导论-第8章地球系统科学、生态学和环境科学教材课件.ppt
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1、第八章第八章 地球系统科学、生态学地球系统科学、生态学和环境科学和环境科学讨论:讨论:讨论:讨论:1.1.地球系统科学、生态学和环境科学是三门毫不相干地球系统科学、生态学和环境科学是三门毫不相干地球系统科学、生态学和环境科学是三门毫不相干地球系统科学、生态学和环境科学是三门毫不相干的学科吗?的学科吗?的学科吗?的学科吗?2.2.说出这三门不同学科的研究对象分别是什么?说出这三门不同学科的研究对象分别是什么?说出这三门不同学科的研究对象分别是什么?说出这三门不同学科的研究对象分别是什么?高等教育出版社高等教育出版社版权所有版权所有 复制必究复制必究8.1 地球系统科学 地球系统科学地球系统科学地
2、球系统科学地球系统科学将地球将地球将地球将地球大气圈大气圈大气圈大气圈(atmosphereatmosphere)、水圈水圈水圈水圈(hydrospherehydrosphere)、岩石圈岩石圈岩石圈岩石圈(lithospherelithosphere)、生物圈生物圈生物圈生物圈(biospherebiosphere)作为一个相互作用的系统,研究期间的)作为一个相互作用的系统,研究期间的)作为一个相互作用的系统,研究期间的)作为一个相互作用的系统,研究期间的物理、化学和生物的过程,并和人类生活、生产联系物理、化学和生物的过程,并和人类生活、生产联系物理、化学和生物的过程,并和人类生活、生产联系
3、物理、化学和生物的过程,并和人类生活、生产联系起来,认识现状和过去,预见未来。起来,认识现状和过去,预见未来。起来,认识现状和过去,预见未来。起来,认识现状和过去,预见未来。8.1.1 8.1.1 8.1.1 8.1.1 地球系统科学的创立地球系统科学的创立地球系统科学的创立地球系统科学的创立(一)地球科学的产生(一)地球科学的产生(一)地球科学的产生(一)地球科学的产生 1678167816781678年,牛顿将力学定律运用于研究地球的静态年,牛顿将力学定律运用于研究地球的静态年,牛顿将力学定律运用于研究地球的静态年,牛顿将力学定律运用于研究地球的静态 和动态特征,得出地球偏率的结论。和动态
4、特征,得出地球偏率的结论。和动态特征,得出地球偏率的结论。和动态特征,得出地球偏率的结论。根据力学定律,牛顿、康德对潮汐摩擦进行研究,根据力学定律,牛顿、康德对潮汐摩擦进行研究,根据力学定律,牛顿、康德对潮汐摩擦进行研究,根据力学定律,牛顿、康德对潮汐摩擦进行研究,得出得出得出得出地球自转变慢地球自转变慢地球自转变慢地球自转变慢的结论。的结论。的结论。的结论。20202020世纪,泰勒用力学世纪,泰勒用力学世纪,泰勒用力学世纪,泰勒用力学 的方法研究全球构造,使的方法研究全球构造,使的方法研究全球构造,使的方法研究全球构造,使 地球科学开始摆脱描述阶段。地球科学开始摆脱描述阶段。地球科学开始摆
5、脱描述阶段。地球科学开始摆脱描述阶段。对地球自转的研究对地球自转的研究对地球自转的研究对地球自转的研究 经典物理中的力学、热学和电磁学也广泛用于地球科经典物理中的力学、热学和电磁学也广泛用于地球科经典物理中的力学、热学和电磁学也广泛用于地球科经典物理中的力学、热学和电磁学也广泛用于地球科学,学,学,学,2020世纪世纪世纪世纪6060年代,物理学家对年代,物理学家对年代,物理学家对年代,物理学家对地热场地热场地热场地热场现状的描述达现状的描述达现状的描述达现状的描述达到了全球规模。到了全球规模。到了全球规模。到了全球规模。19681968年在年在年在年在纽斯卡特尔召开的会上纽斯卡特尔召开的会上
6、纽斯卡特尔召开的会上纽斯卡特尔召开的会上,地球物理场(热场、,地球物理场(热场、,地球物理场(热场、,地球物理场(热场、磁场)的研究被称为磁场)的研究被称为磁场)的研究被称为磁场)的研究被称为古地球物理学古地球物理学古地球物理学古地球物理学。地热场地热场地热场地热场 生物学的发展经历了生物学的发展经历了生物学的发展经历了生物学的发展经历了形态学形态学形态学形态学、解剖学解剖学解剖学解剖学、细胞学细胞学细胞学细胞学、分子生物学分子生物学分子生物学分子生物学等阶段。第二次世界大战以后,等阶段。第二次世界大战以后,等阶段。第二次世界大战以后,等阶段。第二次世界大战以后,分子古生物学分子古生物学分子古
7、生物学分子古生物学的研究进展迅的研究进展迅的研究进展迅的研究进展迅速。它的研究大大推进了人们对地球生命起源的认识和速。它的研究大大推进了人们对地球生命起源的认识和速。它的研究大大推进了人们对地球生命起源的认识和速。它的研究大大推进了人们对地球生命起源的认识和生物生物生物生物演化演化演化演化历史的理解。历史的理解。历史的理解。历史的理解。生态发展的模型生态发展的模型生态发展的模型生态发展的模型生生生生物物物物演演演演化化化化图图图图 (二)地球系统科学的产生(二)地球系统科学的产生(二)地球系统科学的产生(二)地球系统科学的产生 地球科学是包括地质科学、水文科学和大气科学的地球科学是包括地质科学
8、、水文科学和大气科学的地球科学是包括地质科学、水文科学和大气科学的地球科学是包括地质科学、水文科学和大气科学的知识体系。进入知识体系。进入知识体系。进入知识体系。进入80808080年代,人地新型关系将地球系统作年代,人地新型关系将地球系统作年代,人地新型关系将地球系统作年代,人地新型关系将地球系统作为互相作用的集合,在此基础上产生了地球系统科学。为互相作用的集合,在此基础上产生了地球系统科学。为互相作用的集合,在此基础上产生了地球系统科学。为互相作用的集合,在此基础上产生了地球系统科学。美国国家航空和宇宙管理局美国国家航空和宇宙管理局美国国家航空和宇宙管理局美国国家航空和宇宙管理局(NASA
9、NASANASANASA)出资资助美国出资资助美国出资资助美国出资资助美国大学地理系的地球系统科学研究,每大学地理系的地球系统科学研究,每大学地理系的地球系统科学研究,每大学地理系的地球系统科学研究,每5 5 5 5年出一本年出一本年出一本年出一本地球地球地球地球系统科学报告系统科学报告系统科学报告系统科学报告。联合国。联合国。联合国。联合国21212121世纪议程世纪议程世纪议程世纪议程将地球系统将地球系统将地球系统将地球系统科学作为可持续发展战略的科学基础之一。科学作为可持续发展战略的科学基础之一。科学作为可持续发展战略的科学基础之一。科学作为可持续发展战略的科学基础之一。8.1.2 8.
10、1.2 8.1.2 8.1.2 地球系统科学的研究对象和发展趋势地球系统科学的研究对象和发展趋势地球系统科学的研究对象和发展趋势地球系统科学的研究对象和发展趋势 地球系统科学通过研究大气圈、水圈、岩石圈和生物地球系统科学通过研究大气圈、水圈、岩石圈和生物地球系统科学通过研究大气圈、水圈、岩石圈和生物地球系统科学通过研究大气圈、水圈、岩石圈和生物圈组成的地球表层系统,探讨地球系统各圈层相互作圈组成的地球表层系统,探讨地球系统各圈层相互作圈组成的地球表层系统,探讨地球系统各圈层相互作圈组成的地球表层系统,探讨地球系统各圈层相互作用的物理、化学、生物机制,分析人类活动引起的地用的物理、化学、生物机制
11、,分析人类活动引起的地用的物理、化学、生物机制,分析人类活动引起的地用的物理、化学、生物机制,分析人类活动引起的地球生态环境变化。球生态环境变化。球生态环境变化。球生态环境变化。地球系统科学中的时间尺度是一个关键指标。地球系统科学中的时间尺度是一个关键指标。地球系统科学中的时间尺度是一个关键指标。地球系统科学中的时间尺度是一个关键指标。地球系统科学应该能够阐明产生于地球系统科学应该能够阐明产生于地球系统科学应该能够阐明产生于地球系统科学应该能够阐明产生于1010年至年至年至年至100100年时间尺年时间尺年时间尺年时间尺度内的各种地球环境现象、过程。度内的各种地球环境现象、过程。度内的各种地球
12、环境现象、过程。度内的各种地球环境现象、过程。地球系统科学的三个研究层次地球系统科学的三个研究层次地球系统科学的三个研究层次地球系统科学的三个研究层次全球变化:全球变化是地球系统科学的核心问题。全球变化:全球变化是地球系统科学的核心问题。全球变化:全球变化是地球系统科学的核心问题。全球变化:全球变化是地球系统科学的核心问题。包括包括包括包括温室效应温室效应温室效应温室效应、海平面上升、海岸线变迁、湖泊、海平面上升、海岸线变迁、湖泊、海平面上升、海岸线变迁、湖泊、海平面上升、海岸线变迁、湖泊变迁等自然环境变化。变迁等自然环境变化。变迁等自然环境变化。变迁等自然环境变化。区域模型:区域模型:区域模
13、型:区域模型:卫星和计算机卫星和计算机卫星和计算机卫星和计算机可以可以可以可以同步处理同步处理同步处理同步处理地球上任地球上任地球上任地球上任何地区的信息,加速了全球变化在全球范围内的何地区的信息,加速了全球变化在全球范围内的何地区的信息,加速了全球变化在全球范围内的何地区的信息,加速了全球变化在全球范围内的研究。研究。研究。研究。宏观调控信息系统:运用环境工程,解决生态农宏观调控信息系统:运用环境工程,解决生态农宏观调控信息系统:运用环境工程,解决生态农宏观调控信息系统:运用环境工程,解决生态农业、生态工业内部及其两者之间的匹配问题。业、生态工业内部及其两者之间的匹配问题。业、生态工业内部及
14、其两者之间的匹配问题。业、生态工业内部及其两者之间的匹配问题。什么是温室效应什么是温室效应什么是温室效应什么是温室效应我们知道温室有两个特点:我们知道温室有两个特点:我们知道温室有两个特点:我们知道温室有两个特点:温度较室外高,不散热。温度较室外高,不散热。温度较室外高,不散热。温度较室外高,不散热。生活中我们可以见到的玻生活中我们可以见到的玻生活中我们可以见到的玻生活中我们可以见到的玻璃育花房和蔬菜大棚就是璃育花房和蔬菜大棚就是璃育花房和蔬菜大棚就是璃育花房和蔬菜大棚就是典型的温室。使用玻璃或典型的温室。使用玻璃或典型的温室。使用玻璃或典型的温室。使用玻璃或透明塑料薄膜来做温室,透明塑料薄膜
15、来做温室,透明塑料薄膜来做温室,透明塑料薄膜来做温室,是让太阳光能够直接照射是让太阳光能够直接照射是让太阳光能够直接照射是让太阳光能够直接照射进温室,加热室内空气,进温室,加热室内空气,进温室,加热室内空气,进温室,加热室内空气,而玻璃或透明塑料薄膜又而玻璃或透明塑料薄膜又而玻璃或透明塑料薄膜又而玻璃或透明塑料薄膜又可以不让室内的热空可以不让室内的热空可以不让室内的热空可以不让室内的热空气向外散发,使室内的温度保持高于外界的状态,以提供有利气向外散发,使室内的温度保持高于外界的状态,以提供有利气向外散发,使室内的温度保持高于外界的状态,以提供有利气向外散发,使室内的温度保持高于外界的状态,以提
16、供有利于植物快速生长的条件。而地球的大气层和云层也有类似的保于植物快速生长的条件。而地球的大气层和云层也有类似的保于植物快速生长的条件。而地球的大气层和云层也有类似的保于植物快速生长的条件。而地球的大气层和云层也有类似的保温功能,故俗称温室效应(温功能,故俗称温室效应(温功能,故俗称温室效应(温功能,故俗称温室效应(Green effectsGreen effects)。)。)。)。温室效应温室效应温室效应温室效应 地球科学仍处在发展中:地球科学仍处在发展中:地球科学仍处在发展中:地球科学仍处在发展中:地球系统科学的研究需要自然科学地球系统科学的研究需要自然科学地球系统科学的研究需要自然科学地
17、球系统科学的研究需要自然科学和社会科学多学科的综合。和社会科学多学科的综合。和社会科学多学科的综合。和社会科学多学科的综合。地球系统科学正在推动地球系统科学正在推动地球系统科学正在推动地球系统科学正在推动可持续发展可持续发展可持续发展可持续发展的研究。的研究。的研究。的研究。地球系统科学关注人类活动对地球系统地球系统科学关注人类活动对地球系统地球系统科学关注人类活动对地球系统地球系统科学关注人类活动对地球系统的存在、运动和发展的影响。的存在、运动和发展的影响。的存在、运动和发展的影响。的存在、运动和发展的影响。8.2 8.2 生态学生态学 生态学生态学生态学生态学是研究生命系统和环境系统之间相
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