第一章 探索地球

1. 第一章探索地球

2. 本章目錄 • 1-1 地球的起源與演變 • 1-1.1 太陽系的形成 • 1-1.2 固態地球的起源 • 1-1.3 大氣與海洋的起源 • 1-2 研究地球歷史的方法 • 1-2.1 相對地質年代的測定 • 1-2.2 絕對地質年代的測定 • 1-2.3 地球的歷史 • 1-3 地球適合生命發展的條件 • 1-3.1 地球環境的理化因素 • 1-3.2 生物因素與物質循環 • 1-4 人與環境唇齒相依 • 1-4.1 地球環境與生態系統 • 1-4.2 人類影響生態平衡

3. 1-1 地球的起源與演變1-1.1 太陽系的形成 在大約五十億年前，太陽和太陽系誕生於一大團由氣體、冰和灰塵所組成的星雲之中。 百寶箱 1-1

4. 星雲物質受萬有引力吸引，逐漸聚集，導致氣體和灰塵開始繞著星雲中心旋轉，形成一個具有相當密度的核心，周圍則呈扁平狀。

5. 星雲中心的溫度增高，核融合反應釋出能量，自星雲中心產生向外擴張的熱膨脹壓力，平衡了向內的重力，雲中心的氣體會停止收縮，於是太陽就此誕生。

6. 星雲中剩餘的氣體和塵埃被太陽風吹至外圍。殘存在星雲外圍的物質，又因萬有引力的吸引而碰撞、結合，形成更大的微行星體。星雲中剩餘的氣體和塵埃被太陽風吹至外圍。殘存在星雲外圍的物質，又因萬有引力的吸引而碰撞、結合，形成更大的微行星體。

7. 較大的微行星體會陸續捲走在它所行途徑上的塵埃和碎片，最後發展成為行星。較大的微行星體會陸續捲走在它所行途徑上的塵埃和碎片，最後發展成為行星。 百寶箱 1-2

8. 1-1.2 固態地球的起源 四十六億年前的原始地球內部並沒有明顯的分層。隨著地球內部物質的分異作用，密度較大的鐵、鎳等物質下沉到中心，形成地核；密度較小的矽酸鹽等物質則浮到地核之上，形成原始地函。而地函中較輕的部分進一步浮到地球表面，形成地殼，這樣的分層過程約需一億年的時間。 百寶箱 1-3

9. 1-1.3 大氣與海洋的起源 地球形成的早期火山活動旺盛，易揮發物質以氣體的型態逸出，形成地球的原始大氣，主要為水氣，其餘為二氧化碳與一些含氮或硫的氣體。隨著地球表面溫度逐漸降低，水氣開始凝結，大量降雨在低窪處匯聚。 在約四十億年前，地球就被海洋所覆蓋。此時大氣中的二氧化碳溶解於海中，並與海水中的陽離子結合成碳酸鹽類沉澱物，部分水氣與二氧化碳即藉此作用從大氣中移出。 百寶箱 1-4

10. 會產生氧氣的藍綠藻所形成的疊層石。 距今約三十五億年前，原始的生命跡象在水中開始出現，這些古菌或細菌，部分發展出行光合作用的能力，利用太陽光能，吸收二氧化碳，並放出氧氣（尤其是藍綠菌）。 百寶箱 1-5 動動腦 1-1

11. 在最初的一段長時間內，氧氣很快的與水中的鐵離子結合，形成氧化鐵的沉積，現在所開採的鐵礦多半是當時形成的。在最初的一段長時間內，氧氣很快的與水中的鐵離子結合，形成氧化鐵的沉積，現在所開採的鐵礦多半是當時形成的。 到大約二十幾億年前，氧氣在大氣中累積的速率才開始增快，並到達穩定的含量比率。

12. 出露在地表的氧化鐵礦床

13. 氧氣在大氣中的累積對於地球及其上生物的演化相當重要，因為臭氧也跟著產生了。氧氣在大氣中的累積對於地球及其上生物的演化相當重要，因為臭氧也跟著產生了。 臭氧可以有效地吸收紫外線，保護綠色植物，使其在距今四億年前成功登上陸地，導致陸地大體型生物的演化。 臭氧也改變了大氣溫度結構，使得大氣運動更趨活躍。

14. 1-2 研究地球歷史的方法1-2.1 相對地質年代的測定 相對地質年代：根據各地層或地質事件發生的先後次序而得。 1.沉積岩層若未受到地殼變動的影響，則成層的沉積岩層愈接近底部者，其年代愈老。 2.岩層受到火成岩體侵入或被斷層切割，可依據前者被後者切割的邏輯來判斷先後順序。 3.於生物演化有從簡單到複雜的趨勢，化石愈趨原始，代表地層年代愈久遠，可利用地層中的化石群來分析地層的先後次序。 百寶箱 1-6

15. 斷層面 河道 斷層 沉積岩層 火山侵入岩 相對年代自老而新排列：沉積作用、斷層活動、岩漿侵入、侵蝕作用。

16. 地質年代表

17. 1-2.2 絕對地質年代的測定 絕對地質年代：以放射性定年法為之。 原始的放射性元素稱為母元素，蛻變後的穩定元素稱為子元素。母元素蛻變後含量會逐漸減少，其含量變為原來的一半所需的時間，稱為半衰期。 若知岩石中母元素和子元素的含量，就可依據母元素的半衰期推導出岩石形成的絕對年代。 百寶箱 1-7

18. 放射性元素 放射性元素的母元素經過1個半衰期後，剩下50%的母元素、50%的子元素。 經過2個半衰期後，母元素剩下50% × (1/2)＝25%，此後以此類推。

19. 1-2.3 地球的歷史 （將四十六億年濃縮成一年） 地球成長年曆 百寶箱 1-8

20. 1-3 地球適合生命發展的條件 環境泛指一個事物與其周遭一切其他事物所發生的關係，所有能影響生物的生長、分化、繁殖者皆為環境因素。 環境因素包含理化與生物兩大因素，理化因素由地球提供，生命因其而孕育；生物因素則是生態系之中，生物與生物間交互作用的結果，導致生物的適應、進化或淘汰。

21. 1-3.1 地球環境的理化因素 • 地球環境的理化因素 • 陽光：地球環境的能量主要來自太陽。 • 水：海、河、湖泊、冰、地下水與大氣。 • 空氣：含有許多生物生存所需的氣體。 • 土壤：由土粒與腐植質組成，亦含水分、空氣 • 和微生物。 • 溫度：生物選擇溫度適當的棲息地，造成生物 • 的多樣性。 百寶箱 1-9

22. 赤道地區地表單位面積受熱較多，高緯度地區受熱較少。赤道地區地表單位面積受熱較多，高緯度地區受熱較少。 高鐵質的棕紅色土壤。

23. 1-3.2 生物因素與物質循環 • 地球環境的生物因素 • 生產者：植物。 • 消費者：動物。 • 分解者：細菌和真菌。 • 有些生物在生態系中扮演清除者的角色。 • 生物因素彼此存在著攝食者與非攝食者的關係，形成食物鏈，食物鏈彼此交錯，形成食物網。 百寶箱 1-10

24. 生物維持生命所需的物質在食物網中循環，如碳、氮、水分，其中最重要的為碳循環。生物維持生命所需的物質在食物網中循環，如碳、氮、水分，其中最重要的為碳循環。 火山活動 大氣圈 燃燒化 石燃料 陸生植物 陸地 發電廠 河流 海洋植物 風化和侵蝕 石油 土壤 海洋 沉積岩 海洋沉積物

25. 1-4 人與環境唇齒相依 人類與生物圈內所有其他的生物，都是生態系中物質與能量轉移系統的一部分。 人類無法單獨生存，必須利用各種地球物質，並與其他生物進行交互作用，才能存活。 但隨著文明的發展，人類加速消耗地球資源，並已影響到整個生態系統的平衡。 動動腦 1-2 百寶箱 1-11

26. 1-4.1 地球環境與生態系統 地球環境和生態系統密切相連，彼此之間維持巧妙的平衡（氧的平衡即為一例）。 岩石圈、水圈、大氣圈及生物圈必已構成一套體系，巧妙地互相調整，使得地球環境保持穩定，成為孕育生命的樂土。 動動腦 1-3

27. 地球環境與生態系統的巧妙互動，使得地球成為巨大的有機平衡系統。地球環境與生態系統的巧妙互動，使得地球成為巨大的有機平衡系統。 當系統中某些成分發生變化，就會引發回饋機制加以彌補，以維持穩定的環境，讓萬物生生不息。 但地球的平衡機制需要時間運作，若環境改變太快，生態平衡暫時失調，會造成部分物種滅絕，人類也有可能成為其中之一。

28. 1-4.2 人類影響生態平衡 地球環境的負荷量有限，當人類大量開發土地與海洋，以擴展自身的居住空間與糧食來源時，也破壞了地球環境及生態系統。 人類對全球環境的干擾，已造成大範圍的生態失衡，導致全球變遷，如：氣候變化、全球暖化、土壤沙漠化和酸化、物種滅絕等巨變。 百寶箱 1-12

29. 自然環境重要的一環。 維護及增加生物多樣性為保護

30. 參考文獻 1. 賴進貴博士，大專環境與永續發展教育通識課程發展與教學計畫──自然資源與環境災害模組。 2. 莊文星、陳汝勤（1989），臺灣北部火成岩之定年與地球化學研究。經濟部中央地質調查所彙刊，5，31-66。 3. 曹恕中（1990），岩石定年的方法。地質，10（1），89-94。 4. 曹恕中（1992），新設立之鉀氬定年系統。經濟部中央地質調查所彙刊，8，63-97。 5. 曹恕中（1997），鉀─氬定年方法。地質，16（1-2），1-15。 6. 曾真、藍晶瑩（1997），銣─鍶定年法。地質，16（1-2），47-62。 7. 扈治安（1997），鈾系定年法。地質，16（1-2），113-124。 8. 劉聰桂（1997），碳十四定年法。地質，16（1-2），125-139。 9. 陳于高、羅嘉轍、魏谷、吳文雄、劉聰桂（1997），熱螢光定年法。地質，16（1-2），173-189。 10. 何春蓀（1993），普通地質學，第三版：五南圖書公司，共751頁。 11. Stanley, S.M.（1999）, Earth system history, W.H. Freeman, p.615。

31. 國內網路資源 1. 臺北市政府建設局環境生態網：http://www.dortp.gov.tw/rdortp/ 2. 臺南市環境保護局：http://www.tnepb.gov.tw/ 3. 行政院環境保護署環境檢驗所：http://www.niea.gov.tw/ 4. 行政院農業委員會林業試驗所：http://www.tfri.gov.tw/ 5. 太魯閣國家公園：http://www.taroko.gov.tw/summer/ 6. 玉山國家公園：http://www.ysnp.gov.tw/ 7. 雪霸國家公園：http://www.spnp.gov.tw/ 8. 金門國家公園：http://www.kmnp.gov.tw/index03/index.htm 9. 陽明山國家公園：http://www.ymsnp.gov.tw/ 10. 墾丁國家公園：http://www.ktnp.gov.tw/ 11. 澎湖國家風景區管理處網站：http://www.penghu-nsa.gov.tw/ 12. 經濟部工業局環保產業資訊網：http://www.environet.org.tw/ 13. 環保品質文教基金會：http://www.envi.org.tw/ 14. 社團法人臺灣環境資訊協會：http://www.e-info.org.tw/

32. 國外網路資源 • Earth Day Network：http://www.earthday.net/ • 美國環保署：http://www.epa.gov/ • 紐西蘭綠黨：http://www.greens.org.nz/ • 南非護水網SAWAC：http://www.sawac.co.za/ • 歐洲綠黨聯盟：http://www.europeangreens.org/ • 世界自然基金會：http://www.panda.org/ • United States Fish & Wildlife Service：http://www.fws.gov/ • IUCN：http://www.iucn.org/ • The Nature Conservancy：http://www.nature.org/ • Environment Australia Online：http://www.deh.gov.au/ • Biological Resources Division：http://biology.usgs.gov/ • United States Geological Servey (USGS) :http://www.usgs.gov/ • 國際綠色和平組織：http://www.greenpeace.org/international/ • 國際河網IRN：http://www.irn.org/

33. 第一章 結束

34. 百寶箱 1-5 地球的二氧化碳在哪裡﹖ 金星及火星的大氣中，二氧化碳含量占95~98%，但地球大氣中的二氧化碳只有0.03%，為何有如此大的區別﹖ 地球有液態水 因岩石風化沉積，無機的地球化學作用將碳元素以碳酸鈣的形式留在石灰岩裡 有機的生物作用行光合作用吸收二氧化碳並放出氧，在漫長的地質年代固定了空氣中的二氧化碳成為石灰岩、石油或煤。 若將地球所有石灰岩及有機物（石油）加熱分解出二氧化碳放到空中，則地球大氣二氧化碳含量則為97%，與火星和金星相同。 Back