第一章地球環(huán)境的基本特征課件

第一章地球環(huán)境的基本特征第一節(jié)地球環(huán)境的圈層構(gòu)造第二節(jié)人類與地球各圈層的關(guān)系本章重點(diǎn)1.地球大氣的熱分層和各層的主要特征.

2.地球上的水量分布.

3.人類的生產(chǎn)活動給水圈帶來的影響.

4.地面土壤僅幾十厘米厚.

5.土壤含鹽量達(dá)到占干土重0.2﹪，作物生長受阻.

第一章地球環(huán)境的基本特征第一節(jié)地球環(huán)境的圈層構(gòu)造1第一節(jié)地球環(huán)境的圈層構(gòu)造

一、地球環(huán)境及其組成

環(huán)境科學(xué)所研究的是人類所賴以生存的地球環(huán)境，地球上的其他生物和非生物物質(zhì)被視為環(huán)境要素，與人類息息相關(guān)。

人類環(huán)境有別于其他生物環(huán)境，它包括自然環(huán)境和社會環(huán)境兩部分。自然環(huán)境包括人類賴以生存的環(huán)境要素第一節(jié)地球環(huán)境的圈層構(gòu)造

一、地球環(huán)境及其組成環(huán)境科學(xué)所2例如空氣、陽光、水、土壤、礦物、巖石和生物等，以及由這些要素構(gòu)成的各圈層，如大氣圈、水圈、土壤圈、生物圈和巖石圈。這些要素和圈層構(gòu)成了人類的生存環(huán)境和地理環(huán)境。例如空氣、陽光、水、土壤、礦物、巖石和生物等，以及由這些要素3社會環(huán)境是指人類的社會制度等上層建筑條件，包括社會的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)以及同各種社會制度相適應(yīng)的政治、經(jīng)濟(jì)、法律、宗教、藝術(shù)、哲學(xué)的觀念和機(jī)構(gòu)等。有人認(rèn)為這些社會要素組成了另一圈層----智能圈或人類圈（noosphere)。

社會環(huán)境是指人類的社會制度等上層建筑條件，包括社會的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)4二．地球環(huán)境的獨(dú)特性

地球環(huán)境豐富多樣，適合生物的生存和繁衍：地球上存在著大氣、陸地和海洋；距地面15--40km處有一個臭氧層，保護(hù)著地球不受高能紫外線的侵襲；大氣中含有一定數(shù)量的二氧化碳，使地表保持適中的溫度，有利于生物的生長；地表上覆蓋著一層或厚或薄的土壤，為植物提供營養(yǎng)和生長的基地；甚至地殼的厚度也很適中。

二．地球環(huán)境的獨(dú)特性地球環(huán)境豐富多樣，適合生物的生存和繁衍5近年來，科學(xué)研究的進(jìn)展，使一些科學(xué)家提出了不同的看法。他們反因為果，認(rèn)為不是地球上“優(yōu)越”的環(huán)境條件創(chuàng)造了生命，而是生命活動創(chuàng)造了今天地球的環(huán)境。這種觀點(diǎn)被稱為蓋婭（Gaia)假說或蓋婭理論。

近年來，科學(xué)研究的進(jìn)展，使一些科學(xué)家提出了不同的看法。他們反6地球表層物質(zhì)和能量的循環(huán)、轉(zhuǎn)換是靠生命活動實現(xiàn)的。如果沒有生命捕獲、轉(zhuǎn)移和儲存太陽能，則來自太陽能的輻射將會散失。生命活動在太陽能的捕獲與儲存和地球表層物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化方面的巨大作用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎人們的想象。因此，地球的現(xiàn)狀是生命參與地質(zhì)歷史過程的結(jié)果，地球現(xiàn)在的狀態(tài)也是靠生命活動調(diào)節(jié)、控制和維持的。地球表層物質(zhì)和能量的循環(huán)、轉(zhuǎn)換是靠生命活動實現(xiàn)的。如果沒有生7

三．地球各全層的發(fā)育地球在大約46億年前形成的時候，是一個熾熱的大火球，還沒有圈層的分化。地球外面包圍著原始大氣，主要由氫氣、甲烷和水蒸氣等組成，是一個還原性的大氣圈。我們今天看見的地球各圈層，是經(jīng)歷了億萬年的發(fā)育才形成的。

水的出現(xiàn)是地球發(fā)育史的第一個重大事件。大約在38億年以前，在某種機(jī)制的作用下，地球上出現(xiàn)了水。

三．地球各全層的發(fā)育地球在大約46億年前形成的時候，8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，為地球生命的出現(xiàn)創(chuàng)造了最基本的條件。地球史上第二個重大事件是生命的出現(xiàn)，盡管對生命起源的機(jī)制也有種種不同看法，但一般都認(rèn)為生命起源于海洋。早期細(xì)菌通過發(fā)酵作用取得能量，并在生命過程中放出二氧化碳，逐漸改變了原始大氣的組成。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，9到大約20億年前，出現(xiàn)了更為進(jìn)化的細(xì)菌和藍(lán)藻等生物。從此，開始了一種新的生命過程---光合作用，大氣圈中首次出現(xiàn)了氧氣。此后，生物進(jìn)化過程加速。12億年前出現(xiàn)最早的真核細(xì)胞。5億年前出現(xiàn)海洋無脊椎動物，4.5億年以前，在溫暖濕潤的河口地帶，一種叫做頂囊蕨的植物開始登陸。哺乳類動物出現(xiàn)在2億年前。到大約20億年前，出現(xiàn)了更為進(jìn)化的細(xì)菌和藍(lán)藻等生物。從此，開10今天，大約有500萬至5000萬種生物組成了五彩繽紛的生物界，構(gòu)成了包括人類在內(nèi)的生物圈。

從地球個圈層發(fā)育的過程中，我們又一次看到生物的能動作用?？梢院敛豢鋸埖恼f，地球今天的面貌是生物創(chuàng)造的。愛護(hù)和保護(hù)生物圈，就是愛護(hù)和保護(hù)地球的現(xiàn)在和未來今天，大約有500萬至5000萬種生物組成了五彩繽紛的生物界11第二節(jié)人類與地球各圈層的關(guān)系

一．人類與大氣圈二．人類與水圈三．人類與土壤圈四．人類與巖石圈五．人類與生物圈

第二節(jié)人類與地球各圈層的關(guān)系一．人類與大氣圈12一．人類與大氣圈

大氣圈是地球外面由各種氣體和懸浮物組成的復(fù)雜流體系統(tǒng)，是在生命活動參與下長期發(fā)育而形成的。

（一）大氣圈的結(jié)構(gòu)

地表以上大氣的濃度隨著高度逐漸減少。因此，大氣圈的上限難以精確確定。按照其分子組成，大氣可分為兩個大的層次：均質(zhì)層和非均質(zhì)層（或稱同質(zhì)層和非同質(zhì)層）。一．人類與大氣圈

大氣圈是地球外面由各種氣體和懸浮物組成的13根據(jù)大氣的物理和化學(xué)性質(zhì)，大氣圈又可以分為光化層和離子層。目前，世界普遍采用的大氣圈分層方法是根據(jù)大氣溫度垂直變化特征，將大氣圈分為對流層、平流層、中間層、熱成層和逸散層。根據(jù)大氣的物理和化學(xué)性質(zhì)，大氣圈又可以分為光化層和離子層。目14

（二）地球大氣的精細(xì)平衡

地球大氣的主要成分是氮和氧，這種組成在太陽系九大行星種非常特殊。組成地球大氣的多種成分可分為穩(wěn)定組分和不穩(wěn)定組分。前者包括氮、氧、甲烷、氫、氙等，這些氣體之間的比例是穩(wěn)定的。大氣的不穩(wěn)定組分包括二氧化碳、二氧化硫、臭氧和水汽等。

（二）地球大氣的精細(xì)平衡15

地球各圈層，尤其是生物圈各組分，與大氣圈保持著十分密切的物質(zhì)和能量的交換，使大氣各組分之間保持著極其精細(xì)的平衡。目前，下層大氣中氧氣的濃度為21%，這是億萬年來生物圈進(jìn)化與大氣圈相互作用的結(jié)果。

地球各圈層，尤其是生物圈各組分，與大氣圈保持著十分密切的16大氣圈中另一種敏感的微量組分是甲烷，俗稱沼氣。目前，其濃度低于百萬分之二。如果濃度過高，在現(xiàn)有的氧濃度下就會因閃電而燃燒。并且，甲烷的溫室效應(yīng)比二氧化碳強(qiáng)300多倍。大氣圈中另一種敏感的微量組分是甲烷，俗稱沼氣。目前，其濃度低17

總上所述，大氣圈各組分之間保持著精細(xì)的平衡，這是地球環(huán)境億萬年來發(fā)育的結(jié)果。保持這種平衡乃是維護(hù)生物圈所必須，破壞這種平衡就是破壞生命的基礎(chǔ)。然而，人類社會實現(xiàn)工業(yè)化以來，規(guī)模和強(qiáng)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。總上所述，大氣圈各組分之間保持著精細(xì)的平衡，18二．人類與水圈

海洋和陸地上的液態(tài)水和固態(tài)水構(gòu)成一個大體連續(xù)的圈層覆蓋在地球表面，稱為水圈。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，還包括大氣圈中的水蒸氣和水滴。水的優(yōu)異的自然性質(zhì)決定了它對人類和生態(tài)環(huán)境的特殊意義：

二．人類與水圈海洋和陸地上的液態(tài)水和固態(tài)水構(gòu)成一個大體連續(xù)19（1）水是無色透明的，它允許太陽光中的可見光和波長較長紫外線部分可以透過，使光合作用所需的光能能夠到達(dá)水面以下的一定的深度，而對生物體有害的短波紫外線則被阻擋在外。（1）水是無色透明的，它允許太陽光中的可見光和波長較長紫外線20（2）水是一種極好的溶劑，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。并且，除液氨外，水的比熱是所有的液體和固體中最大的，為4.18J/(g*oC)。（3）水在4oC時的密度最大，這一特性在（2）水是一種極好的溶劑，為生命過程中營養(yǎng)物和廢棄物的傳輸提21控制水體溫度分布和垂直循環(huán)中起著重要作用。

（4）冰的密度比水小，這一特性對水下生物有十分重要的意義。否則，氣溫降低時水面結(jié)成的冰會沉入水底，給水下生物帶來滅頂之災(zāi)。控制水體溫度分布和垂直循環(huán)中起著重要作用。22

近代人類在其生產(chǎn)活動中，給水圈帶來各種各樣的影響，這些影響有：

（1）興建大型水庫；

（2）大量開采地下水；

（3）小河流渠道化；

（4）湖泊的泯滅。

近代人類在其生產(chǎn)活動中，給水圈帶來各種各樣的影響，這些影23三．人類與土壤圈

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，幾乎都由土壤存在。即使在巖石出漏或流沙覆蓋的地方，也可能有原始土壤和風(fēng)沙土的發(fā)育。土壤圈是與大氣圈、水圈同樣重要的第三大環(huán)境要素。

三．人類與土壤圈土壤是地球陸地上能供植物生長與繁殖的疏松24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。地球半徑約為6400km而地表土壤的厚度僅為幾十厘米，相比之下微乎其微，但卻正是這薄薄的一層土壤，才使得地球上有了廣闊的森林、農(nóng)田和草場，人類得以從中獲得寶貴的生產(chǎn)和生活資源。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。地球半徑約25

一般而言，當(dāng)土壤含鹽量達(dá)到占干土比重0.2%時，作物生長受阻，這種土壤稱為鹽漬化土。灌溉水把渠道和土壤中的鹽分溶解出來，隨著鹽分的蒸發(fā)，數(shù)量不等的鹽分便積累在土壤表面。土壤學(xué)上把這種過程稱作次生鹽漬化。當(dāng)土壤含鹽量達(dá)到2%以上時，大多數(shù)作物無法生長，這類土壤就是鹽土。

一般而言，當(dāng)土壤含鹽量達(dá)到占干土比重0.2%時，作物生長26次生鹽漬化影響范圍廣泛，而且仍有發(fā)展的趨勢。據(jù)估計當(dāng)前世界水澆地的14%受鹽漬化影響。

常常與鹽漬化伴生的另一種現(xiàn)象是水澇，即沼澤化。傳統(tǒng)灌溉技術(shù)，如溝灌和渠灌，常有過量水分下滲至底土，在排水不良的地形部位上潛水位逐漸提高，使土壤表層和表下層水分過多，造成缺氧環(huán)境，妨礙作物生長，俗稱水澇。次生鹽漬化影響范圍廣泛，而且仍有發(fā)展的趨勢。據(jù)估計當(dāng)前世界水27四．人類與巖石圈

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。眾所周知，地球內(nèi)部也分成幾個圈層。從地心向外，分別是固態(tài)內(nèi)核、液態(tài)外核、地幔和地殼。

巖石圈對人類的發(fā)展也具有重要的價值，向人類提供了豐富的化石燃料和礦物燃料。四．人類與巖石圈巖石圈是人類生存環(huán)境中最下面的一個圈層，28（一）化石燃料

從人類全部歷史來看，化石燃料大規(guī)模使用的歷史尚不足200年。歷史上長期使用的燃料是薪柴、木炭、作物秸稈和畜糞。進(jìn)入20世紀(jì)以后，煤炭才開始占主導(dǎo)地位。石油更是一個后來者，從1920年起其開采量大幅度上升，開始了能源供應(yīng)的“石油時代”。從1929年至1971年，世界煤炭產(chǎn)量增長了70%，同期石油產(chǎn)量增長了1000%。（一）化石燃料29（二）礦物原料

人類利用礦物資源的歷史不算長，大約在公元前6000年人類首次學(xué)會從礦石中提取金屬，進(jìn)入青銅時代。3000年以后，到了公元1709年，英國人達(dá)比發(fā)明了用焦炭作燃料熔煉鐵，才進(jìn)入近代的鋼鐵時代，鋼鐵也成了現(xiàn)代一切工業(yè)的基礎(chǔ)。（二）礦物原料30

總之，巖石圈是人類所需要的礦物原料和化石燃料的儲藏所，其儲量是巨大的。但是，由于人口的持續(xù)增長和技術(shù)的迅速進(jìn)步，對礦產(chǎn)與能源的需求與日俱增，傳統(tǒng)原料與燃料行將耗竭。如何迅速實現(xiàn)向新材料與新能源的轉(zhuǎn)變，已經(jīng)成為關(guān)系到人類未來生存與發(fā)展的要務(wù)。總之，巖石圈是人類所需要的礦物原料和化石燃料31五．人類與生物圈

生物圈是指地球上有生命的部分，即地球上所有的生物，包括人類及其生存環(huán)境的總體。生物圈的發(fā)育經(jīng)歷了大約30億年的歷程。從30億年前出現(xiàn)原始細(xì)菌開始，20億年前出現(xiàn)了能進(jìn)行光合作用的固氮生物，釋放出氧氣，并在約16億年前形成了含氧氣的大氣圈。

五．人類與生物圈生物圈是指地球上有生命的部分，即地球上所有32生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)，包括從海平面一下10km到海平面以上9km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(jìn)行著物質(zhì)、能量和信息的交換循環(huán)。而人類從農(nóng)業(yè)社會進(jìn)入工業(yè)社會后，掌握了可以同大自然相抗衡的力量。尤其是最近半個世紀(jì)以來，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，終于使人類從大自然的奴隸變成大自然的主人，但人類在過去相當(dāng)長的時期處處以勝利者和占領(lǐng)者的姿態(tài)出現(xiàn)，破壞了人類同大自然的平衡和和諧。生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)，包括從海平面一下10km到海平33參考書[1]黃潤華，賈振邦.環(huán)境學(xué)基礎(chǔ)教程.北京：高等教育出版社，1997

[2]MillerGT.LivingintheEnvironment.Wadsworth.1996[3]關(guān)伯仁主編.環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)教程.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1995[4]中國21—世紀(jì)議程中國21世紀(jì)人口、環(huán)境與發(fā)展白皮書.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1994參考書[1]黃潤華，賈振邦.環(huán)境學(xué)基礎(chǔ)教程.北京：高等教育出34[5]國家環(huán)境保護(hù)局.中國環(huán)境保護(hù)21世紀(jì)議程.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1995[6]世界資源研究所，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署，聯(lián)合國開發(fā)署.世界資源報告：1994—1995，第6卷.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1995[7]孔嘉豐.控制人口、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境.西北人口，1997；1[8]李建民.人口、資源、環(huán)境：可持續(xù)發(fā)展，人口研究，1996；1[9]孫儒泳，李博，諸葛陽等.普通生態(tài)學(xué).北京：高等教育出版社，1993[5]國家環(huán)境保護(hù)局.中國環(huán)境保護(hù)21世紀(jì)議程.北京：中國環(huán)35演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！36第一章地球環(huán)境的基本特征第一節(jié)地球環(huán)境的圈層構(gòu)造第二節(jié)人類與地球各圈層的關(guān)系本章重點(diǎn)1.地球大氣的熱分層和各層的主要特征.

2.地球上的水量分布.

3.人類的生產(chǎn)活動給水圈帶來的影響.

4.地面土壤僅幾十厘米厚.

5.土壤含鹽量達(dá)到占干土重0.2﹪，作物生長受阻.

第一章地球環(huán)境的基本特征第一節(jié)地球環(huán)境的圈層構(gòu)造37第一節(jié)地球環(huán)境的圈層構(gòu)造

一、地球環(huán)境及其組成

環(huán)境科學(xué)所研究的是人類所賴以生存的地球環(huán)境，地球上的其他生物和非生物物質(zhì)被視為環(huán)境要素，與人類息息相關(guān)。

人類環(huán)境有別于其他生物環(huán)境，它包括自然環(huán)境和社會環(huán)境兩部分。自然環(huán)境包括人類賴以生存的環(huán)境要素第一節(jié)地球環(huán)境的圈層構(gòu)造

一、地球環(huán)境及其組成環(huán)境科學(xué)所38例如空氣、陽光、水、土壤、礦物、巖石和生物等，以及由這些要素構(gòu)成的各圈層，如大氣圈、水圈、土壤圈、生物圈和巖石圈。這些要素和圈層構(gòu)成了人類的生存環(huán)境和地理環(huán)境。例如空氣、陽光、水、土壤、礦物、巖石和生物等，以及由這些要素39社會環(huán)境是指人類的社會制度等上層建筑條件，包括社會的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)以及同各種社會制度相適應(yīng)的政治、經(jīng)濟(jì)、法律、宗教、藝術(shù)、哲學(xué)的觀念和機(jī)構(gòu)等。有人認(rèn)為這些社會要素組成了另一圈層----智能圈或人類圈（noosphere)。

社會環(huán)境是指人類的社會制度等上層建筑條件，包括社會的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)40二．地球環(huán)境的獨(dú)特性

地球環(huán)境豐富多樣，適合生物的生存和繁衍：地球上存在著大氣、陸地和海洋；距地面15--40km處有一個臭氧層，保護(hù)著地球不受高能紫外線的侵襲；大氣中含有一定數(shù)量的二氧化碳，使地表保持適中的溫度，有利于生物的生長；地表上覆蓋著一層或厚或薄的土壤，為植物提供營養(yǎng)和生長的基地；甚至地殼的厚度也很適中。

二．地球環(huán)境的獨(dú)特性地球環(huán)境豐富多樣，適合生物的生存和繁衍41近年來，科學(xué)研究的進(jìn)展，使一些科學(xué)家提出了不同的看法。他們反因為果，認(rèn)為不是地球上“優(yōu)越”的環(huán)境條件創(chuàng)造了生命，而是生命活動創(chuàng)造了今天地球的環(huán)境。這種觀點(diǎn)被稱為蓋婭（Gaia)假說或蓋婭理論。

近年來，科學(xué)研究的進(jìn)展，使一些科學(xué)家提出了不同的看法。他們反42地球表層物質(zhì)和能量的循環(huán)、轉(zhuǎn)換是靠生命活動實現(xiàn)的。如果沒有生命捕獲、轉(zhuǎn)移和儲存太陽能，則來自太陽能的輻射將會散失。生命活動在太陽能的捕獲與儲存和地球表層物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化方面的巨大作用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎人們的想象。因此，地球的現(xiàn)狀是生命參與地質(zhì)歷史過程的結(jié)果，地球現(xiàn)在的狀態(tài)也是靠生命活動調(diào)節(jié)、控制和維持的。地球表層物質(zhì)和能量的循環(huán)、轉(zhuǎn)換是靠生命活動實現(xiàn)的。如果沒有生43

三．地球各全層的發(fā)育地球在大約46億年前形成的時候，是一個熾熱的大火球，還沒有圈層的分化。地球外面包圍著原始大氣，主要由氫氣、甲烷和水蒸氣等組成，是一個還原性的大氣圈。我們今天看見的地球各圈層，是經(jīng)歷了億萬年的發(fā)育才形成的。

水的出現(xiàn)是地球發(fā)育史的第一個重大事件。大約在38億年以前，在某種機(jī)制的作用下，地球上出現(xiàn)了水。

三．地球各全層的發(fā)育地球在大約46億年前形成的時候，44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，為地球生命的出現(xiàn)創(chuàng)造了最基本的條件。地球史上第二個重大事件是生命的出現(xiàn)，盡管對生命起源的機(jī)制也有種種不同看法，但一般都認(rèn)為生命起源于海洋。早期細(xì)菌通過發(fā)酵作用取得能量，并在生命過程中放出二氧化碳，逐漸改變了原始大氣的組成。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，45到大約20億年前，出現(xiàn)了更為進(jìn)化的細(xì)菌和藍(lán)藻等生物。從此，開始了一種新的生命過程---光合作用，大氣圈中首次出現(xiàn)了氧氣。此后，生物進(jìn)化過程加速。12億年前出現(xiàn)最早的真核細(xì)胞。5億年前出現(xiàn)海洋無脊椎動物，4.5億年以前，在溫暖濕潤的河口地帶，一種叫做頂囊蕨的植物開始登陸。哺乳類動物出現(xiàn)在2億年前。到大約20億年前，出現(xiàn)了更為進(jìn)化的細(xì)菌和藍(lán)藻等生物。從此，開46今天，大約有500萬至5000萬種生物組成了五彩繽紛的生物界，構(gòu)成了包括人類在內(nèi)的生物圈。

從地球個圈層發(fā)育的過程中，我們又一次看到生物的能動作用?？梢院敛豢鋸埖恼f，地球今天的面貌是生物創(chuàng)造的。愛護(hù)和保護(hù)生物圈，就是愛護(hù)和保護(hù)地球的現(xiàn)在和未來今天，大約有500萬至5000萬種生物組成了五彩繽紛的生物界47第二節(jié)人類與地球各圈層的關(guān)系

一．人類與大氣圈二．人類與水圈三．人類與土壤圈四．人類與巖石圈五．人類與生物圈

第二節(jié)人類與地球各圈層的關(guān)系一．人類與大氣圈48一．人類與大氣圈

大氣圈是地球外面由各種氣體和懸浮物組成的復(fù)雜流體系統(tǒng)，是在生命活動參與下長期發(fā)育而形成的。

（一）大氣圈的結(jié)構(gòu)

地表以上大氣的濃度隨著高度逐漸減少。因此，大氣圈的上限難以精確確定。按照其分子組成，大氣可分為兩個大的層次：均質(zhì)層和非均質(zhì)層（或稱同質(zhì)層和非同質(zhì)層）。一．人類與大氣圈

大氣圈是地球外面由各種氣體和懸浮物組成的49根據(jù)大氣的物理和化學(xué)性質(zhì)，大氣圈又可以分為光化層和離子層。目前，世界普遍采用的大氣圈分層方法是根據(jù)大氣溫度垂直變化特征，將大氣圈分為對流層、平流層、中間層、熱成層和逸散層。根據(jù)大氣的物理和化學(xué)性質(zhì)，大氣圈又可以分為光化層和離子層。目50

（二）地球大氣的精細(xì)平衡

地球大氣的主要成分是氮和氧，這種組成在太陽系九大行星種非常特殊。組成地球大氣的多種成分可分為穩(wěn)定組分和不穩(wěn)定組分。前者包括氮、氧、甲烷、氫、氙等，這些氣體之間的比例是穩(wěn)定的。大氣的不穩(wěn)定組分包括二氧化碳、二氧化硫、臭氧和水汽等。

（二）地球大氣的精細(xì)平衡51

地球各圈層，尤其是生物圈各組分，與大氣圈保持著十分密切的物質(zhì)和能量的交換，使大氣各組分之間保持著極其精細(xì)的平衡。目前，下層大氣中氧氣的濃度為21%，這是億萬年來生物圈進(jìn)化與大氣圈相互作用的結(jié)果。

地球各圈層，尤其是生物圈各組分，與大氣圈保持著十分密切的52大氣圈中另一種敏感的微量組分是甲烷，俗稱沼氣。目前，其濃度低于百萬分之二。如果濃度過高，在現(xiàn)有的氧濃度下就會因閃電而燃燒。并且，甲烷的溫室效應(yīng)比二氧化碳強(qiáng)300多倍。大氣圈中另一種敏感的微量組分是甲烷，俗稱沼氣。目前，其濃度低53

總上所述，大氣圈各組分之間保持著精細(xì)的平衡，這是地球環(huán)境億萬年來發(fā)育的結(jié)果。保持這種平衡乃是維護(hù)生物圈所必須，破壞這種平衡就是破壞生命的基礎(chǔ)。然而，人類社會實現(xiàn)工業(yè)化以來，規(guī)模和強(qiáng)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?？偵纤?，大氣圈各組分之間保持著精細(xì)的平衡，54二．人類與水圈

海洋和陸地上的液態(tài)水和固態(tài)水構(gòu)成一個大體連續(xù)的圈層覆蓋在地球表面，稱為水圈。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，還包括大氣圈中的水蒸氣和水滴。水的優(yōu)異的自然性質(zhì)決定了它對人類和生態(tài)環(huán)境的特殊意義：

二．人類與水圈海洋和陸地上的液態(tài)水和固態(tài)水構(gòu)成一個大體連續(xù)55（1）水是無色透明的，它允許太陽光中的可見光和波長較長紫外線部分可以透過，使光合作用所需的光能能夠到達(dá)水面以下的一定的深度，而對生物體有害的短波紫外線則被阻擋在外。（1）水是無色透明的，它允許太陽光中的可見光和波長較長紫外線56（2）水是一種極好的溶劑，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。并且，除液氨外，水的比熱是所有的液體和固體中最大的，為4.18J/(g*oC)。（3）水在4oC時的密度最大，這一特性在（2）水是一種極好的溶劑，為生命過程中營養(yǎng)物和廢棄物的傳輸提57控制水體溫度分布和垂直循環(huán)中起著重要作用。

（4）冰的密度比水小，這一特性對水下生物有十分重要的意義。否則，氣溫降低時水面結(jié)成的冰會沉入水底，給水下生物帶來滅頂之災(zāi)?？刂扑w溫度分布和垂直循環(huán)中起著重要作用。58

近代人類在其生產(chǎn)活動中，給水圈帶來各種各樣的影響，這些影響有：

（1）興建大型水庫；

（2）大量開采地下水；

（3）小河流渠道化；

（4）湖泊的泯滅。

近代人類在其生產(chǎn)活動中，給水圈帶來各種各樣的影響，這些影59三．人類與土壤圈

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，幾乎都由土壤存在。即使在巖石出漏或流沙覆蓋的地方，也可能有原始土壤和風(fēng)沙土的發(fā)育。土壤圈是與大氣圈、水圈同樣重要的第三大環(huán)境要素。

三．人類與土壤圈土壤是地球陸地上能供植物生長與繁殖的疏松60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。地球半徑約為6400km而地表土壤的厚度僅為幾十厘米，相比之下微乎其微，但卻正是這薄薄的一層土壤，才使得地球上有了廣闊的森林、農(nóng)田和草場，人類得以從中獲得寶貴的生產(chǎn)和生活資源。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。地球半徑約61

一般而言，當(dāng)土壤含鹽量達(dá)到占干土比重0.2%時，作物生長受阻，這種土壤稱為鹽漬化土。灌溉水把渠道和土壤中的鹽分溶解出來，隨著鹽分的蒸發(fā)，數(shù)量不等的鹽分便積累在土壤表面。土壤學(xué)上把這種過程稱作次生鹽漬化。當(dāng)土壤含鹽量達(dá)到2%以上時，大多數(shù)作物無法生長，這類土壤就是鹽土。

一般而言，當(dāng)土壤含鹽量達(dá)到占干土比重0.2%時，作物生長62次生鹽漬化影響范圍廣泛，而且仍有發(fā)展的趨勢。據(jù)估計當(dāng)前世界水澆地的14%受鹽漬化影響。

常常與鹽漬化伴生的另一種現(xiàn)象是水澇，即沼澤化。傳統(tǒng)灌溉技術(shù)，如溝灌和渠灌，常有過量水分下滲至底土，在排水不良的地形部位上潛水位逐漸提高，使土壤表層和表下層水分過多，造成缺氧環(huán)境，妨礙作物生長，俗稱水澇。次生鹽漬化影響范圍廣泛，而且仍有發(fā)展的趨勢。據(jù)估計當(dāng)前世界水63四．人類與巖石圈

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。眾所周知，地球內(nèi)部也分成幾個圈層。從地心向外，分別是固態(tài)內(nèi)核、液態(tài)外核、地幔和地殼。

巖石圈對人類的發(fā)展也具有重要的價值，向人類提供了豐富的化石燃料和礦物燃料。四．人類與巖石圈巖石圈是人類生存環(huán)境中最下面的一個圈層，64（一）化石燃料

從人類全部歷史來看，化石燃料大規(guī)模使用的歷史尚不足200年。歷史上長期使用的燃料是薪柴、木炭、作物秸稈和畜糞。進(jìn)入20世紀(jì)以后，煤炭才開始占主導(dǎo)地位。石油更是一個后來者，從1920年起其開采量大幅度上升，開始了能源供應(yīng)的“石油時代”。從1929年至1971年，世界煤炭產(chǎn)量增長了70%，同期石油產(chǎn)量增長了1000%。（一）化石燃料65（二）礦物原料

人類利用礦物資源的歷史不算長，大約在公元前6000年人類首次學(xué)會從礦石中提取金屬，進(jìn)入青銅時代。3000年以后，到了公元1709年