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地球表面的生物不断地进行着运动和相互交流，从而形成整个地球表面生物的能量转化和物质循环系统。在这个系统中，不同的生物要适应不同的生存环境，即不同的自然圈，如大气圈、水圈、岩石圈和土壤圈，生活在其中的生物构成了一个有机的生物圈。不同的自然圈具有各自不同的特征，在地球表面的生物圈环境中发挥着不同的作用。
大气圈是由多种不同气体混合而成的，成膜状覆盖在地球的表面。大气圈下限为海陆表面（而实际上空气一直可以渗透到地壳的内部）；上限约离海陆表面1000km以上（实际并无明显界限，而是逐渐过渡到宇宙空间）。大气圈可以分为平流层和对流层两个圈层。
大气最下层的对流层直接构成植物气体环境，平均高度为10km，在极地为8km，赤道上为16km，其密度最大，含大气全部质量的70%～75%。
对流层内会发生云、雨和气团的水平与垂直移动，这些运动对植物的生长发育有重要意义。在对流层的全部厚度中，组成空气的主要成分是保持不变的，其中包含了植物生活所必需的物质，如光合作用需要的CO 2 和呼吸作用所需的O 2 等。
对流层中还含有水气、粉尘等，它们在气温的作用下形成的风、雨、霜、雪、露、雾和冰雹等，一方面调节着地球环境的水分平衡，有利于植物的生长发育；另一方面，当平衡失调时，也会给植物带来破坏和损害。平流层离地面距20～50km，臭氧在平流层上部形成臭氧层，它对高能紫外线辐射有吸收作用，可以保护生物体免遭紫外线的伤害，是地球生命系统最重要的一个保护层。
水圈是由地球表面71%的海洋，以及冰川、湖泊、河流、土壤和大气中共含有约15亿km³的水构成。水圈是植物赖以生存的重要的物质基础，水在活的植物组织中重量达70%以上。
水体中溶有各种化学物质、溶盐、矿质营养及有机营养物质等，提供了植物生活的需要。由于各个地区的水质不同，构成了植物环境的生态差异，如海水和淡水、碱水和酸水等。水体不断地进行着物理和化学变化、生物和地质变化，这些变化又影响水体溶液总浓度的变化，特别是大气中水热条件差异，促进水热的重新分配，影响着地区性气候变化。这些变化都影响着植物的生态和分布。
水分一般通过大气环流、洋流和河流排水三种方式进行流动及再分配，从而维持地球上的水分平衡。
岩石圈是指地球表面30～40km厚的地壳层，生物体的各种化学元素均来源于此。岩石圈通过火山活动和放射衰变产物影响大气圈的组成，并和水圈进行物质交换，同时是形成土壤的主要物质基础。植物生长发育所需的矿质养料也贮藏在岩石圈中。由于各种岩石的组成成分不同，风化后形成的土壤成分也就不同，从而给植物的生存创造了不同的土壤类型。
土壤圈位于岩石圈的表层，是以岩石圈为母质，在生物体的参与下形成的。岩石圈在物理风化和化学风化的作用下不断地释放无机物质，微生物不断分解植物残体和死的有机体，这种分解产物与土壤动物的排泄物逐渐变为腐殖质，它与无机风化物形成了土壤，从而给植物生长发育提供了场所。因此，土壤圈和植物之间具有密切的关系。