1、.第十一章 圈层演化的耦合关系 一、生物圈演化与其他圈层演化的关系,1）生物圈与大气圈 1、生物圈对大气圈的作用,35亿年，具有光合作用机能的原核生物的发展具有非常重大的地质意义，因为它导致了大气圈和水圈中出现了游离氧,大气圈氧的主要来源是光合作用估计，显生宙蓄积了7.3X1021g有机碳，形成了19x1021g氧.这是大陆的，还有海洋的。计算表明，显生宙总数90以上的氧消耗在矿物的化合、氧化和风化中。 目前已知沉积岩的储藏氧6X1022g；海水里1.4X1024g，大气圈12X1021g，生物圈1x1019g。 上述各类氧的储藏通过大气圈互相联系而绝大多数的氧是通过生物圈进人大气圈的,生物圈
2、中氧年产量约为1.5X1017g，这样高的生产率使得整个大气圈的氧在几万年里就可以创造出来。实际上，生物圈产出的氧消耗在呼吸上以及有机质和火山气的氧化作用上，并在风化作用中分散。风化每年将消耗3X1014g氧在这个间隔时期里大气圈的氧完全更新了。,二氧化碳能够造成温室效应，很大程度上决定气候的冷暖。当二氧化碳气的含量增加003时，全球平均温度会升高2-3 现代大气圈二氧化碳的含量(0.03) 显生宙期间大气圈里二氧化碳含量的变化不均匀，在0.03一04之间。 火山活动的变化对大气圈二氧化碳气的含量有重要影响大气圈二氧化碳的浓度和火山活动的强度成正相关关系，活动最强时二氧化碳的浓度就增加。,然而
3、随着时间的流逝，大气圈的二氧化碳逐渐析出二氧化碳从大气圈和水圈里被析出的结果形成了碳酸盐（生物成因为主）+大量的有机碳。,2、大气圈对生物圈的作用,1）氧含量与一些生物演化的重大事件有密切关系 20亿年左右，真核生物的出现-氧含量增加，可能达到了现在水平的1%。 5.4-5.8亿年，后生动物的出现-氧含量达到了现在水平的6-7%。 5.3亿年，带壳生物的出现-氧含量达到了现在水平的10%。 4亿年，脊椎动物的登陆-氧含量达到了现在的水平。,大约在志留纪和泥盆纪的界线上，即约4亿年前，氧的含量大大加强了臭氧的屏蔽效应，臭氧层吸收了一部分对动物体有害的紫外线，使海洋和大陆表面变得安全了这时在大陆上
4、有了原始的植物形态，出现了浮游植物和动物，植物和陆地生物迅速占领了大陆 原始的林地里发生了蓬勃的光合作用,泥盆纪和石炭纪氧含量增加和植物的繁盛相一致植物不仅占领了大陆空间，而且海洋里浮游植物产量也大大增加。 二叠纪和三叠纪的干旱环境使得植物大批减少与此相联系，在氧化过程中氧的需求量骤然增加，这同时促使大气圈氧的总含量减少,2）在象冰期这样的特殊时期新生物出现的强度明显降低（奥陶纪末、早中二叠世，第四纪）；最大的转折与低温期关系密切。,3）生物的多样性 生物界的变化主要表现在生物新的类型迅速繁荣，分类的多样性以及生物个体的增大。最强烈的变化是在中寒武世、奥陶纪末期、志留纪、泥盆纪、石炭纪，二叠纪
5、，三叠纪、中侏罗世、白垩纪末期、早第三纪和晚第三纪,4）气候分带-是形成生物地理分区的主要原因,2、生物圈与水圈 1）生物圈对水圈的作用,在古元古代，氯化物+碳酸盐水圈= 氯化物+硫酸盐水圈（PH值 5-8；Eh值 氧化环境。 随氧含量的增高，硫和氢硫化物的氧化作用达到较高的水平，形成较多的硫酸盐。水中CO2浓度下降和硫酸盐的大量沉淀。 这是因为在太古宙古元古代早期氧含量的增加是生物 光合作用的结果。,生物对钙的需求，不断改变水介质中钙的含量，岩石中的钙不断地汇入海洋=被生物吸收转变为生物体=变为沉积物转变为岩石。,生物物质循环的速率极高 水圈中的全部的水每2800年通过生物体一次，全球大洋的水平均每半年就要通过浮游生物“ 过滤”一次。 （大气自由氧每1000年通过生物体代谢过程一次，地球表层几乎不存在未经过生物作用的物质）,2）水圈对生物圈的作用,水是生物体的最重要的物质组成之一； 水圈（海洋）是生命的摇篮 生命是在海洋中诞生的。 生物的演化的大部分时间是在水中完成的,3、生物圈与岩石圈,1）生物圈对岩石圈 1、生物的成岩作用 2、生物的风化作用,2）岩石圈对生物圈 1、宏观，岩石圈是生物圈的主要载体； 2、生命所需的各种物质来源于岩石圈； 3、岩石圈的板块构造对生物圈有巨大的影响。,a、影响生物的多样性 b、影响地理分布 c、影响物种的形成,
