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(gè)科普小知識(shí)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(gè)密不可分的圈層彼此之間相互作用，牽一發(fā)而動(dòng)全身。無論是變冷還是變暖，極端天氣的變化頻率和強(qiáng)度有愈發(fā)強(qiáng)烈之勢(shì)，而這正是氣候變化的集中反映。 在沒有人類出現(xiàn)的時(shí)代，“雪球事件”與“溫室效應(yīng)”天然存在，周而復(fù)始，與此對(duì)應(yīng)的是，海平面也發(fā)生著劇烈的變化。在第四紀(jì)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(gè)密不可分的圈層彼此之間相互作用，牽一發(fā)而動(dòng)全身。無論是變冷還是變暖，極端天氣的變化頻率和強(qiáng)度有愈發(fā)強(qiáng)烈之勢(shì)，而這正是氣候變化的集中反映。
在沒有人類出現(xiàn)的時(shí)代，“雪球事件”與“溫室效應(yīng)”天然存在，周而復(fù)始，與此對(duì)應(yīng)的是，海平面也發(fā)生著劇烈的變化。在第四紀(jì)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(dǎo)致海面下降約130米。
將“人類世”作為一個(gè)新的地質(zhì)時(shí)代寫進(jìn)地質(zhì)年代表，已經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)話題。英國科學(xué)家最近認(rèn)為，1610年應(yīng)當(dāng)是“人類世”的開始，當(dāng)時(shí)的歐洲人抵達(dá)美洲對(duì)整個(gè)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(tái)曾發(fā)布了寒潮橙色預(yù)警，幾乎與此同時(shí)，罕見暴風(fēng)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(qiáng)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(lǐng)北極結(jié)果導(dǎo)致冷空氣被擠向中低緯度地區(qū)，故而受凍的就成了我們?？偠灾?，無論變冷還是變暖，這種極端天氣的變化頻率和強(qiáng)度有愈發(fā)強(qiáng)烈之勢(shì)，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(gè)密不可分的圈層彼此之間相互作用，牽一發(fā)而動(dòng)全身，氣候的變化才只是個(gè)開頭。
地質(zhì)活動(dòng)，曾改變?nèi)驓夂?/p>
“我們?cè)趺粗肋@是‘冰河世紀(jì)’？”
“因?yàn)樗闹芏际潜?rdquo;
“就連說話都冷冰冰的。”
看過電影《冰河世紀(jì)》的朋友們應(yīng)該還記得第一部剛開始的這幾句對(duì)話吧？電影中滑稽可愛的小動(dòng)物們一定給你留下了深刻印象，但是，真正的冰河世紀(jì)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(jì)》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(dòng)地核的過程中，導(dǎo)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(dāng)然，這只是電影中的娛樂，使地質(zhì)學(xué)上的“大陸漂移學(xué)說”和“板塊構(gòu)造學(xué)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(shí)上，從兩億年前的侏羅紀(jì)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(dāng)氣候趨向寒冷時(shí)，在兩極和高緯地帶，以及中低緯度的高原和山地就會(huì)慢慢地被冰蓋或冰川所覆蓋，這樣的地質(zhì)時(shí)期就稱為大冰期，而兩次冰期之間為相對(duì)溫暖時(shí)期，稱為間冰期，電影中所說的“四周都是冰”可謂是對(duì)冰期最簡明的解釋。事實(shí)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(jì)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(jì)大冰期，表現(xiàn)出了一定的周期性，平均每三億年就會(huì)發(fā)生一次。
關(guān)于冰期的形成原因，雖然科學(xué)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(shí)代的地球被冰雪裹了個(gè)嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)，就連赤道附近都結(jié)冰了，仿佛一個(gè)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(jìn)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(qiáng)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(hù)膜將太陽輻射進(jìn)來的熱量牢牢地困住，形成“溫室效應(yīng)”，于是，地球的春天又到來了。
第四紀(jì)大冰期距離現(xiàn)今時(shí)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(shí)期”。這時(shí)候風(fēng)雪、冰雹時(shí)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(dǎo)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(shí)代，“雪球事件”與“溫室效應(yīng)”天然存在，周而復(fù)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(tuán)真理報(bào)》報(bào)道：一名直升機(jī)駕駛員在飛過西伯利亞西北部的亞馬爾半島時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的圓坑，直徑約30米，深度約70米，坑底還有一個(gè)冰湖。幾天之后，到了7月28日，英國《每日郵報(bào)》報(bào)道，俄羅斯的牧民又發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)類似的大坑，其中一個(gè)位于俄羅斯亞馬爾半島，直徑15米，另一個(gè)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(dāng)?shù)厝烁械绞衷尞悺?/p>
科學(xué)家經(jīng)過初步研究后認(rèn)為，俄羅斯所謂的“末日天坑”應(yīng)該是由于地下氣體集聚，導(dǎo)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(yùn)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(jìn)一步加劇溫室效應(yīng)，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(zhēng)的事實(shí)。世界氣象組織在2015年11月9日發(fā)布的《溫室氣體公報(bào)》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(zāi)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(dǎo)致海平面升高了20.3厘米，在本世紀(jì)結(jié)束前，預(yù)計(jì)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(huì)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(huì)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(huì)塌陷。在過去50年的時(shí)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(diǎn)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(gè)明顯的事實(shí)是，我們不知道未來的年代是一個(gè)嚴(yán)寒氣候，還是一個(gè)酷熱的氣候。只有一點(diǎn)是肯定的，我們生活在刀刃上。”
據(jù)英國《衛(wèi)報(bào)》2015年12月9日?qǐng)?bào)道，美國政府的科學(xué)家們已經(jīng)預(yù)測(cè)出，到本世紀(jì)末，阿拉斯加地表下超過四分之一的永久凍土有可能會(huì)融化，長期儲(chǔ)存在地下的二氧化碳會(huì)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(gè)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(dá)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(duì)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(zāi)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(xué)報(bào)》發(fā)表了一篇題為《氣候變暖使阿拉斯加公路面臨滑坡風(fēng)險(xiǎn)》的文章，文中指出，阿拉斯加大學(xué)費(fèi)爾班克斯分校的地質(zhì)工程學(xué)家對(duì)沿著道爾頓高速公路的43處類似凍土碎裂面進(jìn)行了分析，而后證實(shí)了阿拉斯加的氣候變化促進(jìn)了滑坡的形成，其中一個(gè)高度達(dá)20米的滑坡，每天平均移動(dòng)1.4厘米，大規(guī)模、慢速移動(dòng)的滑坡對(duì)道爾頓高速公路將產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，而這一切都是由于氣候變化軟化了它們?cè)瓉淼膬鐾林?，地質(zhì)工程學(xué)家稱呼它們是“懸在頭頂?shù)膰?yán)重地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)”。
如果我們僅僅意識(shí)到氣候變化會(huì)造成地質(zhì)災(zāi)害的變化，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(qiáng)度增加，也對(duì)重大工程的建設(shè)和未來安全運(yùn)行增大了風(fēng)險(xiǎn)。眾所周知，天氣的變化對(duì)地質(zhì)災(zāi)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(shí)間降雨等極端天氣條件下，在不同的月份地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率明顯不同，所以，每年的汛期來臨都是對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防治工作的嚴(yán)峻考驗(yàn)。而從長時(shí)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(shí)間段上的氣候變化對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響，研究成果十分稀少。
2015年11月2日的《中國氣象報(bào)》曾發(fā)文探討了氣候變化對(duì)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(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益都受到一定影響。”因此，為了提高對(duì)未來風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)能力，我們需要在重大工程建設(shè)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提高我們對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的抵御能力。
進(jìn)入人類世，警鐘長鳴
新華社2016年1月9日消息，一個(gè)由全球多名科學(xué)家組成的“人類世工作組”在新一期美國《科學(xué)》雜志上做出報(bào)告，認(rèn)為應(yīng)該單獨(dú)設(shè)立一個(gè)新的地質(zhì)年代——人類世，而起點(diǎn)應(yīng)該是20世紀(jì)50年代。
何為“人類世”？這要從地質(zhì)年代表說起。地質(zhì)學(xué)家按照年代先后把地質(zhì)歷史進(jìn)行系統(tǒng)性編年列表，采用“宙”“代”“紀(jì)”“世”這些單位進(jìn)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(jì)、新近紀(jì)和第四紀(jì)，第四紀(jì)又分為更新世和全新世。它反映了地殼中無機(jī)界（礦物、巖石）與有機(jī)界（動(dòng)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(jì)，不僅是哺乳動(dòng)物和被子植物高度發(fā)展的時(shí)代，也是人類出現(xiàn)的時(shí)代，所以，也有人稱第四紀(jì)為“人類紀(jì)”。特別是1萬年前至今的這段時(shí)間，即全新世時(shí)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(dòng)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(jìn)步，極大地改變了我們的地球，人類活動(dòng)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(dá)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(shí)期的二氧化碳含量持續(xù)升高并在今天已經(jīng)達(dá)到最高值，氣溫也處于不斷升高態(tài)勢(shì)。
另一方面，人類對(duì)大氣的污染，也被寫進(jìn)了地質(zhì)史中。美國地球化學(xué)家彼得森在研究格陵蘭島上的積雪時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)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(xué)家、1995年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)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(jì)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(gè)新的地質(zhì)時(shí)代寫進(jìn)地質(zhì)年代表，成為地質(zhì)學(xué)家探討的熱點(diǎn)話題。
十五年過去了，我們似乎已經(jīng)接受了這個(gè)概念，爭(zhēng)論的焦點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移至如何確定“人類世”的起點(diǎn)。有學(xué)者認(rèn)為應(yīng)該從18世紀(jì)60年代的英國工業(yè)革命算起，也有學(xué)者認(rèn)為應(yīng)該從20世紀(jì)40～50年代人類制造核彈開始，而英國科學(xué)家最新的研究成果認(rèn)為，1610年應(yīng)當(dāng)是“人類世”的開始，當(dāng)時(shí)的歐洲人抵達(dá)美洲對(duì)于整個(gè)世界帶來了前所未有的沖擊，對(duì)地球造成了不可逆轉(zhuǎn)的損害，全球貿(mào)易帶動(dòng)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(biāo)志），也造成大氣構(gòu)成的顯著變化。
不得不承認(rèn)，在地球母親面前，我們每個(gè)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(gè)星球上最強(qiáng)大的力量，比風(fēng)、水甚至地殼運(yùn)動(dòng)對(duì)地球環(huán)境的影響還要大。在放眼未來大步前進(jìn)的同時(shí)，我們需要時(shí)不時(shí)關(guān)注下腳下的這片土地，無論何時(shí)，地球都是我們最美麗的家園，主宰人類命運(yùn)的始終是我們自己。
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