全球環(huán)境變化(第三章)

1、6/20/20211 全球變化特征、驅(qū)動(dòng)力與過程全球變化特征、驅(qū)動(dòng)力與過程 一、全球變化的時(shí)空譜特征一、全球變化的時(shí)空譜特征 1. 全球變化的時(shí)間尺度全球變化的時(shí)間尺度 （1）幾百萬年至幾十億年）幾百萬年至幾十億年 發(fā)生時(shí)間和演變驅(qū)動(dòng)力：發(fā)生時(shí)間和演變驅(qū)動(dòng)力：主要發(fā)生在地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi)。主要發(fā)生在地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi)。 全球環(huán)境的變化主要受地球行星演化規(guī)律與進(jìn)程的控制。全球環(huán)境的變化主要受地球行星演化規(guī)律與進(jìn)程的控制?；?本為不可逆過程。 主要特征事件：主要特征事件：地球誕生地球誕生1億年之后，巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)億年之后，巖石圈板塊運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)致地球上滄海桑田的演變，陸地上的造山運(yùn)動(dòng)和造陸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致地球上滄海桑

2、田的演變，陸地上的造山運(yùn)動(dòng)和造陸運(yùn)動(dòng) 形成山脈、高原等大的地形單元，大氣圈和水圈的形成與演形成山脈、高原等大的地形單元，大氣圈和水圈的形成與演 化，以及生命的起源和原始人類的出現(xiàn)。化，以及生命的起源和原始人類的出現(xiàn)。 1. 全球變化的時(shí)間尺度全球變化的時(shí)間尺度 （2）幾千年至幾十萬年）幾千年至幾十萬年 發(fā)生時(shí)間和演變驅(qū)動(dòng)力：發(fā)生時(shí)間和演變驅(qū)動(dòng)力：距今最近的一個(gè)地質(zhì)時(shí)期距今最近的一個(gè)地質(zhì)時(shí)期 第四紀(jì)晚期和人類歷史時(shí)期。主要受地球軌道參數(shù)（偏心率第四紀(jì)晚期和人類歷史時(shí)期。主要受地球軌道參數(shù)（偏心率 、黃赤交角和歲差等）變化的驅(qū)動(dòng)。、黃赤交角和歲差等）變化的驅(qū)動(dòng)。 主要特征事件：主要特征事件：第四紀(jì)

3、冰期第四紀(jì)冰期-間冰期的交替，海面升降間冰期的交替，海面升降 ，伴隨冷暖、干濕變化的大氣成分改變（塵埃含量），古土，伴隨冷暖、干濕變化的大氣成分改變（塵埃含量），古土 壤層發(fā)育、物種分布、遷移和滅絕、人類文明的誕生與發(fā)展壤層發(fā)育、物種分布、遷移和滅絕、人類文明的誕生與發(fā)展 。 一、全球變化的時(shí)空譜特征一、全球變化的時(shí)空譜特征 1. 全球變化的時(shí)間尺度全球變化的時(shí)間尺度 （3）幾年至幾百年）幾年至幾百年 發(fā)生時(shí)間和演變驅(qū)動(dòng)力：發(fā)生時(shí)間和演變驅(qū)動(dòng)力：年際、年代際到世紀(jì)際。主要年際、年代際到世紀(jì)際。主要 受太陽活動(dòng)、火山活動(dòng)、大氣環(huán)流變化、厄爾尼諾受太陽活動(dòng)、火山活動(dòng)、大氣環(huán)流變化、厄爾尼諾-南方濤

4、南方濤 動(dòng)等自然因子和大氣溫室效應(yīng)增強(qiáng)等人為因子的驅(qū)動(dòng)。動(dòng)等自然因子和大氣溫室效應(yīng)增強(qiáng)等人為因子的驅(qū)動(dòng)。 主要特征事件：主要特征事件：全球氣溫趨勢(shì)性上升，氣溫、海溫、降全球氣溫趨勢(shì)性上升，氣溫、海溫、降 水量、徑流量、地表侵蝕、植物物候期及生長(zhǎng)季節(jié)等準(zhǔn)周期水量、徑流量、地表侵蝕、植物物候期及生長(zhǎng)季節(jié)等準(zhǔn)周期 性波動(dòng)和突變，植物種群結(jié)構(gòu)變化和植物帶的可能移動(dòng)。性波動(dòng)和突變，植物種群結(jié)構(gòu)變化和植物帶的可能移動(dòng)。 一、全球變化的時(shí)空譜特征一、全球變化的時(shí)空譜特征 1. 全球變化的時(shí)間尺度全球變化的時(shí)間尺度 （4）幾天至幾個(gè)季度）幾天至幾個(gè)季度 發(fā)生時(shí)間和演變驅(qū)動(dòng)力：發(fā)生時(shí)間和演變驅(qū)動(dòng)力：數(shù)天到一年之

5、內(nèi)，主要受太數(shù)天到一年之內(nèi)，主要受太 陽輻射量的年循環(huán)的驅(qū)動(dòng)。陽輻射量的年循環(huán)的驅(qū)動(dòng)。 主要特征事件：主要特征事件：氣溫、降水和地表徑流的季節(jié)波動(dòng)，氣溫、降水和地表徑流的季節(jié)波動(dòng)， 植物群落季相和農(nóng)事季節(jié)的更替，候鳥的遷飛、昆蟲的活植物群落季相和農(nóng)事季節(jié)的更替，候鳥的遷飛、昆蟲的活 動(dòng)等。動(dòng)等。 一、全球變化的時(shí)空譜特征一、全球變化的時(shí)空譜特征 1. 全球變化的時(shí)間尺度全球變化的時(shí)間尺度 （5）幾秒至幾小時(shí)）幾秒至幾小時(shí) 發(fā)生時(shí)間和演變驅(qū)動(dòng)力：發(fā)生時(shí)間和演變驅(qū)動(dòng)力：數(shù)秒到一天內(nèi)，主要受太陽數(shù)秒到一天內(nèi)，主要受太陽 輻射量的日周期變化的驅(qū)動(dòng)。輻射量的日周期變化的驅(qū)動(dòng)。 主要特征事件：主要特征事件

6、：氣溫、濕度、氣壓的日變化、歷時(shí)幾氣溫、濕度、氣壓的日變化、歷時(shí)幾 分鐘到幾小時(shí)的天氣現(xiàn)象（雷雨、冰雹、大風(fēng)）等。分鐘到幾小時(shí)的天氣現(xiàn)象（雷雨、冰雹、大風(fēng)）等。 時(shí)間尺度 幾百萬年至幾十億年 幾千年至幾十萬年 幾年至幾百年 幾天至幾個(gè)季度 幾秒至幾小時(shí) 地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、地理學(xué)和地地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、地理學(xué)和地 球化學(xué)研究的時(shí)間尺度球化學(xué)研究的時(shí)間尺度 全球變化研究最感興趣、最復(fù)雜全球變化研究最感興趣、最復(fù)雜 的變化尺度的變化尺度 大氣科學(xué)、海洋科學(xué)和生物科學(xué)大氣科學(xué)、海洋科學(xué)和生物科學(xué) 研究的時(shí)間尺度研究的時(shí)間尺度 一、全球變化的時(shí)空譜特征一、全球變化的時(shí)空譜特征 2. 全球變化的空間尺度

7、全球變化的空間尺度 （1）全球尺度）全球尺度 空間范圍和特征事件：空間范圍和特征事件：空間范圍空間范圍在在20 000km20 000km以上，以上，地域單地域單 元大約為半球至全球尺度元大約為半球至全球尺度。特征事件有特征事件有太陽輻射能的分布，大氣環(huán)流太陽輻射能的分布，大氣環(huán)流 和洋流，溫室效應(yīng)加劇與全球氣候變化、臭氧層破壞，地球和生命的和洋流，溫室效應(yīng)加劇與全球氣候變化、臭氧層破壞，地球和生命的 起源等。這些事件對(duì)應(yīng)的時(shí)間譜相當(dāng)寬泛，并且不同時(shí)空尺度的過程起源等。這些事件對(duì)應(yīng)的時(shí)間譜相當(dāng)寬泛，并且不同時(shí)空尺度的過程 濕相互影響的。如溫室氣體和臭氧層的破壞濕近百年的事情，但它們濕相互影響的

8、。如溫室氣體和臭氧層的破壞濕近百年的事情，但它們 對(duì)季節(jié)、年際、幾十年至上百年的全球和區(qū)域氣候變化和生態(tài)系統(tǒng)演對(duì)季節(jié)、年際、幾十年至上百年的全球和區(qū)域氣候變化和生態(tài)系統(tǒng)演 變產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。變產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 一、全球變化的時(shí)空譜特征一、全球變化的時(shí)空譜特征 2. 全球變化的空間尺度全球變化的空間尺度 （2）區(qū)域尺度）區(qū)域尺度 空間范圍和特征事件：空間范圍和特征事件：空間范圍在100km20 000km，地域 單元為：大陸、大洋、陸地上的自然帶和自然區(qū)及海區(qū)等。特征事件 有季風(fēng)和大型天氣過程（臺(tái)風(fēng)、氣旋、反氣旋、鋒面）、海流、厄爾 尼諾-南方濤動(dòng)、巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)與造山運(yùn)動(dòng)、冰期-間冰期交替、氣

9、 候帶與地帶性植被-土壤的形成等。這些事件對(duì)應(yīng)的時(shí)間譜相當(dāng)寬泛 （從年至幾十億年），并且不同時(shí)空尺度的過程濕相互影響的。如青 藏高原隆起的效應(yīng)。 一、全球變化的時(shí)空譜特征一、全球變化的時(shí)空譜特征 2. 全球變化的空間尺度全球變化的空間尺度 （3）地方尺度）地方尺度 空間范圍和特征事件：空間范圍和特征事件：空間范圍在10km100km。特 征事件有地震、流域的水土流失、中尺度天氣系統(tǒng)（雷暴 ）、植物物候期的水平變化、城市氣候與大氣污染、河流 與水域污染、成礦作用等。這些事件對(duì)應(yīng)的時(shí)間譜可以從 小于1天到百萬年。事件的個(gè)體性增強(qiáng)，彼此間的聯(lián)系減 弱，事件的影響多限于當(dāng)?shù)亍?一、全球變化的時(shí)空譜特征

10、一、全球變化的時(shí)空譜特征 2. 全球變化的空間尺度全球變化的空間尺度 （4）局地尺度）局地尺度 空間范圍和特征事件：空間范圍和特征事件：空間范圍在10km以下。特征 事件有火山爆發(fā)、小流域地表侵蝕、小尺度天氣系統(tǒng)（龍 卷風(fēng)、山谷風(fēng)），植物物候期隨地形的變化，土壤養(yǎng)分循 環(huán)、植被冠層的微氣象、氣體等的點(diǎn)污染。這些事件對(duì)應(yīng) 的時(shí)間譜短，從幾秒到一年內(nèi)，空間特性明顯。 3時(shí)空尺度的聯(lián)系性 一般說來較大空間尺度的事件和過程，其事件尺度 的范圍也較大；反之亦然。如全球氣候變化的空間尺度 可達(dá)20000公里，時(shí)間尺度可達(dá)幾十年至百年，而植被 冠層微氣象變化的空間尺度僅為數(shù)厘米到米，時(shí)間尺度 微秒到分鐘。

11、二、全球變化的驅(qū)動(dòng)力二、全球變化的驅(qū)動(dòng)力 1. 外部因素外部因素 （1）太陽輻射的長(zhǎng)期變化：）太陽輻射的長(zhǎng)期變化：太陽輻射變化太陽輻射變化1%，地面平均，地面平均 溫度變化溫度變化1。 （2）太陽活動(dòng)的周期性變化：太陽活動(dòng)的周期性變化：太陽黑子活動(dòng)（太陽黑子活動(dòng)（11a周期、周期、 22a周期、周期、80a周期、周期、180a周期），耀斑。周期），耀斑。 太陽輻射直接驅(qū)動(dòng)了發(fā)生在地球表面的各種過程。太陽輻射直接驅(qū)動(dòng)了發(fā)生在地球表面的各種過程。 太陽輻射變化太陽輻射變化改變到達(dá)大氣頂能量，影響能量收支改變到達(dá)大氣頂能量，影響能量收支 導(dǎo)導(dǎo) 致氣候變化致氣候變化 全球變化全球變化 。 其他天體引力

12、作用其他天體引力作用 地球運(yùn)動(dòng)軌道參數(shù)改變地球運(yùn)動(dòng)軌道參數(shù)改變 星體對(duì)地球的撞擊星體對(duì)地球的撞擊 地球運(yùn)動(dòng)軌道參數(shù)改變，地貌改變、地球運(yùn)動(dòng)軌道參數(shù)改變，地貌改變、 地球物種的滅絕和產(chǎn)生地球物種的滅絕和產(chǎn)生 全球變化。全球變化。 二、全球變化的驅(qū)動(dòng)力二、全球變化的驅(qū)動(dòng)力 2. 地球內(nèi)部因素地球內(nèi)部因素 （1）海陸分布變化：）海陸分布變化：一方面海陸分布格局對(duì)全球溫度和降水一方面海陸分布格局對(duì)全球溫度和降水 格局會(huì)產(chǎn)生深刻的影響，另一方面會(huì)影響大洋環(huán)流形式的格局會(huì)產(chǎn)生深刻的影響，另一方面會(huì)影響大洋環(huán)流形式的 變化。變化。 （2）山地和高原的隆起：山地和高原的隆起：一方面高海拔的高原、山地的低溫一方

13、面高海拔的高原、山地的低溫 環(huán)境為冰川和積雪的積累提供了大范圍場(chǎng)所；另一方面，環(huán)境為冰川和積雪的積累提供了大范圍場(chǎng)所；另一方面， 高山和高原通過熱力和動(dòng)力作用對(duì)全球大氣環(huán)流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生高山和高原通過熱力和動(dòng)力作用對(duì)全球大氣環(huán)流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生 影響；此外還會(huì)對(duì)地球自轉(zhuǎn)速率產(chǎn)生阻礙和減緩作用。影響；此外還會(huì)對(duì)地球自轉(zhuǎn)速率產(chǎn)生阻礙和減緩作用。 二、全球變化的驅(qū)動(dòng)力二、全球變化的驅(qū)動(dòng)力 （3） 火山活動(dòng)火山活動(dòng) 強(qiáng)火山爆發(fā)能在平流層下部形成一個(gè)持久的含有硫酸鹽強(qiáng)火山爆發(fā)能在平流層下部形成一個(gè)持久的含有硫酸鹽 離子的氣溶膠層，由此增加了大氣的反射率，減少了到達(dá)離子的氣溶膠層，由此增加了大氣的反射率，減少了到達(dá) 地

14、面的直接太陽輻射，導(dǎo)致地球溫度下降地面的直接太陽輻射，導(dǎo)致地球溫度下降“陽傘效應(yīng)陽傘效應(yīng)”。 一般認(rèn)為，以此較大火山爆發(fā)后一兩年，半球或全球平一般認(rèn)為，以此較大火山爆發(fā)后一兩年，半球或全球平 均溫度下降均溫度下降0.3左右，四五年后才可恢復(fù)。左右，四五年后才可恢復(fù)。 二、全球變化的驅(qū)動(dòng)力二、全球變化的驅(qū)動(dòng)力 3. 全球變化中的人為因素全球變化中的人為因素 土地覆蓋的變化，污染物排放等人類活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾了土地覆蓋的變化，污染物排放等人類活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾了 全球生物地球化學(xué)循環(huán)。全球生物地球化學(xué)循環(huán)。 人類活動(dòng)產(chǎn)生的人類活動(dòng)產(chǎn)生的CO2、CH4、N2O等溫室氣體加速了全球等溫室氣體加速了全球 溫室效

15、應(yīng)，排放到大氣中的氟利昂等氟氯烴類物質(zhì)和氮氧化溫室效應(yīng)，排放到大氣中的氟利昂等氟氯烴類物質(zhì)和氮氧化 合物導(dǎo)致臭氧層破壞，酸性氣體排放導(dǎo)致酸雨發(fā)生，人類馴合物導(dǎo)致臭氧層破壞，酸性氣體排放導(dǎo)致酸雨發(fā)生，人類馴 化的作物替代了森林和草原，野生動(dòng)物被馴化東所取代或被化的作物替代了森林和草原，野生動(dòng)物被馴化東所取代或被 排斥到生態(tài)邊緣而滅絕或?yàn)l臨滅絕。排斥到生態(tài)邊緣而滅絕或?yàn)l臨滅絕。 人類既產(chǎn)生于自然，又從自然系統(tǒng)中分離出來，人類既產(chǎn)生于自然，又從自然系統(tǒng)中分離出來， 稱為地球系統(tǒng)的一個(gè)重要組分的同時(shí)，又影響自然環(huán)稱為地球系統(tǒng)的一個(gè)重要組分的同時(shí)，又影響自然環(huán) 境過程。在工業(yè)化以來的境過程。在工業(yè)化以來

16、的200年里，人類活動(dòng)對(duì)全球變年里，人類活動(dòng)對(duì)全球變 化的影響與全球變化對(duì)人類的影響均極為顯著。化的影響與全球變化對(duì)人類的影響均極為顯著。 全球生物地球化學(xué)循環(huán)過程正受到土地覆蓋變化、全球生物地球化學(xué)循環(huán)過程正受到土地覆蓋變化、 污染物排放等人類活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾，人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物排放等人類活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾，人類活動(dòng)產(chǎn)生的 CO2, CH4, N2O, SO , PO 等是重大的擾動(dòng)因素。大氣等是重大的擾動(dòng)因素。大氣 化學(xué)過程、土壤化學(xué)過程、海洋化學(xué)過程正因此發(fā)生化學(xué)過程、土壤化學(xué)過程、海洋化學(xué)過程正因此發(fā)生 變化變化 4 4地球系統(tǒng)內(nèi)部的反饋過程地球系統(tǒng)內(nèi)部的反饋過程 全球變化是通過地球系統(tǒng)中

17、一系列復(fù)雜的作用與反全球變化是通過地球系統(tǒng)中一系列復(fù)雜的作用與反 饋過程來實(shí)現(xiàn)的，反饋是地球系統(tǒng)過程的一個(gè)重要特征。饋過程來實(shí)現(xiàn)的，反饋是地球系統(tǒng)過程的一個(gè)重要特征。 由于反饋?zhàn)饔玫拇嬖冢?qū)動(dòng)與響應(yīng)之間存在著復(fù)雜的非由于反饋?zhàn)饔玫拇嬖?，?qū)動(dòng)與響應(yīng)之間存在著復(fù)雜的非 線性過程，微小的觸發(fā)作用有可能導(dǎo)致巨大的變化，發(fā)線性過程，微小的觸發(fā)作用有可能導(dǎo)致巨大的變化，發(fā) 生在某一區(qū)域的變化可能導(dǎo)致全球變化。生在某一區(qū)域的變化可能導(dǎo)致全球變化。 三、全球變化的三大基礎(chǔ)循環(huán)過程三、全球變化的三大基礎(chǔ)循環(huán)過程 1.全球變化中的生物循環(huán) 它與地球表層各圈層、化學(xué)和生命等緊密相連。 生物循環(huán)包括：陸地和海洋生物參

18、與的C、N、P、S元素 的循環(huán)；上述循環(huán)進(jìn)一步在大氣作用下發(fā)生的循環(huán)； 地球表層生物的地球化學(xué)循環(huán)。 (1) (1) 全球碳（全球碳（C C）循環(huán)）循環(huán) 碳是組成生命組織的基本物質(zhì)碳是組成生命組織的基本物質(zhì) 海水中碳循環(huán)的兩條途徑：海水中碳循環(huán)的兩條途徑：一是在海流驅(qū)動(dòng)下的物理運(yùn)一是在海流驅(qū)動(dòng)下的物理運(yùn) 動(dòng)；二是通過浮游植物的光合作用，海洋中的動(dòng)植物的呼吸動(dòng)；二是通過浮游植物的光合作用，海洋中的動(dòng)植物的呼吸 作用，以及食物鏈的生物化學(xué)傳遞。作用，以及食物鏈的生物化學(xué)傳遞。 陸地上碳循環(huán)的兩條途徑：陸地上碳循環(huán)的兩條途徑：一是慢循環(huán)，動(dòng)植物殘?bào)w一是慢循環(huán)，動(dòng)植物殘?bào)w ，土壤腐殖質(zhì)，新生泥炭和大的

19、植物莖桿與根被微生物腐化，土壤腐殖質(zhì)，新生泥炭和大的植物莖桿與根被微生物腐化 過程；二是快循環(huán)植物葉片的光和、呼吸作用和動(dòng)物活體進(jìn)過程；二是快循環(huán)植物葉片的光和、呼吸作用和動(dòng)物活體進(jìn) 行的呼吸作用。行的呼吸作用。 （1） 全球碳（全球碳（C）循環(huán)）循環(huán) 碳循環(huán)的周期性規(guī)律：碳循環(huán)的周期性規(guī)律： 年周期：年周期：夏季是大氣中夏季是大氣中COCO2 2體積分?jǐn)?shù)的波谷，冬季是波體積分?jǐn)?shù)的波谷，冬季是波 峰；峰； 天周期：天周期：晝?yōu)椴ü?、夜為波峰晝?yōu)椴ü?、夜為波?總的來看，一天內(nèi)光合作用所固定的總的來看，一天內(nèi)光合作用所固定的 碳和呼吸作用所碳和呼吸作用所 釋放的碳大致保持平衡狀態(tài)。釋放的碳大致保

20、持平衡狀態(tài)。 (2(2）氮循環(huán)）氮循環(huán) 氮是生態(tài)系統(tǒng)中的重要元素之一，氨基酸、蛋和核酸等生命氮是生態(tài)系統(tǒng)中的重要元素之一，氨基酸、蛋和核酸等生命 物質(zhì)主要由氮所組成。物質(zhì)主要由氮所組成。 大部分氮的固定是通過生物工程實(shí)現(xiàn)的，稱為大部分氮的固定是通過生物工程實(shí)現(xiàn)的，稱為生物固氮生物固氮。此。此 外，閃電、宇宙射線、隕星和火山活動(dòng)等能把少量的氣態(tài)氮轉(zhuǎn)化外，閃電、宇宙射線、隕星和火山活動(dòng)等能把少量的氣態(tài)氮轉(zhuǎn)化 變成氮化物，稱為變成氮化物，稱為高能固氮高能固氮；隨著是有化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，以氣體；隨著是有化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，以氣體 和燃料為原料生產(chǎn)合成氮已經(jīng)成為開發(fā)自然界氮的一種重要途徑和燃料為原料生產(chǎn)合成氮

21、已經(jīng)成為開發(fā)自然界氮的一種重要途徑 ，稱為，稱為工業(yè)固氮工業(yè)固氮。 人類活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)的干預(yù)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面人類活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)的干預(yù)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，首，首 先是工業(yè)固氮作用，包括氮肥的生產(chǎn)和在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)先是工業(yè)固氮作用，包括氮肥的生產(chǎn)和在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng) 中的使用，其次是工業(yè)和汽車等交通工具燃料的燃料的中的使用，其次是工業(yè)和汽車等交通工具燃料的燃料的 燃燒工程將大量氮氧化物排入大氣圈，導(dǎo)致大氣中硝酸燃燒工程將大量氮氧化物排入大氣圈，導(dǎo)致大氣中硝酸 的含量增加，再加上燃煤工業(yè)的二氧化硫排放是大氣中的含量增加，再加上燃煤工業(yè)的二氧化硫排放是大氣中 硫酸含量增加，二者結(jié)合往往造成酸沉降，濕性的酸沉硫

22、酸含量增加，二者結(jié)合往往造成酸沉降，濕性的酸沉 降稱為酸雨，它是陸地水體和土壤酸化，植被死亡，對(duì)降稱為酸雨，它是陸地水體和土壤酸化，植被死亡，對(duì) 生態(tài)系統(tǒng)的破環(huán)性極大。生態(tài)系統(tǒng)的破環(huán)性極大。 （3）磷循環(huán)）磷循環(huán) 磷是核酸的主要成分，它作為植物養(yǎng)分的三大要素之一，磷是核酸的主要成分，它作為植物養(yǎng)分的三大要素之一， 對(duì)植物生產(chǎn)力的提高具有決定行的意義。對(duì)植物生產(chǎn)力的提高具有決定行的意義。 自然界的磷循環(huán)的基本過程是自然界的磷循環(huán)的基本過程是：巖石和土壤中的磷酸鹽：巖石和土壤中的磷酸鹽 由于風(fēng)化和淋溶作用進(jìn)入河流，然后輸入海洋并沉積于海底，由于風(fēng)化和淋溶作用進(jìn)入河流，然后輸入海洋并沉積于海底， 直

23、到地質(zhì)活動(dòng)使它們暴露于水面，再次參加循環(huán)。這一循環(huán)直到地質(zhì)活動(dòng)使它們暴露于水面，再次參加循環(huán)。這一循環(huán) 需若干萬需若干萬 年才能完成。年才能完成。 陸地生態(tài)系統(tǒng)的磷循環(huán)陸地生態(tài)系統(tǒng)的磷循環(huán) 巖石的風(fēng)化向土壤提供了磷。巖石的風(fēng)化向土壤提供了磷。 植物通過根系從土壤中吸收磷酸鹽。動(dòng)物以植物為食物而得植物通過根系從土壤中吸收磷酸鹽。動(dòng)物以植物為食物而得 到磷。動(dòng)、植物死亡后，殘?bào)w分解，磷又回到土壤中。在未到磷。動(dòng)、植物死亡后，殘?bào)w分解，磷又回到土壤中。在未 受人為干擾的陸地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤和有機(jī)體之間幾乎是一受人為干擾的陸地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤和有機(jī)體之間幾乎是一 個(gè)封閉循環(huán)系統(tǒng)，磷的損失是很少的。個(gè)封

24、閉循環(huán)系統(tǒng)，磷的損失是很少的。 水生生態(tài)系統(tǒng)的磷循環(huán)水生生態(tài)系統(tǒng)的磷循環(huán) 陸地生態(tài)系統(tǒng)中的磷，有一小部分由于陸地生態(tài)系統(tǒng)中的磷，有一小部分由于 降雨沖洗等作用而進(jìn)入河流、湖泊中，然后歸入海洋。在水生生降雨沖洗等作用而進(jìn)入河流、湖泊中，然后歸入海洋。在水生生 態(tài)系統(tǒng)中，磷首先被藻類和水生植物吸收，然后通過食物鏈逐級(jí)態(tài)系統(tǒng)中，磷首先被藻類和水生植物吸收，然后通過食物鏈逐級(jí) 傳遞。水生動(dòng)、植物死亡后，殘?bào)w分散，磷又進(jìn)入循環(huán)。進(jìn)入水傳遞。水生動(dòng)、植物死亡后，殘?bào)w分散，磷又進(jìn)入循環(huán)。進(jìn)入水 體中的磷，有一部分可能直接沉積于深水底泥，從此不參加這一體中的磷，有一部分可能直接沉積于深水底泥，從此不參加這一

25、生態(tài)循環(huán)。另外，人類漁撈和鳥類捕食水生生物，使磷回到陸地生態(tài)循環(huán)。另外，人類漁撈和鳥類捕食水生生物，使磷回到陸地 生態(tài)系生態(tài)系 統(tǒng)的循環(huán)中。統(tǒng)的循環(huán)中。 人類活動(dòng)的干預(yù)人類活動(dòng)的干預(yù) 人類種植的農(nóng)作物和牧草，吸收土壤中的磷。人類種植的農(nóng)作物和牧草，吸收土壤中的磷。 在自然經(jīng)濟(jì)的農(nóng)村中，一方面從土地上收獲農(nóng)作物，另一方面把在自然經(jīng)濟(jì)的農(nóng)村中，一方面從土地上收獲農(nóng)作物，另一方面把 廢物和排泄物送回土壤，維持著磷的平衡。但商品經(jīng)濟(jì)發(fā)展后，廢物和排泄物送回土壤，維持著磷的平衡。但商品經(jīng)濟(jì)發(fā)展后， 不斷地把農(nóng)作物和農(nóng)牧產(chǎn)品運(yùn)入城市，城市垃圾和人畜排泄物往不斷地把農(nóng)作物和農(nóng)牧產(chǎn)品運(yùn)入城市，城市垃圾和人畜排

26、泄物往 往不能返回農(nóng)田，而是排入河道，輸往海洋。這樣農(nóng)田中的磷含往不能返回農(nóng)田，而是排入河道，輸往海洋。這樣農(nóng)田中的磷含 量便逐漸減少。為補(bǔ)償磷的損失，必須向農(nóng)田施加磷肥。在大量量便逐漸減少。為補(bǔ)償磷的損失，必須向農(nóng)田施加磷肥。在大量 使用含磷洗滌劑后使用含磷洗滌劑后, ,城市生活污水含有較多的磷城市生活污水含有較多的磷, ,某些工業(yè)廢水也某些工業(yè)廢水也 含有豐富的磷，這些廢水排入河流、湖泊或海灣，使水中含磷量含有豐富的磷，這些廢水排入河流、湖泊或海灣，使水中含磷量 增高。這是湖泊發(fā)生富營養(yǎng)化和海灣出現(xiàn)赤潮的主要原因增高。這是湖泊發(fā)生富營養(yǎng)化和海灣出現(xiàn)赤潮的主要原因。 （4 4）蓋婭假說）蓋婭

27、假說 從各種元素的循環(huán)過程可知，生物群落是生態(tài)系統(tǒng)生物從各種元素的循環(huán)過程可知，生物群落是生態(tài)系統(tǒng)生物 地球化學(xué)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它調(diào)節(jié)著化學(xué)元素在大氣、海洋地球化學(xué)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它調(diào)節(jié)著化學(xué)元素在大氣、海洋 和陸地各儲(chǔ)存庫中的數(shù)量和流動(dòng)速率，是某些化合物和元素和陸地各儲(chǔ)存庫中的數(shù)量和流動(dòng)速率，是某些化合物和元素 產(chǎn)生的源泉。針對(duì)有生命的地球與其它無生命行星的區(qū)別，產(chǎn)生的源泉。針對(duì)有生命的地球與其它無生命行星的區(qū)別， 英國大氣化學(xué)家拉夫洛克提出了大地女神假說。英國大氣化學(xué)家拉夫洛克提出了大地女神假說。 大地女神假說（大地女神假說（Gaia Hypothesis）：對(duì)于地球的特定屬性，：對(duì)于地球

28、的特定屬性， 只根據(jù)物理學(xué)和化學(xué)的規(guī)律是很難解釋的，必須同時(shí)考慮生只根據(jù)物理學(xué)和化學(xué)的規(guī)律是很難解釋的，必須同時(shí)考慮生 物學(xué)規(guī)律。地球上的生物圈和它的環(huán)境構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體物學(xué)規(guī)律。地球上的生物圈和它的環(huán)境構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體 （稱為大地女神），地球大氣的組成、氣溫、海水溫度、海（稱為大地女神），地球大氣的組成、氣溫、海水溫度、海 水水PH等都是由生物圈積極調(diào)節(jié)的，是生物圈通過自己的影響等都是由生物圈積極調(diào)節(jié)的，是生物圈通過自己的影響 使地球的氣候環(huán)境長(zhǎng)期保持在適合自己生存的使地球的氣候環(huán)境長(zhǎng)期保持在適合自己生存的“穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)”上。上。 這種情況從生命一出現(xiàn)便開始了，這種情況從生命一出現(xiàn)便開始了，

29、生命自己創(chuàng)造了生命自己創(chuàng)造了 它的生存環(huán)境它的生存環(huán)境同時(shí)大地女神的自我調(diào)節(jié)作用也是由條同時(shí)大地女神的自我調(diào)節(jié)作用也是由條 件的。件的。 2.能量循環(huán)能量循環(huán) 地球的能量循環(huán)過程主要是太陽輻射與地氣系統(tǒng)相互作用的地球的能量循環(huán)過程主要是太陽輻射與地氣系統(tǒng)相互作用的 結(jié)果。來自太陽輻射的能量經(jīng)過了云和地面的反射、大氣吸收、結(jié)果。來自太陽輻射的能量經(jīng)過了云和地面的反射、大氣吸收、 陸地和海洋吸收等過程，被海洋和陸地吸收的能量又以陸地和海洋吸收等過程，被海洋和陸地吸收的能量又以感熱、潛感熱、潛 熱熱和紅外輻射的形式發(fā)揮大氣，形成了能量循環(huán)。和紅外輻射的形式發(fā)揮大氣，形成了能量循環(huán)。 這個(gè)過程主要是太

30、陽輻射與地氣系統(tǒng)相互作用的結(jié)果。收這個(gè)過程主要是太陽輻射與地氣系統(tǒng)相互作用的結(jié)果。收 入部分是由地表和大氣吸收的太陽輻射所組成，而支出部分則是入部分是由地表和大氣吸收的太陽輻射所組成，而支出部分則是 輻射到宇宙空間去的地面和大氣長(zhǎng)波輻射，地氣系統(tǒng)的輻射差額輻射到宇宙空間去的地面和大氣長(zhǎng)波輻射，地氣系統(tǒng)的輻射差額 則是隨緯度增高而由正值轉(zhuǎn)變負(fù)值的，是引起高低緯度之間大氣則是隨緯度增高而由正值轉(zhuǎn)變負(fù)值的，是引起高低緯度之間大氣 環(huán)流和洋流產(chǎn)生的基本原因。環(huán)流和洋流產(chǎn)生的基本原因。 3.水循環(huán)水循環(huán) （1）全球水循環(huán)特點(diǎn)）全球水循環(huán)特點(diǎn) 全球水分循環(huán)主要是通過地表徑流、蒸發(fā)、水汽輸送的降全球水分循環(huán)

31、主要是通過地表徑流、蒸發(fā)、水汽輸送的降 水等作用實(shí)現(xiàn)的。水等作用實(shí)現(xiàn)的。 全球水循環(huán)特點(diǎn)全球水循環(huán)特點(diǎn) 1) 全球全球97%的水在海洋，的水在海洋，84%的水是海洋蒸發(fā)的，大氣從海的水是海洋蒸發(fā)的，大氣從海 洋上空攜帶水汽輸往陸地，以降水形式落下，以冰雪堆積在洋上空攜帶水汽輸往陸地，以降水形式落下，以冰雪堆積在 陸地表面的水量超過了地下水水量。陸地表面的水量超過了地下水水量。 2) 陸地水分通過植物蒸騰和地表蒸發(fā)回到大氣，還有的存在陸地水分通過植物蒸騰和地表蒸發(fā)回到大氣，還有的存在 土壤表面。土壤表面。 3) 植物在水循環(huán)中的作用：截流；根部吸收；以蒸騰植物在水循環(huán)中的作用：截流；根部吸收；以

32、蒸騰 送回水分進(jìn)入大氣。送回水分進(jìn)入大氣。 水在全球變化中的作用水在全球變化中的作用 1)1) 水是地球表面吸收太陽輻射的主要介質(zhì)水是地球表面吸收太陽輻射的主要介質(zhì) 2)2) 水汽是一種主要的溫室氣體，它吸收地表長(zhǎng)波輻射，加強(qiáng)了大水汽是一種主要的溫室氣體，它吸收地表長(zhǎng)波輻射，加強(qiáng)了大 氣的溫室效應(yīng)氣的溫室效應(yīng) 3)3) 水的相變水的相變凝結(jié)和蒸發(fā)在天氣和氣候變化中扮演主要角色凝結(jié)和蒸發(fā)在天氣和氣候變化中扮演主要角色 4)4) 水是水是C C、N N、S S、P P等主要元素生物地球化學(xué)循環(huán)過程的主要載體；等主要元素生物地球化學(xué)循環(huán)過程的主要載體； 5)5) 水是地球表面各類物質(zhì)輸送和土壤巖石風(fēng)化侵蝕作用的主要作水是地球表面各類物質(zhì)輸送和土壤巖石風(fēng)化侵蝕作用的主要作 功者；功者； 6)6) 水界是生命誕生、