巖石圈，水圈，大氣圈，生物圈的相互關(guān)系，他們之間到底是誰影響著誰，每天一個科普小知識get√！ 本期，來跟著小編一起來了解一下吧！
巖石圈，水圈，大氣圈，生物圈的相互關(guān)系
大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈這四個密不可分的圈層彼此之間相互作用，牽一發(fā)而動全身。無論是變冷還是變暖，極端天氣的變化頻率和強度有愈發(fā)強烈之勢，而這正是氣候變化的集中反映。 在沒有人類出現(xiàn)的時代，“雪球事件”與“溫室效應”天然存在，周而復始，與此對應的是，海平面也發(fā)生著劇烈的變化。在第四紀大冰期期間，地球的平均氣溫比現(xiàn)在低3℃-7℃，大陸上有32%的面積被冰川覆蓋，大量的水分被“困”在陸地上...
大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈這四個密不可分的圈層彼此之間相互作用，牽一發(fā)而動全身。無論是變冷還是變暖，極端天氣的變化頻率和強度有愈發(fā)強烈之勢，而這正是氣候變化的集中反映。
在沒有人類出現(xiàn)的時代，“雪球事件”與“溫室效應”天然存在，周而復始，與此對應的是，海平面也發(fā)生著劇烈的變化。在第四紀大冰期期間，地球的平均氣溫比現(xiàn)在低3℃-7℃，大陸上有32%的面積被冰川覆蓋，大量的水分被“困”在陸地上，結(jié)果導致海面下降約130米。
將“人類世”作為一個新的地質(zhì)時代寫進地質(zhì)年代表，已經(jīng)成為一個熱點話題。英國科學家最近認為，1610年應當是“人類世”的開始，當時的歐洲人抵達美洲對整個世界帶來了前所未有的沖擊，新舊世界的碰撞不僅造成了物種的改變，也造成了大氣構(gòu)成的顯著變化。
“廣州下雪了，而上一次降雪，是在清朝。”
2016年1月24日，廣州的天空中飄灑了幾片雪花，一些從未見過雪的網(wǎng)友如此詼諧地調(diào)侃。就在此前一天，中央氣象臺曾發(fā)布了寒潮橙色預警，幾乎與此同時，罕見暴風雪天氣重創(chuàng)了美國東北部地區(qū)。有人不解：都說全球在變暖，究竟是變暖了還是變冷了呢？
有關(guān)專家解釋，此次出現(xiàn)的大規(guī)模寒潮天氣，正是全球變暖所致。2015年，地球上發(fā)生了非常顯著的超強厄爾尼諾，赤道中東太平洋大部海溫異常偏暖。數(shù)據(jù)顯示，2015年底，北極地區(qū)比以往冬季正常氣溫高約30℃，暖空氣占領北極結(jié)果導致冷空氣被擠向中低緯度地區(qū)，故而受凍的就成了我們。總而言之，無論變冷還是變暖，這種極端天氣的變化頻率和強度有愈發(fā)強烈之勢，這正是全球氣候變化的反映。大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈這四個密不可分的圈層彼此之間相互作用，牽一發(fā)而動全身，氣候的變化才只是個開頭。
地質(zhì)活動，曾改變?nèi)驓夂?/p>
“我們怎么知道這是‘冰河世紀’？”
“因為四周都是冰！”
“就連說話都冷冰冰的。”
看過電影《冰河世紀》的朋友們應該還記得第一部剛開始的這幾句對話吧？電影中滑稽可愛的小動物們一定給你留下了深刻印象，但是，真正的冰河世紀是什么樣的，真的是這樣充滿了歡樂和溫情嗎？在電影《冰河世紀》第四部中，頑皮的小松鼠追逐它最愛的松果，結(jié)果不小心掉入地球深部，在它轉(zhuǎn)動地核的過程中，導致地球板塊分裂，原本彼此相連的大塊陸地分裂成七大洲四大洋。當然，這只是電影中的娛樂，使地質(zhì)學上的“大陸漂移學說”和“板塊構(gòu)造學說”變得幽默有趣。電影中有人類出現(xiàn)，這也就表明，所描繪的是大約在二三百萬年前后的事情，而事實上，從兩億年前的侏羅紀開始，地球上的大陸就開始分裂成為若干塊體了，并各自漂移，最終變成了現(xiàn)今這樣的海陸格局。
然而，在地質(zhì)發(fā)展歷史中，地球上不僅有海陸變遷，還有大幅度的冷熱氣候變化，當氣候趨向寒冷時，在兩極和高緯地帶，以及中低緯度的高原和山地就會慢慢地被冰蓋或冰川所覆蓋，這樣的地質(zhì)時期就稱為大冰期，而兩次冰期之間為相對溫暖時期，稱為間冰期，電影中所說的“四周都是冰”可謂是對冰期最簡明的解釋。事實上，我們的地球曾經(jīng)經(jīng)歷了多次大冰期，其中最大的三次是：大約六億年前的震旦紀大冰期、大約三億年前的上古生代大冰期及距今200萬年的第四紀大冰期，表現(xiàn)出了一定的周期性，平均每三億年就會發(fā)生一次。
關(guān)于冰期的形成原因，雖然科學家們提出了多種假說，但始終沒有統(tǒng)一的結(jié)論。大冰期時代的地球被冰雪裹了個嚴嚴實實，就連赤道附近都結(jié)冰了，仿佛一個白白的雪球，所以在地質(zhì)史上就出現(xiàn)了所謂的“雪球事件”。是誰拯救了我們的地球，給我們解凍了呢？試想，明亮的冰雪將太陽照射進來的熱量大部分都“慷慨”地反射回去了，照此下去，地球豈不是要永久冰封？挽救我們的地球只能依靠自身的力量——來自地球內(nèi)部的巖漿，說白了，是火山挽救了我們。強烈噴發(fā)的火山突破重重障礙，將炙熱的巖漿和二氧化碳等氣體從地下深處送至寒冷的地表，融化冰雪，大量的二氧化碳像一層保護膜將太陽輻射進來的熱量牢牢地困住，形成“溫室效應”，于是，地球的春天又到來了。
第四紀大冰期距離現(xiàn)今時期最短、影響最大，故而成為最著名的一次大冰期，又被稱為“冰河時期”。這時候風雪、冰雹時常出現(xiàn)，冰川、冰山隨處可見，平均氣溫比現(xiàn)在要低3～7℃，大陸上有32%的面積被冰川覆蓋，大量的水分被“困”在大陸上，結(jié)果導致海面下降約130米，后來氣溫回升，冰川開始慢慢消融，海面逐漸上漲，大約到六千年前海面才接近于現(xiàn)今的位置。在沒有人類出現(xiàn)的時代，“雪球事件”與“溫室效應”天然存在，周而復始。自人類誕生之后，這種狀態(tài)開始發(fā)生了一定程度的變化。
全球變暖，地質(zhì)反受其害
2014年7月12日，俄羅斯《共青團真理報》報道：一名直升機駕駛員在飛過西伯利亞西北部的亞馬爾半島時發(fā)現(xiàn)了一個巨大的圓坑，直徑約30米，深度約70米，坑底還有一個冰湖。幾天之后，到了7月28日，英國《每日郵報》報道，俄羅斯的牧民又發(fā)現(xiàn)了兩個類似的大坑，其中一個位于俄羅斯亞馬爾半島，直徑15米，另一個位于俄羅斯北西伯利亞的泰米爾半島，直徑只有4米，雖然規(guī)模比之前的亞馬爾半島巨坑要小很多，但是其形狀極其相似，這讓當?shù)厝烁械绞衷尞悺?/p>
科學家經(jīng)過初步研究后認為，俄羅斯所謂的“末日天坑”應該是由于地下氣體集聚，導致壓力過大，從而發(fā)生了由內(nèi)而外的爆炸性噴涌所致。不過，值得注意的是，俄羅斯境內(nèi)分布著大片厚厚的永久凍土層，凍土層中溫度低于零攝氏度，也就是說，這里的水是以冰的形式存在，冰層內(nèi)蘊含著大量的天然氣水合物，而如今不斷出現(xiàn)這種地下天然氣向外排放的現(xiàn)象，說明這里的凍土層開始部分融化，這在一定程度上證明了全球氣候仍在繼續(xù)變暖。
如果越來越多的甲烷氣體被釋放到大氣中，這將進一步加劇溫室效應，因此，俄羅斯“末日天坑”的出現(xiàn)不僅僅是一種地質(zhì)現(xiàn)象，更是一種氣候變化的反映，需要引起人類的密切關(guān)注。
全球氣候變暖，已經(jīng)是不爭的事實。世界氣象組織在2015年11月9日發(fā)布的《溫室氣體公報》稱，全球溫室氣體濃度在2014年再創(chuàng)新高，2014年全球大氣中的二氧化碳濃度是工業(yè)革命前（1750年）水平的143%，甲烷和一氧化二氮的濃度也分別是工業(yè)革命前水平的254%和121%。由全球氣候變暖所可能帶來的災難，也幾乎是人盡皆知。有數(shù)據(jù)顯示，自1880年以來，氣候變化已經(jīng)導致海平面升高了20.3厘米，在本世紀結(jié)束前，預計平均還將升高30.5至122厘米。
美國著名科普作家比爾·布萊森在其所著的《萬物簡史》一書中寫道：“在我們歷史的下一階段，將會看到大量冰蓋融化而不是大量冰蓋形成。如果所有的冰蓋都融化，海平面將上升60米——有20層樓那么高，全世界所有沿海城市都會被淹沒。更加可能的是，至少在短期內(nèi)，南極洲西部的冰蓋會塌陷。在過去50年的時間內(nèi)，南極洲周圍水域的溫度增加了2.5攝氏度，冰蓋塌陷已經(jīng)大大加劇。這一地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造特點使得大規(guī)模的塌陷更有可能發(fā)生。一旦這種情況出現(xiàn)，全世界海平面將平均上升——而且速度很快——4.5～6米。”該書中還總結(jié)了一句發(fā)人深省的話：“一個明顯的事實是，我們不知道未來的年代是一個嚴寒氣候，還是一個酷熱的氣候。只有一點是肯定的，我們生活在刀刃上。”
據(jù)英國《衛(wèi)報》2015年12月9日報道，美國政府的科學家們已經(jīng)預測出，到本世紀末，阿拉斯加地表下超過四分之一的永久凍土有可能會融化，長期儲存在地下的二氧化碳會排放到大氣中，加速全球氣候變暖。阿拉斯加州是美國西北的一個州，北臨北冰洋，東接加拿大，中間是白令海峽與俄羅斯隔海相望，這里38%的陸地面積被永久凍土、土壤、巖石或連續(xù)冰凍在地下至少兩年的沉積物所覆蓋，其中的凍土層深達30～40厘米，原本是夏季上層凍土層融化而冬季再次被凍結(jié)的情況將隨著全球氣候變化而改變，一部分永久凍土層將徹底消失。
氣候變化對地質(zhì)的改變不僅僅是凍土層的變化，在一定程度上，全球氣候變暖，加速了地質(zhì)災害的發(fā)育。我們還是以阿拉斯加為例，窺一斑而見全豹。2015年9月24日的《中國科學報》發(fā)表了一篇題為《氣候變暖使阿拉斯加公路面臨滑坡風險》的文章，文中指出，阿拉斯加大學費爾班克斯分校的地質(zhì)工程學家對沿著道爾頓高速公路的43處類似凍土碎裂面進行了分析，而后證實了阿拉斯加的氣候變化促進了滑坡的形成，其中一個高度達20米的滑坡，每天平均移動1.4厘米，大規(guī)模、慢速移動的滑坡對道爾頓高速公路將產(chǎn)生嚴重威脅，而這一切都是由于氣候變化軟化了它們原來的凍土支撐，地質(zhì)工程學家稱呼它們是“懸在頭頂?shù)膰乐氐刭|(zhì)災害風險”。
如果我們僅僅意識到氣候變化會造成地質(zhì)災害的變化，這是遠遠不夠的。全球氣候變暖，以及極端氣候事件發(fā)生的頻率和強度增加，也對重大工程的建設和未來安全運行增大了風險。眾所周知，天氣的變化對地質(zhì)災害具有直接的誘發(fā)作用，比如崩塌、滑坡、泥石流，它們通常集中爆發(fā)于暴雨和長時間降雨等極端天氣條件下，在不同的月份地質(zhì)災害發(fā)生的概率明顯不同，所以，每年的汛期來臨都是對地質(zhì)災害防治工作的嚴峻考驗。而從長時間的氣候變化角度考慮，比如不同年、不同的十年、不同的百年，這些時間段上的氣候變化對地質(zhì)災害的影響，研究成果十分稀少。
2015年11月2日的《中國氣象報》曾發(fā)文探討了氣候變化對我國重大工程的影響和挑戰(zhàn)，文中指出“在氣候變化的背景下，重大工程的安全性、穩(wěn)定性、可靠性和耐久性，以及運行效率和經(jīng)濟效益都受到一定影響。”因此，為了提高對未來風險的應對能力，我們需要在重大工程建設方面充分考慮氣候變化及由此引發(fā)的地質(zhì)變化，合理調(diào)整工程設計標準，提高我們對地質(zhì)災害的抵御能力。
進入人類世，警鐘長鳴
新華社2016年1月9日消息，一個由全球多名科學家組成的“人類世工作組”在新一期美國《科學》雜志上做出報告，認為應該單獨設立一個新的地質(zhì)年代——人類世，而起點應該是20世紀50年代。
何為“人類世”？這要從地質(zhì)年代表說起。地質(zhì)學家按照年代先后把地質(zhì)歷史進行系統(tǒng)性編年列表，采用“宙”“代”“紀”“世”這些單位進行劃分，比如顯生宙中包含有新生代，新生代中又包括古近紀、新近紀和第四紀，第四紀又分為更新世和全新世。它反映了地殼中無機界（礦物、巖石）與有機界（動物、植物）演化的順序、過程和階段。
距離我們現(xiàn)在最近的第四紀，不僅是哺乳動物和被子植物高度發(fā)展的時代，也是人類出現(xiàn)的時代，所以，也有人稱第四紀為“人類紀”。特別是1萬年前至今的這段時間，即全新世時期，地球上的自然地理狀況和生物物種幾乎和現(xiàn)在一樣，人類活動所留下的古代遺址的文化層也基本上都保存在全新世的覆蓋層中。
現(xiàn)代科技的發(fā)展和人類文明的進步，極大地改變了我們的地球，人類活動的痕跡已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)地在地層中留下了深深的印記。俄羅斯在南極建立的東方站采集到了長達3623米的冰芯，其中保存著近42萬年來的二氧化碳含量及溫度變化等歷史信息，這些信息表明全新世時期的二氧化碳含量持續(xù)升高并在今天已經(jīng)達到最高值，氣溫也處于不斷升高態(tài)勢。
另一方面，人類對大氣的污染，也被寫進了地質(zhì)史中。美國地球化學家彼得森在研究格陵蘭島上的積雪時，發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象，這里的積雪隨著年份的變化而層次分明，在不同年份的積雪中鉛的含量明顯不同，而且在1923年以前的積雪中幾乎不含鉛，而自此以后的鉛濃度逐漸升高。這足以表明，自此人類在1921年發(fā)明了四乙基鉛汽油并于1923年大規(guī)模生產(chǎn)之后，大氣中的鉛含量明顯增大了。
荷蘭大氣化學家、1995年諾貝爾化學獎得主保羅·克魯岑在2000年提出了“人類世”的新概念，他指出：自18世紀晚期的英國工業(yè)革命開始，人與自然的相互作用加劇，人類成為影響環(huán)境演化的重要力量。此后，是否將“人類世”作為一個新的地質(zhì)時代寫進地質(zhì)年代表，成為地質(zhì)學家探討的熱點話題。
十五年過去了，我們似乎已經(jīng)接受了這個概念，爭論的焦點已經(jīng)轉(zhuǎn)移至如何確定“人類世”的起點。有學者認為應該從18世紀60年代的英國工業(yè)革命算起，也有學者認為應該從20世紀40～50年代人類制造核彈開始，而英國科學家最新的研究成果認為，1610年應當是“人類世”的開始，當時的歐洲人抵達美洲對于整個世界帶來了前所未有的沖擊，對地球造成了不可逆轉(zhuǎn)的損害，全球貿(mào)易帶動了玉米、小麥等物種的轉(zhuǎn)移，新舊世界的碰撞不僅造成了物種的改變（這是地質(zhì)變革的標志），也造成大氣構(gòu)成的顯著變化。
不得不承認，在地球母親面前，我們每個人都顯得極其渺小，但全球60億人加在一起，我們就成了這個星球上最強大的力量，比風、水甚至地殼運動對地球環(huán)境的影響還要大。在放眼未來大步前進的同時，我們需要時不時關(guān)注下腳下的這片土地，無論何時，地球都是我們最美麗的家園，主宰人類命運的始終是我們自己。
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