水圈教学课件

1、水圈教学课件水圈教学课件第四章 水圈 水圈是地球系统各类水体的总称 第四章 水圈 水圈是第四章 水圈第一节 地球上水的分布、水循环与水量平衡第二节 海洋环境第三节 河流第四节 湖泊、水库与沼泽第五节 地下水第六节 天然水化学第七节 水资源问题第八节 水文因素引起的人类环境问题及 人类活动引起的水环境问题第四章 水圈第一节 地球上水的分布、水循环与水量平4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡一、地球的水圈（一）水圈的形成和演化 自生假说：水来自地球内部 外生假说：水来自地球以外的宇宙空间（二）地球水圈的组成 地球上的水以气、液、固三态存在于大气圈、海洋陆地水体（河流、湖泊、冰川）、土壤和岩石的

2、孔隙以及生物体中，构成了相互联系和连贯的水圈。4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡一、地球的水圈自生假说 地球水的来源1.形成 水的形成与地球物质整体演化的作用有关。一般认为海水是地球内部物质排气作用的产物，即水气和其他物质是通过岩浆活动和火山作用不断从地球内部排出的。现代火山活动排出的气体中，水汽往往占75%以上，据此推断，地球原始物质中水的含量应当较高。 地球早期火山作用排出的水汽凝结为液态水，积累成原始海洋，还有些火山气体溶解于水，从而转移到原始海洋中，而另一些不溶或微溶于水的气体则组成了原始大气圈。自生假说 自生假说 地球水的来源2.海水的化学成分 一是大气或火山排出的可溶性气体C

3、O2 ， NH3，H2S，SO2，Cl2 二是陆上和海底受侵蚀破坏的岩石，为海洋提供了钠、镁、钾、钙、锂等阳离子。 目前海水中阴离子的含量，如Cl- ,F- ,SO42- ,HCO3- 等远远超过从岩石中吸取出的数量，因此，证明海水中盐类的阴离子主要是火山排气作用的产物。而阳离子则由被侵蚀的岩石产生，大部分是通过河流输入海洋的，同时也为海洋提供了部分可溶性盐类。自生假说 自生假说 地球水的来源3.演化 在漫长的地球演化过程中，海水因排气作用不断累积增长，最初的原始海洋体积可能有限，深海大洋的形成也要晚些。根据对海洋种群多样性的分析，至少在寒武纪以前出现了深海大洋。总之，大洋海水的体积和盐份的显

4、著变化发生在前寒武纪的漫长地球历史时期，自古生代以来，大洋水的体积和盐度已大体与现代接近。自生假说 外生假说 地球水的来源观点：在地球形成很短的时期以后，来自太空的携带有水和其他有机分子的彗星和小行星撞击地球后，才使地球产生了生命。依据：彗星上的冰块，陨石一般含水0.5%-5%，也有高达10%以上。证据：1.1981年美国宇航局“动力探测1号”宇宙飞船所拍摄的 紫外成像图，发现类似小彗星的稳定载水天体流束正在撞击地球上部的大气层。 2.科学家在一颗陨石的盐结晶中发现一个长约15微米大小的密闭空隙,空隙中有一个气泡和一些水份，这项发现证明了原始太阳系的组成成份及地球海洋的来源的确与陨石及彗星有关

5、。 外生假说 外生假说 地球水的来源外生假说 外生假说 地球水的来源外生假说 外生假说 地球水的来源 彗星的主要成分是冰，但其中含有大量复杂有机物分子和氨基酸。尽管彗星中大量的有机物在进入大气层和同地球发生碰撞时，在高温和高压下被破坏掉了，但总有一些彗星能够保留一些完整的片段，从而保留了有机物分子的存在。在大气层中能够存活下来的彗星的直径的范围大约在100米到1万米之间。挑战：在科学界引起震动，似乎突然之间就可能解决有关地球及生命基本成分的起源这样一个长期存在的争论问题。因此，此种假说还需要做进一步的宇宙太空的监测探索，获得科学的证据。外生假说 4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡4-1

6、地球上水的分布、水循环与水量平衡4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡二、水循环（ Hydrologic cycle）（一）水循环的基本过程定义：水循环是指地球上各种形态的水在太阳辐射和重力作用 下,通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗、径流等环节,不 断发生相态转换和周而复始的运动过程。 基本动力：太阳辐射和重力作用。 必要条件：在地表温度、压力下水可发生气、液、固三态转换循环模型：从全球角度看,这个循环过程可以设想为:从海洋的蒸发开始,蒸发形成的水汽大部分留在海洋上空,少部分被气流输送至大陆上空,在适当的条件下这些水汽凝结成降水。海洋上空的水汽凝结后降落回到海洋。陆地上空的水汽凝结后降落至

7、地表,一部分形成地表径流,补给河流和湖泊;一部分渗入至土壤与岩石空隙中,形成地下径流。地表径流和地下径流最后都汇流入大海。由此构成全球性的和连续有序的水循环系统。4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡二、水循环（ 4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡（二）几个概念大循环（外循环）：发生在海洋与陆地之间的全球性水循环 特点：垂向交换，横向交换小循环（内循环）：仅仅发生在海洋与海洋上空大气之间,或陆面与陆地上空大气之间的水循环 特点：垂向交换4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡（二）几个概念4-1 地球上水的

8、分布、水循环与水量平衡 海洋小循环：发生在海洋与海洋上空大气之间陆地小循环：发生在陆面与陆地上空大气之间陆地外流区小循环：除自身垂向的水分交换外,还有多余的水量以地表径流和地下径流的方式输向海洋。陆地内流区小循环：一般是多年平均降水量等于多年平均蒸发量,自成为一个相对独立的水循环系统。 4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡（三）水循环的意义 由于水循环将水圈所有水的储库海洋、冰川、湖泊、江河、土壤水、地下水、大气水、生物水等联系成一个动态系统，所以，水循环是地球表层最重要的物质循环之一，它实现了地球表层系统水量、能量和地球生物化学物质的迁移与转换，构

9、成了全球性的连续有序的动态大系统。水循环联系着海陆两大系统，塑造着地表地貌形态，制约着地球生态环境的平衡与协调，不断地提供再生的淡水资源。因此，水循环对于地球表层结构的演化和人类可持续发展都有重要意义。4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡（三）水循环的4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡第一、水循环运动深刻地影响着地球表层结构的形成、演化和发展。 不仅将地球上的各种水体有机组成统一的水圈，而且将各圈层紧密地联系起来，在地质构造的基础上重新塑造了地貌形态，同时影响着全球的气候变迁和生物群落。第二、水循环的实质就是物质和能量的交换。 能量：在全球范围内进行高低纬度、海陆间热量分配 物质：良

10、好的溶剂、较强的搬运能力第三、海陆间联系的纽带第四、水循环是地球系统中各种水体不断更新的总和，这使得水成为再生资源，植根于人类社会和历史的变迁之中。4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡（三）水体中水的更替周期 1.水的更替周期是指水体中的水在参与循环过程中全部被更换一次所需的时间。 通常用 T=W/W 近似地进行计算, 式中: T为更替周期(年,日,时); W为水体的总储水量(m3); W为水体中水的平均输入或输出速率(m3/a)。 以世界大洋为例,总储水量为13.381017m3,每年海水总蒸发量为50.51013m3,据此计算,大洋水全部更新一次需2650年;若以入海径流量4.7101

11、3m3为准计算,则更新一次需要28468年。2.可利用水量的多少,主要决定水体中水循环的速度和更换周期的长短。 4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡（三）水体中水的更替周期 4-1 地球上水的分布、水循4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡水体和水水体替换时间极地冰川、常年雪盖、深层地下水近10000年世界大洋2650年高山冰川1600年湖泊17年沼泽5年土壤水1年河水16日大气水8日生物水几小时4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡水体和水水体替4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡三、水量平衡（一）原理 基本原理对于任意选择的区域(或水体),在任意时段内,其收入水量与支出的水量的

12、差额必等于该区域(或水体)蓄水量的变化值,即水在循环过程中,从总体上看收支平衡,这就是水量平衡原理。（二）通用水量平衡方程 ds/dt = I-Q I为水量收入项;Q为水量支出项;s为蓄水量;t为时间 以陆地上任一地区为研究对象在任一时段内有: P+E1+R表+R地下+s1=E2+R表+R地下+q+s2 式中:P为降水量;E1、E2分别为水汽凝结量和蒸发量; R表、R表分别为地表流入与流出的水量; R地下、R地下分别为从地下流入与流出的水量; q为工农业及生活净用水量; s1、s2分别为该时段始末蓄水量。 净蒸发量E=E2-E1; 蓄水量变化值s=s2-s1 因此上式可改写为(P+R表+R地下

13、)-(E+R表+R地下+q)=s 此式即为通用水量平衡方程。 4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡三、水量平衡4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡(三)全球水量平衡 1.全球范围的水量平衡 在一定的时域空间内,在水循环、转化过程中,其数量变化遵循质量守恒定律。地球系统的各类水体在不断更新之中，它是连续有序的动态过程，并且有相对的稳定性。地球上的总水量接近常数，即全球水量是平衡的。4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡(三)全球水量4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡2.地表的水量平衡表4-1 全球各大洋水量平衡（mm/a）大洋降水蒸发大陆边缘地区径流与邻近大洋交换的水量大西洋78

14、0104020060印度洋1010138070300太平洋1210114060-130北冰洋240120230-3504-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡2.地表的水量4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡（四）全球气候变化对水循环的影响 政府间气候变化委员会（IPCC）先后在1990、1995、2001年公布的三次评估报告中指出：20世纪全球地表温度升高了大约0.6第一、20世纪的气候变暖是导致全球平均海平面升高和海洋热容量增加的重要原因。第二、雪盖和冰面积减少了。 从20世纪60年代后期开始，北半球平均雪盖范围很可能已减少了10%（主要通过北美和亚欧大陆春季的变化）第三、北半球大陆多

15、数中、高纬度地区降水在20世纪可能增加了5%-10%，与之相反，许多副热带地区平均降水可能减少了3%第四、近300年的海洋平面高度的连续记录表明：20世纪海平面上升最快。4-1 地球上水的分布、水循环与水量平衡（四）全球气候国王与种子的故事一位国王要选择继承人，于是发给国中每个孩子一粒花种，约好谁能种出最美丽的花就将被选为未来的国王。当评选时间到来时，绝大多数孩子都端着美丽的鲜花前来参选，只有一个叫杨平的端着空无一物的花盆前来，最后他却被选中了。因为。国王与种子的故事一位国王要选择继承人，于是发给国中每个孩 种子的结构 种子的结构预习提纲1、种子的结构分别由哪几部分组成？菜豆种子和玉米种子有什

16、么相同的和不同的地方？2、种子萌发的条件有哪些？3、用自己的语言描述种子萌发的过程？4、叶芽的结构包括哪几部分？叶芽的各部分结构将来各自发育成枝条的哪一部分？5、叶芽和枝条有什么关系？枝条上的茎和叶分别是叶芽的哪一部分发育成的？（P125130）预习提纲1、种子的结构分别由哪几部分组成？菜豆种子和玉米种子观察种子的形态和结构观察蚕豆种子的结构1、什么是胚？胚包括哪几个部分？2、辨认胚芽、胚根、胚轴的位置。3、子叶有几片？4、在种子的剖面上滴一滴碘液，观察有什么现象。为什么？5、胚的各部分各有什么作用？观察玉米种子的结构1、观察玉米种子有哪几部分组成？2、辨认各部分的位置。3、子叶有几片？4、在

17、种子的剖面上滴一滴碘液，观察有什么现象。为什么？实验：观察种子的形态和结构观察蚕豆种子的结构观察玉米种子的结构实验菜豆种子的结构 种子凹陷一侧的种皮,有一个深色的疤痕,这是种脐,它是种子着生在豆荚处的痕迹,在种脐附近有一个小孔,这是种孔. 我们用力捏一下种子,就会有水从种孔中流出,说明种孔是水进入种子的门户. 种皮很坚韧,具有保护种子的内部结构的作用种脐种皮种孔菜豆种子的结构 种子凹陷一侧的种皮,有一个深色的疤痕,子叶有两片，肥厚贮存营养物质.胚芽生有幼叶的部分胚根在与胚芽相对的端.胚轴连接胚芽和胚根的部分.胚子叶有两片，肥厚贮存营养物质.胚芽生有幼叶的部分胚根 一粒种子能长成一棵植物的奥秘究

18、竟在哪里？ 一粒种子能长成一棵植物的奥秘究竟在哪里？子叶提供营养物质胚芽茎和叶胚根根胚轴连接茎和根的部分子叶提供营养物质胚芽茎和叶胚根根胚轴连接茎和根的 玉米种子外面也有厚皮。但这一层实际上是由两层组成的，外面一层是果皮，里面一层是种皮。因玉米种子成熟后，果皮和种皮紧贴在一起，不易分开，故看上去只一层。所以，玉米的籽粒实际上是果实，只是习惯上称之为种子。玉米种子的结构: 玉米种子外面也有厚皮。但这一层实际上是由两层小实验观察： 一部分变成蓝紫色， 这部分的结构叫胚乳，胚乳中贮存大量的养料，其中淀粉遇碘变蓝色。另一部分变成了黄色，这部分叫胚，它分四部分。小实验观察：1.胚芽发育成茎和叶2.胚轴连

19、接茎和根3.胚根发育成根4.子叶(只有一片).1.胚芽发育成茎和叶比较异同比较异同菜豆种子和玉米种子的比较表种子结构菜豆种子玉米种子种皮胚胚芽胚轴胚根子叶胚乳有有有有 有两片 贮存营养物质无有（与果皮愈合）有有有 有一片 不贮存营养物质有（贮存营养物质）菜豆种子和玉米种子的比较表种子结构菜豆种子玉米种子种皮胚胚芽双子叶植物和单子叶植物双子叶植物:种子的胚具有两片子叶的植物单子叶植物:种子的胚具有一片子叶的植物双子叶植物和单子叶植物双子叶植物:种子的胚具有两片子叶的植物种子萌发的条件自身条件外界条件种子必须是胚必须是充足的充足的适宜的完 整 的活 的水 分空 气温 度种子萌发的条件自身条件外界条件种子必须是胚必须是充足的充足的种子萌发的过程种子萌发的过程菜豆种子萌发菜豆种子萌发菜豆种子萌发菜豆种子萌发种子萌发子叶出土子叶不出土种子萌发子叶出土子叶不出土大 豆 种 子子叶出土大 豆 种 子子叶出土具体过程：1 种子从外界吸收了足够的水分，原来干燥坚硬的种皮逐渐 变软2 种子萌发所需要的养料，是在种子形成时就已储存在胚乳或子叶内3 胚根的胚芽迅速