摘要：生物地球化学循环是地球系统科学的灵魂。它使得元素和能量通过庞杂的物理、化学、生物、地质过程在地球各圈层之间不停的转化和传输，确保地球系统功能正常，维护地球环境的物理和化学平衡，构成了如同生命体般的新陈代谢模式。对碳、氧、氮、磷、硫等营养元素在地球圈层中的循环过程进行描述、示踪和预测是生物地球化学循环研究的重要内容。

关键词：生物地球化学循环;地球系统科学

二十世纪60年代，英国科学家詹姆斯·洺夫洛克（James Lovelock）提出了盖亚假说（Gaia hypothesis）。这个假说中地球被看作是一个可以自我调节、有生命的有机体，地球上的各个圈层相互影响、协同进化，共同维护地球生态系统的稳定。盖亚假说作为一个具有科学革命意义的学说，在科学界引起了激烈的争论，引发了人类有关自然哲学的思辩，其最重要的意义在于启示人们从系统观的视角重新审视我们所处的蓝色星球。将地球当作一个有机系统来思考时，可以帮助人们更好地理解生物（人类）活动与地球环境之间的关系，更好地定位人类在地球生态系统中的位置，并影响人类未来的行为。美国国家航天局（NASA）于1983年提出了地球系统科学的概念，随后美国地球系统科学委员会（Earth System Science Committee）在1988年出版《地球系统科学》一书明确提出地球物理化学过程与生物过程紧密联系、相互作用、协同演化的观点。

地球系统科学是以全球性的整体观、系统观和多时空尺度为思考方式来研究地球系统整体行为的综合性学科。……