关于生物圈地球化学介绍

[拼音]：shengwuquan diqiu huaxue

[外文]：geochemistry of biosphere

地球化学的一个研究领域。研究生物圈的化学组成与演化，以及生物对地壳中化学元素的分布、迁移和富集的地球化学作用。生物圈指分布在地球表面和表面附近的所有生物，在空间上所形成的一个形状不规则的圈层。它包括了由残积物、堆积物和沉积物组成的地壳岩石圈的表层部分，整个水圈和大气圈下部的对流层。在一些专业文献中，把生物圈和岩石圈、水圈、大气圈平行使用，在这种情况下，生物圈一词仅指地球表面有机体的总和。

发展简史

1875年奥地利地质学家E.修斯第一次提出了生物圈这一概念。直到1926年苏联的В.И.维尔纳茨基作了两次题为《生物圈》的讲演后，这一新的学术概念才引起人们广泛注意。其后维尔纳茨基首次提出了活质的概念,认为活质是化学元素的一种特殊存在方式,是以有机体的重量、化学成分、能量和空间特性等表现出来的生物组合体。维尔纳茨基系统论述了活质的化学成分、化学结构、活质能和质量守恒、活质的分布、循环及其地球化学意义，从而奠定了生物地球化学的基础。1938年А.П.维诺格拉多夫首次提出了生物地球化学省学说，为现代应用生物地球化学研究开辟了道路。

研究内容

生物地球化学的研究内容包括：

（1）生物圈的化学组成和演化。研究生物圈不同部分的化学组成，不同生物群和种属的化学特征，以及它们在不同地史时期的演变规律，是生物地球化学的基础内容。

（2）生物在地球化学过程中的作用。许多表生地球化学过程，如岩石的风化、成土、氧化还原，以及元素的迁移、扩散、转化、富集都有生物参与。阐明生物对这些过程作用的方式和影响程度是生物地球化学的重要内容。

（3）生物地球化学省研究。生物地球化学省是指地球上化学元素含量水平不同于邻近区域，因而引起当地植物群和动物群出现不同生物反应的地区。研究生物地球化学省的区划、编图、发生学原理和应用，查明不同生物地球化学省与省内动植物群出现的形态变异，化学成分变异和新陈代谢变异的关系，制定提高牲畜和农作物生产量和防治动植物群地方病的措施，是生物地球化学重要的应用领域。如前苏联非黑土地带缺硼生物地球化学省与省内甜菜出现的烂菜心病，应用硼肥来防治病害和提高产量；英格兰中部富钼生物地球化学省与省内牛群出现的腹泻病，应用铜对钼的拮抗作用原理，用往饲料中加适量铜盐的方法来预防。植物体中某种化学元素含量的异常增高，或生物体出现特殊的形态变异,常能提供找矿的根据,即生物地球化学找矿法（见生物地球化学勘查）。

（4）元素的生物地球化学循环。研究碳、氢、氧、氮、硫、磷等生命元素在生物圈中的贮存库和库存量，不同库之间的流通量以及支配这些元素在不同库中分配和流通的规律，是评价生物圈的基本结构和功能的基础。

研究手段和方法

生物地球化学采用综合性的研究手段和方法：

（1）野外考察。在自然界中观察生物群的分布、形态变异与其地球化学环境的关系。

（2）精密的化学成分测定和显微镜下研究。对野外考察中系统采集的生物和其环境介质样本，在实验室中进行针对性的元素化学成分测定，为定量研究提供数据。在显微镜下研究肉眼不易观察的样本微形态、微结构。

（3）室内模拟实验和数学模型。在实验室人工控制条件下，再现大规模发生在自然界中的化学或生物过程，以判明影响这些过程的主要因素及它们之间的关系。如用含不同浓度的某种元素的溶液作培养液，观察其中的植物或微生物的生长发育状况，以了解该种元素的不足或过剩对植物或微生物的成分和形态的影响。

生物地球化学应用地球化学的原理和方法来研究元素在生物圈中的行为，同时研究生物对地球化学过程的影响。因此，生物地球化学与地球化学和生物学，特别是生物化学关系密切。生物地球化学和环境地球化学在研究内容上有交叉，生物地球化学是环境地球化学的基础。

参考书目

1. G.E.赫钦逊等著，华北农业大学植物生理教研组译：《生物圈》，科学出版社，北京，1974。
2. В.И.Вернадский，Οчеpκи геοⅹимии, Изд 4-е.，《Наука》，Москва，1983.