自然地理 第五章 地理环境结构和地域分异规律.doc

第五章 地理环境结构和地域分异规律第一节 地理环境的整体性和差异性“什么是地理环境的结构呢？这就是它的整体性和差异性”“所谓整体性就是地理环境各组成要素和各个组成部分之间的内在联系性，它们相互联系相互制约并结成一个整体；这一要素影响另外的要素，这一部分影响另外的部分”“但是整体性不等于均一性，由于地球是一个球形。它表面所吸收的太阳能，各部分是不均衡的；同时地表的组成和结构又不是均质的。因此，地理环境的各组成部分又存在着差异性” 南美洲地理环境的结构李春芬1.1自然地理环境的整体性自然综合体概念：自然环境各要素或各组成部分之间相互联系、相互制约，有规律的结合在一起而成的一个整体。整体内部具有相对一致性，其中某一要素的变化，必然引起其它要素的变化，并不断发展和演变。自然综合体洪堡 提出了地球是一个不可分割的、有机的、各部分相互依存的整体道库恰耶夫 预言将会产生一门研究各自然环境要素相互联系的科学综合自然地理学前苏联地理学家 建立严格的地理体系自然地理系统概念：地球表层各自然地理成分在能量流、物质流和信息流的作用下结合而形成的具有一定结构，能完成一定功能的自然整体。系统：由若干要素以一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体。系统论的基本思想方法，就是把所研究和处理的对象，当作一个系统，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性卡列斯尼克认为，“自然地理结构”是指各要素之间互相作用和互相联系的性质。伊萨钦科把自然地理结构定义为：建立在景观组成部分之间内在联系的动态系统基础上的空间时间组织（现代地理学，1997年）。索恰瓦（1976年）则认为，每个地理综合体的结构应从空间结构和时间结构这两个方面来考虑。空间结构是时间上稳定的地理综合体各组成要素的分布格局；时间结构是维持着空间结构的地理综合体在状态上一系列变化的结局。 根据上述认识：地球表层系统的整体性，就是地球表层这个物质系统的整体性结构和由此产生的整体功能及其时间演化的规律性。 整体性的强弱，取决于各组分间结构的完备性和功能的协调性。 地理系统的特点地理系统结构是物质流和能量流进行运转的渠道，是建立各单元或子系统之间的骨架。各单元或子系统的联系总是通过系统的结构而得到体现。地理系统的功能是由其结构决定的，整体功能大于各要素独立功能之和。自然环境的整体性是地球表层这个物质系统的整体性结构和由此产生的整体功能及其在时间上的演化规律的表现。自然地理系统可在其内部各组分之间发生能量、物质、信息的流动，也可以与外界环境发生物质、能量、信息的交换。地理耗散结构热力学第二定律（18501851）能量倾向于从密度较高的地方流向密度较低的地方，直到一切都达到均匀为止。 在一个孤立系统中，由于热量总是由高温物体自动地传向低温物体，而不能做相反的传递，直到两个物体达到相同的温度。是一个不可逆的自发过程。熵表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。空间中能量越均匀，熵就越大，系统也就越混乱无序。一个系统熵的变化有两部分，一部分是由外界环境输入的熵，叫熵流，另一部分是自己系统内部产生的熵，叫熵产。熵流可以大于 、等于、或小于零。而系统内部自己产生的熵则永远只能大于，或等于零。即是说；“对于孤立体系，系统的熵只能向着熵增加的方向运动”。系统是自发地逐渐走向无序状态。如用此观点来认识宇宙的发展过程，由于宇宙中熵的不断增加，最后会达到它的最大值，这时宇宙所处在的状态叫“平衡态”。在“平衡态”时，整个宇宙呈混乱无序，一切运动都已停止，宇宙出现了“热寂”。耗散结构理论（ dissipative structure ）1969年比利时的普里高津在国际“理论物理与生物学会议”上发表了结构、耗散和生命一文，提出了耗散结构理论 在研究偏离平衡态热力学系统时发现，当系统离开平衡态的参数达到一定阈值时，系统将会出现“行为临界点”，在越过这种临界点后系统将离开原来的热力学无序分支，发生突变而进入到一个全新的稳定有序状态；若将系统推向离平衡态更远的地方，系统可能演化出更多新的稳定有序结构。普里戈金将这类稳定的有序结构称作“耗散结构” 普里高津在研究了大量系统的自组织过程以后，总结、归纳得出，系统形成有序结构需要下列条件：系统必须开放 远离平衡态 非线性相互作用 涨落，指对系统稳定状态的偏离 系统自组织耗散结构的形成 地理系统的负熵太阳能水 地理耗散结构理论。任何远离平衡的开放系统都能在一定条件下通过与外界的物质、能量交换发生非平衡相变，实现从无序向有序的转化，形成新的稳定的有序结构，即耗散结构。自然地理环境的基本特征决定了它是一个远离平衡状态的开放系统，即地理耗散系统。小结：自然地理环境整体性的思想，实际上经历了三个发展阶段：1. 自然综合体学说阶段，其特点是从自然地理要素具有相互联系来认识整体性；2. 地理系统学说阶段，特点是从地理环境的结构和功能来认识其整体性；3. 耗散结构理论阶段，特点是从地理环境是一个非平衡有序开放系统的角度认识其整体性。回顾：自然综合体的整体性传统的观点:所谓整体性,就是自然地理综合体各组成要素和各组成部分之间的内在联系.它们相互联系相互制约并组成一个整体;这一要素影响另外一个要素,这一部分影响另外的部分 .缺点：是以自然综合体学说为基础，按照地理现象和地理事物的因果联系法则，揭示自然地理环境的动态特征。不能用精确的、定量的关系表述原理。 回顾：自然地理系统的整体性对照传统的整体性概念，系统结构和功能的整体性，既符合前述基本原理所阐述的内容，又有可能定量地反映地球表层物质能量变换的确切关系，从而弥补了前述原理在表达方法上的不足。故自70年代以来，已受到各国学者的高度重视。 第二节 地理环境的地域分异日常生活中或在旅行途中，可以得到到地域分异现象地感性认识。2.1 地域分异的定义地域分异（areal differentiation，regional differentiation ）：地理环境整体及各组成成分的特征，按照确定的方向发生分化，以致形成多级自然区域的现象，称为地理环境的地域分异地表圈层的结构和垂直分化，也是空间分异现象，但并不视作地域分异2.2 地域分异因素基本的地域分异因素1.太阳能沿纬度方向分布不均（地带性因素）2.海陆分布、大地构造和地貌差异（非地带性因素）除基本地域分异因素的基础上，有学者提出了派生的地域分异因素和局部的地域分异因素 派生的地域分异因素 自然地理环境在两种基本地域分异因素的共同作用下所产生的新的地域分异因素，叫派生性分异因素，两种基本的地域分异因素的作用大致均等，很难分出以哪种因素为主 局部的地域分异因素 在两种基本的地域分异因素作用的背景下，还存在着使自然地域发生局部的中小尺度分异的因素，这类因素称为局部的地域分异因素 地域分异规律：制约或支配地域分异的规律 地域分异规律是指自然地理综合体及其各组成成分的特征在某个确定方向上保持相对一致性或相似性,而在另一确定方向上表现出差异性,因而发生更替的规律地带性学说2.3 地域分异的尺度不同的地域分异因素所造成的分异现象，涉及的空间范围有着极大的差别，因此，地域分异具有不同的规模或尺度。通常以分异现象所涉及的范围为依据，分为大、中、小三种尺度。1.大尺度地域分异（1）全球性地域分异（2）全大洋和全大陆地域分异（3）区域性地域分异2.中尺度地域分异中尺度地域分异是在非地带性分异因素控制下所形成小尺度地域分异（地方性分异）在中尺度分异的背景下，由于局部因素引起的小范围地域分异地方性分异规律对地域分异现象的归纳大尺度分异是在基本分异因素影响下出现的，其产生大区域的自然地理单元，对这种尺度地域分异一般采用个体研究，研究每个单元的特征、发展演化规律等。中、小尺度分异是在上述基本分异单元内部，在地方性、局域性分异因素影响下产生出来的。这种分异产生的单元数量众多，单元的特征也往往具有重复性，因此对于这些单元的研究，我们一般采用的是类型研究，即研究每一类型单元的特征和发展演化规律。第三节 地理环境结构的纬度地带性3.1 热力分带性纬度地带性分异（地带性分异）是基础地带性分异因素（太阳能的沿纬度分布的不均）所造成的大尺度地域分异。热力分带性全球性地域分异现象： 太阳辐射随纬度分布不均（低纬区辐射值高而高纬区辐射值低）导致地球表面获得的太阳辐射能发生沿纬线方向延伸、随纬度方向更替的分带现象，这种分带现象具有全球规模，在大陆和海洋均有明显表现，是自然地理环境发生地带性分异的基础。机理：地球表面的热能主要来自于太阳辐射（99.98%）热力分带和热量带主要表现为辐射平衡值和气温指标1地表辐射平衡指标2 10积温3.2 大陆纬度地带性分异纬度地带性规律在大陆上的具体表现，各地理环境要素（气候、水文、风化壳、土壤、生物群落甚至地貌）或自然综合体沿纬线方向（东西）延伸，纬度方向有规律地更替的地域分异现象气候降水量土壤植被植被的生长受到气候（水热条件）、土壤等因素的综合影响，能很好的反应自然地理环境的地域分异地貌由于地貌的外营力因素具有纬度地带性，因此决定于外力作用的地貌特征都具有一定的纬向地带性。地貌的纬向地带性分异尤其与气候带相适应，在不同气候带内有不同的水热组合，促使外力作用的性质和强度发生变化3.3 自然地带学说道库恰耶夫创始人在研究俄国的土壤分布时，发现土壤的分布具有分带性的现象，同时他还观察到地表的自然景观也有分带性（例如气候带、土壤带和植被带等）的现象最早提出土壤是在母质、气候、地形、生物和时间等这五项因素相互作用而形成的概念。以发生学的观点从事土壤的分类，并划分出俄国的主要土壤带，建土壤地带性学说，是土壤地理学的奠基者，也是土壤发生学派的主要创始人。此外他还论证自然现象的地理性规律把土壤地带性学说发展为自然地带学说；着有俄国的黑钙土(1883)和关于自然地带的学说(1899)等。“由于地球离太阳所处的一定位置，地球的自转公转及其球形，使气候、植物及动物在地表上的分布，皆按着一定严密的顺序由向南有规地排列着，因而将地球分为若干带，如极地带、温带、亚热带、赤道带等。但如果成土因子的成带状分布那么其成果（土壤）在地球上的分布也应当具有一定的地带性，这些地带或多或少是平行于纬圈的。”1900，将北半球细分为北极带（苔原土）、北方森林带（淡褐色灰化土）、森林草原带（灰色土）、干燥草原带（栗钙土和褐钙土）、干旱荒漠带（黄色和白色土）以及亚热带（砖红壤）等共7个世界性地理带20世纪自然地带学说的发展（1）揭示了水热组合关系在地域分异中的重要作用（2）查明了地理要素组成的整体自然地理环境具有地带性（3）对地带性规律的研究由陆地扩展到海洋（4）揭示了沿海与内陆纬度地带谱不同的事实（5）确认了非地带性区域内存在着地带性地域分异（6）对地域分异规律的量化和模型化研究陆地自然地带的划分1.采用热量带加自然带中的典型植被进行命名（刘南威）（1）赤道雨林带 （7）温带荒漠带（2）热带季雨林带 （8）温带草原带（3）热带稀树草原带 （9）温带阔叶林带（4）热带荒漠带 （10）寒温带针叶林带（5）亚热带荒漠草原带 （11）苔原带（6）亚热带森林带 （12）冰原带第四节 地理环境结构的非地带性4.1 海陆分异海洋和陆地是自然地理环境的基本差异太平洋、大西洋近于南北走向，故海陆引起的分异主要沿经线方向延伸，大致按经度方向由沿海向内陆发生变化 4.2 海陆起伏分异海陆起伏分异也是在非地带性因素（地球内能）作用下形成的地域分异4.3 大陆形状分异大陆外形多呈三角形，尖端指向南方4.4 陆地干湿度分带性又称为干湿度地带性、“经度省性”，指自然地理环境各组成成分和整个自然综合体，从沿海向内陆方向发生有规律的更替，属于全大陆尺度内非地带性地域分异大陆、海洋的存在以及由此引起的海陆水汽环流（由距海洋远近造成的降水量分布差异）是主要成因，即水分条件的差异所造成的干湿度分带性在高纬和极地表现并不明显，但在中低纬度表现很典型水平地带性大陆的地带性分异格局实际上是纬度地带性和干湿度地带性共同作用的产物陆地的地带性分异不可避免的叠加了纬度地带性和干湿度分带性的影响，将在两者共同影响下的地域分异称为水平地带性水平地带性分异是在纬度地带性分异和干湿度地带性分异规律控制下的陆地自然地理环境的分异规律，与“垂直地带性”分异相对应水平地带性的主要分布图式：1.在某些大平原或低山丘陵分布区，纬度地带性表现明显（如欧亚大陆中部）2.干湿度分异占优势的地方，水平地带延伸方向严重偏离纬线方向（北美大陆西部）3.海陆分界线斜交时，热量分异和干湿度分异同时起作用，水平地带延伸方向与纬线斜交（我国华北、东北）4.5 构造-地貌成因的地域分异相对应于一定大地构造单元的地势、地貌分异所造成的非地带性地域分异相对大地构造而言，地势地貌在对地表及其他组分具有更直接的影响大地构造-地貌分异可形成不同等级的区域单位4.6 地方气候差异引起的地域分异地方气候: 是指中等范围的、在自然和人类活动下形成的特殊下垫面条件下形成的气候，其垂直范围为几十米至几百米，水平范围由几十公里至几百公里，如盆地、湖泊、林区和城市等的气候。大气候：主要由特殊环流所形成的较大空间尺度的气候。如季风气候，其垂直范围可达几千米以上，水平范围可在几百公里以上。小气候：小范围的、低层的气候，如某一农田、林地、房屋的气候等，这种气候的垂直范围只有几米或几十米，主要受下垫面和人类及生物活动的影响，特点是垂向上差异大、水平方向上变化大、时间上变化快。湖泊、海岸气候海岸气候：相对湿度高、湖泊气候：温暖湿润城市气候城市是陆地上最大的人工生态系统，是直接受人类活动改造出来的一种地理景观。在这里也出现了有别于大气候的城市地方气候。该气候的特点是：气温高、湿度低、大气灰尘含量高、降水稍多、风力相对较小。如果仅就气候影响下出现的自然景观来讲，城市区域的自然景观与郊区或农村的的自然景观是有分异的。地方风在平流天气影响下，受到地形影响，产生的特殊的地方性风如：焚风、布拉风、峡谷风等4.7 地带性区域内的非地带性即“省性”分异，指地带性区域（如自然带）内的非地带性分异，是地带性分异因素和非地带性分异因素共同作用的结果。气候带的省性（气候带）综合省性（亚欧大陆中纬度）中纬度地带性区域（哪些大陆地带性区域）带段性分异即非地带性区域内的地带性分异，带段性自然地带不能横跨整个大陆，仅为自然地带一段，属于大陆内部的区域性地域分异，是地带性和非地带性地域分异因素共同作用的结果（大陆的东岸）4.8 小尺度非地带分异局部地势起伏、地貌部位、小气候、岩性、土质、地表水和潜水的排水条件差别形成的自然景观分异1.地貌部位-小气候变化引起的分异导致水热条件的重新分配，形成不同的小气候；导致地表排水条件、潜水面的深度不同；甚至引起外力作用的特点也不同，从而使自然环境个组分、自然综合体产生分异河谷地貌：河床、河漫滩、阶地分水岭-河床，水分条件是越来越好，潜水面深度是越来越来越浅；植被是越来越喜湿；侵蚀是越来越弱，堆积是越来越强，风化壳或土壤层也越来越厚。所以在坡麓以上的山坡侵蚀区主要以乔木灌丛景观为主，阶地河漫滩是喜湿性植被或作物分布区。2.岩性土质的影响土壤中的矿物质成分是岩石风化的产物，岩石性质不同，风化产物也必定不同，它不仅影响风化产物颗粒的粗细，也影响风化产物的化学成分，从而影响生物的生存环境，影响自然综合体特征。4.9 垂直带性分异一.垂直带性分异概述概念： 垂直带性分异：山地特有的非地带性地域分异，在山地具有足够海拔和相对高度的前提下，气温随着地面高度的增加而逐渐降低，以及在一定高度范围内降水量随高度发生有规律的变化，使自然地理综合体及其组成成分（土壤、植被、水文特征、地貌特征等）大致沿等高线方向延伸，而随山势高度发生带状更替的分异规律如赤道雨林地区的山地：基带为赤道雨林-山地热带雨林-山地亚热带常绿阔叶林-山地温带落叶阔叶林-山地温带针阔叶混交林-山地寒温带针叶林带-山地灌丛-亚高山草甸带-高山寒冻风化带-高山冰雪带。垂直带性的形成机制二.垂直带谱垂直带谱：垂直带性分异的产物，山地各垂直带的更替顺序及其组合形式，垂直自然带底部第一带称为基带，最高的垂直带称为顶带两条界线雪线：指永久冰雪带的下届，雪线高度受当地气温和降水的影响，高山冰雪带是衡量垂直带发育完备的标志树线：山地上郁闭森林分布的上届，其下发育着以乔木为主的森林，以上则是无林带；树线与最热月平均气温10的等值线相吻合垂直带谱的特征（一）垂直带谱性质决定于基带性质，而基带性质则受山地所处的水平地带的控制，按基带性质的差别，垂直带谱主要可分为海洋性带谱与大陆性带谱海洋性垂直带谱（二） 垂直带谱中不出现比基带纬度偏低的带（三） 垂直带谱上是否出现高山冰雪带是衡量垂直带发育是否完备的标（四） 垂直带谱虽在一定程度上与纬度地带谱相似，但两者有明显差别基带以上垂直带带厚度远小于纬度地带宽度垂直带谱仅在沿垂向更替的特征上与纬度地带谱沿纬度更替相似，但垂直带谱无法完整体现或重复纬度地带谱（五）.山地坡向的差别影响着垂直带谱的结构和特征迎风坡降水多，可发育多个垂直带性森林植被，而背风坡受到焚风效应的影响，则往往出现单一的干旱景观三.中国垂直带性分异特征我国是多山地、高原国家，在东部季风区、西北干旱区和青藏高原区三大自然区内垂直带结构类型有明显差异1.东部季风区：自山麓至山顶，湿润程度虽有一定增加，但其变化不显著，热量条件的改变是影响自然景观变化的主要因素；垂直带谱以山地森林分带为主体，具有海洋性垂直带谱的特征，处于不同纬度的山地垂直带谱结构反映出山地所处水平地带的特征2. 西北干旱区：从山麓至山顶，气温降低，湿润程度在一定高度内则逐渐增高，影响自然景观分布的主要因素是水分条件；从半干旱到干旱区，森林带不断减少，直至缺失，表现出大陆性垂直带谱的特征青藏高原区：垂直分带现象显著，垂直带与水平自