Geochemistry and the Biosphere pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Synergetic Press

作者:Vladimir I. Vernadsky

出品人:

页数:480

译者:

出版时间:2007-04-01

价格:USD 49.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780907791362

丛书系列:

图书标签:

• 地球化学
• 生物地球化学循环
• 生物圈
• 地球系统科学
• 环境地球化学
• 同位素地球化学
• 有机地球化学
• 水文地球化学
• 岩石地球化学
• 地球化学

《地球化学与生物圈》 序言 在我们赖以生存的星球上，生命与物质的相互作用是一个宏大而迷人的课题。《地球化学与生物圈》一书，旨在深入探索这两个看似独立却又密不可分的世界，揭示它们之间错综复杂、生生不息的联系。本书并非仅仅罗列枯燥的化学方程式或生物谱系，而是试图构建一座桥梁，连接起构成我们星球的无机物质与孕育万物的有机生命。我们将从地球的诞生开始，追溯生命起源的古老谜团，观察生命在不同地质时期如何改造地球环境，以及地球化学过程又如何反过来塑造生命的演化。 第一部分：地球的物质基础——无机世界的奥秘 本书的开篇，我们将聚焦于构成我们星球的基石——无机物质。地球的形成，是一个漫长而剧烈的过程，从原始星云的坍缩，到岩浆海的冷却，再到地壳的形成。在这个过程中，各种化学元素以不同的形式结合，形成了我们今天看到的岩石、矿物、大气和海洋。 元素的起源与丰度： 我们将首先审视宇宙大爆炸和恒星核合成所产生的基本化学元素，以及它们在地球形成时的分布情况。从地壳、地幔到地核，各层圈的元素丰度差异及其成因将被详细阐述。我们将探讨硅、氧、铝、铁、钙、钠、钾、镁等主要元素的地球化学行为，以及微量元素在地球科学和生命科学中的重要作用。 岩石与矿物的化学： 岩石并非只是简单的堆积，它们是地球内部活动和表面风化侵蚀作用的记录。本书将深入分析各种岩石类型（火成岩、沉积岩、变质岩）的化学成分，以及构成它们的关键矿物（如硅酸盐、氧化物、碳酸盐）的晶体结构和化学性质。理解矿物的形成、转变和溶解过程，对于认识地球表面的物质循环至关重要。 水圈的化学： 海洋、河流、湖泊和地下水构成了地球的水圈，它们是生命活动的直接载体，也是重要的化学反应场所。我们将研究水的物理化学性质，溶解在水中的各种离子和分子，以及它们的浓度变化。盐度、pH值、氧化还原电位等参数如何影响水体生态系统，以及水循环过程中化学物质的迁移和转化，都将是讨论的重点。 大气圈的化学： 地球的大气层，主要由氮气和氧气组成，同时包含着痕量的二氧化碳、甲烷等温室气体，以及其他重要的化学物质。本书将分析大气中主要气体的化学性质，以及它们在光化学反应、氧化还原过程中的作用。臭氧层的形成与破坏，酸雨的化学机理，以及大气污染物的扩散与转化，都将是深入探讨的议题。 地球化学循环： 构成地球的物质并非静止不变，而是以各种元素的循环形式不断运动。我们将详细介绍贯穿岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的关键地球化学循环，如碳循环、氮循环、磷循环、硫循环和水循环。这些循环的速率、阻碍和相互作用，直接影响着地球系统的演化和生命的存在。 第二部分：生命的奇迹——有机世界的探秘 在物质的基石之上，生命以其惊人的多样性和复杂性蓬勃发展。《地球化学与生物圈》将把目光投向生命本身，从最基本的生命分子到复杂的生态系统，揭示生命活动的地球化学本质。 生命起源的化学谜团： 生命是如何从无机物质中诞生的？这是一个困扰科学家多年的终极问题。我们将回顾和分析关于生命起源的几种主流假说，如“原始汤”假说、海底热液喷口假说等，并重点关注有机分子（氨基酸、核苷酸）的形成、聚合以及早期细胞结构的出现等关键步骤所涉及的地球化学条件。 生物分子的地球化学： 构成生命体的核心是复杂的生物大分子，如蛋白质、核酸（DNA和RNA）、碳水化合物和脂质。本书将剖析这些生物分子的化学结构，它们在细胞内的功能，以及它们在地球化学环境中的稳定性与反应性。例如，蛋白质中氨基酸的序列如何决定其三维结构和功能，DNA的碱基配对如何储存遗传信息。 代谢——生命的化学引擎： 代谢是生命活动赖以维持的化学反应网络。我们将深入探讨光合作用和呼吸作用这两个对地球生命至关重要的代谢过程。光合作用如何利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物，氧气成为副产品，彻底改变了地球大气成分；呼吸作用又如何分解有机物，释放能量，并消耗氧气。这些过程是能量流动和物质循环的核心。 生物地球化学过程： 生命不仅存在于地球环境中，更积极地改造着它。微生物在物质循环中扮演着至关重要的角色。我们将重点研究微生物的地球化学作用，例如固氮菌如何将大气中的氮气转化为植物可吸收的形式，硫细菌如何参与硫循环，以及厌氧微生物在形成沉积岩和还原性环境中的作用。 生命的演化与地球化学的互动： 生命的出现和演化并非孤立的事件，而是与地球化学环境相互作用的结果。例如，蓝藻的光合作用极大地增加了大气中的氧气含量，导致了“大氧化事件”，这是地球历史上一次深刻的环境变革，也为需氧生物的出现奠定了基础。我们将探讨地质事件（如火山爆发、板块运动）和气候变化如何影响生命的多样性和灭绝事件，反之，大规模的生物活动（如森林的形成、海洋生物的繁盛）又如何反过来改变了大气组成、土壤形成和沉积物特征。 第三部分：交织的未来——地球化学与生物圈的互动展望 《地球化学与生物圈》的最后一章，将把目光投向人类活动对地球系统带来的深刻影响，以及未来地球化学与生物圈可能的发展方向。 人类活动对地球化学循环的影响： 工业革命以来，人类以前所未有的速度和规模改变着地球的物质组成和化学平衡。我们将深入分析人类活动（如化石燃料的燃烧、农业化肥的使用、工业排放）对碳循环、氮循环、磷循环等关键地球化学循环的扰动，导致的气候变化、水体富营养化、土壤退化等问题。 生物圈的响应与适应： 面对人类活动造成的环境变化，生物圈正在经历各种响应和适应。本书将探讨生物对气候变化、污染物和栖息地改变的生理和生态适应机制，以及潜在的生态系统崩溃和生物多样性丧失的风险。 地球工程的可能性与伦理： 面对日益严峻的环境挑战，一些科学家开始提出“地球工程”的设想，即通过大规模的人类干预来调整地球的地球化学过程，以缓解气候变化或修复生态系统。我们将审视这些设想的科学可行性、潜在风险以及相关的伦理争议。 可持续发展与未来展望： 理解地球化学与生物圈的相互作用，对于实现人类社会的可持续发展至关重要。本书将强调基于科学的决策，以及如何通过减少污染、保护生物多样性、发展清洁能源等方式，来促进地球系统与生命圈的和谐共存。我们也将展望未来，思考地球化学和生物圈的共同演化方向，以及人类在其中扮演的角色。 结语 《地球化学与生物圈》并非一本简单地告知读者“是什么”，而是试图引导读者去思考“为什么”和“如何”。我们希望通过这本书，能够激发读者对我们所居住的星球产生更深的敬畏之情，认识到生命与物质之间不可分割的联系，并为保护这个珍贵的家园贡献一份力量。地球化学的宏大尺度和生物圈的精妙复杂，共同谱写着一曲壮丽的生命赞歌，而我们，正是这首赞歌中的一部分。

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