1．地球的内部构造
从地表形态来看，我们所生活的地球大陆地表的地形、地貌既错综复杂，又形态各异；既有高山，又有平原；既有高原，又有盆地；既有河流，又有湖泊……透过表象看本质，那么，我们所赖以生存的地球究竟有着怎样的地理结构呢？
虽然人类在地球上已经生活了两三百万年，但地球的内部到底是个什么样子呢？有人建议向地心挖洞，把地球对直挖通，就可以到达地球的另一端了。然而，这却是不可能，也是不现实的。因为目前世界上最深的钻孔，也仅为地球半径的1/500。所以，人类对地球内部的认识，还是不可能很准确的。
随着科学的发展，人们从火山喷发出来的物质中了解到地球内部的物理性质和化学组成，同时利用地震波揭示了地球内部的许多秘密。
地球的整体形状，十分接近于一个扁率非常小的旋转椭球体（即扁球体）。它的赤道半径略长、两极半径略短，极轴相当于扁球体的旋转轴。
地球赤道半径约为6378千米，两极半径约为6357千米。
地壳是地球最外面的一层，一般厚33千米（大陆）或7千米（海洋）。地壳分为上下两层，中间是康拉德面，在10千米左右。
在地壳和地核之间的部分是地幔，平均厚度为2900千米左右。
地幔也分为上下两层，分界面约在1000千米左右。
在上地幔，分布着一个呈部分熔融状态的软流圈，其深度在60千米~400千米左右。人们一般认为，这里是岩浆的发源地。
地壳和软流圈以上的地幔部分，统称为岩石圈。
地球的中心部分为地核，半径为3473千米左右。地核又可分为外核和内核。根据对地震波传播速度的测定，外核可能是液态物质，内核则是固体物质。
探访焦点人物
1910年，前南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇契意外地发现，地震波在传到地下50千米处有折射现象发生。他认为，这个发生折射的地带，就是地壳和地壳下面不同物质的分界面。1914年，德国地震学家古登堡发现，在地下2900千米深处也存在着另一个不同物质的分界面。
后来，人们为了纪念他们，就将两个面分别命名为“莫霍面”和“古登堡面”，并根据这两个面把地球分为地壳、地幔和地核三个圈层。
莫霍面以上的地壳，是以硅酸盐矿物为主体组合而成的岩石构成的，上下有所不同，上部的岩石含铝较多，花岗岩最为典型；下部含镁较多，玄武岩最为典型。由于存在差异，地震波在通过时，速度也就不同，在从花岗岩层进到玄武岩层时便会在地震记录上表现出来。
1923年，奥地利地震学家康拉德发现了这个界面，他也因此留名后世。这个界面被命名为康拉德面。
2．地壳
地壳是地球固体圈层的最外层，是岩石圈的重要组成部分。
地球的整个地壳平均厚度约17千米，厚度各处不一，其中大陆地壳厚度平均为33千米左右；高山、高原地区地壳更厚，欧洲阿尔卑斯山的地壳厚达65千米，亚洲青藏高原某些地方超过70千米，而北京地壳厚度约36千米；平原、盆地地壳相对较薄。
大洋地壳则远比大陆地壳薄，平均厚度只有几千米。例如，大西洋南部地壳厚度为12千米，北冰洋为10千米，有些地方的大洋地壳的厚度只有5千米左右。
地壳分为上下两层。
上层化学成分以氧、硅、铝为主，平均化学组成与花岗岩相似，称为花岗岩层（或硅铝层）。这一层在海洋底部很薄，尤其是在大洋盆地地区、太平洋中部甚至缺失，是不连续圈层。
下层富含硅和镁，平均化学组成与玄武岩相似，称为玄武岩层（或硅镁层），在大陆和海洋均有分布，是连续圈层。两层以康拉德不连续面隔开。
大洋地壳主要由硅镁层组成。
青藏高原是地球上地壳最厚的地方，厚达70千米以上。而靠近赤道的大西洋中部海底山谷中地壳只有1.6千米厚。太平洋马里亚纳群岛东部深海沟的地壳更薄，是地球上地壳最薄的地方。
（1）地壳的物质组成
地壳中有90多种天然化学元素，其中氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁八大元素的含量，约占地壳总重量的97％，其余元素只占2％左右。而地壳的八大元素中的氧约占49％，硅约占26％。
地壳中的各种化学元素，随着地质作用的变化不断地进行变化，合成和分解，形成各种具有特征的矿物，而矿物又是形成地壳岩石与矿石的基本单位。
地壳中的矿物大约有3000种，但与形成岩石有关的矿物主要有石英、长石、云母、方解石等。这类矿物通常称为造岩矿物。
（2）地壳中的岩石
地壳是由各种岩石组成的，岩石是由各类矿物组成的。根据形成的条件与当时形成的环境，岩石可分三大类：岩浆岩、沉积岩和变质岩。
岩浆岩，又称为火成岩。是地球深处高温高压下的岩浆在一定条件下形成的。
岩浆岩主要有侵入和喷出两种产出情况。在地壳一定深度上的岩浆，经缓慢冷却而形成的岩石，称为侵入岩。侵入岩固结成岩，需要的时间很长。地质学家们曾进行过估算，一个2000米厚的花岗岩体完全结晶，大约需要6.4万年。
岩浆喷出或者流到地表冷凝形成的岩石，称为喷出岩。喷出岩由于岩浆温度急剧降低，固结成岩的时间相对较短。1米厚的玄武岩全部结晶，需要12天；10米厚需要3年；700米厚需要9000年。
地壳中的岩石主要由岩浆岩构成，常见的、分布较广的岩浆岩有花岗岩、闪长岩、辉长岩、玄武岩、安山岩等。
玄武岩常形成广阔的台地。高原玄武岩，是岩浆溢流形成的地貌景观。安山岩常喷发成边坡比较陡的大型火山，如世界着名的日本富士山、意大利维苏威火山。
我国黑龙江镜泊湖地区，也有很多奇特的玄武岩景观。
沉积岩，又称水成岩。是岩石经风化、侵蚀、搬运、沉积和成岩作用后，形成的岩石。
沉积岩大多是在海洋、河流、湖泊等水环境下形成，一般具有成层现象。其构成岩石的颗粒有粗细之分，层次厚薄不同。
地表分布最广的是沉积岩。由于沉积岩一般形成于常温常压环境，所以岩层里往往保留有生物遗迹——化石。
常见的并且分布广泛的沉积岩有石灰岩、砂岩、砾岩。
变质岩是由岩浆岩、沉积岩甚至包括变质岩本身，在高温、高压或动力挤压下形成的具有一定的结构特征的岩石。
石灰岩经过变质作用，形成美丽的大理石。
这是一种名贵的建筑材料，因云南省大理附近的苍山地区出产这种岩石而得名。
砂岩经变质作用后，形成更为坚硬的石英岩。页岩经变质作用后，形成比较致密而坚实的板岩或片岩。
变质岩在我国的分布也很广。华北地块和塔里木地块主要由早前寒武纪的区域变质岩组成，并构成我国大陆的古老核心。
3．地幔
地幔在地壳与地核之间，又称中间层，厚度约2900千米，主要由致密的造岩物质构成。这是地球内部体积最大、质量最大的一层。
地幔一般分上下两层：从地壳最下层到1000千米1200千米深处，除硅铝物质外，铁镁成分增加，称为上地幔；下层为柔性物质，呈非晶质状态，大约是铬的氧化物和铁镍的硫化物，称为下地幔。
在上地幔上部，岩石圈之下，有一个呈熔岩状态的软流层。这一层地震波吸收率较高，因此地震波传播速度减弱，并且有对流现象，深度在50千米250千米。
了解地幔结构与物质状态，有助于解释岩浆活动的能量和物质来源及地壳变动的内动力。
纵波与声波相似，其速度比横波快。
横波与抖动的绳子产生的波形相似，通过时岩石的震动方向与波的传播方向垂直。横波穿越不同密度的岩石边界时，地震波也会发生反射和折射。利用这些特性，我们就可以对地球内部成像。
4．地核
地核是地球的核心部分，主要由铁、镍元素组成，半径大约是3480千米。地核分为外地核和内地核两部分。
地幔以下大约5100千米处，地震横波不能通过，称为外核。科学家推测外核物质可能是液态。由于地核不仅温度很高，而且压力很大，因此这种液态应当是高温高压下的特殊物质状态。
5100千米6371千米是地球的内核，在这里纵波可以转换为横波，物质状态具有刚性，科学家推测内核物质可能是固态。整个地核以铁镍物质为主。
5．软流层
软流层又叫软流圈，位于上地幔的上部，岩石圈下面，深度在50千米250千米，是一个基本上呈全球性分布的地内圈层。
软流层的分布具有明显的区域性差异，总的规律是大洋下面位置较浅（一般在60千米以下），大陆之下位置较深（深度在120千米以下）。软流层界面不十分确定，与岩石圈之间无明显界面，具有逐渐过渡的特点。软流层是在地震波传播速度研究中发现的。
科学家在研究地震波传播速度在地球内部的变化时发现，上地幔接近顶部的位置，有一个地震波传播速度明显减缓的层，称为“莫霍低速层”。
人们推测，这一层地震波传播速度慢的原因，是积累的热量使岩石软化并局部熔融，因此称为“软流层”。软流层的形成是一个漫长的地质演化过程。
一般认为，软流层的形成需要高温条件以及水和挥发性物质的加入等因素。软流圈熔岩产生时所需的热能、水和挥发性物质，主要由放射性元素衰变和地球圈层分化过程释放出来。地球内部的温度随深度的增加而增高，一般至100千米深时，温度便接近于地幔开始熔融的固相线温度，这时在水和挥发性组分的参与下，开始产生选择性熔融，逐渐形成固流体软流层。
软流层是造成上覆岩石圈严重失稳及导致大洋岩石圈板块下滑、潜没、漂移、扩张的决定性因素，也是大陆岩石圈在软流层上漂移的原因所在。
没有软流圈便不会有岩石圈，特别是大洋岩石圈；没有软流圈，大规模密度倒转现象也不会发生；没有软流圈也就没有了板块运动。
所以，板块构造是地球圈层分化到软流圈阶段之后才产生的。
第二节大气圈与人类
1．看不见摸不着的大气圈
就像盖棉被一样，地球的周围包围着一层厚厚的大气，人类就在这条棉被——这层大气——的底部生活着。这个看不见、摸不着的大气圈里发生着种种有趣的自然现象，为人类的生存提供了可靠的保障。
大气圈又叫大气层，主要由气体组成。当然其中也存在少量的固体、液体和离子，前两者主要出现在对流层，而最后一个主要出现在离地面较远（相对较稀薄）的大气中。
在气态物质中，氮气占去一大半（78.08%），其次是氧气（20.94%），再次是氩气（0.93%），还有少量的二氧化碳、稀有气体和水蒸气。
空气是混合物，成分虽然很复杂，但相对来说比较固定，主要是自然界各种变化相互补偿的结果。
水和各种杂质尘埃是形成云、雨、雪、雾的重要物质。
大气层的空气密度随着高度的增加而逐渐减小，越高空气越稀薄。据推算，在360公里高空的大气层中，空气密度只有海平面附近的万亿分之一。
大气层的厚度大约在1000千米左右，但没有明显的界线。大气圈是由五部分组成的，由下至上依次是对流层、平流层（或同温层）、中间层、热层（或暖层）、散逸层（或外层），再往上就进入星际空间了。
2．对流层
对流层位于大气的最底层，集中了约75％的大气质量和90％以上的水汽质量。这一层空气的运动，是以上升气流和下降气流为主。
对流层在地球上各处的厚度不一，并随着纬度和季节的变化而变化。
对流层在低纬度地区平均高度为17千米～18千米，在中纬度地区平均为10千米～12千米，极地地区平均为8千米～9千米，并且夏季高于冬季。
对流层中的气温，随高度升高而降低，高度平均每上升100米，气温大约降低0.65℃左右。由于对流层大气的主要热源是地面辐射，所以离地面越高的地方受热就越少，气温就越低。
青藏高原比相同高度的其他地区，温度明显偏高，就是因为它提高了地面辐射的位置。
对流层受地表影响较大，气温、湿度等水平分布不均匀，空气运动相当强烈，再加上90％以上的水汽集中在对流层中，所以云、雾、雨、雪等众多天气现象都发生在对流层，其中雨、雪、冰雹主要以大气降水的形式降到地表。
大气降水时必有云，但有云未必有大气降水。云的形成过程，是空气中的水汽经由各种原因达到饱和或过饱和状态而发生凝结的过程。云吸收从地面散发的热量，并将其反射回地面，这有助于使地球保温。但是云同时也将太阳光直接反射回太空，这样便有降温作用。
简单地说，雾就是接近地面的云，主要是气温降低造成的。一般秋冬早晨多雾。
城市中的烟雾是由于人类的活动造成的。
对流层集中了大气圈气体的90%以上，因此各种化学反应在这里是十分丰富的。
对流层是人类及生物主要活动的区域。这一层的各种天气变化，影响着生物的生存和行为，是大气层中与人们生活和生产关系最密切的一层。
因此，加深对对流层天气的了解，准确地把握天气变化的规律，对于工农业生产、交通、航天、航海以及人们日常生活都具有重大的意义。
3．平流层
平流层也叫同温层，是在对流层以上到海拔大约50千米的大气圈区域。在中纬度地区，平流层位于离地表10千米～50千米的高度。
而在极地，这层则最低离地表8千米左右。
平流层夹在对流层与中间层之间。平流层中的气体流动十分平稳，没有对流层剧烈。这里基本上没有水汽，天气变化很少发生，适于飞机的航行。
平流层气温随高度上升而上升，原因在于其底部吸收了来自太阳的紫外线而被加热。平流层的顶部气温与地面气温差不多，高温层在上面，低温层在下面，因而气流较为稳定。
在温带地区，商业客机一般会在离地表10千米的高空，即平流层的底部巡航。这是为了避开对流层因对流活动而产生的气流。而在客机巡航阶段所遇上的气流，大多是因为在对流层发生了对流超越现象。
滑翔机一般会在上升暖气流上滑翔。这股气流从对流层上升到达平流层就会停止。这样一来，变相为世界各地的滑翔机设定了高度限制。
对流层与平流层加在一起，占了99%的大气组成。因此，剩下的两层都是十分稀薄的。
4．臭氧层
在距离地球表面15千米50千米的高空，因受太阳紫外线照射的缘故，形成了包围在地球外围空间的臭氧层。臭氧层是人类赖以生存的保护伞。
臭氧层中的臭氧，可吸收90%左右的太阳紫外线，使生物免受侵害，对维持地球的生态环境具有无可替代的作用。
臭氧主要是大气中的氧制造出来的。此外，雷电作用也产生臭氧。
臭氧分布在地球的表面。少量的臭氧会使人感到精神振奋，但过强的氧化性也使其具有杀伤作用。
氟利昂、核爆炸和喷气式飞机都会使臭氧减少。科学分析发现，平流层中的臭氧减少1％，到达地面的紫外线强度便增加2％。
据估计，由于人类活动的影响，臭氧的含量已减少了3％。到2025年有可能会减少10％。臭氧层的破坏将使紫外线等短波辐射增强，会导致皮肤癌患者增加，同时给自然生态系统带来严重的影响。
维护臭氧层的平衡，已成为一个全球性的环境问题。
臭氧层就是地球的一道天然屏障，使地球上的生命免遭强烈的紫外线伤害。然而，从20世纪70年代以来，地球上的臭氧层正在遭到破坏。
20世纪70年代，当时英国的科学家通过观测首先发现，在地球南极上空的大气层中，臭氧的含量开始逐渐减少，尤其在每年的910月(这时相当于南半球的春季)减少更为明显。美国的“云雨7号”卫星进一步探测表明，臭氧减少的区域位于南极上空，呈椭圆形，1985年时已和美国整个国土面积相似。这一切就好像天空塌陷了一块似的。科学家把这个现象称为南极臭氧洞。
据世界气象组织最新调查，南极上空的臭氧层空洞比以往扩大了近一倍，已达2100万平方千米。南极臭氧洞的发现，使人们深感不安，它表明包围在地球外的臭氧层已经处于危机之中。于是科学家在南极设立了研究中心，进一步研究臭氧层的破坏情况。1989年，科学家又赴北极进行考察研究，结果发现北极上空的臭氧层也已遭到严重破坏，但程度比南极要轻一些。
另外，平流层飞行器和氟利昂的增多，使赤道一些地区的上空臭氧损耗也高达20%以上。我国科学家在青藏高原也发现了臭氧损耗的低值区。
5．中间层、热层和散逸层
中间层是自平流层向上至海拔85千米的区域。中间层几乎没有臭氧，而氮气和氧气等气体所能吸收波长更短的太阳辐射，又大部分已经被上层大气所吸收了，所以气温随高度增高而迅速下降，顶部气温降到零下83℃以下。
这一层空气很稀薄，垂直对流运动很强烈。
在中间层60千米90千米高度上，存在着电离层的一部分。电离层的存在，对反射无线电波具有重要意义。人们在远方之所以能收到无线电波的短波通信信号，就是和大气层的电离层有关。
热层又叫暖层，是中间层以上至海拔约800千米左右的区域。
这里的化学反应相对于地表要快得多，基本上物质都以其高能状态存在。热层温度结构主要受太阳活动的支配。
在中间层和热层里，经常会出现许多天文现象，例如极光、流星等。
这一层温度随高度增加而迅速增加，层内温度很高，昼夜变化很大，热层下部有少量的水分存在，因此偶尔会出现银白并微带青色的夜光云。
散逸层也叫“外层”，是800千米高度以上的大气层，是地球大气的最外层。
散逸层温度很高，空气粒子运动很快，又离地心较远，地球引力作用小，所以这一层的大气质点经常散逸至星际空间。这个高度可看做地球大气的上界。
这一层是电离气体组成的广阔而又极其稀薄的大气层，大气密度已经与星际非常接近，气温随着高度的升高而升高。
散逸层是人造卫星、空间站、火箭等的运行空间。
6．电离层的形成
由于太阳和各种宇宙射线的辐射、空气分子被电离，从而形成电离层。
电离层在垂直方向上呈分层结构，一般划分为D层（距地面高度60千米80千米）、E层（100千米120千米）、F1层（200千米）、F2层（200千米900千米）。
电离层分层结构，只是电离层状态的理想描述，实际上电离层总是随纬度、经度呈现复杂的空间变化，并且具有昼夜、季节、年、太阳黑子周等变化。由于电离层各层的化学结构、热结构不同，各层的形态变化也不尽相同。
电离层扰动，常严重影响电离层中无线电波的传播环境。
电离层突然扰动，主要是由太阳活动引起的。此外，火山喷发、地震、台风和雷暴、地面核试验激发的重力波、高空核实验的各种电离辐射、大功率短波雷达加热等人工手段和空间飞行的释放物，也能引起电离层扰动。
这些自然因素和人为因素激发的电离层扰动，是外空环境监测的主要对象。
电离层对电波传播的影响，与人类活动密切相关，如无线电通信、广播、无线电导航、雷达定位等。
中波和短波都能借助电离层的反射，传播到较远的距离。其中最常用的是短波通信。1901年，意大利电气工程师和发明家马可尼用电磁波进行了约2000米距离的无线电通信实验。他发射的无线电信息，成功地穿越大西洋，从英格兰传到加拿大的纽芬兰省。此后短波用作全球性的国际通信媒介，便开始发达起来了，向世界宣布了无线电的诞生。
7．大气圈的作用
大气是地球上生命物质的源泉。通过生物的光合作用（从大气中吸收二氧化碳、放出氧气、制造有机质），大气进行着氧和二氧化碳的物质循环，并维持着生物的生命活动，所以没有大气就没有生物，没有生物也就没有今天的世界。
地球表面的水通过蒸发进入大气，水汽在大气中凝结，以降水的形式降落地表。这个水的循环过程往复不断，所以地球上始终有水存在。如果没有大气，地球上的水就会蒸发掉，变成一个像月球那样的干燥星球。如果没有水分，自然界就没有生机，也就会没有当今世界。
大气层又保护着地球的“体温”，使地表的热量不易散失；同时通过大气的流动和热量交换，使地表的温度得到调节。
大气的水热状况可以影响一个地区的气候的基本特征，进而决定该地区的水文特点、地貌类型、土壤发育和生物类型，从而对地球表面的整个自然环境的演化进程起着重要作用。
大气中含有细微的岩屑和水汽，而地壳岩石中和水体中也有空气存在，它们是互相渗透和互相影响的。大气中的氧和碳酸气，大气的湿度变化以及风雨等，都直接作用于地表的岩石，所以大气的活动对地壳岩石的形成和破坏均有影响。
另外，大气还可使人类免受宇宙星体的撞击。例如，陨石冲击地球时的速度是非常大的，如果没有厚厚的大气将其燃烧掉，后果将是不堪设想的。大气还能吸收各种宇宙射线，从而保护地球上的生物的安全。
8．大气污染
我们把凡是能使空气质量变坏的物质，统称为大气污染物。
目前已知大气污染物约有一百多种，包括自然因素（如森林火灾、火山爆发等）和人为因素（如工业废气、生活燃煤、汽车尾气、核爆炸等）两种，且以后者为主，尤其是工业生产和交通运输所造成的污染。
大气污染危害人体健康，对动植物的生长和发育产生负面作用；大气污染可造成酸雨，对农林牧业和水产养殖业产生不利的影响。
同时，大气污染对全球气候产生影响，减弱太阳辐射，破坏高空臭氧层，危及人类和生物的安全。
大气污染主要过程由污染源排放、大气传播、人与物受害这三个环节所构成。影响大气污染范围和强度的因素，有污染物的性质（物理的和化学的）、污染源的性质（源强、源高、源内温度、排气速率等）、气象条件（风向、风速、温度层结等）、地表性质（地形起伏、粗糙度、地面覆盖物等）。
防治大气污染的方法很多，根本途径是改革生产工艺，综合利用，将污染物消灭在生产过程之中。
另外，全面规划，合理布局，减少居民稠密区的污染；在高污染区，限制交通流量；选择合适厂址，设计适当烟囱高度，减少地面污染。在最不利气象条件下，采取措施，控制污染物的排放量，也可有效防治大气污染。
第三节水圈与人类
1．生物生命的源泉——水圈
作为一颗蔚蓝色的行星，地球的最重要的特色之一，便是有水，因此地球又称“水球”。地表的广大面积被水所覆盖，主体是海洋，占地球表面积的71%。此外，还有大陆上的湖泊、河流和冰川中的水，土壤和浅部岩石的孔隙也含有一定数量的“地下水”。这样就构成了一个不甚规整而基本连续的“生命摇篮”的水圈。水圈介于大气圈和岩石圈之间，水圈是地球外圈中作用最为活跃的一个圈层。它与大气圈、生物圈和地球内圈相互作用，直接影响着人类活动的表层系统的演化。
水圈是地质作用的一个主要因素，是塑造地球表面最重要的角色。
水体存在方式不同，其作用方式也有比较大的差别。按照水体存在的方式，可以将水圈划分为海洋河流、地下水、冰川、湖泊、沼泽等几种主要类型。
各种水体参加大小水循环，不断交换水量和热量。
水圈内全部水体的总储量为13.8亿立方千米，其中海洋为13.38亿立方千米，占总储量的96.5％；而分布在大陆上的水包括地表水和地下水，各占余下的一半左右。在全球水的总储量中，淡水仅占2.53％，其余均为咸水。
地球表面的水是十分活跃的。海洋蒸发的水汽进入大气圈，经气流输送到陆地、凝结后降落到地面，部分被生物吸收，部分下渗为地下水，部分成为地表径流。地表径流和地下径流大部分回归海洋。
2．水圈与其他圈层
水在循环过程中，不断释放或吸收热能，调节着地球上各层圈的能量，还不断地塑造着地表的形态。
水圈中的地表水大部分在河流、湖泊和土壤中进行重新分配，除了回归海洋的那部分外，有一部分储存在内陆湖泊里或形成冰川。
这部分水量交换极其缓慢，周期要几十年甚至上千年。
从这些水体的增减变化，可以估算出海陆间水温交换的强弱。
大气圈中的水分参与水圈的循环，交换速度较快，周期仅有几天。水分循环，使地球上发生复杂的天气变化。海洋和大气的水量交换，导致热量与能量频繁交换，交换过程对各地天气变化影响极大。
生物圈中的生物，受洪涝、干旱影响很大；生物的种群分布和聚落形成，也与水的时空分布有着极密切的关系。生物群落随水的丰缺而不断交替、繁殖和死亡。
大量植物的蒸腾作用，也促进了水分的循环。
水在大气圈、生物圈和岩石圈之间相互置换，关系极其密切，形成了千姿百态的地理环境。
3．水圈与人类
人类大规模的活动，对水圈中水的运动过程有一定的影响。
大规模地砍伐森林、大面积地荒山植林、大流域地调水、大面积地排干沼泽、大量抽用地下水等，都会促使水的运动和交换过程发生相应变化，从而影响地球上水分循环的过程和水量平衡的组成。
人类的经济繁荣和生产发展也都依赖于水。如水力发电、灌溉、航运、渔业、工业和城市的发展，无不与水息息相关。
4．水的来源
从太空中看地球，我们居住的地球是一个椭圆形的、极为秀丽的蔚蓝色球体。水是地球表面数量最多的天然物质，它覆盖了地球70%以上的表面，因此地球是一个名副其实的大水球。
那么有人会问：这么多的水是从哪儿来的？地球上本来就有水吗？
地球是太阳系八大行星之中唯一被液态水所覆盖的星球。关于地球上水的起源，在学术上存在很大的分歧，目前有几十种不同的水的形成学说。
有人认为在地球形成初期，原始大气中的氢、氧化合成水，水蒸气逐步凝结下来并形成海洋。也有人认为，形成地球的星云物质中原先就存在水的成分。
另外有观点认为，原始地壳中硅酸盐等物质受火山影响而发生反应，析出水分。还有人认为，被地球吸引的彗星和陨石是地球上水的主要来源，甚至现在地球上的水还在不停增加。
总之，关于水的来源的说法各不相同，现在人们比较认可的说法是：地球是由太阳星云分化出来的星际物质聚合而成的，它的基本组成有氢气和氮气以及一些固体尘埃。固体尘埃形成地球的内核，外面围绕着大量气体。当时地球内部温度应该很高，岩浆活动非常剧烈。火山爆发十分频繁，地壳也不断发生变化，有些地方形成山峰，有的地方形成低地与山谷，同时喷发出大量的气体。地球体积不断缩小，引力也随之增加。后来，这些气体已无法摆脱地球的引力，从而围绕着地球，构成了“原始地球大气”。原始大气由多种成分组成，水蒸气便是其中之一。
那么，水蒸气又是从哪儿来的呢？
组成原始地球的固体尘埃，实际上就是衰老了的星球爆炸而成的大量碎片。这些碎片多是无机盐之类的东西，在它们内部蕴藏着许多水分子，就是所谓的结晶水合物。
结晶水合物里面的结晶水在地球内部高温作用下离析出来，就变成了水蒸气。喷到空中的水蒸气达到饱和时，便冷却成云，变成雨落到地面上，聚集在低洼处，逐渐积累成湖泊和河流，最后汇集到地表最低区域，从而形成海洋。
地球上的水在开始形成时，不论湖泊或海洋，其水量不是很多。
随着地球内部产生的水蒸气不断被送入大气层，地面水量也不断增加，经历几十亿年的地球演变过程，最后终于形成我们现在看到的江河湖海。
5．水的作用
（1）水对气候的影响
水对气候具有调节作用。大气中的水汽能阻挡地球辐射量的60%，保护地球不致冷却。海洋和陆地水体在夏季能吸收和积累热量，使气温不致过高；在冬季则能缓慢地释放热量，使气温不致过低。
海洋和地表中的水蒸发到天空中形成了云，云中的水通过降水落下来变成雨，冬天则变成雪。雨、雪等降水活动，对气候形成了重要的影响。在温带季风性气候中，季风带来了丰富的水汽，形成明显的干季和湿季。
此外，在自然界中，由于不同的气候条件，水还会以冰雹、雾、露水、霜等形态出现，并影响气候和人类的活动。
（2）水对地理的影响
地球表面有71%被水覆盖，表层的水体构成了水圈。水圈以海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水和大气中的水等形式存在着。
水深刻地影响着地球的地理特征。水侵蚀岩石土壤，冲淤河道，搬运泥沙，营造平原，不断地改变着地表形态。
（3）水对生命的影响
据科学研究，地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生命体的重要组成部分。
水是维持生命必不可少的物质，在人体中水占人体体重的70%。
人对饮用水还有质的要求，如果水中缺少人体必需的元素或有某些有害物质，或遭到污染水质，达不到饮用标准，就会影响人体健康。
水中生活着大量的水生植物和水生生物。水有利于体内化学反应地进行，在生物体内还起到运输物质的作用，对于维持生物体温度的稳定起着很大作用。
饮用存放时间超过6天的桶装或瓶装水，会使细胞的新陈代谢明显减慢，影响生长发育。而中老年人常饮用这类变成老化水的桶装或瓶装水，就会加速衰老。
专家研究提出，近年来，许多地区食道癌及胃癌发病率增多，可能与饮用水有关。对桶装水想用则用，不用则长期存放，这种不健康饮水习惯对健康是无益的。
6．晶莹的冰川
冰川是一种巨大的流动固体。在高寒地区，雪结晶聚积成巨大的冰川冰，在重力影响下，冰川冰开始流动，从而发展成为冰川。
冰川是地表上长期存在并能自行运动的天然冰体。冰川是由大气固体降水经多年积累而成，是地表重要的淡水资源。
冰川不同于冬季河湖冻结的水冻冰，构成冰川的主要物质是冰川冰。
冰川的分布
冰川总面积约达1600多万平方千米，约占地球上淡水总量的69％。冰川所含的水量占地球上除海水之外所有水量的97.8%。有学者认为，全世界存在着多达7万20万个冰川。
现代冰川面积的97％、冰量的99％为南极大陆和格陵兰岛两大冰盖所占有。特别是南极大陆冰盖面积达到近1400万平方千米(包括冰架)，最大冰厚度超过4000米。冰川冰虽然储藏着全球淡水量的3/4左右，但可以直接利用的很少。
冰川的分类
冰川分为大陆冰盖（简称冰盖）和山岳冰川（又称山地冰川或高山冰川）。
大陆冰盖主要分布在南极和格陵兰岛。山岳冰川则分布在中纬度、低纬度的一些高山上。全世界冰川面积共有1500多万平方千米，其中南极和格陵兰岛的大陆冰盖就占去1465万平方千米。
我国的冰川都属于山岳冰川，按成因又分为大陆性冰川和海洋性冰川两大类，总储量约5.13万亿立方米。前者占冰川总面积的80%，后者主要分布在念青唐古拉山东段。
冰川的作用包括侵蚀、搬运、堆积等作用。经过冰川作用的地区形成多样的冰川地貌。冰川有很强的侵蚀力，因侵蚀作用而造成的冰蚀地貌有冰斗、刃脊、角峰、冰哑、削断山嘴、U型谷、石洼地、峡湾、悬谷、羊背石、冰川磨光面、冰川擦痕等。
冰川的消退以及影响
由于全球气候逐渐变暖，世界各地冰川的面积和体积都有明显减少，有些甚至消失。这种现象在低纬度和中纬度的地方尤其显着。
非洲肯尼亚山冰川失去了92%。西班牙在1980年时有27条冰川，现在减少至13条。欧洲的阿尔卑斯山脉在过去一个世纪已失去了一半的冰川。中国最大的冰川区天山，约有22%的冰川体积在过去40年渐渐消失。新疆北部和南部的冰川目前都发现萎缩现象，冰川出现不同程度的后退。占世界冰储量大部分的南极冰盖，1998年以来占总面积七分之一的冰体已经消失。
目前全球冰川正在加速消融，态势十分严峻，必将给人类带来严重的后果。例如，海平面上升，全球气候改变明显，生态环境遭到破坏等。
7．涌动在暗处的地下水
地下水是指广泛埋藏在地表以下的各种状态的水。
大气降水降落到地表后，其中一部分下渗到松散堆积物中、岩层裂缝中与洞穴中，并在那里储存起来，这就成为地下水。
地下水主要来自于大气降水，因此地下水量的多少、地下水位高低的变化，主要与大气降水及其变化有重要联系。我国西部内陆干旱地区山前地带也埋藏有地下水。这是由于附近高山冰川积雪夏季融化，潜入地下形成的。严格来说地下水分为很多类，但最主要的是潜水和承压水。
潜水是指埋藏在第一个隔水层之上的地下水。通常所见到的地下水多半是潜水，主要由降水和地表水入渗补给，潜水流出地面时就形成泉。
由于潜水充满岩石或松散堆积物所有的空隙，因而有统一的自由水面，称为潜水面。人工打井，就是打到潜水面以下。潜水面因降水量多少、降水的季节变化、水位高低等而有升降变化。
潜水埋藏深度因地而异。例如，在河流、湖泊附近，潜水埋藏很浅，并随河湖水位的变化而变化，有相互补给关系；我国内陆盆地山前地带埋藏较深，一般在地下几十米。黄河下游是“地上河”，河床高于两岸地面，所以两岸的潜水经常得到河水的补给。
承压水是指充满于上、下两个隔水层之间的含水层，并承受一定压力的地下水。它在一定条件下，可自行喷出地表，所以承压水又叫自流水或喷泉。
承压水是在岩层、岩石性质、地质构造以及地貌等因素相互配合下形成的，其中以向斜构造、盆地地貌等因素最重要。
例如，我国四川盆地、山东淄博盆地等，都属于承压水盆地。
山东济南素有“泉城”之称，就是由承压水构造而形成的。它在山区接受大气降水补给，在城区则以上升泉的形式涌出地表。
在多数情况下，承压水埋藏较深，封存条件较好，循环交替过程较长，水质较好；一般不受气象水文条件影响，因而水量也相当稳定。
承压水水量大小与补给区水源多少、承压区面积和含水层厚度密切相关。
和人类息息相关的地下水
据科学家估算，全世界的地下水总量多达1.5亿立方千米，几乎占地球总水量的十分之一，比整个大西洋的水量还要多！
地下水与人类的关系十分密切，井水和泉水是我们日常使用最多的地下水。不过，地下水也会造成一些危害。例如，地下水过多会引起铁路、公路塌陷，淹没矿区巷道，形成沼泽地，等等。地下水有一个总体平衡问题，所以不能盲目和过度开发，否则容易造成地下空洞、地层下陷等问题。
地下水可作为居民生活用水、工业用水和农田灌溉用水的水源。
地下水具有给水量稳定、污染少的优点。含有特殊化学成分或水温较高的地下水，还可用作医疗、热源、饮料和提取有用元素的原料。
在矿坑和隧道掘进过程中，可能发生大量涌水，给工程造成危害。
在地下水位较浅的平原、盆地中，潜水蒸发可能引起土壤盐渍化；在地下水位高、土壤长期过湿、地表滞水地段，可能产生沼泽，给农作物造成危害。
8．广阔的海洋
海洋是指连绵不绝的盐水水域，分布于地表的巨大盆地中。据统计，海洋总面积约为3.62亿平方千米，大约占地球表面积的70.9%。海洋中含有13.5亿立方千米的水，约占地球上总水量的97.5%。
全球海洋一般被分为数个大洋和面积较小的海。四个主要的大洋为太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋，大部分以陆地和海底地形线为界。将南极海的相应部分包含在内，太平洋、大西洋和印度洋分别占地球海水总面积的46%、24％和20％。
重要的边缘海多分布在北半球，它们部分为大陆或岛屿包围。
其中最大的是北冰洋及其近海，其他的还有加勒比海及其附近水域、地中海、白令海、鄂霍次克海、黄海、东海和日本海，等等。
有规律流动的洋流
洋流又称海流，是指海洋中海水沿一定途径的大规模流动现象。
风力和海水密度分布不均是引起洋流的运动的主要原因，此外岛屿、大陆的海岸和地球的自转，对洋流也有一定影响。
洋流是地球表面热环境的主要调节者。洋流可以分为暖流和寒流。一般由低纬度流向高纬度的洋流称为暖流，由高纬度流向低纬度的洋流称为寒流。
洋流按成因分为风海流、密度流和补偿流。由盛行风推动海水漂流，形成规模很大的洋流，叫做风海流。世界大洋表层的海洋系统，大多属于风海流。由海水密度的差异造成的海水流动，这种洋流是密度流。当某一海区的海水减少时，相邻海区的海水便来补充，这样形成的洋流是补偿流。
海流对海洋中多种物理过程、化学过程、生物过程和地质过程以及海洋上空的气候和天气的形成及变化，都有影响和制约的作用。
暖流对沿岸气候有增温增湿的作用，寒流对沿岸气候有降温减湿的作用。寒暖流交汇的海区，海水受到扰动，容易形成大规模渔场。
海轮顺洋流航行可以节约燃料，加快速度。但洋流形成的海雾以及携带的冰山给海上航运造成较大威胁。洋流还可以把近海的污染物质携带到其他海域，有利于污染的扩散，加快海水净化速度。
大事聚焦
1912年4月14日，当时世界上一流的超级豪华巨轮“泰坦尼克号”在从英国出发，前往美国纽约的途中，在北大西洋与冰山相撞，造成约1500人遇难的惨剧。这是当时世界上最严重的一次航海事故，也是迄今为止最为人所知的一次海难。
比较有名的墨西哥湾洋流，最狭窄处也宽达25千米，流动时速可达2千米，沿北美洲海岸北上，横过北大西洋，调节北欧的气候。
北太平洋海流是一道类似的暖流，从热带向北流，使北美洲西岸的气温升高。
壮观的海浪
在广阔的海洋上，波浪不断地在翻滚，有时波平如镜，有时却巨浪滔天。除了那些由地震或火山爆发造成的波浪外，波浪多半是由吹过海面的风引起的。远处暴风雨所搅起的波浪，可能移动数千米才能抵达岸边。
由于太阳和月亮引力的作用，海面会出现周期性的升降、涨落与进退的现象，这样自然现象就是潮汐。古代称白天的潮汐为“潮”，晚上的称为“汐”，合称为“潮汐”。
海洋的潮汐可以用来为人类服务，如发电。1912年，世界上最早的潮汐发电站在德国的布斯姆建成。1966年，当时世界上最大容量的潮汐发电站在法国的朗斯建成。我国最大的潮汐电站，是1980年5月建成的浙江省温岭市江夏潮汐发电站。
恐怖的海洋灾害
众所周知，海洋是地球上决定气候发展的主要的因素之一。
海洋本身是地球表面最大的储热体。海流是地球表面最大的热能传送带。海洋与空气之间的气体交换，对气候的变化和发展有极大的影响。如飓风就是在海洋上空，由海洋的蒸汽形成。
但是海洋有时也会发威，而且也是很厉害的，给人类带来严重的灾害。
海洋灾害主要有灾害性海浪、海冰、赤潮、海啸和风暴潮、龙卷风。同时，一些海洋与大气相关的灾害性现象还有厄尔尼诺现象、拉尼娜现象和台风等。
印度洋海啸
2004年12月26日，在印度洋板块与亚洲板块交界处的印度尼西亚苏门答腊岛，发生了世界近200多年来死伤最惨重的海啸灾难-印度洋海啸。这场突如其来的灾难是由印度尼西亚海域的里氏9级地震引起的，给印尼、斯里兰卡、泰国、印度、马尔代夫等国造成了巨大的人员伤亡和财产损失。到2005年2月4日为止的统计数据显示，印度洋大地震和海啸共造成近30万人死亡或者失踪。
海啸是一种具有强大破坏力的海浪。这种波浪运动引发的惊涛骇浪，汹涌澎湃，它卷起的海涛高度可达数十米。这种“水墙”内含极大的能量，冲上陆地后所向披靡，势不可挡，往往会对人类的生命和财产造成严重的威胁和损失。
9．“地球之肾”——湿地
湿地指陆地和水域的交汇处水位接近或处于地表面，或有浅层积水的水域。
湿地一般有以下几个特征：地域内的生物以水生植物为主；底层土主要是湿土；在每年的生长季节，底层有时被水淹没。
湿地的水文条件和湿地的特性息息相关。
水对湿地土壤的发育有着深刻的影响。水的来源（如降水、地下水、潮汐、河流、湖泊等）、水深、水流方式，以及淹水的持续期和频率，决定了湿地的多样性。湿地土壤通常称为湿土或水成土。
生物的乐园——湿地
从大范围上讲，全世界共有自然湿地855.8万平方千米，仅占地球表面6.4％，却为地球上20％的物种提供了生存环境，具有不可替代的生态功能，故而享有“地球之肾”的美誉。
我国湿地面积占世界湿地的10％，位居亚洲第一位，世界第四位。
湿地广泛分布于世界各地，拥有众多野生动植物资源，是最具有价值和生产力最高的生态系统。很多珍稀水禽的繁殖和迁徙都离不开湿地，因此湿地被称为“鸟类的乐园”。
湿地的类型多种多样，通常分为自然和人工两大类。自然湿地包括沼泽地、泥炭地、湖泊、河流、海滩和盐沼等；人工湿地主要有水稻田、水库、池塘等。
湿地的多样化功能
湿地的功能是多方面的，它既可作为直接利用的水源或补充地下水，又能有效控制洪水和防止土壤沙化，还能滞留沉积物、有毒物和营养物质，从而改善环境，减少污染。它能以有机质的形式储存碳元素，减少“温室效应”，保护海岸不受风浪侵蚀，提供清洁方便的运输方式。
湿地还是众多植物、动物特别是水禽生长的乐园，同时又向人类提供各种各样的食物、能源、原材料和旅游场所，是人类赖以生存和持续发展的重要基础。
湿地中的一些植物具有吸收空气中有害气体的功能，能有效调节大气组成成分。
湿地在蓄水、调节河川径流、补给地下水和维持区域水平衡中发挥着重要作用，是蓄水防洪的天然“海绵”。
沼泽湿地具有湿润气候、净化生态环境的功能，是生态系统的重要组成部分。
沼泽湿地像天然的过滤器，它有助于减缓水流的速度，能够分解、净化环境污染物，起到“排毒”、“解毒”的功能。
湿地水分通过蒸发成为水蒸气，然后又以降水的形式降到周围地区，保持当地的湿度和降水量。
湿地的人为破坏
在人口不断增长和经济发展的双重压力下，20世纪中后期大量湿地被改造成农田，加上过度的资源开发和污染，湿地面积大幅度缩小，湿地物种受到严重破坏。
人类不合理地使用土地，导致了土壤的酸化与其他形式的污染，这严重破坏了湿地内的生态环境。环境破坏和围湖、围海造田导致了湿地面积的缩减和水生物以及鸟类的死亡。
另外，河流改道影响了河流对湿地的水量补给作用，使湿地的生态系统遭到了破坏。
第四节生物圈与人类
1．物种丰富的生物圈
作为人类诞生的摇篮和赖以生存发展的最基本的环境，生物圈是人类生存、活动、发展的根基。
人类要想在地球上生活得安宁舒适，保证子孙后代有永久的资源可以利用，就必须保护好生物圈，与一切破坏环境、破坏生态平衡、滥捕乱伐生物物种的行为进行斗争，并积极为可更新资源的再生和再利用创造条件。
生物圈是指地球上凡是出现并感受到生命活动影响的地区，同时也是人类繁衍和生存的空间。生物圈是地球上最大的生态系统，包括大气圈的下层、岩石圈的上层以及整个土壤圈和水圈。但绝大多数生物通常生存在地球陆地上和海洋表面下各约100米的范围内。
生物圈存在的基本条件：具有充足的太阳光能，可被生物利用的大量液态水，适宜生命活动的温度条件，拥有生命物质所需的各种营养元素（包括氧气、二氧化碳、氮、碳、钾、钙、铁、硫等）。
总之，地球上有生命存在的地方，均属生物圈。
生物的生命活动，不断地促进了能量流动和物质循环，并引起生物的生命活动发生变化。生物要从环境中取得必需的能量和物质，就得适应环境，环境发生了变化，又反过来推动生物的适应性，这种反作用促进了整个生物界持续不断的变化。
生物圈里繁衍着各种各样的生命，为了获得足够的能量和营养物质以支持生命活动，形成了一个相互制约、相互作用的“大家庭”。
生物圈中的各种生物，可分为生产者，消费者和分解者。生产者主要是绿色植物，消费者主要指动物，分解者主要指微生物。
生态系统内生物与环境、各种生物之间在长期的相互作用下，生物的种类、数量及其生产能力都达到相对稳定的状态时，系统的能量输入与输出才能达到平衡；同时，只有能量达到平衡，生物的生命活动也才能相对稳定。
人也是生态系统中的一员，人的生存和发展离不开整个生物圈。
2．地球绿色的缔造者——植物
植物是生物界中的一大类，一般有叶绿素，没有神经，没有感觉。
植物分藻类、菌类、蕨类、苔藓植物和种子植物。种子植物又分为裸子植物和被子植物。植物有40多万种，其中绿色开花植物有20多万种。
植物距今约25亿年前(大约元古代)诞生。地球史上最早出现的植物属于菌类，其后是藻类植物、蕨类植物、裸子植物依次更替，直至今天的被子植物时代。
现代类型的松、柏甚至像水杉、红杉等，都是在这个时期产生的。
植物借助自身叶绿素，在太阳光的照射下，将水、矿物质和二氧化碳转变为有机物，同时释放出氧气的过程，就是光合作用。
光合作用对人类十分重要
太阳光是地球上的植物进行光合作用的必备条件。据计算，整个世界的绿色植物每天可以产生约4亿吨的蛋白质、碳水化合物和脂肪，同时还能向空气中释放出近5亿吨的氧，为人和动物提供充足的食物和氧气。
研究光合作用，对农业生产、环保等领域起着基础性的指导的作用。
植物的用途
千姿百态的植物物种被种植，用来美化环境、提供绿荫、调节温度、降低风速、减少噪声和防止水土流失。
植物是旅游产业存在和发展的物质基础，植物园、历史名园、国家公园、郁金香花田、雨林以及有热带植物的森林等，都是旅游的好地方。
植物也为人类的精神生活提供基础需要。人们在室内外放置各种花草树木来装点家居生活空间，使人们赏心悦目，愉悦身心。同时，人们还用一些植物来启发灵感并进行艺术创作。
我们每天所用的纸就是用植物制作的。一些具有芳香物质的植物则被人类制作成香水、香精等各种化妆品。许多乐器也是由植物制作成的。总之，植物的用途很广泛，人们的生活离不开植物。
郁金香引发的狂热
“郁金香狂热”1637年发生在荷兰，是世界上最早的泡沫经济事件。当时由鄂图曼土耳其引进的郁金香是一种难以在短时间大量繁殖的植物。它的球根异常地吸引人，从而引起大众的抢购，需求量日渐扩大，导致价格疯狂飙升。
在1634年左右，由于郁金香大受欢迎，引起了投机分子的重视。
他们对于栽培郁金香或是观赏花的美丽并没有兴趣，只是为了哄抬价格取得利润。这些投机分子有计划地行动，有人因此一掷千金。
当时甚至还有过以一个高级品种的球根花卉交换一座宅邸的纪录。
1637年2月初，郁金香价格突然暴跌。据说，有数千人因为郁金香而背负了沉重的债务，进而荷兰各都市陷入了混乱。
最后，情况引起了议会和市政府的关注。议会和市政府展开行动，很快地把问题解决。留下了少数的破产者和暴发户后，郁金香的狂热就此结束。
植物之最
陆地上最长的植物，是生长在非洲的热带森林里的白藤（也叫省藤），从根部到顶部长达300米。日常生活的藤椅、藤床、藤篮、藤书架等，都是用白藤加工制成的。
最高的树是澳洲的杏仁桉树，高达156米，树干直插云霄。
最矮的树叫矮柳，生长在高山冻土带，高不过5厘米。
最粗的树是生长在西西里岛的埃特纳山边一棵叫“百马树”的大栗树。其树干的周长竟有55米左右，需30多个人手拉着手才能围住它。
世界上体积最大的树是美国加利福尼亚的巨杉，高度有142米。其直径有12米，树干周长为37米，需要20多个成年人才能抱住它。
树冠最大的树是孟加拉国的一种榕树，树冠可以覆盖15亩左右的土地。
木材最轻的树是生长在美洲热带森林里的轻木，也叫巴沙木。它是生长最快的树木之一，也是世界上最轻的木材。
比钢铁还要硬的树是分布在朝鲜南部以及朝鲜与中国接壤地区的铁桦树。这种树比橡树硬三倍，比普通的钢硬一倍，是世界上最硬的木材。
世界上最长寿的树要算非洲西部加那利岛上的一棵龙血树。
500年前，西班牙人测定它大约有8000~10000岁。可惜，在1868年的一次风灾时被毁掉了。
最短命的种子植物要算生长在沙漠中的短命菊，它只能存活几个星期。
生长最慢的树是在前苏联的喀拉哈里沙漠中尔威兹加树。它的生长速度极慢，100年才长高30厘米。
最大的花是亚洲东南部的大花草，直径达90厘米。
3．植物多样性与人类的关系
在今天的地球上生存着多种多样的植物，它们的结构、形态各异，能够适应各种不同的生活环境。
植物的多样性，使得它们的代谢产物和贮藏产物也是各种各样，也对自然界和人类产生了各种各样的用途。
第一，植物是人类赖以生存的基础。植物能够通过光合作用制造有机物，而人类和其他动物必须直接或间接地从植物中获得营养成分。人类所吃大部分食物，也是直接从植物获得的。
当我们以马铃薯、胡萝卜及柑橘等作为食物时，就是直接利用植物的过程。如果我们吃以植物为生的动物如牛、羊等，或吃动物的产品如蛋类、肉类，这都是间接利用植物的过程。人类直接用以食用的植物资源包括粮食、蔬菜、水果、干果、饮料、甜味剂、调味品和天然色素等。
第二，植物还能为我们提供各种生活用品和药品。棉花、亚麻、大麻、黄麻等为我们提供服装、绳索、丝线等纤维材料，各种树木提供建房的木料，也可以作为印刷书刊、报纸的纸张的原料。植物还给人类提供了各种香料、化妆品、橡胶、油漆以及其他许多产品。
许多植物是制药的基本原料。如三七是云南白药的原料，用于预防和治疗疟疾的奎宁是从金鸡纳的树皮中提取的。近年来，越来越多的药用植物用于抗衰老、抗肿瘤和心脑血管疾病的治疗上。
第三，植物是人类呼吸所需要的氧气的来源。
植物在光合作用中释放出氧气。假如没有植物光和作用释放出来的氧气来补充大气中的氧气的话，那么氧气早就被耗尽了。
第四，植物能够保持水土。
在那些被厚厚植物覆盖的地带，暴雨不能直接冲刷土壤。此外，植物根系能够固结土壤颗粒，从而使土壤不易被雨水冲走。植物还能涵养水源，削减洪峰流量。
第五，植物的净化作用。
植物可以通过叶片吸收大气中的毒气，减少大气的毒气的含量。
植物的叶片能降低和吸附粉尘。另外，一些水生植物还可以用来净化水域。
4．植物多样性与人类未来
未来许多高科技都将应用于农业生产当中。例如，植物基因工程可以把控制植物优良性状的基因转移到人们需要的植物中去，以提高农作物产量、品质及抗逆、抗病能力。
植物细胞融合技术，就是将不同生物的细胞以人工的方法使其结合，并促使染色体和细胞质融合而得到新的杂种细胞。同时，人类还要面对森林资源和物种数量的减少。
随着人口的快速增加和社会生产力的不断提高，人类对植物资源的开发和破坏逐渐加剧。森林大量被砍伐，开荒种地，导致生态环境遭到破坏，水土流失严重。
热带雨林是世界上植物资源最为丰富的生态系统，那里生长着占地球植物总数一半以上的植物种类，许多种类至今尚未被人类所认识。
但是，热带雨林目前正在以惊人的速度消失。一旦热带雨林被毁灭，将意味着世界上近80%的植物种类、400万种生物将会灭绝，其中有不少我们还没有认识的生物，更谈不上开发利用了。
森林、草原面积地不断减少，造成土地沙漠化速度加快，生态环境日益恶化，给人类的生存带来了严峻的挑战。
据统计，全世界现在处于濒危状态的种类大约有2万2.5万种。
在温带地区的8.5万种植物中，大约有一半以上的种类正受到灭绝的威胁。
与此同时，人口的快速膨胀给植物的生存空间带来巨大的压力。
人类为了生存，加大了对植物资源的索取，造成植物多样性的破坏，加之现代社会发展带来的环境污染，也加剧了水源的危机，使得人类的生存空间日趋紧张。
因此，保护、发展和科学合理地利用珍稀植物已经是亟待解决的问题，是关系到国家民族和子孙后代的大事，对于开展科研生产、科学合理利用植物资源具有十分重要的现实意义。
5．多种多样的动物
动物也是生物界中的一大类。一般情况下，动物不能将无机物合成有机物，只能以有机物（植物、动物或微生物）为食料。动物具有与植物不同的形态结构和生理功能，以进行摄食、消化、吸收、呼吸、循环、排泄、感觉、运动和繁殖等生命活动。
动物界的历史，就是动物起源、分化和进化的漫长过程。动物有一个从单细胞到多细胞、从无脊椎到有脊椎、从低等到高等、从简单到复杂的发展过程。两栖动物是最早登上陆地的脊椎动物。而人是哺乳类动物中最高级的动物。
动物的分类
根据水生还是陆生，可将动物分为水生动物和陆生动物；根据有没有羽毛，可将它们分为有羽毛的动物和没有羽毛的动物。
除以上两种特征外，还可以根据动物有无脊椎，将它们分为脊椎动物和无脊椎动物两大类。
脊椎动物包括鱼类、爬行类、鸟类、两栖类、哺乳类五大类。
无脊椎动物包括原生动物、扁形动物、腔肠动物、棘皮动物、节肢动物、软体动物、环节动物、线形动物八大类。无脊椎动物占世界上所有动物的90%以上。
（1）我国濒临灭绝的动物
国宝大熊猫。大熊猫是一种以竹叶为主的食肉目动物，非常古老，有“活化石”之称。现仅分布在我国四川、陕西、甘肃约40个县境内的群山叠翠的竹林中。人类活动范围的扩大，使其食物与配偶资源贫乏，近亲繁殖严重、体质下降、抗病力弱。目前总数仅仅1000只，被列为我国一级保护动物。
金丝猴。我国的金丝猴包括川、滇、黔三种。滇金丝猴数量仅千余只，黔金丝猴数量才700多只。川金丝猴分布在四川、陕西、湖北及甘肃，深居山林，结群生活。
这三种金丝猴都是我国一级保护动物。它们都面临盗猎、伐木、毁林开荒、生境退缩的威胁。
（2）动物濒临灭绝的原因
一切自然物种及其群落都与所在地域的环境条件相适应，只要条件不变，就能长期生存，即使发生扩散或缩减，其历程也是缓慢和逐渐改变的。但是随着人类活动的加剧，却打破了这千古不变的平衡，导致物种的灭绝以及动物的生存环境的丧失、退化。
人类的活动使全球森林面积百年之内减少了50%，这种毁灭性的活动导致许多物种失去相依为命、赖以为生的生活环境，沦落到灭绝的境地，而且这一事态今天仍在持续。在濒临灭绝的脊椎动物中，有67％的物种遭受生存环境的丧失、退化与破碎的威胁。在灭绝的物种中，迁徙能力差的两栖类爬行类及无处迁徙的岛屿物种更为明显。
人类过度的开发
在濒临灭绝的脊椎动物中，有37％的物种受到了过度开发的威胁，许多野生动物因被作为“皮可穿、毛可用、肉可食、器官可入药”的开发利用对象而遭灭顶之灾。
大象、犀牛、老虎、熊、鸟、海豹、藏羚羊以及鲸鱼等都遭到了大肆的捕杀。
人类的盲目引种
人类的盲目引种对濒危、稀有脊椎动物的威胁程度达19%，对岛屿物种则更是致命的。
公元400年，波利尼西亚人进入夏威夷，并引入鼠、犬、猪，使该地半数的鸟类(44种)灭绝了。1778年，欧洲人又带来了猫、马、牛、山羊，新种类的鼠及鸟病，加上砍伐森林、开垦土地，又使17种本地特有鸟灭绝了。人们引进猫鼬是为了对付以前错误引入的鼠类，不料，却将岛上不会飞的秧鸡吃绝了。
环境污染
化工产品、汽车尾气、工业废水、有毒金属、原油泄漏、固体垃圾、去污剂、制冷剂、防腐剂、水体污染、酸雨、温室效应……甚至海洋中军事演练及船舶的噪声污染都在干扰着海洋鱼类的行为和取食能力。
科学家发现，对环境质量高度敏感的两栖类爬行类动物，正在大范围地消失。温度的增高、紫外线的强化、栖息地的分割、化学物质横溢等等，都对动物的生存和发展构成了严重的威胁。
6．细小的微生物
微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体。它个体微小，却与人类的生活密切相关。
微生物在自然界中可谓“无处不在，无处不有”，涵盖了有益有害的众多种类，并涉及健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。
生物界的微生物多达几万种，大多数的微生物对人类有益，只有一少部分能致病。有些微生物通常不致病，但在特定环境下会引起感染。有的微生物能引起食品变质、腐败。正因为它们分解自然界的物体，才能完成大自然的物质循环。
（1）微生物与人类的关系
微生物的分布很广泛，它们对人类的生产生活有一定的积极作用，但也有不好的一面。
一方面，在生物圈内的物质循环过程中，作为分解者的微生物和生产者共同推动着生物圈内的物质循环，使生态系统保持平衡。
有些有益的微生物可用来生产奶酪、面包、泡菜、啤酒和葡萄酒等。一些微生物还被广泛地应用于工业发酵，生产乙醇及各种酶制剂等。
生物除污在环境污染治理中潜力巨大，微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物还能降解塑料、分解纤维素等物质、处理废水废气以及土壤改良等。
另外，一部分微生物有益于人体健康。人体肠道中含有很多种微生物，其中主要有大肠杆菌、变形菌、乳酸杆菌和螺旋体等。
人体为这些微生物提供了良好的栖息场所，而这些细菌在肠道中能合成多种维生素和氨基酸以供人体吸收利用。
另一方面，微生物导致传染病的流行。在人类疾病中，有50％是由病毒引起，例如流行性感冒病毒。每次流感大流行时，流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异。这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。
腐烂性的微生物能引起食品气味和组织结构发生不良变化，造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂。微生物会侵蚀工业产品，使之老化变质，造成一些设备的失灵。
（2）人类对微生物的利用
人类对微生物具体而直接的认识，是在发明了显微镜以后才真正开始的。显微镜使人们清楚地看见了这些微小的生命。在人类已知的1400种细菌中，只有150种是危害人类或植物、饲养动物的病菌。
人类在史前时期就已经发现并能够利用微生物为自己制造一些常用食品了。
相传在公元前2000多年，埃及人已酿造出了葡萄酒。中国用谷物酿酒大概开始于新石器时代。
山东大汶口文化晚期已出现陶樽等饮酒器具。古书中曾记载：“仪狄作酒，禹饮而甘之。”，春秋时期中国已开始酿醋，周朝时酱油业就已很发达。
中国的白酒中有一种曲酒，是用酒曲酿造的酒。曲是培养酵母和霉菌等微生物的谷物。曲的发明和制曲技术的不断改进，是中国制酒工业上的一项伟大成就。
曲酒在医学和发酵食品方面也有十分重要的作用。成书于公元前500多年间的《左传》已有用“麦曲”治病的记载。到公元5世纪，在北魏贾思勰所着的《齐民要术》中就详细地记载了制曲和酿酒的技术。虽然当时人们并不知道酒是经过酵母发酵而成的，也不知道微生物的存在，但却能利用微生物的作用，制成酒、酱、醋和豆豉等发酵食品。
法国医生巴斯德并不是病菌的最早发现者，但却开辟了微生物领域，并作出了突出的贡献。
他用一生的精力证明了三个科学问题：
（1）每一种发酵作用都是由于一种微生物的发展。这位法国化学家发现用加热的方法可以杀灭那些让啤酒变苦的恼人的微生物。很快，“巴氏杀菌法”便开始应用在各种食物和饮料上。
（2）每一种传染病都是一种微生物在生物体内的发展。由于发现并根除了一种侵害蚕卵的细菌，巴斯德拯救了法国的丝绸工业。
（3）带传染病的微菌，在特殊的培养之下可以减轻毒力，使它们从病菌变成防病的疫苗。他意识到许多疾病均由微生物引起的，于是建立起了细菌理论。
现在，微生物已广泛应用在食品工业和医药工业上。人类日常生活中随处可见的酸奶、酱油、醋、味精等食品以及抗生素药、激素、疫苗等药品，都是利用微生物发酵制成的。
7．生态系统
我们知道，生态系统是指在一定的空间和时间范围内，在各种生物之间以及生物群落与其无机环境之间，通过能量流动和物质循环而相互作用的一个统一整体。
例如，绿色植物利用微生物活动从土壤中释放出氮、磷、钾等营养元素，食草动物以绿色植物为食物，肉食性动物又以食草动物为食物。各种动植物的残体则既是昆虫等小动物的食物，又是微生物的营养来源。
微生物活动的结果则是释放出植物生长所需要的营养物质。
经过长期的自然演化，每个区域的生物和环境之间、生物与生物之间，都形成了一种相对稳定的结构，具有相应的功能形态。
（1）生态系统特征
生态系统不论是自然的还是人工的，都具下列共同特性：
生态系统是生态学的一个主要结构和功能单位，是生态学研究的最高层次。
生态系统内部具有自我调节能力。其结构越复杂，物种数越多，自我调节能力越强。
能量流动、物质循环是生态系统的两大功能。
生态系统营养级的数目因为生产者固定能值的限制及能量流动过程中能量的损失，一般不超过5~6个。
生态系统是一个动态系统，要经历一个从简单到复杂、从不成熟到成熟的发育过程。
（2）生态系统的组成
生态系统有四个主要的组成部分：非生物环境、生产者、消费者和分解者。
非生物环境包括：气候因子（如光、温度、湿度、风、雨雪）、无机物质（如碳、氢、氧、氮、二氧化碳及各种无机盐等）、有机物质（如蛋白质、碳水化合物、脂类和腐殖质等）。
生产者主要指绿色植物，也包括蓝绿藻和一些细菌，是能利用简单的无机物质制造食物的自养生物。生产者在生态系统中起主导作用。
消费者主要指以其他生物为食的各种动物，包括植食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物等。
分解者主要是细菌和真菌，也包括某些原生动物和蚯蚓、白蚁或秃鹫等大型腐食性动物。
生产者、消费者和分解者与他们所生活的环境一起，构成了一个生态系统：生产者从无机环境中摄取能量，合成有机物；生产者被一级消费者吞食以后，将自身的能量传递给一级消费者；一级消费者被捕食后，再将能量传递给二级、三级……最后，当生物死亡以后，分解者将它们再分解为二氧化碳、水和一些简单化合物，归还给自然环境，供植物再利用。
（3）生态系统的结构
生态系统的结构可以从两个方面理解。
一是形态结构，如生物种类、种群数量、种群的空间格局、种群的时间变化以及群落的垂直和水平结构等。形态结构与植物群落的结构特征相一致。二为营养结构。营养结构是以营养为纽带，把生物和非生物紧密结合起来的功能单位，构成以生产者、消费者和分解者为中心的三大功能类群。它们与环境之间发生密切的物质循环和能量流动。
能量是生态系统的基础，一切生命都存在着能量的流动和转化。
没有能量的流动，就没有生命和生态系统。
食物链是指植物所固定的能量通过一系列的取食和被取食关系在生态系统中的传递。
一般食物链是由4~5个环节构成的，如：草→昆虫→鸟→蛇→鹰。
但在生态系统中，生物之间的取食和被取食的关系错综复杂，这种联系像是一个无形的网把所有生物都包括在内，使它们彼此之间都有着某种直接或间接的关系，这就是食物网。
一般而言，食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强，反之亦然。在任何生态系统中，都存在着两种最主要的食物链，即捕食食物链和碎屑食物链，前者是以活的动植物为起点的食物链，后者则以死生物或腐屑为起点。在大多数陆地和浅水生态系统中，腐屑食物链是最主要的。如一个杨树林的植物生物量除6%是被动物取食处，其余94%都是在枯死凋落后被分解者所分解。
一个营养级是指处于食物链某一环节上的所有生物种群的总和。
在对生态系统的能量流动进行分析时，为了方便，常把每一生物种群置于一个确定的营养级上。
生产者属于第一营养级，植食动物属于第二营养级，第三营养级包括所有以植食动物为食的肉食动物。一般一个生态系统的营养级数目为3~5个。
生态金字塔是指各个营养级之间的数量关系。这种数量关系可以采用生物量单位、能量单位和个体数量单位，分别构成生物量金字塔、能量金字塔和数量金字塔。
生态系统的物质循环又称为生物地球化学循环，是指地球上各种化学元素从周围的环境到生物体，再从生物体回到周围环境的周期性循环。
能量流动和物质循环是生态系统的两个基本过程。它们使生态系统各个营养级之间和各种组成成分之间组织为一个完整的功能单位。
但是能量流动和物质循环的性质不同，能量流经生态系统最终以热的形式消散，能量流动是单方向的，因此生态系统必须不断地从外界获得能量；而物质的流动是循环式的，各种物质都能以可被植物利用的形式重返环境。同时两者又是密切相关不可分割的。
（4）生态系统的主要形式
生态系统的范围有大有小。地球上最大的生态系统是生物圈，它包括地球上的全部生物及其无机环境。在生物圈这个最大的生态系统中，还可以分出很多个生态系统。例如一片森林、一块草地、一个池塘、一块农田、一座城市等，都可以各自成为一个生态系统。
陆地上最大的生态系统是森林生态系统。我国最大的生态系统是草原生态系统。
①森林生态系统
森林生态系统分布在湿润或较湿润的地区。其主要特点是动物种类繁多，群落结构复杂，种群的密度和群落的结构能够长期处于较稳定的状态。
森林中的植物以乔木为主，也有少量灌木和草本植物。森林中还有种类繁多的动物。森林中的动物由于在树上容易找到丰富的食物和栖息场所，因而营树栖和攀缘生活的种类特别多，如犀鸟、树蛙、松鼠、貂、蜂猴、眼镜猴和长臂猿等。
森林不仅能够为人类提供大量的木材和多种林副业产品，而且在维持生物圈的稳定、改善生态环境等方面起着重要的作用。
森林植物通过光合作用，每天都会消耗大量的二氧化碳，释放出大量的氧气，这对于维持大气中二氧化碳和氧含量的平衡有着重要意义。又如，在降水时，乔木层、灌木层和草本植物层都能够截留一部分雨水，大大减缓雨水对地面的冲刷，最大限度地减少地表径流。枯枝落叶层就像一层厚厚的“海绵”，能够大量地吸收和贮存雨水。因此，森林在涵养水源、保持水土方面发挥着重要作用，有“绿色水库”之称。
森林还能净化空气、消除噪声、防风固沙、调节气候、增加降水、美化环境。
②草原生态系统
草原生态系统分布在干旱地区，这里年降水量很少。与森林生态系统相比，草原生态系统的动植物种类要少得多，群落的结构也不如前者复杂。在不同的季节或年份，降水量很不均匀，因此，种群密度和群落的结构也常常发生剧烈的变化。
草原上的植物以草本植物为主，有的草原有少量的灌木丛。由于降水稀少，乔木非常少见。这里的动物与草原上的生活相适应，大都具有挖洞或快速奔跑的行为特点。草原上啮齿目动物特别多，它们几乎都过着地下穴居的生活。如瞪羚、黄羊、高鼻羚羊、跳鼠、狐等擅长奔跑的动物，都生活在草原上。由于缺水，在草原生态系统中，两栖类和水生动物非常少见。
草原是畜牧业的重要生产基地。在我国广阔的草原上，饲养着大量的家畜，如新疆细毛羊、伊犁马、三河马、滩羊、库车羔皮羊等。
这些家畜能为人们提供大量的肉、奶和羊毛。此外，草原还能调节气候，防止土地被风沙侵蚀。
由于过度放牧以及鼠害、虫害等原因，我国的草原面积正在不断减少，有些牧场面临着沙漠化的威胁。因此，必须加强对草原的合理利用和保护。
③海洋生态系统
海洋占地球表面积的71%。整个地球上的海洋是连成一体的，可以看做是一个巨大的生态系统。
海洋中的生物种类与陆地上的大不相同。海洋中的植物绝大部分是微小的浮游植物。海洋中的动物种类很多，从单细胞的原生动物到动物中个体最大的蓝鲸，大都能够在水中游动。海洋中的某些洄游鱼类，在一生中的一定时期是在淡水中生活的，如鲑鱼、大马哈鱼等。
在水深不超过200米的水层，光线较为充足，有大量的浮游植物；海洋动物的许多种类也主要集中在这里，其中有大量的虾、鱼等。
在水深超过200米的深层海域，植物难以生存，但是还有不少动物栖息。这些动物一般靠吃上层水域掉落下来的生物遗体、残屑生活。
海洋在调节全球气候方面起着重要的作用，同时，海洋中还蕴藏着丰富的资源。在21世纪，海洋将成为人类获取蛋白质、工业原料和能源的重要场所。
④湿地生态系统
按照《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》的定义，沼泽地、泥炭地、河流、湖泊、红树林、沿海滩涂等，甚至包括在低潮时水深不超过6米的浅海水域，都属于湿地。
我国的湿地种类众多。海岸蜿蜒，江河纵横。湖泊星罗棋布，沼泽散缀南北。此外，还有大量的人工湿地，如水库、池塘和稻田等。
这些众多的湿地不仅具有明显的经济效益，而且具有巨大的生态效益和社会效益。
湿地常常作为生活用水和工农业用水的水源，被人们直接利用。湿地还能够补充地下水。在多雨或河流涨水的季节，湿地就成为巨大的蓄水库，起到调节流量和控制洪水的作用。
我国东北的三江平原有许多沼泽。沼泽和沼泽化土壤的草根层和泥炭层疏松多孔，蓄水和透水能力都很强，能够拦蓄大量的洪水。
在干旱的季节，湿地中储存的水又可以补充地表径流和地下水，从而缓解旱情。
湿地中有着十分丰富的动物资源。三江平原沼泽区是亚洲东北部的水畜繁殖中心和亚洲北部水畜南迁的必经之地，那里生活着丹顶鹤、天鹅等珍稀动物。河流两岸和湖滨的沼泽是鱼类繁殖和育肥的场所。
⑤农田生态系统
农田生态系统是人工建立的生态系统，其主要特点是突出人的作用。人们种植的各种农作物是这一生态系统的主要成员。
农田中的动物种类较少，群落的结构单一。人们必须不断地从事播种、施肥、灌溉、除草和治虫活动，才能够使农田生态系统朝着对人类有益的方向发展。
因此，可以说农田生态系统是在一定程度上受人工控制的生态系统。一旦人的作用消失，农田生态系统很快就会退化，占据优势的农作物就会被杂草和其他植物所取代。
总之，生态系统是生物体与气候、水、土等诸多因素组成的相互制约和促进、相对平衡并有自我修复组织功能的系统。
生态系统内生物与环境、各种生物之间在长期的相互作用下，生物的种类、数量及其生产能力都达到相对稳定的状态时，系统的能量输入与输出才能达到平衡；同时，只有能量达到平衡，生物的生命活动也才能相对稳定。
某种人为因素的介入会打破它的平衡，而一旦介入因素削弱或消失，大多数系统仍具有逐渐恢复到接近原生态状况的自我修复能力。
第五节岩石圈与人类
1．岩石圈
人们常常把大地比作人类的母亲。其实与母亲相比，大地有过之而无不及。因为人类的吃、穿、住、行，皆来自土地，而我们不需要的东西又无不弃之于土地。若说孩子成人后还有离开母亲的时候，而人类却一刻也未曾离开过土地。
土地对人类实在是太重要了。古今中外，人类的多数战争是因争夺土地而展开的。然而，土地又实在是太平凡了，无处不有，一望无垠。与空气、水一样，土地是生命平凡而又伟大的元素。土地属于岩石圈的表层，那么，土地所属的岩石圈又是怎样的呢？
岩石圈是地球最外层带有弹性的坚硬岩石，由地壳和上地幔顶部组成。岩石圈下面是软流圈。
岩石圈厚度不均，平均厚度约为100千米。
岩石圈及其表面形态与现代地球物理学、地球动力学有着密切的关系。由于洋底占据了地球表面总面积的三分之二以上，而大洋盆地约占海底总面积的45％。其平均水深为4000米～5000米，大量发育的海底火山就分布在大洋盆地中，其周围延伸着广阔的海底丘陵。
因此，整个固体地球的主要表面形态，可认为是由大洋盆地与大陆台地组成。对它们的研究，构成了与岩石圈构造和地球动力学有直接联系的“全球构造学”理论。
岩石圈可分为6大板块：欧亚板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印度洋板块、南极洲板块；还有一些较小板块镶嵌在其中。
岩石圈表层是人类活动和其他生物活动的最重要的场所，因此，受人类的影响也最大。
在这里，各种地质作用复杂而活跃，大气、水、生物等的相互作用，使表层的变化及对人类社会的作用也最为显着，与人类的生存息息相关。
地质作用一般是指引起地壳组成物质、地壳构造、地表形态等不断变化和形成的作用。地质作用的能量，来自于两个方面，一方面来自于地球内部的热能、重力能、地球旋转能、化学能和结晶能；另一方面来自地球外部的称为外能，主要有太阳辐射热、位能、潮汐能和生物能等。
2．地球的外力作用
根据能量来源的不同，地质作用可分为外力作用和内力作用。
外力作用主要受重力和太阳能的影响，包括风化作用、侵蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用。
（1）风化作用使地表形成松散的风化壳，为外力侵蚀作用打下基础。
风化作用一般分三类：物理风化、化学风化和生物风化作用。
岩石在温度的变化下，表层与内部受热不均，产生膨胀与收缩，长期作用的结果使岩石发生崩解破碎。这种作用属于物理风化作用。
岩石中的矿物成分，在氧、二氧化碳以及水的作用下，常常发生化学分解作用，产生新的物质。这些物质有的被水溶解，随水流失，有的为不溶解物质残留在原地。这种作用是化学风化作用。
此外，植物根系的生长、洞穴动物的活动、植物体死亡后分解形成的腐植酸对岩石的分解，都可以改变岩石的状态与成分。
（2）侵蚀作用是在风化作用基础上，流水、风、冰川、生物等外力对地表进行的破坏作用。
流水侵蚀的作用强大而普遍，大陆面积约90％的地方都处于流水的侵蚀作用控制之下，降水冲蚀地表，沟谷和河流的流水使谷底和河床加宽加深，坡面上的流水冲刷着整个坡面，使之破碎。
流水侵蚀一般能形成沟（河）谷，如我国黄土高原上的千沟万壑就是流水侵蚀的结果。
流水对岩石还有溶蚀作用，形成喀斯特地貌。地表水、地下水能溶解岩石中的可溶解性盐类，如碳酸钙、氯化钠等，形成天然溶液而随水流失，如桂林山水、云南石林等。
风力侵蚀能形成戈壁、裸岩荒漠等。
在高寒地区，巨大的冰川可以刨蚀地面，形成U型谷、角峰、刃脊等。在全世界约27万千米长的海岸线上，海浪不断地拍击岩石，形成了海蚀崖、海蚀洞、海蚀柱等侵蚀地貌。
搬运作用通过水流、波浪、潮汐流和海流、冰川、风和生物作用等，将地表和近地表的岩屑和溶解质等风化物搬往他处，是自然界塑造地球表面的重要作用之一。在搬运过程中，以风力搬运为最好，冰川搬运为最差。
流水沉积能形成三角洲、冲积平原等，如长江三角洲；风力沉积能形成沙漠、黄土堆积等，如撒哈拉沙漠、塔克拉玛干沙漠、黄土高原等。
（3）固结成岩作用最终形成沉积岩。
总体上看，外力作用的强弱与气候因素有着密切的关系，因为影响地形发育的水文、植被等因素都受到气候条件的控制。
例如，寒冷的冰川覆盖地区以冻融崩解、冰川作用为主，干旱地区流水作用不显着而风沙作用占优势，温暖潮湿地区的流水作用最为活跃。
决定气候条件的主要因素是气温和降水，而气温和降水在地球上的分布是不一样的。因此，不同地区的不同气候条件组合，就会产生独特的地貌组合。
3．地球的内力作用
内力作用包括地震、火山爆发、地壳运动和变质作用。
地球内力作用，使地球表面变得高低不平，形成高山和盆地，成为塑造地球表面形态的主力军；对地壳物质的形成和发展起主导作用，也是形成地形的基本力量。
地震是指地壳内部在不停地变化，由此而产生力的作用，使地壳岩层发生变形、断裂、错动的现象。地震是极其频繁的，全球每年发生地震约500万次。
地震波发源的地方，叫做震源。震源是在地面上的垂直投影。地面离震源最近的一点称为震中，它是接受振动最早的部位。震中到震源的深度叫做震源深度。
对于同样大小的地震，由于震源深度不一样，对地面造成的破坏程度也不一样。震源越浅，破坏越大，但波及范围也越小，反之亦然。
破坏性地震一般是浅源地震。如1976年唐山地震的震源深度为12千米。
地震具有一定的时空分布规律。从空间上看，地震的分布呈一定的带状，称地震带，主要集中在环太平洋和地中海-喜马拉雅两大地震带。太平洋地震带几乎集中了全世界80％以上的浅源地震（0～70千米），全部的中源（70千米～300千米）和深源地震（300千米以上的），所释放的地震能量约占全部能量的80%。
（1）地震的类型
地震分为天然地震和人工地震两大类。此外，某些特殊情况下也会产生地震，如陨石冲击地面（陨石冲击地震）等。
地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧地释放出来，以地震波的形式向四面八方传播出去，到地面引起的房摇地动，称为构造地震。这类地震发生的次数最多，破坏力也最大，约占全世界地震的90%以上。
此外，由于火山活动、地下岩洞或矿井顶部塌陷、水库蓄水、油田注水、地下核爆炸、炸药爆破等均可引发地震。
（2）地震现象
地震发生时，最基本的现象是地面的连续震动，主要是明显的晃动。极震区的人在感到大的晃动之前，有时首先感到上下震动。
这是因为地震波从地内向地面传来，纵波首先到达的缘故。横波接着产生大振幅的水平方向的晃动，是造成地震灾害的主要原因。
延伸阅读
中国多次大地震
1556年，陕西华县发生里氏8级地震，死亡人数高达83万人。
这是目前世界已知死亡人数最多的地震。
1668年，山东郯城发生里氏8.5级大地震。大地震破坏区面积50万平方千米以上，是中国历史上地震中震级最大的地震之一，史称“旷古奇灾”。
1933年8月25日，四川茂县叠溪镇发生震级为里氏7.5级的大地震。地震发生时，地吐黄雾，城郭无存。
巨大的山崩使岷江断流，壅坝成湖。
1950年8月15日，西藏墨脱发生的里氏8.6级地震，是我国地震中震级最大的一次。
1975年2月4日，辽宁省海城县发生震级为里氏7.3级的大地震。由于此次地震被成功预测预报预防，避免了惨重而巨大的损失，因此被称为20世纪地球科学史和世界科技史上的奇迹。
1976年7月28日，河北省唐山市发生震级里氏7.8级的大地震。
地震死亡24.2万人，重伤16万人，为20世纪世界上人员伤亡最大的地震。
2008年5月12日，四川汶川县发生震级为8.0级的地震，直接严重受灾地区达10万平方千米。截至2008年7月4日12时，四川汶川地震已造成69225人遇难，374640人受伤，失踪18624人，紧急转移安置1500万人，累计受灾人数4624万人。
全球20世纪以来的最强地震
1960年5月22日，智利大地震，震级里氏8.9级（又有报为9.5级）是历史上震级最高的一次地震。
2004年12月26日，印度尼西亚大地震，里氏8.7级。发生在位于印度尼西亚苏门答腊岛上的亚齐省。地震引发的海啸席卷斯里兰卡、泰国、印度尼西亚及印度等国，导致约30万人失踪或死亡。
火山
在古代，人们由于自然地理知识的匮乏，当看见火山喷发的现象时，便把这种山在燃烧的原因理解为“火神”在发怒。
实际上，地壳以下100千米～150千米处，存在着大量的岩浆。这些岩浆在高温、高压状态下，一旦从地壳薄弱的地段冲出地表，就形成了火山。火山在地球上主要分布在地壳的断裂带上。
从世界范围来说，火山主要集中在环太平洋一带和印度尼西亚向北经缅甸、喜马拉雅山脉、中亚、西亚到地中海一带。如今地球上的活火山99％都分布在这两个带上。
火山喷发的强弱与熔岩性质有关；喷发时间也有长有短，短的几小时，长的可达上千年。按火山活动情况，可将火山分为三类：活火山、死火山和休眠火山。目前，世界上大约有500座活火山。
据《黑龙江外传》中记载，黑龙江五大连池火山群中两座火山喷发的情况：“墨尔根（今嫩江）东南，一日地中出火，石块飞腾，声震四野，越数日火熄，其地遂成池沼。此康熙五十八年事。”
火山是由什么形成的
在地层深处，温度很高，这种高温足以熔化大部分岩石。岩石熔化时膨胀，需要更大的空间，从而导致了山脉的隆起，山脉的下面则形成了一个熔岩（也叫岩浆）库。
熔岩库里的物质沿着隆起造成的裂痕薄弱地带，向地表上升。当熔岩库里的压力大于上面岩石顶层的压力时，便向外迸发成为一座火山。火山喷出的物质主要是气体，但是大量的火山岩和固体物质也随之喷了出来。
能利用的火山资源
最具威力、最壮观的火山爆发常常发生在俯冲带。这里的火山可能在沉寂达数百年之后再度爆发，而一旦爆发，威力就特别猛烈。
这样的火山爆发时喷出的大量火山灰和火山气体，对气候造成极大的影响，还可能冲毁道路、桥梁，淹没附近的乡村和城市，可在短期内给人类的生命财产造成巨大的损失。这是一种灾难性的自然现象。
然而，火山喷发后，它能提供丰富的土地、热能和许多种矿产资源，还能提供旅游资源。
地热能是一种廉价的新能源，且无污染，因而得到了广泛的应用。现在，从医疗、旅游、农用温室、水产养殖一直到民用采暖、工业加工、发电方面，都可见到地热能的应用。
冰岛由于地处火山活动频繁地带，可开发的地热能资源相对较为丰富。那里的人们很好地利用了这一资源。虽然目前开发利用的仅占其中的７％，但已给当地的人们带来了很多效益。整个冰岛有85％的居民都通过地热取暖。地热资源干净卫生，大大减少了石油等能源进口。自从1975年后，冰岛的空气质量大为改善。冰岛人还善于提高地热资源的使用效率，包括进行温室蔬菜花草种植，建立全天候室外游泳馆，在人行道和停车场下铺设热水管道以加快冬雪融化等等。
现在，全世界有十几个国家都在利用地热发电。我国西藏羊八井建立了全国最大地热试验基地，取得了很好的成绩。
火山奇观
间歇泉是火山喷发后期的一种自然现象。当地下的高温将地下水加温到一定压力后，水和蒸汽就会从喷口处冲出，压力降低后便停止喷出，进入下一个过程。美国黄石公园的间歇泉有些可射到100多米高，其惊涛骇浪般的吼声使人非常震撼。“老忠实泉”喷出的水柱可达180米左右，沸水散发出的蒸汽像一团洁白的云挂在蓝天上。
它每一小时喷射一次，每次历时5分钟，非常准时，所以得了“老忠实泉”这么个名字。
我国黑龙江省有一处“地下森林”，它是由7个死火山口演化而来的。由于火山喷发物经风化后形成了肥沃的土壤，一些植物便在这里安下了家。这种地下森林是很少见的。
恩戈罗火山口号称“世界第八奇迹”。它深达600多米，上面直径为18千米，面积254平方千米，底面积为260平方千米，活像一口直上直下的巨井。而在这口“井”里，还生活着狮子、长颈鹿、水牛、斑马等很多动物，简直像个热闹的动物园。
世界上最大的火山口是日本九州岛上的阿苏火山。这个火山口东西长17千米，南北长25千米，周长100多千米。从它的规模就可以想象当时爆发的巨大威力。
地壳运动通常是指在地球的内力作用和外力作用下地壳经常所处的运动状态。
地球表面的断层、褶皱、高山、盆地、火山、海沟等都是各种地壳运动的结果。同时，大陆漂移、地面上升和沉降以及地震都是这种地壳运动的反映。
地壳运动与地球内部物质的运动是紧密相连的，它们可以导致地球重力场和地磁场的改变。科学家通过研究地壳运动就可以提供地球内部组成、结构、状态以及演化历史的种种信息。
地壳运动的分类
按运动方向可分为水平运动和垂直运动。
水平运动指组成地壳的岩层沿平行于地球表面方向的运动，也称造山运动或褶皱运动。这种运动常常形成巨大的褶皱山系、海沟等。
垂直运动，又称升降运动、造陆运动，岩层表现为隆起和下降，可形成高原、断块山、盆地和平原，能够引起海陆的变迁。
地壳运动控制着地球表面的海陆分布，影响各种地质作用的发生和发展，形成各种构造形态，改变岩层的原始状态。所以有人也把地壳运动称为构造运动。按运动规律来讲，地壳运动以水平运动为主。
地壳运动使沉积岩层发生弯曲，产生裂缝、断裂，并留下永久形迹，这样就形成了地质构造。
地壳运动是形成地质构造的原因，地质构造则是地壳运动的结果。
褶皱和断层
褶皱和断层是两种最基本、最常见的地质构造类型。
褶皱是指当岩层受到地壳运动产生的强大挤压作用时发生的弯曲变形。
地壳发生褶皱隆起，常常形成山脉。世界上许多高大的山脉就是这样形成的。如喜马拉雅山、阿尔卑斯山、科迪勒拉山系等，都是板块相互碰撞、挤压，在板块交界处发生大规模褶皱隆起而形成的。
褶皱是常见的地质构造之一，它有两种基本形态。一般来说，中间向上隆起的叫背斜，中间向下凹陷的叫向斜。
断层是指岩石受力达到一定的强度，发生断裂，两侧的岩层沿断裂面产生的显着的位移。
在地貌上，大的断层常形成裂谷或陡崖，如东非大裂谷。断层一侧上升的岩块，常成为块状山地或高地，如我国的华山、庐山、泰山等。断层另一侧相对下沉的岩块，则常形成谷地或低地，如我国渭河平原、汾河谷地。
地表形态的塑造过程也是岩石圈物质的循环过程，它们存在的基础是岩石圈三大类岩石岩浆岩、变质岩和沉积岩的变质转化。
在地球内部的压力作用下，岩浆沿着岩石圈的薄弱地带侵入岩石圈上部或喷出地表，冷却凝固形成岩浆岩。
裸露在地表的岩浆岩在风吹、雨打、日晒以及生物作用下，崩解成为砾石、沙子和泥土。这些碎屑被风、流水等搬运后沉积下来，经过固结成岩作用，形成沉积岩。同时，这些已经生成的岩石，在一定的温度和压力下发生变质作用，形成变质岩。
岩石在岩石圈深处或岩石圈以下发生重熔再生作用，又成为新的岩浆。岩浆在一定的条件下，再次侵入或喷出地表，形成新的岩浆岩，并与其他岩石一起再次接受外力的风化、侵蚀、搬运和堆积。如此，周而复始使岩石圈的物质处于不断的循环转化之中。
我们今天看到的山系和盆地，以及流水、冰川、风成地貌等，是岩石圈物质循环在地表留下的痕迹。
总之，地球的地表现状是地球内外力共同作用并长期改造的结果。内力作用使地球内部和地壳的组成和结构变得复杂，造成地表高低起伏；外力作用使地壳原有的组成和构造改变，使地表变得平缓。
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