第三章 自然地理环境的组成和结构.ppt

1、第三章 自然地理环境的组成和结构,重点 讲明自然地理环境的组成和结构，了解自然地理环境的系统框架,难点 自然地理环境和自然地理环境结构的特征,内容提要,第一节 自然地理环境的范围和边界 第二节 自然地理环境的组成 第三节 自然地理环境的结构 第四节 自然地理环境的系统框架,第一节 自然地理环境的范围和边界,一、自然地理环境的范围 1、地球构造的一个显著特点圈层性 2、四大地圈：大气圈、水圈、岩石圈、生物圈 3、所有地圈的组合形式具有两种类型：上下成层组合、相互交织组合 4、地理圈/地理壳镶嵌于地球的表层，以自己的表面朝向宇宙空间。,第一节 自然地理环境的范围和边界,二、自然地理环境的边界 1、

2、边界的类型： 突变的鲜明边界：如海陆交界 渐变的模糊边界：如大气圈和岩石圈 2、自然地理环境的边界（四类） 1）大多数自然地理学者观点划定在一个巨大的空间范围 2） 自然地理面（牛文元自然地理新论）划定在较小的空间范围 3） A.N斯特拉勒 4）陈传康的见解,1. 大多数自然地理学者观点,将自然地理环境的界限划定在一个巨大的空间范围原苏联学者提出的地理壳的边界： 上界大气圈顶部（极地上空810km；赤道上空1618km；平均13km） 下界岩石圈的上部（陆地深5 6km，海洋下平均深4km）,注意：上下界之间包括： 大气圈的对流层 地壳的沉积岩石圈 水圈 生物界,大多数自然地理学者观点的依据,

3、1）对流层、水圈、陆地表层直接参与太阳辐射引起的地球表面的物质循环，有生命物质存在，内部联系紧密。 2）有沉积岩。 3）太阳能是主要能源。,1）有生命物质存在，内部联系紧密,对流层顶以上的大气层 缺少水蒸气，强烈的太阳短波辐射使生命物质难以生存，气团 没有垂直变化，温度 分布不受地表影响（受水圈、岩石圈、生物圈影响极少） 对流层的性质则恰好相反，在下垫面（岩石圈和水圈）的影响下，温度分布不均，气流产生水平和垂直运动，并伴随水分循环，同时还把大气中所含的固体微粒、细菌微生物带到对流层。（与水圈、岩石圈、生物圈联系紧密） 沉积岩石圈以下由于缺少空气和液态水，因此，排除了微生物及生命物质存在的可能性

4、（受水圈、大气圈、生物圈影响极少）。,对流层以下至沉积岩石圈 气 液水 固微粒 生微生物 对流层以上 无水，无生命 岩石圈以下 无空气、无液态水、无生物,四圈作用,在此深度以下无沉积岩，说明外力（大气圈）影响的消失。,2）有沉积岩,3）太阳能是主要能源,自然地理壳范围内，最重要的能源是太阳能。 太阳能在此空间范围内引起了一系列物质循环以及能量转化，大气对流层、沉积岩石圈、整个水圈和生物圈的物质也都参与了这种物质循环过程。 而沉积岩石圈以下的热力条件却是地热占优势。 可见，大气对流层的顶部和陆地56km的深度是自然地理环境内在联系逐渐减弱以至消失的地方。 上述范围边界，反映了自然地理环境内部各圈

5、层之间、各组成成分之间的联系远比该系统与其外部各圈层、各组成成分的联系更为紧密，更为独特。 这个空间范围正是人类生存和发展的自然地理环境的空间范围。,2. 牛文元在自然地理新论提出 自然地理面（近地表活动层）,上限在地球大气的近地面边界层顶部 自地表向上50100米的高度。 下限太阳能量影响地面以下的终止线 一般太阳能对地表影响作用的限度： 陆地部分为地下2530米深处 海洋中为100深处 上下限的总厚度在75200米之间内自然地理面 面按几何学讲，不具有厚度。“面”是指自然地理环境中具有一定厚度的空间，但同整个自然地理环境相比，面是近地表的一个薄层，其厚度微不足道。,代表了讲求实际的研究方向

6、。未划分出明确的界限，极地、高山、沙漠很少有人类活动或人类足迹未到的地方，这种直接相关环境的概念不清楚。,3. A.N斯特拉勒 美国地理学家A.N斯特拉勒认为自然地理学研究领域是人类生存生活的自然环境。 范围：与人类活动密切相关的空间。,4. 陈传康见解,厚度随研究范围大小和研究问题的性质而有差别。研究范围越小，厚度小。研究范围越大，厚度大。 研究整个地球表层 行星尺度 研究整个大陆 大陆尺度 研究范围较大的区域 区域尺度 研究范围较小的区域 地方尺度,结论,全球尺度的自然地理环境伊萨钦科的观点 具体的研究陈传康的观点,第二节 自然地理环境的组成,一、自然地理环境的物质组成、能量组成和要素组成

7、 1、物质组成 四大类物质成分：固态的岩石、液态的水、气态的空气和活质有机体 四大基本地圈：对流圈、水圈、沉积岩石圈、生物圈 2、能量组成 主要包括太阳辐射、地球内能、潮汐能 3、要素组成 主要包括地貌、气候、水文、植物、动物、土壤,1、气候要素及其作用过程,大气是自然地理系统的重要组成部分和最活跃的要素，在地理环境物质交换与能量转化中是一个十分重要的环节。大气层中天气系统的生成与消亡，发展与运动，是全球气候的基础。 大气层是使生物免受有害辐射的保护层，其所含气体还满足植物、动物维持生命的需要。,2、地貌要素及其作用过程,地貌是自然地理环境要素的基本部分，是其他自然要素作用的结果，同时又影响其

8、他各要素的发展。 地貌是内外力作用下的产物，在地貌发育过程中，两种力量是同时出现，彼此消长，相互作用，相互影响的。在地球表面长期演化过程中，内力作用与外力作用在数量上或强度上都具有同等重要的意义，两者趋于动态平衡。,从地貌的长期发展史来看，内力在地表变化过程中通常起着构成地表大型地貌骨架的作用，或隆起成为高山高原，或下沉成为海洋盆地。而外力作用主要是将地表夷平，使高地削蚀，低地填高，且在此过程中塑造出各种丰富多彩的外力地貌。,2、地貌要素及其作用过程,3 、水文要素及其作用过程,水文是最活跃的自然地理要素之一，水与大气相互联系，决定着自然地理环境中的水热配置，并对地表形态起着某种塑造作用，滋养

9、整个地球生物界。各种水文过程成为自然地理环境内部相互联系的纽带。,4、植物要素及其作用过程,植物是行星地球的特殊物质，有着特殊的不可替代的作用。主要作用是改变大气圈、水圈的组成，参与风化作用、土壤形成作用、地貌的改造、岩石和非金属矿产的建造等。,5、动物要素及其作用过程,动物也是行星地球的特殊物质，是最脆弱、对环境变化最敏感的要素，虽然活质总量远低于其他圈层的重量，却对自然地理系统产生极其深刻的影响。其作用使自然地理环境变得更丰富多彩，能量利用充分，物质循环速度更快。,6、土壤要素及其作用过程,土壤是地球陆地表面能够生长植物的疏松表层，是一个独立的历史自然体，它不仅具有自身的发生发展过程，而且

10、是一个能从物质组成、形态、结构和功能上进行剖析的物质实体。 土壤是地理环境统一体中的一个组成要素，土壤层的厚度与地壳厚度和沉积岩石层相比，是极为微薄的。尽管这样，人们还是把它称为土壤圈，它位于风化壳的最表层，处于地球大气圈、水圈、生物圈、岩石圈之间的界面上，是地球各圈层中最活跃最富生命力的圈层之一，它们之间不断地进行物质循环与能量平衡。,二、自然地理环境的基本特征,地球的外能和内能作用显著,地表形态是两种主要能源共同作用的结果，这一特点是地球其他圈层所不具备的。 两种能源在自然地理环境中相互叠加，共同作用，尤其是太阳辐射集中分布，在这里重新转化，引起地表一系列自然地理过程，并支配着整个自然地理

11、系统的功能、结构及动态发展。,第二节 自然地理环境的组成,2. 气体、固体和液体三相物质并存 陆地表面固体和气体的界面 海洋表面液体和气体的交界面 海洋下界液体和固体的交界面 海洋沿岸带固、液、气的交界面,形成了海洋、陆地、冰川、沙漠、湖泊等大小等级不同的异质系统，从而造成了不同规模的水分、大气循环，实现物质和能量的循环运动和转换。各圈层相互渗透、三相物质相互转换，物质与能量的交换和循环（如大气循环、水循环、地质循环）非常活跃。,三、地球表层的基本特征,3.有机界和无机界相互转化 无生命物质与生命体相互转化过程维持了地表自然界的永恒发展。生命的存在是自然地理环境最典型的特征。 4.人类聚居的场

12、所 自然地理系统是人类赖以生存和发展的环境，是人类活动及其影响最为集中的空间。 人是自然地理系统发展到了高级阶段的产物，是自然界的一部分，他一方面受自然环境的影响，另一方面又积极作用于这个环境。 随着社会生产力的发展，人类与自然地理环境相互作用的规模和强度在日益增大。 5、地球表层具有本身自我发展的形成物 如：生物风化壳、土壤层、地貌形态、沉积岩和粘土矿物，都是地球表层所特有的。,一、自然地理环境结构的一般特性,定义 自然地理环境结构是指自然地理环境各组成要素之间以及各组成部分之间的组合格局。,第三节 自然地理环境的结构,2.特性 1）分层性最普遍的特性 2）交织性个性 3）集中性 4）综合性

13、 5）差异性 6）多级性,1） 分层性,4个基本组成成分：空气、水、岩石、生命有机体，由于密度不同和重力作用分异，密度小的在顶部： 大气对流层 0.0013 水圈 1 岩石(平均) 2.73 3个圈层在垂直方向上做层状排列，生物圈分布在3圈交界面上是垂直方向上分层结构的最显著特征。,进一步划分，还可以分出低级层次的分层结构： 大 气 圈 大气侯层 近地表小气候层 水 体 空中水层 雪圈 地表水层 地下水层 植物群落 乔木层 灌木层 草本层 苔藓层,2）交织性,以上分层结构的共同点：不是单一成分，而是和其他成分处于彼此叠合、相互渗透之中。 气候层中包含水分、固体物质、生物体 水 体包含溶解气体、

14、矿物质、悬浮泥沙 生物体。 岩 石 圈空气、水、多种生物 生 物 圈三个无机圈层交织在一起,3）集中性,海陆表面是各圈层相互直接接触的部分，各种物质成分相互渗透和相互作用在这里最为显著，各种自然地理过程和现象最为集中。,4）综合性,最鲜明的体现是自然综合体的形成，在综合体的组成和功能上，都体现其综合性。,5）差异性,小从翻越一座高山或从海岸往内陆跨越一定距离，大到从赤道穿越极地，自然综合体地域差异明显。,6）多级性,最高级地理圈 第二级大陆和海洋 第三级各大洲和各大洋 最低级相 规律：等级越高，重复性越小，水平范围和垂直 厚度越大，反之，则相反。,二、自然地理环境的空间结构和时间结构,自然地理

15、环境的空间结构 1）定义是指在时间上稳定的自然地理要素及自然综合体的分布格局（结合方式）。 2）空间结构包括既有联系、又有区别的两个方面 组成结构（垂直结构）指自然地理环境各组成要素相互联系所构成的格局，是地理环境整体性的基本反映。 地域结构（水平结构）指自然地理环境各不同自然综合体之间相互联系所构成的格局，是地理环境地域差异的基本反映。,第三节 自然地理环境的结构,雨林的垂直结构,生态系统的垂直结构,华北平原的旱地（棋盘式结构）,理想大陆自然带（平行式结构）,二、自然地理环境的空间结构和时间结构,2.自然地理环境的时间结构 1）定义是指维持着空间结构的自然综合体随时间的周期性变化模式。 2）

16、时间结构 动力因子太阳能、地壳运动、气候变化、人类干扰等。 节律性变化随时间变化，自然地理过程和现象是周期性重复出现，空间结构保持稳定。 演替变化随时间变化，自然地理环境原有结构遭到破坏，空间结构超越稳定状态。,第三节 自然地理环境的结构,经过漫长时间演化而来的各种自然现象,第四节 自然地理环境的系统框架,系统论从首创至今，不过几十年的历史，然而却以不可替代的综合、整体、最优化的特性渗透于自然科学、社会科学的许多领域，解决了工业、交通运输、电力网、通讯网、环境保护、城市规划、水源利用、能源开发、社会经济等方面的许多难题。,系统方法在地理科学中被广泛应用，已为大家所公认。系统论被引进地理学，用来

17、研究地理环境的结构、功能及其演化，使地理思维在结构和方法上发生了深刻的变化，将古老的地理学从定性分析和解释引向定量分析和定性解释相结合的阶段。,目前虽然还未将自然地理学原理完全建立在系统论的基础上，许多关键性问题仍需进行深入探讨，但是，这种科学的方法论有助于更深刻地揭示自然地理环境的一般规律，在关于这些规律的传统解释基础上，运用系统论的基本理论作进一步阐述，以便用其新思路来探讨自然地理学的基本问题。,系统框架,一、系统的基本 概 念,三、系统研究的基本原则,按系统功能类型划分 按系统结构类型划分 按系统尺度、规模、范围划分 ,二、系统的基本分类,整体性原则 层次性原则 综合性原则 功能结构性原

18、则 动态性原则,系统框架,一、系统概念,具有特定功能和结构的元素集合，每一个系统都是由相互联系、相互作用的事物和过程所组成。 自然界各种事物都是以系统形式存在着的有机整体，整个物质世界，大到宇宙天体、太阳系，小到原子、基本粒子，都是由相互联系、相互作用的若干部分组成。,1、按功能类型分： 开放系统系统与环境之间具有物质、能量、信息的交换和流通。 封闭系统系统与环境之间只有能量的交换和流通，没有物质的交换。 孤立系统系统与环境不发生任何联系和作用,二、系统分类,2、按结构类型分： 形态系统“地理结构”或“地理事实” 级联系统“地理过程” 过程-响应系统地理系统中比较高级的类型 控制系统,系 统 分 类,系 统 分 类,土壤,植物,食草动物,土壤,植物,食草动物,土壤,土壤,植物,食草动物,形态系统,级联系统,过程-响应系统,控制系统,3、按系统尺度、规模和范围分： 宇宙系统如银河系、整个宇宙 宏观系统周围的宏观物体，如生态系统、人体系统。 微观系统如原子中电子的壳层结构和原子核结构系统,细胞中的核、质、膜都是相互联系、相互作用的系统。,系 统 分 类,4、