2地球系统与人类生态系统

文明社会
• 在文明社会里，人们的行为受到道德、宗教、法 律等多重社会因素的调节与制约 • 人们按照一定的社会法则、生活方式及社会分工 而形成不同层次的有组织的社会单元。 • 社会分工推动了社会进步，书写文字的出现与文 化科学技术的发展为文化传播提供了更为有利的 条件，人类文化进化的速度从此大大加快。 • 进入文明社会之后，世界经历了小规模城邦文明 和河流沿岸文明之后，出现了波斯、希腊、罗马 和中国等帝国文明。
•距今20亿年前以来，板块运动
– 以板块运动方式进行的造山运动出现，大陆 裂谷产生，标志着现代意义的板块运动的开 始。自此之后，地壳的演变主要表现为大陆 的合并与解体的板块运动旋回阶段。
• 大气演化
– 原始大气 – 还原性的第二代大气 – 具有氧化性质的第三代大气
• 海洋的演化与大气圈的演化大体同步。
太古代
约 20 亿年前
元古代 蒸发岩
黄铁矿 成铁建造
硫酸盐还原细菌 红层
大气 O2 含量相对变化 大气中 CO2 含量相对变化
生命的进化经历了三个阶段
生命起源
46 40 前 生 命 的 化 学 进 化 生 命 起 源 35 代光 谢合 途作 径用 进起 化源
时 间
30
真核细胞出现
25 20 15 (亿 年 ) 真 起 7 生物登陆 核 源 6 5 细 4 3 胞 2 01 真 核 生 物 多 细 胞 化
• 以工具和火的使用、农业文化的出现、文明社 会的产生和工业革命为标志，人类文化进化的 进程有四次划时代的飞跃，每次飞跃都带来由 人类与其环境组成的人类生态系统的变化，使 得人类对环境的适应能力增强、生存状况得到 改善、人口增加、生存空间扩展。经过四次飞 跃，形成了由人类与自然环境、以及人类所特 有的人为环境和社会环境所构成的人类生态系 统（图2-5）。
• 采集－狩猎系统、农业系统和工业城市 系统构成了人类生态系统的三种类型。 其中，采集-狩猎系统在人类的历史上出 现最早，持续时间最长，由人类所驯化 的植物与动物组成的农业生态系统或几 乎全部由人类自己构建的城市系统是目 前人类生态系统的两种最具代表性的形 式。
• 三百多万年前生活在非洲的南猿属是人 类可能的祖先，他们以野生植物和被食 肉动物杀死的动物的腐尸为食，与其它 动物没有严格的区别，在生存竞争中并 不占有优势。
格 陵 兰 冰 盖 芬 诺 斯 堪 的 亚 冰 盖 白 令 陆 桥 科 迪 勒 拉 冰 盖 劳 伦 冰 盖
巺 他
冰 盖 北 冰 洋 海 冰
2百 万 年 之 前 0.5百 万 年 之 前
1万 年 之 前 1万 年 之 后
农业革命
• 农业导致了人类食物来源的根本性变化，即人类食物 由从野生的动植物中直接获得变为主要地依赖于少数 几种为人类所驯化的植物和动物， • 人类必须不断向系统内投入物质和能量，因此，农业 生产是一项有人的劳动投入的生产 • 农业生态系统是一种以自然为基础的、受人类活动强 烈干预的自然－人为复合系统， • 它以物质循环的非封闭性而显著地区别于自然生态系 统。 • 农业生态系统自出现以来已经历了原始农业、传统农 业和现代农业三个发展阶段。
人类影响 生物
陆地- 生物 耦合
海冰
海洋
海- 冰耦合
河流 湖泊 陆地
海洋变化：环流、 生物化学
地表变化：地形、土地利用、 植被、生态系统
生 物 圈 与 生 态 系 统 的 概 念
宇宙 生物圈 地球 生态系统
宏观 世界
有机组织
群落
细胞
微观 世界 原子
种群 生物个体
• 生物圈是地球生物群落栖息地，包括有生命 组分和无生命组分。在生物圈中：
工业革命
• 人类的主要生产过程建筑在各种矿产资 源和化石能源的基础之上。 • 现代城市生态系统是人口高度集中、以 人类为中心的人工复合生态系统。 • 资本主义市场经济体系
14～15世纪后的500年中资本主义市场经济体系的建立 • 拉丁美洲大量移民，从事农业开发，给拉丁美洲带去 了封建社会的大庄园和天主教。 • 北美洲的殖民者对当地的印第安人进行大肆的杀戮， 彻底地摧毁了当地土著人的社会系统。澳大利亚的土 著居民亦遭受了同样的命运。 • 印度和东南亚各国在政治上被殖民者征服，接受了殖 民者的统治 • 中国被迫建立通商港口，国家虽然保存了社会的完整 性，但经济却被纳入到为资本主义世界经济系统服务 的方向。 • 日本明治维新， “东洋道德西洋艺”，使得日本迅速 发展为资本主义经济强国。
动 物 外 骨 骼 出 现
动 植 物 躯 体 结 构 复 杂 化 、 多 样 化
性 和 有 性 生 殖 起 源
• 6亿年前 多细胞 生物繁 盛于海 洋 • 4.4亿年 前生物 登陆 • 6500万 年前哺 乳动物 和被子 植物出 现 • 200万年 前直立 人出现
2. 3 人类生态系统
人类圈的形成和 发展
光合 作用 起源
早期为化学进化阶段（40～38亿年前）
中期为细胞进化阶段（38～7亿年前） 晚期（7亿年前以后）为多细胞复杂 生命进化
人 类 起 源 被 子 植 物 和 哺 乳 动 物 起 源 陆 地 动 植 物 起 源
动 脊物 陆椎形 地动态 维物及 管起物 束源种 植 多 物 样 起 性 源 大 增 长
岩石圈=地壳+地幔固态顶部
地壳分大陆壳和大洋壳
大陆壳 岩石圈 大洋壳
大陆壳
• 200 万年前左右出现的直立人是能够制造工具 、并利用工具获取食物的动物，虽然他们最初 所制造的工具还相当简单，只是一些简单的打 制石器和一些现成的树枝木棒，但这完成了从 猿到人的转化，使人类成为具有“文化”的特 殊动物，从此开始了以文化进化为特征的人类 进化过程。 • 制造工具以及随后学会的对火的使用，大大地 增强了人类的能力，人类的居住空间得到了第 一次扩展，人口数量也有所增加。
• 从生命出现算起为一天 • 恐龙约绝灭于午夜前半小 时 • 现代人出现于午夜前不到 １分钟
• 人类的可能祖先南猿属出现于300～400 万年前，而人类直接祖先直立人只有约 二百万年的历史 • 如果把地球有生命的历史比作一天，则 生命登陆在晚上10点左右，恐龙出现在 晚上11点半左右，而直立人则是在午夜 前第36秒才出现的。
按过程划分的地球子系统
状态（IGBP:地圈－生物圈）：
Geosphere 物理气候系统：大气－海洋：气候 固体地球系统：海陆分布/大地貌格局 Biosphere :全球生态系统：生态类型区/土地覆盖
• 过程：
– 水文循环过程 – 生物地球化学循环 – 岩石圈循环
太 阳 能
物理气候系统
生物地球 化学循环 水循环
采集－狩猎（包括捕鱼）系统
• 是人类生态系统的最初形态，它始于约200多 万年前，以人类能够制造工具并利用工具从自 然界捕获和采集食物为标志。以主动地适应环 境和集体合作为生存之道。
– – – – – – 依靠自身体力 就近采集野生植物、捕猎野生动物， 利用石头、动物骨头等制造工具。 他们通常几十人组成一个群体，彼此合作 人口数量少、迁徙性大 对环境的影响往往是微弱的、局部的，人与自然是 一体的，仍属于自然中的人。
生物圈
岩石圈形成和演化的三个 阶段
原始地壳的形成与破坏
陆壳增生
板块运动
原始地壳的形成与破坏
– 如果早期地球有熔融表面冷却，有可能形成 一个不稳定的超铁镁质的固体地壳。这些原 始地壳就是最早的原始大洋壳。 – 原始的地壳并没有被保存下来，它们在随后 的岩浆活动与陨石撞击等演化过程中被破坏 掉了，根据地壳中所发现的最老的岩石推断 ，原始地壳破坏的过程发生在距今40亿年之 前。
南猿属
农业人类
山羊
采 集 -狩 猎者
竞争关系 捕食/互利关系
寒冷干草原、冻原和北方植被型的大量植物种
太阳能
• 距今四万年前以来的“完全的现代人” 智人时期，他们已能够利用石头、动物 骨头等发明制造了比较精巧的成套工具 ，包括形状规整、两面平行的石片，还 有骨器和鹿角器。技术的进步使得这些 祖先们能够适应更为恶劣的环境，从而 生活在更为广泛的地区，从北极圈到热 带地区，
2. 地球系统
2.1 从地球圈层到地球系统
按空间范围划分的地球
• • 地区(local)——区域(regional)——全球（ global）
按圈层划分的地球
• 从地心到大气层的最外层，可分为地核 、地幔、岩石圈、水圈、大气圈、生物 圈、人类圈等。
地球圈层结构的形成
–在早期地球增生的过程 中，熔融状态的铁因比重 大而不断向地球中心富集， 导致地球物质发生分异作 用，形成富铁的地核； –上部较轻的物质形成地 幔， –地幔表层冷却形成原始 的地壳； –地球内部的气体逸出形 成原始的大气圈， –水汽冷凝成大洋。
• 作为动物中惟一能够制造和使用工具的有“文 化”的特殊动物，人类以“文化”作为其对环 境适应形式，所谓文化是指人类特有的对所处 环境的适应方式的表现。人类不是通过改变自 身的生理特性来适应环境，而是通过创造一种 既适应于环境又适合于人类的文化来达到适应 环境的目的，因此，人的进化主要地不是自身 的生理的进化，而是“文化”的进化，人类的 发展过程就表现为人类文化的进化过程。
人
肉食类哺乳动物 (豺、豹、虎)
人
野生肉食类 鸟类 爬行类 (龟、海龟) 家养植食类(绵 羊、山羊、猪、牛) 小羚羊 大羚羊 其他大蹄类 啮齿类 (斑马、长颈鹿) 狒狒 昆虫 数目有限的植物种 家禽偏爱的植物 杂草 已驯化植物种 野生植食类
萨王纳植被型的大量植物种
太阳能
太阳能
人 小肉食类 (北极狐) 大型肉食类 (洞熊) 狼獾 岩羚羊 小羚羊 (高鼻羚羊等) 啮齿类 北极兔 捕食关系 大型植食类 (驯鹿、麝、野 牛、林犀、猛 犸、美洲野 牛、糜、马鹿)
陆壳增生: (40亿年前至20亿年前)