圈层演化的耦合关系.pptVIP

* .第十一章 圈层演化的耦合关系一、生物圈演化与其他圈层演化的关系 1）生物圈与大气圈1、生物圈对大气圈的作用 35亿年，具有光合作用机能的原核生物的发展具有非常重大的地质意义，因为它导致了大气圈和水圈中出现了游离氧． 大气圈氧的主要来源是光合作用．估计，显生宙蓄积了7.3X1021g有机碳，形成了1．9x1021g氧.这是大陆的，还有海洋的。计算表明，显生宙总数90％以上的氧消耗在矿物的化合、氧化和风化中。  目前已知沉积岩的储藏氧6X1022g；海水里1.4X1024g，大气圈1．2X1021g，生物圈1x1019g。 上述各类氧的储藏通过大气圈互相联系．而绝大多数的氧是通过生物圈进人大气圈的,生物圈中氧年产量约为1.5X1017g，这样高的生产率使得整个大气圈的氧在几万年里就可以创造出来。实际上，生物圈产出的氧消耗在呼吸上以及有机质和火山气的氧化作用上，并在风化作用中分散。风化每年将消耗3X1014g氧．在这个间隔时期里大气圈的氧完全更新了。 二氧化碳能够造成温室效应，很大程度上决定气候的冷暖。当二氧化碳气的含量增加0．03％时，全球平均温度会升高2-3℃．  现代大气圈二氧化碳的含量(0.03％) 显生宙期间大气圈里二氧化碳含量的变化不均匀，在0.03％一0．4％之间。  火山活动的变化对大气圈二氧化碳气的含量有重要影响．大气圈二氧化碳的浓度和火山活动的强度成正相关关系，活动最强时二氧化碳的浓度就增加。 然而随着时间的流逝，大气圈的二氧化碳逐渐析出．二氧化碳从大气圈和水圈里被析出的结果形成了碳酸盐（生物成因为主）+大量的有机碳。 2、大气圈对生物圈的作用 1）氧含量与一些生物演化的重大事件有密切关系 20亿年左右，真核生物的出现---氧含量增加，可能达到了现在水平的1%。 5.4-5.8亿年，后生动物的出现---氧含量达到了现在水平的6-7%。 5.3亿年，带壳生物的出现---氧含量达到了现在水平的10%。 4亿年，脊椎动物的登陆---氧含量达到了现在的水平。 大约在志留纪和泥盆纪的界线上，即约4亿年前，氧的含量大大加强了臭氧的屏蔽效应，臭氧层吸收了一部分对动物体有害的紫外线，使海洋和大陆表面变得安全了．这时在大陆上有了原始的植物形态，出现了浮游植物和动物，植物和陆地生物迅速占领了大陆． 原始的林地里发生了蓬勃的光合作用 泥盆纪和石炭纪氧含量增加和植物的繁盛相一致．植物不仅占领了大陆空间，而且海洋里浮游植物产量也大大增加。二叠纪和三叠纪的干旱环境使得植物大批减少．与此相联系，在氧化过程中氧的需求量骤然增加，这同时促使大气圈氧的总含量减少． 2）在象冰期这样的特殊时期新生物出现的强度明显降低（奥陶纪末、早中二叠世，第四纪）；最大的转折与低温期关系密切。 3）生物的多样性生物界的变化主要表现在生物新的类型迅速繁荣，分类的多样性以及生物个体的增大。最强烈的变化是在中寒武世、奥陶纪末期、志留纪、泥盆纪、石炭纪，二叠纪，三叠纪、中侏罗世、白垩纪末期、早第三纪和晚第三纪 4）气候分带---是形成生物地理分区的主要原因 2、生物圈与水圈1）生物圈对水圈的作用 在古元古代，氯化物+碳酸盐水圈=》 氯化物+硫酸盐水圈（PH值 5-8；Eh值氧化环境。 随氧含量的增高，硫和氢硫化物的氧化作用达到较高的水平，形成较多的硫酸盐。水中CO2浓度下降和硫酸盐的大量沉淀。 这是因为在太古宙—古元古代早期氧含量的增加是生物 光合作用的结果。 生物对钙的需求，不断改变水介质中钙的含量，岩石中的钙不断地汇入海洋==》被生物吸收转变为生物体==》变为沉积物转变为岩石。 生物物质循环的速率极高 水圈中的全部的水每2800年通过生物体一次，全球大洋的水平均每半年就要通过浮游生物“ 过滤”一次。（大气自由氧每1000年通过生物体代谢过程一次，地球表层几乎不存在未经过生物作用的物质） 2）水圈对生物圈的作用 *