地球環(huán)境的基本特征（精編版）

1、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(dòng)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(zhǎng)受阻.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(huì)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?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、

2、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。?社會(huì)環(huán)境是指人類的社會(huì)制度等上層建筑條件，包括社會(huì)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)以及同各種社會(huì)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(huì)要素組成了另一圈層- 智能圈或人類圈（noosphere)。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(gè)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(zhǎng)；地表上覆蓋著一層或厚或薄的土壤，為植物提供營(yíng)養(yǎng)和生長(zhǎng)的基地；甚至

3、地殼的厚度也很適中。?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?yàn)楣?，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(dòng)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。?地球表層物質(zhì)和能量的循環(huán)、轉(zhuǎn)換是靠生命活動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。如果沒有生命捕獲、轉(zhuǎn)移和儲(chǔ)存太陽能，則來自太陽能的輻射將會(huì)散失。生命活動(dòng)在太陽能的捕獲與儲(chǔ)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(dòng)調(diào)節(jié)、控制和維持的。三地球各全層的發(fā)育?地球在大約46 億年前形成的時(shí)候，是一個(gè)熾熱的大火球，還沒有圈

4、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(gè)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(gè)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。?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(gè)重大事件是生命的出現(xiàn)，盡管對(duì)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。?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

5、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(dòng)物，4.5 億年以前，在溫暖濕潤(rùn)的河口地帶，一種叫做頂囊蕨的植物開始登陸。哺乳類動(dòng)物出現(xiàn)在2 億年前。?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(gè)圈層發(fā)育的過程中，我們又一次看到生物的能動(dòng)作用。可以毫不夸張的說，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?五人類與生物圈一

6、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(dòng)參與下長(zhǎng)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(gè)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）。?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(duì)流層、平流層、中間層、熱成層和逸散層。?（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

7、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。? 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。?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(huì)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。?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

8、平衡就是破壞生命的基礎(chǔ)。然而，人類社會(huì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以來，規(guī)模和強(qiáng)度日益加大的人類活動(dòng)正在破壞這種平衡，這是人類面臨的重大環(huán)境問題之一。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(gè)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(duì)人類和生態(tài)環(huán)境的特殊意義：?（ 1）水是無色透明的，它允許太陽光中的可見光和波長(zhǎng)較長(zhǎng)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(duì)生物體有害的短波紫外線則被阻擋在外。?（ 2）水是一種極好的溶劑，

9、為生命過程中營(yíng)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(shí)的密度最大，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。?（ 4）冰的密度比水小，這一特性對(duì)水下生物有十分重要的意義。否則，氣溫降低時(shí)水面結(jié)成的冰會(huì)沉入水底，給水下生物帶來滅頂之災(zāi)。? 近代人類在其生產(chǎn)活動(dòng)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。三人類與土壤圈?土壤是地球陸地上能供植物生長(zhǎng)與繁殖的疏松表層。除了江河湖海等水體和兩極

10、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。?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(chǎng)，人類得以從中獲得寶貴的生產(chǎn)和生活資源。? 一般而言，當(dāng)土壤含鹽量達(dá)到占干土比重0.2% 時(shí)，作物生長(zhǎng)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)

11、土壤含鹽量達(dá)到2% 以上時(shí)，大多數(shù)作物無法生長(zhǎng)， 這類土壤就是鹽土。?次生鹽漬化影響范圍廣泛，而且仍有發(fā)展的趨勢(shì)。據(jù)估計(jì)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(zhǎng)，俗稱水澇。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(gè)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(gè)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(duì)人類的發(fā)展也具有重要的價(jià)值，向人類提供了豐富的化石燃料和礦物

12、燃料。?（ 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(zhǎng)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(gè)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(shí)代 ”。從 1929 年至 1971年，世界煤炭產(chǎn)量增長(zhǎng)了70% ，同期石油產(chǎn)量增長(zhǎng)了1000% 。?（二）礦物原料?人類利用礦物資源的歷史不算長(zhǎng)，大約在公元前6000 年人類首次學(xué)會(huì)從礦石中提取金屬， 進(jìn)入青銅時(shí)代。3000 年以后，到了公元1709 年，英國(guó)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(shí)代，鋼鐵也成了現(xiàn)代一切工業(yè)的

13、基礎(chǔ)。? 總之，巖石圈是人類所需要的礦物原料和化石燃料的儲(chǔ)藏所，其儲(chǔ)量是巨大的。但是，由于人口的持續(xù)增長(zhǎng)和技術(shù)的迅速進(jìn)步，對(duì)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(shí)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?jiǎng)?wù)。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。?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

14、范圍。在這個(gè)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(huì)進(jìn)入工業(yè)社會(huì)后，掌握了可以同大自然相抗衡的力量。尤其是最近半個(gè)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(zhǎng)的時(shí)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。參考書?1黃潤(rùn)華，賈振邦.環(huán)境學(xué)基礎(chǔ)教程.北京：高等教育出版社，1997 2miller g t. living in the environment.wadsworth.1996?3關(guān)伯仁主編 .環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)教程.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1995?4中國(guó) 21世紀(jì)議程中國(guó)21 世紀(jì)人口、 環(huán)境與發(fā)展白皮書.北京： 中國(guó)環(huán)境科學(xué)