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48 关系: 反馈，大气科学，富营养化，岩石圈，工业，乔治·伊夫林·哈钦森，人類世，弗拉基米尔·维尔纳茨基，土壤学，土壤圈，地球大气层，地球化学，地球科学，地质学，地质生理学，化學，化學元素，冰雪圈，农业，全球变化，环境化学，环境科学，硫，硫循环，碳，碳封存，碳循環，碳匯，磷，磷循环，系统科学，生物，生物学，生物地球化学循环，生物圈，生态学，物理学，相空間，詹姆斯·洛夫洛克，蓋亞假說，酸雨，氣候變化，氧，氮，氮循环，水圈，湖沼學，海洋学。
- 化学海洋学
- 湖沼學
- 系統生態學
反馈
反饋（，又稱回--授），--，是控制论的基本概念，指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，它们之间存在因果关系的回路，进而影响系统功能的过程。 在这种情况下，我们可以说系统“反馈到它自身”。在讨论反馈系统时，因果关系的概念应当特别仔细对待： “对于反馈系统，很难作出简单的推理归因，因为当系统A影响到系统B，系统B又影响到系统A，形成了循环。这使得基于因果关系的分析特别艰难，需要将系统作为一个整体来看待。” 反馈可分为负反馈和正回饋。前者使输出起到与输入相反的作用，使系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定；后者使输出起到与输入相似的作用，使系统偏差不断增大，使系统振荡，可以放大控制作用。对负反馈的研究是控制论的核心问题。.
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大气科学
大气科学研究大气的结构、组成、物理现象、化学反应、运动规律，是地球科学的一个分支。研究对象主要是地球以及太阳系其他行星的大气圈。大氣研究的時空範圍很廣，空間尺度從一個城市、區城向全球擴展，研究的時間尺度則從幾天到幾年，以至幾十年不等。研究的對象主要是對流層和平流層。研究的手段有現場觀測、遙測、和數值模擬等。.
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富营养化
優養化又稱作富营养化(Eutrophication)是指湖泊、河流、水库等水体中氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。由于水体中氮、磷营养物质的富集，引起藻类及其他浮游生物的迅速繁殖，使水体溶解氧含量下降，造成藻类、浮游生物、植物、水生物和鱼类衰亡甚至绝迹的污染现象。 介紹 水體出現富營養化時主要表現為浮游生物的大量繁殖，因佔優勢的浮游生物的不同而水面往往呈現出藍色、紅色、棕色和乳白色等。在江河、湖泊和水庫中稱為-zh-hant:藻華; zh-hans:水華-，在海洋中稱為赤潮。.
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岩石圈
岩石圈是地球的表層，薄而堅硬。岩石圈在軟流圈之上，包含部分上部地幔和地殼。地殼在地幔之上，由莫氏不連續面作為分界。根據板塊構造學說，岩石圈并非整体一块，而是由许多板块组成。 岩石圈相對於其下的軟流圈，屬於較剛性、脆性的一部分。在這種情況下，岩體仍然有足夠的強度來累積能量，發生地震。 岩石圈与软流圈的区别在于对应力的不同响应：岩石圈在很长时间内保持刚性、弹性形变、最终可能发生脆性断裂；软流圈黏滞变形，在应力下塑性形变。 岩石圈的厚度因地而異。一般而言，大陸地殼的岩石圈厚度大於海洋地殼的岩石圈厚度，但是其具体深度存在争议。岩石圈的下界是上地幔岩石从脆性转变为黏性的等温线。超过此温度（～1000°C），上地幔中最软弱的矿物——橄榄石将黏性形变。洋底岩石圈典型厚度为50–100公里厚（但在大洋中脊下的岩石圈厚度仅相当于地壳厚度），大陆岩石圈的厚度约40公里到可能的75公里；其上部的～30到～50公里是大陆地壳。岩石圈的地幔部分主要由橄榄岩组成。地壳与上地幔的化学组成成分有很大不同，二者的分界面即莫霍面。.
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工业
#重定向 第二產業.
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乔治·伊夫林·哈钦森
乔治·伊夫林·哈钦森（George Evelyn Hutchinson，），美国动物学家，知名于淡水湖的研究，被认为是美国湖沼学之父。.
人類世
人類世，又称人新世，是指地球最近的地質年代。人類世並沒有準確的開始年份，可能是由18世紀末人類活動對氣候及生態系統造成全球性影響開始。這個日子正與詹姆斯·瓦特（James Watt）於1784年改良蒸汽機吻合。一些學者例如威廉·拉迪曼則將人類世拉到更早的時期，例如人類開始務農的時期。 人类世工作组则建议将1945年7月16日人类首次进行原子弹测试的时间定为人类世的开始。.
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弗拉基米尔·维尔纳茨基
#重定向 弗拉基米尔·伊万诺维奇·维尔纳茨基.
土壤学
土壤學是研究土壤及其生成的學科，是自然地理學的分支。它對研究植物的生長，繁殖以至分佈都起著重要影響。 從農業角度來看，土壤是指陸地上能夠讓植物生長的疏鬆表層。.
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土壤圈
土壤圈（英文：pedosphere）是指地球最外層，由土壤組成，且會受到成土作用影響的區域。土壤圈介於地球岩石圈、大气层、水圈及生物圈之間的交界處。。土壤圈是地球的表面，而且只有在地表和大氣層（土壤中及土壤上方的空氣）、生物圈（其中的生物體）、岩石圈（未固結的表岩屑和固結的基岩）及水圈（土壤上方、下方及土壤上方的水）之間有動態交互作用時才會生成。土壤圈是地球陸生生物的基礎。 土壤圈是化学物質或是生物地球化学物質流入或是流出上述系統的媒介，由其中的氣體、礦物質、流體及生物所組成。土壤圈位在Critical Zone內，Critical Zone是一個較大的介面，其中包括植物、土壤圈、地下水及古生物，最後到一定深度以下的為止，是明顯受生物圈及水圈影響，進行化學作用的區域。土壤圈也是更大整體系統的一部份，土壤形成的環境也會受其地理位置、气候、地质、生物、經度、緯度和人为变化所影響。 土壤圈位在生物的植被以下，在岩石圈及水圈以上。成土作用在沒有生物的情形下，仍然會自行作用，不過若有生物存在，會加快成土作用的進行。土壤形成一開始是用物理或是化學的分解方式來分解岩石，形成的物質會覆蓋在基岩基底上。生物會分泌酸性物質（多半是）來讓岩石分解。像地衣、苔蘚和種子植物以及很多化學反應會讓早期土壤的化學組成更加的多元化。一旦風化作用及分解作用的產物開始累積，連貫的土體讓流體可以在垂直向和橫向通過土壤剖面，讓固體、液體、氣體之間可以進行離子交換。隨著時間的演進，土壤層的整體地球化学情形會和一開始基岩的成份越來越不同，其成份會反映在土壤中發生的化學反應。.
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地球大气层
地球大氣層，又稱大氣圈，因重力關係而圍繞著地球的一層混合氣體，是地球最外部的气体圈层，包围着海洋和陆地，大气圈没有确切的上界，在离地表2000-16000公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子，在地下、土壤和某些岩石中也会有少量氣體，它们也可視同大气圈的組成部分，地球大气的主要成分為氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04%比例的微量氣體，這些混合氣體即稱為空氣，地球大气圈气体的总质量约为5.136×1021克，相当于地球总质量的百万分之0.86，由于地球引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100公里的熱层、其中99%在低於25～30公里以內，地球高密度大氣的氣壓也相當驚人，海平面每平方公尺所受空氣擠壓高達11公噸，每立方公尺的空氣質量可達1.29kg之多。大氣層保護地表避免太陽輻射直接照射，尤其是紫外線；也可以減少一天當中極端溫差的出現。.
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地球化学
地球化学是使用化学原理和工具来解释主要地质系统，如地壳及其海洋背后机制的科学。地球化学领域扩展到了地球以外，涵盖整个太阳系，并且对于一些过程的理解做出了重要贡献，包括，行星的形成，和花岗岩和玄武岩的起源。 地球化学是主要研究地球各组成部分的化学成分及其变化规律，化学过程及其制约因素，化学演化及其成因与机理的学科。是地质学和化学相互融合的边缘学科，并涉及与自然过程有关的所有学科中的化学研究。化学元素和同位素是其基本的研究对象。.
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地球科学
地球科学是指一切研究地球的科学，是行星科学的专门分支。各学科通常会以物理、地理、地质、气象、数学、化学、生物的角度研究地球。它和人类的生活息息相关，人们手上所戴的黄金饰品和钻石，都是来自地球的矿产资源；盖房子所用的砂、石、水泥，其原料也是来自地球；所吃的鱼虾，大都取自海洋；气温的变化影响生活甚巨；天体的运行，也时时刻刻影响着我们。因此，地球科学是一门很基础、很重要的的学科。 地球科學的範圍很廣，涵蓋地質學、海洋學、氣象學和天文學等領域。地質學在探討地球的歷史與各部分組成，包括其演化和各種礦學、岩石以及礦產的分布；海洋學在研究海水的運動、海水的物理與化學性質及海底地形；氣象學在分析大氣的組成、構造和運動；而有關地球起源、太陽系的形成和天體的運動變化，乃至宇宙的演化，均屬天文學的研究範圍。以隕石撞擊地球為例：高溫高壓撞擊地球的結果，勢必引起地形與地質的變化；飛揚在大氣中的粉塵微粒會遮蔽陽光，大氣和海水溫度因而降低。因此，看似簡單的天文事件，卻引起地質、氣象和海洋的變化，可見各領域關係密切、環環相扣。.
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地质学
地质学（法语、德语：Geologie；Geology；拉丁语、西班牙语：Geologia；源于希腊语 γῆ 和 λoγία）是对地球的起源 探討壓力與時間、历史和结构进行研究的学科。主要研究地球的物质组成、内部构造、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史。在现阶段，由于观察、研究条件的限制，主要以岩石圈为研究对象，并涉及水圈、大气圈、生物圈和岩石圈下更深的部位，以及涉及其他行星和衛星的太空地质学（Astrogeology）。.
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地质生理学
#重定向 蓋亞假說.
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化學
化學是一門研究物質的性質、組成、結構、以及变化规律的基礎自然科學。化學研究的對象涉及物質之間的相互關係，或物質和能量之間的關聯。傳統的化學常常都是關於兩種物質接觸、變化，即化學反應，又或者是一種物質變成另一種物質的過程。這些變化有時會需要使用電磁波，當中電磁波負責激發化學作用。不過有時化學都不一定要關於物質之間的反應。光譜學研究物質與光之間的關係，而這些關係並不涉及化學反應。准确的说，化学的研究范围是包括分子、离子、原子、原子团在内的核-电子体系。 「化學」一詞，若單從字面解釋就是「變化的學問」之意。化学主要研究的是化学物质互相作用的科学。化學如同物理皆為自然科學之基礎科學。很多人稱化學為「中心科學」，因為化學為部分科學學門的核心，連接物理概念及其他科學，如材料科學、纳米技术、生物化學等。 研究化學的學者稱為化學家。在化學家的概念中一切物質都是由原子或比原子更細小的物質組成，如電子、中子和質子。但化学反应都是以原子或原子团为最小结构进行的。若干原子通过某种方式结合起来可构成更复杂的结构，例如分子、離子或者晶體。 當代的化學已發展出許多不同的學門，通常每一位化學家只專精於其中一、兩門。在中學課程中的化學，化學家稱為普通化學（Allgemeine Chemie，General Chemistry，Chimie Générale）。普通化學是化學的導論。普通化學課程提供初學者入門簡單的概念，相較於專業學門領域而言，並不甚深入和精確，但普通化學提供化學家直觀、圖像化的思維方式。即使是專業化學家，仍用這些簡單概念來解釋和思考一些複雜的知識。.
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化學元素
化學元素指自然界中一百多种基本的金属和非金属物质，同一種化學元素是由相同的原子組成，也就是其原子中的每一核子具有同样数量的質子，用一般的化学方法不能使之分解，并且能构成一切物质。一些常見元素的例子有氫、氮和碳。 原子序數大於82的元素（即鉛之後的元素）沒有穩定的同位素，會進行放射衰變。另外，第43和第61種元素（即锝和鉕）沒有穩定的同位素，會進行衰變。可是，即使是原子序數大於94，沒有穩定原子核的元素，有些仍可能存在在自然界中，如鈾、釷、钚等天然放射性核素。 所有化學物質都包含元素，即任何物質都包含元素，隨著人工的核反應，會發現更多的新元素。 1923年，国际原子量委员会作出决定：化学元素是根据原子核电荷的多少对原子进行分类的一种方法，把核电荷数相同的一类原子称为一种元素。 2012年，總共有118種元素被發現，其中地球上有94種。.
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冰雪圈
冰雪圈（cryosphere），這個名詞來自於希臘文中的κρύος(cryos)，指"寒冷"、"霜"或是"冰"；以及σφαῖρα(sphaira)，指"球體"。冰雪圈是用來描述在地表上，水以固態形式出現的區域，包括了：海冰、湖冰、河冰、積雪、冰河、冰帽、冰蓋和凍土。 因此，冰雪圈與水圈有很大的重疊。 冰凍圈是全球氣候系統的組成部分，通過對地表能量、水分通量、雲、降水、水文、大氣和海洋循環的影響，產生重要的聯繫和回饋。 這些回饋過程使得冰凍圈對全球氣候和全球变化中的反應起著重要作用。冰消學（deglaciation）描述冰雪圈特徵的衰退。冰雪學（cryology）則是對冰雪圈的研究。.
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农业
农业是第一級產業，在現代有廣狹之分。廣義上的農業是種植業、林業、畜牧業、漁業的總稱，而狹義上的農業則是純粹指種植業（而這亦符合中文裡「農」字的意思）。农業的產品一般會是食物、纖維、生物燃料、藥物或是其他利用自然資源而來，可以維持或提昇人類生活的物品。此專頁的內容為廣義上的農業。 農業屬初級生產，為人類最大和最重要之經濟活動之一。簡單地說是人類運用其智慧去改變自然環境，利用動植物的生長繁殖來獲得產品，更進一步換取經濟收益的一種系統。農業是人類定居文明興起的關鍵因素，種植或養育馴化後的物種，可以增加食物，有助於文明的發展。有關農業的知識稱為農業科學。農業史可以追溯到數千年前，農業的發展隨著不同地區的氣候、文化及技術有很大的不同。不過所有的農業都需要技術可以擴展及維持可以種植作物或養殖動物的土地。若是種植植物，一般就需要灌溉技術，不過也有些植物可以。動物畜養是個龐大的產業，約佔了地球不被冰或是水覆蓋的面積的三分之一。在已開發國家，一般是採取單一作物的集約農業方式，不過藥物與肥料使用量巨大，進入21世紀後可持續農業的比例也在漸漸提高，包括樸門（Permaculture）及有機農業，著重在生態平衡與就近百里飲食。 依據中華民國農業發展條例第三條第一款定義，農業：指利用自然資源、農用資材及科技，從事農作、森林、水產、畜牧等產製銷及休閒之事業。.
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全球变化
全球变化是国际科学联盟提出的一个概念，用来描述可能改变地球支撑生命能力的环境变化，包括了气候变化（例如全球变暖）、海洋和水资源的变化、陆地的变化、大气的变化、生态系统的变化。 与全球变化相关的计划有：.
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环境化学
环境化学是研究化学物质在环境中迁移、转化、降解规律，研究化学物质在环境中的作用的学科。它不应与绿色化学，即探求如何减少潜在的污染源头的学科搞混乱。它可以定义为研究源头、反应、物质运动、作用效果、以及化学元素在空气、土壤和水利环境的生存和人类活动对其的影响。 环境化学是在各个学科之间的科学，包括大气、水生以及土壤化学，也减轻在分析化学和使环境与其他有关科学的部分发生关系起到很大作用。 环境化学重要的研究成果是发现DDT在环境中很难降解，并会在通过食物链在动物体内蓄积，导致在全世界禁止生产、使用DDT；另外发现氟里昂在环境中不降解，会消耗、破坏臭氧层，导致对氟里昂使用、生产的限制和无氟冰箱的出现，.
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环境科学
环境科学为跨学科领域专业，既包含像物理，化学，生物，地质学，地理，资源技术和工程等的物理科学，也含有像资源管理和保护，人口统计学，经济学，政治和伦理学等社会科学。环境科学包含了影响人类和其他有机体的周边环境的学科。自然与人类资源是相互依赖的，其中一方所作出的任何动作，正确或错误，都会对另外一方产生影响。 此学科年代较短，直到20世纪60年代才成为正式学科。1960年，Rachael Carson具有里程碑意义的生态学著作《寂静的春天》出版，使环境类主题成为热点，就像1969年在美国加利福尼亚州的圣巴巴拉海滩的井喷溢油事故，以及同年发生在俄亥俄州克利夫兰市的凯霍加河着火事件，都使公众对环境运动的关心度上升，从而开创了环境研究这一新学科领域。環境科學直到1960年和1970年間，才廣泛地活躍於科學研究領域的主要原因有：.
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硫
硫是一种化学元素，在元素周期表中它的化学符号是S，原子序数是16。硫是一种非常常见的无味无臭的非金属，纯的硫是黄色的晶体，又稱做硫黄、硫磺。硫有许多不同的化合价，常見的有-2, 0, +4, +6等。在自然界中常以硫化物或硫酸盐的形式出现，尤其在火山地区纯的硫也在自然界出现。硫单质难溶于水，微溶于乙醇，易溶于二硫化碳。对所有的生物来说，硫都是一种重要的必不可少的元素，它是多种氨基酸的组成部分，尤其是大多数蛋白质的组成部分。它主要被用在肥料中，也廣泛地被用在火药、潤滑劑、殺蟲劑和抗真菌剂中。.
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硫循环
硫循环（Sulfur cycle）是一些过程的集合，其中包括硫在矿物质（包括水体）和生命系统之间移动进出过程。这样的生物地质化学循环对于地质学是重要的，因为它们会影响多种矿物质。生物地质化学循环对于生命也很重要，因为硫是一个基本元素，是作为许多蛋白质和辅因子的组成成分。 硫循环的步骤是：.
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碳
碳（Carbon，拉丁文意為煤炭）是一種化學元素，符號為C，原子序数為6，位於元素週期表中的IV A族，屬於非金屬。每個碳原子有四顆能夠進行鍵合的電子，因此其化合價通常為4。自然產生的碳由三種同位素組成：12C和13C為穩定同位素，而14C則具放射性，其半衰期約為5,730年。碳是少數幾個自遠古就被發現的元素之一（見化學元素發現年表）。 碳的同素異形體有數種，最常見的包括：石墨、鑽石及無定形碳。這些同素異形體之間的物理性質，包括外表、硬度、電導率等等，都具有極大的差異。在正常條件下，鑽石、碳納米管和石墨烯的熱導率是已知材質中最高的。 所有碳的同素異形體在一般條件下都呈固态，其中石墨的熱力學穩定性最高。它們不易受化學侵蝕，甚至連氧都要在高溫下才可與其反應。碳在無機化合物中最常見的氧化態為+4，並在一氧化碳及過渡金屬羰基配合物中呈+2態。無機碳主要來自石灰石、白雲石和二氧化碳，但也大量出現在煤、泥炭、石油和甲烷水合物等有機礦藏中。碳是所有元素中化合物种类最多的，目前有近一千萬種已記錄的純有機化合物，但這只是理論上可以存在的化合物中的冰山一角。 碳的豐度在地球地殼中排列第15（见地球的地殼元素豐度列表），並在全宇宙中排列第4（见化學元素豐度），名列氫、氦和氧之下。由於碳元素極為充沛，再加上它在地球環境下所能產生的聚合物種類極為繁多，因此碳是地球上所有生物的化學根本。.
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碳封存
#重定向 碳捕集与封存.
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碳循環
碳循環是一种生物地质化学循环，指碳元素在地球上的生物圈、岩石圈、土壤圈、水圈及大氣中交換。碳的主要來源有四個，分別是大氣、陸上的生物圈（包括淡水系統及無生命的有機化合物）、海洋及沉積物。与氮循环和水循环一起，碳循环包含了一系列使地球能持续存在生命的关键过程和事件。碳循环描述了碳元素在地球上的回收和重复利用，包括碳沉淀。一个对湖泊的碳预算的测试可以检测这个湖泊是否起到了沉淀二氧化碳的作用。碳循环最早被 Joseph Priestley 和 Antoine Lavoisier 发现，被 Humphry Davy 所推广。 碳循環示意圖。黑色數字表示碳的蘊藏量，以十億噸的縮寫。約為2004年數據計。紫色數字表示碳每年的流動量。圖中的“沉積物”不包括碳酸鹽及岩乾酪根碳循环示意图。黑色数字表示碳的储存量，以十亿吨据计。紫色数字表示碳每年的流动量。图中的“沉积物”不包括碳酸盐及岩干酪根.
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碳匯
碳匯（；又名碳吸儲庫或吸儲庫）是能夠無限期累積及儲存碳化合物（特別是二氧化碳）的天然或人工「倉庫」，例如森林、土壤、海洋、凍土等。碳匯作為溫室氣體增加之缓衝區，近年已漸飽和。因京都協議書之緣故，公眾對碳匯的概念開始留意。.
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磷
磷（Phosphorum，化学符号：P）是一种化学元素，它的原子序数是15。.
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磷循环
磷循环(Phosphorus cycle)是生物地球化学循环，描述了通过岩石圈，水圈，生物圈的磷移动。因为磷和磷基化合物在地球上找到的典型范围的温度和压力下通常是固体，磷循环与许多其它的生物地球化学循环不同，大气没有起到磷移动的显著作用。磷化氢气体只會在具備特定條件的地點產生。 在陆地上，磷几千年来对于植物來說变得越来越少，因为它是慢慢地流失。通过土壤微生物生物质的研究所示，土壤中的低浓度磷减缓了植物的生长，也减慢土壤中微生物的生长。在生物地质化学循环中，土壤中的微生物同时作为磷的去处和磷的来源Turner B.L et al.
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系统科学
系统指的是由相互联系、相互作用的要素（或部分）组成的具有一定结构和功能的有机整体；准确来说，要素+结构.
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生物
生物（拉丁语，德语: Organismus， ，又称有機體）是指稱類生命的个体。在生物学和生态学中， 地球上约有870萬種物種（±130萬），其中650萬種物種在陆地上，220万种生活在水中。 生物最重要和基本的特徵在生物會進行新陳代謝及遺傳兩點，前者說明所有生物一定會具備合成代谢以及分解代谢（兩個是完全相反的兩個生理反應過程），並且可以將遺傳物質複製，透過自我分裂生殖(無性生殖)或有性生殖，交由下一代繁殖下去以避免滅絕，这是類生命现象的基础。 生命的起源和生命各个分支之间的关系一直存在争议，古早的生命分類已經過時，近代古典生物學的分類又受到分子生物學的挑戰。一般而言，我們將生物分為兩大類：原核生物和真核生物。原核生物分为兩大域：细菌（Bacteria）和古菌（Archaea），这两个域相互之间的关系并不比他们和真核生物的关系更为接近。在演化史的研究上，原核生物和真核生物之间一直缺乏联系。類似麻煩的還有病毒與內共生細菌等的分類，隨著現代生物化學的研究逐漸深入，出現了有如物理學中存在量子現象一般，在特定微觀世界下許多傳統認知出現錯誤，導致以往常理被顛覆的情況。 真核生物的特徵是有細胞核以及其他膜狀細胞器（例如動物和植物體內的粒線體粒線體也可以說是植物動物體的發電廠因為他可以製造很多的能量，以及植物及藻類中的葉綠素），一種假說是叶绿体和线粒体是由内共生细菌（endosymbiotic bacteria）演化而来T.Cavalier-Smith (1987) The origin of eukaryote and archaebacterial cells, Annals of the New York Academy of Sciences 503, 17–54 。多细胞生物（又稱至於生物實在30班一年且出來則指包含多于一个细胞的生物，在地質學上直到五億年前才出現大爆發。.
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生物学
生物学研究各種生命（上图） 大肠杆菌、瞪羚、（下图）大角金龟甲虫 、蕨類植物 生物學（βιολογία；biologia；德語、法語：biologie；biology）或稱生物科學（biological sciences）、生命科學（life sciences），是自然科學的一大門類，由經驗主義出發，廣泛研究生命的所有方面，包括生命起源、演化、分佈、構造、發育、功能、行為、與環境的互動關系，以及生物分類學等。現代生物學是一個龐大而兼收並蓄的領域，由許多分支和分支學科組成。然而，盡管生物學的範圍很廣，在它裡面有某些一般和統一概念支配一切的學習和研究，把它整合成單一的，和連貫的領域。在總體上，生物以細胞作為生命的基本單位，基因作為遺傳的基本單元，和進化是推動新物種的合成和創建的引擎。今天人們還了解，所有生物體的生存以消耗和轉換能量，調節體內環境以維持穩定的和重要的生命條件。 生物學分支學科被研究生物體的規模所定義，和研究它們使用的方法所定義：生物化學考察生命的基本化學；分子生物學研究生物分子之間錯綜復雜的關系；植物學研究植物的生物學；細胞生物學檢查所有生命的基本組成單位,細胞；生理學檢查組織，器官，和生物體的器官系統的物理和化學的功能；進化生物學考察了生命的多樣性的產生過程；和生態學考察生物在其環境如何相互作用。最終能夠達到治療診斷遺傳病、提高農作物產量、改善人類生活、保護環境等目的。.
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生物地球化学循环
生物地质化学循环（Biogeochemical Cycle，又称作生态系统的物质循环）在生态学上指的是化学元素或分子在生态系统中划分的生物群落和无机环境之间相互循环的过程。这使得相关的元素得以循环，虽然实际上在某些循环中化学元素被长期积聚在同一个地方而不发生移动（如海洋或湖泊的水）。Prentice Hall Biology.
生物圈
生物圈（Biosphere）是指地球上所有生態系的統合整體，是地球的一个外层圈，其範圍大約為海平面上下垂直約10公里。它包括地球上有生命存在和由生命过程变化和转变的空气、陆地、岩石圈和水。从地质学的广义角度上来看生物圈是结合所有生物以及它们之间的关系的全球性的生态系统，包括生物与岩石圈、水圈和空气的相互作用。生物圈是一個封閉且能自我調控的系統。地球目前是整个宇宙中唯一已知的有生物生存的地方。一般认为生物圈是从35亿年前生命起源后演化而来的。 簡單來說地球上所有的生物體和賴以生存的環境，合稱生物圈。.
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生态学
德國生物學家恩斯特·海克爾（左）和丹麦植物学家尤金纽斯·瓦尔明（右），两位生態学的建立者 生态学（Ökologie），是德国生物学家恩斯特·海克尔于1866年定义的一个概念：生态学是研究生物体与其周围环境（包括非生物环境和生物环境）相互关系的科学。德语Ökologie（最初：Oecologie）是由希腊语词汇Οικοθ（家）和Λογοθ（学科）组成的，意思是“研究居住在同一自然环境中的动物（Lebewesen）的学科”，目前已经发展为“研究生物与其环境之间的相互关系的科学”。环境包括生物环境和非生物环境，生物环境是指生物物种之间和物种内部各个体之间的关系，非生物环境包括自然环境：土壤、岩石、水、空气、温度、湿度等。 在1935年英国的Tansley提出了生态系统的概念之后，美国的年轻学者Lindeman在对Mondota湖生态系统详细考察之后提出了生态金字塔能量转换的“十分之一定律”，也就是同一條食物鏈上各營養級之間能量的轉化效率平均大約為百分之十左右。由此，生态学成为一门有自己的研究对象、任务和方法的比较完整和独立的学科。近年来，生态学已经创立了自己独立研究的理论主体，即从生物个体与环境直接影响的小环境到生态系统不同层级的有机体与环境关系的理论。它们的研究方法经过描述——实验——物质定量三个过程。系统论、控制论、信息论的概念和方法的引入，促进了生态学理论的发展。如今，由于与人类生存与发展的紧密相关而产生了多个生态学的研究热点，如生物多样性的研究、全球气候变化的研究、受损生态系统的恢复与重建研究、可持续发展研究等。 生态学是生物学的一个分支，生物学的研究对象向微观和宏观两个方面发展，微观方面向分子生物学方向发展，生态学是向研究宏观方向发展的分支，是以生物个体、种群、群落、生态系统直到整个生物圈作为它的研究对象。生态学也是一个综合性的学科，需要利用地质学、地理学、气象学、土壤学、化学、物理学等各方面的研究方法和知识，是将生物群落和其生活的环境作为一个互相之间不断地进行物质循环和能量流动的整体来进行研究。.
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物理学
物理學（希臘文Φύσις，自然）是研究物質、能量的本質與性質，以及它們彼此之間交互作用的自然科學。由於物質與能量是所有科學研究的必須涉及的基本要素，所以物理學是自然科學中最基礎的學科之一。物理學是一種實驗科學，物理學者從觀測與分析大自然的各種基於物質與能量的現象來找出其中的模式。這些模式（假說）稱為「物理理論」，經得起實驗檢驗的常用物理理論稱為物理定律，直到有一天被證明是有錯誤為止(具可否證性)。物理學是由這些定律精緻地建構而成。物理學是自然科學中最基礎的學科之一。化學、生物學、考古學等等科學學術領域的理論都是建構於這些物理定律。 物理學是最古老的學術之一。物理學、化學、生物學等等原本都歸屬於自然哲學的範疇，直到十七世紀至十九世紀期間，才漸漸地從自然哲學中分別成長為獨立的學術領域。物理學與其它很多跨領域研究有相當的交集，如量子化學、生物物理學等等。物理學的疆界並不是固定不變的，物理學裡的創始突破時常可以用來解釋這些跨領域研究的基礎機制，有時還會開啟嶄新的跨領域研究。 通過創建新理論與發展新科技，物理學對於人類文明有極為顯著的貢獻。例如，由於電磁學的快速發展，電燈、電動機、家用電器等新產品纷纷涌现，人類社會的生活水平也得到大幅提升。由於核子物理學日趨成熟，核能發電已不再是藍圖構想，但其所引致的安全問題也使人們意識到地球環境、生態與人類的脆弱渺小。.
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相空間
在數學與物理學中，相空間是一個用以表示出一系統所有可能狀態的空間；系統每個可能的狀態都有一相對應的相空間的點。.
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詹姆斯·洛夫洛克
詹姆斯·艾夫萊姆·洛夫洛克，CH，CBE，FRS（James Ephraim Lovelock，）是一位英國獨立的科學家，環保主義者和未來學家，住在英格蘭德文郡。他最出名的是提出蓋婭假說，假定生物圈是自我調節的實體，具有能力通過控制化學和物理環境保持我們的地球健康。在他的假說中，地球被視為一個「超級有機體」（superorganism）。.
蓋亞假說
亚假说（Gaia hypothesis）是由詹姆斯·洛夫洛克（James Lovelock）在1972年提出的一个假说。 “地球整个表面，包括所有生命（生物圈），构成一个自我调节的整体，这就是我所说的盖亚。”，by James Lovelock簡單地說，蓋亞假說是指在生命與環境的相互作用之下，能使得地球適合生命持續的生存與發展。 約公元前400年，柏拉圖就曾提出地球是巨大的活生物體的類似觀點。詹姆斯·洛夫洛克是英國科學家，20世紀60年代受聘於美國太空總署探索火星上生命存在的可能性。他通過分析大氣情況在探尋遙遠行星上的生命的同時也在研究地球上的生命。他指出，我們的行星上的大氣由生命無法存活的混合氣體組成，通過地球化學過程（如岩石侵蝕）和大氣支持的有機物活動（如用光和植物去除二氧化碳並產生氧氣），這些氣體得以維持平衡比例。他以古希臘大地母親女神盖亚命名了该假说，提出陸生生物過程和自然過程共同作用產生並調節有益於生命繼續生存的環境。 該觀點於1972年首次提出，主流科學家主要以其不夠嚴密為由堅決拒絕接受。1981年，這一觀點首次得到支持。當時，洛夫洛克創造出計算機模擬的反射或吸收太陽輻射的白色或黑色雛菊世界。由於雛菊的數量隨著普遍的表面溫度變化而相對改變，因此雛菊群維持全球氣溫均衡。此後，更多生物多樣性的複合模型提高了該系統的穩定性。 如今，洛夫洛克的蓋亞假說與人類引致的威脅我們氣候、生態系統、食物生產和健康穩定的地球大氣變化關係尤為密切。如果沒有溫室氣體，地球表面溫度將是-19℃，但如果這些氣體在現有水平上不加任何控制地增長，地球的氣候就會類似金星。確保蓋亞的溫室氣體成份保持穩定已經成為21世紀最大的科學和政治挑戰之一。 盖亚假说起初认为，正是由于生命的出现，从过去到现在，地球表面、大气和海洋的理化环境才变得舒适宜人。这一假说和传统观点完全对立，传统观点认为生命在不断适应地球环境，同时生命和地球的演变是独立进行的。现在科学认识到：“生命不是为了自己才让地球变得宜居。”这种调节“让地球更适合生存，是包括生命、空气、海洋和岩石在内的整个进化系统的特点”。这就是盖亚，也就是“地球上最大的有机体”。.
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酸雨
酸雨為酸性沉降中的濕沈降，酸性沉降可分為「濕沈降」與「乾沈降」兩大類，前者指的是所有氣狀污染物或粒狀污染物，隨著雨、雪、霧或雹等降水形態而落到地面者，後者則是指在不下雨的日子，從空中降下來的落塵所帶的酸性物質而言。酸雨又分硝酸型酸雨和硫酸型酸雨。 在化學上定義水之酸鹼值等於七是中性的，小於則是酸性。自然大氣中含有大量的二氧化碳，二氧化碳在常溫時溶解於雨水中並達到氣液相平衡後，雨水的酸鹼值約為5.6，所以大自然的雨水是酸的。 但是，在大自然中，還是存在其他致酸的物質，例如，火山爆發所噴出的硫化氫或是海洋所釋放出的二甲基硫，高空閃電所導致之氮氧化物等，均會使雨水進一步酸化，而酸鹼值會降至5.0左右。因此，在1980年代後期以來，許多國內外（包含環保署研究報告）研究者，已將所謂「酸雨」認知為當雨水酸鹼值在5.0以下時，即確定受到人為酸性污染物的影響。 在環保署研究報告中，已統一雨水酸鹼值達5.0以下時，正式定義為「酸雨」。例如，若以環保署台北酸雨監測站1990-1998年之有效雨水化學分析資料為準，顯示約九成降水天數的雨水pH值在5.6以下，而酸雨發生機率則為七成五左右。根據香港氣象學會於2002年作出的調查，香港酸雨的pH值大部分是5.6以下，所以香港毎次下雨都是酸雨。.
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氣候變化
#重定向 氣候變遷.
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氧
氧（IUPAC名：Oxygen）是一種化學元素，符號為O，原子序為8，在元素週期表中屬於氧族。氧屬於非金屬，是具有高反應性的氧化劑，能夠與大部分元素以及其他化合物形成氧化物。氧在宇宙中的總質量在所有元素中位列第三，僅居氫和氦之下。Emsley 2001, p.297在標準溫度和壓力下，兩個氧原子会自然鍵合，形成無色無味的氧氣，即雙原子氧（）。氧氣是地球大氣層的主要成分之一，在體積上佔20.8%。地球地殼中近一半的質量都是由氧和氧化物所組成。 氧是細胞呼吸作用中重要的元素。在生物體中，主要有機分子，如蛋白質、核酸、碳水化合物和脂肪等，還有組成動物外殼、牙齒和骨骼的無機化合物，都含有氧原子。生物體絕大部分的質量都由含氧原子的水組成。光合作用利用陽光的能量把水和二氧化碳轉化為氧氣。氧氣的化學反應性強，容易與其他元素結合，所以大氣層中的氧氣成分只能通過生物的光合作用持續補充。臭氧（）是氧元素的另一種同素異構體，能夠較好地吸收中紫外線輻射。位於高海拔的臭氧層有助阻擋紫外線，從而保護生物圈。不過，在地表上的臭氧屬於污染物，為霧霾的副產品之一。在低地球軌道高度的單原子氧足以對航天器造成腐蝕。 卡爾·威廉·舍勒於1773年或之前在烏普薩拉最早發現氧元素。約瑟夫·普利斯特里亦於1774年在威爾特郡獨立發現氧，因為其成果的發表日期較舍勒早，所以一般被譽為氧的發現者。1777年，安東萬-羅倫·德·拉瓦節進行了一系列有關氧的實驗，推翻了當時用於解釋燃燒和腐蝕的燃素說。他也提出了氧的現用IUPAC名稱「oxygen」，源自希臘語中的「ὀξύς」（oxys，尖銳，指酸）和「-γενής」（-genes，產生者）。這是因為命名之時，人們曾以為所有酸都必須含有氧。許多化學詞彙都在清末傳入中國，其中原法文元素名「oxygène」被譯為「養」，後譯為「氱」，最終演變為今天的中文名「氧」。 氧的應用包括暖氣、內燃機、鋼鐵、塑料和布料的生產、金屬氣焊和氣割、火箭推進劑、及航空器、潛艇、載人航天器和潛水所用的生命保障系統。.
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氮
氮是一种化学元素，其化学符号为N；原子序数是7。在自然界中氮单质最普遍的形态是氮气，这是一种在标准状况下无色无味无臭的雙原子气体分子，由于化学性质稳定而不容易发生化學反应。氮气是地球大气中含量最多的气体，佔總體積的78.09%。1772年在苏格兰爱丁堡，由丹尼尔·卢瑟福分離空氣後发现。氮属于氮族元素中的一种。 氮是宇宙中常見的元素，在銀河系及太陽系的豐度排第七名。其生成的原因推測是由於超新星中碳和氫產生的核融合。由於氮元素及其和氫、氧形成的常见化合物都极易揮發，因此在內太陽系中的類地行星中氮元素較不常見。不過和地球一样，其他行星及其卫星的大氣層中，气态的氮及其化合物很常见。 很多工业上很重要的化合物（比如氨、硝酸、用作推进剂或炸药的有机硝酸盐以及氰化物）都含有氮原子。氮原子之间具有非常牢固的化学键，无论是在工业中或是在生物体內，将转化为有用的含氮化合物都是很不容易的。相应的，当含氮化合物燃烧，爆炸或分解时会产生氮气，并通常可以释放大量有用的能量。合成产生的氨和硝酸盐是关键的工业化肥料，而硝酸盐肥料是引起水系统富营养化的关键污染物。 含氮化合物除了作为肥料和能量储存的功用之外还有其他多种用途。氮是克維拉纤维和氰基丙烯酸酯强力胶水等多种材料的组成部分。在各种药学药品的大类中（包括抗生素）都含有氮元素。许多药物都是天然含氮信号分子的类似物或前体药物。比如，有机硝酸盐硝酸甘油和硝普钠在体内代谢产生一氧化氮以控制血压。植物中的生物鹼（经常是防卫性化合物）根据定义是含有氮的，许多知名的含氮药物（比如咖啡因和吗啡）是生物碱或是合成的天然产物类似物，像许多植物生物碱一样用作于动物体内的神经传导物质的接收器上（例如合成苯丙胺）。 氮主要存在于所有的有机体的氨基酸（以及蛋白质）和核酸（DNA和RNA）之中。人类身体中的3%的重量都是氮元素构成的，其含量仅次于氧元素、碳元素和氢元素。氮循环是指氮元素从空气进入生物圈和有机化合物中然后再返回大气的转移过程。.
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氮循环
氮循环(Nitrogen cycle)是描述自然界中氮单质和含氮化合物之间相互转换过程的生态系统的物质循环。.
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水圈
水圈（hydrosphere），是一個行星、衛星或小行星上所有的水以及其所構成的系統。地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在于空中、地表和地下，包括大气水、海水、陆地水（河、湖、沼泽、冰雪、和地下水），以及生物体内的生物水。水圈可能與岩石圈、生物圈、大氣圈、磁圈等其他地球外表圈層高度重疊，共同形成地球的。 地球上水圈的總質量約為1.4×1018公噸，佔地球質量的0.023％。約有20×1012公噸存在於地球大氣層。地球表面積3.61億平方公里（75％）被海洋所覆蓋。地球海洋的平均鹽度為每公斤海水35克鹽（3.5％）。 水圈的上限可视为对流层顶，下限为深层地下水所及的深度。.
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湖沼學
湖沼學是水文地理學的分支，從化學、物理、水文、地質角度研究內陸水體，包括天然和人造的：湖、沼、塘、溪、河、濕地、地下水等。 歐洲文字的「湖沼學」大多源於希臘文「Λίμνη」（湖）、「λόγος」（知識）的合併，羅馬化後變成「Limnology」等變體。 Category:水文地理 Category:湖沼學.
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海洋学
海洋学（oceanography）是研究海洋的自然现象、性质及其变化规律，以及开发利用海洋的知识体系。它是研究海洋的地理学的分支。它涵盖了广泛的主题，包括生态系统动力学、洋流、波浪和; 板块构造和海底地质; 以及各种化学物质和物理性质在海洋内及其边界的通量。这些不同的主题反映了海洋学家融合多个学科对世界洋的进一步认识和对天文学，生物学，化学，气候学，地理学，地质学，水文科学，气象学和物理学中的过程的理解。研究了地质历史中海洋的历史。.
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另见
化学海洋学
湖沼學
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