地球科学概论结课论文北京交通大学

地球科学概论论文题目：人类与环境的相互作用：人类该如何利用自然？姓名：____________________学院：____________________学号：____________________完成时间：________________人类与环境的相互作用：人类该如何利用自然？摘要21世纪，随着科技的进步，人类的梦想接连被实现，但在人类的发展历程中，人与自然的矛盾日益突出，随着人类意识的觉醒，人们开始意识到环境对于人类的重要性，与此同时，人们开始探索一种发展方式使人类社会与地球环境协调发展，经过探索，人们开始提出可持续发展的口号，人们坚信这就是人类与地球环境的未来之路。关键词人和环境资源危机生态平衡可持续性发展正文自46亿年前地球诞生以来，在特定的条件下为人类的孕育逐步奠定了基础。人类是地球表层环境发展、演化、分异的产物，是地球表层环境的一部分。在人类产生的过程中，环境的改变有着重要的意义和作用。（一）人与地球环境互不可分的关系从生物性来看，在与地球各部分的相互作用中，人类的生存与发展形成了如今这种形式。1.人类与大气圈大气圈是地球外面由各种气体和悬浮物组成的复杂流体系统，是在生命活动参与下长期发育而形成的。地球大气的主要成分是氮和氧。地球各圈层，尤其是生物圈各组分，与大气圈保持着十分密切的物质和能量的交换，使大气各组分之间保持着极其精细的平衡。30亿年前，大气圈中氧浓度只有现在的千分之一，原始的生命为了躲避紫外线致命的伤害，只能存在于水下10m深处。到距今6亿年时，氧浓度达到现水平的百分之一，出现了臭氧的保护，生命开始出现在水面上，成为生命史的第一个关键浓度。到4亿多年前，氧浓度达到现水平的十分之一，臭氧的浓度进一步增加，生命才能从海洋登上陆地，这是生命史上的第二个关键浓度。可以看见，氧浓度对生命的出现与发展起到非常重要的作用。目前下层大气中氧气的浓度为21％，这是亿万年来生物圈进化与大气圈相互作用的结果。目前还没有观测到大气氧浓度变化。然而，作为大气微量组分的一些气体浓度已经发生实质性变化则是不争的事实。其中最引人注目的是CO2和O3等气体浓度的变化。20～30亿年以前，大气圈中CO2的浓度很高，约为今天CO2浓度的10倍。到16亿年前，随着含氧大气圈的形成，大气CO2的浓度逐渐下降到今天的水平。一定浓度CO2的存在，对地表温度的调节至为重要。因为CO2和某些气体具有能让太阳辐射中的短波辐射通过而吸收地表长波辐射、从而使地表增温的效应，即所谓“温室效应”，此类气体称为“温室气体”。若无这些温室气体的存在，有关计算推断地球的年平均温度应为-18℃，而不是现在的13～15℃。就是说，天然的温室效应使全球温度上升了约31～33℃。综上所述，大气圈各组分之间保持着精细的平衡，这是地球环境亿万年来发育的结果。保持这种平衡乃是维护生物圈所必须，破坏这种平衡就是破坏生命的基础。然而，人类社会实现工业化以来，规模和强度日益加大的人类活动正在破坏这种平衡，这是人类面临的重大环境问题之一。2.人类与水圈海洋和陆地上的液态水和固态水构成一个大体连续的圈层覆盖在地球表面，称为水圈。它包括江河湖海中一切淡水、咸水、土壤水、浅层和深层地下水以及南北两极冰帽和各大陆高山冰川中的冰，还包括大气圈中的水蒸气和水滴。大气中的水是全球水循环中的一个重要环节。地球之所以能够成为一颗智慧星球，水是一个关键因素。各种生命起源的假说都少不了水这一要素。如今地球表面的70％以上覆盖着水，大多数生物体内水的含量也达2/3以上。研究还发现，人体血液的矿化度为9g/L，与30亿年前的海水是相同的。静脉点滴用的生理盐水为浓度为0.9％的NaCl溶液，与原始海水一致。这似乎在告诉我们，现代人的身体内仍然流动着几十亿年前的海洋水。在自然界的植物体内，水分含量更高，有些甚至高达95％。这一切都充分表明地球上生命的产生和进化都离不开水。人们的日常生活更是时时处处与水紧密联系，从生活、娱乐到工业生产和农业灌溉，无一不体现出水的重要性。3.人类与土壤圈土壤是地球陆地上能供植物生长与繁殖的疏松表层。除了江河湖海等水体和两极冰盖与高山冰川覆盖的地区以外，几乎都有土壤存在。即使在岩石出露或流沙覆盖的地方，也可能有原始土壤和风沙土的发育。因此，各种土壤在地球表面形成一个断续分布的圈层，覆盖于岩石圈之上，其厚度由几厘米至几米不等。在炎热湿润的热带、亚热带地区，有些土壤的厚度可能达几十米。土壤圈是与大气圈、水圈同样重要的第三大环境要素。土壤和岩石共同构成了大地，但土壤和岩石是有区别的。土壤由岩石演化而来，并覆盖在岩石的表面，土壤与岩石最大的不同在于它具有肥力，即提供和调节水、气、热和营养元素的能力，为植物的生长提供了必要的条件。地球半径约为6400km而地表土壤的厚度仅为几十厘米，相比之下微乎其微，但却正是这薄薄的一层土壤，才使得地球上有了广阔的森林、农田和草场，人类得以从中获得宝贵的生产和生活资源。在此基础上，农耕文明建立起来，人类社会得到长足发展。4.人类与岩石圈岩石圈是人类所需要的矿物原料和化石燃料的储藏所，其储量是巨大的。当今世界所依赖的主要能源——石油和煤炭均来自于此。但是，由于人口的持续增长和技术的迅速进步，对矿产与能源的需求与日俱增，传统原料与燃料行将耗竭。如何迅速实现向新材料与新能源的转变，已经成为关系到人类未来生存与发展的要务。另一方面，岩石圈又是其上面各圈层的基础，并且与各圈层相互作用，进行着物质与能量的交流。对岩石圈的任何干预，也必将对其他圈层发生影响。众多地震、海啸起因于此。5.人类与生物圈生物圈是指地球上有生命的部分，即地球上所有的生物，包括人类及其生存环境的总体。生物圈是地球上最大的生态系统，包括从海平面以下10km到海平面以上9km的范围。在这个范围内有正常的生命存在，生态系统内部不断进行着物质、能量和信息的交换与循环。人类从农业社会进入工业社会后，掌握了可以同大自然相抗衡的力量。尤其是最近半个世纪以来，科学技术迅猛发展，终于使人类从大自然的奴隶变成了主人，但人类在过去相当长的时期处处以胜利者和占领者的姿态出现，破坏了人类同大自然的平衡与和谐。6.人类与近地太空一直以来就有陨石、陨铁等天外来客影响着地球表面圈层，包括对人类生活的影响。随着科技的发展，人类在近地外太空的活动越来越多，开发新领域的需求越来越大，同时也对太空和自己造成了相当棘手的麻烦——太空垃圾。太空垃圾之多，以至于火箭、飞船升天还得小心翼翼地避开它们。至于落入大气层，虽被燃烧殆尽，但也有少部分残留回归地球表面，若是其中有放射性物质，恐怕人们无法视之不见。由着人的自然属性，人的社会属性开始逐渐显露出来，并在对于人—自然关系的认识上逐步转变、提升。（二）人对自我与自然关系的认识及转变人地关系演变的历史与人的整体系统功能的拓展及其表现出来的改造自然环境能力的提高密切相关。根据人类劳动工具的变化历程、新材料和新技术的应用发展，人类认识自然的过程大致可划分为四个阶段：1.人与自然的原始共生阶段。在人类原始社会的早期阶段，由于生产技术等限制，人类只是依靠摄取自然界的现成果实来获取能量，人对自然依赖性很强，人类与自然之间的关系是一种依附和顺从的关系。2.人类利用自然的农业社会阶段。随着农业社会生产工具的发展，人类开始逐渐掌握利用自然的能力，例如开始驯化动物及栽种植物等。然而由于生产技术水平低下以及认识水平的不足，加之人口规模小，资源需求量少，人类与自然还处于一种和谐发展的阶段，人地关系未表现出对立的层次关系。3.改造自然的工业时代。随着科学技术的发展，生产工具的革新，人类利用自然资源的能力和规模大大增强，此时人类对自然的关系由顺应转为征服。特别是随着第一次、第二次工业革命的兴起，人类对自然资源的掠夺性开发，影响了生态自然系统的平衡体系，例如对不可再生资源煤、石油等的过度利用，破坏了地球圈原有的碳平衡，致使工业时代开始出现温室效应问题，诸如此类的全球沙漠化问题、水土流失问题等，已将人地关系放到了一个对立的层面。4.现代人地关系理论即可持续发展理论。从工业时代后期开始，发达工业国家开始认识到人与自然发展的矛盾，人类通过反思，找到一种新的顺应时代的发展策略，这个时期可持续发展理论应运而生，经过近些年来人类的研究和实践探索，可持续发展思想已逐渐成熟。由此可以看出人类社会发展历史中自然环境扮演的角色以及人对环境认识的转变。不论是从人的社会属性还是自然属性来看，人所居住的地球自然环境自始至终都是最重要的影响者，同时也是被影响者。我们可以仔细分析一下人的能动性对环境的改造。（三）人类对环境的能动性作用与影响1.改变地表环境的结构人类的活动在一定程度上改变了地球表层环境的结构。以往长满森林的平原，逐渐被人类驻扎，建立起村庄。经过工业革命后，现在更是变成了高楼耸立的繁华街市。随着社会的发展，科技的进步，地球人口的数目在不断上升，人类居住的面积也大大的扩大。于是大片的高山林地被开垦成平地，用来建造房子。原来的湖泊、小江现在已经成了农耕田。郊区外建设的水库是旱地变为水地。高原土壤肥沃地区变成阶梯状的农田等等。2.改变了地表环境变化的速率人类的活动改变了地球表层环境变化的速率。工业生产排放出大量含有有毒物质的废水，农业大量使用化肥，使得土壤污染问题加剧，造成土壤被腐蚀损害的速率加快。大量肥沃的土壤如今变成了一文不值的废土。绿色植物的减少，气候的变化，沙漠化的速率也在不断加快，大片沙漠开始向人类居住的城市进攻。3.改变了地表环境演化的方向如果没有人类的活动，按照自然界自身的演化规律，地球的温度将会向着寒冷的方向发展。由于人类的活动，向大气排放出大量的二氧化碳气体，臭氧层的破坏使得地球接受太阳辐射能量增加，全球温度普遍升高。由此可见，人类活动改变了地球表层环境演化的方向，未来的气候不会变冷，而是会越来越热。4.改变了地表环境的物质循环随着社会的发展，科技的进步，人类已经不再像以前那样依赖大自然了。人类正试图使用各种技术，方法来改变地球表层环境的物质循环。如水循环，如今很多国家利用干冰技术来解决干旱问题，人类可以随时控制下雨的时间。我国实施的南水北调工程，丝毫不会影响水流量，反而会增加某些河流的入海量。同时，另外一方面，现代社会使用的各种商品都含有化学物质，这些化学物质的大量存在造成大气中物质循环失衡，给地球表层环境带来了不少的影响。例如湖泊富营养化，引来大量水藻的繁殖；氟利昂造成臭氧层空洞；赤潮现象等。水库的建设，也增加了局部地区的降水量。5.改变了地表环境的能量平衡人类活动改变了地球表层环境结构的变化，是的地区间接受太阳辐射的能量存在差别，也就改变了地球表层环境的能量平衡。城市热岛效应使得城市中心温度比郊区要高，大量二氧化碳气体的存在而引起的温室效应，这些都足以证明人类活动改变了地球表层环境的能量平衡。6.对资源的消耗与破坏(1).水是人类环境的主要组成部分，更是生命的基本要素。多少世纪以来，人们普遍认为水资源是大自然赋予人类的，取之不尽，用之不竭，因此不加爱惜，恣意浪费。但近年来越来越多的人们警觉到，水资源并不像想象的那么丰富，很多地区出现的水荒巳经造成了对经济发展的限制和人们生活的影响。目前，世界的年耗水量已达7万亿立方米，加之工业废水的排放，化学肥料的滥用，垃圾的任意倾倒，生活污水的剧增，使河流变成阴沟，湖泊变成污水地；滥垦滥伐造成大量水分蒸发和流失，饮用水在急剧减少。水荒，向人类敲响了警钟。据全球环境监测系统水质监测项目表明，全球大约有10％的监测河流受到污染，生化需氧量（BOD）值超过6．5毫克／升，水中氮和磷污染，污染河流含磷量均值为未受污染河流平均值的2．5倍。另据联合国统计，目前全世界已有100多个国家和地区生活用水告急，其中43个国家为严重缺水，危及20亿人口的生存，其主要分布在非洲和中东地区。许多科学家预言：水在21世纪将成为人类最缺乏的资源。正如人们所希望的，不要让人类的眼泪成为地球上最后一滴水。事实上，地球上水的总量并不小，但与人类生活和生产活动关系密切又比较容易开发利用的淡水储量约为400km3左