環(huán)境演化現(xiàn)代全球環(huán)境的形成

現(xiàn)代全球環(huán)境的形成大概是在新生代開始的。在中生代中期和晚期，世界大部分地區(qū)都是屬于熱帶和亞熱帶氣候，季節(jié)性變化小。到了新生代，隨著現(xiàn)代山系如阿爾卑斯山和喜馬拉雅山的隆起，發(fā)生世界性的氣候變化。氣候帶形成了，季節(jié)交替顯著了。地球環(huán)境向著更多樣化方向發(fā)展?，F(xiàn)代的全球生態(tài)系統(tǒng)，包括木本和草本的被子植物、哺乳類、鳥類以及種類繁多的昆蟲大約是在第三紀(jì)形成的。這個生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過第四紀(jì)的嚴酷考驗基本上穩(wěn)定下來了。

陸上植物的出現(xiàn)，產(chǎn)生了土壤層。土壤是植物與巖石相互作用的產(chǎn)物。土壤的形成使易于淋失的養(yǎng)分在地表上富集起來，從而保證了生物圈的發(fā)展和繁榮。土壤和植物是一個反饋系統(tǒng)。隨著植物的進化，土壤肥力相應(yīng)提高，土壤肥力的提高反過來又促進植物的進化。在針葉林下發(fā)育的土壤是肥力較低的灰化土，在草本植物下則是肥力很高的黑土。動物界的進化又同植物界進化密切關(guān)聯(lián)。例如隨著有花植物的出現(xiàn),產(chǎn)生授粉昆蟲(白堊紀(jì))。隨著草本植物的出現(xiàn),產(chǎn)生有蹄動物（第三紀(jì)）。可以設(shè)想，如果沒有營養(yǎng)豐富的少數(shù)幾種禾木科、豆科植物，人類的進化也是不可能的。

地球環(huán)境在地球歷史上經(jīng)歷了許多次巨大的變動。例如因太陽輻射變動引起氣候變化，因地殼運動產(chǎn)生火山噴發(fā)，造山和造陸運動，以及大陸漂移。這些變化產(chǎn)生的影響是全球性的。特別是大陸漂移，從根本上改變了全球環(huán)境格局，使海陸分布、大洋盆地、風(fēng)系和洋流都發(fā)生根本性的改變。生物屏障的建立（大陸分離）或打破（大陸連結(jié)），對生物的地理分布和進化都產(chǎn)生深遠影響。環(huán)境的劇烈變化，使許多生物死亡和滅絕（例如中生代的大型爬行動物），幸存的在新環(huán)境下突變?yōu)樾路N。

生命在陸上出現(xiàn)，進化極為迅速。這是因為陸地具有更多樣的生態(tài)環(huán)境，促使生物的分化和變異。生物之間的相互依存、相互制約和相互競爭的關(guān)系，也推動了生物的進化，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也就愈來愈復(fù)雜。

石炭紀(jì)是地球上植物空前繁茂的時代。大量植物殘體在沼澤環(huán)境轉(zhuǎn)化為煤層，免于氧化，致使大氣中二氧化碳平衡失調(diào)，削弱了溫室效應(yīng)，引起全球性氣溫降低。古生代晚期出現(xiàn)的大冰期可能與此有關(guān)。

游離氧的出現(xiàn)，促進了生命的進化，這就是真核細胞的出現(xiàn)（距今10～15億年），即在生物進化史上出現(xiàn)了有性繁殖和多細胞的生物。生物更為多樣化。

大氣氧的出現(xiàn)，改變了地球化學(xué)過程和巖石圈的成分。在放氧的光合作用未發(fā)生前，地球表面是缺氧環(huán)境，化學(xué)元素以還原狀態(tài)存在。隨著游離氧的釋放，這些元素從還原態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸瘧B(tài)。例如原來在地表水和海水中大量存在的還原態(tài)鐵（低價鐵），被氧化為氧化態(tài)的高價鐵；硫化物被氧化為硫酸鹽。這些氧化物的出現(xiàn)反映在前寒武紀(jì)的古老巖石上。最古老沉積巖中的帶狀鐵質(zhì)夾層（距今18～22億年），稍晚的陸相紅層以及前寒武紀(jì)晚期出現(xiàn)的巨厚硫酸鈣沉積，都證明大氣氧濃度的不斷提高。

與鐵、硫被氧化的同時，大量還原性碳轉(zhuǎn)化為 CO2，增加了海水中HCO婣和CO卲的濃度，產(chǎn)生碳酸鹽沉積,形成前寒武紀(jì)晚期的石灰?guī)r和白云巖。到了寒武紀(jì)，含鈣外殼的后生動物在海水中大量出現(xiàn)，生物開始直接參與地質(zhì)大循環(huán)。此后，海洋中的碳酸鈣沉積，幾乎都是含鈣有機體的產(chǎn)物。

隨著大氣氧濃度的增加，在大氣層中形成臭氧層。臭氧層的形成對生命的保護有極重大的意義，因為它能遮斷危害生命的高能紫外輻射。最初生命只能在紫外線照射不到的水下5～10米深處發(fā)育,隨著臭氧層的保護能力的不斷提高，生命發(fā)展到水體表層，進而由水面發(fā)展到陸地（志留紀(jì)晚期，距今約4.2億年）。

最初的地球經(jīng)歷著原子演化過程。地殼內(nèi)部大量放射性元素進行裂變和衰變。這個過程所釋放能量的積聚和迸發(fā)，隕星對地表的頻繁撞擊，以及可能由于月球被地球捕獲時而引起的潮汐摩擦力等，都會導(dǎo)致地殼火山的強烈活動，使得被禁錮在地殼內(nèi)部的揮發(fā)性物質(zhì)不斷噴發(fā)出來，形成一個主要成分有水、一氧化碳(CO)、二氧化碳 (CO₂)和氮等組成的還原大氣圈。水汽冷凝后在低處匯聚成為海洋。

早期的地表環(huán)境沒有氧氣，更沒有臭氧層，這就使得高能紫外線能夠無阻礙地直射地面。50年代以來的一系列人工模擬實驗，證實在高能紫外線輻射下還原大氣圈的氣體成分可以合成為簡單的有機化合物，成為生命發(fā)生的最基本材料。這些非生物合成的有機小分子在原始海洋匯聚起來，經(jīng)歷了漫長的過程，逐漸形成生命前體，最后演化為原始生命。

已發(fā)現(xiàn)的最古老的生物化石是原始菌藻類，其年代約為34億年前。最早的生命是異養(yǎng)的，又是厭氧的。它們以原始海洋中有機分子為養(yǎng)料，依靠無氧的發(fā)酵方式獲得能量。原始海洋供應(yīng)的養(yǎng)料有限，因而一些能合成無機養(yǎng)分為有機質(zhì)的自養(yǎng)生物，例如能在光合作用下把水和二氧化碳合成有機質(zhì)的藍綠藻出現(xiàn)了（距今約27億年）。綠色植物在光合作用中釋放出游離氧，逐漸改變了大氣的成分。大氣氧的形成是地球環(huán)境演化史上一次最重大的變化。

環(huán)境演化是地球環(huán)境（大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈），按照自身的發(fā)展規(guī)律及其相互關(guān)系和相互作用，逐漸發(fā)生、發(fā)展的歷史過程。這個演化過程從地球的形成至今，已經(jīng)歷了46億年?，F(xiàn)今適宜于人類生存的環(huán)境，是地質(zhì)史的階段即第四紀(jì)（300萬～250萬年以來），特別是全新世1萬年以來才逐漸形成的。

從環(huán)境系統(tǒng)演化歷史來看，生命的發(fā)展對環(huán)境的進化有極重大的作用。生命與環(huán)境是共同進化的，永遠不會停留在一個水平上。

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，人類活動對環(huán)境演化的影響愈來愈大。例如人類大規(guī)模地毀壞天然植被，消滅野生動物，把復(fù)雜的多種多樣的天然生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚膯我蛔魑锖蜕贁?shù)幾種馴養(yǎng)動物的人為農(nóng)牧生態(tài)系統(tǒng)。盡管這種轉(zhuǎn)變帶來了一系列生態(tài)問題，但它大大地提高了生產(chǎn)水平，贍養(yǎng)了更多的人口。人類為了獲得發(fā)展和不斷提高生活水平，今后仍將不斷改造自然，改變環(huán)境，但人類必須注意與環(huán)境保持協(xié)調(diào)，在破壞舊平衡的同時，建立新的平衡，創(chuàng)造一個新的更為美好的環(huán)境。這就是當(dāng)前環(huán)境科學(xué)研究的核心內(nèi)容。2100433B

本書包括三篇：第一篇以巖溶水文地質(zhì)環(huán)境的宏觀地質(zhì)背景演化為主題，應(yīng)用宇宙及地一月系統(tǒng)演化理論，分析有關(guān)地球圈層結(jié)構(gòu)，進而探討地球內(nèi)外因素對巖溶地區(qū)地質(zhì)一生態(tài)環(huán)境演化的制約作用。第二篇根據(jù)對國內(nèi)外典型巖溶地區(qū)的調(diào)查研究，進行巖溶水文地質(zhì)環(huán)境分析對比。分別探討了熱液復(fù)合巖溶作用、冷水復(fù)合巖溶作用及常態(tài)復(fù)合巖溶作用，并在實際對比的基礎(chǔ)上進行了理論探討。本篇還按巖溶洞穴發(fā)育特征及有關(guān)發(fā)育的環(huán)境背景，劃分出

序一

序二

前言

第一篇巖溶水文地質(zhì)環(huán)境的宏觀地質(zhì)背景演化

第一章地球圈層結(jié)構(gòu)及其水文地質(zhì)

第一節(jié)太陽系和地球及其水的起源

第二節(jié)地-月系統(tǒng)民因及其水的差異狀況

一、同源體分異說

二、異源異體俘獲說

三、同源異體演化說

第三節(jié)地球圈層結(jié)構(gòu)對水的制約

一、巖石圈-地核及其水文地質(zhì)特性

二、水圈及其水文地質(zhì)分帶性

三、大氣圈與水氣變換

四、水對生物圈的重要意義

第二章地球

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