環(huán)境地球的生態(tài)自然環(huán)境課件

1、 第二章第二章地球的生態(tài)自然環(huán)境地球的生態(tài)自然環(huán)境 地球是太陽系的一員，據(jù)考證誕生于于46億年以前。地球有著復(fù)雜的圈層結(jié)構(gòu)，包括大氣圈、水圈、巖石圈、土壤圈和生物圈等。而人類就生存于這些圈層結(jié)構(gòu)之一的生物圈之中。第二章第二章 地球的生態(tài)自然環(huán)境地球的生態(tài)自然環(huán)境第一節(jié) 地球的內(nèi)部構(gòu)造和元素組成第二節(jié) 地球環(huán)境的圈層構(gòu)造第三節(jié) 地球各圈層與人類的關(guān)系第一節(jié) 地球的內(nèi)部構(gòu)造和元素組成 地球從中心起，由地核、地幔和地殼構(gòu)成球?qū)ΨQ的層構(gòu)造。其化學(xué)組成能夠從構(gòu)成地殼的主要巖石的產(chǎn)出頻度及其平均化學(xué)組成推斷。一、地球的內(nèi)部圈層一、地球的內(nèi)部圈層地地殼殼莫霍界莫霍界面面古登堡界古登堡界面面地地幔幔外外核核內(nèi)

2、內(nèi)核核1、元素組成的百分比、元素組成的百分比2、地殼分層及物質(zhì)組成、地殼分層及物質(zhì)組成硅鋁層：硅鋁層：組成、密度組成、密度硅鎂層：硅鎂層：組成、密度組成、密度3、地殼的結(jié)構(gòu)特點、地殼的結(jié)構(gòu)特點厚度厚度硅鎂層分布是連續(xù)的硅鎂層分布是連續(xù)的,硅鋁層硅鋁層在大洋底部罕見在大洋底部罕見.高山高山高原高原平原平原海平面海平面面面莫莫霍霍硅鋁層硅鋁層硅鎂層硅鎂層（一）地球內(nèi)部圈層（一）地球內(nèi)部圈層地殼地殼不均不均(厚度變化規(guī)律厚度變化規(guī)律)（二）地球內(nèi)部圈層（二）地球內(nèi)部圈層地幔地幔1、位置、位置： 地殼與地幔之間地殼與地幔之間,或或莫霍面莫霍面與與古登堡面古登堡面之間之間,有上地幔和有上地幔和上地幔之分

3、，（距離地球表面上地幔之分，（距離地球表面2900千米以上）千米以上）2、組成物質(zhì)、組成物質(zhì)：主要由含鐵、鎂的硅酸鹽類礦物組成，越往下鐵、主要由含鐵、鎂的硅酸鹽類礦物組成，越往下鐵、鎂的含量逐漸增加鎂的含量逐漸增加.3、特殊圈層、特殊圈層：1）巖石圈巖石圈包括地殼和上地幔頂部（軟流層以上），它不包括地殼和上地幔頂部（軟流層以上），它不是完整一塊，而是被斷裂帶分割成六大塊是完整一塊，而是被斷裂帶分割成六大塊 。2）軟流層軟流層是在上地幔上部是在上地幔上部,可能是巖漿的主要發(fā)源地之一?？赡苁菐r漿的主要發(fā)源地之一。（三）地球內(nèi)部圈層（三）地球內(nèi)部圈層地核地核1、位置：、位置：地球的核心部分，即古登堡

4、面所包圍的球體地球的核心部分，即古登堡面所包圍的球體.3、組成物質(zhì)：、組成物質(zhì)：高溫高壓下的鐵和鎳，外核的物質(zhì)呈液態(tài)高溫高壓下的鐵和鎳，外核的物質(zhì)呈液態(tài)或熔融狀態(tài)，內(nèi)核一般認為是固態(tài)或熔融狀態(tài)，內(nèi)核一般認為是固態(tài).2、分層：、分層：外核與內(nèi)核（以地下外核與內(nèi)核（以地下5100千米為界）千米為界）.火山正在噴出大量濃煙火山正在噴出大量濃煙二、地球的原生生態(tài)環(huán)境問題二、地球的原生生態(tài)環(huán)境問題巖漿從裂開的地殼慢慢流出來巖漿從裂開的地殼慢慢流出來 火山巖漿直沖云霄火山巖漿直沖云霄整個山被巖漿染得通紅整個山被巖漿染得通紅 火山直迫住宅區(qū)火山直迫住宅區(qū) 火山爆發(fā)海嘯地震臺風(fēng)第二節(jié) 地球環(huán)境的圈層構(gòu)造 人類

5、生活的地球不是一個均質(zhì)體，具有明顯的圈層結(jié)構(gòu)。地球生態(tài)系統(tǒng)可以看成為由大氣圈大氣圈、水圈水圈、土壤圈土壤圈、巖石圈巖石圈以及以及生物圈生物圈所構(gòu)成。 一、地球各圈層的發(fā)育一、地球各圈層的發(fā)育 n地球在大約地球在大約46億年前形成的時候，是一個炙熱的大億年前形成的時候，是一個炙熱的大火球，還沒有圈層的分化?；鹎颍€沒有圈層的分化。 地球外面包圍著地球外面包圍著原始大原始大氣氣，主要由，主要由氫氣、甲烷、氫氣、甲烷、氨氣和水蒸氣氨氣和水蒸氣等組成，是等組成，是一個還原性的大氣圈。我一個還原性的大氣圈。我們今天所見的地球各圈層，們今天所見的地球各圈層，是經(jīng)歷了億萬年的發(fā)育才是經(jīng)歷了億萬年的發(fā)育才形成

6、的。形成的。水的出現(xiàn)水的出現(xiàn)地球發(fā)育史的第一個重大事件地球發(fā)育史的第一個重大事件 n大約在大約在38億年以前，在某種機制的作用下，地球上出億年以前，在某種機制的作用下，地球上出現(xiàn)了水。水分的蒸發(fā)和降雨，降低了地表的溫度，產(chǎn)現(xiàn)了水。水分的蒸發(fā)和降雨，降低了地表的溫度，產(chǎn)生了河流、湖泊和海洋，生了河流、湖泊和海洋， 構(gòu)成構(gòu)成水圈水圈，為地球生命的出，為地球生命的出現(xiàn)創(chuàng)造了最基本的條件。現(xiàn)創(chuàng)造了最基本的條件。 生態(tài)用水生產(chǎn)用水生活用水2. 2. 生命的出現(xiàn)生命的出現(xiàn) 地球發(fā)育史的第二個重大事件地球發(fā)育史的第二個重大事件n 一般認為生命起源于一般認為生命起源于海洋海洋，因為當(dāng)時還原性的，因為當(dāng)時還原性

7、的大氣圈還不能向地球提供必要的保護，使之免遭強大氣圈還不能向地球提供必要的保護，使之免遭強烈紫外線的襲擊。頻率高達烈紫外線的襲擊。頻率高達1022Hz的太陽輻射足以的太陽輻射足以毀滅一切生命，除非這些原始生命處于海洋水層的毀滅一切生命，除非這些原始生命處于海洋水層的保護之下。保護之下。 早期細菌通過發(fā)酵作用取得能量，并在生命過早期細菌通過發(fā)酵作用取得能量，并在生命過程中放出程中放出二氧化碳二氧化碳，逐漸改變了原始大氣的組成。，逐漸改變了原始大氣的組成。到大約到大約20億年前，出現(xiàn)了更為進化的億年前，出現(xiàn)了更為進化的細菌和藍藻等細菌和藍藻等生物生物。從此，開始了一種新的生命過程。從此，開始了一種

8、新的生命過程光合作光合作用，大氣圈中首次出現(xiàn)了用，大氣圈中首次出現(xiàn)了氧氣氧氣。 光合作用光合作用n在綠色植物、海藻、藻在綠色植物、海藻、藻類和某些細菌中，以類和某些細菌中，以光光作作為能量來源，用為能量來源，用二氧化碳二氧化碳和水合成碳氫化合物的過和水合成碳氫化合物的過程。大部分形式的光合作程。大部分形式的光合作用都釋放氧氣作為副產(chǎn)品。用都釋放氧氣作為副產(chǎn)品。mCO2+H2O(CH2O)m+nO2光合作用3. 含氧大氣圈的形成含氧大氣圈的形成 n 經(jīng)過大約經(jīng)過大約4億年的積累，到距今億年的積累，到距今16億年以前，億年以前，一個含氧的一個含氧的大氣圈大氣圈終于形成。性質(zhì)極其活潑的氧終于形成。性

9、質(zhì)極其活潑的氧氣對大氣圈進行了一場氣對大氣圈進行了一場“氧革命氧革命”，導(dǎo)致還原性，導(dǎo)致還原性的原始大氣逐漸向含有二氧化碳、水和臭氧的氧的原始大氣逐漸向含有二氧化碳、水和臭氧的氧化性大氣轉(zhuǎn)化。這一過程不僅進一步改變了大氣化性大氣轉(zhuǎn)化。這一過程不僅進一步改變了大氣圈的組成，而且臭氧在高空的積累逐漸形成了圈的組成，而且臭氧在高空的積累逐漸形成了保保護地球的臭氧層護地球的臭氧層，為更高等的海洋生物進化和生，為更高等的海洋生物進化和生命登陸創(chuàng)造了條件。命登陸創(chuàng)造了條件。 4. 4. 生物圈的進化生物圈的進化 12億年前出現(xiàn)最早的億年前出現(xiàn)最早的真核細胞真核細胞； 5億年前出現(xiàn)億年前出現(xiàn)海洋無脊椎動物海

10、洋無脊椎動物； 4.5億年以前，在溫暖濕潤的河口地帶，一種叫做億年以前，在溫暖濕潤的河口地帶，一種叫做頂囊頂囊蕨蕨的植物開始登陸。的植物開始登陸。 2億年前億年前哺乳動物哺乳動物出現(xiàn)。出現(xiàn)。 在這漫長的歷史長河中，由于地殼的變化、氣候在這漫長的歷史長河中，由于地殼的變化、氣候的變異和其他種種原因，有些物種消亡了，新的物種的變異和其他種種原因，有些物種消亡了，新的物種產(chǎn)生了產(chǎn)生了物競天擇，適者生存的自然法則。物競天擇，適者生存的自然法則。n 生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng) 今天今天，大約有，大約有500萬至萬至5000萬種生物組成萬種生物組成了五彩繽紛的生物界，構(gòu)成了包

11、括人類在了五彩繽紛的生物界，構(gòu)成了包括人類在內(nèi)的內(nèi)的生物圈生物圈。包括從海平面以下包括從海平面以下10km到到海平面以上海平面以上9km的范圍。在這個范圍內(nèi)有的范圍。在這個范圍內(nèi)有正常的生命存在，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部不斷進行正常的生命存在，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部不斷進行著物質(zhì)、能量和信息的交換和循環(huán)。著物質(zhì)、能量和信息的交換和循環(huán)。5. 5. 巖石圈和土壤圈的形成巖石圈和土壤圈的形成n 生物的出現(xiàn)，將大氣圈中大量的生物的出現(xiàn)，將大氣圈中大量的二氧化二氧化碳碳轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)移至巖石圈巖石圈中，形成了大量的碳酸鹽巖中，形成了大量的碳酸鹽巖石，不僅改變了巖石圈的組成，而且生物與石，不僅改變了巖石圈的組成，而且生物與巖石風(fēng)化

12、物的相互作用，在地表上形成了土巖石風(fēng)化物的相互作用，在地表上形成了土壤?？梢?，壤?？梢?，土壤圈土壤圈的形成是與生物圈息息相的形成是與生物圈息息相關(guān)、互相促進的。關(guān)、互相促進的。 從地球各圈層發(fā)育的過程中，我從地球各圈層發(fā)育的過程中，我們看到了們看到了生物的能動作用生物的能動作用。可以毫不。可以毫不夸張地說，地球今天的面貌是生物創(chuàng)夸張地說，地球今天的面貌是生物創(chuàng)造的。造的。愛護和保護生物圈，就是愛護愛護和保護生物圈，就是愛護和保護地球的現(xiàn)在和未來。和保護地球的現(xiàn)在和未來。 二、大氣圈二、大氣圈大氣圈是在生命活動參與下長期發(fā)育而形大氣圈是在生命活動參與下長期發(fā)育而形成的。成的。 1 1、大氣圈的結(jié)

13、構(gòu)：、大氣圈的結(jié)構(gòu)：按照氣溫隨高度的變化規(guī)律，將地表以上按照氣溫隨高度的變化規(guī)律，將地表以上的大氣圈層劃分為：的大氣圈層劃分為：對流層、平流層、中對流層、平流層、中間層、熱成層、散逸層。間層、熱成層、散逸層。 2 2、大氣圈的總質(zhì)量：、大氣圈的總質(zhì)量： 估計在估計在5.5.2 21 10 01515t t，相當(dāng)于地球質(zhì)量，相當(dāng)于地球質(zhì)量（5.9745.97410102121t t）的百萬分之一。在地心）的百萬分之一。在地心引力作用下，大氣的質(zhì)量主要集中在大氣引力作用下，大氣的質(zhì)量主要集中在大氣圈的下部，其中圈的下部，其中50%50%幾乎在距地表幾乎在距地表5km5km以下，以下，75%75%在

14、在10km10km以下，以下，90%90%在在30km30km以下。以下。 大氣圈的分層大氣圈的分層-對流層：對流層： 對流層位于大氣圈的最下層，平均厚度對流層位于大氣圈的最下層，平均厚度為為12km12km，是大氣圈中最活躍的一層，存在強烈是大氣圈中最活躍的一層，存在強烈的的垂直對流作用和水平運動。垂直對流作用和水平運動。對流層的一個重對流層的一個重要性質(zhì)是要性質(zhì)是大氣溫度隨高度增加而下降，大氣溫度隨高度增加而下降，其平均其平均遞減率為遞減率為-6.5/km-6.5/km。 大氣圈的分層大氣圈的分層-平流層：平流層： 平流層位于對流層頂至大約平流層位于對流層頂至大約50km50km的高度，的

15、高度，也叫同溫層。其下部有一也叫同溫層。其下部有一等溫層等溫層。上部溫度隨。上部溫度隨高度增加而上升。高度增加而上升。 大氣圈的分層大氣圈的分層-中間層：中間層： 中間層位于平流層頂?shù)酱蠹s中間層位于平流層頂?shù)酱蠹s80km80km的高度，的高度，溫度隨高度增加而下降。溫度隨高度增加而下降。臭氧層破壞臭氧層破壞 大氣圈的分層大氣圈的分層-熱成層：熱成層： 熱成層位于中間層頂以上，有稱增溫層熱成層位于中間層頂以上，有稱增溫層或電離層，溫度隨高度增加急劇上升，直或電離層，溫度隨高度增加急劇上升，直至至100km100km高度。該層空氣分子在各種射線作高度。該層空氣分子在各種射線作用下大都發(fā)生電離，成為

16、原子、離子和自用下大都發(fā)生電離，成為原子、離子和自由電子，電離層之名因此而得。由電子，電離層之名因此而得。 大氣圈的分層大氣圈的分層-逸散層：逸散層： 逸散層位于熱成層之上，也稱外大氣層，逸散層位于熱成層之上，也稱外大氣層，是大氣圈的最外層，大約延伸至是大氣圈的最外層，大約延伸至800km800km的高的高度。這里大氣極其稀薄，地心引力微弱，度。這里大氣極其稀薄，地心引力微弱，大氣質(zhì)點之間鮮有碰撞。有些運動速度較大氣質(zhì)點之間鮮有碰撞。有些運動速度較快的質(zhì)點完全擺脫地球引力而逸入宇宙空快的質(zhì)點完全擺脫地球引力而逸入宇宙空間。間。 大氣圈的分層三、水圈三、水圈n海洋和陸地上的液態(tài)水和固態(tài)水構(gòu)成一個

17、大體連續(xù)的圈層覆蓋在地球表面，稱為水圈。n它包括江河湖海中一切淡水、咸水、土壤水、淺層和深層地下水以及南北兩極冰帽和各大陸高山冰川中的冰，還包括大氣圈中水蒸氣和水滴。甘肅金塔沙漠邊緣的綠洲，鴛鴦池水庫n地球上海洋面積占全球面積的71%，含鹽的海洋水占全部水資源的97.3%，人類難以直接利用。n2.7%的淡水中，又有68.7%是以冰川和冰帽的形式存在于南北極和高山地區(qū)，亦難以被人類直接利用。天湖：成都至拉薩四、土壤圈四、土壤圈 土壤是地球陸地上能供植物生長與繁殖的疏松表層。除了江河湖海等水體和兩極冰蓋與高山冰川覆蓋的地區(qū)以外，幾乎都有土壤存在。各種土壤在地球表面形成一個斷續(xù)分布的圈層，覆蓋于巖石

18、圈之上，其厚度由幾厘米至幾米不等。五、巖石圈五、巖石圈 巖石圈是人類生存環(huán)境中最下面的一個圈層，又是地球內(nèi)部各圈層的最外層。本課程將巖石圈看作地殼的同義語，包括地球最外層的巖石、風(fēng)化殼。平均厚度為33-35km。六、生物圈六、生物圈生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)，包括從海平生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)，包括從海平面以下面以下10km10km到海平面以上到海平面以上9km9km的范圍。生態(tài)系的范圍。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部不斷進行著物質(zhì)、能量和信息的交換和統(tǒng)內(nèi)部不斷進行著物質(zhì)、能量和信息的交換和循環(huán)。歷經(jīng)循環(huán)。歷經(jīng)3030億年的發(fā)展歷程。億年的發(fā)展歷程。3030億年億年前出現(xiàn)前出現(xiàn)原始細菌原始細菌開始，開始，

19、2020億年前億年前出現(xiàn)了能進行光合作用的出現(xiàn)了能進行光合作用的固氮生物固氮生物，約約1616億年前億年前形成了含氧氣的大氣圈。形成了含氧氣的大氣圈。7 7億年前億年前出現(xiàn)了出現(xiàn)了多細胞生物。多細胞生物。5 5億年前億年前出現(xiàn)出現(xiàn)無脊椎動物。無脊椎動物。2 2億年前億年前出現(xiàn)出現(xiàn)哺乳類動物哺乳類動物。在這漫長的歷史長河中，由于地殼的變化、氣候的在這漫長的歷史長河中，由于地殼的變化、氣候的變異和其他種種原因，有些物種消亡了，新的物種變異和其他種種原因，有些物種消亡了，新的物種產(chǎn)生了，形成了今天五彩繽紛的生物圈。產(chǎn)生了，形成了今天五彩繽紛的生物圈。第三節(jié) 地球各圈層與人類的關(guān)系 在茫茫宇宙中，地球

20、是迄今發(fā)現(xiàn)存在智能生物的唯一天體?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)，這決不是偶然的，而正是在于地球環(huán)境的獨特構(gòu)造。 一、大氣圈與人類的關(guān)系一、大氣圈與人類的關(guān)系 n地球大氣的主要成分是地球大氣的主要成分是氮和氧氮和氧，這種組成在太陽系八大行，這種組成在太陽系八大行星中非常特殊。星中非常特殊。n恒定組分恒定組分：包括氮、氧、氬、氦、氪、甲烷、氫、氙等，：包括氮、氧、氬、氦、氪、甲烷、氫、氙等，這些氣體之間的比例，這些氣體之間的比例，從地表到從地表到90km的高度范圍內(nèi)都是的高度范圍內(nèi)都是穩(wěn)定的穩(wěn)定的。n非恒定組分非恒定組分：包括二氧化碳、水汽、：包括二氧化碳、水汽、二氧化硫、臭氧二氧化硫、臭氧等。等。此外，大氣中含

21、有一些固態(tài)和液態(tài)雜質(zhì)，主要是火山、地此外，大氣中含有一些固態(tài)和液態(tài)雜質(zhì)，主要是火山、地震、巖石風(fēng)化、森林火災(zāi)和人為活動產(chǎn)生的煙塵、硫化物震、巖石風(fēng)化、森林火災(zāi)和人為活動產(chǎn)生的煙塵、硫化物和氮氧化物等。和氮氧化物等。氧氣的作用：氧氣的作用：n目前下層大氣中目前下層大氣中氧氣的濃度為氧氣的濃度為21%，這是億萬年來生，這是億萬年來生物圈進化物圈進化 與大氣圈相互作用的結(jié)果。與大氣圈相互作用的結(jié)果。n30億年前億年前，大氣圈中氧濃度只有現(xiàn)在的，大氣圈中氧濃度只有現(xiàn)在的千分之一千分之一，原，原始的生命為了躲避紫外線致命的傷害，只能存在于水始的生命為了躲避紫外線致命的傷害，只能存在于水下下10m深處。深

22、處。n到距今到距今6億年時億年時，氧濃度達到現(xiàn)水平的，氧濃度達到現(xiàn)水平的百分之一百分之一，出，出現(xiàn)了現(xiàn)了臭氧臭氧的保護，的保護， 生命開始出現(xiàn)。氧濃度達到現(xiàn)水生命開始出現(xiàn)。氧濃度達到現(xiàn)水平的平的十分之一十分之一，臭氧的濃度進一步增加，生命才能從，臭氧的濃度進一步增加，生命才能從海洋登上陸地，這是生命史上的海洋登上陸地，這是生命史上的第二個關(guān)鍵濃度第二個關(guān)鍵濃度。n大氣中大氣中氧濃度下降氧濃度下降，則不僅生活在高海拔的人，則不僅生活在高海拔的人會經(jīng)受高山反應(yīng)之苦，而且氧化反應(yīng)受到抑制，會經(jīng)受高山反應(yīng)之苦，而且氧化反應(yīng)受到抑制，燃料燃燒產(chǎn)生的一氧化碳等有毒氣體將積累在燃料燃燒產(chǎn)生的一氧化碳等有毒氣

23、體將積累在大氣圈。大氣圈。n大氣中大氣中氧濃度增高氧濃度增高，譬如從現(xiàn)有的，譬如從現(xiàn)有的21%增高至增高至25%，則雷電就能把嫩枝和草地點燃，造成連，則雷電就能把嫩枝和草地點燃，造成連綿不斷的火災(zāi)，使全球植被遭到破壞。綿不斷的火災(zāi)，使全球植被遭到破壞。n目前還沒有觀測到大氣氧濃度的這種戲劇性變目前還沒有觀測到大氣氧濃度的這種戲劇性變化。然而，化。然而，作為大氣微量組分的一些氣體濃度作為大氣微量組分的一些氣體濃度已經(jīng)發(fā)生實質(zhì)性變化則是不爭的事實。已經(jīng)發(fā)生實質(zhì)性變化則是不爭的事實。其中最其中最引人注目的是引人注目的是CO2和和O3等氣體濃度的變化。等氣體濃度的變化。n一定濃度一定濃度CO2的存在，

24、對地表溫度的調(diào)節(jié)至為的存在，對地表溫度的調(diào)節(jié)至為重要。重要。因為因為CO2和某些氣體和某些氣體 一樣，具有能讓一樣，具有能讓太陽輻射中的短波輻射通過而吸收地表長波輻太陽輻射中的短波輻射通過而吸收地表長波輻射，從而使地表增溫的效應(yīng)，即所謂射，從而使地表增溫的效應(yīng)，即所謂溫室效溫室效應(yīng)應(yīng)，此類氣體稱為：，此類氣體稱為：溫室氣體溫室氣體。若無這些。若無這些溫室氣體的存在，有關(guān)計算推斷地球的年平均溫室氣體的存在，有關(guān)計算推斷地球的年平均溫度應(yīng)為溫度應(yīng)為-18攝氏度，而不是現(xiàn)在攝氏度，而不是現(xiàn)在13-15攝氏度。攝氏度。就是說，天然的溫室效應(yīng)就是說，天然的溫室效應(yīng) 使全球溫度上升了使全球溫度上升了31-

25、33攝氏度。攝氏度。n大氣圈中另一種敏感的微量組分是大氣圈中另一種敏感的微量組分是甲烷甲烷，俗稱沼，俗稱沼氣。目前，其濃度低于百萬分之二。如果其濃度氣。目前，其濃度低于百萬分之二。如果其濃度過高，在現(xiàn)有的氧濃度下就會因閃電而燃燒。更過高，在現(xiàn)有的氧濃度下就會因閃電而燃燒。更為重要的是，為重要的是，甲烷的溫室效應(yīng)比二氧化碳強甲烷的溫室效應(yīng)比二氧化碳強300多倍多倍，它所造成的增溫作用占全球人為增溫作用，它所造成的增溫作用占全球人為增溫作用的的1/4。天然沼澤和人工的水稻田是產(chǎn)生甲烷的主。天然沼澤和人工的水稻田是產(chǎn)生甲烷的主要場所。有人認為反芻動物產(chǎn)生的甲烷可能是大要場所。有人認為反芻動物產(chǎn)生的甲

26、烷可能是大氣圈甲烷的重要來源之一。為此美國科學(xué)院專門氣圈甲烷的重要來源之一。為此美國科學(xué)院專門 立項研究牛群打嗝所排出甲烷對大氣圈的影響，立項研究牛群打嗝所排出甲烷對大氣圈的影響，成為環(huán)境科學(xué)研究的趣聞。成為環(huán)境科學(xué)研究的趣聞。 n 大氣圈各組分之間保持著精細的平衡，這是地大氣圈各組分之間保持著精細的平衡，這是地球環(huán)境億萬年來發(fā)育的結(jié)果。保持這種平衡乃維球環(huán)境億萬年來發(fā)育的結(jié)果。保持這種平衡乃維護生物圈所必需，護生物圈所必需，破壞這種平衡就是破壞生命的破壞這種平衡就是破壞生命的基礎(chǔ)基礎(chǔ)。然而，人類社會實現(xiàn)工業(yè)化以來，規(guī)模和。然而，人類社會實現(xiàn)工業(yè)化以來，規(guī)模和強度日益加大的人類活動正在破壞這種

27、平衡，這強度日益加大的人類活動正在破壞這種平衡，這是人類面臨的重大環(huán)境問題之一。是人類面臨的重大環(huán)境問題之一。 二、水圈與人類的關(guān)系二、水圈與人類的關(guān)系 n各種生命起源的假說都少不了水這一要素。如今各種生命起源的假說都少不了水這一要素。如今地球表面的地球表面的70%以上覆蓋著水，大多數(shù)生物體內(nèi)以上覆蓋著水，大多數(shù)生物體內(nèi)水的含量也達水的含量也達2/3以上。研究還發(fā)現(xiàn)，以上。研究還發(fā)現(xiàn)，人體血液的人體血液的礦化度為礦化度為0.9g/L，與，與30億年前的海水是相億年前的海水是相 同的同的。靜脈點滴用的生理鹽水為濃度為靜脈點滴用的生理鹽水為濃度為0.9g/L的的NaCl溶溶液，與原始海水一致。在自

28、然界的植物體內(nèi)，水液，與原始海水一致。在自然界的植物體內(nèi)，水分含量更高，有些甚至高達分含量更高，有些甚至高達95%。這一切都充分。這一切都充分表明地球上生命的產(chǎn)生和進化都離不開水。表明地球上生命的產(chǎn)生和進化都離不開水。水對人類和生態(tài)環(huán)境的特殊意義水對人類和生態(tài)環(huán)境的特殊意義 n 水是無色透明的，水是無色透明的，它允許太陽光中的可見光和紅外它允許太陽光中的可見光和紅外線部分透過，給水生植物光合作用提供所需的光能。對生物線部分透過，給水生植物光合作用提供所需的光能。對生物體有害的短波紫外線則被阻擋在外。這對地球生命的產(chǎn)生和體有害的短波紫外線則被阻擋在外。這對地球生命的產(chǎn)生和進化起到了關(guān)鍵作用，對生

29、活在水中的各種生物也具有重要進化起到了關(guān)鍵作用，對生活在水中的各種生物也具有重要意義。意義。n水是一種極好的溶劑，水是一種極好的溶劑，為生命過程中營養(yǎng)物和廢棄為生命過程中營養(yǎng)物和廢棄物的傳輸提供了最基本的媒介。水的介電常數(shù)在所有的液體物的傳輸提供了最基本的媒介。水的介電常數(shù)在所有的液體中是最高的，使得大多數(shù)離子化合物能夠在其中溶解并發(fā)生中是最高的，使得大多數(shù)離子化合物能夠在其中溶解并發(fā)生最大程度的電離，這對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和生物體內(nèi)各類生化最大程度的電離，這對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和生物體內(nèi)各類生化反應(yīng)的進行具有重要意義。反應(yīng)的進行具有重要意義。水對人類和生態(tài)環(huán)境的特殊意義水對人類和生態(tài)環(huán)境的特殊意義

30、n 地球最大的空調(diào)系統(tǒng)。地球最大的空調(diào)系統(tǒng)。除液氨外，水的比熱是所有除液氨外，水的比熱是所有的液體和固體中最大的，為的液體和固體中最大的，為4.18J/(g.)4.18J/(g.)。此外，水的蒸發(fā)。此外，水的蒸發(fā)熱也極高，在熱也極高，在2020下為下為2.4kJ/g2.4kJ/g。正是由于這種高比熱、高。正是由于這種高比熱、高蒸發(fā)熱的特性，地球表面的儲水體，白天吸收到達地表的太蒸發(fā)熱的特性，地球表面的儲水體，白天吸收到達地表的太陽光的熱量，夜晚又將熱量釋放到大氣中，避免了劇烈的溫陽光的熱量，夜晚又將熱量釋放到大氣中，避免了劇烈的溫度變化，使地表溫度長期保持在一個相對恒定的范圍內(nèi)。月度變化，使地

31、表溫度長期保持在一個相對恒定的范圍內(nèi)。月球表面都是巖石，石頭的比熱只有水的球表面都是巖石，石頭的比熱只有水的20%20%，所以月球表面，所以月球表面的氣溫變化可以從的氣溫變化可以從+120+120到到-150-150。水對人類和生態(tài)環(huán)境的特殊意義水對人類和生態(tài)環(huán)境的特殊意義 n水在水在44時的密度最大時的密度最大，這一特性在控制水體溫度分這一特性在控制水體溫度分布和垂直循環(huán)中起著重要作用。在氣溫急劇下降的夜晚，布和垂直循環(huán)中起著重要作用。在氣溫急劇下降的夜晚，水面上較重的水層向水底沉降，與下部水層更換，使得水面上較重的水層向水底沉降，與下部水層更換，使得溶解在水中的氧及其他營養(yǎng)物得以在整個水域

32、分布均勻，溶解在水中的氧及其他營養(yǎng)物得以在整個水域分布均勻，當(dāng)水體趨于一種穩(wěn)定狀態(tài)，水底溫度是當(dāng)水體趨于一種穩(wěn)定狀態(tài)，水底溫度是44，在這一層，在這一層中水生生物可以幸存。中水生生物可以幸存。n冰輕于水。冰輕于水。冰的密度比水小，只有冰的密度比水小，只有0.92g/cm30.92g/cm3，可以浮，可以浮在水面上。這一特性對水下生物具有十分重要的意義。在水面上。這一特性對水下生物具有十分重要的意義。否則，氣溫降低時水面結(jié)成的冰會沉入水底，從而導(dǎo)致否則，氣溫降低時水面結(jié)成的冰會沉入水底，從而導(dǎo)致整個水體完全凍結(jié)，給水下生物帶來滅頂之災(zāi)。整個水體完全凍結(jié)，給水下生物帶來滅頂之災(zāi)。 三、土壤圈與人類

33、的關(guān)系三、土壤圈與人類的關(guān)系 n土壤圈是與大氣圈、水圈同樣重要的第三大環(huán)土壤圈是與大氣圈、水圈同樣重要的第三大環(huán)境要素。土壤和巖石共同構(gòu)成了大地，但土壤境要素。土壤和巖石共同構(gòu)成了大地，但土壤和巖石是有區(qū)別的。土壤由巖石演化而來，并和巖石是有區(qū)別的。土壤由巖石演化而來，并覆蓋在巖石的表面，覆蓋在巖石的表面，土壤與巖石最大的不同在土壤與巖石最大的不同在于它具有肥力，即提供和調(diào)節(jié)水、氣、熱和營于它具有肥力，即提供和調(diào)節(jié)水、氣、熱和營養(yǎng)元素的能力，為植物的生長提供了必要的條養(yǎng)元素的能力，為植物的生長提供了必要的條件。件。地球半徑約為地球半徑約為6400km而地表土壤的厚度僅而地表土壤的厚度僅為幾十厘

34、米，相比之下微乎其微，但卻正是這為幾十厘米，相比之下微乎其微，但卻正是這薄薄的一層土壤，才使得地球上有廣闊的森林、薄薄的一層土壤，才使得地球上有廣闊的森林、農(nóng)田和草場，人類得以從中獲得寶貴的生產(chǎn)和農(nóng)田和草場，人類得以從中獲得寶貴的生產(chǎn)和生活資源。生活資源。土壤圈的二種原生環(huán)境問題土壤圈的二種原生環(huán)境問題 n鹽漬化：鹽漬化：當(dāng)土壤含鹽量達到占干土重當(dāng)土壤含鹽量達到占干土重0.2%0.2%時，時，作物生長受阻，這種土壤稱為鹽漬化土。當(dāng)土作物生長受阻，這種土壤稱為鹽漬化土。當(dāng)土壤含鹽量達到壤含鹽量達到2%2%以上時，大多數(shù)作物無法生長，以上時，大多數(shù)作物無法生長，這類土壤就是鹽土。距估計當(dāng)前世界水澆地的這類土壤就是鹽土。距估計當(dāng)前世界水澆地的14%14%受鹽漬化影響。受鹽漬化影響。n水澇，即沼澤化：水澇，即沼澤化：傳統(tǒng)灌溉技術(shù)，如溝灌和渠傳統(tǒng)灌溉技術(shù)，如溝灌和渠灌，常有過量水分滲至底土，在排水不良的地灌，常有過量水分滲至底土，在排水不良的地形部位上潛水位逐漸提高，形部位上潛水位逐漸提高， 使土壤表層和表下使土壤表層和表下層水分過