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6    地球上的水

14  河流

24  湖泊

34  沼泽

40  河流、湖泊、沼泽……与人

46  测验

 

第6—7页

地球上的水

加拿大安大略省，一个温暖的春日。阳光明媚，照耀着高高的山顶，遍地积雪闪闪发光。半晌午时分，雪开始融化。一滴水顺着山坡滑落，随即又是一滴，一滴接一滴。

水圈（hydrosphere）

英文前缀hydro-的意思是“水”。水圈是地球上所有水的总称，研究水圈的科学家称为水文学家。

及至中午，融化的雪水已然汇成涓涓细流。它与另一条融雪细流交汇成为小溪。这条小溪汇入另一条更大的溪流，随后流入完全位于安大略省境内的最大湖泊尼皮贡湖。

然而，水的旅程远未结束。它从尼皮贡湖先入苏必利尔湖，后入五大湖区的其他湖泊。这个小水滴此时便融入世界上最大湖泊群了。

五大湖

从湖泊到海洋

五大湖的水最终注入大西洋。

 

第8—9页

上图是从太空看到的地球，照片上蓝色的部分是水，你甚至可以看到五大湖。

地球上有大量的水！事实上，地球表面约70%都被水覆盖，水量总计达数万万亿升。

包括人在内的大多数生物都需要淡水才能生存。但令人意外的是，可供使用的淡水却不多。

贴切的别称

地球的别称之一是“蓝色大弹珠”。你知道为什么吗？

湖沼学

研究湖泊、河流和其他水体的科学家称为湖沼学家（limnologist）。英文前缀limno-的意思是“沼泽”或“淡水”。

地球上几乎所有的水——97%——都是海水，海水是咸的。

地球上只有不到3%的水是淡水，而三分之二的淡水又都是冰。这些冰要么冻结在冰川中，要么封锁于地球南北两极的冰盖下。地球上只有约1%的水是可供生物使用的淡水。

冰川

冰川是缓慢移动的巨大冰体，地球上的大部分冰川位于南极和北极附近。

不要太咸

海水中充满了食盐，和你厨房调料瓶中的白色物质一样！

 

第10—11页

想想你上次畅饮凉爽的清水的时候。那是淡水，但绝非新鲜水！你喝的水有年头了，它或曾载过埃及法老的驳船，或曾是落在恐龙蛋上的雨水！地球上所有的水都在不停地运动，而且通过水循环这一过程不断地被循环利用。

凝结 降水 蒸发

蒸腾作用

植物的根吸收水分，水分流经植物，然后从其叶片蒸发。这叫蒸腾作用。

水循环由来自太阳的能量驱动。阳光照射到地表的液态水上，使其温度升高，变成水蒸气。水会蒸发，即从液体变成气体。水蒸气升到高空，那里温度要低得多，所以水蒸气会凝结，从气体变回液体。这时，这些小小水滴就形成了我们看到的云、薄雾和大雾。

冰 液态水 蒸汽

不同形态的水

宇宙中的一切都是由物质构成的。物质通常有三种形态：固态、液态或气态。冰和雪是固态的，雨是液态的，蒸汽和水蒸气是气态的。

 

第12—13页

在高空，小小水滴开始聚集，形成越来越大的水滴。最终，这些会越来越大，越来越重，无法滞留空中便落至地面。从天上降落的水叫作降水，通常表现为雨或雪。

要多久?

河流和小溪中的水通常会在12到20天内蒸发，但海洋中的水要待上成千上万年才会进入水循环的下一环节。

一旦落地，水便一直处于运动状态。有些水落在海洋里，立即变成海水；有些变成小溪、河流、湖泊、沼泽等地球淡水系统的一部分；有些渗入地下，汇入地下水源或被植物吸收；有些则降落在温暖地带，聚积在浅水洼里。这里的水几乎会立即蒸发，从而开始新一轮的水循环。

降水

气象学家是研究天气的科学家，他们给降水命名。除了“雨”“雪”“雨夹雪”和“冰雹”之外，他们还使用“毛毛雨”（小雨）和“霰”（软雹或雪丸）等术语。

会飞的糖豆

画中的雨滴通常呈泪珠状，但雨滴实际的形状像扁扁的软糖豆或汉堡包。

 

第14—15页

河流

地球上每个大陆都至少有一条河流，每条河流都是独一无二的，但所有的河流都有一些共同之处。

所有的河流都有一个起点，叫作源头。有些河流的源头是从地下汩汩冒出来的泉水。雨水渗入土壤，成为地下水，泉水由此而来。

有些河流的源头是径流，也就是地表上流动的水。融化的冰雪和降水没有渗入地下就会形成径流。这些水受重力的作用，从高处流向低处。

源头水

有时，河流源头的溪流称为源头水。

上游、下游

指向河流源头的方向称为上游，远离河流源头的方向称为下游。

当径流反复流经同一条路径时，就会在地面上形成一个沟槽。在流动过程中，水会带走土壤和沙砾，这个过程叫作侵蚀。长此以往，侵蚀作用使沟槽变得越来越宽，越来越深，形成一个两侧有堤岸的河床。曾经的径流就变成了溪流。数百年后，溪流渐大，便成了河流。

溪流的名字

世界各地的人给溪流起了很多名字。在不同的地方，溪流有不同的叫法，如creeks（小河）、rills（细沟）、burns（小溪）、races（急流）、backwaters（回水）、brooks（小溪）等。

水往低处流

流域是地表水汇入河流、溪流或其他水体的陆地区域。

 

第16—17页

河水总是往低处流。较小的溪流称为支流，顺流而下汇入大河。

河水流经的路线称作河道，往往很漫长。河水蜿蜒于崇山峻岭之间，及至平原，水流变得平直。水流湍急时，会产生很多白色的气泡和泡沫。

河流交汇处

溪流或河流汇合的地方叫作交汇处。“交汇处”的英文confluence来自古拉丁语，意思是“一起流动”。

测量水流速度

即使在同一段河流，水流的速度也不尽相同。河道中心的水流速快，靠近河岸的水流速慢。

但随着水流渐渐平缓，水面看起来像玻璃镜面一样平滑。

河流会改变流经之地的地形地貌，湍急的水流会冲刷河岸和河床。即使是坚硬的岩石也会被侵蚀。随着岁月的流逝，侵蚀作用会形成狭窄深邃、峭壁高耸的山谷，称为峡谷。

大峡谷

科罗拉多河及其支流花了三百万到六百万年时间才形成美国亚利桑那州的大峡谷。该峡谷局部宽达29千米，平均深度约1.6千米。

Gorge还是Canyon？

gorge和canyon意思相近，但并非完全一样。canyon比gorge更宽，通常出现在较干燥的地区。

 

第18—19页

有些地方，河床会逐渐变平坦，河道逐渐变宽，水流则逐渐趋缓。河水缓缓流过时，河道常会形成河湾。细土、岩石和淤泥——统称为沉积物——开始从缓慢流动的水中分离出来。

河流的终点是河口，河口是河流流入更大水域的地方，比如另一条河流或者是海洋、湖泊。河水在接近河口时流速会减慢。

源自希腊语

河流的三角洲大致呈三角形，其英文名称来自希腊字母delta，这个字母的形状就像一个三角形。

最大的三角洲

世界上最大的三角洲位于恒河河口，整个孟加拉国几乎都在这片土地上。

这就导致河水携带的沉积物沉至河底。久而久之，沉积物堆积起来在河口形成一块三角形的陆地，称为三角洲。

三角洲的形状和大小会发生变化。如果上游发生洪水，水会携带大量的沉积物，这些沉积物突然被弃置河口时，三角洲就会变大。如果上游建了水坝，三角洲则会缩小。水坝可以大大减少甚至切断流向河口的泥沙俱下的河水。

大河湾

溪流和河流的弯道叫作河曲。

浩浩荡荡的密西西比河

密西西比河长3782公里，是美国最长的河流，其源头是明尼苏达州的伊塔斯卡湖，河口和三角洲位于墨西哥湾。

 

第20—21页

南美洲的亚马孙河和北非的尼罗河是世界上最大的河。哪个更大？这取决于如何定义“大”！

在汇入大西洋之前，亚马孙河蜿蜒6400多公里，流经南美六个国家。这条河水流湍急，海浪的冲击使沉积物无法堆积，因此，亚马孙河没有三角洲。

大河，大流域

亚马孙河的流域约占整个南美洲大陆的三分之一。

亚马孙河的水量比地球上任何其他河流都要多。每天从亚马孙河流入大西洋的水足够美国纽约市用差不多10年！

尼罗河的水量要少一些，但大多数人都认可它比亚马孙河略长。该河长达6600公里，从布隆迪和卢旺达的源头流到地中海的河口，流经11个非洲国家。

亚马孙河 尼罗河 尼罗河 白尼罗河 青尼罗河

尼罗河的组成

尼罗河有两条同名支流，分别是白尼罗河和青尼罗河。第三条主要支流是阿特巴拉河。这些河流汇聚后北上，注入地中海。

 

第22—23页

河水的流速会很快，所以，生活在河里和河边的动物都善于游泳。植物则具有适应性，不至于被急流冲走。

不受湍急水流影响的地方会成为完整的生物群落优良的栖息之地。

海牛

洄游

鲑鱼成年后大部分时间都在海洋中度过，但会回到自己出生的河里产卵。对有些鲑鱼来说，这意味着要逆流而上，洄游数百公里。

植物能在泥泞的河底生长，为蝾螈这样的小动物提供住所和食物。在河里经常能看到像狗鱼这种身体光滑且呈流线型的鱼。有些鱼，比如鲑鱼，是游泳健将。水獭和水貂生活在河岸上，海牛和淡水海豚等体型更大的动物甚至会在温暖的河流里安家。

淡水海豚

不是所有品种的海豚都生活在海洋中，恒河豚和亚马孙河豚就生活在南亚和南美洲的河流中。

扁平的鱼

有些鱼，如鲶鱼，生活在河底。它们的身体比其他种类的鱼要扁平，这种体型可以让水从其周身顺畅地流过，而不会让水流裹挟而去。

 

第24—25页

湖泊

地球上有1亿多个湖泊。跟河流一样，湖泊遍布各大洲，存在于从炎热的沙漠到寒冷的山顶等各种环境中。

与河流不同，湖泊被陆地包围。很多湖泊的水来源于融化的冰和雪。大多数湖泊都有一个出水口，也就是湖水流出的地方。出水口通常是一条通向更大水体的河流或溪流。

最大的湖

里海实际上是一个湖泊——世界上最大的湖泊，其含盐量比大多数淡水湖都高，但没有海水那么高。

盐湖

有些湖泊没有出口，水分只会通过蒸发散失。久而久之，这些湖泊就会蓄积很多盐分，美国大盐湖比海洋含盐量更高！

世界上大多数湖泊都是淡水湖，湖水有时清澈见底。

但并非所有的湖泊都是这样的。有些湖泊毒性极大，比如非洲坦桑尼亚的纳特龙湖。该湖含盐过高，大多数生物都无法在里面生存。

然而，即使是在这里，也有生命。火烈鸟在这种咸水环境中能茁壮成长。它有适应性，比如腿上厚厚的硬皮和头上的腺体，这些腺体可以滤掉其喝的接近沸点的水中的盐分。这些适应性有助于它在这里生存。

最深的湖

俄罗斯的贝加尔湖有些地方深度超过1.6千米，它的储水量几乎相当于北美五大湖的总水量。

什么是池塘？

池塘即浅水湖。只有阳光能照射到底部的水体才能称作池塘。

 

第26—27页

湖泊的形成方式多种多样。有时，溪流或河流停止流动时就会形成湖泊。当山体滑坡的泥土堵塞河流，或者河狸在溪流上搭窝时，就可能形成天然水坝。

北美洲的不少湖泊位于洼地或盆地中，这些低洼地区是冰川在地球表面划出巨大沟壑时形成的。当冰川融化时，水充满留下的盆地，便形成湖泊。

火山口湖，美国俄勒冈州

冰斗湖

冰斗是冰川在山顶刨蚀而成的一个又深又陡的盆地，填满这些洼地的湖泊称为冰斗湖。

牛轭湖

有时，沉积物会在河曲的一端聚集，河曲与河流的其余部分断开，环形中间灌满水，就形成所谓的牛轭湖。

有时，冰川融化会在平原上留下巨大的冰块，冰块的重量在地上压出深坑。随着岁月的流逝，冰融化后的水和雨水填满深坑，形成小而圆的锅形湖。

其他湖泊则是在地壳的巨大断层和裂缝处形成的。地球上最深的湖——俄罗斯的贝加尔湖——就是这样形成的。甚至在休眠火山的火山口也有湖泊，美国的火山口湖就是这种湖。

破火山口

火山爆发非常猛烈，能在有些山的侧面炸出洞，在有些山的顶部炸出坑。之后留下的洼地称为破火山口。破火山口会积水，形成山顶湖。

 

第28—29页

通过湖泊的大小可以推知很多关于湖泊和湖水的状况的信息。

小湖比大湖温度高，因为在较小的湖泊中，阳光可以照到大部分水体。较小的湖泊比较平静，通常没有湍流或大浪。大湖里的浪可以和海浪一样大。地球上最大的湖泊甚至有潮汐。

湖泊的分区

湖泊的深度因地形而异，因此，科学家会根据水的深度将湖泊划分为不同的区。

高还是低？

动植物以湖中的营养物维持生命，高山湖所含的营养物质通常比其他地方的湖泊少。因此，生活在高山湖里的动植物种类较少。

湖泊可能会存在数十万年，但即使是最大的湖泊也不会永久存在。湖泊有生命周期。年轻的湖泊有时会变大，而古老的湖泊会变小。随着时间的流逝，死亡植物的残骸和雨水冲入的沉积物不断累积，湖泊流域变得越来越浅。当湖水蒸发的速度比降水补充的速度快时，湖泊就会缩小，直至完全消失。

翻转

在春秋时节，湖水会翻转——就是字面意思上的翻转！湖面和湖底的水会换位。这种情况发生时，湖底的营养物质就会转移到湖面。这就是湖泊成为多种动植物家园的原因之一。

 

第30—31页

苏必利尔湖是世界上最大的淡水湖，也是最大的湖泊群五大湖的一部分。一万多年前，冰川在北美地区形成了这五个湖泊——苏必利尔湖、密歇根湖、休伦湖、安大略湖和伊利湖。这些湖泊储存了全球约20%的淡水，世界上最大的淡水湖有三个在五大湖区。

因为五大湖太大，所以会影响周围地区的天气。

另一个大湖

维多利亚湖是非洲最大湖泊之一，也是地球上第二大淡水湖，乌干达、肯尼亚和坦桑尼亚的多条河流都注入了这个湖，尼罗河是其唯一出水口。

HOMES

如果你记不住北美五大湖的英文名，那就想想HOMES，这是五大湖的英文名首字母缩写：休伦湖（Huron）、安大略湖（Ontario）、密歇根湖（Michigan）、伊利湖（Eire）和苏必利尔湖（Superior）。

这种现象称为湖泊效应。湖泊效应最显著的表现就是雪——或者更确切地说，是大量降雪！冬天，当冷空气从较为温暖的湖水上经过时，就会出现大规模的降雪。冷空气从下面的水中吸收热量时，会带走湖中蒸发的水。潮湿的空气上升并冷却，水便会以暴风雪的形式降落。

五大湖的命名

最早命名北美五大湖的是原住民。在他们的语言中，Superior是gichigami，意思是“大水”；Huron是karegnondi，意思是“湖”；Erie是erielhonan的缩写，意思是“长尾”；Michigan是mishigami，意思是“伟大的水”；Ontario是oniatarí:io，意思是“闪闪发光的水域”。

为什么叫苏必利尔（超大的）湖？

苏必利尔湖的水量约占五大湖总水量的一半。

 

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湖泊里生活着很多不同种类的动植物。岸边较为温暖的浅水区通常挤满了小鱼、青蛙和浮萍，蠕虫、昆虫幼虫和鳄龟藏在岸边泥泞的湖底，而睡莲的叶子则漂浮在湖面之上。碧古鱼、鲟鱼等较大的鱼在更深更冷的水域游动，食用浮游生物，即漂浮在湖面上的一层微小水生生物。

大鱼

鲟鱼在其栖身的湖泊里会不停地生长！湖鲟可以长到2.8米长，重达125公斤，其他种类的鲟鱼长得更大。

很多动植物也生活在湖边。翠鸟、鹗和鹰等鸟类常栖息在柳枝上，伺机捕食湖里的鱼。麝鼠、河狸和水貂在湖中或岸边筑巢，熊有时也生活在湖泊附近。湖泊是一个获取稳定食物和水源的好地方。

栖居深水

湖泊最深、最暗的地方没有太多的生命。生活在那里的大多数动物，如贻贝、蜗牛、水蛭等，一生都躲藏在冰冷的泥里。

 

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沼泽

Marsh、bog和swamp都是沼泽，它们都一样吗？不对！它们各自代表一种湿地类型，一年中至少都有部分时间是完全被水淹没的。除此以外，三者几无共同之处。

科学家根据湿地生长的植物种类对其进行分类。如果湿地有很多较大的植物，比如树木和灌木，那几乎可以确定它是swamp（木本沼泽）。

寻找养分

bog（泥炭沼泽）里的土壤并不总是富含养分。为了在这种沼泽中生存，捕蝇草和猪笼草捕捉并消化昆虫。这些植物从猎物身上获取养分。

泥炭沼泽

泥炭看起来像泥土，但不是泥土，而是正在分解的死亡植物的沉积物。泥炭一旦变干，就可以燃烧并用作燃料。

bog（泥炭沼泽）则被一层厚厚的像地毯一样的苔藓所覆盖。

藨草和芦苇等快速生长的植物属于草本沼泽植物。这些植物的茎细长、柔韧，很容易随风或水流弯曲。草本沼泽通常位于湖泊的尽头或河口处，有些位于海边。

超级潮湿的沼泽

植物不像动物那样呼吸，但仍然需要有空气才能生存。木本沼泽的地面总是湿的。生长在那里的很多树木等植物都具有适应性，可以帮助自己获得生存所需的空气。

 

第36—37页

沼泽是一个不断变化的环境，有些变化是定期发生的。例如，在春天，大雨和融化的雪会让沼泽里的水变多，变凉。在冬天，降水减少，所以干涸的陆地的面积会增加。

有些变化则是突然发生的，且影响持久。上游洪水可能会把大量的沉积物冲进沼泽。

河口

河口是一种沼泽，位于河流入海处。河口的水位、淡水或咸水量会随着潮汐而变化。

最大的沼泽

非洲博茨瓦纳的奥卡万戈三角洲是世界上最大的沼泽之一，面积约6000平方公里。

茂密的草丛和芦苇会挡住泥土和岩石，形成更多的陆地，扩大沼泽的范围。

沼泽就像环境中的天然过滤器。沼泽中的植物和土壤会吸收雨水，防止陆地上洪水爆发，还能帮助过滤掉化学物质和污染物，否则它们会进入湖泊和海洋。在有些地方，沼泽甚至被用来去除家庭废水中的污垢和细菌。

潮汐沼泽

潮汐沼泽形成于海边，生长在这些沼泽中的草根有助于固定土地，减缓侵蚀。

 

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世界各地的沼泽地里都有种类繁多的动植物。茂密的草丛为蜻蜓和其他昆虫提供了栖息地，蝾螈、青蛙等两栖动物以这些昆虫及其幼虫为食。它们在浅水区产卵。很多种鸭子、鹅等水禽还会在沼泽里筑巢。藨草和芦苇提供了筑巢材料，也为躲避捕食者提供了诸多藏身之处。

大型捕食者

佛罗里达美洲狮是美国最大的捕食者之一。它生活在沼泽地，包括大沼泽地。

美国最大的沼泽是佛罗里达州的大沼泽地，这片区域位于该州南部，面积超过11,100平方公里，长满了叶片锋利的草、树木、野花和其他植物，也是浣熊、负鼠、海牛和短吻鳄的栖息之所。这是一个环境保护区，很多稀有和濒危物种都能在这里生存。

蜻蜓

蜻蜓非常擅长捕捉讨厌的蚊子等昆虫。一只蜻蜓可以在一天内捕捉并吃掉成百上千只咬人的昆虫！

浮游植物

植物生长需要光照。当水位不断变化时，光照可能就会成为一个问题。一些狸藻之类沼泽植物的茎和叶中有气孔，这些气孔可以使其漂浮，靠近水面和阳光。

 

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河流、湖泊、沼泽……与人！

即使你不住在河流、湖泊或沼泽附近，你所享受的舒适生活甚至生存还是依赖于此。人们在许多方面都要用到这些湿地，几千年来一直如此！

大约8000年前，古埃及和美索不达米亚人凿地挖渠，将河水引至田间，这是他们浇灌庄稼的方式。

川流不息

密西西比河每年运送大约5亿吨货物。

地球上一些最肥沃的农田就位于河流附近。河水泛滥时，会把富含养分的沉积物带到周围的田地里，让河流周围的土地非常适合种植庄稼。

如果你看一眼地图，就会发现世界各地的很多大城市都毗邻河流和湖泊。无论是过去还是现在，河流和湖泊都是运输货物的便捷方式。它们也是人们放松身心的理想场所，还提供了很多不同的娱乐活动。

饮用水

美国有超过1亿人的饮用水来自河流。

 

第42—43页

由于湖泊是非常重要的资源，人们在世界各地造了很多湖泊。美国有近一半的湖泊都是人工建造的。

人工湖是人造水坝的副产品。很多人工湖都是水库，水库是人们储存饮用水和其他用水的地方，用以确保人们即使在干旱期间也能获得足够的水。

沃尔特和卡里巴

世界上两个最大的人造水库都在非洲。面积最大的沃尔特湖位于加纳，储水量最多的卡里巴湖位于赞比亚和津巴布韦之间。

古老的技术

人们建造水坝至少有6000年的历史。

水坝还有其他用途。在雨季，人们可以打开水坝闸门，让更多的水流过，防止湖水泛滥。在旱季，人们可以关闭水坝闸门，减少水流，确保湖水充足，供水稳定。

水力发电

一些水坝的水流被用来发电。水力发电大坝利用水的力来转动涡轮机，涡轮机与发电机相连，进而发电。

 

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通常，人们使用河流、湖泊和沼泽的方式可能对野生动植物造成伤害。沼泽和其他湿地面临的威胁尤甚。成千上万处湿地的水已经被抽干，以便在抽完水的土地上建造农场、住宅和企业。湿地吸收的污染物对那里的生态系统同样会造成危害。因此很多种动植物都有灭绝的危险。

水稻

大米是数十亿人日常饮食的一部分。水稻只是生长在沼泽和其他湿地中的作物之一。

幸运的是，人们正在采取行动来保存和保护沼泽。他们正在修复被破坏的湿地，在已被侵蚀的湿地底部填上土壤和岩石，重新种植被拔掉的芦苇，而且还在彻底重建一些已经被抽干的沼泽。

由于我们认识到了河流、湖泊和沼泽对人类和地球的重要性，我们无论现在还是将来都会从中受益。

恢复还是修复？

人们重建已经排干的沼泽或其他湿地的过程叫作恢复。如果是修建一处已经毁坏的湿地，这个过程叫作修复。