中科大地理学教案01自然地理学基础

第一部分自然地理学基础区域与城市经济研究所主要内容综合自然地理学部门自然地理学区域自然地理学－中国自然地理综合自然地理学自然地理环境研究对象－－自然地理环境自然地理环境是地球表层的大气、水、岩石、生物以及其他派生的自然物质共同组成的整体，又称自然综合体或景观。研究任务研究自然地理要素（地貌、气候、水文、土壤、生物等）的相互关系，彼此之间的本质联系和作用效应。研究自然地理环境的动态，从整体上阐明其发展规律，预测其演替趋势。研究自然地理环境的空间分异规律，划分不同等级的自然综合体。确定自然综合体的特征及其开发利用方向，参与经济建设的自然条件和自然资源评价，为因地制宜地利用和改造自然服务。揭示人与自然地理环境的关系，阐明人类与自然地理环境协调发展的正确途径。自然地理环境的物质组成对流圈大气圈底部对流运动最显著的圈层，主要由气态混和物组成，集中了整个大气质量的3/4和几乎全部水汽。下界是海陆表面，上界随纬度和季节变化，平均为10-12km。水圈地表水体的总称。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和重要因素。水分循环可调节气候、净化大气；水溶解岩石中的固体为满足生物需要创造前提。沉积岩石圈岩石圈的表层厚度平均约5km，上面往往覆盖着一层风化壳及土壤（几十米），太阳辐射进入只能达数十米深。岩石圈经常处于运动状态，如地震、火山等，造成各种地貌形态。岩石圈表面的陆地部分是人类和陆地生物的栖息场所，低洼处成为海洋、湖塘的聚集场所。岩石内化物质提供了成土母质，满足植物对矿物质养分的需要等。生物圈地球表层生命有机体及其生活领域的总称。包括动、植物、微生物三大类。主要集中在地球表面上下约100m厚的范围。生物有机体参与各种地理过程的形成和发展，作为自然景观的组成成分并常成为景观中最突出的特征。自然地理环境的能量组成1.太阳辐射能最主要的能量基础，是地球上一切生物现象和非生物现象产生的能量基础。2.地球内能地热：地球组成物质中各放射性元素反应所释出能量，以热的形式储存于地球内部。重力：由地心引力和地球自转惯性离心力的合力所产生的能量。3.潮汐能在月球和太阳的引潮力作用下产生的。自然地理环境的组成要素1.地貌地貌是地壳的表面形态，是转化后的太阳能以外力形式与地球内力相互作用的结果。2.气候气候是大气平均状态和极端状态的多年天气的综合表现。3.水文水文指地理环境中各种水体的形成、时空运动、变化规律以及地理分布规律。4.生物5.土壤土壤是自然地理环境中各要素相互作用下形成的派生要素。自然地理环境中的物质交换1.大气循环：原动力是太阳辐射，高低纬度间因获得的太阳辐射不等产生的热力差异驱使大气不断运动，从而输送着物质和能量。2.水分循环：一种通过水本身的相变输送，一种在热力或势能梯度下输送。3.地质循环4.生物循环生物有机体把太阳辐射转化为化学潜能引起化学元素的迁移改变大气组成成分（O2、CO2）影响改造水圈中的化学成分把太阳能引进成土过程参与某些岩石和矿物的形成5.营养物质循环全球碳循环示意图全球碳循环示意图全球氮示意图磷循环示意图自然地理环境的时间演化自然地理环境发展演化检索表地质时代距今年代（百万年）海陆变迁生物进化植物动物新生代第四纪全新世更新世0～1.75喜马拉雅山强烈隆起

人类出现第三纪上新世1.75～7.0亚丁湾、红海、加利福尼亚湾等海湾裂开显花植物繁盛高等哺乳动物中新世7.0～26.0渐新世26.0～37.5始新世37.5～53.5北冰洋裂开古新世53.5～65.0北大西洋扩展中生代白垩纪65.0～136.0南大西洋裂开被子植物出现鸟类侏罗纪136.0～192.5南极大陆与非洲分离爬行动物三叠纪192.5～225.0非洲与美洲分离裸子植物出现原始哺乳动物古生代二叠纪225～280强烈的海西运动

石炭纪280～345

蕨类植物繁盛两栖爬行动物泥盆纪345～395加里东运动裸蕨植物繁盛两栖动物志留纪395～435

鱼类奥陶纪435～500

无颚类寒武纪500～570

元古代晚前寒武纪600～1000

菌类、有性生殖出现

上寒武纪1000～2000

菌丝和绿藻出现

中寒武纪2000～2500

单细胞、蓝绿澡出现

太古代古寒武纪2500～4500

细菌出现

自然地理环境的时间演化规律自然地理环境时间演化的基本特点自然地理环境的演化具有方向性和周期性特点的一个非常复杂的过程。1.从简单到复杂，从无序到有序地球表层系统的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。同时，太阳能在地球表层中的流通转化途径日趋复杂，最初只在无机环境中以物理、化学的形式流转，后被有机体固化，太阳能在环境系统内部不断积聚。2.三大耗散结构类型自然地理系统、天然生态系统、人类生态系统自然地理系统是生态系统的环境，生态系统在自然地理系统中孕育发展的，由于有机体固定、转化太阳能，引入的负熵流比自然地理更多、更强，更有序、功能更强。人类生态系统从天然生态系统中获取最重要的负熵流，将天然生态系统不断改造成人工生态系统，如农田生态系统、城市生态系统等。人类