综合自然地理(伍光和主编).doc

第六节 时间演化规律 自然地理环境在空间和时间的发展史统一的，空间地理分布规律不能离开时间而存在；同样，时间演化也必须有空间表现形式。u 自然地理环境发展的方向性、节律性、稳定性就是时间演化规律的一种表现。n 自然地理环境发展的方向性1、地壳演化具有明显的方向性根据陈国达创立的地洼学说，地壳演化是多阶段的，已知的有3个阶段地槽区（活动区）地台区（相对稳定区） 地洼区（新的活动区）。也就是说，地壳构造的演化过程是活动区与稳定区的互相交替更迭的过程。这种更迭并非地壳构造单元的简单重复，而是递进的，因为地洼区比低槽区或地台区具有更复杂的结构，体现了地壳发展过程是由简单趋向复杂、由低级趋向高级、螺旋式升进的过程。2、大陆面积有逐渐扩大的趋势随着地槽向地台的演化，大陆面积有逐渐扩大低槽趋势。尽管海侵和海退是交替出现，但发展的总方向是海洋面积不断缩小，而大陆面积日益增长。例如：在距今25亿年前，北美大陆还比较小，直到最近的地质历史时期，才具有现在的规模。中国南方大陆的研究也表明，中国陆地从西北分阶段向东南扩展。在日本列岛也具有类似的现象。3、地貌的发展也具有方向性Davis的侵蚀循环学说（又称地理轮回说） 假定地壳抬升后再没有上升、下降运动及大的气候变化，由流水逐渐夷平地表，从以下蚀为主的V型河谷的河流青年开始。经过侧蚀为主的壮年期，最后进入侵微弱、谷地间地面降低的成缓坡的老年期，整个地表被磨蚀成几乎是起伏不大的平原，即准平原。然后地壳再上升进入第二个轮回，往复下去。4、风化壳的发育以及土壤的形成也具有方向性在风化作用的初期，以物理风化为主，粗岩屑的残积层便是风话壳的初期代表。当化学分化阶段开始时，主要是氯化物和硫酸盐被淋失，CO32-淋失较少，CaCO3相对富集，为富集钙阶段；随着风化作用的加强， CO32-也大量淋失，Si与Al相对富集，便进入了富硅铝阶段；最后SiO2和Al2O3分离，Si被淋失，Al相对富集，到达富铝阶段。二、大气圈发展的方向性大气圈的发展是沿着以下方向发展的：原始大气二氧化碳大气氮氧大气三、水圈发展的方向性水圈的发展方向性主要表现在水体体积的日渐增大 和大洋含盐浓度的逐渐增大 两方面。1、 水体体积的日益增大在地球形成初期，地球的水绝大部分是以结晶水的形式储存在地球内部。后来地内温度逐渐升高，结晶水转化为水汽，通过火山活动等方式逸出地表。随着大气中水汽增多而地表温度降低，一部分水汽就凝结成水降落至地面，形成最早的江河湖海，就是最原始的水圈。以后由于水量逐渐增加以及地壳巨变，原始水圈就逐渐发展为今天这样这样具有汪洋大海和各种河湖沼泽的生机勃勃的现代水圈。2、大洋含盐度的逐渐增大在原始水圈，刚形成的海洋水量很少，含盐量和低，组成与现代海水差别较大。随着陆地表面的风化作用和径流作用发展，陆地各种无机盐类元素不断由河流进入海洋，才使海水含盐量逐渐增加。另外，海洋生物在海水的演化进程中起积极作用。四、生物圈发展的方向性1、生命起源的方向性大气圈和水圈出现后，才出现生命。生命的起源可以分为3个阶段 （1）从无机物到简单有机物，为生命的诞生准备了必要的物质基础（2）从简单有机物到复杂有机物（3）从复杂有机物到原始生命2、生物从海向陆发展的方向性原始生命首先出现在海洋中，以后才扩展到陆地上，并占领了海洋、陆地和低层大气的每一个角落，形成了生物圈。3、植物演化的方向性植物在地质发展史上时不断进化的，总的趋势是：藻类蕨类裸子植物被子植物4、动物发展的方向性20亿年前，开始出现单细胞动物。动物发展的趋势是从低级向高级不断进化，经历了从单细胞动物无脊椎动物鱼类两栖类爬行类哺乳动物人类的进化过程， 整个地理环境的演化，是一个从低级到高级、从简单到复杂的不断发展过程。6.2 自然地理环境发展的节律性自然地理环境随时间的推移不断向前发展。在这一发展过程中，又有许多重复发生的过程和现象，比如：昼夜更替、季节更替、冰川进退、海陆升降和物种盛衰等。地理环境的节律性（rhythm）：地理环境过程（及其现象）随时间重复出现的变化规律。节律性是自然界的一种特殊的循环，是在发展背景上的重复，是递进中的循环。自然地理环境的节律性可概括为三种类型：周期性节律、旋回性节律和阶段性节律。一、周期性节律周期性节律是自然地理过程按严格的时间间隔重复的变化规律。昼夜更替和季节更替都是周期性节律的表现。1、昼夜节律地球的自转，使地表大部分地区在每天24小时都有昼和夜的交替，以及相应的加热和冷却交替，许多自然地理过程和现象都碎昼夜交替而重复出现。昼夜节律的显著程度随纬度的增加而减小。 如：温度的日变化、相对湿度和绝对湿度的日变化、动物的日出夜伏等都是昼夜节律的表现。2、季节节律由于地球公转，产生了季节更替的效应，许多自然地理过程和现象随之出现了以季节（年）为周期的节律变化。如：温带地区夏热冬寒、夏雨和冬雪，河流、湖泊的流水和封冻，树叶的脱落和生长、候鸟的南北迁移，动物的冬眠和夏眠都是季节节律的表现。另外，自然地理环境的周期性节律还有如潮汐现象，有全日潮、半日潮、半月周期潮和月周期潮等。二、旋回性节律（cycle rhythm）旋回性节律是指地理现象重复出现的时间间隔长度不定，或者是按不等的时间间隔重复出现。如：太阳黑子的出现。1、 地质旋回（geological cycle）：岩层的沉积层序非常鲜明的反映了地质旋回的节律性，如在地层剖面上见到的由老渐新反复出现砾岩-砂岩-页岩-石灰岩的岩相更迭及岩层厚度的变化，就反映了从海退到海侵或从地壳上升到下降的旋回节律。地质旋回的节律可以延续很长时间。2、 气候旋回：气候的变迁也呈现一种旋回性节律。6亿多年来地球气候史是以温暖时期和寒冷时期交替的演变为基本特点的，另外还有干-湿的变化三、阶段性节律生物自身特性所形成的节律具有阶段性的特点。这是指生物类群在周期性或旋回性变化的背景上，以一定阶段为周期表现出的突变性的重复。按节律性质划分为两类：生物生长节律和生物进化节律。1、 生物生长节律：每一种生物的生命运动，其生长过程总是经历着个体的出生、成长和死亡，而个体又重复这一过程。2、 生物进化节律：地球生物界的进化不是匀速渐变的，而是表现为阶段性和突变和跃升。从生物进化的过程可以看出，生物各门类从诞生、发展、繁荣、衰退到灭绝具有明显的阶段性节律。概括而言，生物进化的阶段性节律表现为短期内某些生物门类突发性地迅速繁殖，然后进入鼎盛时期。这一时代结束时，大量不同生物门类和不同生态位的动植物发生死亡、甚至灭绝，接着又是新物种大量涌现，高级取代低级，强者淘汰弱者，如此多次反复地发生，阶段性跃进地发展。自然地理环境的稳定性：是指其影响条件发生变动，或人为干扰的场合下，自然地理环境的状态并不会变动过大，或变动后经自我调节机制的作用，使其逐渐恢复原态的性质。对流圈（ troposphere） 大气圈底部对流运动最显著，集中了整个大气质量的3/4和几乎全部水汽。对流层之上的平流层、中间层、电离层和散逸层，尽管不属于自然地理环境，但几乎每一层都对自然地理环境有着重要意义。水圈（hydrosphere） 水圈是地球表层水体的总称，由世界大洋、河流、湖泊、冰川、沼泽、地下水 等组成。含有多种可溶性盐类、有机体、溶解气体。水是地球表面分布最广和最重要的物质，是参与自然地理环境物质能量转化的重要因素。水分循环可以调节气候、净化大气。水分和能量的不同组合使地球表面形成了不同的自然带和地带。沉积岩石圈（lithosphere） 岩石圈的表层，厚度平均有5km，它的上面往往覆盖一层风化壳及土壤，太阳辐射进入只能达数十米深。整个岩石圈经常处于运动状态，如地震、火山、升降运动、水平运动等，造成等级不同的地貌形态。生物圈（biosphere） 地球表层生命有机体及其生活领域的总称，其范围与自然地理环境十分近似，包括植物、动物和微生物 三大类。当能量在食物链中流动时，其转移效益是很低的。下面营养级所存储的能量只有大约10%能被上一营养级所利用。其余大部分能量被消耗在该营养级的呼吸作用上，以热量的形式释放到大气中去。这在生态学上被称为10%定律或1/10定律。生物量金字塔和能量金字塔就是这条定律的说明。大气循环：大气循环是以大气环流的形式进行的，包括了行星风系、季风环流和局地环流三种布同尺度的模式。其中行星风系支配着全球性的大气循环。大气环流的原动力是太阳辐射。高低纬度间获得的太阳辐射不等而产生的热力差异驱使大气不断运动，从而输送着物质与能量，并同时分配地表的热量和水分。水分循环：水分在自然环境中的循环有两种主要方式：通过水本身的相变，从液态或固态转换成气态，随着空气的运动输送到远方，在适当的条件下，再由气态转换成液态或固态返回地表。也成为陆地小循环。液态水在热力梯度力或势能梯度力的作用下，通过洋流或陆