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世界科技全景百卷书: 地球的外衣
如果从太空遥望地球，可以发现地球是一颗美丽的、蔚蓝色的星球。正是这颗蔚蓝色的星球上，演化了千姿百态、充满生机活力的生命体，演化出了复杂而高贵的人类。人们把环绕地球外部、让生命得以生存和演化的大气层称为大气圈。它像一层薄薄的绸纱包裹着地球，它是地球美丽的外衣，是地球生命的保护伞，更是地球生物不可缺少的生命要素。 神秘的绸纱 地球被一层厚厚的大气包围着，连续的大气组成了地球的大气圈，它像一顶巨大的魔伞保护着地球。这大气圈既能让阳光透过照射地球，又能适当地保存住地球上的热量，从而调节地球的温度，而且使地球免遭天外物体的袭击。它的主要成分是氮气和氧气，还有二氧化碳、氦等气体。地球大气中氮气占78％，它是地球植物生长不可缺少的肥料来源；氧气占21％，它是人类和一切生物的呼吸之源，也是燃烧的条件，过去人们曾把氧气称为“养气”。 地理表面的能量绝大部分来自于太阳辐射，地球的大气恰好有效地调剂了这种辐射。 白天，当艳阳高照、太阳辐射强烈时，大气中的水滴和尘埃把相当多的能量反射掉，空气分子还吸收了一定的能量，只让一部分阳光照到地球上避免了地球受到过量辐射，使地表在白天保持适宜的温度，不会过高，这就是所谓的“阳伞效应”。假设太阳以辐射形式到达地球的总能量为340个太阳能单位，那么有100个太阳能单位会被云层反射 （“阳伞效应”），返回到外层空间；有70个太阳能单位被大气分子吸收；只有170个太阳能单位到达地面。 夜晚，当太阳下山，夜幕降临后，地球吸收的热量开始散失，温度逐渐下降。这时大气层又像一床厚厚的被子，使地表热量不会散失得太快。尤其是大气中的二氧化碳、水蒸气和甲烷等气体，它们对太阳发出的可见光毫无遮挡，使其长驱直入地照射到地球上；但对地表散失的红外热辐射却有强烈的吸收阻碍作用，使地面热量不能迅速丧失，夜晚地表温度不至于过低，这就是所谓的“温室效应”。 正是这两者微妙的平衡使地球上的温度保持相对稳定，使昼夜温差变化保持在生命体可以忍受的限度之内，避免了对生命体的伤害。而像月亮这样的星球，由于表面没有大气的保护，昼夜温度常在-183～127℃之间变化，这是一般生命无法忍受的，所有月球上根本没有生命存在。 大气层的物质分布是不均匀的，随着高度的变化，表现出一定的层次结构。由于重力原因，大气向下愈接近地面愈浓稠，向上愈远离地球愈稀薄，气体成分也稍有差别。 与人类生存最为密切的是地面以上10千米内的空气，叫做大气的底层，在热带地区这一层可以扩展到16～18千米。相对于大气圈的总厚度来说是很薄的，但它的质量却占了整个大气圈的3/4。大气的温度自地面向高处逐渐降低，大约每升高100米降低0.6℃。因而，这层气体非常活跃，热空气不断上升，冷空气不断下沉，空气上下对流十分强烈，所以又叫对流层。在对流层内，风云雷雨频繁，雾露霜雪时现。正是这些变化，给地面上的生物提供了充足的水分和养料，维持着它们的生长、发育和繁衍。人类活动引起的大气污染现象也主要发生在这一层里，尤其是帖近地面的1～2千米内。 从对流层向上，距地表大约50千米左右的高空是平流层。平流层内的情况与对流层完全不同。这里空气稀薄，冷热变化不大，气流平稳，垂直对流运动微弱，一年四季都是睛空万里，水蒸气和灰尘极少，大气透明度好，适于航空飞行。 在平流层中有一个层次叫做臭氧层。臭氧是一种三原子氧，是紫外线对普通的双原子氧起作用而形成的。臭氧在地面上浓度很小，至距地表10～15千米以上的高空，它的浓度开始增加，而在20～30千米高处达到最大。当然，即使在这里，臭氧也只占空气的四万分之一。不过，这样的浓度已足以吸收太阳紫外线，成为地球防御紫外线的保护层，充分保护地球上的生物了。 由平流层一直向上，至距地表500千米的高空，依次是中间层和热层，空气更加稀薄。由于受太阳紫外线、微粒子流和宇宙射线的作用，这里的部分氧气和氮气被电离，因而有人统称这两个层次为电离层。电离层像一面悬挂在天空的巨大反射镜，无线电波经它反射能达到数千米或更远距离，从而实现了远距离通讯。在这一层里，空气分子吸收从太阳射来的Ｘ射线、紫外线和其他高能辐射，自身电离成离子，使相当一部分有害辐射得以消除。 500千米以外就是大气的最外圈了，称为外层。这里大气极度稀薄，大部分处于电离状态，其成分也是大气中最轻的氢和氦。这里气体粒子运动得很快，粒子间相互作用也很弱，致使一些高速粒子能够挣脱地球引力和其他气体的阻力，逃逸到宇宙空间中去，所以外层亦称散逸层。地球上空从1000千米到10万千米叫地球磁层，它就像一道“挡风墙”，把以带电的高能粒子为主体的太阳风挡住，使它们只能绕开地球而去。少数强行闯入的粒子，也被低层的强磁场俘获，无法到达地球表面。 大气层是地球母亲坚厚的“防弹衣”。地球有大气层这件厚厚的“防弹衣”，绝大部分陨星没到地面就在空气中因摩擦而烧掉了，夜空中耀眼的流星就是它们生命的残迹。即便有一二颗没烧尽的陨石从天而降，这时它们的体积也已大大减小，其危害已大大减弱。每个在宇宙中运行的天体都不断受到陨石的袭击。如果观看人造卫星发回的月球照片，最引人注目的便是那一个个大大小小的环形山，这些都是大大小小的天外来客—陨石留下的纪念。 地球空调 地球表面温度的平均值是14℃左右。至少在近34亿年以来，地表平均温度的变化，一直是限定在严格的范围之内。地表这种对生物以及人类极为适宜的生存条件能得到维持，是大自然调节的结果。大气运动便是地球气候 “调节器”之一，是大气物质循环和能量平衡的动力源泉。 地球上不同纬度的地带，太阳光线的入射角不同，地面单位面积上所接受的太阳能量也不一样，大气的密度和温度分布也是不均匀的。为了实现均匀分布，空气便开始运动，从气压高的地方流向气压低的地方。 空气的流动就会形成风。地球周围的大气好像一部巨大的机器，昼夜不停地运动着。正是这种不停的大气运动，形成了地球上不同地区的不同天气和气候，调节了全球的热量分布。 大气运动的能量来源于太阳。地球上各个地区接受到的太阳光热不同，赤道和低纬地区受热多，空气膨胀上升；极地和高纬地区受热少，空气收缩下沉。这样就使赤道地区上空的气压高于极地上空的气压，促使赤道上空的空气向极地上空方向流动。赤道上空的空气不断流出，空气质量逐渐减少，地面气压下降而形成一个常年存在的低气压带，即赤道低气压带。在极地上空，因有空气不断流入，地面气压就会升高而形成一个高压带，即极地高压带。于是，在大气下层就出现了极地气压高于赤道气压的差异，产生了自极地流向赤道的大气运动。这支气流在运动过程中，又增热上升，补充赤道上空流走的空气。这样在赤道和极地之间就形成了一个南北向的闭合环流，在气象上称“哈特莱环流”。 大气运动还时时刻刻受到地球自转运动所产生的偏向力的影响。在北半球，空气流动的方向要发生向右的偏转；南半球要发生向左的偏转。这样，当赤道上空的空气向南（北）极流动时，它的运动方向要不断发生向左（右）偏转。大约到了纬度30～35度附近的高空，气流偏转方向接近90度。也就是说，原来是南北方向的气流，逐渐变成东西方向。从赤道上空源源不断流动过来的空气，受到这股东西方向气流的阻挡，渐渐堆积起来，空气开始下沉，结果使这一区域下层的大气压力增高，形成了常年稳定、势力庞大的副热带高压带。因副热带高压带内盛行下沉气流，所以常年缺云少雨，气候干旱，如非洲的撒哈拉等世界著名的大沙漠，就分布在副热带高压带控制的地区。 副高压下沉气流到低空后就兵分两路，一路流向赤道，在偏转力作用下，形成东风带 （东北或东南信风），与赤道上升气流共同组成低纬环流；一路流向中高纬度地区，偏转力作用下，形成盛行西风带，成为中纬环流的一个组成部分；在高纬地区还存在一个高纬环流。这样在全球形成不同的气压带和风带，我国地处中纬度地区，环绕全球、规模宏大的西风带从高空通过，对我国的天气和气候有很大的影响。 无论是南北向环流，还是东西向环流，大气携带水汽，翻山越岭，在适当的地区凝结降雨，释放出热量，调节了水分和热量的全球分布。这不仅决定着天气和气候进程，而且在很大程度上影响着地球的生态环境。特别是在大气污染十分严重的情况下，这种影响不是一城一地，而是全球性的。 大气运动使得排放到空气中的烟尘、硫化物、氮化物等对人类有严重危害的污染物能够远距离输送，越境大气污染已屡见不鲜。 酸雨，被称为“空中死神”，深受酸雨之害的当首推北欧和北美国家。酸雨使森林衰弱枯萎，河流湖泊酸化。全世界76处固定观测站和各国专家开展大规模调查和分析，发现降落在斯堪的纳维亚半岛、瑞士、奥地利等地的酸性物质，主要来自2000千米以外的英国、德国等中、西欧工业国家。来自这些受害国国内的污染物质最多只占 20％～30％，其余都是“他国产物”。德国鲁尔工业区高达243米的巨大烟囱排放的二氧化硫烟气，不仅使德国人引以自豪的黑森林受到损害，而且借助于风行云移，长途跋涉至北欧上空，使瑞典1.8万个湖泊中的鱼类受到酸雨伤害造成死亡。 虽然大气运动对污染物有重要的扩散作用，近地面的大风可以使污染物迅速扩散，避免造成危害，在一定程度上改善和调节了局部的大气环境。但是，今天的地球已成为一个村庄，鉴于认识的局限，面对大气圈诸多的问题和不确定因素，人类目前尚不至于立即关闭所有燃煤、燃气电站，堵住所有烟囱。我们应该循序渐进地限制污染物排放，使社会有准备地向前演进。通过人类自身的不懈努力，保护好人类赖以生存的大气层。 富饶的地球 人类活动、植物生长、动物栖息都离不开地球的固体表层。人们将地球最外面的坚硬部分称为岩石圈。岩石圈包括了整个地壳和上地幔的顶部，厚度在100千米左右。 岩石圈是固体地球最外部的圈层，因而它的温度最低，且有较大的强度和脆性；整个岩石圈进一步破裂为一些岩石圈板块，彼此作各种形式的相对运动而导致各种大规模构造现象。 岩石圈上部直接与大气圈、水圈联合在一起。在太阳辐射和地球重力驱动下，大气圈和水圈物质运动，构成了地表动力系统。通过风化、侵蚀、搬运和沉积等作用，形成了地表丰富多彩的地形与地貌。 风化作用的产物与生物圈系统相互作用，在基岩上面形成一层极其微薄的土壤层，并成为大部分陆地生物进一步发展的基础。在这里，大气圈、水圈、生物圈和岩石圈相互作用，构成了人类活动和生态环境的基础。 生命的基地 在很早很早以前，自然界并没有土壤，那时，到外都是光秃秃的岩石、山峰和浩瀚的海洋。白天，太阳把地球上的岩石晒得很热；晚上，凉风在机械地吹着，大地毫无生机。 直到第一个具有完备生命特征的化能自养细菌出现之后，大地才从沉睡中苏醒过来。 这种细菌的本领很大，分泌的酸能使坚硬的岩石分解，并从岩石分解过程中得到能量和养分。虽然得到的能量和养分很少，但它们能生活得很好。化能自养细菌的寿命很短暂，由于它们的生生死死，就在岩石的缝隙中或岩石的风化物 （成土母质）里积累了有机质。天长日久，积累的有机质越来越多，这就为异养型细菌的出现创造了条件。这些异养型细菌能分解有机质，并能释放出很多的二氧化碳和氮气。随着二氧化碳在自然界的增多，就为绿色植物的出现创造了条件。 植物出现后，地球披上了绿装，大地面貌焕然一新。地壳岩石圈的表面，一层富有生机的土壤诞生了。 土壤是在岩石的风化作用和母质的成土作用的综合作用下形成的。在风化过程中，岩石在环境应力（物理的、化学的和生物的）的作用下分解破碎为风化产物。风化产物是松散的碎屑物，具有通气性、透水性、保水性，并含有岩石在风化过程中释放出来的可溶性化合物，但风化产物不含有氮素，即不具备绿色植物生长所必需的肥力条件，所以风化产物不是土壤，而是成土的母质。由于风化产物通气含水，使某些环境条件要求不高的微生物得以生长。在固氮细菌的作用下，土壤母质开始积累氮素养料，为高等绿色植物的生长准备了条件。绿色植物具有选择性吸收元素的能力，并将吸收的元素堆积在自己体内。当植物死后，残体分解时，被吸收的元素又归还给母质，这样逐步形成了具有肥力的土壤。 自然土壤是在母质、气候、地形、生物、时间等成土因素综合作用下形成的。土壤形成的过程也就是土壤肥力的发生与发展过程。 土壤是在永恒变化着的，人类所面对的土壤只是其漫长演化过程中的一个瞬间片断。通常，在温带地区的自然条件下，每形成1厘米表土需要100～400年的时间，即使管理极好的土地也需要20年，成为成熟的土壤，则需要更长的时间。据报道，美国阿拉斯加州的灰化土形成历时1000年左右。当原生矿物风化殆尽，土壤粘土矿物含量减少，有机质含量下降时，土壤便进入了肥力衰弱的老年期。 土壤是指地球表面具有一定肥力且能生长植物的疏松层。它是食物的生产基础，也是人类食品、服装、建筑物等基本原料的来源。土壤处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，与岩石圈相比，土壤圈就像一层薄膜覆盖在陆地壳表面。作为农业之本的土壤，其土层平均厚度只有18厘米。人类生活所必需的大部分农产品，就来源于这层微薄的土壤。 土壤与人类关系十分密切，从不同的角度，人们对土壤有不同的认识。在土建、水利、交通运输等工程建设中，人们把土壤作为建筑材料和承压基础；在农、林、牧业生产中，土壤被视为天然植物和栽培作物的生长发育基地。 土壤由固、气、液三种物质组成。固体物质包括土壤矿物质和土壤有机质，两者占土壤总重量的 90％～95％，它为植物生长提供了矿物质和养分。液体指土壤水分及其可溶物，两者合称为土壤溶液，它把营养物质运送到植物根系。气体指土壤空气，它为植物根系呼吸提供了氧气。土壤中还有数量众多的细菌等微生物。 土壤具有肥力是土壤异于其他物质的最本质的特征。土壤肥力是指土壤具有供给和协调植物生长所需的营养条件和环境条件的能力。 土壤侵蚀是指在风或水的作用下，土壤物质被破坏带走的作用过程。在自然状态下，纯粹由自然因素引起的地表侵蚀过程，速度非常缓慢，表现很不显著，常和土壤形成过程处于相对平衡状态。在人类活动影响下，特别是当人类严重地破坏了坡地上的植被后，就会扩大、加速自然因素引起的地表土壤破坏和土地物质的流失。 在原始森林里，植物与土壤之间彼此依赖、相互制约，处于相对平衡状态。具体地说，也就是植物靠土壤滋养，土壤靠植物保护，水土不易流失，风雨侵蚀很少。但是，由于人口的增加，人们为了收获更多的粮食不得不辟林地为农田，这样一来，自然生态环境逐渐被破坏。由于栽培作物没有自然植被茂密，不能覆盖全部土地表面，风雨对土壤的侵蚀必然加剧；特别是当农作物收割之后，土壤直接暴露在风雨的冲击之下，细小的土粒会顺风飞散，随水流失，使土壤恶化，肥力降低，逐渐变得不适于农作物生长。 人们把这种由于水的作用把土壤冲刷到别处的现象叫作水蚀，即通常所说的水土流失。其发展过程，一般由面蚀发展为沟蚀，最后导致土地的全面破坏。 面蚀是指被雨水分散的土粒随地表细微径流较均匀地流失，主要发生在丘陵山岗顶部，径流尚未集中的地区。长期面蚀的结果使表层肥沃细土粒被冲击，土壤变薄，质地变粗，土壤肥力显著下降。 沟蚀是指在地表径流汇集成细股而继续增大时，坡面被冲刷成大小不同的沟槽，有像被熊爪刨过一样的细沟，还有刻蚀地表Ｖ字型深谷。沟蚀不仅冲走分散的细土粒，还冲走粗土粒和小土块。沟蚀使地面支离破碎，使耕地面积大大减少，给农业生产和交通运输均造成很大的困难。 水土流失是我国土地资源破坏的重要原因，在暴风雨集中的黄土高原地区和雨量充沛的南方丘陵地区最为严重。据1992年统计，我国水土流失面积约为179.4万平方千米，约占国土面积的1/5。全国每年流失的土壤达50亿吨，这相当于全国耕地被剥去1厘米的表土。其中最严重的是黄土高原区，每年流失的土壤达16亿吨。 黄土是一种风成的松散沉积物，犹如爽身粉，缺乏有机物，抗侵蚀能力很低。厚达数十米至200多米的黄土，几乎没有太大差别，垂直的裂缝特别多，容易被水侵蚀而崩塌。另外，黄土高原区年降水量不多，但降水集中、降水强度很大，助长了侵蚀。 黄土被侵蚀的速度是非常惊人的，每年每平方千米地面上有4000吨土壤被侵蚀掉，其中约有半数是来自各类坡地较肥沃的表土。 黄土高原是我国水土流失最严重的地区，但近几十年来，我国为防治黄土高原水土流失，采取了一系列有效措施。1957年起，修建了三门峡、刘家峡等大型水库，造林防沙，打坝淤地，修筑梯田，保持水土。目前，已治理水土流失面积11. 58万平方千米，修建水平梯田、条田58.6万公顷，沟壑打坝淤地20万公顷，营造水土保持林564.6万公顷，种草146.5万公顷，并推广了水土保持耕作法和保土轮作、间作等农业技术措施，取得较好效果。黄土高原西北部宁夏回族自治区，原来的水土流失非常严重，全区水土流失面积达3. 9万平方千米，占自治区总面积的75.6％，其中水土流失量每年大于5000吨（每平方千米）的强度，流失面积达8234平方千米，年输入黄河泥沙1亿吨。自治区成立以来，尤其是十一届三中全会以来，宁夏人民把治理水土流失作为改变山河面貌的一项根本措施，同发展农业生产、脱贫致富紧密结合起来，大力种草种树，封山育林育草，保护森林、草原，大搞农田基本建设和各类水土保持工程建设，以小流域为单元，进行综合治理，使山河面貌发生了较大变化。全区综合治理的小流域达130多条，旱作基本农田建设规模有了较大突破，由过去治理3万～8万亩，发展到1987年的20万亩，30多年来，全区累计治理水土流失面积近万平方千米，占流失面积的25％左右。自治区南部闻名于世的六盘山，建国前，因历经战乱屯垦，滥伐森林，使林地面积急剧缩小，水土流失加剧。建国以后，坚持防治并重，加强封山育林，建立自然保护区，种植人工林草，使次生林日益成熟，人工改造林郁郁葱葱，山地植被逐步得到恢复，生态环境已向良性循环转化。目前整个山区青山绿水鸟语花香，景象万千，是宁夏最大的天然次生林区，堪称黄土高原上的一颗绿色明珠。六盘山西侧的西吉县，80年代以来，以西吉防护林工程建设为主体的生物防护体系以及坡地梯田化建设，形成了独具特色的综合治理结构迅速改变了穷山恶水的面貌。 目前，全国治理水土流失面积达53万平方千米，营造水土保持林28万公顷，修筑水平梯田9万公顷，种草4万公顷，完成水土保持重点治理区工程38片。 土壤侵蚀的另一种营力是风。以风为动力的土壤侵蚀现象叫风蚀，由于地表缺乏植被覆盖，土质松软，土层干燥，这时每秒4～5米的起沙风吹拂地面就会造成风蚀，这种现象主要发生在干旱和半干旱地区。风蚀毁坏了土壤，被吹运的土壤因重新堆积而掩埋河道、湖泊和农田，从而降低了土壤肥力，给人类生活带来了危害。 最典型的是由滥垦草原引发的土壤风蚀，如60年代发生在前苏联的黑风暴事件。当时数十万拓荒者在哈萨克斯坦北部、西伯利亚西部和俄罗斯东部，利用4000万顷新开垦的土地进行耕作。起初的结果令人满意，因为增加了耕地面积，全国粮食产量比过去猛增了50％。但是到了1963年，一切后果都暴露出来了。1963年干旱的春天发生了尘暴，300万公顷的作物由于干旱全部损失掉，狂风把已经干裂的宝贵表土刮走。1962～1965年期间，总共有1700万公顷的土地受到风蚀损害，400万公顷土地颗粒无收。 非洲1972～1974年的干旱，饿死20多万人。1983～1984年干旱，又造成了100万以上的人口死亡。这场干旱之所以造成如此重大的损失，专家们认为，其主要原因是雨量不足而引起的气候异常，但根本原因是因森林破坏而造成的土壤侵蚀和生态恶化。几十年来，非洲对热带雨林无节制的砍伐（其中不乏某些发达国家及欧美跨国公司的狂砍滥伐），使森林覆盖率下降了50％，特别是西非9个国家的热带雨林被砍掉75％。生态平衡遭到如此破坏，终于招至大祸临头。 今天，土壤侵蚀已成为世界各国农业生产上的最严重问题之一，全球每年约有240亿吨土壤流失。因土壤流失而招致饥荒的典型例子发生在非洲的埃塞俄比亚。 这个国家在过去的15年中，至少从高原流失了150亿吨的土壤，这些土壤相当于把整个国土面积降低25厘米。这些含有丰富养分的表土流入河川，从尼罗河源头移至下游。埃塞俄比亚把最宝贵的农业资源——表土，无偿地提供给了下游的国家。 在尼泊尔、印度等南亚国家，以及秘鲁、哥伦比亚等南美洲国家也发生着同样的悲剧。 苦于土壤侵蚀的不仅仅是发展中国家，美国也面临着同样的土壤危机。1982年的调查结果表明，44％的农田有水土流失，每年从1.68亿公顷的农田中流失的土壤量达64亿吨。作为最大的农产品出口国，美国的农业根基已经开始动摇。 沙漠化是对世界农业造成的另一个重大威胁。据1977年联合国关于沙漠化会议的统计，全世界已受沙漠化威胁和将受沙漠化影响的土地达3800万平方千米，约相当于4个中国的国土面积。全球因沙漠化失去的土地，每年都高达600万公顷。在我国每年有1500多平方千米的土地沙漠化。目前，地球上沙漠及沙漠化土地面积共4560.8万平方千米，占土地面积的35％。世界上150多个国家和地区中，至少有 2/3受到沙漠化影响，15％的人口受到沙漠化的威胁。如果沙漠化继续这样发展下去，预计到本世纪末，仅因沙漠化损失的耕地就将占目前耕地的1/3。 是什么原因引起土地沙漠化呢？据土壤学家研究，主要是由于过度放牧、大风侵蚀和气候干旱所致。 为了保持一片草原的生产力，其牧草的生产量必须大于牲畜的消耗量。如果牧草的生产量降到牲畜消耗量的水平以下，这时继续放牧就会直接地破坏牧草的再生能力，使草原成为荒漠状的不毛之地。半个世纪以来，我国北方5万平方千米新沙漠的形成，其中一个重要原因，就是过度放牧。 从森林到草原再到荒漠的转变，是与降雨量的逐渐减少、天气干旱逐渐加剧相一致的。目前沙漠化地区主要分布在荒漠边缘干旱和半干旱的草原区。在这类地区雨量稀少，蒸发量大，气候干旱、多风，植被一旦被破坏，土壤就会受到严重风蚀，造成土壤沙漠化。在过去50年中，撒哈拉沙漠南部边缘适于农业或集约放牧的65万平方千米土地，已经消失在沙漠中。同时，沙漠也在慢慢地向地中海方向移动。 在我国北方，沙漠化土地面积共达32.8万平方千米，共影响到12个省 （区）212个县 （旗）的近3500万人口，威胁到将近1亿亩的草场和耕地。初步调查资料表明，近半个世纪以来沙漠化土地平均每年扩大 1560平方千米，特别是在半干旱地带的农牧交错地区土地沙漠化最为显著。在这些地区，粮食多年平均产量仅为15～35千克/亩。 我国北方地区沙漠化土地的发展过程有两种类型：一是风力作用下沙漠中沙丘的前移入侵，造成沙漠边缘土地的丧失，如塔里木盆地南部塔克拉玛干沙漠边缘、河西走廊、柴达木盆地等，这是自然因素造成的。二是由于土地利用不当，过度农垦、过度放牧、过度砍伐、水资源利用不当和工业交通建设破坏植被引起的沙漠化，如内蒙古东部的科尔沁草原等，这是人为造成的。现代我国绝大部分（约占95％）的沙漠化土地是人为因素造成的。在一些生态平衡脆弱的地区，土地维持人口生活的能力很弱。由于人口压力的增加，只要有一丝疏忽，就会造成土地沙漠化的蔓延。 土地次生盐渍化是全球干旱、半干旱地区土地利用中存在的重要的环境问题。人们一般把表层含有0.6％～2％以上的易溶盐的土壤称为盐渍土。土壤盐渍化严重时，一般植物很难成活，土地就成了不毛之地。盐渍土主要分布在内陆干旱、半干旱地区和滨海低地。全世界盐渍土占干旱区总面积的39％。我国盐渍土分布范围很广，在华北、华东和西北均有分布，一般估计有5亿多亩。 华北平原原有盐渍土5000万亩，旱、涝、盐、渍灾害频繁，严重阻碍农业发展。轻度、中度盐渍地减产 10％～50％，重度盐渍地颗粒无收。近10多年来，经过采取疏通骨干河道，建立排灌工程体系，平整土壤，采用引水压盐，井灌井排，降低地下水位，促使土壤脱盐等工程措施；采取培肥土壤，精耕细作，抑制返盐，建立农田林网，改善农田生产环境，农、林、牧、渔全面开发等生物措施，综合治理，使盐渍土面积已降到2000万亩以下。 人类的灌溉活动对盐渍土的形成有很大的影响。在干旱和半干旱地区，正确的灌溉可以达到改良盐土的目的 （洗盐）；反之，不良的灌溉（如灌溉水量过大、灌溉水质不好等）可导致地下水水位上升，引起土壤盐渍化。由于人类不合理的农业措施而发生盐渍化称次生盐渍化，由此生成的盐渍土称次生盐渍土。 最早的人类文明发源于底格里斯河与幼发拉底河的美索不达米亚平原，即两河流域，现在的伊拉克一带。在6000年前，那里的人民就懂得了把河水引到农田，在沙漠里栽培了许多作物。两河流域可能是世界上最早的灌溉区。但6000年人类管理的最后结果，并没有把这里变成最肥沃的土地，相反地，历史悠久的灌溉实践却彻底破坏了土壤，至今没有复原。千百年的湿润和干燥反复，在地面留下一层又白又厚的外壳。两河流域这块哺育了古代文明、曾被誉为神话中伊甸园的地方，今天80％的耕地已盐渍化，其中1/3的土地无法耕作，成为不毛之地。 地球是最容易出现管理不善的资源就是这层薄薄的土壤。人类的各种活动，例如土壤使用不当，元计划地砍伐树木，过多地放牧，单一品种的种植等，都会加速对土壤的破坏。为了维持和管理好这一为子孙后代造福的自然资源，就要了解土壤的特性，掌握其变化规律，科学、合理地利用，小心、谨慎地保护。 神奇的生物世界 生物是地球这颗星球是最突出的标志。生物之间既存在着为生存而进行的竞争和搏斗，又存在互相依存、互惠互利的共生关系。正是这些错综复杂的相互关系，才形成千姿百态、五彩缤纷的生命形式。 生物（植物、动物、微生物和人类）与它们赖以生存的无机环境（水体、大气和陆地）之间，无时无刻不在进行着相互作用。在它们之间不断地进行着物质循环和能量流动，且彼此相互联系、相互依存，共同组成一个有相整体。生态系统就是由生命系统和环境系统在一定空间组成的有机复合体。这是一个相对稳定的开放系统，是地球生物圈的基本功能单位。 生态系统的类型多种多样，可以分为水生生态系统和陆地生态系统两大类。其中，陆地生态系统，根据它们的组成和特性，又可分为森林、草原、荒漠、山地等自然生态系统和农田、城市、工矿区等人工生态系统。生态系统的范围有大有小。大的如大陆、大洋、森林、草原、荒漠等；小的如沼泽、湖泊、池塘、农田、城市等等。如果把生物圈作为一个整体来看，也可认为它是最大的生态系统。 地球表面上任何一个完整的生态系统，都是由生产者、消费者、分解者和非生命物质 （无机环境）四部分组成。它们在物质循环和能量流动中各自发挥着特定的作用，并形成整体功能，使整个生态系统正常进行。 生产者主要包括全部绿色植物和某些能进行光合作用或化能合成作用的细菌，都是自养生物。它们利用太阳能和从周围环境中摄取的无机物合成有机物，以供自身和其他生物营养；它们在生态系统中为其他一切生物提供赖以生存的食物；它们是有机物的最初制造者。 消费者是指以生产者生产的有机物为食物的各种动物。动物自己不能生产食物，只能直接或间接地利用植物所制造的现成有机物，作为自己的营养物质和能量，以维持它们的生存，因此称其为异养生物。根据它们的食性不同，可分为草食动物和肉食动物。 草食动物是那些通过直接采食植物而获得能量的动物，如牛、马、羊、食草昆虫和大量啮齿类动物 （如兔子），它们是初级消费者。 肉食动物是以动物为主食的动物。其中，以草食动物为食物的动物称为第二级消费者，如青蛙、鸟类等；以肉食动物为主要食物的动物称为第三级消费者，如狐、狼等；狮、虎等猛兽主要以三级消费者为食，是第四级消费者。后两种躯体较大而且强壮，数量逐级减少。有些动物的食性并无限定，如某些鸟，它们既吃昆虫又吃粮食，属杂食性动物。 分解者主要是指细菌、真菌等微生物和某些原生动物，如土壤线虫、鞭毛虫等，它们是生态系统的“清洁工”。它们依靠分解动植物的排泄物和尸体取得营养物质和能量，同时又将动植物残体的复杂有机物分解为简单的无机物，归还给非生物环境，以供植物 （生产者）再一次利用，所以也称它们为还原者。如果没有分解者，死亡的有机体就会堆积如山，营养物质就不能在生物与非生物之间循环。因而它是生态系统中物质循环不可缺少的组成部分。 非生命物质是指生态系统的各种无生命的无机物和自然条件，包括太阳光能和热能、水、二氧化碳、氧、氮、矿物、盐类等。它们是生物赖以生存的物质和能量的源泉，并共同构成大气、水和土壤环境，成为生物活动的场所。 生态系统的各组成部分有分工，也有协作。生产者为消费者和分解者直接或间接地提供食物；消费者把生产者的数量控制在非生物环境所能承受的范围内；生产者和消费者的残体、排泄物最终被分解者分解成无机物，供植物重新利用。正是生产者、消费者、分解者和非生物环境之间的协调、统一，使生态系统能够不停地发挥作用。如果这种分工和协作关系受到人为的不良干预，生态系统就会遭到破坏。 欧洲移民刚到澳大利亚时，发现那里青草茵茵，于是具有冒险精神的移民轻率地引进了欧洲兔子。兔子在澳洲没有遇到任何天敌，因此迅速繁衍起来，遍及整个澳洲大陆。它们掘洞挖穴，滥食牧草，造成草地的严重破坏，使得数百万头牛羊无草可食。人类草率的行为，引发了严重的后果。 后来，科学家们发现这种兔子易患一种致命的病毒性疾病——多发性粘液瘤。为了减少兔子的数量，就将感染多发性粘液瘤的兔子放到草地的洞穴里，让其自由活动，引起此病的流行。以后又发现有一种蚊子能够起到传播者的作用，将疾病传给健康的兔子。因此，正当世界其他地方在千方百计消灭蚊子的时候，澳大利亚却反而设法使这类蚊子孳生繁殖。蚊子把多发性粘液瘤病迅速蔓延到整个澳洲大陆，终于使兔子的数量急剧减少。 具有讽刺意味的是，一位法国医生为了消灭自己庄园中的野兔，也从澳洲引进了多发性粘液瘤。可怕的事情发生了：疾病并不局限于他的庄园范围之内，它迅速地蔓延到了整个法国，甚至也传播到了英国…… 世界就像被一根无形的“链”串在一起，人类的稍不经意，不但影响身边的生物与环境，而且可将这种影响力延伸到很远、很远……生态系统的承载力是有一定限度的，一旦超出了它的负荷能力，将导致整个生态系统的崩溃。 |
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