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第3课 自然环境 1,Oct,13,2004,Bipt,主要内容,地球表层系统 自然环境的圈层结构,1.地球表层系统,地球表层系统概述 大地女神(Gaia)假说,I.地球表层系统概述,环境独特 臭氧层 适量CO2 土壤圈 厚度适中的地壳,II.大地女神(Gaia)假说,中心思想:生命活动创造了今天的地球环境 Lovelock 1969 普林斯顿大学 有关生命起源的国际会议上公开提出的 Gaia假说的主要论点,Gaia假说的主要论点,地球上的所有生物都在不断地主动积极地对地球环境起着调节作用; 正是上述作用使地球生态系统保持稳定性,而此稳定性的实现是基于Gaiaxitong系统内部生物的各个部分相互有序、协调的合作; 强调只有把生物和环境看成一个整体才能真正了解地球; 在地球进化系统中包括地球上所有的生物和物质环境,即强调生物对地球进化的作用和影响,气候和化学组成的调节是该进化系统的自发的应变特性,进化本身是渐进和间断地结合。,2.自然环境的圈层结构,大气圈 水圈 岩石圈 土壤圈 生物圈,I.大气圈,定义: 大气圈是地球表面由各种气体、水汽和多种悬浮物质组成的复杂流体系统,是生命活动长期参与作用的结果。 大气圈的组成 大气圈的垂直结构,B.大气圈的组成,大气:多种气体、水汽、液体颗粒和悬浮固体杂质组成的混合物 干洁空气:大气中除去液体颗粒和悬浮固体杂质的混合气体。其组成: 气体:N2(体积约占78%)、O2(约占21%)、CO2(0.03%),氩(0.9%)、其他稀有气体和CH4、SO2、NO2、CO、NH3、O3等(=0.1%) 水汽:主要来自江河湖海、土壤及其他物体表面水的蒸发和植物蒸腾作用。 大气中的自由基:OH、HO2、RO、RO2自由基,尤其是OH、HO2最重要,C.大气圈垂直结构,大气的垂直各层特点,对流层:大气活动最活跃;存在大气对流和水平运动、雨雪云雾等天气现象;大气污染多发生在这里 平流层:存在近似等温层,又名同温层,本层以上氧和臭氧吸收太阳辐射,温度随高度增加上升;大气多水平运动,飞机飞行在这一层 中间层:最冷;大气对流运动,出现夜光晕,有流星;约,6080km处为均质层向非均质层的过度层;无线电波在此层; 热成层:温度上升快,射线作用空气分子大都发生电离,成为原子、离子和自由电子,又名电离层;火箭、激光、多数流星在此层 散逸层:又称外大气层,大气稀薄,地心引力小,运动快的质点可完全摆脱地球引力场以散入宇宙空间,II. 水圈,水圈的概念和结构 水的重要性 人类对水圈的影响,A.水圈的概念和结构,概念:由海洋、陆地水体(河流、湖泊、冰川)、地下水、土壤水、大气中的水汽和生物体中的水共同组成的连续的圈层称为水圈 总水圈(total hydrosphere) 豪恩 R.A.Home提出,总水圈 total hydrosphere,B.水的重要性,水的物理性质: 比热大、蒸发热高 4密度最大,冰密度比液态水密度小 无色透明 水的化学性质: 极好的溶剂 大多数离子化合物能溶解气中并最大程度地电离,有利于营养物质的吸收和生物体内的生化反应,C.人类对水圈的影响,直接影响: 大量开采地下水 过度不合理开发利用地表水 间接影响: 修建大型水库 河流渠道化,III.岩石圈,岩石圈及其位置 地球内部圈层的最外层,人类生存环境的底层,包括地壳和上地幔顶部 地壳是由硅镁层和硅铝层组成 岩石圈最主要的部分是最外层岩石和风化壳,平均厚度3335km,IV.土壤圈,概念:土壤覆盖于地球陆地表面,能供植物生长和繁殖,它在地球表面形成了一个断断续续的圈层土壤层 土壤的定义: 土壤是以母质为基础,在物理、化学和生物的长期共同作用下,不断演化而成的土状物质,它有固相、液相和气相物质以及生物体四部分组成,各部分之间相互作用,形成了一个复杂的体系,土壤基本组成,气相:部分由大气进入,主要成分是O2和N2等,另一部分是由土壤内部产生的,主要是CO2、水汽等,液相:粒间水及溶解在其中的多种溶解性物质,各类昆虫、线虫、节肢动物,土壤微生物,1g土中可达10亿个左右,土壤,土壤的特性,吸附型 缓冲性 氧化还原性 自净功能 土壤的特性对于土壤自身的稳定与修复起到了重要的作用,土壤圈的位置,处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈的交界面,是联系有机界和无机界各要素的中心枢纽,土壤圈,生物圈,奥地利地质学家 休斯 生物圈是地球上所有的生物及其生存环境的总称 从海平面以下10km到海平面以上9km 生物圈内部不断地进行着物质、能量和信息的交换与循环,
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