51自然环境的整体性以青藏高原为例

刹那华彩与永恒底色自然环境整体性——以青藏高原为例【选择性必修一】第五章

自然环境的整体性与差异性30°N撒哈拉沙漠内夫得沙漠鲁卜哈利沙漠印度大沙漠“青藏科考空白必须由中国人自己来填补”。——1973年中国科考队长孙鸿烈时光镜头里的青藏高原1973年中国青藏科考队成立，1973年到1976年期间，从喜马拉雅山脉到藏北无人区从横断山脉到阿里高原，团队几乎用脚步丈量了青藏高原全境，获得数以万计的第一手科学资料，填补了青藏高原科学研究的空白。下图为第一次科考过程中的珍贵照片。第一幕：认知·永恒底色——解码自然环境的整体性它大约从4000万年前青藏高原逐渐隆升，现如今是地球上最大的高原，平均海拔超过4000米。它还有很多耀眼的“别称”：“世界屋脊”“地球第三极”“亚洲水塔”……请给青藏高原加上3个形容词或者动词

的/地青藏高原如果让你拍下一张最符合你心中的青藏高原影片，你会如何拍摄？冰川地貌蓝天

淡云湖泊高寒草原牦牛冻土自然地理环境的基本要素岩石地貌大气水文土壤生物印度板块与欧亚板块碰撞数千万年前剧烈隆升小结：自然环境要素相互联系（一因多果）思考1：自然要素的共同作用气候

地形地貌生物土壤水文气候

地形地貌生物土壤水文高原高山气候

气候高寒大气稀薄光照强烈昼夜温差大海拔高，地形以高山、高原为主；冰川地貌广布冰川广布湖泊星罗亚洲水塔土层浅薄土壤贫瘠冻土广布植被稀疏生物量少高寒草原生产力低耐寒动物以青藏高原为例“相互联系、相互制约、相互渗透”练习：自然环境要素之间的联系（思维模型）青藏高原地域辽阔，海拔变化较大，从最高海拔8848米到最低100米，巨大的相对高差使得青藏高原生态环境复杂多样，不仅形成了独特的高寒草原与高寒草甸生态系统，还兼有沙漠、湿地和森林等多种类型自然生态系统。补：青藏高原上的动植物

西藏那曲地区地形以高原丘陵为主，地表84％是草地，高嵩草、矮嵩草、紫花针茅是牦牛主要的饲用植物。牦牛四肢粗健，皮毛厚实，心肺发达，耐饥渴，是那曲地区主要畜种之一，每年10月是牦牛适宜屠宰期。早年牦牛主要作为役用（耕作、运输），近十多年来，随着牦牛奶、牦牛肉干、牦牛绒衫、牦牛工艺品等上百种产品生产加工，牦牛产业在那曲地区快速兴起。下图是那曲地区示意图。【例1】分析牦牛成为那曲地区主要畜种与当地自然地理环境的关系。高原丘陵气温低皮毛厚实心肺发达四肢粗健牦牛空气稀薄高原腹地降水少草地广阔耐饥渴食草动物那曲牦牛四肢粗健，适应当地高原丘陵地形；皮毛厚实，适应当地寒冷的气候；心肺发达，适应当地缺氧的环境；耐饥渴，适应当地干旱的环境；草场面积大，牧草丰富。小结：自然环境要素相互联系（一果多因）总结：从整体性角度简述青藏高原地理环境特征青藏高原区地理环境的整体性：地形：气候：水文：土壤：植被：动物：以高原为主，高原上有许多高大山脉，山脉间是宽广的盆地和谷地；年均温低，高寒，光照强烈、大气稀薄、气温日较差大，年温差小；冰川广布，许多大河（澜沧江、雅鲁藏布江等）的发源地及水源涵养地；发育程度差，土层薄，比较贫瘠，冻土广泛分布；东南部森林植被较好，向西北方向出现高寒草甸草原、高寒荒漠；以食草、抵御寒冷能力强的动物为主，如牦牛（青藏地区特有的畜种）。思考2：认知自然环境的整体功能植物大气土壤叶绿素热量和CO2水分无机盐水圈岩石圈提供提供提供光合作用生产出有机物1.自然地理环境的生产功能指自然地理环境具有合成有机物的能力。其主要体现在植物的光合作用【自主思考】热带雨林地区与青藏高原地区相比，生产功能更强的是？太阳辐射、热量、水分、土壤、地貌等自然环境要素组合好植物种类丰富多样生物量越大青藏高原热带雨林露生层树冠层林下层灌木层草本层自然环境的整体功能——生产功能思考2：认知自然环境的整体功能2.自然地理环境的稳定功能

指各自然地理要素通过物质和能量的交换，使自然地理环境的性质保持稳定的能力。食物、水源丰沛，避风处、含盐土壤充足食物、水源丰沛，避风处、含盐土壤不足存活率______

数量_____存活率______

数量_____上升增加下降减少对自然环境影响较大自然环境恢复青藏高原西北部可可西里藏羚羊数量与环境的关系材料：可可西里位于青藏高原西北部海拔多在4500米以上，是藏羚羊的主要栖息地。藏羚羊的繁殖率各年变化不明显，存活率却变化显著。若冬季食物、水源充足，寒潮少发，藏羚羊存活率上升，数量增加。当数量增加以后，食物、水源相对不足，避风处相对缺乏，藏羚羊存活率下降，数量减少。因此，在自然状态下，藏羚羊的数量虽然随着环境变化有所波动，但基本稳定。思考：阅读材料，讨论分析完成下面学习任务。探究学习：藏羚羊数量与环境的关系（1）推测可可西里地区的气候与植被特点。（2）说明可可西里地区动物(如藏羚羊)的数量更易受环境条件影响的原因。气候：高寒气候，昼夜温差较大；

可可西里地区气候高寒，草类稀疏，食物产量有限且受环境条件影响明显，动物生存高度依赖食物、水源等特定环境条件，因此动物数量更易受环境条件影响。植被：以高寒草甸为主，植被较为稀疏，生产力较小。

探究学习：藏羚羊数量与环境的关系（3）藏羚羊的数量虽有波动，但基本稳定。这种现象符合什么地理原理？在无人类干扰的情况下，藏羚羊的数量总体维持稳定，符合自然环境的稳定功能。环境食物、水源丰富，寒潮少发避风处多、含盐土壤充足藏羚羊存活率上升数量增加环境食物、水源缺乏避风处少、含盐土壤不足藏羚羊存活率下降数量锐减探究学习：藏羚羊数量与环境的关系整体性内涵：自然地理要素通过三大循环过程进行着物质迁移和能量交换，形成一个相互渗透、相互制约、相互联系的整体。气候

地形地貌生物土壤水文水循环大气大气陆地海洋水汽输送径流输送降水蒸发降水蒸发岩石圈物质循环岩浆岩变质岩沉积岩岩浆生物循环植物微生物环境动物有机物有机物无机物无机物生

物

循

环水

循

环岩石圈物质循环大气大气陆地海洋水汽输送径流输送降水蒸发降水蒸发水循环示意图动物环境微生物植物生物循环示意图岩浆岩沉积岩变质岩岩浆岩石圈物质循环示意图(1)改变地球大气成分；(2)改变陆地水元素组成；(3)改变陆地水循环过程；(4)促进石灰岩等沉积岩和煤炭、石油等化石能源的形成；(5)影响着岩石的风化；(6)促进土壤的形成。探究学习：图中涉及哪几种物质循环过程？二、地球档案中的青藏高原（思考2自然环境的统一演化）科考队全面完成了近260万平方千米的考察，积累了大量的科学资料，出版了近百部专著和论文集，取得了举世瞩目的成就。由于当时条件简陋，只能有最简陋的仪器和设备对青藏高原的地理环境做最简单的记录和分类。

青藏高原的三个形容词，能够一直保持时效性吗？青藏高原环境会不会变化？青藏高原一直都是那么“高寒”吗？有什么方法能够追溯/反演青藏高原历史时期的自然环境呢？地球档案中的青藏高原（思考2自然环境的统一演化）树芯（百年—千年尺度）冰芯（千年—万年尺度）岩芯（万年以上尺度）尺度的差异？方法的不同？测年的原理？这三种为什么可以作为反演青藏高原历史环境的工具？它是通过怎样的方式记录的？200万年前的高山栎甘肃省和政地区发掘的巨犀生活于：3300多万年前甘肃省和政地区发掘的铲齿象生活于：1600万年前200万年前的高山栎格拉丹东地区古网迹化石：表现为规则整齐的六边形网孔，能够表明该地区当时海洋环境地球档案中的青藏高原科学家发现的化石群札达三趾马化石：距今460万年前中国地质大学博物馆展出的三趾马化石20世纪60年代，考察队于海拔5900米左右发现的一片树叶化石，经鉴定，这是200万年前的高山栎（现在的高山栎普遍分布在3000米以下）。随后，考察队在距今460万年的地层中又发现了三趾马等亚热带草原动物化石（生活在2000米以下）。随后，在距今约2亿年地层中再次发现并确认古网迹化石（一种海洋生物遗迹化石）。思考2：阅读材料和化石信息，分别说出距今2亿年、460万年和200万年青藏高原的气候、地貌和生物特征。地球档案中的青藏高原（思考2自然环境的统一演化）青藏高原2亿年前460万年前200万年前目前地形气候生物20世纪60年代，考察队于海拔5900米左右发现的一片树叶化石，经鉴定，这是200万年前的高山栎（现在的高山栎普遍分布在3000米以下）。随后，考察队在距今460万年的地层中又发现了三趾马等亚热带草原动物化石（生活在2000米以下）。随后，在距今约2亿年地层中再次发现并确认古网迹化石（一种海洋生物遗迹化石）。思考2：这些特征随时间的变化是受哪个主导要素影响的？如何表达青藏高原随高度变化演变的过程？青藏高原2亿年前460万年前200万年前目前地形海洋（0米以下）平坦（2000米以下）高山高原（3000米以下）高山高原（4000米以上）气候热热暖湿冷干生物海洋生物亚热带草原动植物乔木、林草原、牦牛地球档案中的青藏高原（思考2自然环境的统一演化）小结：自然环境发生发展的统一性（牵一发而动全身）地貌的变化造成气候和生物等要素的协同变化，进而造成青藏高原整体环境的变化。海拔增高西高东低变为高原山地气候高寒的青藏高原气温降低青藏高原隆起降水减少地阻挡水汽进入气气适应高寒环境的生物生暖湿的青藏高原要素变化/干扰整体响应冰川发育大河之源水冻土广布土目前西北地区景观图地球档案中的青藏高原（思考2自然环境的统一演化）地球档案中的青藏高原（思考2自然环境的统一演化）距今3400-2300万年距今2300-530万年这是哪里？有什么变化？变化原因？高原的“造化”之功并未止步于其边界，它通过改变大气环流，将影响力投射到千里之外。西北地区远古环境复原图思考3：结合材料和图示，运用整体性原理说明青藏高原隆起促进西北荒漠形成的过程。阻挡水汽到达西北动植物减少西北荒漠西北降水少、干燥青藏高原隆起风化强戈壁沙漠广土壤贫瘠河流稀少地球档案中的青藏高原（思考2自然环境的统一演化）地西北荒漠气水土生青藏高原要素变化西北各要素变化西北整体演变黄土高原如何形成的？江南地区环境有何变化？如何从整体性的角度分析原因？课后有兴趣探究。地球档案中的青藏高原（思考2自然环境的统一演化）小结：自然环境整体性表现改变大气环流阻挡西南风增强西北风加强东南风西北荒漠黄土高原江南水乡统一演化整体性表现整体性分析方法自然环境要素相互联系一因多果一果多因自然环境统一演化区域内表现：一个要素的变化影响到整体的变化（牵一发而动全身）区域间表现：一个区域的变化不可避免地会影响到其他区域板书设计气候

地形地貌生物土壤水文高原高山气候

气候高寒大气稀薄光照强烈昼夜温差大海拔高，地形以高山、高原为主；冰川地貌广布冰川广布湖泊星罗亚洲水塔土层浅薄土壤贫瘠冻土广布植被稀疏生物量少高寒草原生产力低耐寒动物以青藏高原为例一个整体两种功能生产功能强弱、地区差异（分尺度）稳定功能

三大循环岩石圈物质循环水循环生物循环四种表现一因多果、一果多因、牵一发动全身（区域内）、影响其他区域（区域间）五大要素印度板块与欧亚板块碰撞数千万年前剧烈隆升第二幕：从史诗到警示！——人为干扰的生态冲击核心问题：自然演化与人类干扰未来的青藏高原会怎样？听说青藏高原正在变暖变湿？

这是报告中给出的过去一千年气候变化、气温变化的时间状况。其中数据里面多一半的证据都来源于树木年轮。

最近200年上升尤为明显？！人类干扰？！中国科学院院士方小敏：当前，青藏高原正经历着以“变暖变湿”为总体特征的深刻变化，具体表现为冰川加速退缩、永久冻土退化、湖泊扩张等。我们需要科学、辩证地看待这一过程：短期内，部分区域植被活动有所增强，生态环境似乎有所改善；但长远看，其带来的挑战是根本性和全局性的——冰川退缩影响长期水资源安全，冻土退化威胁工程设施稳定，极端天气事件增多，以及可能通过进一步影响全球气候。材料一：草毡层是高寒草甸地表由活根、死根、凋落物与土壤缠结形成的毯状层，是自然环境各要素相互作用的产物。其形成需千年之久，低温抑制微生物活动减缓有机质分解；水分保障植被生长，提供物质来源。草甸植物光合作用生产大量有机质，其发达须根系像网络，将有机残体和土壤颗粒编织形成稳定结构。草毡层形成后可以涵养水源、固存碳汇、保持水土，维持和稳定高寒生态系统，它很脆弱。2025年9月19日。艺术家蔡国强与户外品牌始祖鸟合作，在西藏喜马拉雅山脉海拔约5500米的江孜热龙地区举办了一场名为《升龙》的烟花艺术项目，引发了巨大的环保争议，官方调查确认造成生态破坏，需承担赔偿责任。小插曲：一场戏剧表演对青藏高原自然环境的影响小插曲：一场戏剧表演对青藏高原自然环境的影响小插曲：一场戏剧表演对水圈的影响污染物（通过大气降水、气溶胶等方式）进入陆地水体，通过水循环流入地表水和地下水，污染水源。黒碳（烟尘）覆盖在冰川表面，降低地表反射率，吸收太阳辐射能力增强，加速冰川消融。酸性物质与金属离子溶于雨水雪水，导致水体酸化，严重威胁水生生态系统。小插曲：一场戏剧表演对大气圈的影响排放到大气的颗粒物增多冰川融化，局部气候改变扰动局部大气运动小插曲：一场戏剧表演对岩石圈的影响冰川消融后的融水沿岩石裂隙向深处渗透反复冻融加速岩石破碎崩解山体稳定性下降，地质灾害风险提高小插曲：一场戏剧表演对生物圈的影响污染物的直接影响栖息地破坏，生存空间压缩（生态连锁反应）食物链污染物通过进入呼吸道与食物链富集直接毒害动物。草场退化与栖息地破坏压缩生存空间。从植被到食草动物直至顶级捕食者(如雪豹)，整个食物网均受波及。小插曲：一场戏剧表演对土壤圈的影响酸性沉降导致土壤酸化，加速养分流失，破坏土壤结构，抑制植被生长。酸性沉降污染沉降重金属污染造成土壤板结，降低土壤透气性和透水性，阻碍植被根系发育植被退化植被退化后水土流失加剧，表层土壤有机质减少，土地生产力进一步下降。鲜明的对比：自然演化vs.人为干扰特征维度永恒底色(自然演化)刹那华彩(干扰响应)时间尺度漫长、渐进(慢)快速、瞬时(快)协调性协调、统一(谐)失谐、不同步(乱)结果稳定、功能增强(稳)失衡、功能退化(险)结论：自然环境对干扰的整体响应性

机制：某一要素受扰

→

要素连锁反应

→

整体特征改变特点：快速|失谐|因人类干扰增强而凸显第三幕：抉择·和谐之道——探寻人地共生的智慧路径核心任务：做出合理的裁决

当前

→千年

千万年如何将审慎的智慧，变为守护圣地的刚性准则？

气候变暖背景下，青藏高原各要素受到自然和人文因素的干扰发生连锁变化，整个自然环境有了一定的改变。

自20世纪80年代以来，可可西里地区气温持续上升，降水增加。2011年8月中下旬至9月上旬的强降水导致卓乃湖湖水外泄，依次贯通了库赛湖、海丁诺尔和盐湖。

近年来，我国青藏高原上的热融湖发展迅速，在一些地区形成了繁星一样的“星宿海”，冬季湖泊冰面可见一串串甲烷气泡冻结在冰层中。有些热融湖也会出现停止生长现象，热融湖是因热融作用引起地表塌陷形成的凹坑集水而成。湖盆会被水生植物、泥炭和沉积物充填。

思考5：结合材料及整体性原理，举例说出气候变暖对青藏高原各要素带来的影响。

走向未来的高原（思考3自然环境对干扰的整体响应）气温升高地水气候变暖土生气候变暖→冻土消融→地面坍塌（地表形态）→凹坑集水→水域面积增加→水生生物多样性↑→改变土壤结构气候变暖→湖泊水量上涨→湖泊溃决→水循环气候变暖→冻土融化→释放温室气体……气候变暖→局地区域变干→沙漠化加剧→生物要素连锁变化→区域环境快速变化→不利于人类适应人类活动是否可以通过改变地理要素的方式缓解区域问题？加强区域研究材料：2025年7月19日，青藏高原雅鲁藏布江下游水电工程正式开工。该工程总投资约12万亿元，是我国继三峡工程后的又一个超级水电项目，该工程主要采取“小型水坝、截弯取直、隧洞引水”的开发方式，将建设5座梯级电站，是一项融合经济、生态、战略的综合型工程。其在贡献清洁电力的同时，也对自然环境产生深远影响，该工程改变局部水文特征，影响河流泥沙输送与河道形态。"截弯取直"可缩短河道路径、集中落差，提高发电效率；"隧洞引水"利用当地高山峡谷地形，缩短输水距离，降低技术难度，缩短工期；低坝设计，减少淹没面积和移民，保护河岸生态环境；工程建筑物主要隐藏于山体内部，减少地表植被破坏。1道路、营地、弃渣场等设施的建设会占用土地，破坏地表植被；2引水工程导致原天然