导论-第8章 地球系统科学、生态学和环境科学
《地球科学导论》课件
地壳是地球的最外层，由 岩石和土壤组成，也是人 类居住的地方。
外核是地球的最内部层， 由液态的铁和镍组成，产 生地球的磁场。
地球的地质年代
01
地球的地质年代被划分为太古代、元古代、古生代、
中生代和新生代。
02
太古代是地球形成后的早期阶段，元古代是藻类和菌
环境保护与修复
通过研究环境污染、生态退化等问题的成因和规律，提出有效的治 理和修复措施，保护地球生态环境。
灾害预警与减灾
研究地震、火山、滑坡等自然灾害的发生机理，建立灾害预警系统， 提高减灾救灾的能力。
地球科学在探索宇宙中的作用
天体演化研究
通过研究地球与其他行星、卫星等天体的形成与演化过程，揭示宇宙演化的规律和机制。
水体污染
工业废水、农业化肥和城市污水等导致水体污染 ，威胁水生生物和人类健康。
生态修复
针对已遭受破坏的生态系统，采取措施进行生态 修复和保护，促进生态平衡和可持续发展。
PART 06
地球科学的未来发展与应 用
地球科学的新技术与新方法
1 2 3
遥感技术
利用卫星、飞机等平台，通过电磁波、声波等手 段获取地球表面和内部信息，实现大范围、高精 度的数据采集。
2023 WORK SUMMARY
《地球科学导论》 ppt课件
REPORTING
目录
• 地球科学导论简介 • 地球的构成与演化 • 地球的物理性质与化学性质 • 地球的环境与生态系统 • 人类活动对地球的影响 • 地球科学的未来发展与应用
PART 01
地球科学导论简介
地球科学定义
地球科学是一门研究地球的自然科学 ，包括地球的物理性质、化学组成、 结构特征、演变历程以及地球上的生 命现象等。
环境学导论知识点
环境学导论知识点环境学导论是环境学的基础学科，它研究的是自然环境、人类环境以及二者之间的相互作用关系。
下面将介绍环境学导论的一些重要知识点。
1. 环境概念：环境是指人类生活和发展所依赖的自然界和人文社会的总体。
它包括自然环境和人文环境两个方面。
自然环境是指自然界中的各种物质和能量，如空气、水、土壤、动植物等；人文环境则是指人类社会的各种组织形式、价值观念、行为规范等。
2. 环境问题：环境问题是指由于人类活动对环境造成的破坏和污染所引发的各种问题。
例如，空气污染、水污染、土壤退化、生物多样性丧失等都属于环境问题。
3. 生态系统：生态系统是由生物群体和其非生物环境相互作用所形成的一个相对稳定的系统。
生态系统包括生物组成部分和非生物组成部分。
其中，生物组成部分包括生物种群、生物群落和生态系统；非生物组成部分包括光、温度、湿度、土壤等环境要素。
4. 生态学：生态学是研究生物与环境相互作用的科学。
生态学的研究对象包括生物个体、种群、群落、生态系统以及它们之间的相互作用。
生态学是环境学的重要组成部分，它对于认识环境问题、评估环境影响以及保护环境具有重要意义。
5. 环境保护：环境保护是指通过各种措施和手段，保护和改善环境质量，维护人类生存和发展所需要的环境条件。
环境保护的目标包括减少污染物排放、提高资源利用效率、保护生物多样性等。
6. 可持续发展：可持续发展是指在满足当前世代需求的前提下，保证未来世代也能满足其需求的发展方式。
可持续发展需要在经济发展、社会进步和环境保护之间实现协调和平衡。
7. 环境伦理学：环境伦理学是研究人类与环境之间伦理关系的学科。
它探讨人类应如何对待环境，实现人与自然的和谐共生。
8. 绿色生活方式：绿色生活方式是指通过节约资源、保护环境、减少污染等方式改变人们的生活习惯和行为，以减少对环境的负面影响。
绿色生活方式包括节约用水、节约能源、减少废物产生、鼓励徒步和骑行等。
9. 环境教育：环境教育是指通过教育手段和方法，培养人们对环境问题的意识、知识和技能，以提高公众的环境素养。
《环境科学导论》课件
我们的世界面临着前所未有的环境挑战。了解环境科学导论是为了更好地保 护我们的地球和未来。
什么是环境科学导论？
环境科学导论是探究环境科学的基本理论和前沿领域，经过系统讲解环境问题的种类、形成及其危害， 从政策、法律、行业等多角度全面阐释环境科学知识。
环境污染的种类和来源
1 大气污染
工业排放、交通尾气、农业活动
环保法律和政策的概述
法律
《中华人民共和国环境保护法》等法律为环保提 供了法律支持。
政策
政府的环保政策包括即将发布的碳中和计划，推 进清洁能源发展等。
环境科学导论的应用和前景
应用
为环保产业和相关产业提供专业技术支持。
前景
随着环境问题的加剧，环境科学导论具有广 阔的前景和应用前景。
结论和总结
1
环境科学导论重要性
3 土壤污染
化肥农药使用、工矿企业废弃物堆放
2 水体污染
人类生活排放、农业排水、工业废水
4 噪声污染
交通、机器等噪音
全球气候变化的影响和应对措施
影响
导致海平面上升、极端气候事件增多、物种灭 绝等严重后果。
应对
• 减少温室气体排放； • 加强自然保护，包括复绿、种树等； • 推广清洁能源和智能交通； • 开展碳汇与排放交易等。
环境科学导论是保护环境、减少污染、促进可持续发展的重要手段
2
环境科环境问题的种类、形成及危害
3
环境科学导论应用和前景
为环保产业和相关产业提供专业技术支持
地球科学和环境科学
地球科学和环境科学是两个相互关联的学科领域。
地球科学是研究地球的物质组成、结构、演化以及地质过程、地球物理、地球化学、地球生态等多个方面的学科，而环境科学则是研究人类活动对环境的影响、环境问题的成因及其防治措施等方面的学科。
本文将从多个角度探讨这两个学科的研究对象、研究方法及其对人类社会的影响。
一、地球科学的研究对象地球是我们居住的星球，也是我们探索的对象。
由于地球的构成相对复杂，科学家需要将其分解为多个组成部分进行研究。
地球科学的研究对象可以分为以下三类：1. 地球内部结构与演化过程：包括地球的物质组成、地震与地质过程、板块构造等方面的研究。
2. 地表地貌与生态环境：包括各种类型的地貌、地理信息系统、遥感技术等方面的研究。
3. 大气、水文与生物圈系统：包括大气环境、水文水资源、生物圈等方面的研究。
这些研究主要涉及气候研究、环境模拟、生态反馈等。
二、地球科学的研究方法地球科学的研究方法多样，主要包括实地调查、实验室分析、科学模拟等。
1. 实地调查是地球科学研究的基础。
无论是研究内部结构、地表地貌还是环境问题，科学家都需要进行实地调查。
科学家通过地质勘探、地形测量、卫星遥感等手段，进行地球各个部分的实地调查。
2. 实验室分析是地球科学研究的关键。
科学家需要通过采集样品，进行化学分析、物理实验等手段检测样品的组成和性质。
3. 科学模拟是地球科学研究的重要手段。
科学家可以通过计算机模拟，模拟地球内部运动、地表地貌变动、气候变化等方面的研究，以便更好地理解地球科学现象。
三、环境科学的研究对象人类的活动对环境产生了极大的影响，环境科学主要研究人类活动对环境的影响、环境问题的成因及其防治措施等方面。
1. 大气污染：大气污染是人类活动产生的主要污染源之一，对人类健康和环境造成了巨大的危害。
环境科学家通过分析大气污染源、大气传输和反应等方面的数据进行研究，以便制定更好的防治措施。
2. 水污染：水污染是环境污染的主要问题之一，对地球上的生态平衡和人类健康都产生了严重的影响。
第8章 地球系统科学、生态学和环境科学
第8章地球系统科学、生态学和环境科学科学家从不同角度、用不同方法研究同一客体，导致出不同的学科，推动了科学的发展。
1、从包括人类在内的地球系统角度研究人和地球表层的关系产生了地球系统科学；2、从环境质量的演化角度研究人和地球关系及其地球的变化产生了环境科学；3、从生物的生存环境角度研究地球的变化产生了生态学。
目的:人类的可持续发展8.1 地球系统科学地球系统科学将地球大气圈、水圈、岩石圈、生物圈作为一个相互作用的系统，研究其间的物理的、化学的和生物的过程，并和人类生活、生产联系起来，认识现状和过去，预见未来。
8.1.1 地球系统科学的创立(一)地球科学的产生。
(二)地球系统科学的产生。
1983年，美国出资20亿美元，资助美国20所大学地理系的地球系统科学研究，每5年出一本《地球系统科学报告)。
将研究重点放在今后几十年至几百年的时间尺度，考察人类对自然的影响以及自然变化对人类的反作用。
4月22日为世界地球日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，提高地球系统的生命承载能力。
研究包括三个层次:•全球变化：全球变化是地球系统科学的核心问题，包括温室效应、海平面上升、海岸线变迁、湖泊变迁等自然环境变化，森林、草地、湿地、农田、水体叶绿素等生物量变化以及工业化、城市化等人类活动的生态效应。
•区域模型：卫星和计算机可以同步处理地球上任何地区的信息，加速了全球变化在全球范围内的研究。
•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。
8.2 生态学生态学是研究生命系统和环境系统之间相互作用的机理、规律的科学。
生命系统包括动物、植物和微生物。
8.2.1 生态学的产生和发展人类生态学研究人类和物理环境、生物环境、社会环境的相互关系，探讨人类社会的自然资源利用，考察人类活动对自然界的影响及自然环境对人类社会发展的作用。
环境学导论知识点
第一章环境是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造过的自然因素的总体。
环境可以分为自然环境（物质: 空气, 水, 岩石, 土壤, 动物, 植物；能量: 气温, 阳光, 引力, 地磁力；自然现象: 大气运动, 水循环,水土演变）和人工环境（人工构筑物、科学技术、综合生产力、政治体制、社会行为、宗教信仰、文化与地理因素）环境要素又叫环境基质，是指构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而又服从整体变化规律的基本物质组分。
可分自然环境要素和人工环境要素。
环境要素组成环境的结构单元，环境的结构单元又组成环境整体或环境系统。
环境要素属性：最差（小）限制律（改造环境时，应有差到优来改造）、等值性、整体大于各个体之和、出现先后，相互联系，相互依赖环境命名依次按：时间、空间、性质✓环境状况的形成由来自自然的原因，也有来自人为的原因，而且从某种意义来说，人为原因是更重要的原因；✓人群的文化状态也影响着环境质量。
按环境的范围由近而远进行分类，则有聚落环境、地理环境、地质环境、宇宙环境。
●聚落是人类聚居活动的场所。
聚落环境根据性质、功能和规模可分为院落环境（如北极爱斯基摩人的小冰屋，巴布亚人筑在树上的茅舍，中国西南热带地区少数民族的竹楼，内蒙古和新疆草原的蒙古包）、村落环境（如大平原上的农村，海滨湖畔的渔村，深山老林的山村。
）、城市环境。
环境科学中的宇宙环境是指地球大气圈以外的环境，又称星际环境。
四.环境的特点：整体性、有限性、综合性（①任何问题的产生都是环境内多种因素综合作用的结果②为解决某一环境问题，往往需要综合涉及各个领域）、区域性、稳定性、变化的滞后性。
一、环境问题可以分为第一环境问题和第二环境问题两种类型。
第一环境问题也称原生环境问题，主要指自然界发生异常变化，分两类：一是如火山爆发、山崩、地震、海啸、台风、水旱灾害等自然灾害；二是自然界本来就存在对人类和生物有害的因素，如某些地方水土中缺少(或过多)某些人体所需的化学元素而导致疾病的发生(地方病)。
环境科学导论知识点总结
环境科学导论知识点总结一、环境科学概述1. 环境科学的定义和发展环境科学是研究自然界和人类活动相互作用的科学，旨在保护和改善环境质量，实现可持续发展。
环境科学是一个跨学科的领域，涉及自然科学、社会科学和工程技术等多个学科的知识和方法。
2. 环境科学的学科内容环境科学涉及地球科学、生物学、化学、物理学、气象学、生态学、环境工程、环境化学等多个学科内容，包括环境保护、环境监测、环境管理、环境政策等方面。
3. 环境问题的背景和现状随着工业化、城市化和人口增长的加速发展，环境问题已成为全球性问题，涉及大气、水和土壤污染、生态系统破坏、气候变化、资源枯竭等多个方面。
4. 环境科学的挑战和机遇环境科学面临诸多挑战，如气候变化、生物多样性丧失、人口增长和资源消耗等问题，但也有机遇，如新能源开发、环保科技创新、环境法律法规制定等方面。
二、环境系统1. 环境系统概述环境系统是由自然界和人类社会构成的复杂系统，包括地球大气圈、水圈、岩石圈和生物圈等。
2. 生物圈的特点和作用生物圈是地球上生物体系的统称，包括生态系统、群落和种群等层次。
生物圈通过光合作用等过程，为地球提供氧气、食物和其他资源。
3. 大气圈的结构和功能大气圈是地球周围的气体层，包括对流层、平流层、平流层和电离层等，具有调节气候、保护地球表面和传播声波等功能。
4. 水圈的重要性和影响水圈是地球上水资源的总称，包括地表水、地下水、冰雪和水汽等。
水圈通过蒸发、降水和地表径流等过程，为植物生长、动物生活和人类活动提供水资源。
5. 地球系统的相互作用地球系统是由大气、水和陆地等方面相互作用的动态系统，包括生态系统、地理系统和气候系统等，它们共同影响着地球的环境状态和演变过程。
三、环境保护1. 环境保护的概念和原则环境保护是保护自然环境、防治污染、促进可持续发展的活动，要坚持保护优先、预防为主、综合治理、依法治理的原则。
2. 环境污染的种类和影响环境污染包括大气污染、水体污染和土壤污染等，对人类健康、生态平衡和社会经济发展都有着严重的影响。
中科大《生命科学导论——生态与环境》期末考试重点总结
第一章：生命的起源生命的生物学定义：生命是生物体所表现出来的自身繁殖、生长发育、新陈代谢、遗传变异以及对刺激产生反应等复合现象。
生命是单一起源（共相同源）：1、DNA是遗传物质；2、DNA复制使用模板和碱基配对机制；3、将DNA转录成RNA使用有同源催化机制的RNA聚合酶；4、使用三联体密码子把RNA翻译成蛋白；5、使用rRNA、tRNA和核糖体蛋白的混合物来翻译蛋白质；6、ATP作为细胞内能量储存和合成DNA、RNA的能量来源；7、细胞质被包在膜内，营养和废物可以通过；8、生命起源于海洋，并是热起源。
生命起源的三个阶段：元素演化——化学演化——生命演化元素演化：是星球演化的组成部分化学演化：无机物——有机物。
生命演化（从生物大分子演化期到细胞）的4个步骤：（1）生物大分子和催化作用形成；（2）有机物聚合成多聚体，整合为多分子体系颗粒（原球体，奥巴林假说）；（3）多聚体代谢与遗传体系的形成；（4）细胞膜出现——原核细胞，进入生物演化。
“内共生假说”生物细胞间的内共生现象是存在的。
好氧细菌与线粒体，蓝细菌与叶绿体在大小、膜的组成及膜蛋白的运转作用等方面具有相似性。
繁殖时，线粒体和叶绿体分裂方式与好氧细菌和蓝细菌的二分裂基本相同。
线粒体与叶绿体内部含有环状DNA，这一点也与好氧细菌和蓝细菌相同。
线粒体与叶绿体核酸序列的分析结果也为内共生假说提供了支持。
病毒类型： DNA病毒，RNA病毒，朊病毒。
共性：是非细胞专性寄生，无ATP代谢系统；与细胞共用遗传密码。
达尔文学说的内容1.遗传变异普遍存在，物种渐变。
2.繁殖过剩，生存斗争个体之间,种群之间。
3. 自然选择、适者生存。
化石的重要性第一，作为证据，它为进化论做了慷慨激昂的辩护；第二，当发现过渡态物种的化石，它必定会出现所预测的地层位置；第三，任何进化的改变，必然是基于旧特征塑造出的新特征。
第二章：人类的起源盲肠&阑尾食草动物的盲肠比较大，盲肠主要功能消化纤维素；阑尾可能是免疫系统部分；并为有益菌提供庇护所。
环境科学知识点
环境科学知识点环境科学是一门跨学科的科学领域，涉及到自然科学、社会科学以及工程技术等多个学科的知识。
它研究的是人类与自然环境之间的相互作用以及如何保护和改善环境质量。
以下是一些环境科学的关键知识点。
一、生态系统生态系统是指由生物和环境之间相互作用形成的一个自然系统。
它由生物群落、生物种群和生物个体等组成。
生态系统的结构包括生物多样性、食物链和营养循环等方面。
生态系统保持着物质和能量的平衡，具有自我调控和恢复的能力。
二、气候变化气候变化是指长期时间尺度上的气候系统变化。
人类活动对大气中的温室气体浓度造成了增加，导致地球的气候系统发生了变化。
这种变化引起了全球变暖、极端天气事件增加和海平面上升等问题。
减少温室气体排放、提高能源效率和发展可再生能源是应对气候变化的关键措施。
三、水资源管理水是生命之源，也是维持生态系统和人类社会发展的重要基础。
水资源管理涉及到对地表水和地下水的保护、供应和利用。
科学的水资源管理需要考虑到水资源的可持续性、水质的改善和水的分配公平性等方面。
四、土壤保护土壤是生态系统的重要组成部分，它对生物的生长提供了支持和养分。
然而，过度的农业活动、城市化进程和工业污染等导致土壤退化和污染。
土壤保护包括了保持土壤的肥力、控制土壤侵蚀和恢复受损土壤的措施。
五、资源循环利用资源循环利用是指将废弃物或者副产品转化为可再利用的资源。
它包括废物分类、回收利用和废弃物处理等环节。
资源循环利用有助于减少资源的消耗和环境污染，提高资源利用效率。
六、环境政策与法律环境政策与法律是指通过政府制定的法律、政策和规章来管理和保护环境。
环境政策使得环境保护成为国家的重要任务，并提供了相应的指导和措施。
环境法律规定了环境保护的基本要求和责任。
七、环境评估与监测环境评估和监测是对环境影响的评估和监测工作。
通过评估和监测，可以了解环境质量和生态系统的状况，为环境管理和保护提供科学依据。
环境评估和监测还可以及时发现和控制污染源，保护人民的健康。
科学技术概论
导论一、科学的四个特征：1.是放映客观食物和规律的知识和知识体系；2.是探索客观事物及其规律的活动；3.是一种社会建制；4.是一种知识形态的生产力。
二、技术的定义：是人类对自然和社会进行有目的的改造和控制活动。
特征：1.既具有自然属性又具有社会属性；2.具有工具性与价值负载性；3.功能具有两面性。
三、科学与技术的关系：科学与技术存在密切的联系，同时，科学与技术既具有一些共同特征，又有显著的差别。
相同点：科学与技术都是人类的理性创造活动及其成果，都放映了人对自然的对象性关系，都属于历史的、发展的范畴。
不同点：技术是一种广义的知识体系，与科学具有不同的知识结构和行为特征；科学更多地体现者人对于自然的认知和理解，更侧重于认识自然，技术更多地反映者人对自然的改造和控制，更侧重于为了特殊的目的而改造自然。
随着发展，近代科学和技术加快了融合的速度，出现“一体化”特点。
四、列举中国古代科技成就的5个领域的每一个中两个提出成就：1.数学：在公元前14世纪商朝使用十进位制；公元5世纪初，祖冲之父子算出圆周率在3.1415926到3.1415927之间，保持了千年之久。
2.天文：中国人提出了一种早期的无限宇宙概念；中国人发展了数值计算天文学和星表。
3.地学：《水经式》出于唐代，是我国第一部国家级水法；《山海经》由《山经》、《海经》和《大荒经》三部分组成，其中《山经》成书最早，科学价值最大，是我国现存最早的地理著作。
4.农学：在春秋战国时期开始使用铁农具和牛耕；宋朝秦观著《蚕书》，是中国保存下来最早的蚕桑业专著。
5.医学：《黄帝内经》是最早的医学经典；《神农本草经》是中国最早的药物学专著。
第一章近代自然科学的初步发展一、近代自然科学初步发展在14-15世纪，地点是欧洲。
二、近代自然科学初步发展的原因：文艺复兴的思想解放；宗教改革；手工业发展；航海；东西方交流。
三、地心说强调以地球为中心，日心说强调以太阳为中心。
四、近代科学和第一次大综合以牛顿的地面运动三大定律和万有引力定律为标志。
环境生态学导论
水圈 指地球上所有的水体总和。地球上的水域面积约为71%，淡水资源不足，且分布不均匀。此外，还有地下水、气态水和固态水。水是生物所需营养物质的载体，水中溶解了各种化学物质、各种溶盐、矿质营养和有机营养物质等，为植物生长提供丰富的营养物质。
岩石圈 指地球表层30～40km厚的地壳。岩石圈中贮藏着丰富的化学物质，成为植物生长所需要的矿质营养的宝库。溶解于地下水的矿质营养，到达土壤中，再经植物的根部吸收到植物体内。
臭氧层破坏
大气中臭氧浓度的变化是一个复杂的光化学过程。大气层中如果没有其他干扰性化学物质存在，臭氧的形成与破坏速度几乎大致相同。因此，在大气污染以前，臭氧水平分布状况变化很小，只是随太阳辐射的周期性循环而呈现出一定范围内的波动。
近几十年来，由于环境污染，臭氧层的动态平衡遭到破坏，同温层中臭氧浓度呈减少趋势，地球上空出现臭氧空洞，且臭氧空洞还在逐年扩大。
热带天然林消退
1980年世界热带林面积为19.35亿ha，占世界森林总面积的44.8%，其中郁闭的林分为12.01亿ha，疏林为7.34亿ha，森林覆盖率为40.2%。世界热带林地区可划分为三大类：美洲热带林、非洲热带林和亚洲热带林，其面积分别为12.12亿ha、13.12亿ha和4.45亿ha。
美国的有关研究部门指出，密西西比河每年因水土流失而带走磷6.1万吨，钾162.6万吨，钙244.6万吨，镁517.9万吨。我国每年因水土流失而损失的氮、磷、钾总量为4000万吨（大致相当于全国每年的化肥施用量），其中仅长江流域因水土流失而损失的氮磷钾就达2500万吨。
同时，土壤养分流失后，进入江河湖海，引起水体盐分含量增加，湖泊富营养化。据统计，世界上100%的湖泊都不同程度地面临着富营养化的威胁。据1978～1980年的调查结果，富营养化湖泊占中国 湖泊总数的23.5%（占面积的40%），其中江苏的太湖、安徽的巢湖，杭州的西湖、武汉的东湖、南京的玄武湖等富养化现象较为严重。
第8章 地球系统科学、生态学和环境科学
• 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、 圈组成的地球表层系统， 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， 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。 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10年至 地球系统科学应该能够阐明产生于10年至100年时间尺 年至100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。
1942年 1942年，林德曼发表关于 食物链和 食物链和金字塔营养结构 的研究报告， 的研究报告，确立了生态 系统物质循环和能量流动 理论， 理论，为研究现代生态学 奠定了科学基础。 奠定了科学基础。
食物链
金字塔营养结构
1922年 美国人哈伦·巴洛斯首次提出“人类生态学” 1922年，美国人哈伦·巴洛斯首次提出“人类生态学” 概念， 概念，标志着生态学的重点从研究以生物为主体的生态 转向研究以人为主的生态。 转向研究以人为主的生态。
• 18世纪初出现了现代生态学的轮廓 18世纪初出现了现代生态学的轮廓 1798年 马尔萨斯的 1798年，马尔萨斯的 人口论》 《人口论》开阔了生 态学的视野。 态学的视野。 1859年 达尔文的 物种起源》 1859年，达尔文的《物种起源》提 出自然选择理论， 出自然选择理论，强调生物进化是 生物和环境相互作用的产物。 生物和环境相互作用的产物。
蒸发蒸腾 土壤结构 地表滞流 养分循环 截留 水
覆盖 食物 小气候
地形
气候
动物群
3. 考察环境变化对人类生存的影响。 考察环境变化对人类生存的影响。 研究区域环境污染综合防治的技术。 4. 研究区域环境污染综合防治的技术。 5. 加强对自然系统的研究。 加强对自然系统的研究。
地球系统科学、生态学和环境科学
资源利用与环境承载力
总结词：生态修复与环境治理是地球系统科学、生态学和环境科学在实践应用方面的交叉领域。 详细描述：由于环境污染和生态系统破坏日益严重，生态修复与环境治理成为紧迫的任务。地球系统科学为生态修复与环境治理提供宏观的理论基础，生态学研究生物与环境的相互作用及其修复机制，环境科学则关注实际的环境治理技术和方法。通过综合运用这三个领域的理论和技术，可以实施有效的生态修复工程和环境治理措施，如土壤修复、水体净化、生物多样性保护等。同时，政策制定者需要综合考虑经济发展、社会需求和环境保护等因素，制定科学的生态环境政策，推动生态文明建设和社会可持续发展。
随着人类对地球资源的不断开发和利用，生态环境的恶化成为全球性的问题。生态学为解决这些问题提供了理论基础和方法，对于保护地球生态环境和可持续发展具有重要意义。
生态学重要性
生态系统结构
生态系统由生物群落和无机环境组成，包括生产者、消费者、分解者和非生物环境等要素。
生态系统功能
生态系统通过物质循环、能量流动和信息传递等方式维持自身的稳定和持续发展，同时为人类和其他生物提供必要的生态服务。
风险管理
对可能出现的环境风险进行识别、评估和预警，制定相应的应对措施，以降低或避免环境风险对人类和环境造成的危害。
环境影响评估与风险管理
地球系统科学、生态学和环境科学的交叉领域
04
总结词：气候变化与全球变暖是当前全球面临的最重要环境问题之一，涉及到地球系统科学、生态学和环境科学的交叉领域。
详细描述：气候变化主要是由于人类活动导致的大量温室气体排放，引发全球气温上升、极端气候事件频发等一系列问题。全球变暖对生态系统和人类社会产生广泛影响，包括海平面上升、生物多样性减少、农业生产受影响等。地球系统科学从宏观角度研究地球各圈层之间的相互作用和变化，生态学关注生物与环境之间的相互关系，环境科学则侧重于解决实际环境问题。这三个领域的交叉融合有助于深入理解气候变化与全球变暖的机制，并寻求有效的应对策略。
第八章 地球系统科学,生态学,环境科学
第八章地球系统科学,生态学,环境科学教学内容：1．知道地球系统科学的发展。
2．知道生态学的发展。
3．了解环境科学的研究内容。
教学难点：地球的起源与演化过程原始地球的诞生：太阳星子--星胚--原始地球。
地球内部圈层：由于热作用引起地球大部分物质流动，造成原始地球物质分异，最后形成地核，地幔，地壳。
地球外部圈层--大气圈、水圈和生物圈的形成及使用。
地球演化的年代。
第二节地球的基本状态和物理性质地球的基本状态、形状与大小。
地球的物理性质：重量、内部的放射性、地热、地磁。
第三节太阳活动与地球表面的变化太阳活动：太阳黑子、太阳光辐射的变化、太阳等离子和高能带电粒子的运动。
地球表面的变化：外力对地球表面的作用(水、大气、生物)。
内力对地球表面的作用(地壳运动、水山活动、地震)。
第四节地球的大地构造理论板块构造理论，板块构造与内动力的作用。
第五节地球科学地球科学的任务：将地球的各组成部分大气圈、水圈、岩石圈和生物圈视为一个相互作用着的大系统来看待。
强调研究发生在该系统中能够主导全球变化的、相互作用的物理、化学和生物过程，特别是人类活动诱发的全球环境变化。
最终揭示全球变化规律，提高人类认识和预测全球变化的能力。
地球科学研究的进展情况。
地球系统科学：概念、基本观点、目标、研究方法、基本思路、几百年来的全球变化研究、地球变化的观测和过程研究。
教学过程：地球系统科学从人类诞生以来，从未停止探索地球奥秘的步伐，但仍远不能达到预防自然灾害、消除巨大损失的目的。
人类对地球的开发、利用、探索研究活动由来已久，地质学、地理学、气象学、海洋学和生态学都有悠久历史，但这些已形成系统研究方法和知识体系的专门学科，已经不能适应新形势下的需要。
鉴于地球各个圈层间复杂而微妙的相互作用，地球系统科学自然应运而生。
地球系统科学最早由美国国家航空与宇航管理局（NASA）1983年提出。
２０世纪８０年代中期以来，地球科学发展迅猛，科学家明确提出物理过程与生物过程相互作用的观点，进而形成了“地球系统”思想。
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§8.3 环境科学
• 8.3.1 环境问题和环境科学的产生 古希腊文明
• 对自然的开发越深入，对自然环境的破坏越严重。 • 大多数古代文明都这样毁灭了，唯有中华文明靠“天人 合一”、“天地人和”、“阴阳调和”的天人观，绵延 5000多年，并且至今仍充满活力。
• 8.2.2
生态学的研究内容
生态学研究生物与环境系统的研究为核心。
随着全球环境问题日益受到重视，如温室效应、臭氧层 破坏、酸雨、沙漠化、生物多样性丧失等，全球生态学 应运而生。
沙漠化
酸雨的成因
•
8.2.3
生态学的发展趋势
1. 生态学向各学科的渗透，出现了能量生态学、数学生态学、 城市生态学、行为生态学、化学生态学、灾害生态学等学 科。
什么是温室效应 我们知道温室有两个特点： 温度较室外高，不散热。 生活中我们可以见到的玻 璃育花房和蔬菜大棚就是 典型的温室。使用玻璃或 透明塑料薄膜来做温室， 是让太阳光能够直接照射 进温室，加热室内空气， 而玻璃或透明塑料薄膜又 温室效应 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 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（Green effects）。
• 8.3.2 环境科学的研究内容 1. 探索全球范围内自然环境的演化规律。 2. 揭示人类活动和自然环境的关系。
人类活动
植被 坡地稳定 性沉积物 生成风化 CO2含量 反照率 蒸腾 土表覆盖 有机物含量 土壤动物群 养分循环结构 土壤 蒸发蒸腾 土壤结构 地表滞流 养分循环 截留 水 覆盖 食物 小气候
高等教育出版社
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第八章 地球系统科学、生态学 和环境科学
讨论： 1. 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？ 2. 说出这三门不同学科的研究对象分别是什么？
§8.1 地球系统科学
• 地球系统科学将地球大气圈（atmosphere） 、水圈 （hydrosphere） 、岩石圈（lithosphere） 、生物圈 （biosphere）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 起来，认识现状和过去，预见未来。
• 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 和社会科学多学科的综合。 地球系统科学正在推动可持续发展的研究。
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。
§8.2 生态学
• 生态学是研究生命系统和环境系统之间相互作用的机 理、规律的科学。生命系统包括动物、植物和微生物； 环境系统包括光、温、水、营养物等理化因素。
生态系统的结构（松树）
• 8.2.1 生态学的产生和发展 公元前4世纪，希腊的亚里士多德不仅描述了不同 类型动物的栖息地，而且将其分为陆栖和水栖两类。 介绍农牧渔猎的专著——公元6世纪中国农学家贾 思勰的《齐民要术》。
《 齐 民 要 术 》 贾思勰 《齐民要术》
• 18世纪初出现了现代生态学的轮廓 1798年，马尔萨斯的 《人口论》开阔了生 态学的视野。 1859年，达尔文的《物种起源》提 出自然选择理论，强调生物进化是 生物和环境相互作用的产物。
生态发展的模型
生 物 演 化 图
（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 知识体系。进入80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。 美国国家航空和宇宙管理局（NASA）出资资助美国 大学地理系的地球系统科学研究，每5年出一本《地球 系统科学报告》。联合国《21世纪议程》将地球系统 科学作为可持续发展战略的科学基础之一。
• 经典物理中的力学、热学和电磁学也广泛用于地球科 学，20世纪60年代，物理学家对地热场现状的描述达 到了全球规模。
地热场 • 1968年在纽斯卡特尔召开的会上，地球物理场（热场、 磁场）的研究被称为古地球物理学。
• 生物学的发展经历了形态学、解剖学、细胞学、分子生物学 等阶段。第二次世界大战以后，分子古生物学的研究进展迅 速。它的研究大大推进了人们对地球生命起源的认识和生物 演化历史的理解。
• 8.1.1 地球系统科学的创立 （一）地球科学的产生 ＊ 1678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。 ＊ 根据力学定律，牛顿、康德对潮汐摩擦进行研究， 得出地球自转变慢的结论。
＊ 20世纪，泰勒用力学 的方法研究全球构造，使 地球科学开始摆脱描述阶段。 对地球自转的研究
埃尔顿的《动物生态学》
克莱门茨和席耳福德 《生物生态学》
1935年，坦斯勒提出 “生态系统”概念， 是生态学的重大突破！
1942年，林德曼发表关于 食物链和金字塔营养结构 的研究报告，确立了生态 系统物质循环和能量流动 理论，为研究现代生态学 奠定了科学基础。
食物链
金字塔营养结构
1922年，美国人哈伦·巴洛斯首次提出“人类生态学” 概念，标志着生态学的重点从研究以生物为主体的生态 转向研究以人为主的生态。
地形
气候
动物群
3. 考察环境变化对人类生存的影响。 4. 研究区域环境污染综合防治的技术。 5. 加强对自然系统的研究。
地球系统科学、生态学、环境科学 和人类的前途命运密切相关
• 工业化提高了社会生产力水平，同时也带来严重的环境 污染，威胁人类的生存。
1952年伦敦烟雾事件
1949年日本熊本县水俣市的水俣病事件
20世纪50年代，美国海洋生物学家卡逊提出了人类所面临 的环境污染问题。1962年，卡逊的《寂静的春天》一书引 起全球性轰动，成为世界上第一部环境科学的研究力作！
• 8.1.2
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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 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 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。 地球系统科学应该能够阐明产生于10年至100年时间尺 度内的各种地球环境现象、过程。
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• 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。 包括温室效应、海平面上升、海岸线变迁、湖泊 变迁等自然环境变化。
区域模型：卫星和计算机可以同步处理地球上任 何地区的信息，加速了全球变化在全球范围内的 研究。 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。
达尔文和《物种起源》
生态学ecology （由两个希腊词根构成）
likos—房子、住所；
logos—科学、研究； 1869年，德国人海克尔首先提出生态学的概念。
通过研究有关植物、动物和微生物之间依存关系 及其和环境之间的相互作用，生态学成为了一门 独立的科学。
20世纪以前 生态学主要描述 个体的生理特性 20世纪上半叶 生态学进入了定量阶段 提出了若干种群动态模型 瓦尔明的《植物生态学》