大陸漂移運動
草原位於遠離海洋的大洲中心，那裡的氣候對森林來說太乾燥了，但還不足以產生沙漠。他們不動，儘管開墾森林以提供牧場將產生新的草原，而放棄牧場可能使森林返回，甚至在最初被砍伐後的幾個世紀也是如此。但是，我們的星球已經存在了很長時間，而這只是短期變化。
儘管草原繼續佔據著大陸內部，但各大陸本身仍在移動。例如，大約3.5億年前，北美從其當前位置旋轉了大約四分之一圈，赤道從北美哈德遜灣的東端一直延伸到今天的舊金山。但是，那時整個大平原及其西部的所有土地都位於淺海之下，而落磯山脈尚未形成。那時候，草原就不存在了，這不僅是因為大海覆蓋了整個地區，還因為草還沒有進化出來。最早的化石草- 和草原- 在北美發現的，大約有45億年的歷史。儘管發現了較老的化石草花粉，但非洲草原上最早的明確記錄大約有1400萬年的歷史。
草可能最早出現在熱帶地區，靠近熱帶森林的邊緣。最初的草原是熱帶稀樹草原類型，但是隨著氣候變涼，草原發生了變化。他們繼續是草原，但熱帶稀樹草原逐漸變成草原，南美大草原和草原。熱帶草原變成溫帶草原。
氣候變化有幾個原因。將稀樹草原轉換為草原的變化是由於向它們遷移的大陸的更高緯度所致。這個過程稱為大陸漂移。
直到20世紀中葉，才有關於大陸漂移的確鑿證據，但是這個想法遠非新鮮。早在16世紀，一些學者就提出了類似的建議。通過獲得世界上第一幅合理的準確地圖，他們可以看到，各大洲之間的融合更加整齊，而不是偶然帶來的。幾個世紀以來，證據不斷積累：形成蘇格蘭山脈的岩石與阿巴拉契亞山脈的岩石非常相似。由植物殘渣製成的北美煤炭與歐洲發現的煤炭非常相似。某些植物和動物僅在特定的地方被發現，這些地方被數千英里的海洋所分隔。20世紀初，德國氣象學家阿爾弗雷德·韋格納(Alfred Wegener)匯集了所有這些證據，並提出，一次所有的大陸都被結合在一起，形成一個單一的“ 超大陸” ，他稱之為Pangaea，圍繞著-由廣闊的海洋潘塔拉薩(Panthalassa)。
韋格納的支持者之一是南非地質學家亞歷山大.伊特(1878-1948)，他發現了南非和南美岩層的相似之處。他將韋格納的“大陸位移”更名為“大陸漂移”。後來，美國海洋學家羅伯特·迪茨(1914-95)提出了海底擴張理論，用以描述海洋從中央海脊變寬的管道。1942年，麥肯錫(McKenzie)在劍橋大學提出了一個新的板塊理論。構造學是指地殼和由此產生的結構的變形，理論認為固體地殼由離散的部分組成，稱為板塊。科學理論是對自然過程的解釋，有確鑿的證據支持它。
地殼板有兩種類型：大陸板和海洋板。它們在製造岩石和厚度方面有所不同。大洋板塊是由非常緻密的岩石製成，厚5 – 15公里。大陸板塊密度較小，厚度為30 至80公里。兩種類型的地殼都依賴於地幔的物質，但是由於地殼的密度較小，因此大陸性地殼比海洋性地殼高，而海洋則充滿了大陸之間的盆地。有七個主要板塊：非洲板塊，歐洲板塊，太平洋板塊，北美板塊，南美板塊，南極板塊和澳洲板塊。也有一些較小的板塊：加勒比板塊，納斯卡板塊，阿拉伯板塊，印度板塊，菲律賓板塊等。該地圖顯示了主要和次要板塊的當前位置。
板塊緊密地裝配在一起，並以三種基本方式彼此相對移動：分開，導致海洋擴大；彼此靠近，導致海洋變窄，大陸相撞；或彼此相反，朝相反的方向行駛。有些印版不再移動，有些已永久合併到其他印版中，但許多仍在移動中。北美板塊和歐亞板塊以每年約2cm的距離分開，而太平洋板塊和納斯卡板塊以每年約15cm的距離相互分開。活動板塊之間的邊界稱為活動邊緣，它們是地震和火山噴發的地點。
下方的地球' 的地殼地幔的岩石非常熱，並承受著巨大的前S-肯定被壓縮。它們比地殼岩石緻密得多，但是高溫和高壓會導致它們變形- 它們可能會由於周圍物質的運動而受到擠壓，彎曲和拉伸。它們還可以通過對流傳遞熱量。
對流是指液體在爐子上的鍋中加熱的過程。從下方加熱鍋，然後首先加熱底部的液體。隨著溫度升高，液體膨脹。膨脹使液體密度降低，因為它佔據了更大的體積而又沒有獲得更多的分子。較涼的液體(因此密度較大的液體)沉入較暖的液體下方，將其向上推。溫暖的液體隨著其遠離熱源而冷卻，而現在位於鍋底部的冷卻的液體則變熱並上升。垂直循環發展，溫暖的液體上升，冷卻，並隨著溫暖的液體向上推動而移動到地表的側面，然後下沉以被加熱並再次上升。液體以對流流動，一組上升和下降氣流被稱為對流池。通常在爐子上的一鍋液體中有幾個對流室。
在地球岩石' 地幔不是液體，但它們從下面因為地球加熱' 的核心是最熱的部分，並且它們充分變形對流細胞在該材料在其上地殼休止符發展。當地幔物質在下沉之前水平移動時，它非常非常緩慢地拖曳著大陸和海洋板塊。
科學家已經能夠確定板塊的運動超過幾億年，而這種能力使他們能夠重建過去在不同時間出現的世界地圖。該圖顯示了1.35億年前和6500萬年前的大陸和海洋與目前的佈置方式相比。再看過去，世界地圖變得更加不可識別。如今，板塊仍在移動，海底在蔓延，大洲在漂移。最終，北美將與亞洲相撞，也許草原和草原將連成一片草原。隨著澳洲繼續向北前進，有一天將進入潮濕的熱帶地區，也許森林會覆蓋現在的乾旱草原。
大陸漂移。大洲在不斷運動。該地圖顯示了他們在1.35億和6500萬年前的分配方式，而今天卻很熟悉。與山區相比，山區的地殼更厚，地殼的質量壓低了軟流圈的頂部。隨著風雨侵蝕山脈，它們變得越來越小，質量的降低導致它們在軟流圈中漂浮得更高，因此山脈升起。
自從16世紀出版了世界上第一張現實地圖以來，許多地貌不清的人都對大西洋兩岸的大陸看起來好像可以融合在一起這一事實感到困惑。一些人認為這僅僅是巧合，但其他人則建議將一個大陸分成兩部分然後分開的方式。
德國氣象學家阿爾弗雷德·韋格納(1880–1930)走得更遠。韋格納收集了大量證據來支持他所謂的“大陸性流離失所”。這種現像被稱為大陸漂移。他研究了科學文獻，以描述大西洋兩岸相似的岩石。他發現分佈有限的植物被廣闊的海洋和化石生物隔開，化石也以這種方式分佈。
最終，他提出，大約2.8億年前，在上古生代時代，所有大洲都匯合在一起，形成了一個單一的“超級大陸”，他稱其為Pangea ，被包圍由稱為Panthalassa 的海洋。他認為，超級大陸破裂了，分開的部分漂到了現在的位置。目前各大洲仍在漂移。
1912年，韋格納(Wegener)出版了一本簡短的書，概述了他的理論，《大地和海洋的起源》。第一次世界大戰開始時，他於1914 年被選入德國軍隊，但幾乎立即受傷。他在醫院康復時進一步發展了自己的想法，並在1915年出版了更長的書本(直到1924年才翻譯成英文)。
他的想法很少得到支持。當時的地質學家認為地幔(地殼下的物質)是堅固的，他們無法想像大陸可以移動的任何方式。他們還發現，韋格納(Wegener)對連續位移率的某些計算是不正確的。
但是，在1940年代，當科學家首次能夠研究海床岩石時，對維格納想法的支持開始增長。這些研究表明，海洋從中央山脊向外擴散，從而擴大了海洋面積，那裡的水下火山爆發，並鋪設了新的岩石。韋格納的理論在1960年代後期被普遍接受，但到那時韋格納已經過世了。
山脈如何起伏和磨損
當漂移板碰撞時，山脈就誕生了。可以通過兩種方式發生這種情況。大洋地殼比大陸地殼緻密。如果一個大洋板塊和大陸板塊碰撞，密度較大的洋殼將滑- 通常而急沖- 大陸地殼下方。這個過程稱為俯衝。當它深深地進入地幔中時，洋殼融化，其中一些物質又在與之相伴的方向上再次離開地面，產生了火山。
地殼的緻密岩石被沉積物覆蓋。細小的岩石顆粒從各大洲被沖走，被河流帶到海洋，然後沉入海底。在數百萬年的海洋“ 的存在，這些沉積物滑下大陸的水下斜邊，直到它們涵蓋了海底的每一個部分。沉積物上層的重量逐漸壓縮下層，直到它們形成岩石- 稱為沈積岩。沉積岩的密度小於洋殼本身的岩石(稱為火成岩)，後者直接由地幔中的熱物質形成。在板塊碰撞的地方，大陸板塊從海洋板塊的表面刮下沉積岩，並將其向上弄皺，形成一個由大陸岩石和海洋沉積岩混合而成的山脈。以這種方式形成的山脈被稱為山脈。
在兩大洲相撞的地方，兩塊板塊的岩石密度均相等，因此一個板塊不能沉入另一板塊之下。相反，這兩個將向上弄皺，如果您將手分開一定距離並將它們推在一起，桌布就會向上弄皺。
1億多年前，在白堊紀時期，大西洋開始開放，北美和南美開始向西抵制納斯卡和太平洋板塊。這些洋洋板塊開始在北美和南美板塊下俯衝，使岩石皺縮，到大約五千萬年前，安第斯山脈和西部山脈已經開始形成。Western Cordillera是位於北美和中美洲西側的山脈，包括落磯山脈。納斯卡和太平洋板塊仍以每年2 至8cm的速度消失在北美和南美下方。太平洋板塊也在海洋的西側俯衝，這種運動產生了圍繞太平洋盆地的火山和地震，通常被稱為“ 火環”。”
在志留紀期間，兩大洋的關閉產生了一系列山脈，從南部的阿巴拉契亞山脈延伸到愛爾蘭和蘇格蘭，再到斯瓦爾巴群島，即挪威北部的島嶼群。這是大陸與海洋之間碰撞的另一個例子，大洋地殼下沉。
在5400萬到4900萬年前，向北移動的印度板塊與歐亞板塊的南部邊緣相撞。這是另一種碰撞：兩個大陸板塊相撞。這種碰撞引發喜馬拉雅山和青藏高原，導致全球氣候發生重大變化。印度板塊仍以每年4- 5cm的速度向北移動。
由於產生安第斯山脈，落磯山脈和喜馬拉雅山脈的碰撞仍在繼續，因此抬高山脈的過程也在繼續。這意味著山脈應該繼續變得更高。但是，實際上，還有其他兩個過程會檢查山脈的生長：等靜壓調整和侵蝕。
地球的岩石一起' 地殼和地幔的最上層構成岩石圈和板，其形式大洲和海洋盆地是一些倍稱為岩石圈板塊。在岩石圈的正下方，有一層稱為軟流圈的地幔。岩石圈位於軟流圈的頂部；隨著冰架和冰山漂浮在海面上，各個岩石圈板塊漂浮在軟流圈上。
岩石圈的厚度因地而異。海床厚約5公里，大洲更厚，攜帶岩石範圍的岩石圈厚約64公里。海洋地殼由比大陸地殼更緻密的岩石製成，但這種差異不足以彌補厚度上的巨大差異，在地殼非常厚的地方，它也比相鄰地殼和岩石圈沉陷的沉重部分重進入軟流圈 岩石圈板塊可以自由上下移動，直到它們的重量向下推，平衡其浮力，向上推。漂浮在水上的冰的行為方式相同，其結果是大部分冰山都位於海面以下。這種情況被稱為等靜。如圖所示，當岩石被弄皺以建造山脈時，物質的質量會增加，從而使該板塊的下沉部分進入軟流圈。在此過程中，進行等靜壓調整，添加材料以使山高，山下沉，使其降低。因此，等靜壓調整抵消了部分高度的增加。
一旦岩石被推入空中，它們就會暴露在天氣中。雨水通過溶解在其中的二氧化碳而變成微酸，它與岩石中的一些化學化合物反應生成可溶物質，這些物質會被雨水沖走，留下細小的裂縫，孔洞和弱點。水會滲入裂縫並在那裡凍結，並隨之膨脹，沿著薄弱線擴大裂縫並折斷岩石碎片。當冰融化時，這些碎片會掉落。河流運輸著小塊的岩石，使它們相互滾動，撞倒了尖銳的角和凸起。最終，岩石碎片被減小到沙粒的大小，以這種形式，其中一些被運到海中，在那裡它們作為沈積物沉降到底部，有一天可能會在新的範圍內再次上升到地表之上。
在數百萬年的時間裡，這種持續的侵蝕過程甚至消磨了最強大的山脈。我們可能認為高山是永恆的，但事實並非如此。它們出現並消失。該過程似乎慢於我們，但與地球的年齡相比- 約460十億多年的- 在幾億年需要提升和降低山脈是不是真的很長，在所有的時間。
草原土壤
草和與之相關的草本植物在土壤中生長，而不是在裸露的岩石上生長。土壤是源自岩石和動植物殘留物的礦物顆粒的混合物。裸露的岩石暴露在天氣中，風和水的侵蝕將其分解成小顆粒。此過程稱為物理風化。在顆粒之間移動的水與它們的一些化學成分發生反應，產生可溶的化合物，這些化合物進入水中，從而形成土壤溶液。這是化學風化作用，它釋放的化合物包括某些能滋養植物的化合物。
植物一旦建立，便開始以落葉和枯死植物的形式添加有機物質。以植物為食，彼此為食的動物也增加了物質。當動植物死亡時，其他動物以及真菌和細菌會將有機物質分解為更簡單的化學物質，其中一些被植物根吸收。在此階段，物理，化學和生物過程共同產生了土壤。
隨著時間的流逝，土壤發生變化。有機物在表面上形成一層。在該層的底部，有機材料被分解。向下排放的水將分解產生的一些可溶性物質帶入下層，並在其中積聚。在該層下面是一層，主要由來自基岩基岩的礦物物質組成。穿過土壤的溝渠將這些層顯示為一系列地平線，共同形成土壤剖面。該圖顯示了完整的土壤剖面，但是許多土壤所含的視野不足，因為土壤尚未完全發育。
土壤中有許多生物，其中一些生物大得足以被看見，而微觀上又有數以十億計的生物，但土壤中的生命數量取決於氣候以及它所支持的植物的數量和類型。氣候變化很大(請參見側欄“ 如何分類氣候” 在第49頁)，並且植物有特殊的氣候要求。因此，存在許多不同類型的土壤。北極苔原下的土壤與莫哈韋沙漠的土壤截然不同，並且都與熱帶雨林的土壤不同。科學家設計了用於土壤分類的系統。
南美洲的llanos拉諾斯草原和色雷多Cerrado草原的土壤主要是舊土壤，大部分植物養分從中流失。在許多地方，也有外行-ERS 紅土(，這給他們一個紅色或YEL-低色彩。非洲稀樹草原土壤年輕得多，土壤肥沃。它們遮蓋了北部的乾旱土壤和高地上的濕潤土壤。在南部，有熱帶雨林特有的貧瘠，貧瘠的紅土土壤。溫帶草原的土壤- 草原，草原，草原，草原和- 深而肥沃，使他們在那裡的氣候適合養殖場所的理想農業土壤。
土壤如何分類
農民一直都知道土壤會變化。有良好的土壤和貧瘠的土壤，含有大量粘土的重質土壤，迅速變乾的沙質土壤以及保持水分和養分的輕質，肥沃的土壤。壤土是沙子，粉砂和粘土的混合物-不同大小的礦物顆粒。在19世紀後半葉，俄羅斯科學家率先嘗試對土壤進行分類。他們認為土壤之間的差異是由於母體材料(下層岩石)的性質和氣候所致。他們將土壤分為三大類。帶狀土壤是其發生氣候的典型特徵，帶內土壤因其特性而較少依賴氣候，而帶狀土壤也不是氣候的結果。地帶性土壤包括風吹土壤，以及由河流沉積在洪氾區的淤泥製成的土壤。每種土壤類型都屬於這些大類中的一種。該系統一直使用到1950年代，俄羅斯的一些土壤名稱仍被廣泛使用，例如黑鈣土Chernozem、鹽漬土Rendzina，Solonchak和灰化土Podzol。
美國的土壤科學家也在研究這個問題，到1940年代，他們的工作比俄國同事的工作更先進。到1975年，美國農業部的科學家設計了一個分類，稱為“土壤分類法”。它將土壤分為10個主要類別，稱為Order。Order順序分為47個子順序，這些子順序分為組，子組，科和土壤序列，每個序列有六個“階段”。分類基於構成土壤的垂直橫截面或輪廓的各種級別或層位的物理和化學性質。這些被稱為“診斷視野”。
國家分類通常在描述其邊界內的土壤時非常有效，但是有必要進行國際分類。1961年，聯合國糧食及農業組織(FAO)，聯合國教育，科學及文化組織(UNESCO)和國際土壤科學學會(ISS)的代表開會討論準備一個。該項目於1974年完成，被稱為FAO-UNESCO分類。像土壤分類法一樣，它也是基於診斷的視野。它把土壤分為26個主要類別，再細分為106個土壤單位。分類於1988年進行了更新，此後進行了多次修改。現在，它包括30個參考土壤組和170個可能的亞基。糧農組織還建立了世界參考庫(WRB)，使科學家可以解釋國家分類方案。
紅土
由於存在主要是鐵和鋁的氧化物和氫氧化物，熱帶土壤通常為紅色或黃色。這些化合物有時會形成硬塊或稱為紅土的岩石連續層。該名稱取自後來的拉丁詞，意為“磚”。
大多數紅土的質地是多孔的和粘土狀的。表面為深棕色或紅色，但如果紅土被打碎，則內部為淺紅色，黃色或棕色。紅土保留在土壤中時相當柔軟，但暴露於空氣中卻變硬。它已被開採為鐵和鎳的來源。鋁土礦是最重要的鋁礦石，它與堇青石非常相似。在某些紅土土壤中，鋁與二氧化矽結合形成礦物高嶺石，也稱為瓷土，用於製造精細瓷器，並用作紙張，油漆，藥品和許多其他產品中的增白劑或填充劑。
在潮濕的熱帶條件下，排水良好的土壤中形成紅土。高溫和充足的水分加速了分解岩石的化學反應(稱為化學風化的過程)，這些反應的許多溶解產物從土壤中流失並流失。由於除去了其他化合物，剩餘的化合物被濃縮。在強紅土土壤中，氧化鐵和氫氧化物可能佔土壤總重量的近一半，而氧化鋁和氫氧化物佔大約30％。二氧化矽含量可能不到10％，這是許多土壤中最常見的礦物。
在印度、馬來西亞、印度尼西亞、中國大陸、澳洲、古巴和夏威夷以及赤道非洲和南美髮現了紅壤。美國也有類似的土壤，但這不是真正的紅土。
水在土壤中的流動。水從地表向下排放，使不透水層上方的土壤飽和。地下水位是飽和層的上邊界。在地下水位上方，毛細作用吸引水向上移動，穿過不飽和層中土壤顆粒之間的空間。
水和草原
草原茁壯成長的氣候是太幹，以支持森林，草原熱帶生長在雨季和旱季氣候。草原上的降雨常常很沉。在美國，這原本是大草原的大平原，素以可怕的風暴，並在世界其他地區的草原也經歷猛烈的風暴。儘管下雨很大，但是一旦風暴結束並且天空晴朗，地面就會很快變乾。所有的水都消失了。那就是說土壤排水良好。大多數草原土壤排水良好。
如果土壤表面被植被覆蓋，則排水效果最佳。大雨過後，由於大雨對未保護的土壤的影響，水通常在裸露的土壤上停留的時間更長。大雨滴在靜止的空氣中以約32 km/h的速度下落，它們以相當大的力撞擊地面。通常，乾燥的土壤顆粒會相互粘在一起形成碎屑，但是雨水的撞擊會粉碎表面的土壤碎屑，從而分離出各個土壤顆粒。它們散佈在表面上形成一層。雨水不斷敲打，使土壤顆粒更加緊密，直到該層變成防水的硬表層，從而防止水滲透。然後，水在水池的表面上沉積，這些水池聚集在凹陷和凹陷處。當它躺在那裡時，水蒸發了，回到空氣中而沒有使植物受益。
但是，如果植物覆蓋地面，它們會破壞雨滴的下落。雨水使植物遭受打擊，但它們彎曲並反彈回來，流下了水，使水很輕地落在土壤上。被植物攔截的雨滴缺乏粉碎土壤碎屑的力，因此水能夠滲入地表並流走。
水可能會沿著下坡的通道流下並流過地面，然後逐漸變寬並加深，直到被磨損成溝壑。如果水能夠滲透到土壤中，它會在重力的作用下向下排水。水在土壤顆粒之間或周圍移動，直到到達一層無法滲透的材料。該不可滲透的層可以是固體岩石或密集堆積的粘土。由於無法下降到更深處，水積聚在不透水層上方，隨著水位填充土壤顆粒之間的所有微小空氣空間，水位上升。當所有這些空間都被填滿時，據說土壤已經飽和。飽和層的上邊界稱為地下水位。該圖顯示了該佈置，其中粗箭頭指示水通過地下水位上方的非飽和土壤的向下運動。
如圖所示，防滲層的表面不是水平的；岩石層和粘土層很少處於水平。由於水總是下坡流動，因此飽和土壤中的水也會跨過不可滲透的表面下坡流動。以這種方式流經土壤的水稱為地下水。大部分時間在地下水流過的地方，地下水流過的物質稱為含水層。
地下水繼續向山下流動，直到達到填滿的窪地。然後地下水位上升。如果它一直上升到地面，水將形成水池或湖泊。如果地下水下方的不滲透層出現在地表附近，則水可能會以彈簧或滲水的形式流到地表，然後繼續以溪流的形式下坡。
除了向下排水外，由於毛細作用或毛細作用，水還可以通過土壤剖面上升。如圖所示，在地下水位上方是一個稱為毛細條紋的狹窄層，水通過該層上升並進入非飽和土壤。正是這種向上的運動將水從飽和土壤中帶到了植物根部。
要了解毛細血管的吸引力，必須考慮水分子。水分子是極性的。也就是說，每個分子在一個末端帶有一個小的正電磁電荷，在另一末端帶有一個小的負電荷。相反電荷的吸引使水分子彼此粘附並與其他物質的分子粘附。這種吸引力還將水分子吸引到需要最少能量來維持它的構造中：球形。水滴是球形的，並且表面上的水滴具有彎曲的表面，因為球形是最節能的形狀。該圖說明了管中水的毛細作用。當水進入管子時，水分子和管子分子之間的吸引力將水向上吸。水在與管子接觸的側面上升，但不在中心上升。因此，水面會有所下降。但是，這不是最有效的表面形狀，因此中心升高以恢復球形。這樣，管子兩側的水就可以升得更遠了。該過程重複進行，水繼續上升到管子上，直到管子中的水的重量等於將管子向上吸的毛細管吸力。在一個非常狹窄的管中，水將比在一個較寬的管中上升得更高，因為該較寬的管可容納更多的水，因此水的重量很快就等於毛細管吸力。
土壤由顆粒組成，顆粒之間有無數的小空隙。這些空間是相互聯繫的，允許水通過毛細作用沿其移動。這種運動將水帶入植物的根部。
地下水位是飽和層的上邊界。在地下水位以上，水被毛細血管吸引向上，通過非飽和層中土壤顆粒之間的空隙移動。
