地球各圈层与人地环境复合系统概述

地球各圈层与人地环境复合系统概述摘要：人类地球环境复合系统的整体行为涉及地球的各个无机圈层（大气、水、冰雪、岩石、土壤等圈层）以及有机圈层（生物、智慧等圈层）的相互作用是环境地学的研究对象。在当今快速发展的社会里，人类活动对全球环境变化的影响越来越大，地球各圈层在人地复合系统中的作用也越来越明显。同时，地球各圈层之间的关系与人地复合系统的整体行为紧密相关。它们通过水分、生物和能量三大循环紧密地偶合在一起，互相影响，互相制约，成一个统一的整体。关键字：地球圈层;人地环境复合系统;1.地球圈层简介地球圈层结构可以分为地球外部圈层和地球内部圈层两大部分，其中，地球外部圈层对人类的影响最大。地球外部圈层可以分为四个圈层，即水圈、生物圈、大气圈和土壤圈。岩石圈作为地球内部圈层的最外层对人类也具有很大的影响。2.人地环境复合系统概述人类地球环境复合系统是由人类社会和地球环境两大系统偶合成的、远离平衡态的、复杂而有序的开放巨系统，系统内又可分为七个子系统（大气、水、冰冻、生物、土壤、岩石、智慧等）和许多次级子系统。各系统间通过物质循环、能量转化和信息传递互相偶合在一起，形成了系统的驱动、反馈以及发展、变化的机制。3.地球各圈层在人地复合系统的作用3.1大气圈与人地环境复合系统大气圈是地球表面由各种气体、水汽和多种悬浮物及其他杂质组成的复杂系统，是生命活动长期参与作用的结果。大气的存在状况直接关系着人类以及生物的存在和发展，在人地复合系统中，大气圈与其他圈层组成一个体系，它们相互之间存在着密切而复杂的相互作用。大气圈是地球上一切生命赖以生存的气体环境，也是人类的保护伞，大气圈各组分之间的精细平衡维持着人类的生存环境，破坏了这种平衡也就是破坏了人地复合系统中最为关键的大气系统，人类和各种生物就失去了赖以生存的基础。当今全球经济发展、社会进步，但是大气问题越来越严重，人地复合系统中的大气系统遭到不同程度的破坏，越来越多的极端天气和各种大气污染问题，如美国的暴风雪天气、欧洲的极寒天气和困扰世界各国特别是中国的雾霾问题。人类面临着重大的大气问题，不加以改善就会使人地系统遭到严重的破坏。3.2水圈与人地环境复合系统水圈是由大气圈、海洋、陆地水体（河流、湖泊、冰川）、土壤和岩石孔隙以及生物体中的气、液、固各态水组成的连续圈层。地球70%以上的部分被水覆盖，多数生物体内水的含量也达2/3，人类生存、生活、生产更离不开水、水对人类和生态环境极其重要。在人地环境复合系统中，水圈的作用就表现在了水循环和水量平衡。水循环和水量平衡都是对水在大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈和生物圈之间运动与交换过程的描述。水循环是全球海洋与陆地之间的水分交换过程、海洋与大气之间，或陆地与大气之间的水分交换过程。水量平衡是水循环的数量表示，即在一定的时域空间内，水分在循环、转化过程中，其数量遵循质量守恒定律，收入的水量与支出的水量之间的差额必等于该区域（或水体）内蓄水的变化量。也就是说，水在循环过程中，从总体上说是收支平衡的。水循环的收支平衡保证了人地环境复合系统的稳定。3.3岩石圈与人地环境复合系统岩石圈作为地球内部圈层的最外层，人类生存环境的底层。岩石圈对人类发展的价值主要体现在为人类提供各种能源和资源，如化石燃料和矿物原料。岩石圈是土壤和生命所必需的大量矿产资源和多种燃料的源地，与人类的生存、发展密切相关。今后相当长时间内，人类社会所需的80%以上的原材料和90%的能源均将取自岩石圈，因此岩石圈为维持人地环境复合系统提供了能源和驱动力。3.4土壤圈与人地环境复合系统土壤覆盖于地球陆地表面，在地球表面形成了一个断断续续的圈层，即土壤圈。如其他圈层一样，土壤圈自身也是运动着的物质和能力系统。土壤提供植物生长繁殖，是人类获得生产生活资源的重要源泉，人类对土壤的依赖性很大，是人地环境复合系统的基础。3.5生物圈与人地复合系统生物圈是地球上所有生物及其生存环境的总称，人地环境复合系统的核心人就是生物圈中一员。人作为生态系统中的一分子，与生态系统其它各部分之间存在密切的关联。生物和人类互为环境，生物是人类赖以生存的营养和生产资料的供应者，自然和人类社会之间应当存在和谐的依存关系。生物及环境对人类社会的存在和发展至关重要，人类生产资料性质、生产力的分布、构成、组织形式以及劳动生产率的高低都是由人类社会所处的生态环境决定的。可以说人类的生存与发展、文明的进步都离不开环境。生物圈的多样性丰富了人地复合系统，构成了人地环境复合系统的多样性。4.地球各圈层间的关系地球各圈层间互相影响，互相制约，形成一个统一的整体，共同作用于人地环境复合系统。大气圈与生物圈进行着活跃的物质和能量交换，使大气各组分之间保持着极其精细的平衡。大气圈与水圈不断进行着循环，大气会转化成水，水也会转化为大气。大气和水圈海洋的相互作用，可以影响到全世界的天气变化。大气圈与岩石圈之间存在着热能、化学能、动能的交换。地面与大气之间通过长波辐射、大气逆辐射在进行着热能的交换。大气圈与岩石圈之间也在进行着物质的交换，发生着某些化学反应，如风化作用从大气中吸收CO2，同时也使岩石中的某些元素开释出来，因此两圈之间存在着化学能的交换。通过大气与地面之间的接触与摩擦作用，岩石圈的动能可以传递给大气圈，大气圈的动能也可以传递给岩石圈。岩石圈承载着河流、湖泊，人类和一切生命系统也活跃在这里。在各圈层之间有非常广泛的物质和能量的传输和交换，故人类对岩石圈的影响必将间接影响到其他圈层。土壤圈处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈的交界面，是联系有机界和无机界各要素的中心枢纽。土壤是由岩石演化而来的，因此对岩石圈有一定的继承性，同时土壤圈覆盖在岩石圈上，对岩石圈有保护作用。土壤圈通过气体与污染物的吸收、交换、释放与大气圈相互作用，从而影响大气变化。土壤圈中的物质要迁移运动，依赖于水；土壤圈反过来又影响降水的重新分配及水圈的化学组成。生物圈与土壤圈关系更加密切，可以说土壤圈的分布对生物圈的分布起到了决定性的作用。如图，说明了大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈和生物圈之间的相互关系。图.地表各圈层之间的关系人类赖以生存的环境是由大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈和生物圈组成的一个相互协调、相互作用的一个整体，每个圈层相互联系，破坏了一个圈层就会导致其他圈层的不稳定，从而导致整个人类生存环境遭到破坏。因此，谨慎地对待自然、保持与自然和谐共存的生态关系，是人类生存的重要条件和前提。参考文献：[1]杨志峰，刘静玲等编著.环境科学概论（第二版）[M].北京:高等教育出版社,2010.11.[2]蔡晓明.生态系统生态学[M].北京：科学出版社，2010.[3]钱易，唐孝炎.环境保护与可持续发展[M].北京：高等教育出版社,2000.[4]WilliamP,MarryA.Principlesofenvironmentalscience:inquiryandapplications.Boston:McCrawHillHigherEducation,2002.[5]许英.环境科学教育基础[M].北京:中国环境科学出版社,2008.