《大气圈水圈生物圈》PPT课件

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1、第2章地球的起源与演化从宇宙大爆炸到地球的形成地球的起源和圈层分异地球的年龄与生命起源大气圈、水圈和生物圈的形成生物圈的发展大气圈、水圈和生物圈的形成——地球的外部圈层在固体地球之外还存在另外三个圈层，它们是大气圈、水圈和生物圈。它们是地球的重要组成部分，它们与固体地球休戚相关，共同演化，塑造着多姿多彩的地球。地球的外部圈层：圈层交错大气圈生物圈水圈大气圈：是指因地球的引力而聚集在地表周围的气体圈层。大气圈中的气体主要集中于地表以上18km的范围内，主要成分为氮，78.09％；氧，20.94％；氩，0.93

2、%；其他，0.04％。（按体积计算）。往上气体变得极为稀薄。水圈：是指地球表层由水体构成的连续圈层其物态有固、液、气三种状态。水体的形式有河、湖、海、冰川（盖）水蒸气、地下水等，并形成一个包裹着地球的完整圈层。地表上直接被液态水体覆盖的区域占地表面积的3/4。在太阳能、重力的作用下，使得水圈中的水体周而复始的运动，形成水循环。海水97.41%淡水2.59%水圈的循环：在太阳能、重力的作用下，使得水圈中的水体周而复始的运动，形成水循环。水循环的方式有：海洋与大陆间的循环；地表与地下间的循环；生物体与周围空间的

3、循环；水圈与大气圈间的循环。早期地球的大气：O2≤1%（Holland,1999)24亿年前不见红层、古土壤有碎屑黄铁矿38亿年前生命起源时大气以CO2为主，呈还原环境;3亿多年前陆地植物发展大气中O2才压倒CO2呈氧化环境.外源——太阳能，常温、有光CO2+H2O→[CH2O]+O2内源——地热，高温、黑暗CO2+H2O+H2S+O2→[CH2O]+H2SO4地质历史：早期——内源晚期——外源为主氧、碳在大气、水和生物间的循环AtmosphericCO2overthepast550myrBerner,

4、1997变化原因：大气CO2下降生物圈：是指地球表层由生物及其活动地带所构成的连续圈层。生物从高等到低等，从动物到植物，乃至细菌和微生物等生活于地球表面一定范围的陆地、水体、土壤及空气中，构成了一个基本连续的圈层。C3δ13C-25到-27‰C4δ13C-11到-14‰植物植物晚中新世（约8Ma)C4植物大增光合作用的演化C4植物是低CO2的产物“C3植物世界”CO2:O2=1:4000C3光合作用下限CO2:O2=1:15000至1：40000现代CO2:O2=1:6000Cerling,1997C4植物

5、固定CO2的PEP羧化酶与CO2的亲和力比C3植物高60倍。因此，C4植物能够把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来，并运输到维管束的叶绿体中利用。因此，在热带的高温地区及在夏季炎热的中午，叶片气孔关闭，C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用。C4植物比C3植物更适于生活在温度较高的热带地区，比C3植物在进化上更高等。生物演化生物演化又可以分为早期和晚期两个阶段。早期生物学的演化为细胞演化阶段；晚期生物演化为组织器官演化阶段，或系统演化阶段。细胞演化阶段是从原始的单细胞生命产生到

6、后生动植物的大量出现，持续了25亿年以上。后生动植物出现后，生物进入系统演化阶段，在大约7亿年的时间内，数以千万计的物种经历了形成和绝灭的演化历程。原核生物真核生物Prokaryotes和EucaryotesLipps,1993地球上的生命历史真核类与原核类仅有原核类85%15%地球的生命史85%时间只有微细的非真核生物分布;原核生物将地球上生命的时间分布也延伸了五、六倍.真核生物只能利用氧作为“燃料”;原核生物可以利用多种化学成分作“燃料”。地球生态系统的根本基础在于原核生物，它们才是“真正的英雄”；而我

7、们熟悉的大型生物其实是生态系的顶层，相当于社会史里的“帝王将相”。生命演化的地学背景地球系统的变化导致生物演化事件古生物学与地球化学、生物化学相结合是研究生命与环境变化的有力手段生物演化表古生物演化（时间单位：百万年）570/540500435395345280寒武纪奥陶纪志留纪泥盆纪石炭纪二叠纪三叶虫增多珊瑚虫、腕足动物、鹦鹉螺、笔石随处可见有鹗鱼出现，海螺已存在鱼类增多，第一批两栖动物出现第一批爬行动物及第一批有翅昆虫出现，两栖类增多。昆虫种类增多，爬行动物占据陆地。250203137652.5/1.6

8、三叠纪侏罗纪白垩纪第三纪第四纪恐龙、哺乳类开始出现鸟类出现、恐龙繁盛恐龙繁盛到灭绝灵长类出现到古猿类出现人类出现（1）．46亿年—38亿年BP.(冥古宙，HD,Hedean):地表温度高，由于冷却作用形成薄的地壳，同时地幔物质的分异作用使轻的硅酸盐物质迁移到上部冷凝逐渐形成了包围地幔的薄的连续地壳。此时，地壳薄、且受到陨石撞击，火山作用广泛。在火山作用过程中，释放出大量的气体、水蒸气，为形成大气圈、水圈提供了物质