第六章自然地理環(huán)境時間演化規(guī)律

第六章自然地理環(huán)境的時間演化規(guī)律發(fā)展方向性節(jié)律性穩(wěn)定性基本特點思路A方向性B節(jié)律性C穩(wěn)定性D發(fā)展演化規(guī)律E基本特點理解

記憶地球形成的“固體的冷物質(zhì)積聚假說”：冷物質(zhì)積聚過程中：放射性元素的蛻變放熱；原始地球的重力收縮不斷使地球增溫。地球熱能積累到使內(nèi)部物質(zhì)由剛性改變?yōu)榭伤苄?，為重力分異?chuàng)造了有利條件。

在重力作用下，較重的鐵、鎳物質(zhì)緩漫下沉，向地球內(nèi)部集中；較輕的硅酸鹽類物質(zhì)則緩慢地向上移動，向地表集中。

物質(zhì)的對流導(dǎo)致了物質(zhì)的分異，最后形成現(xiàn)代地球內(nèi)部的三個組成部分：地核、地幔、地殼。第一節(jié)自然地理環(huán)境發(fā)展的方向性一、巖石圈發(fā)展的方向性（1）地殼的演化具有明顯的方向性。

地槽區(qū)地洼區(qū)活動區(qū)穩(wěn)定區(qū)地臺區(qū)地殼演化過程示意圖xy1.巖石圈發(fā)展的方向性（1）地殼的演化?地槽區(qū)（活動區(qū)）?地臺區(qū)（相對穩(wěn)定區(qū)）?地洼區(qū)（新的活動區(qū)）（2）大陸面積有逐漸擴大的趨勢。（3）地貌的發(fā)育也具有方向性。Davis的侵蝕循環(huán)學(xué)說（地理輪回說）假定地殼抬升后再沒有上升、下降運動及大的氣候變化，由流水逐漸夷平地表，從以下蝕為主的V型河谷的河流青年期開始，經(jīng)過側(cè)蝕為主的壯年期，最后進入侵蝕微弱、谷地間地面降低成緩坡的老年期，整個地表被磨蝕成幾乎是起伏不大的平原，即準(zhǔn)平原。然后地殼再上升進入第二輪回，往復(fù)下去。（4）風(fēng)化殼的發(fā)育以及土壤的形成過程也都具有方向性。波雷諾夫的風(fēng)化發(fā)育階段:物理風(fēng)化-化學(xué)風(fēng)化富鈣階段→富硅鋁階段→富鋁鐵階段二、大氣圈發(fā)展的方向性原始大氣→二氧化碳大氣→現(xiàn)代大氣。地球現(xiàn)代大氣就是氮、氧大氣。三、水圈發(fā)展的方向性海水的主要鹽分含量1、水體體積的日漸增大2、大洋含鹽濃度的逐漸增大四、生物圈發(fā)展的方向性1.生命起源的方向性（1）從無機物到簡單有機物。（2）從簡單有機物到復(fù)雜有機物。（3）從復(fù)雜有機物到原始生命。1、生命起源

無機物→

簡單有機物→

復(fù)雜有機物→

多分子體系→

原始生命從無機小分子物質(zhì)→有機小分子物質(zhì)從有機小分子物質(zhì)→有機高分子物質(zhì)從有機高分子物質(zhì)→多分子體系從多分子體系→原始生命IntegratedPhysicalGeography

2、生物從海向陸的方向性IntegratedPhysicalGeography

3、植物演化方向性:藻類→蕨類→裸子植物→被子植物4、動物發(fā)展方向性單細(xì)胞動物→無脊椎動物→魚類→兩棲類→爬行類→哺乳動物→人類五、自然地理環(huán)境的進化發(fā)展原始自然系統(tǒng)天然生態(tài)系統(tǒng)人類生態(tài)系統(tǒng)1、原始自然地理系統(tǒng)的形成

原始自然地理系統(tǒng)的形成大概經(jīng)歷如下階段：

(1)天文期——宇宙大爆炸:

46億年前，地球起初是一些相互靠近的宇宙物質(zhì)、星云。由宇宙大爆炸產(chǎn)生。

(2)地質(zhì)時期——原始自然地理系統(tǒng)開始形成（原始圈層形成）：46億年后，由于地球內(nèi)放射性熱的生成率比今天高出許多倍，是當(dāng)時地球表層演化的主要能源。由于地球內(nèi)部熱量大量聚積→導(dǎo)致地球物質(zhì)熔融→噴溢大量巖漿、氣體和水蒸氣→形成了原始的巖石圈、水圈和大氣圈，標(biāo)志著原始自然地理系統(tǒng)開始形成。

由于此時地球內(nèi)能占優(yōu)勢，所以原始大氣以CH4、CO、N2、H2O、NH3和CO2等為主。

原始海洋和海水為低鹽、高鈣型，且水少，因此物質(zhì)、能量的交換受到一定的限制。

(3)

原始自然地理系統(tǒng)形成——三大圈層緊密聯(lián)結(jié)成統(tǒng)一整體：約于37～20億年前，地殼不斷增厚。由于地殼增厚，地球內(nèi)能對地表的作用減弱，太陽輻射能逐漸成為地球表層的主要能源，在三大無機圈層中不斷轉(zhuǎn)換、耗散，并促成三大無機圈中的物質(zhì)交換，使三大圈層緊密聯(lián)結(jié)成統(tǒng)一整體，聯(lián)結(jié)成一個新的物質(zhì)系統(tǒng)——原始自然地理系統(tǒng)。由于原始大氣對太陽的短波輻射基本透明，因此，在強烈的紫外輻射照射下，環(huán)境中的小分子和元素，在原始的海洋中合成高分子化合物（如碳水化合物）。這為地球生物的誕生，淮備了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2、天然生態(tài)系統(tǒng)的形成

原始自然地理系統(tǒng)是具有耗散結(jié)構(gòu)的物質(zhì)系統(tǒng)，它還要繼續(xù)進化。(1)原始生命的形成——異養(yǎng)細(xì)菌：大約在30億年前，地殼增厚到20km，地球內(nèi)能對地表的作用再減弱，太陽輻射能對地表的作用進一步增強。同時，海洋里的有機化合物大量積聚，這些物質(zhì)在太陽能的作用下，終于合成了生命，最初是異養(yǎng)細(xì)菌：靠海洋中的有機物和積聚能量為生。(2)原始生態(tài)系統(tǒng)的形成——光合作用：異養(yǎng)細(xì)菌感到食物匱乏，產(chǎn)生自養(yǎng)生物（葉綠素，稱為藍(lán)藻），能進行光合作用。原始生態(tài)系統(tǒng)形成，這是自然地理環(huán)境的一次重大飛躍(3)生物圈逐漸形成：原始生態(tài)系統(tǒng)大大改變了自然地理環(huán)境的物理、化學(xué)過程和元素遷移過程，從而改變了自然地理環(huán)境的組成和結(jié)構(gòu)，逐漸形成生物圈。由于含有葉綠素的生物不斷增多，因而固定太陽能的數(shù)量也隨之增加。(4)

氧氣形成：光合作用的不斷加強，原始大氣中的二氧化碳（CO2）減少（碳酸鹽巖類固定在沉積巖中）。O2不斷增加，并出現(xiàn)臭氧層，為生物在自然地理環(huán)境中繁衍創(chuàng)造了有利條件。由于氧含量不斷增加，導(dǎo)致喜氧生物大量產(chǎn)生。而由于有了氧呼吸，自然地理環(huán)境中的能量轉(zhuǎn)換效率提高了大約19倍。(5)天然生態(tài)系統(tǒng)的形成：大約在距今4億年前，生物從海洋登陸，接受太陽輻射更為充分。結(jié)果導(dǎo)致生物種類和數(shù)量大增，水陸都形成由生產(chǎn)者（植物）、消費者（動物）和分解者（細(xì)菌）組成復(fù)雜、完善的生態(tài)系統(tǒng)，這就是天然生態(tài)系統(tǒng)。

生物圈的形成，標(biāo)志著自然地理環(huán)境的進化進入了一個全新的階段：太陽能在有機界的轉(zhuǎn)換，把有機界和無機界聯(lián)結(jié)成整體系統(tǒng)。實際上是綠色植物通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)變成潛能→通過食物鏈轉(zhuǎn)移→最后，食物鏈中殘存的有機物質(zhì)的潛能，由微生物通過發(fā)酵、腐爛等形式加以釋放。生物圈的出現(xiàn)，天然生態(tài)系統(tǒng)的形成，使自然界的兩個極重要的地球化學(xué)循環(huán)建立起來。3、人類生態(tài)系統(tǒng)的形成

(1)人類的出現(xiàn)：大約在距今二三百萬年前，人類從動物界中分化出來。人類的出現(xiàn)，是自然地理環(huán)境進化史上又一次重大飛躍。也是人類生態(tài)系統(tǒng)形成的標(biāo)志。(2)人類社會的不斷演化：從狩獵、采集→農(nóng)耕放牧→農(nóng)業(yè)→工業(yè)→后工業(yè)階段等。

宇宙大爆炸地質(zhì)時期（地球內(nèi)能主導(dǎo)）原始自然地理系統(tǒng)地殼增厚（太陽輻射能主導(dǎo)）原始生命的形成——異養(yǎng)細(xì)菌自養(yǎng)生物大氣成分發(fā)生變化生物從海洋登陸生物圈出現(xiàn)，天然生態(tài)系統(tǒng)形成人類生態(tài)系統(tǒng)形成自然地理環(huán)境的進化二三百萬年4億年30億年37～20億年46億年第二節(jié)

自然地理環(huán)境的節(jié)律性

一、節(jié)律性的概念把自然地理過程（及其現(xiàn)象）隨時間重復(fù)出現(xiàn)的變化規(guī)律稱為自然地理環(huán)境的節(jié)律性，簡稱節(jié)律性或節(jié)奏性、韻律性。

二、節(jié)律性分類周期性節(jié)律旋回性節(jié)律階段性節(jié)律自然地理環(huán)境的節(jié)律性周期性節(jié)律周期性節(jié)律是自然地理過程按嚴(yán)格的時間間隔重復(fù)的變化規(guī)律。晝夜節(jié)律季節(jié)節(jié)律二、旋回性節(jié)律旋回性節(jié)律是以不等長的時間間隔為重復(fù)周期的自然演化規(guī)律。1、地質(zhì)旋回2、氣候旋回

地質(zhì)旋回地質(zhì)旋回具有旋回性節(jié)律。巖層的沉積層序非常鮮明地反映了地質(zhì)旋回的節(jié)律性。

例如在地層剖面上見到的由老漸新反復(fù)出現(xiàn)礫巖→砂巖→頁巖→石灰?guī)r的巖相更迭演化，就反映了從海退到海侵又到海退的旋回性節(jié)律。

地殼的演化可分為太古代、元古代、早古生代、晚古生代、中生代和新生代等若干個時期，這些時期實際上就是地質(zhì)旋回的周期。地質(zhì)旋回的周期基本決定于天文因素。氣侯旋回

氣候的變遷也呈現(xiàn)一種旋回性節(jié)律。6億多年來的地球氣候史是以溫暖時期和寒冷時期交替演變?yōu)槠浠咎攸c的。氣候旋回又可分為世紀(jì)內(nèi)旋回、超世紀(jì)旋回和冰期-間冰期旋回三種。（1）世紀(jì)內(nèi)旋回

王紹武：中國20世紀(jì)氣候趨勢：降水：干→濕10年周期氣溫：暖→冷20年周期氣溫∩降水：暖干-冷濕-冷干-暖濕-暖干40年周期IntegratedPhysicalGeography

世紀(jì)內(nèi)旋回波動周期較短，在幾年至幾十年范圍內(nèi)。常見周期：22-23及35年竺可楨：中國溫度的升降有50-100年周期。第3章自然地理環(huán)境的時間演化規(guī)律

（2）超世紀(jì)旋回周期長短超過100年以上如:周期1800-1900年的超世紀(jì)氣候旋回。兩個階段：一是寒濕氣候階段，長約300—500年，其間冰川擴展，河流水量增加，湖泊水位上升；二是干熱氣候階段，長在1000年以上，其間冰川退縮，河流變淺，湖泊水位下降。（3）冰期-間冰期旋回這7億年中出現(xiàn)過三次大冰期：震旦紀(jì)大冰期石炭-二疊紀(jì)大冰期第四紀(jì)大冰期。在歐洲，第四紀(jì)大冰期的亞冰期-亞間冰期劃分為：（1）群茲亞冰期

寒冷群茲-明德亞間冰期

溫暖（2）明德亞冰期

寒冷明德-里斯亞間冰期

溫暖（3）里斯亞冰期

寒冷里斯-武木亞間冰期

溫暖（4）武木亞冰期

寒冷冰后期（延至現(xiàn)代）溫暖三、階段性節(jié)律1.生物生長節(jié)律

種子休眠營養(yǎng)生長衰老和死亡果實和種子形成生物生長節(jié)律生長速度2.生物進化節(jié)律

階段性的突變和躍升第三節(jié)自然地理環(huán)境的穩(wěn)定性一、自然地理環(huán)境的穩(wěn)定性的概念是指其影響條件發(fā)生變動，或人為干擾的場合下，自然地理環(huán)境的狀態(tài)并不會變動過大，或變動后經(jīng)自我調(diào)節(jié)機制的作用，使其逐漸恢復(fù)原態(tài)的性質(zhì)。1、正反饋環(huán)坡面徑流土壤滲透力坡面侵蝕--++正反饋環(huán)1、正反饋（positivefeedback）

如果回返信息使系統(tǒng)輸入或過程原因在原來變化方向上得到放大，進一步偏離初始狀態(tài)，稱為正反饋。當(dāng)反饋環(huán)中一個要素發(fā)生變化，通過反饋環(huán)中各環(huán)節(jié)的連鎖反應(yīng)，加強這種變化趨勢，使其脫離初始狀態(tài)。空氣中的二氧化碳含量植物生長氣溫+-+-負(fù)反饋環(huán)2、負(fù)反饋（negativefeedback）如果回返信息使系統(tǒng)輸入或過程原因在原來變化的方向上得到抑制或縮小，趨向回到初始狀態(tài)，稱為負(fù)反饋。當(dāng)反饋環(huán)中一個要素發(fā)生變化，通過反饋環(huán)中各要素的連鎖反應(yīng)，減弱了這種變動，使變化趨于穩(wěn)定3、系統(tǒng)的穩(wěn)定取決于正、負(fù)反饋環(huán)的力量對比

系統(tǒng)的穩(wěn)定是由正反饋環(huán)與負(fù)反饋環(huán)兩者的力量對比關(guān)系所決定。由于正反饋環(huán)的自我增強作用和負(fù)反饋環(huán)的自我調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)必然是在變動與穩(wěn)定、增長與衰減間相互斗爭。當(dāng)負(fù)反饋環(huán)的自我調(diào)節(jié)作用強于正反饋環(huán)的自我增強作用時，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定；但當(dāng)正反饋環(huán)的自我增強作用超過負(fù)反饋環(huán)的自我調(diào)節(jié)作用時，系統(tǒng)的穩(wěn)定遭到破壞，脫離初始狀態(tài)。第三節(jié)自然地理環(huán)境的穩(wěn)定性性4、自然地理環(huán)境在長達(dá)幾年-8000萬年間，保持著相對的穩(wěn)定，靠的是自然地理環(huán)境本身復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。一旦出現(xiàn)重大的結(jié)構(gòu)調(diào)整，導(dǎo)致不平衡，達(dá)到某閾值以后出現(xiàn)不穩(wěn)定，隨機漲落可能迅速被放大，并擴散到整個系統(tǒng)，形成新結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)新的穩(wěn)定。5、幾點說明1）穩(wěn)定只是代表整個演化過程的一個階段。整個地球表層是不斷向前發(fā)展，是由簡單到復(fù)雜的不可逆過程。自然地理環(huán)境在某階段是穩(wěn)定的，但自然歷史的長河又是發(fā)展的。2）負(fù)反饋環(huán)的自我調(diào)節(jié)作用不會引起自然環(huán)境演化的終止，負(fù)反饋環(huán)的自我調(diào)節(jié)作用在演化過程中，雖然是起“保守”作用，但它的作用有一定限度，當(dāng)某些變動超過“閾值”時，自我調(diào)節(jié)便會失去作用，系統(tǒng)會偏離初始狀態(tài)。3）系統(tǒng)的穩(wěn)定性還與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度有關(guān)。越復(fù)雜的系統(tǒng)，負(fù)反饋作用的閾值范圍越大，也就越穩(wěn)定。珠峰

甘肅黃土高原

巴蜀梯田

黃淮海平原

騰格里沙漠

呼倫貝爾大草原

第四節(jié)

自然地理環(huán)境時間演化的基本特點一、演化是不可逆的前進過程二、演化是不斷重復(fù)的節(jié)律過程三、演化是前進與節(jié)律的統(tǒng)一過程IntegratedPhysicalGeography

太古代早期（距今25億年）地球表面有許多小型花崗巖陸塊，其間為深度不一古海洋。地殼運動和巖漿活動廣泛而又強烈，火山噴發(fā)十分頻繁，“脫氣”過程形成了大氣圈和水圈。大氣圈富含CO2、水蒸汽、火山塵埃、很少的N和非生物成因的O。陸地是炎熱的、荒蕪的。后期水圈中陸續(xù)出現(xiàn)了蛋白質(zhì)、核酸、原核細(xì)胞、細(xì)菌和藍(lán)藻，開始形成生命。IntegratedPhysicalGeography

元古代（距今6-25億年）?大陸地殼逐漸擴大、增厚，火山活動相對減弱，大氣中CO2濃度降低，游離氧增加。?原核生物進化為真核生物，嫌氣生物轉(zhuǎn)化為好氣生物，物種數(shù)量增多。?植物經(jīng)歷第一次大發(fā)展，晚期出現(xiàn)了原始動物。?造山運動多次發(fā)生并使小陸塊逐漸拼合為泛古陸。IntegratedPhysicalGeography

古生代（距今2.3-6億年）泛大陸分裂，形成岡瓦納、北美、歐洲和亞洲四個大陸。大陸分裂引起海侵。海生無脊索動物空前繁盛，海生植物出現(xiàn)向陸生植物過渡的跡象，魚類誕生。加里東運動后，古歐洲與北美合并為一個大陸。海西運動后，歐美大陸和岡瓦納古陸合并，晚二疊紀(jì)，亞歐大陸形成。至此，新的泛大陸宣告形成，海退現(xiàn)象相伴而生，魚類和兩棲動物達(dá)到旺盛，陸生植物日益繁榮，蕨類森林遍布各大陸。IntegratedPhysicalGeography

中生代（距今0.7-2.3億年）自晚二疊紀(jì)起，泛大陸再次分裂，造山運動強烈。爬行動物繁盛之后又走向滅絕。鳥類、哺乳動物、被子植物欣欣向榮。IntegratedPhysicalGeography

新生代自然地理環(huán)境的發(fā)展趨勢

現(xiàn)代自然地理環(huán)境就是通過新生代，特別是第四紀(jì)以來的發(fā)展變化逐步形成的。第四紀(jì)構(gòu)造運動和氣候變遷的直接結(jié)果。IntegratedPhysicalGeography

（1）第四紀(jì)構(gòu)造運動強烈的地殼構(gòu)造運動使新生代的海陸輪廓顯著改觀，古地中海消失，歐非大陸進一步靠攏，現(xiàn)代大地貌單元基本形成。大陸平均海拔由新生代初300增至875米。