环境地球的生态自然环境市公开课一等奖省赛课获奖课件

第二章

地球生态自然环境

地球是太阳系一员，据考证诞生于于46亿年以前。地球有着复杂圈层结构，包含大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈和生物圈等。而人类就生存于这些圈层结构之一生物圈之中。环境地球的生态自然环境第1页第二章地球生态自然环境第一节地球内部结构和元素组成第二节地球环境圈层结构第三节地球各圈层与人类关系环境地球的生态自然环境第2页第一节地球内部结构和元素组成

地球从中心起，由地核、地幔和地壳组成球对称层结构。其化学组成能够从组成地壳主要岩石产出频度及其平均化学组成推断。环境地球的生态自然环境第3页一、地球内部圈层地壳莫霍界面古登堡界面地幔外核内核环境地球的生态自然环境第4页1、元素组成百分比2、地壳分层及物质组成硅铝层：组成、密度硅镁层：组成、密度3、地壳结构特点厚度硅镁层分布是连续,硅铝层在大洋底部罕见.高山高原平原海平面面莫霍硅铝层硅镁层（一）地球内部圈层——地壳不均(厚度改变规律)环境地球的生态自然环境第5页环境地球的生态自然环境第6页（二）地球内部圈层——地幔1、位置：

地壳与地幔之间,或莫霍面与古登堡面之间,有上地幔和上地幔之分，（距离地球表面2900千米以上）2、组成物质：

主要由含铁、镁硅酸盐类矿物组成，越往下铁、镁含量逐步增加.3、特殊圈层：1）岩石圈包含地壳和上地幔顶部（软流层以上），它不是完整一块，而是被断裂带分割成六大块。2）软流层是在上地幔上部,可能是岩浆主要发源地之一。环境地球的生态自然环境第7页环境地球的生态自然环境第8页（三）地球内部圈层——地核1、位置：

地球关键部分，即古登堡面所包围球体.3、组成物质：

高温高压下铁和镍，外核物质呈液态或熔融状态，内核普通认为是固态.2、分层：

外核与内核（以地下5100千米为界）.环境地球的生态自然环境第9页火山正在喷出大量浓烟二、地球原生生态环境问题环境地球的生态自然环境第10页环境地球的生态自然环境第11页岩浆从裂开地壳慢慢流出來环境地球的生态自然环境第12页火山岩浆直冲云霄环境地球的生态自然环境第13页整个山被岩浆染得通红

环境地球的生态自然环境第14页火山直迫住宅区

环境地球的生态自然环境第15页火山暴发海啸地震台风环境地球的生态自然环境第16页第二节地球环境圈层结构人类生活地球不是一个均质体，含有显著圈层结构。地球生态系统能够看成为由大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈以及生物圈所组成。

环境地球的生态自然环境第17页一、地球各圈层发育

地球在大约46亿年前形成时候，是一个炙热大火球，还没有圈层分化。地球外面包围着原始大气，主要由氢气、甲烷、氨气和水蒸气等组成，是一个还原性大气圈。我们今天所见地球各圈层，是经历了亿万年发育才形成。环境地球的生态自然环境第18页水出现

——地球发育史第一个重大事件

大约在38亿年以前，在某种机制作用下，地球上出现了水。水分蒸发和降雨，降低了地表温度，产生了河流、湖泊和海洋，组成水圈，为地球生命出现创造了最基本条件。生态用水生产用水生活用水环境地球的生态自然环境第19页2.生命出现

——地球发育史第二个重大事件普通认为生命起源于海洋，因为当初还原性大气圈还不能向地球提供必要保护，使之免遭强烈紫外线攻击。频率高达1022Hz太阳辐射足以毁灭一切生命，除非这些原始生命处于海洋水层保护之下。

早期细菌经过发酵作用取得能量，并在生命过程中放出二氧化碳，逐步改变了原始大气组成。到大约20亿年前，出现了更为进化细菌和蓝藻等生物。从此，开始了一个新生命过程——光合作用，大气圈中首次出现了氧气。

环境地球的生态自然环境第20页光合作用在绿色植物、海藻、藻类和一些细菌中，以光作为能量起源，用二氧化碳和水合成碳氢化合物过程。大部分形式光合作用都释放氧气作为副产品。mCO2+H2O——(CH2O)m+nO2光合作用环境地球的生态自然环境第21页3.含氧大气圈形成

经过大约4亿年积累，到距今16亿年以前，一个含氧大气圈终于形成。性质极其活泼氧气对大气圈进行了一场“氧革命”，造成还原性原始大气逐步向含有二氧化碳、水和臭氧氧化性大气转化。这一过程不但深入改变了大气圈组成，而且臭氧在高空积累逐步形成了保护地球臭氧层，为更高等海洋生物进化和生命登陆创造了条件。

环境地球的生态自然环境第22页4.生物圈进化

12亿年前出现最早真核细胞；

5亿年前出现海洋无脊椎动物；

4.5亿年以前，在温暖湿润河口地带，一个叫做顶囊蕨植物开始登陆。

2亿年前哺乳动物出现。在这漫长历史长河中，因为地壳改变、气候变异和其它种种原因，有些物种消亡了，新物种产生了——物竞天择，适者生存自然法则。环境地球的生态自然环境第23页

生物圈是地球上最大生态系统

今天，大约有500万至5000万种生物组成了五彩缤纷生物界，组成了包含人类在内生物圈。包含从海平面以下10km到海平面以上9km范围。在这个范围内有正常生命存在，生态系统内部不停进行着物质、能量和信息交换和循环。环境地球的生态自然环境第24页5.岩石圈和土壤圈形成

生物出现，将大气圈中大量二氧化碳转移至岩石圈中，形成了大量碳酸盐岩石，不但改变了岩石圈组成，而且生物与岩石风化物相互作用，在地表上形成了土壤。可见，土壤圈形成是与生物圈息息相关、相互促进。环境地球的生态自然环境第25页从地球各圈层发育过程中，我们看到了生物能动作用。能够毫不夸大地说，地球今天面貌是生物创造。爱护和保护生物圈，就是爱护和保护地球现在和未来。

环境地球的生态自然环境第26页二、大气圈大气圈是在生命活动参加下长久发育而形成。

1、大气圈结构：按照气温随高度改变规律，将地表以上大气圈层划分为：对流层、平流层、中间层、热成层、散逸层。

2、大气圈总质量：

预计在5.2×1015t，相当于地球质量（5.974×1021t）百万分之一。在地心引力作用下，大气质量主要集中在大气圈下部，其中50%几乎在距地表5km以下，75%在10km以下，90%在30km以下。环境地球的生态自然环境第27页

大气圈分层---对流层：

对流层位于大气圈最下层，平均厚度为12km，是大气圈中最活跃一层，存在强烈垂直对流作用和水平运动。对流层一个主要性质是大气温度随高度增加而下降，其平均递减率为-6.5℃/km。

大气圈分层---平流层：

平流层位于对流层顶至大约50km高度，也叫同温层。其下部有一等温层。上部温度随高度增加而上升。

大气圈分层---中间层：

中间层位于平流层顶到大约80km高度，温度随高度增加而下降。臭氧层破坏环境地球的生态自然环境第28页

大气圈分层---热成层：

热成层位于中间层顶以上，有称增温层或电离层，温度随高度增加急剧上升，直至100km高度。该层空气分子在各种射线作用下大都发生电离，成为原子、离子和自由电子，电离层之名所以而得。

大气圈分层---逸散层：

逸散层位于热成层之上，也称外大气层，是大气圈最外层，大约延伸至800km高度。这里大气极其稀薄，地心引力微弱，大气质点之间鲜有碰撞。有些运动速度较快质点完全摆脱地球引力而逸入宇宙空间。环境地球的生态自然环境第29页大气圈分层环境地球的生态自然环境第30页三、水圈海洋和陆地上液态水和固态水组成一个大致连续圈层覆盖在地球表面，称为水圈。它包含江河湖海中一切淡水、咸水、土壤水、浅层和深层地下水以及南北两极冰帽和各大陆高山冰川中冰，还包含大气圈中水蒸气和水滴。甘肃金塔——沙漠边缘绿洲，鸳鸯池水库环境地球的生态自然环境第31页地球上海洋面积占全球面积71%，含盐海洋水占全部水资源97.3%，人类难以直接利用。2.7%淡水中，又有68.7%是以冰川和冰帽形式存在于南北极和高山地域，亦难以被人类直接利用。天湖：成都至拉萨环境地球的生态自然环境第32页四、土壤圈

土壤是地球陆地上能供植物生长与繁殖疏松表层。除了江河湖海等水体和两极冰盖与高山冰川覆盖地域以外，几乎都有土壤存在。各种土壤在地球表面形成一个断续分布圈层，覆盖于岩石圈之上，其厚度由几厘米至几米不等。环境地球的生态自然环境第33页五、岩石圈

岩石圈是人类生存环境中最下面一个圈层，又是地球内部各圈层最外层。本课程将岩石圈看作地壳同义语，包含地球最外层岩石、风化壳。平均厚度为33-35km。环境地球的生态自然环境第34页六、生物圈生物圈是地球上最大生态系统，包含从海平面以下10km到海平面以上9km范围。生态系统内部不停进行着物质、能量和信息交换和循环。历经30亿年发展历程。30亿年前出现原始细菌开始，20亿年前出现了能进行光合作用固氮生物，约16亿年前形成了含氧气大气圈。7亿年前出现了多细胞生物。5亿年前出现无脊椎动物。2亿年前出现哺乳类动物。在这漫长历史长河中，因为地壳改变、气候变异和其它种种原因，有些物种消亡了，新物种产生了，形成了今天五彩缤纷生物圈。环境地球的生态自然环境第35页第三节地球各圈层与人类关系

在茫茫宇宙中，地球是迄今发觉存在智能生物唯一天体。科学研究发觉，这决不是偶然，而正是在于地球环境独特结构。环境地球的生态自然环境第36页一、大气圈与人类关系

地球大气主要成份是氮和氧，这种组成在太阳系八大行星中非常特殊。恒定组分：包含氮、氧、氩、氦、氪、甲烷、氢、氙等，这些气体之间百分比，从地表到90km高度范围内都是稳定。非恒定组分：包含二氧化碳、水汽、二氧化硫、臭氧等。另外，大气中含有一些固态和液态杂质，主要是火山、地震、岩石风化、森林火灾和人为活动产生烟尘、硫化物和氮氧化物等。环境地球的生态自然环境第37页氧气作用：当前下层大气中氧气浓度为21%，这是亿万年来生物圈进化与大气圈相互作用结果。30亿年前，大气圈中氧浓度只有现在千分之一，原始生命为了躲避紫外线致命伤害，只能存在于水下10m深处。到距今6亿年时，氧浓度到达现水平百分之一，出现了臭氧保护，生命开始出现。氧浓度到达现水平十分之一，臭氧浓度深入增加，生命才能从海洋登上陆地，这是生命史上第二个关键浓度。环境地球的生态自然环境第38页大气中氧浓度下降，则不但生活在高海拔人会经受高山反应之苦，而且氧化反应受到抑制，燃料燃烧产生一氧化碳等有毒气体将积累在大气圈。大气中氧浓度增高，譬如从现有21%增高至25%，则雷电就能把嫩枝和草地点燃，造成连绵不停火灾，使全球植被遭到破坏。当前还没有观察到大气氧浓度这种戏剧性改变。然而，作为大气微量组分一些气体浓度已经发生实质性改变则是不争事实。其中最引人注目标是CO2和O3等气体浓度改变。环境地球的生态自然环境第39页一定浓度CO2存在，对地表温度调整至为主要。因为CO2和一些气体一样，含有能让太阳辐射中短波辐射经过而吸收地表长波辐射，从而使地表增温效应，即所谓"温室效应"，这类气体称为："温室气体"。若无这些温室气体存在，相关计算推断地球年平均温度应为-18摄氏度，而不是现在13-15摄氏度。就是说，天然温室效应使全球温度上升了31-33摄氏度。环境地球的生态自然环境第40页大气圈中另一个敏感微量组分是甲烷，俗称沼气。当前，其浓度低于百万分之二。假如其浓度过高，在现有氧浓度下就会因闪电而燃烧。更为主要是，甲烷温室效应比二氧化碳强300多倍，它所造成增温作用占全球人为增温作用1/4。天然沼泽和人工水稻田是产生甲烷主要场所。有些人认为反刍动物产生甲烷可能是大气圈甲烷主要起源之一。为此美国科学院专门立项研究牛群打嗝所排出甲烷对大气圈影响，成为环境科学研究趣闻。环境地球的生态自然环境第41页

大气圈各组分之间保持着精细平衡，这是地球环境亿万年来发育结果。保持这种平衡乃维护生物圈所必需，破坏这种平衡就是破坏生命基础。然而，人类社会实现工业化以来，规模和强度日益加大人类活动正在破坏这种平衡，这是人类面临重大环境问题之一。环境地球的生态自然环境第42页二、水圈与人类关系

各种生命起源假说都少不了水这一要素。如今地球表面70%以上覆盖着水，大多数生物体内水含量也达2/3以上。研究还发觉，人体血液矿化度为0.9g/L，与30亿年前海水是相同。静脉点滴用生理盐水为浓度为0.9g/LNaCl溶液，与原始海水一致。在自然界植物体内，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产生和进化都离不开水。

环境地球的生态自然环境第43页水对人类和生态环境特殊意义

水是无色透明，它允许太阳光中可见光和红外线部分透过，给水生植物光合作用提供所需光能。对生物体有害短波紫外线则被阻挡在外。这对地球生命产生和进化起到了关键作用，对生活在水中各种生物也含有主要意义。水是一个极好溶剂，为生命过程中营养物和废弃物传输提供了最基本媒介。水介电常数在全部液体中是最高，使得大多数离子化合物能够在其中溶解并发生最大程度电离，这对营养物质吸收和生物体内各类生化反应进行含有主要意义。环境地球的生态自然环境第44页水对人类和生态环境特殊意义

地球最大空调系统。除液氨外，水比热是全部液体和固体中最大，为4.18J/(g.℃)。另外，水蒸发烧也极高，在20℃下为2.4kJ/g。正是因为这种高比热、高蒸发烧特征，地球表面储水体，白天吸收抵达地表太阳光热量，夜晚又将热量释放到大气中，防止了猛烈温度改变，使地表温度长久保持在一个相对恒定范围内。月球表面都是岩石，石头比热只有水20%，所以月球表面气温改变能够从+120℃到-150℃。环境地球的生态自然环境第45页水对人类和生态环境特殊意义

水在4℃时密度最大，这一特征在控制水体温度分布和垂直循环中起着主要作用。在气温急剧下降夜晚，水面上较重水层向水底沉降，与下部水层更换，使得溶解在水中氧及其它营养物得以在整个水域分布均匀，当水体趋于一个稳定状态，水底温度是4℃，在这一层中水生生物能够幸存。冰轻于水。冰密度比水小，只有0.92g/cm3，能够浮在水面上。这一特征对水下生物含有十分主要意义。不然，气温降低时水面结成冰会沉入水底，从而造成整个水体完全冻结，给水下生物带来灭顶之灾。环境地球的生态自然环境第46页三、土壤圈与人类关系

土壤圈是与大气圈、水圈一样主要第三大环境要素。土壤和岩石共同组成了大地，但土壤和岩石是有区分。土壤由岩石演化而来，并覆盖在岩石表面，土壤与岩石最大不一样在于它含有肥力，即提供和调整水、气、热和营养元素能力，为植物生长提供了必要条件。地球半径约为6400km而地表土壤厚度仅为几十厘米，相比之下微乎其微，但却正是这薄薄一层土壤，才使得地球上有辽阔森林、农田和草场，人类得以从中取得宝贵生产和生活资源。环境地球的生态自然环境第47页土壤圈二种原生环境问题

盐渍化：当土壤含盐量到达占干土重0.2%时，作物生长受阻，这种土壤称为盐渍化土。当土壤含盐量到达2%以上时，大多数作物无法生长，这类土壤就是盐土。距预计当前世界水浇地14%受盐渍化影响。水涝，即沼泽化：传统浇灌技术，如沟灌和渠灌