等）相似，生物特徵也很相似（生物繁茂、種類多、數量較多、喜濕性等）。根據地理與氣候環境不同，生物群落可分為陸生和水生兩大類。陸生生物群落又包括熱帶雨林、亞熱帶常綠闊葉林、荒漠、溫帶落葉闊葉林、溫帶草原、寒溫帶針葉林、寒帶苔原等群落；水生生物群落包括海洋生物群落（濱海、淺海、半深海-深海等）和淡水生物群落（河流、湖泊、沼澤等）。
（二）生物圈對大氣圈、水圈的改造與影響
地球與太陽系中其他行星的最顯著不同是地球上有繁茂的生命。正是地球上生命的發生和發展，才使大氣圈能有今天這樣適合於人類生存的大氣環境，這其中主要是得益於綠色植物的作用。大氣中游離氧氣的積累、臭氧層的形成、二氧化碳的降低、氣溫的調節等都有動植物的貢獻。地球演化歷史研究表明，冥古宙時期的早期大氣中基本沒有或極少有游離氧氣存在，而CO2 含量很高（除H2 O汽、N2 以外）；太古宙時期隨著海洋中藻類植物的出現，光合作用使O2 開始逐漸緩慢積累；元古宙時期海生藻類植物繁盛，光合作用生產的O2 量快速增加，成為大氣中O2 含量積累增長的最主要階段（圖10-4）。而大氣中自由氧的增加與CO2 的減少大體是同步的，植物大發展與大氣中的CO2 含量通常呈反相關關系。現今大氣中各種主要成分的含量基本上趨於動態平衡，這主要是生物圈（植物和動物）-水圈-岩石圈之間排氣、固氣作用所達到的相對平衡狀態。
圖10-4 大氣圈中氧氣和二氧化碳隨時間的變化
（據陶世龍等，2010）
生物圈參與並影響了水圈的運動與循環。水是生物圈中生物體維持生命的必需物質，生物體通過從水圈、大氣圈中吸收水分，再通過新陳代謝和生命系統內部的運動排出水分到大氣圏和水圈中。一般來說，水被生物體吸收進去並留在生物體結構中的並不多，但經過生物體轉運的水量卻很大，如植物的根部從土壤中吸收1000 g水，大約只有1 g水被植物用在組織的建造上，99.9%的水通過蒸騰作用進入大氣圈，它對大氣的濕度有調節作用。生物圈中良好的植被（特別是林地）常可大大減緩地表水的運動速度，延長地區性水體的循環時間，有利於水土保持、防止洪澇災害和緩解乾旱缺水問題。
（三）地球表層的全球碳循環
碳是組成生命組織的基本物質，也是近地表各種地質作用中最活躍的化學元素之一。碳在地球表層的生物圈、大氣圈、水圈和岩石圈之間的運動與轉換是地球上生命活動及多種地質作用的重要過程與結果，也是地球表層各圈層相互作用、影響與連接的典型實例。
全球表層碳的總含量約為1023 g，其中絕大部分以有機化合物（1.56×1022 g）和碳酸鹽（6.5×1022g）的形式存在於沉積岩中，余者主要以CO2，
地表植物一般通過對CO2 的光合固碳作用而捕獲太陽能為生物圈提供能量，同時使得大氣中的碳進入生物圈，並向大氣提供氧氣；而各種動物則通過食物鏈與新陳代謝作用吸收、貯存和排出含碳物質。在陸地的碳循環過程中，大氣中的CO2 為植物所固定，且大部分通過生物的呼吸和分解作用而從植物、動物或土壤釋放到周圍環境中去；有些儲存在有機體中被長期埋藏。海洋生物利用海洋中所溶解的CO2 進行光合固碳作用，其中一部分生物殘體分解釋放出CO2；另一部分形成生物碳酸鹽沉積，與無機碳酸鹽沉積一道固定在岩石圈中，直到受地質作用被抬升到地表經風化作用而重新釋放出CO2。大氣圈與水圈之間主要通過CO2 的溶解與揮發作用進行碳循環，而岩石圈與水圏、生物圈和大氣圈之間主要通過風化、剝蝕、搬運和沉積作用進行碳循環。此外，構造運動、岩漿作用與變質作用（如火山、斷層、地震、溫泉、熱液等）所釋放的 CO2，自然火災、人類活動（如化石燃料燃燒、水泥製造、森林破壞等）對近地表CO2 的含量及碳循環過程也有重要影響（圖10-5）。
圖10-5 地球表層的碳循環示意圖
（據陶世龍等，2010）
（四）氧及其他化學組分的循環
氧是地球表層最豐富的物質，氧元素的克拉克值在地殼中占第一位（高達46.6%），水圈中水分子內氧元素的質量佔比更高。但游離狀態的氧氣主要存在於大氣圈內，在低層大氣中氧氣所佔的體積約為21%；還有一部分氧氣溶於水圈中及生物體內。由於在H2 O分子和CO2 氣體中都存在氧元素，所以全球碳循環與水的循環過程實際上也是氧的循環過程。但現今大氣圈中游離狀態的氧氣主要是綠色植物光合作用的貢獻，它們吸收CO2並排出O2；但動物則相反，它們通常吸收O2 並排出CO2。所以，O2 主要通過生物體的作用在大氣圈、生物圈及水圈之間循環。氧也是地球表層化學性質十分活躍的元素，它積極參與了各種地質作用過程，使之在岩石圈與外部圈層之間也發生循環。地表廣泛發生的氧化作用會消耗氧氣，使游離氧成為化合物進入岩石圈；而岩石圈中的氧元素則主要通過變質作用（如脫水、脫碳反應等）、岩漿作用（如火山揮發分）等以H2 O或CO2 等形式排出，再通過植物的光合作用形成氧氣。由此可見，在游離氧的循環過程中植物的光合作用是至關重要的。
實際上，地球表層的各種物質都在藉助地球系統層圈相互作用的能量流動而發生不同規模、不同程度的循環，從化學組分的角度來說可統稱為地球化學循環，當有生物作用的參與時又可稱之為生物地球化學循環。現已知的地球表層的化學元素中絕大部分都在生物體內存在，其中氫、氧、碳、氮、磷、硫等是有機質的基本化學組分，這些化學組分的生物地球化學循環也是最為顯著的。
❷ 地球的大氣圈（水圈、生物圈）是怎麼形成的
人類最古老的問題之一是地球是如何形成的。但是，沒人知道確切的答案。首先，根據最佳估計，它發生在45億年前，在任何生命出現之前。因此，沒有目擊者的描述和其他證據。唯一的根據就是查看地質記錄或者恆星來得到我們的答案。雖然我們可能沒有完整的圖像，但是可以從恆星是如何誕生開始說起。
就像地球和其他行星的形成一樣，恆星需要很長時間才能誕生。恆星本質上是由太空中的氣體雲形成的，我們將這些稱為星雲。隨著時間的推移，重力導致氣體原子和太空塵埃開始聚集在一起，這些氣體聚集的質量增加，重力也隨之增強。可能需要數百萬年的過程，重力導致氣體，主要是氫，在核反應中融合，並形成了恆星。
地球的形成是在太陽形成的初始階段之後。我們通過觀察和其他間接的證據知道，還有剩餘的氣體和較重的元素。太陽的引力有助於將這些殘留物壓平成一個圓盤，並開始將它們融合在一起。這創造了無數的小行星，它們後來組成了行星，這些小行星發生碰撞以後，產生更大的質量，地球最終就是以這種方式形成的。
現在我們需要知道核聚變最終會產生更重的元素，如碳和鐵，這些元素將構成年輕地球的重要部分。來自元素放射性衰變的壓力和熱量以及大規模碰撞的餘震導致地球融化。隨著時間的推移，地球表面變冷，變成了地殼。然而剩下的熔融層成為了我們的地幔和地核。這個巨大地下岩漿的流動導致火山噴發釋放氣體，從而產生了大氣和海洋，開始水循環。地球的形成只是開始，我們仍然可以看到地球通過侵蝕和板塊構造逐年變化。
一些科學家認為生命是在我們的地球環境足夠穩定以提供生存環境的那一刻出現的。大約40億年前，第一批單細胞微生物經過幾億年的進化，又形成了多細胞生物，這些多細胞生物又進一步進化，最終形成了豐富多樣的海洋生物，有一天，一部分海洋生物從海洋爬到了陸地上，又開始了新的征程。
地球內部大量放射性元素的裂變和衰變所釋放出的能量的積聚和迸發、隕星對地表的頻繁撞擊等，導致了地球火山的強烈活動，使地球溫度升高到出現局部熔融，重元素沉入地心，輕物質浮升到地表，逐漸形成地殼（岩石圈）、地幔和地核等層次。與此同時，被禁錮在地球內部的氣體不斷迸發出來，形成原始大氣圈，而水氣凝結後在低凹處匯聚成海洋（水圈）。
大自然造物主給生物的恩賜，不是人類獨享的，好好愛護吧
❸ 地球生物圈是怎樣形成的
45億年前，地球剛剛誕生，那時，空氣里主要是沼氣、氨氣、二氧化碳和氫氣。地上到處是火山岩漿，天空電閃雷鳴。正是這些閃電、火山爆發造就出了生命誕生的必需的材料。蒸發到天上的蒸汽冷卻後變成暴雨流下來，滂淪大雨一下就是幾千年。最後，地殼穩定了，雨水匯成汪洋大海，一些構成生命的元素在海水中孕育出了最早的只有一個細胞的生命。今天地球上所有的動物都是它的後代。
這些單細胞的小生命遍布海洋，孤獨地生活了大約20億年。慢慢地演變成多細胞生物，依靠光合作用吸收二氧化碳並放出氧氣來生活。它們一點一點地使地球大氣中充滿了氧氣。直到 2.25億年前，生物才浮出水面。當海水退下去，海洋生物登上陸地，形成了今天的動物、植物、微生物的萬千變化的生物圈，當然，人也是其中的一員。
在地球上生命30多億年的進化中，生命的如此多種多樣。是它與生態環境共同演化的結果，形成了動、植物對生態系統的相互依存的復雜的地球生物圈。
生物圈的概念是由奧地利地質學家休斯（E.Suess)在1375年首次提出的，是指地球上有生命活動的領域及其居住環境的整體。它在地面以上達到大致23 km的高度，在地面以下延伸至12 km的深處，其中包括流層的下層、整個對流層以及沉積岩圈和水圈。但絕大多數生物通常生存於地球陸地之上和海洋表面之下各約100 m厚的范圍內。
生物圈主要由生命物質、生物生成性物質和生物惰性物質三部分組成。生命物質又稱活質，是生物有機體的總和；生物生成性物質是由生命物質所組成的有機礦物質相互作用的生成物，如煤、石油、泥炭和土壤腐殖質等；生物惰性物質是指大氣低層的氣體、沉積岩、粘土礦物和水。
由此可見，生物圈是一個復雜的、全球性的開放系統，是一個生命物質與非生命物質的自我調節系統。它的形成是生物界與水圈、大氣圈及岩石圈（土圈）長期相互作用的結果，生物圈存在的基本條件是：
第一，可以獲得來自太陽的充足光能。因一切生命活動都需要能量，而其基本來源是太陽能，綠色植物吸收太陽能合成有機物而進入生物循環。
第二，要存在可被生物利用的大量液態水。幾乎所有的生物全都含有大量水分，沒有水就沒有生命。
第三，生物圈內要有適宜生命活動的溫度條件，在此溫度變化范圍內的物質存在氣態、液態和固態三種變化。
第四，提供生命物質所需的各種營養元素，包括O2、CO2、N、C、K、Ca、 Fe、S等，它們是生命物質的組成或中介。
總之，地球上有生命存在的地方均屬生物圈。生物的生命活動促進了能量流動和物質循環，並引起生物的生命活動發生變化。生物要從環境中取得必需的能量和物質，就得適應環境，環境發生了變化，又反過來推動生物的適應性，這種反作用促進了整個生物界持續不斷的變化。