地球科學(xué)系統(tǒng)作業(yè)復(fù)習(xí)題.doc

第一章1. a.什么是“人為排放的溫室氣體？”人為產(chǎn)生的溫室氣體是二氧化碳，這些CO2主要源于化石燃料的燃燒和森林的砍伐。b.列舉三種在大氣中含量正在增加的人為排放的溫室氣體。CO2、CH4、N2O2. 地球系統(tǒng)有哪四個基本組成部分？大氣圈、水圈、生物圈和固體地球3. 解釋全球變暖和溫室效應(yīng)有什么區(qū)別。溫室效應(yīng)是一個無可置疑、真實存在的自然過程，它起到了加熱地球和其他行星表面的作用，使得行星的溫度高于沒有大氣存在時的溫度。而全球變暖是由于工業(yè)和農(nóng)業(yè)活動的共同作用導(dǎo)致的地球表面溫度的升高。這些活動釋放出的氣態(tài)物質(zhì)加強了原本就存在的溫室效應(yīng)。 4. a.從1800年到現(xiàn)在，地球大氣的CO2濃度上升了多少？大氣中的CO2濃度在近兩個世紀(jì)以來上升了將近40%。b.我們是如何得知的？ 我們是從極地冰中氣泡的化學(xué)組成（冰芯數(shù)據(jù)）所推測出來的當(dāng)時氣體中的CO2濃度。c.二氧化碳濃度上升的最主要的原因是什么？ 二氧化碳濃度上升的最主要的原因是因為人類的活動，比如化石燃料的燃燒、森林的砍伐等。5. 氟氯烴是如何影響環(huán)境的？請說出兩種途徑。 造成比較大的溫室效應(yīng)、產(chǎn)生臭氧洞是太陽輻射的紫外線增加。6. a.地球表面溫度的直接測量可以追溯到多久以前？ 可以追溯到大約兩個世紀(jì)以前。b.溫度的長期變化趨勢為什么難以準(zhǔn)確確定？ 因為歷史時期的溫度數(shù)據(jù)有很多不足的地方，比如測量時有序觀測方法和其他因素所造成的系統(tǒng)誤差。第二個問題是數(shù)據(jù)資料在全球的分布不均勻，某些地方的數(shù)據(jù)無論是在時間還是空間尺度上都比其他地方要全面。7. 20世紀(jì)的煤炭燃燒對氣候造成了哪些相反的影響？20世紀(jì)的煤炭燃燒造成了1940-1970年的降溫，是由于煤炭燃燒釋放的SO2形成了氣溶膠顆粒物，對太陽光的反射引起了降溫。8. 為什么平流層臭氧對人類十分重要？ 平流層是地球表面上海拔10-15千米的一層大氣，地球上大部分臭氧都分布在那里。平流層臭氧對于地球上的生物十分重要，因為它吸收了大部分來自太陽的有害紫外線。紫外輻射會造成皮膚癌等影響人嘞健康的問題，同時對其它生物有機體也有不利的影響。9. 熱帶雨林的砍伐造成了哪兩個全球環(huán)境問題？物種滅絕、全球變暖。10. 如何利用氫同位素來推測基地的溫度記錄？ 氘，元素符號為D，是氫的一種同位素，它的原子核中有一個質(zhì)子和一個中子。氘原子可用作溫度的指標(biāo)：D值高（負(fù)值?。┍硎灸蠘O大陸和周圍極地海洋的溫度較高。11. 過去的地球表面溫度a. 是如何由Vostok冰芯確定的？根據(jù)冰中的氘含量估算的。b. 與大氣CO2濃度有什么關(guān)系大氣CO2濃度與地表溫度的變化趨勢是一致的。12. 為什么銥可以用來指示外來星體的撞擊？銥在元素周期表中與鉑同族，由于大多存在于地心的熔巖中，該族元素在地殼石中十分稀少。這些元素往往來自于小行星或彗星的殘骸，以小顆粒的形式降落到地面上。13. a.在過去46億年中太陽光度是如何變化的？太陽在46億年前形成時，它的光度比現(xiàn)在低約30%。太陽光度開始時增加很慢，隨著氦核的積累而不斷加速。b.造成這種變化的根本原因是什么？太陽通過核聚變產(chǎn)生能量，隨著氦核的增加，太陽的核心收縮并存在輕微的加熱。溫上升增加了核心的壓力，并阻止其進(jìn)一步搜索，太陽由此可保持自身穩(wěn)定。隨著核心溫度的升高，核聚變的反應(yīng)速率也加快了。結(jié)果太陽核心釋放出更多的能量，而核心釋放能量的增加與太陽表面的能量釋放增加達(dá)到平衡。太陽表面釋放的能量越多，太陽就越亮。14. 什么事Gaia假說？假說中地球上的生命扮演了怎樣重要的角色？Gaia假說認(rèn)為，地球本身是一個具有自我調(diào)節(jié)功能的系統(tǒng)，而其中生物圈扮演了至關(guān)重要的角色。第二章1. 若使擾動成分A減少，導(dǎo)致成分B減少。這兩個成分之間的耦合是正的還是負(fù)的？正耦合。2. 什么是反饋循環(huán)？成分之間的兩個耦合形成了一個“往返”，即反饋循環(huán)。反饋是一個變化對變化影響的自我延續(xù)機制。3. 為什么負(fù)反饋循環(huán)往往削弱擾動的影響？因為負(fù)反饋可以調(diào)節(jié)其他因素引起的變化。比如電熱毯的案例中，由于體溫升高使你不舒適，通過調(diào)低電熱毯的溫度，使得體溫降低，這樣就減少了擾動的影響。4. 強迫和擾動的區(qū)別是什么？ 對系統(tǒng)的短期干擾是擾動；對系統(tǒng)更持續(xù)的干擾稱為強迫。5. 所有的平衡狀態(tài)都是穩(wěn)定的嗎？為什么？ 不是，因為處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)的物體,可能會受到某種外界微小的作用, 使得物體產(chǎn)生偏離平衡狀態(tài)的情況，這就叫做“不穩(wěn)定平衡”。6. 什么是反照率？它是如何影響氣候的？ 地表反射率稱作地表的反照率。反照率越高，地表的反射性越強；反照率的越低，吸收的陽光越多。反照率越高，地表溫度越低。7. 雛菊世界的雛菊是怎樣調(diào)節(jié)這個假想星球上的溫度的？雛菊的顏色都是純白色的，淺色的表面反射性較強，雛菊數(shù)量越多，從他們白色花瓣上被反射的陽光就越多，被吸收的陽光就越少，從而使地表溫度越低。第三章1. 電磁波的波長與頻率之間的關(guān)系是怎樣的？ =c2. 光子的概念是什么？ 電磁輻射的單個粒子或脈沖常被稱為光子。3. 哪個物理定律描述的是下面的規(guī)律：當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離太陽時，太陽光強度發(fā)生變化？ 平方反比定律。4. 給出兩個應(yīng)用于黑體輻射的物理定律的名稱。這兩個定律描述的是黑體發(fā)出輻射的什么性質(zhì)？ Wien定律：是指由黑體發(fā)出的輻射通量在波長為max時達(dá)到最大，這個與黑體max的絕對溫度成反比。 Stefan-Boltzmann定律：是指由黑體發(fā)出的能量通量是與黑體絕對溫度四次方有關(guān)的，單位面積上所有的能量通量是與黑體輻射曲線下的面積成正比的。5. 地球反照率的主要影響因子是什么？ 地球大氣和地球表面。6. 地球大氣中含量最多的三種氣體是什么？氮氣、氧氣、氬氣7. 列出地球大氣的四個層次。他們是如何定義的？ 對流層：從地表一直向上延伸到10-15km； 平流層：地表上10-15km到50km處； 中間層：50km-90km； 熱層：90km以上。8. 給出熱能傳輸?shù)娜N機制的名稱。哪兩種在全球能量收支中最為重要？輻射、對流和傳導(dǎo)。9. 指出氣體吸收紅外輻射的兩個物理過程，并對每個過程舉例。 一種是通過改變分子旋轉(zhuǎn)的速率；另一種方式是通過改變震動的振幅。10. 為什么O2和N2不是溫室氣體？因為O2和N2對紅外的吸收較弱，對溫室效應(yīng)沒有明顯貢獻(xiàn)。11. 描述氣候受高云和低云影響的不同方式。低而且濃厚的云層，如層云，對入射太陽輻射的影響主要是反射作用，所以通常會使地表降溫。高而且稀薄的云層，如卷云，對溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)超過了對行星反照率的貢獻(xiàn)，因此能夠使地表降溫。12. 指出地球氣候系統(tǒng)中的兩種正反饋循環(huán)。為什么盡管存在這些破壞平衡的正反饋過程，地球氣候系統(tǒng)仍然保持穩(wěn)定？ 因為地球系統(tǒng)包含了一個非常強的負(fù)反饋作用，但因為他太過于基本而常常被忽視。這個負(fù)反饋循環(huán)可在短時間尺度內(nèi)穩(wěn)定地球的氣候，它就是地表溫度與出射紅外輻射通量之間的關(guān)系。第四章1. 全球循環(huán)系統(tǒng)地功能是什么？全球循環(huán)系統(tǒng)的作用是保持這個星球熱量和化學(xué)的平衡。所有的地球循環(huán)系統(tǒng)都以一定的方式來維持地球的溫度與穩(wěn)定。2. 為什么太陽輻射能的分布隨緯度而變化？ 當(dāng)太陽光到達(dá)地球時，他們幾乎是平行光，然而由于地球是個球體，當(dāng)這些光線到達(dá)地球大氣層的頂部，相等量的太陽光在極地伸展分布到較大的面積上，而在赤道卻十分不到較小的面積上。所以高緯度地區(qū)每平方米的表面接收到相應(yīng)較少的太陽輻射能，因此接收的太陽輻射能是從赤道向兩極減少的。3. a.畫圖表示入射太陽能和出射紅外輻射隨緯度的變化。b.標(biāo)明能量盈余和不足的地區(qū)。C.解釋為什么這個分布對于大氣環(huán)流是十分重要的。 緯度間的能量梯度使得大氣的溫度和密度產(chǎn)生差異，這種差異導(dǎo)致了大氣的環(huán)流：將熱空氣輸送到極地，將極地冷空氣輸送到赤道。4. 解釋為什么氣團受熱形成上升運動。熱氣團的密度較低，所以氣團受熱會形成上升運動。5. 畫圖敘述Hadley環(huán)流。為什么Haley環(huán)流會隨著季節(jié)變化？ 6. 什么是Coeiolis效應(yīng)？它是怎樣參與決定全球風(fēng)的分布格局的？ Coeiolis效應(yīng)是地表運動的流體表觀上有一種偏離它原本直線運動路徑的趨勢的概念。7. 解釋一下為什么地球一年經(jīng)歷不同的季節(jié)。地球上哪里的季節(jié)變化最大？哪里最??？解釋原因。 每年有六個月的時間，北半球面對太陽而南半球背離太陽，另外六個月的時間北半球背離太陽，南半球面對太陽。面對太陽的半球比背離太陽的半球接受更多的太陽輻射能，所以會產(chǎn)生不用的季節(jié)。當(dāng)太陽直射在頭頂上，加熱是最強的。23.5S-23.5N變化最大，赤道變化最小。8. 對比湍流熱傳送和傳導(dǎo)在調(diào)節(jié)陸地表面和海洋表面熱反應(yīng)中的不同作用。 海洋表面可以迅速地通過湍流混合方式將熱量向下傳輸，通過對流將熱量向上傳遞到大氣中。由于陸地與海洋熱力性質(zhì)的差異，陸地和海洋能量傳遞不同，陸地表面可通過對流將熱量迅速地傳遞到大氣中，但它通過熱傳導(dǎo)向下傳輸熱量的速度較慢。9. 用地圖簡要解釋驅(qū)動?xùn)|南亞季風(fēng)的大氣過程。10. 什么是潛熱？解釋為什么潛熱對能量的再分配非常重要。 潛熱，相變潛熱的簡稱，指物質(zhì)在等溫等壓情況下，從一個相變化到另一個相吸收或放出的熱量。因為水在地球系統(tǒng)中可以以三相存在，可以很容易從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另外一種狀態(tài)，可以再地球系統(tǒng)所有成分中很容易的進(jìn)行循環(huán)，在這個過程中都伴隨著能量的轉(zhuǎn)移。11. a.飽和蒸汽壓是什么意思？當(dāng)凝結(jié)速度與蒸發(fā)的速度相等時也就是跑出的氣體和跑進(jìn)的氣體的分子數(shù)目相等時氣體處于平衡狀態(tài)。此時，水的蒸汽壓稱為飽和蒸汽壓。b.畫圖表示飽和蒸汽壓與蒸汽壓和溫度的關(guān)系。 c.解釋為什么圖上的信息對于理解大氣環(huán)流和降雨之間的關(guān)系十分有用。 因為降雨和大氣環(huán)流就與水蒸氣的運動有著十分緊密的關(guān)系。12. 描述三個引起空氣上升運動并在形成降雨中比較重要的過程。1. 不同密度的氣團混合，發(fā)生抬升2. 因為對流形成的抬升3. 氣團遇到山地阻擋形成的抬升。 空氣上升、水蒸氣變冷凝結(jié)成小水滴、形成降水第五章1. 表面風(fēng)場對海洋環(huán)流有什么影響？風(fēng)在海洋表面的運動會產(chǎn)生表面摩擦。摩擦的結(jié)果之一就是吹風(fēng)的時候，風(fēng)會拖拽海洋表面和它一起運動，這就形成了海洋表面的鳳海流。2. 為什么洋流的方向與風(fēng)向并不是嚴(yán)格地在同一方向上？Coriolis效應(yīng)對海洋環(huán)流的影響跟它對風(fēng)的作用一樣，因此在北半球誰偏向風(fēng)向路徑的右側(cè)（在南半球則偏向左側(cè)）。3. 什么是Ekman螺旋？解釋為什么會發(fā)生Ekman傳輸。 由于風(fēng)和水面的摩擦，使得空氣的一部分動能轉(zhuǎn)移到了水的最上層。當(dāng)這層水移動式，就會帶動下一層水的運動，如此一直向下層延伸。當(dāng)每一層運動時，又會受到Coriolis效應(yīng)的影響。所以在北半球，一旦一層水開始運動，它就會偏轉(zhuǎn)向其上層水運動方向的右側(cè)（對表層水而言，就是在風(fēng)向地右側(cè)），而在南半球，則偏向左側(cè)。在海洋表面下越深，每一層相對于還表面向右或者向左偏轉(zhuǎn)的角度就越大，這樣就產(chǎn)生了著名的螺旋效應(yīng)Kman螺旋。4. 什么是上升流？上升流發(fā)生在什么地方？當(dāng)海洋表面發(fā)生幅散時，下層水上涌取代表層的水。下層水的溫度低于表層水。溫度較低的水上升取代幅散區(qū)表面溫度較高的水，這個過程升為上升流。5. 地轉(zhuǎn)流是什么意思？漩渦中心的海平面僅比其邊緣高出50cm左右，但是作用于這一對水體上的重力會產(chǎn)生一個從中心沿梯度向外推的力（即壓力梯度力）。然而，當(dāng)水流動時，它就會在Coriolis效應(yīng)的作用下偏轉(zhuǎn)，直到這一影響與沿坡度作用的壓力梯度力達(dá)到平衡。這兩種方向相反的力的作用結(jié)果就是誰在北半球向右運動，而在南半球向左運動。在這種情況中，產(chǎn)生的這種在北半球圍繞渦旋呈順時針方向流動的水流被稱為地轉(zhuǎn)流。6. 解釋東、西邊界流的不同特點。西邊界流的流路較窄、流速較快；東邊界流水流較分散，分布面積大得多，而且流速明顯減弱。7. 在ENSO事件中，熱帶太平洋地區(qū)大氣和海洋環(huán)流有什么反應(yīng)，請解釋。對流層重要的東西方向環(huán)流在赤道太平洋上是非常盛行的，它疊加在南北方向的Hadley環(huán)流之上。赤道太平洋西部是全球海洋表面溫度最高的地方，該地區(qū)包括澳大利亞和印度尼西亞，是大氣對流非常強烈的地區(qū)。向東的氣流穿過太平洋，然后在南美的西海岸下沉，在地表以東風(fēng)的形式完成環(huán)流。這個環(huán)流與另一個較小的，由南美和非洲上方的對流所驅(qū)動的環(huán)流是相聯(lián)系的，在對流區(qū)出現(xiàn)的降水量大，在下沉地區(qū)干燥。太平洋表面的持續(xù)性東風(fēng)會產(chǎn)生向西的洋流，從而導(dǎo)致誰在太平洋西部堆積。這就使暖水積聚在西太平洋。水在西部堆積，導(dǎo)致從西向東海洋表面向下傾斜，誰的這種從東向西運動是西部溫暖的表層水厚度增加，而東部表層水變薄。東部較薄的表層水使得下面溫度較低、富含營養(yǎng)的水可以上涌，這就促進(jìn)科生產(chǎn)力的提高和魚類數(shù)量的增加。8. 海洋中的鹽是從何而來的？隨時間推移，海洋是不是變得越來越咸？如果不是，請說明原因。海水中的鹽分通常是地殼巖石分解或者風(fēng)化的結(jié)果。當(dāng)巖石被物理或者化學(xué)過程改變的時候，就會發(fā)生風(fēng)化。當(dāng)水流經(jīng)過或者穿過巖石時，他就會把那些可溶解的物質(zhì)帶走。不會越來越咸，因為還有許多過程可以去除海水中的鹽分：1) 從淺海中蒸發(fā)海水。剩下的鹽濃度增加并且作為蒸發(fā)鹽沉積物從溶液中沉淀下來。2) 生物過程。比如一些海洋微生物去除海水中的鈣或硅，并且用來形成他們的殼。3) 海水與海底新形成的火山巖之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。4) 海洋飛沫的形成。9. 給出溫鹽環(huán)流的定義。驅(qū)動深層海洋環(huán)流的過程是什么？深海環(huán)流依賴于溫度和鹽度，所以這一環(huán)流就被稱為溫鹽環(huán)流。在深海中，密度的水平變化很小，然而垂直變化卻要大一些。但是密度最大的水在底層，因此結(jié)構(gòu)是非常穩(wěn)定的。所以，通過深海的的水運動相對緩慢，但是經(jīng)過上千年上百年這個作用是不容忽視的。10. 解釋密度躍層、鹽度躍層和溫度躍層之間的差異。在表面層和深層海洋之間的過渡區(qū)厚度大概有1千米的量級，隨水的深度增加，密度增加很快。密度的這種急劇增加成為密度躍層。在某些區(qū)域，這個密度梯度是由鹽度的變化來控制的，隨深度增加鹽度也迅速增加。在這種情況下，鹽度梯度特指為鹽度躍層。在其他大部分地區(qū)，溫度變化主導(dǎo)著密度梯度，隨深度增加溫度迅速減小，這種過度也因此被稱為溫度躍層。11. 什么是底層水？它是在哪里形成的？是怎樣形成的？底層水只在極地海洋的部分地區(qū)和沿著海冰的邊緣形成，是海洋中產(chǎn)生的密度最大的水。高緯度地區(qū)高密度水的的產(chǎn)生是大洋深層環(huán)流的開始。這個高密度的水可以通過偶幾個過程產(chǎn)生。舉例來說，蒸發(fā)和降水的巨大差異以及海冰的形成都可以造成溫度降低和鹽度增大。12. 溫鹽輸送帶的意思是什么？溫鹽輸送帶是地球系統(tǒng)的一個重要特征。其主要體現(xiàn)在以下方面：首先，對于海洋中營養(yǎng)物質(zhì)的再循環(huán)起到一個主導(dǎo)的作用；另外，對于地球的氣候也具有重要的影響作用。存在于海洋中的很多生命形式都可以在近表面層找到，他們要么是利用陽光進(jìn)行光合作用的浮游植物，或者是依靠浮游植物生存的動物。13. 解釋在改變?nèi)驕囟确植挤矫婧Ｑ笏鸬淖饔?。海洋環(huán)流對去阿牛溫度有很強的影響，溫暖表層水向極地的輸送，取代了形成于海冰邊緣的底層水，這是一個生育太陽能向極地傳輸?shù)臋C制。還想提供了幾乎和大氣等量地向極地輸送熱量，在低緯度傳輸?shù)臒崃勘却髿鈧鬏數(shù)亩?，而在中高緯度，大氣輸送占主要地位。海洋代表了一個巨大的熱量儲存庫：在一些地方吸收大氣中的熱量，在另一些地方向大氣釋放熱量。第六章1. 積雪是如何影響它上方的氣溫的？由于積雪的反照率比較高，這就意味著能在沒有積雪的情況下使地表升溫的太陽輻射在有積雪時都被反射了回去，因此區(qū)域的溫度較低2. 積雪是如何影響土壤溫度的？雖然積雪使氣溫降低，但對于它覆蓋下的地表，它的影響恰恰相反。新雪是聚到一起的六角形冰晶，晶體之間有大量的空氣間隙。空氣無法輕易穿透積雪，因此雪的熱傳導(dǎo)效率不是很高。因此，積雪使地面的熱量損失減少。3. 冰晶是怎樣形成的？在有冰晶和過冷卻水滴共存的云中，由于冰面的飽和水汽壓比過冷卻水面的飽和水汽壓小，當(dāng)空氣中的實有水汽壓介于兩者之間，即大于冰面飽和水汽壓而又小于水面飽和水汽壓時，過冷卻水滴會因蒸發(fā)而減小，水分子不斷由水滴向冰晶上轉(zhuǎn)移，冰晶則因凝華而增大。4. 什么是永久凍土？永久凍土是指永久結(jié)冰的土壤，只簡單地以溫度來定義（換句話說，實際上并不一定有冰）。如果土壤保持0以下的溫度達(dá)到兩年以上，就可視為永久凍土。5. 為什么永久凍土融化可能對未來的氣候變化非常重要？永久凍土融化引起的最大問題是向大氣中排放的溫室氣體可能會增加。地表附近的永久凍土融化會產(chǎn)生湖泊和具有厭氧（低氧）條件的水澇土壤，由此形成的環(huán)境中，使產(chǎn)甲烷生物能夠大量繁殖。近年來大氣中甲烷濃度的增長速度已經(jīng)趨緩或停止，然而，融化的凍土可能會改變這種前景。6. 解釋雪是怎樣變成冰川冰的？如果積雪到夏天仍然沒有融化并隨著時間開始積累，雪的厚度會增加，但也會經(jīng)理各種轉(zhuǎn)化。積雪的溫度梯度和冰晶大小、形態(tài)的差異可能引起蒸汽壓的局部差異，進(jìn)而導(dǎo)致一些晶體升華并沉積在其他晶體表面。這樣會使晶體變圓、壓緊，密度增加。而積雪厚度增加產(chǎn)生的壓力會使積雪進(jìn)一步壓緊。冰晶相互接觸并通過熱壓的過程彼此結(jié)合，從而融合在一起。隨著積雪逐漸壓實和冰晶的融合，密度增加，病例之間的空氣體積減少雪轉(zhuǎn)化為冰川冰。7. 解釋冰川是怎樣移動的。冰雖然硬但易碎，受到壓力時就會破碎。然而，在較高的壓力條件下，在冰川深處緩慢施加的壓力會導(dǎo)致冰像塑料一樣變形，越往深處，這種壓力越大，導(dǎo)致冰開始流動。8. 解釋冰川和海洋冰在積累冰的方式上有何不同？冬天雪降落在冰川上，夏天又會融化一些。如果溫度足夠冷，雪在夏天也不會融化，它會隨著時間堆積在冰川的積累區(qū)并變成冰。海洋表面的溫度降到冰點以下時（一般海洋鹽度下的冰點是-1.8）就會形成海冰。隨著海水向冰層底部凍結(jié)形成新冰，海冰的厚度逐漸增加。9. 洋流對海冰的分布起到什么作用？北大西洋暖流和黑潮海流的暖水阻止大洋東部的冰緣繼續(xù)向南延伸；而東格林蘭洋流、拉布拉多洋流和親潮洋流則帶來冷水，促使大西洋西部增加的冰層向南延伸。10. 海冰影響氣候的兩種主要方式是什么？溫度的變化引起海冰覆蓋和表面反照率的變化，這又會進(jìn)一步影響溫度。這是一個正反饋：溫度升高海冰覆蓋減少反照率降低溫度升高。另一種海冰反饋在全年都很重要：溫度升高導(dǎo)致海冰覆蓋減少，使得從海洋向大氣的熱通量增加，進(jìn)而使得溫度升高。第七章1. 20世紀(jì)20年代，當(dāng)大陸漂移理論首次提出時，科學(xué)界為什么沒有立即接受這種理論？英國科學(xué)家Harold Jeffreys爵士在1925年的計算結(jié)果表明，該理論所要求的大陸穿過剛性海床的假設(shè)是不可能實現(xiàn)的。其他科學(xué)家由于Wegener不能提出驅(qū)使這一運動的物理機制而持懷疑態(tài)度。事實上，Wegener自己的許多計算結(jié)果和提出的機制本身也是錯誤的和不可靠的。 直到人們對固體地球的結(jié)構(gòu)和運轉(zhuǎn)有了進(jìn)一步理解之后，Wegener的大陸漂移說才被接受。2. 什么是“Moho”面？過渡帶中最淺的一個是地殼地幔邊界，最早是由克羅地亞地震學(xué)家發(fā)現(xiàn)的，為了紀(jì)念這個科學(xué)家這個邊界成為Moho面，我們將地震波急劇增長的區(qū)域定義為Moho面。3. 地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的兩種分層方法（其中一種用來區(qū)分地殼、地幔以及地核，另外一種用來區(qū)分巖石圈和巖流圈）的理論基礎(chǔ)是什么？用來區(qū)分地殼、地幔和地核是根據(jù)地震波的傳播速度；區(qū)分巖石圈和巖流圈的理論基礎(chǔ)是地震學(xué)和巖石學(xué)。4. 請比較P波和S波。P波，又叫縱波，產(chǎn)生于地球內(nèi)部物質(zhì)的擠壓，物質(zhì)隨著波的傳遞、交替擠壓、伸展。S波又叫次級波或橫波，傳播時振動方向和傳播方向垂直。5. 為什么地震集中分布在板塊邊緣？構(gòu)造活動時板塊移動的結(jié)果。各板塊之間一直存在著相對運動，其平均速度約為每年數(shù)厘米。在板塊之間的摩擦力的作用下，在板塊的邊界及表面附近會輪流出現(xiàn)穩(wěn)定期及活躍期。在一段穩(wěn)定期過后，累積的能量會突然釋放，使某些板塊上升到其他版塊的上方，從而導(dǎo)致地震的發(fā)生，所以地震集中分布在板塊邊緣。6. 地球內(nèi)部的熱源有哪些？ 放射性衰變 地球形成時期殘留下來的熱量7. 什么是地磁極性？在海底擴張理論的形成過程中，地磁極性起到了什么作用？ 磁的極性為南北極的地理方向，。海底的磁場呈條帶狀分布，條帶基本上與大洋中脊平行，條帶反映了交替變化的磁極帶。磁極條帶的轉(zhuǎn)讓胡總分布現(xiàn)象是由于海底擴張造成的，新的海底形成時，其磁極方向和當(dāng)時的地磁場方向一致。對著火山不斷噴出新的熔巖，這些海底物質(zhì)被推向大洋中脊軸的兩側(cè)。由于每一次磁場反轉(zhuǎn)都會在海底產(chǎn)生一個磁性條帶，因此在大洋中脊上正在形成的海底物質(zhì)與前一個磁性周期內(nèi)在同一個大洋中脊上形成的、后來移動到大洋中脊軸兩側(cè)的舊海底物質(zhì)之間表現(xiàn)出不同的極性。8. 板塊邊界分為哪三種類型？分別有什么樣的地表特征？板塊邊界分為：離散型、聚合性和轉(zhuǎn)換型三種類型。在離散型板塊邊界區(qū)域，巖石圈在外力作用下發(fā)生分離，在陸地上，離散型板塊邊界表現(xiàn)為斷裂即裂縫。 聚合性板塊邊界是指兩個板塊被擠壓在一起的區(qū)域。 當(dāng)兩個板塊的相對運動方向與邊界方向平行時，既不會生成巖石圈，也不會使巖石圈受到破壞。在這種情況下，兩個板塊會在斷層處錯開，形成邊界的斷層被稱為轉(zhuǎn)換短程。9. 什么是侵蝕？ 風(fēng)化產(chǎn)物被搬運到盆地沉積的過程被稱為侵蝕。10. 如何使用波射性來確定巖石年齡？巖石中同時含有放射性同位素及其衰變產(chǎn)物，并且我們知道該物質(zhì)在形成時含有的放射性同位素確切含量，和該放射性同位素的半衰期，那么就可以計算巖石的年齡。11. 板塊運動的驅(qū)動因素有哪些？最重要的驅(qū)動力是板塊間的相互作用。大洋中脊地勢較高的區(qū)域作用于海洋板塊其他部分的重力推力（脊推力），冷卻過程中海洋巖石圈不斷增加的密度，在這種力的作用下，板塊的另一端被拉到俯沖帶（板片拉力），阻止海洋板塊彎曲成為俯沖帶的彈性阻力（彎曲阻力），俯沖板片與上方的巖石圈之間的摩擦力（摩擦力），海洋版塊冷卻、密度變大后產(chǎn)生的下浮力（負(fù)浮力）。12. 關(guān)于板塊分裂及再聚合的Wilson周期的產(chǎn)生原因，有什么樣的假設(shè)？大陸聚合形成超大陸、經(jīng)過一段時間后超大陸會分散開并移動到各處，然后再聚合。這種板塊聚散的周期性變化過程被稱為Wilson周期。根據(jù)古地理重建的結(jié)果，可以推測超大陸聚合及分裂的周期大約為5億年。另一方面，我們也可以根據(jù)板塊移動達(dá)到地球周長一半的距離所需要的時間來推算Wilson周期。板塊移動的速度一般為4cm/年，而地球周長的一半為20000千米。這樣，假設(shè)兩個大陸相互遠(yuǎn)離對方移動，則在約5億年后兩個大陸又會在地球的另一側(cè)相遇。因此，考慮到盤古大陸形成于3億年前，則可以認(rèn)為下一個超級大陸將會在2億年后形成。屆時，太平洋將閉合并被其他周邊的俯沖帶所吞沒。第八章1.下面這些碳庫中，哪個停留時間最長：植物、海洋、沉積石灰?guī)r？沉積石灰?guī)r2.下面這些過程中，哪些包括有機碳循環(huán)：方解石類骨骼沉淀、海洋-大氣之間的碳交換、海底溶解、風(fēng)化時的氧化作用？ 海洋大氣間的碳交換、海底溶解3.描述什么是生物泵。 淺水區(qū)的光合作用、有機質(zhì)的下沉和深水區(qū)的分解作用，這幾個方面的綜合效果是使CO2和營養(yǎng)物質(zhì)從水體表面向海洋深處運輸。4.為什么說，板塊構(gòu)造對維持海洋-大氣碳庫中豐富的碳含量非常重要？ 無機碳化合物參與化學(xué)風(fēng)化和碳酸鹽沉淀，之后通過掩埋被去除。之后，地殼板塊通過變質(zhì)巖變化形式及火山爆發(fā)重新向大氣釋放CO2。地幔產(chǎn)生的CO2接著通過大洋中脊和聚合邊界釋放到海氣系統(tǒng)中。所以板塊構(gòu)造對維持海洋-大氣碳庫中豐富的碳含量非常重要。5.石灰?guī)r（碳酸鹽）風(fēng)化不會導(dǎo)致大氣中二氧化碳的凈減少，為什么？ 無機碳在沉積物和沉積巖中的主要存在形式是石灰?guī)r。石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣，主要以方解石的形式存在。地殼巖石大致有兩種礦物組成：碳酸鹽及硅酸鹽。 碳酸鹽的風(fēng)化：CaCO3 + H2CO3 Ca2+ + 2HCO3- 這個過程是消耗CO2的過程。硅酸鹽變質(zhì)和火山爆發(fā)釋放的CO2基本和硅酸鹽風(fēng)化中消耗的CO2平衡。 海洋最終會接受陸地表面化學(xué)和物理風(fēng)化、侵蝕后的產(chǎn)物土壤顆粒和溶解物質(zhì)。產(chǎn)生碳酸鹽的海洋生物從海水中吸收Ca2+ 和HCO3-，之后以貝殼和骨骼的形式積累沉淀CaCO3。碳酸鈣生產(chǎn)者造成了海洋碳化學(xué)性質(zhì)的巨大改變，通過以貝殼和骨骼的形式沉積碳酸鈣，升高了H2CO3的濃度，形成了海洋與大期間的CO2梯度，從而促進(jìn)CO2從海洋向大氣的擴散過程，所以不會導(dǎo)致大氣中二氧化碳的凈減少。第九章1.生命具有哪些特征使其在全球尺度上對環(huán)境產(chǎn)生著影響？ 生命以指數(shù)形式增長，生命需要能量，生命產(chǎn)生廢物，生命是多種多樣的。2.根據(jù)生物體的新陳代謝方式可將它們分為哪兩種基本類型？ 自養(yǎng)生物、異養(yǎng)生物。3.請描述自養(yǎng)作用的兩種機制。你估計這兩種機制分別能在地球的什么地方占主導(dǎo)地位？ 自養(yǎng)作用的兩種機制分別為：光合作用，化學(xué)合成作用。光合作用在地球表面大多部分占主導(dǎo)地位，化學(xué)合成作用主要在植物的根系，地下部分占主導(dǎo)地位。4.請描述異養(yǎng)作用的三種機制。你估計這三種機制分別能在地球的什么地方占主導(dǎo)地位？ 異養(yǎng)作用的三種機制分別為：需氧呼吸，厭氧呼吸，發(fā)酵。需氧呼吸主要在生物的呼吸作用，吸收氧氣呼出二氧化碳；厭氧呼吸和發(fā)酵主要發(fā)生在微生物部分。5.為什么食物網(wǎng)能夠比食物鏈更好的描述生態(tài)系統(tǒng)中傳遞的能量（食物）流？ 由于一種生物可能以若干種其他類型的生物為食，或者可能是若干種不同生物的食物，食物鏈常?；ハ噙B接成為食物網(wǎng)。盡管這些食物網(wǎng)具有潛在的復(fù)雜性，整體結(jié)構(gòu)是非常簡單的，每個食物網(wǎng)包括一系列的捕食級別，叫做營養(yǎng)級。除了生產(chǎn)者，每個營養(yǎng)級別上的生物都從低一級別攝取食物，生物利用這些有機物進(jìn)行生長和產(chǎn)生能量。 由于食物網(wǎng)可以很好的顯示出營養(yǎng)級，所以可以更好的描述生態(tài)系統(tǒng)中的能量傳遞。6.共生關(guān)系與生物之間的其他相互作用有何不同？ 互利關(guān)系最根本的例子是共生，在共生關(guān)系中，具有緊密聯(lián)系的兩個物種通過共同生活各自獲得利益。7.描述一個典型的生態(tài)系統(tǒng)受到干擾后的演替序列。占先機物種的哪些特點使其能夠迅速占領(lǐng)一個干擾后的區(qū)域？ 水域漂浮植物沉水植物階段挺水植物階段濕生草本植物階段木本植物階段野火或森林砍伐：會促進(jìn)并發(fā)作用，如土壤侵蝕、營養(yǎng)物質(zhì)損失、微氣候變化、物種開始生長繁殖。占先機的物種的生長速度快、繁殖迅速、對環(huán)境耐受力強的特點可以使其能夠迅速占領(lǐng)一個干擾后的區(qū)域。8.在度量生態(tài)系統(tǒng)多樣性時，Simpson多樣性指數(shù)與簡單計數(shù)物種數(shù)量法相比具有哪些優(yōu)點？ Simpson多樣性指數(shù)比簡單計數(shù)物種數(shù)量法更加復(fù)雜，并且強調(diào)了異質(zhì)性的重要性。Simpson多樣性指數(shù)量測取自同一群落的兩個個體屬于不同物種的概率。當(dāng)物種的數(shù)量很大時、組成異質(zhì)性較強時，Simpson多樣性指數(shù)的最大值接近1.0.9“相互作用的多樣性”具有什么含義？ 就算對多樣性的再精細(xì)的度量，都無法解釋生態(tài)系統(tǒng)的一個特點：反饋的多樣性。多樣性指數(shù)會隨著生物圈及生物圈與環(huán)境之間的耦合數(shù)目的增加而升高。需要合并入系統(tǒng)多樣性指數(shù)的最終屬性是系統(tǒng)地現(xiàn)在多樣性，當(dāng)前個體數(shù)量并不多的物種在干擾后可能占據(jù)主導(dǎo)地位。這樣就保證了地球系統(tǒng)的某些重要功能延續(xù)下去，而不被打斷或改變。第十章1. 太陽系的年齡有多大？這個年齡是如何確定的？太陽系的年齡為46億年；是根據(jù)隕石的年齡測量出來的。2. 如果沒有比41億年更古老的巖石保存下來，地球的年齡如何確定？地球的年齡可以通過檢驗含鉛礦物的巖石中鉛同位素的比率而間接推斷得到。鉛礦石中同位素的組成與其來源巖漿的相同。因為地球的地幔含鈾也含鉛，在地幔中206Pb和207Pb的豐度隨著時間而增加，像地幔產(chǎn)生巖漿一樣。如果我們畫出來自不用年代巖石的鉛同位素比率，然后對所得到的的曲線用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，我們就能看出45-46億年前，地球的地幔應(yīng)該與隕石具有相同的206Pb和207Pb比率。這樣反過來表明了地球與太陽系的其他部分形成于相同時間，即大約45.5億年以前。3. 木星和月球是如何影響地球的可居住性的？木星通過干擾小行星從小行星帶入地球交叉軌道和阻礙大多數(shù)彗星到達(dá)太陽系內(nèi)部的方式，影響地球表面狀況。第一個影響使地球成為一個危險的居住地，而第二個影響往往使地球更安全。月球引力會引起海洋潮汐，并且也會引起氣候變化，它通過平衡地球的傾斜度而對氣候產(chǎn)生影響。地球的傾斜度引起了季節(jié)從中緯度到高緯度的正常進(jìn)程，如果沒有月球，地球的傾斜度會變得更大，偶爾可以達(dá)到85這會導(dǎo)致地球氣候發(fā)生嚴(yán)重的混亂，因為地球表面的季節(jié)性循環(huán)將會極大。4. 大氣和海洋是怎樣產(chǎn)生的？何時產(chǎn)生的？在原始大氣中存在哪些氣體？小行星不斷地引發(fā)地球表面發(fā)生爆炸，釋放大量水和其他揮發(fā)性化合物，直接進(jìn)入大氣，這種現(xiàn)象被稱為碰撞放氣過程。碰撞釋放的能量，加上碰撞釋放氣體的溫室效應(yīng)，很可能使地球表面處于炙熱狀態(tài)，以致所有水分都以水蒸氣的形式存在。另一種情況下，碰撞可能引發(fā)地球上的海洋多次周期性的凝結(jié)，再蒸發(fā)。任何直徑大于450km的外來物都有足夠的能量能使今天的海洋政法，任何一種情況下，都使行星在自身形成的同時，就開始形成大氣和海洋。產(chǎn)在38億年前發(fā)生的。原始大氣中存在N2、CO2、CH4、H2。5. 生命可能起源于何種類型的環(huán)境？Oparin-Haldane假說認(rèn)為，生命的產(chǎn)生由具有強還原性原始大氣中的化學(xué)反應(yīng)開始，并在早起海洋中完成。強還原性大氣市含氫氣體豐富的大氣，Oparin和Haldane提出，能量來源（如陽光和閃電）引起氣體之間相互發(fā)生反應(yīng)，從而形成有機化合物，我們稱此過程為化學(xué)進(jìn)化。Miller-Urey實驗證明了這一點。6. 在進(jìn)化中，為什么RNA被認(rèn)為出現(xiàn)于DNA之前？因為RNA自身可能是儲存基因信息的分子。RNA不如DNA穩(wěn)定，但它基本上能夠攜帶同樣的信息，而且因為RNA能夠自我復(fù)制，所以它即使沒有酶的幫助也能夠再生，所以RNA被認(rèn)為出現(xiàn)于DNA之前。7. 生命進(jìn)化樹是怎樣構(gòu)建的？ 所有生物都含有核糖體和核糖體RNA，這使該分子在做對比時非常有用。制造蛋白質(zhì)同時是一種極其古老而進(jìn)化緩慢的新陳代謝能力。將核糖體RNA排序提供了一種可更深入地追溯進(jìn)化史的方法。將為核糖體RNA編碼的DNA分子的部分進(jìn)行排序的結(jié)果。生物體核糖體RNA排序結(jié)果，可用來繪制一棵“樹”。8. 當(dāng)代生物被分為哪三個領(lǐng)域？細(xì)菌域，古菌域和真核生物域9. 為什么靠近生命樹基部的生物都是超喜溫的？給出兩個可能的原因。一些生物學(xué)家認(rèn)為，是由于DNA中的鳥嘌呤胞嘧啶（G-C）鍵在高溫下比腺嘌呤胸腺嘌呤（A-T）鍵稍微穩(wěn)定的一種表現(xiàn)。所以超喜溫生物中的DNA已進(jìn)化成富含G-C，因此這些生物聚集在一起，表面上看起來是“古老的”。地球大撞擊時期：其中一些撞擊可能大得足以蒸發(fā)海洋的表層水并使陸地表面形成不毛之地。第十一章1. 產(chǎn)甲烷菌屬于哪一個生物域？為什么它們被認(rèn)為在進(jìn)化方面是古老的？答：產(chǎn)甲烷菌屬于古菌域。來自核糖體RNA的證據(jù)，再結(jié)合我們隊早期環(huán)境的知識，說明產(chǎn)甲烷菌是最早的生物之一。產(chǎn)甲烷菌一旦進(jìn)化，它們就會把氫氣轉(zhuǎn)化成甲烷，因此它們被認(rèn)為在進(jìn)化方面是古老的。2. 原核生物和真核生物之間有什么不同？在化石記錄中，哪個先出現(xiàn)的？答：原核生物是缺少細(xì)胞核的單細(xì)胞生物，普遍具有固氮能力，真核生物大多數(shù)不能固氮；原核生物和真核生物比，原核生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)跟簡單，對紫外線輻射具有更強扥抵抗力。3. 哪類生物具備有異形細(xì)胞？它們的用處有哪些？答：某些線狀的藍(lán)藻菌具備有異形細(xì)胞，其用處是用于固氮，并保護(hù)固氮酶。4. 哪種生物首先生產(chǎn)了氧氣？答：最初的光合生物是藍(lán)藻菌，其首先產(chǎn)生了氧氣。5. 什么類型的地質(zhì)證據(jù)用來研究大氣中氧氣的上升？答：（1）一類有關(guān)氧氣上升的地質(zhì)證據(jù)是條帶狀鐵建造的出現(xiàn)。（2）巖屑狀的瀝青鈾礦和黃鐵礦。（3）古土壤和紅層（微紅含沙和淤泥的沉積物）。6.植物和藻類是如何取得光合作用能力的？答：植物和藻類通過內(nèi)共生的方式來獲得產(chǎn)氧能力：一些真核生物吸收或吞噬原核的藍(lán)藻菌，但并沒有殺死它，這兩種生物通過互惠方式共同生活，真核生物的寄主細(xì)胞為藍(lán)藻菌提供所需營養(yǎng)，而藍(lán)藻菌為寄主提供氧氣。這些氧氣被寄主細(xì)胞用來產(chǎn)生能量。6. 臭氧層何時變厚到足夠提供有效的防御紫外線的屏障？答：一旦臭氧柱厚度超過大約100DU，大多數(shù)有害的紫外線輻射就會被吸收，當(dāng)氧氣含量僅為0.01PAL時，臭氧柱厚度就達(dá)到這個值，而早在19億年以前大氣中的氧氣濃度就超過了0.15PAL，因此早在19億年前有效的紫外線屏障就已經(jīng)形成了。7. 關(guān)于大氣中氧氣的上升，碳的同位素告訴了我們什么？答：碳的兩種同位素12C和13C，在光合作用過程中，植物吸收這兩種同位素的二氧化碳，但較輕的同位素12C反應(yīng)較快，因此生成的有機物中缺乏13C。碳同位素能夠用來估算氧氣的生產(chǎn)速率，光合作用產(chǎn)生的有機碳在地下的掩埋才最終導(dǎo)致氧氣的凈生產(chǎn)，被埋的有機碳具有交清的同位素，也就是說它缺失13C，因此保留在大氣中的碳和海洋里溶解態(tài)的碳酸氫根和碳酸根離子中的碳是較重的同位素。有機碳掩埋的速率越快，碳酸鹽就越重。有機碳的大量掩埋，因此產(chǎn)生了大量的氧氣。8. 關(guān)于大氣中氧氣的水平，木炭的化石記錄告訴了我們什么？答：木炭是由有機質(zhì)不完全燃燒產(chǎn)生的，自泥盆紀(jì)晚期其，沉積巖中保留了或多或少連續(xù)的木炭記錄，深林火災(zāi)在這一時期是時燃時滅的，所以我們得出結(jié)論，在最近的3.6億年，大氣中氧氣的含量從未低于體積比13%。9. 大氣中的氧氣含量是如何維持它現(xiàn)在的水平的？答：（1）深層海洋中蘊藏了相對較高的溶解氧，因為深海中的水來自高緯度地區(qū)的溫度很低的海洋表面，而氧氣的溶解度隨溫度的較低而升高，因此寒冷的高緯度表層海水含有的氧氣比低緯度表層海水溶解的氧氣多。作為全球溫鹽環(huán)流一部分的表層冷海水，當(dāng)其下沉?xí)r，高濃度的氧氣就傳遞到深海。然而，如果大氣中的氧氣濃度降低，那么在深層海洋中的氧氣濃度將顯著下降；如果大氣中氧氣濃度低于現(xiàn)在的水平，那么缺氧的海盆范圍就會擴大。從原則上講，氧氣含量低的深層海水能夠允許更多的有機碳掩埋與深海海底，這反過來又會提供一個負(fù)反饋，能夠穩(wěn)定大氣中的氧氣。（2）海洋沉積物的C:P比率。氧含量較低的深層海水課促使形成C:P比率較高的沉積物，而這樣的沉積物反過來，在磷的掩埋速率一定的條件下是有機碳被掩埋的量較多。在河流三角洲掩埋的陸地有機質(zhì)也能對沉積物的C:P比率造成影響，是森林對周圍大氣中氧氣的水平有一定的控制作用。第十二章1. 為什么太陽會隨時間變得越來越亮？是因為氫聚變?yōu)楹ひ鹈芏茸兓闹苯咏Y(jié)果。2. 黯淡太陽問題是如何由碳酸鹽-硅酸鹽的循環(huán)解決的？碳酸鹽-硅酸鹽循環(huán)包括很強的負(fù)反饋，可影響在長時間尺度上的CO2濃度，如果太陽光度低，導(dǎo)致地表降溫，那么低溫下硅酸鹽的風(fēng)化速度也會減小，從而使CO2的吸收也減少，從火山釋放的CO2開始在大氣中積累，知道全球硅酸鹽風(fēng)化需要的CO2和火山爆發(fā)釋放的CO2平衡，如果地球表面曾完全被冰雪覆蓋，硅酸鹽風(fēng)化就會完全停止，火山爆發(fā)的CO2開始在大氣中積累，一直到CO2溫室作用足以使地表的冰融化。3. 為什么太古代時期CH4是一種很重要的溫室氣體？在23億年前大氣中的O2含量還很低時，可能CH4含量也相對較高。一旦生命開始演化，大氣中CH4的來源就大大增加，產(chǎn)甲烷菌可能是最早的生物之一，這些細(xì)菌會把大氣中的H2轉(zhuǎn)化為CH4。由于太古時期沒有CO2，為使地表不結(jié)冰，主要是CH4在起作用，是當(dāng)時主要的溫室氣體。4. 是什么引發(fā)了24億年前的休倫冰期？因為在太古代后期、元古代前期甲烷確實是大氣中很重要的溫室氣體，大約24億年前大氣中氧氣的上升會除去空氣中的大部分甲烷，從而使地球氣候進(jìn)入暫時的深度冰凍期。5. 是什么類型的地質(zhì)證據(jù)可以用來確定過去的冰期？產(chǎn)生于冰川的地質(zhì)沉積物：冰磧巖是由大石頭、小石頭。沙粒和泥土混在一起構(gòu)成的巖石，它們是由在冰川與地面巖石擠壓時產(chǎn)生的碎屑形成的。也被稱為冰磧石。冰川擦痕：與冰磧巖相關(guān)的一種現(xiàn)象是、有事巖石上帶有長長的、平行的擦痕。漂石：出現(xiàn)在本該均勻分布的洋低沉積物中錯位的大塊石頭。6. 在整個地球歷史中，總共出現(xiàn)了多少個獨立的冰期？研究長期冰川記錄的地質(zhì)學(xué)家總結(jié)出，地球氣候歷史經(jīng)歷了六次大冰期。7. 什么類型的地質(zhì)證據(jù)支持前寒武紀(jì)晚期的雪球地球模型？大氣中氧氣的上升，海洋沉積物產(chǎn)生的甲烷的通量可能會下降，使甲烷溫室效應(yīng)減弱，氣候變冷。8. 如何利用碳同位素來推測過去大氣中CO2的濃度？光合生物吸收12C比吸收13C快。當(dāng)生物生存環(huán)境中CO2含量充分是，這種光合選擇的現(xiàn)象表現(xiàn)的更明顯。因此，在高濃度CO2環(huán)境下，光合作用產(chǎn)生的有機質(zhì)有較低的13C/12C比率。9. 陸地植物的存在是如何影響大氣中CO2濃度的？植物微生物會使土壤中CO2分壓增加，還會釋放可加快巖石溶解的有機酸，從而加速風(fēng)化。維管植物都有發(fā)達(dá)的莖或干。他們可以吧土壤中的水、養(yǎng)分運輸?shù)饺~子；這些植物一般也有發(fā)達(dá)的根系。用來吸收水和養(yǎng)分并且支撐植物。因此，可以認(rèn)為遍布的維管植物可以降低大氣中CO2的含量。10. 什么機制可以用來解釋中生代的溫暖氣候？赤道-極地的溫度梯度是如何減小的？因為當(dāng)時的CO2濃度比較高，當(dāng)時的海底擴張速率比后來的要快，海底擴張越快，碳酸鹽沉積物的潛沒就越快，因此，碳酸鹽變質(zhì)作用產(chǎn)生CO2的速率也越快。同樣，大洋中脊本身釋放的CO2也越多。由于快速海底擴張和極地冰蓋的消失，那時的海平面會較高，這就意味著當(dāng)時陸地面積較小，即硅酸鹽風(fēng)化的區(qū)域較小。11. 氣候為什么在過去4000萬年變冷了？大約4000萬年前，印度大陸和亞洲大陸發(fā)生碰撞，這個碰撞過程到今天還在繼續(xù)。碰撞產(chǎn)生了一個巨大的山系（喜馬拉雅山脈）和一大片被抬升的地形青藏高原，喜馬拉雅山脈提供了新的、易侵蝕的地面，加劇了硅酸鹽的風(fēng)化。與此同時，被抬升的青藏高原促使季節(jié)性降雨的發(fā)生，降水也恰恰提供了喜馬拉雅山脈表面風(fēng)化所需要的水分。這些因素結(jié)合在一起會加快地球表面很大一塊區(qū)域的風(fēng)化速率，因此，大氣中的CO2濃度會降到如今相對較低的水平，導(dǎo)致氣候變冷。第十三章1. 古生物學(xué)家是怎樣根據(jù)不完整的化石記錄來恢復(fù)地質(zhì)歷史時期生物多樣性變化的？古生物學(xué)家采用的將樣品偏差最小化的一個方法是將其化石數(shù)據(jù)歸類到分類學(xué)高一級的水平。分類學(xué)是系統(tǒng)的將活著的生物或化石歸并到一定的等級中去。一個物種的單一樣品決定了它在高級分類水平中的位置或類、界和域。2. 哪兩個原因?qū)е碌厍驓v史時期生物多樣性的變化？進(jìn)化、變異3. 化石多樣性是如何隨時間變化的？為什么不同的分類級別上多樣性趨勢不同？答：（1）寒武紀(jì)和奧陶紀(jì)時期生物多樣性增加較大，寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)生物多樣性增加持續(xù)到泥盆紀(jì)，之后下降直到二疊紀(jì)早期。然后在二疊紀(jì)生物多樣性迅速加速，在二疊紀(jì)后期有突然下降。二疊紀(jì)晚期和三疊紀(jì)末期生物多樣性下降很多。（2）在寒武紀(jì)早期，由于生物進(jìn)化出課化石化的硬質(zhì)部分，在其發(fā)展處適應(yīng)環(huán)境的新方式的過程中，新的物種進(jìn)化非常迅速。出現(xiàn)了相同的形態(tài)，如形狀特別的貝殼或骨骼，這些與其特別的生態(tài)位所需的形態(tài)和功能有關(guān)。對古生物學(xué)家來說，這些共同特征可可允許物種歸類到更高分類水平上。因此說不同的分類級別上多樣性趨勢不通。4. 對于白堊紀(jì)-第三紀(jì)邊界的大滅絕事件是如何解釋的？為什么隕石撞擊是現(xiàn)在普遍被接受的理論？ 海平面的突然變化溫度的劇烈波動火山爆發(fā)隕石撞擊原因：1、全世界范圍內(nèi)在K-T邊界的沉積物紅應(yīng)該有銥元素的富集 2、富集應(yīng)該總是在地質(zhì)時期的相同時間段內(nèi)被發(fā)現(xiàn) 3、大隕石頻繁撞擊地球充分的解釋了滅絕記錄 4、奇求魯布隕石坑5. 一個直徑10千米的隕石撞擊地球會帶來什么環(huán)境影響？答：隕石撞擊破壞了臭氧層，遮擋太陽光達(dá)幾天直至幾周的時間，在全世界點燃了大火，將暴露于火熱的自大氣層外返回的噴出物的生物置于焙烤般的高溫中，是地表沉浸在酸雨中并且由于CO2氣體濃度的升高造成地球大幅升溫。大量火山爆發(fā)造成全球極度變暖，或者冰期和海平面下降。6. 關(guān)于大滅絕事件，還有哪些假說？海平面的突然變化、溫度的劇烈波動、火山爆發(fā)第十四章1. 哪些類型的地質(zhì)學(xué)證據(jù)用來診斷冰期？冰川擦痕、冰磧石、冰期、黃土。2. 造成海水中的氧同位素變化的原因是什么？在海洋浮游生物的碳酸鈣骨架中，穩(wěn)定同位素比值18O:16O取決于該區(qū)域水體的溫度。水溫越低，礦物質(zhì)與18O結(jié)合的趨勢越強，因此在碳酸鈣中。18O:16O的比值越高。3. 在更新世冰河期時間尺度上，地球繞太陽旋轉(zhuǎn)的軌道有哪三個特征發(fā)生了變化？每一個特征對接收到的太陽輻射能量有何影響？地球繞太陽旋轉(zhuǎn)軌道的橢圓程度變化（偏心率）；地球自轉(zhuǎn)軸相對于其繞太陽公轉(zhuǎn)軌道平面的傾斜變化（地軸傾斜度）自傳軸相對于地球軌道的方向變化（歲差）。4. 哪種軌道配置利于形成冰川？為什么？偏心率高的時候么歲差周期的變化幅度加大，會有利于形成冰川。傾斜度越大，會造成夏季和冬季的季節(jié)溫差越大，有利于形成冰川。5. 如何應(yīng)用海洋石灰?guī)r的氧同位素記錄來檢測冰河期的Milankovitch理論？冰期和間冰期兩個狀態(tài)可以有山峰隔開的山谷代表。更新世的大部分時間為冰河期，因此根據(jù)推測，冰河期狀態(tài)比間冰期狀態(tài)處于更深的山谷中，而軌道強迫在不斷的來回?fù)u動這個系統(tǒng)。如果這些變化超過了某一閾值，系統(tǒng)就會越過頂峰，進(jìn)入到另外一個狀態(tài)。偏心率高的時候，歲差周期的變化幅度加大，因此更有可能從間冰期狀態(tài)過渡到冰河期狀態(tài)。我們可以將上述冰河期的天文學(xué)理論的各部分組合起來，將其與得到的更新時溫度與海平面氧同位素記錄加一對照。6. 生物產(chǎn)生的含硫氣體對于冰期氣候變化有什么作用？在沒有污染的地球上，MSA（甲基磺酸）和二氧化硫都有同一個重要的生物來源。海洋藻類在調(diào)節(jié)細(xì)胞鹽分時會產(chǎn)生副產(chǎn)品二甲基硫（DMS）氣體，二甲基硫逸出進(jìn)入大氣，在大氣中經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)變，或是成為MSA，或是成為二氧化硫，從而形成了氣溶膠，而氣溶膠在成云過程中可以充當(dāng)水蒸氣的凝結(jié)核。很可能DMS、MSA和二氧化硫的生成速度會隨海洋藻類生產(chǎn)力的增加而增加。氣溶膠生成過程加快后，大氣中的氣溶膠濃度就會增加。結(jié)果云中的成云水滴數(shù)量就會有所增加，相應(yīng)地云反照率就會增加，地球平均溫度就會下降。7. 哪些因素使大氣中二氧化碳變化與冰期氣候變化保持同步？在冰河時間尺度內(nèi)影響大氣二氧化碳含量的反饋作用，生物泵的作用。8. 解釋北大西洋深水的形成對引起新仙女木事件有何作用？北大西洋東北部的海面溫度相對較高，給歐洲北部地區(qū)帶來了舒適的氣候，這主要是灣流和北大西洋漂流的表層暖水向北運輸造成的。向北的熱量輸送部分是由于大氣環(huán)流的作用，部分是由于溫鹽環(huán)流的影響。北大西洋溫鹽環(huán)流是由形成于挪威和格林蘭海的深層水驅(qū)動的：溫度低、鹽度高的海水下沉并且南移，取而代之的是表層溫度較高、向北流動的海水。伴隨著冰川消退的一些氣候變化是切斷或簡拓深層水形成的事件有關(guān)。一種說法是北美洲冰原融化的水，也許是冰川湖的水，災(zāi)難性的向東流入圣勞倫斯灣。結(jié)果導(dǎo)致大量淡水注入北大西洋北部海域。由于淡水的密度鹽度較鹽水地，淡水注入就產(chǎn)生了穩(wěn)定的海洋表層，是海水容易結(jié)冰，海冰邊緣向南推進(jìn)，并切斷北大西洋深水的形成。溫鹽環(huán)流的變化和海冰的南擴都切斷了北大西洋漂流暖表層水的流動，使該區(qū)域的氣候發(fā)生顯著變化。第十七章1.紫外輻射有哪三種類型？其中哪些被認(rèn)為對生物有害？答：紫外輻射有UVA輻射、UVB輻射、UVC輻射三種類型。UVA輻射似乎對人類和其他時間和其他生命相對無害，但過度暴露在UVA輻射下可能導(dǎo)致皮膚過早老化，且對免疫系統(tǒng)有害；UVB輻射對生物有害，造成曬傷或皮膚癌；UVC輻射對生物極度危險，一些單細(xì)胞原核生物能承受一定劑量的UVC輻射，真核生物對UVC輻射極其敏感。2.什么是臭氧柱厚度？它的度量單位是什么？答：臭氧柱厚度是指地球表面某一位置上空的單位面積臭氧總量，通常以Dobson單位來計量.3.構(gòu)成Chapman機制的4個化學(xué)反應(yīng)是什么？哪個反應(yīng)影響奇氧數(shù)量？答：4.什么是催化劑？答：催化劑是一種能加快化學(xué)反應(yīng)速度，但本身不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。5.氮元素和氯元素怎么催化破壞臭氧的反應(yīng)？答：6.極地平流層云在南極臭氧洞的形成過程中發(fā)揮什么作用？答：極地平流層通過兩種方式改變平流層下部的化學(xué)性質(zhì)，從而影響南極臭氧洞的形成，這兩種方式如下：（1） 耦合奇氧循環(huán)胡氯循環(huán)；（2） 為異相反應(yīng)提供界面7.為什么南極上空能觀測到春季臭氧層空洞，而北極上空通常觀測不到？答：由于地理原因，和南極渦旋相比，北極的極地渦旋并沒有完全形成，春季停止也比較早。南半球包含一座四面環(huán)海、幾乎對稱的大陸，北半球則是陸地和海洋的混合體，而且還有南北走向的巨大山脈，山脈擾亂了對流層的東西向環(huán)流，產(chǎn)生大氣波，這些能量會使北極平流層升溫，擾亂流暢的環(huán)極氣流，無法想成破壞臭氧的極地云。如果北極出現(xiàn)臭氧層，就會在4月，但4月份北極的基地漩渦通常已經(jīng)消失。8.中緯度地區(qū)臭氧柱厚度的長期變化趨勢是什么？觀測到的平流層氯元素和溴元素增加能否解釋這種長期變化趨勢？答：長期變化趨勢是逐漸恢復(fù)到1975年前的正常水平。從觀測到的平流層氯元素和溴元素，從1994年達(dá)到最大濃度，并在之后緩慢下降，到2060年，平流層中的氯元素將回落到2ppb左右，那時候臭氧洞將會消失。9.人們已經(jīng)采取了哪些措施減少或消除氟利昂的使用？答：減少并逐漸停止使用氟氯昂，尋找氟氯昂代替品：（1） 用氫原子代替氯原子或氟原子，生成被稱為氫氯氟烴的化合物；（2） 去除CFC分子中的氯元素；（3） 禁止違規(guī)的代替品，研制更多的氟氯昂代替品，并推廣使用。第十八章1. 解釋難以給出每年滅絕物種的準(zhǔn)確數(shù)字的原因。因為我們不知道現(xiàn)在究竟有多少物種，并且很有可能許多物種妙絕了而我們并不知道他們存在過。2. 畫圖解釋生態(tài)系統(tǒng)、群落和物種之間的關(guān)系。3. 棲息地一詞的含義是什么？解釋其對生物多樣性和滅絕問題的重要性。動物們休息、睡眠的地方稱為棲息地。對物種消失的估計，取決于我們對現(xiàn)存物種的了解程度，也會根據(jù)地區(qū)的不同而存在差異，還取決于在任一區(qū)域的某一生態(tài)系統(tǒng)中，滅絕的棲息地消失之間的關(guān)系。4. 關(guān)鍵物種一詞的含義是什么？解釋為什么它對于生物多樣性和滅絕問題很重要。在生態(tài)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)中起至關(guān)重要作用的物種叫做關(guān)鍵物種，因為關(guān)鍵物種的