5.1.2.3 微生物与地球系统科学 192
5.1.3 生物的重新分类 195
5.1.3.1 从形态分类到化学分类 195
5.1.3.2 真核生物的演化和分类 197
5.2 生产力与化学过程 202
5.2.1 新陈代谢途径的多样性 202
5.2.2 生源要素的循环 204
5.2.2.1 氮循环和碳循环 204
5.2.2.2 限制性营养元素：磷还是氮 207
5.2.2.3 硫循环和生源要素的耦合 210
5.2.3 生物泵和海洋有机碳 212
5.2.3.1 微生物碳泵和溶解有机碳 212
5.2.3.2 两种类型的碳循环 215
5.2.3.3 海洋有机碳库的演变 217
5.3 生物演化与地球系统 219
5.3.1 生物圈的发展 219
5.3.1.1 真核生物和多细胞生物的产生 219
5.3.1.2 底栖动物及其骨骼的出现 221
5.3.1.3 生物圈登陆 224
5.3.2 浮游生物演化与环境 224
参考文献 228
思考题 234
推荐阅读 235
第6章 构造尺度的演变 237
6.1 地球系统演变的时间尺度 238
6.1.1 能量和物质的转移 238
6.1.2 构造运动概念的变更 241
6.1.3 构造运动的时间尺度 244
6.2 海陆分布与环境演变 245
6.2.1 海陆分布的环境影响 245
6.2.2 海道启闭的环境效应 248
6.2.2.1 白令海道开启和北冰洋的演变 249
6.2.2.2 巴拿马和印尼海道关闭与大洋的不对称 253
6.2.2.3 德雷克和塔斯马尼亚海道开启与南极冰盖的形成 257
6.2.3 大陆破裂的环境效应 260
6.3 岩浆活动与环境演变 262
6.3.1 地幔柱与大洋缺氧事件 262
6.3.1.1 白垩纪大火成岩省 262
6.3.1.2 白垩纪缺氧事件 264
6.3.1.3 白垩纪环境变化 266
6.3.2 火山喷发与生物大灭绝 266
6.3.3 海底扩张与海水化学 270
6.4 地形改组与环境演变 274
6.4.1 古高度再造 275
6.4.2 地形和水系 275
6.4.3 剥蚀与沉积 278
参考文献 280
思考题 287
推荐阅读 288
第7章 轨道尺度的演变 291
7.1 地球上的周期性过程 292
7.1.1 循环，周期，韵律 292
7.1.2 冰期旋回及其轨道驱动的发现 294
7.1.3 地球过程中的天文因素 296
7.2 轨道驱动的气候变化 298
7.2.1 轨道参数的周期变化 298
7.2.1.1 斜率 299
7.2.1.2 偏心率与岁差 302
7.2.1.3 轨道参数的不稳定性 305
7.2.2 气候旋回的轨道驱动 306
7.2.2.1 冰期旋回的轨道驱动 307
7.2.2.2 低纬过程的轨道驱动 309
7.3 地球过程轨道驱动研究的发展 311
7.3.1 地质历史上的轨道周期 311
7.3.1.1 前第四纪的轨道周期 311
7.3.1.2 地质计时的天文标尺 314
7.3.2 轨道驱动的计算和应用 316
7.3.2.1 轨道驱动的计算问题 316
7.3.2.2 轨道驱动的机制研究 317
7.3.3 地球表层过程中的轨道因素 320
7.3.3.1 轨道驱动下的潮汐作用和海洋过程 320
7.3.3.2 轨道周期与内力作用 321
7.3.3.3 地外星球上的轨道周期 322
参考文献 326
思考题 332
推荐阅读 332
第8章 周期转型和气候突变 335
8.1 冰期旋回的多样性与跨冰期变化 336
8.1.1 冰期的多样性 336
8.1.2 间冰期的多样性 338
8.1.3 跨冰期变化 342
8.2 气候周期变化的转型 343
8.2.1 暖室期和冰室期的轨道周期 344
8.2.2 南极冰盖发育中的气候转型 346
8.2.3 北半球冰盖发育中的气候转型 348
8.3 气候环境的突变 352
8.3.1 冰消期的气候突变 352
8.3.1.1 末次冰消期 353
8.3.1.2 历次冰消期的比较 354
8.3.2 火山爆发事件 357
8.3.3 天体撞击事件 360
8.3.3.1 从微陨石到小行星 360
8.3.3.2 白垩纪末撞击事件与生物大灭绝 361
8.3.4 特大洪水事件 362
8.3.5 突发升温事件 366
参考文献 369
思考题 376
推荐阅读 377
第9章 人类尺度的演变 379
9.1 人类尺度环境变化的研究 380
9.1.1 人类尺度演变的记录载体 381
9.1.1.1 冰芯 381
9.1.1.2 纹层，石笋，珊瑚，树轮 383
9.1.2 人类尺度演变的测年方法 385
9.1.3 人类尺度演变的驱动机制 386
9.2 千年尺度演变的发现及其机理探索 387
9.2.1 冰芯记录的千年尺度变化 387
9.2.2 深海记录的千年尺度变化 388
9.2.3 石笋记录的千年尺度变化 391
9.2.4 “大洋传送带” 394
9.3 外因驱动下的人类尺度演变 399
9.3.1 轨道驱动的千年尺度变化 399
9.3.1.1 半岁差和1/4 岁差 399
9.3.1.2 潮汐作用与月球轨道周期 401
9.3.2 太阳活动周期与气候 405
9.3.2.1 太阳活动周期的发现 405
9.3.2.2 气候演变中的太阳活动周期 407
9.4 现代环境的周期变化 410
9.4.1 厄尔尼诺- 南方涛动 410
9.4.2 年际- 年代际尺度的气候涛动 412
参考文献 415
思考题 422
推荐阅读 423
第10章 全球变化与古环境研究 425
10.1 全球变化的提出与研究现状 426
10.1.1 全球变化科学问题的提出 426
10.1.2 全球变化与气候外交 428
10.1.3 全球变化的观测证据 430
10.1.4 全球变化研究的国际合作 433
10.1.4.1 国际研究计划的演进 433
10.1.4.2 国际地圈- 生物圈计划三十年 434
10.2 全球变化的科学问题与争论 437
10.2.1 温室效应的历史争论 437
10.2.2 围绕全球变化的科学争论 441
10.2.3 关于气候工程学的争论 443
10.2.4 关于地球未来的争论 444
10.3 全球变化与古环境研究 446
10.3.1 “人类世”——在“古”“今”之间拆墙 446
10.3.1.1 “人类世”的提出 446
10.3.1.2 “人类世”的争论 447
10.3.2 地质时期的全球变化 450
10.3.2.1 早新生代的高温期 451
10.3.2.2 高温期的全球变化 452
10.3.3 地外星球的全球变化 453
10.3.3.1 火星上的全球变化 453
10.3.3.2 金星的大气圈 456
10.3.3.3 外行星卫星上的全球变化 457

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