活力地球·地球面临的挑战—环境与地质

我们每一个人都需要空气、食物、水和居住空间。地球还能承担多少人口？未知的希望和灾难在哪里？环境地质科学将是解决之道。
变化总是伴随着我们，但是这些巨变却是史无前例的。面对变化中的地球带给我们的难题，我们需要完备的知识和全新的思维方式。本书旨在为我们提供需要的信息，而且它也能激发富有想象力的、新颖的想法。这些想法是下一代面对挑战，维护地球所必需的。 

本书首先介绍了自然力量，介绍它们是如何影响地球生存环境并维持生物循环的，接着研究了大气和水污染，废弃物处置和环境修复，然后探讨了品室气体和大气污染影响气候的方式，之后介绍了气候对大陆水分布的作用，洪水的影响以及如何控制洪水从而拯救人类生命和财产，继而探讨了河流运载的沉积物到达海洋时，海岸过程对沿海居民的影响，并探讨了海洋如阿开垦新陆地。
接下来，本书介绍了地震和火山运动及其对社会的危害作用，然后具体介绍了土壤侵蚀、山体滑坡、地面断裂等破坏作用，接着介绍了沙漠地区的地质危害以及干旱、沙漠扩张、荒漠化和沙丘移动对人类生活的影响，继而探讨了自然资源的耗竭和新能源的开发，后介绍了正确使用土地对维持生命的重要性。
简而言之，地质作用过程塑造了地球表面，使地球成为一个活的星体。对于科学爱好者来说，这是一门充满魅力的学科。通过对本书的学习，读者将更好地了解地球自然力的运作方式。对于地质学和地球科学专业的学生来说，本书将有助于他们将来的研究工作，是一本有价值的参考书。本书配有丰富的照片、具体的说明和详细的表格，读者将享受这种清晰并且通俗易懂的介绍方式。此外，本书附有全面的词汇表，对书中较为难懂的专业术语进行了详细的解释。

简表
致谢
序言
简介
1 大自然的平衡
自然进程
生物圈／盖亚假说／动态平衡／能量收支／洋流
地球化学碳循环／氮循环
2 环境恶化
生态及污染
大气污染／酸沉降／地表水污染／地下水污染
废弃物处置／环境修复
3 气候变化
温室效应
人类气候／温室气体／全球气候变暖
火山对气候的影响／暴风雨／对抗气候变化
4 水文地质作用
水流和洪灾
水循环／水文制图／河川水流／地下水流
灌溉／洪水危害／洪水类型／洪水控制
5 海岸演变
海岸和河口
潮盆／海岸侵蚀／海岸沉积／海岸沉降／沿海被淹没
沿海洪水／海浪作用／海啸
6 大地构造灾害
地震和火山
地面运动／地震危害／灾害防治／地震预测
火山活动／危险的火山／预测火山喷发
7 土地流失
侵蚀和滑坡
土壤侵蚀／河流冲刷／风力侵蚀／冰川侵蚀
地球运动／地面破坏
8 沙漠化
沙漠和旱灾
世界沙漠／干旱地区／旱灾成因／尘暴
人造沙漠／沙尘暴／沙丘
9 自然资源
工业原料的消耗
能源／矿物／矿床／保护资源
循环利用／可再生能源
10 土地利用
地貌的改变
全球环境／森林砍伐／生态环境毁坏／土地滥用
城市化／土地使用规划
结语
专业术语
译后记

1 大自然的平衡
自然进程
本章探讨自然力及其影响地球生存条件的方式。生命的许多方面受循环过程掌控。可能地月系统的周期是生命出现的首要因素。持续的潮涨潮落是潮间带大幅增大的原因。地球自身的循环也影响着地理生化进程。海水不断蒸发后降落回大陆的过程是自然界重要的循环之一。
岩石循环引起了火山活动，对气候和生命产生了深远的影响。碳循环维持着热能输入和输出平衡，决定了地球的温度。事实上，如果没有温室效应，就没有生命能在地球上存活，因为它圈住了大气中的热量，防止它逃逸至外太空。生物圈中的氮循环也是支撑着生命在地球上生存的基本因素。
生物圈
生物圈容纳了所有生物体，它所拥有的生命体比我们以往想象的要更加广阔、更加丰富。地球表面的生命显而易见，以至于我们经常忘记，地球上绝大部分的生物隐藏于我们的视线之外。它们是氮循环中的简单生物，有助于其他所有生命形式的生存。
生命伊始，它已经对地球上多样的化学、气候和地理变化作出回应，物种或适应变化或灭绝。在化石记录中，我们能找到进化树的枝干上的许多结点，而化石记录本身只代表了现存物种的一部分。几乎生物体每一种可能的形式和功能都被尝试过，这些尝试有成功也有失败。借助这种尝试的选择性方式，自然使适者生存，不适者淘汰。
现存物种几乎已经适应了所有可能的环境，从冰点以下到沸点、从强酸到强碱，也适应了深海，适应了洋底深处的强压。在深层地下也可以发现存活的细菌。几百万年前困于琥珀中而后埋藏于厚沉积岩中的细菌孢子能奇迹般地复活。在洋底冰冷黑暗的地方有一个奇异角落，那里生存着一些地球上奇特的生物。人们也发现有复杂动物，有时也称生物(extremeophile)，生存于这种令人出乎意料的奇特环境，这显示了生命在极限条件下的超强适应力。
地球上几乎没有生命绝迹之所。在炎热的沙漠和寒冷的极地中，我们也能找到生命。生命可以栖息于深的峡谷和的山脉。生命也存在于深的海洋和对流层的处。在滚热的温泉中(图1)或者地下深层的高温环境中也有生物存在。地球表面经常看到的物种看似是塑造地球的主力，但实际上。不可见的微生物贡献才是的。它们将近占生命体的总重量的90％。这些形态简单的生物具有生化多样性和强适应性，必然成为维持地球生存境况的必要条件。
活跃于海洋光照区的单细胞光合作用生物生成了大气中80％的氧气。细菌等微生物在分解动植物遗体以及保持生物圈氮循环方面起着重要的作用。地表植物需要依赖于根系的细菌固氮。细菌寄生于动物体内，帮助其消化食物。生物作用可以聚集地壳中的硅，碳、铁、镁、铜和硫。简单生物体也包含了生物生存终依赖的食物链中的底层生物。
生物是造成地球广泛变化的一个主要因素。地球历史中生物圈演化进程的证据属于广阔的生物地质学领域。叠层石(图2)可能是古老的微生物群的遗体化石，早达35亿年前便已存在。年龄为38亿岁的格陵兰岛西南部伊沙地层的碳沉积显示了碳13到碳12的衰变，这普遍被认为是生物活动的证据。因此，生命进程可能已经延续了至少80％的地球史。
随着时间推进，生物已经给地球带来了一些显著的、普遍的变化。个重要变化是大陆边缘含铁地层被铁细菌析出。为了获取铁矿，全世界的人们广泛开采这些地层。第二个变化源于能量来源之一的光合作用将大气和海洋中的绝大部分二氧化碳转化为氧气。(图3)光合作用生成的氧气还有另一个重要作用，即形成大气上层的臭氧层。臭氧层阻挡了太阳辐射有害紫外线，为陆生植物和动物创造了安全的生存条件，使得它们能够在地球上繁衍。
人类进化还带来了另一个巨变。大量化石燃料的燃烧、有毒废物对环境的污染、森林和野生生物生存环境的破坏以及难以控制的人口的快速增长，使人类在相对较短的时间内成为影响地球重要变化的独一无二的因素。这使得人类成为引起地球变化的一种主要生物力量。
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