第3章 自然地理环境的时间演化.ppt

,综合自然地理学,IntegratedPhysicalGeography,第3章自然地理环境的时间演化规律,1,IntegratedPhysicalGeography,第3章自然地理环境的时间演化规律,提纲：一、自然地理环境发展的方向性二、自然地理环境的节律性三、自然地理环境的稳定性四、自然地理环境的发展演化五、自然地理环境时间演化基本特点,2,IntegratedPhysicalGeography,第3章自然地理环境的时间演化规律,自然地理环境的演化从低级向高级从简单到复杂不断发展变化,3,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,1.岩石圈发展的方向性（1）地壳的演化地槽区（活动区）地台区（相对稳定区）地洼区（新的活动区）,4,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,（2）地貌的发展戴维斯（Davis）地貌侵蚀循环理论:幼年期青年期壮年期老年期（3）风化壳的发育及土壤的形成波雷诺夫（）的风化发育阶段:物理风化-化学风化富钙阶段富硅铝阶段富铝铁阶段,5,IntegratedPhysicalGeography,2.大气圈发展的方向性原始大气：H2O、CO、CO2、N2、NH3和CH4CO2大气：O2、CO2逐渐增多现代大气：N2、O2大气3.水圈发展的方向性水圈中水体总量逐渐增大海水性质由酸性到弱碱性变化海水含盐浓度逐渐增大,第3章自然地理环境的时间演化规律,6,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,7,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,(1)生命起源无机物简单有机物复杂有机物多分子体系原始生命从无机小分子物质有机小分子物质从有机小分子物质有机高分子物质从有机高分子物质多分子体系从多分子体系原始生命,8,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,（2）生物进化,9,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,植物演化:藻类蕨类裸子植物被子植物,10,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,动物演化单细胞动物无脊椎动物鱼类两栖类爬行类哺乳动物人类,11,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,提纲：一、自然地理环境发展的方向性二、自然地理环境的节律性三、自然地理环境的稳定性四、自然地理环境的发展演化五、自然地理环境时间演化基本特点,12,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,节律性(节奏性、韵律性，rhythm，)：自然地理过程（及其现象）随时间重复出现的变化规律，称为自然地理环境的节律性，简称节律性，或节奏性、韵律性周期性节律旋回性节律阶段性节律,13,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,1.周期性节律昼夜节律月节律季节节律,14,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,2.旋回性节律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的现象。地质旋回气候旋回,15,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,（1）地质旋回岩层的沉积层序非常鲜明地反映了地质旋回的节律性例如：地层剖面由老渐新反复出现：砾岩-砂岩页岩-石灰岩反映：从海退到海侵或从地壳上升到下降的旋回节律。,16,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,地质旋回节律延续时间很长例如：加里东时期：延续2亿年，前半期地壳沉降占优势，后半期地壳上升占优势，随着沉降发生海侵或褶皱运动。海西时期：延续时间稍短，为125百万年，前半期也以沉降占优势，后半期以上升占优势。,17,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,（2）气候旋回气候的变迁6亿多年来，地球气候史是以温暖时期和寒冷时期交替演变为其基本特点的。另外,还有干-湿变化纪内旋回超世纪旋回冰期一间冰期旋回,18,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,世纪内旋回波动周期较短，在几年至几十年范围内。常见周期：22-23及35年竺可桢：中国温度的升降有50-100年周期。,19,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,王绍武：中国20世纪气候趋势：降水：干湿10年周期气温：暖冷20年周期气温降水：暖干-冷湿-冷干-暖湿-暖干40年周期,20,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,超世纪旋回周期长短超过100年以上如:周期1800-1900年的超世纪气候旋回。分两个阶段：寒湿气候阶段，300-500年，期间冰川扩展，河流水量增加，湖泊水位上升；干热气候阶段，1000年以上，期间冰川后退，河流变浅，湖泊水位下降。竺可桢，中国5000气候变迁，有400年，800年和1200年，1700年的周期。,21,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,冰期-间冰期旋回波动周期在1万年以上，甚至超过100万年的气候旋回，第四纪初期极地和温带的冰川作用很普遍。第四纪冰川作用由一系列冰期和间冰期组成。冰期：气候寒冷，冰川覆盖面积扩大间冰期：气候温暖，冰川覆盖面积缩小阿尔卑斯四次冰期：固茨、明德、里斯、雨木三次间冰期,22,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,3.阶段性节律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。（1）生物生长节律罗辑斯蒂曲线（S曲线）,23,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,（2）生物进化节律阶段性的突变和跃升,24,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,提纲：一、自然地理环境发展的方向性二、自然地理环境的节律性三、自然地理环境的稳定性四、自然地理环境的发展演化五、自然地理环境时间演化基本特点,25,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,稳定性指自然地理环境的影响条件发生变动，或人为干扰的情况下，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,26,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,1.正反馈和负反馈如A事物增加，B事物也随之增加，正因果关系若A事物增加，B事物随之减少，负因果关系,27,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,（1）正反馈（positivefeedback）如果回返信息使系统输入或过程原因在原来变化方向上得到放大，进一步偏离初始状态，称为正反馈。当反馈环中一个要素发生变化，通过反馈环中各环节的连锁反应，加强这种变化趋势，使其脱离初始状态。自我增强的作用,28,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,（2）负反馈（negativefeedback）如果回返信息使系统输入或过程原因在原来变化的方向上得到抑制或缩小，趋向回到初始状态，称为负反馈。当反馈环中一个要素发生变化，通过反馈环中各要素的连锁反应，减弱了这种变动，使变化趋于稳定。自我调节作用,29,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,30,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,正反馈是使偏差增强负反馈则使偏差抵消,31,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,2.正、负反馈的关系正反馈的自我增强作用和负反馈的自我调节作用，系统必然是在变动与稳定、增长与衰减间的变化之中。负反馈的自我调节作用强于正反馈环的自我增强作时，系统趋于稳定。正反馈的自我增强作用超过负反馈环的自我调节作用时，系统的稳定遭到破坏，脱离初始状态。,32,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,33,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,自然地理环境不同等级的自然单元都是在历史发展过程中形成和不断向前演化的。稳定只是代表整个演化过程的一个阶段。整个地球表层是不断向前发展，是由简单到复杂的不可逆过程。自然地理环境在某阶段是稳定的，但自然历史的长河又是发展的。负反馈的自我调节作用不会引起自然环境演化的终止，负反馈环的自我调节作用在演化过程中，虽然是起“保守”作用，但它的作用有一定限度，当某些变动超过“阈值”时，自我调节便会失去作用，系统会偏离初始状态。,34,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,提纲：一、自然地理环境发展的方向性二、自然地理环境的节律性三、自然地理环境的稳定性四、自然地理环境的发展演化五、自然地理环境时间演化基本特点,35,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,36,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,大约在46亿年前，从太阳星云中开始分化出原始地球，温度较低，轻重元素浑然一体，并无分层结构。原始地球形成，有利于吸引和积聚太阳星云物质，使体积和质量不断增大，同时因重力分异和放射性元素蜕变而增加温度。当原始地球内部物质增温达到熔融状态时，比重大的亲铁元素加速向地心下沉，成为铁镍地核，比重小的亲石元素上浮组成地幔和地壳，更轻的液态和气态成分，通过火山喷发溢出地表形成原始的水圈和大气圈。行星地球开始了不同圈层之间相互作用，以及频繁发生物质-能量交换的演化历史。原始沉积岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的初期阶段，可以追溯到距今25亿年前的太古代。,1.古代自然地理环境的一般发展过程,37,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,太古代早期（距今25亿年）地球表面有许多小型花岗岩陆块，其间为深度不一古海洋。地壳运动和岩浆活动广泛而又强烈，火山喷发十分频繁，“脱气”过程形成了大气圈和水圈。大气圈富含CO2、水蒸汽、火山尘埃、很少的N和非生物成因的O。陆地是炎热的、荒芜的。后期水圈中陆续出现了蛋白质、核酸、原核细胞、细菌和蓝藻，开始形成生命。,38,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,元古代（距今6-25亿年）大陆地壳逐渐扩大、增厚，火山活动相对减弱，大气中CO2浓度降低，游离氧增加。原核生物进化为真核生物，嫌气生物转化为好气生物，物种数量增多。植物经历第一次大发展，晚期出现了原始动物。造山运动多次发生并使小陆块逐渐拼合为泛古陆。,39,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,古生代（距今2.3-6亿年）泛大陆分裂，形成冈瓦纳、北美、欧洲和亚洲四个大陆。大陆分裂引起海侵。海生无脊索动物空前繁盛，海生植物出现向陆生植物过渡的迹象，鱼类诞生。加里东运动后，古欧洲与北美合并为一个大陆。海西运动后，欧美大陆和冈瓦纳古陆合并，晚二叠纪，亚欧大陆形成。至此，新的泛大陆宣告形成，海退现象相伴而生，鱼类和两栖动物达到旺盛，陆生植物日益繁荣，蕨类森林遍布各大陆。,40,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,中生代（距今0.7-2.3亿年）自晚二叠纪起，泛大陆再次分裂，造山运动强烈。爬行动物繁盛之后又走向灭绝。鸟类、哺乳动物、被子植物欣欣向荣。,41,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,古代自然地理环境的变化主要包括：由构造运动引起的海陆变迁、陆地表面起伏程度的改变以及地面物质的大规模迁移；作为气候变化表现形式的全球冷暖干湿变化，大气环流形势和气候带的改变；生物界的发展。,42,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,2.新生代自然地理环境的发展趋势现代自然地理环境就是通过新生代，特别是第四纪以来的发展变化逐步形成的。第四纪构造运动和气候变迁的直接结果。,43,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,（1）第四纪构造运动强烈的地壳构造运动使新生代的海陆轮廓显著改观，古地中海消失，欧非大陆进一步靠拢，现代大地貌单元基本形成。大陆平均海拔由新生代初300增至875米。巨大的地势起伏影响了气候变化，干扰了自然地理地带分布，而盆地和平原则不断接受河湖沉积。,44,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,（2）第四纪气候变迁高纬地区和中低纬高山地区发生了多次冰川作用，冰期与间冰期交替出现。据研究，每百万年发生的冰川作用既达20次左右，冰期与间冰期的温差约3-4或6-10不等。冰期与间冰期的交替出现，对自然地理环境造成了显著的后果，表现在气候带的移动、地表侵蚀和堆积状况、水文状况、有机界及土壤发生变化，海平面高度变化超过100m，海岸线位移达数百km，厚层黄土堆积等许多方面。,45,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,最近1万年来的全新世时期:冰川大量消融，气候全面转暖，年均温上升8-10，海平面大幅度上升，中低纬山地雪线抬升1000m以上自然地带向极地方向移动5-10个纬度，自然地理环境逐渐具备现代特征。具有显著的波动性。,46,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,（3）人类的产生和发展地球表层系统进化史上最近的重大飞跃。开始时人类只是天然系统中的一个普通消费环节，后来由于人类以社会生产的方式改变生态系统的能量和物质的输入、输出和流通转换，形成了独立的具有更为高级的耗散结构开放系统人类生态系统。火的使用是人类第一次将大量的能量投入到生态系统中，自此以后输入的能量逐渐增多，人类生态系统的进化发展也越来越快。现在人类的活动已极大地改变了地球表层的面貌，人类的作用使具有耗散结构的环境系统进入了一个全新的发展阶段。,47,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,提纲：一、自然地理环境发展的方向性二、自然地理环境的节律性三、自然地理环境的稳定性四、自然地理环境的发展演化五、自然地理环境时间演化基本特点,48,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,伊萨钦科：组成成分的发展都是相互联系的，因此组成成分发展的同时，成分间的物质和能量交换也得到了加强。具有前进式发展的特点，表现为新组成成分的陆续出现，太阳能逐渐积累和自然界地域分异日益强化。发展非直线过程，周期现象并不决定主要发展方向纬度地带性作为普遍规律在发挥了作用。事物矛盾斗争的结果。其中，有机体对环境的适应和改造起着特殊的作用。,49,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,（1）从简单到复杂，从无序到有序能量与物质逐渐以同心圆的形式分异，最初形成岩石圈、大气圈和水圈，随后又从无机环境发展到有机环境，形成生物圈。太阳能在地球表层中的流通转化途径日趋复杂。作为一个开放系统，负熵流不断增加，积累着越来越多的自由能，使它不断进化，形成越来越复杂有序的耗散结构。,50,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalGeography,（2）依次出现了三大耗散结构类型自然地理系统（physicalgeographicsystem）生态系统（ecosystem）人类生态系统（humanecosystem）自然地理系统的演化就是这三大系统的进化发展关系:自然地理系统是生态系统的环境,51,第3章自然地理环境的时间演化规律,IntegratedPhysicalG