第二章 地球环境与地球生态1.ppt

第二章地球环境与生态系统 第一节 地球环境的圈层构造 （一）大气圈的结构 大气圈的总质量估计为5.2×1015t，相当于地球质量（5.974×1021t）的千万分之一。大气质量在垂直方向上的分布极不均匀，在地心引力作用下，大气的质量主要集中在大气圈的下部，其中50％集中在距地表5km以下，75％在10km以下，90％在30km以下。 1962年世界气象组织（WMO）执行委员会正式通过的国际大地测量和地球物理联合会（IUGG）建议的分层系统，即根据大气温度垂直变化特征，将大气圈分为对流层、平流层、中间层、热成层和逸散层。 （二）地球大气的精细平衡 甲烷，俗称沼气，目前，其浓度低于百万分之二。 如果其浓度过高，在现有的氧浓度下就会因闪电而燃烧。 更为重要的是，甲烷的温室效应比二氧化碳强300多倍，它所造成的增温作用占全球人为增温作用的1/4。 大气圈各组分之间保持着精细的平衡，这是地球环境亿万年来发育的结果。 保持这种平衡乃是维护生物圈所必须，破坏这种平衡就是破坏生命的基础。 然而，人类社会实现工业化以来，规模和强度日益加大的人类活动正在破坏这种平衡，这是人类面临的重大环境问题之一。 2.2 人类与水圈(hydrosphere) 如今地球表面的70％以上覆盖着水，大多数生物体内水的含量也达2/3以上。 研究还发现，人体血液的矿化度为9g/L，与30亿年前的海水是相同的。静脉点滴用的生理盐水为浓度为0.9％的NaCl溶液，与原始海水一致。 这似乎在告诉我们，现代人的身体内仍然流动着几十亿年前的海洋水。 在自然界的植物体内，水分含量更高，有些甚至高达95％。 这一切都充分表明地球上生命的产生和进化都离不开水。 ? 地球上水量分布? 近代人类对水圈的影响 （1）兴建大型水库 （2）大量开采地下水 （3）小河流渠道化 （4）湖泊的泯灭 2.3 人类与土壤圈(pedosphere) 土壤是地球陆地上能供植物生长与繁殖的疏松表层。 土壤和岩石共同构成了大地，但土壤和岩石是有区别的。土壤由岩石演化而来，并覆盖在岩石的表面，土壤与岩石最大的不同在于它具有肥力，即提供和调节水、气、热和营养元素的能力，为植物的生长提供了必要的条件。 地球半径约为6400km而地表土壤的厚度仅为几十厘米，相比之下微乎其微，但却正是这薄薄的一层土壤，才使得地球上有了广阔的森林、农田和草场，人类得以从中获得宝贵的生产和生活资源。 人类对土壤圈较严重的影响包括荒漠化、水土流失、盐渍化和水涝，以及土壤污染等方面 土壤盐渍化 Soil salination 当土壤含盐量达到占干土重0.2％时，作物生长受阻，这种土壤称为盐渍化土。 当土壤含盐量达到2％以上时，大多数作物无法生长，这类土壤就是盐土。 水涝 Waterlogged lands 与盐渍化伴生的另一种现象是水涝，即沼泽化。传统灌溉技术，如沟灌和渠灌，常有过量水分下渗至底土，在排水不良的地形部位上潜水位逐渐提高，使土壤表层和表下层水分过多，造成缺氧环境，妨碍作物生长，俗称水涝。 2.4 人类与岩石圈(lithosphere) 化石燃料：煤、石油 矿物原料：铁、钢、 有色金属 岩石圈是人类所需要的矿物原料和化石燃料的储藏所，其储量是巨大的。但是，由于人口的持续增长和技术的迅速进步，对矿产与能源的需求与日俱增，传统原料与燃料行将耗竭。 如何迅速实现向新材料与新能源的转变，已经成为关系到人类未来生存与发展的要务。 2.5 人类与生物圈(biosphere) 第三节 生态系统 3.1 生态系统的基本概念 一定空间内由生物成分和非生物成分组成的一个生态学功能单位 从人类的角度理解，生态系统包括人类本身和人类的生命支持系统——大气、水、生物、土壤和岩石，这些要素也在相互作用构成一个整体，即人类的自然环境。除了上述自然生态系统以外，还存在许多人工生态系统，例如，农田、果园等以及宇宙飞船和用于生态学试验的各种封闭的微宇宙（亦称微生态系统，例如美国的生物圈二号）。 生态系统的共同特征 具有能量流动、物质循环和信息传递 具有自我调节的能力 是一种动态系统 （一） 生态系统的组成 (ecosystem) 3.4 营养级和生态金字塔 3.5 生态系统的功能 光合作用： 呼吸作用： 环境问题与环境科学 由自然因素或人为因素引起