碳构造:一个地球系统科学新范式

摘要：

地球系统科学理念萌芽于洪堡(1769～1859年),他最早提出地球是一个系统网络,像个巨大的生命体,一切相互关联;并提出"生命是一张网".后来,达尔文(1809～1882年)受他启发,将"生命是一张网"改为"生命是一棵树",开启了"生命树(life tree)"的构建.接着,生物圈、生物地球化学的创始人维尔纳茨基(1863～1945年)指出,生物是地质营力的一部分,打通了地圈与生物圈的隔阂,提出了地圈-生物圈协同演化的理念.他提出:"生命并非地表上偶然发生的外部演化.相反,它与地壳构造有着密切的关联,没有生命,地球的脸面就会失去表情,变得像月球般木然".这暗示着:星球的构造体制似乎决定了该星球上生命的有无和生命的类型.至20世纪70年代,英国气象学家洛夫洛克(1919～2022年)更是直白地指出,生物与地球组成了一个类似生物的有机体,其拥有一个全球规模的自我调节系统,是一个"超级有机体",强调生物圈对全球环境的调节作用,认为地球表面的气候和化学成分由生物圈维持在一个最适宜生物圈的动态平衡中,并用希腊神话中大地女神"Gaia(盖娅)"命名这个控制系统[1].张传伦等人[2]直接提出构建新的构造微生物学学科,强调构造过程对生命过程的控制作用,试图更深一步挖掘生物圈与地圈之间的耦合性.这个将生物圈与地圈紧密耦合研究的趋势还体现在Ebach和Michaux[3]新近提出的biotectonics(生物大地构造)一词,特别强调大地构造过程是生物区域化的驱动因子.

机标关键词：地球系统科学、科学新范式

所属期刊栏目：38

分类号：TU201.1;P5;P3

资助基金：两位匿名审稿人的鼓励和建设性建议.本文撰写过程中,Muiller院士在Nature发表的碳构造传送带论文给我们很大的启发,故而在初稿只有碳泵的基础上,增加论述了不同圈层、气液固三态的碳传送带新理念;正值谢树成、焦念志和汪品先三位院士为《科学通报》联合组织的生物泵演化与重大地质事件专辑出版,该专辑同样给我们很大的启发;厦门大学碳中和创新中心焦念志院士长期的鼓励与帮助,推动我们深入思考进而提出地质碳泵问题,他帮助修改了全文初稿,特别是关于微型生物碳泵部分;中国海洋大学于志刚教授的阅读与修改;厦门大学蓝志鹏博士等的检查和修改;国家自然科学基金;国家自然科学基金;青岛海洋科学与技术试点国家实验室山东省专项;泰山攀登计划;山东省重大基础科学研究项目;教育部前沿科学中心自主创新项目

在线出版日期：2023-04-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共30页

页码：309-338