自然地理环境的基本规律省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第十章第十章 自然地理环境基本规律自然地理环境基本规律前面各章节说明了各各自自然然地地理理要要素素。在此基础上，本章既是对各自自然然地地理理要要素素基基本本特特征征概概括括，又是把自自然然地地理理环环境境作作为为统统一一整整体体进行综综合合研研究究。其中着重叙述自自然然地地理理环环境境基基本本规规律律及其应应用用，即整整体体性性规规律律、时时间间演演化化规规律律、空空间间分分异异规规律律、土土地地类类型型和综合自然区划综合自然区划。第1页第一节第一节 整体性规律整体性规律 一、概一、概 述述（一）整体性含义（一）整体性含义 1、自然地理环境四四个个基基当当地地圈圈：对对流流圈圈、水水圈圈、沉积岩石圈、生物圈。沉积岩石圈、生物圈。2、为为何何地地理理学学界界都都把把自自然然地地理理环环境境作作为为整整体体来来研研究？究？(1)自自然然地地理理环环境境是一个由一些大大小小不不一一样样、等等级级有有别别、内内部部结结构构复复杂杂程度参差不一物物质质系系统统，逐层镶嵌逐层镶嵌组合而成。(2)组成自然地理环境六六大大要要素素为地地貌貌、气气候候、水水文、植物、动物文、植物、动物和土壤。土壤。第2页(3)自然地理环境各个要素各个要素性质和功效，与与自然地理环境整体性质、功效有巨大区分整体性质、功效有巨大区分，即使某一要素对某一级自然地理环境形成和特征有着主要影响，也不能取而代之不能取而代之。因为任任何要素作用，只有在与其它要素相联络情况何要素作用，只有在与其它要素相联络情况下才能发挥下才能发挥。(4)整体性含义整体性含义包含两方面：A、统一含义、统一含义：指组成整体整体和各要素各要素不是孤立存在，而是相互联络相互联络、相互作用、相互制约组成一个统一整体统一整体；B、特殊含义、特殊含义：指整体整体含有各孤立要素所没有性质和功效性质和功效。但整体功效并不等于不等于各部分、各要素功效任意凑合任意凑合。(5)自然地理环境整体性规律整体性规律，是自然地理最最基本规律基本规律。它与其它规律有不可分割联络与其它规律有不可分割联络。所以地理学界，都把自然地理环境作为整体来研究。第3页（二）整体性实质（二）整体性实质 1、自自然然地地理理环环境境整整体体性性规规律律实实质质就就是是自自然然地地理理环境内部联络性环境内部联络性 自然地理环境整体性规律，是经过对其组组成成和和结结构构分析总结出来。即对自然地理环境无无机机和和有有机机组组成成，对自然地理环境空空间间结结构构和和时时间间结结构构分析综合，总结出来。其实实质质就就是是自自然然地地理理环环境境内内部部联联络络性性。即各各组组成成要要素素和和各各部部分分，综综合合交交融融，互互为因果为因果，通俗地说，就是“牵一发而动全身”。第4页2、整体性观念和内部联络规律性、整体性观念和内部联络规律性自然地理学奠基人洪堡洪堡在他五卷巨著宇宙一书中写道：“自然地理学最终目标是认识各认识各种多样统一种多样统一，研究地球各种现象普通规律普通规律和内内部联络部联络。”这就是指整体性观念整体性观念和内部联络规内部联络规律性律性。3、整体性规律又是自然地理研究出发点（为、整体性规律又是自然地理研究出发点（为何？）何？）人们对自然地理研究包含：(1)自然地理环境结构和功效结构和功效以及各种结构形结构形成机制和规律成机制和规律；(2)物质循环能量交换物质循环能量交换调整、控制和可能路径；(3)研究自然地理区划自然地理区划和土地类型土地类型，确定其综合特征，开发利用方向和路径；(4)研究人地关系人地关系，探求环境与发展协调正确路径等等.上述研究都必须从自然地理环境整体性出发从自然地理环境整体性出发。不认可整体性规律就不可能取得有实际意义结实际意义结果果。所以，整体性规律又是自然地理研究出发点。然而，地理学界对自然地理环境整体性规律认识，同其它学科一样，有一个由浅入深深化过由浅入深深化过程程。第5页二、整体性认识发展二、整体性认识发展整体性包含内在联络整体性、结构和功效整体性、内在联络整体性、结构和功效整体性、非平衡有序系统整体性非平衡有序系统整体性等(一一)内在联络整体性内在联络整体性 1、概念、概念 内内在在联联络络整整体体性性是指自然地理环境各各组组成成要要素素(地貌、气候、水文、土壤、植物、动物)相相互互联联络络、相相互互制制约约形成统一整体特征。其中任一要素发生改变，必定引发其余要素发生对应改变，某一部分发生改变，必定引发其相邻部分发生对应改变。第6页第7页第8页2、人类活动引发自然地理环境改变、人类活动引发自然地理环境改变 人类活动对大自然干预，引发自然地理环境改变屡见不鲜。如英英国国和和泰泰晤晤士士河河曾因为伦敦及其附近城镇废废水水污污染染，水质变黑，发臭（水水文文改改变变），造成鱼类绝迹（生生物物改改变变）。后经二三十年整改，河水再度变清（水水文文改改变变），继而鱼类重新出现（生物改变生物改变）。第9页3、内在联络整体性认识理论基、内在联络整体性认识理论基础是因果论础是因果论 17世纪世界崇尚因果论，地理学界也不例外。认为自自然然地地理理事事物物和和现现象象含含有有深深刻刻因因果果联联络络。一旦在自然综合体中有某一步骤发生改变，其它全部步骤必将随之发生改变。当然，整整个个体体系系改改变变规规模模在本质上决决定定于于各各组组成成部部分分或要要素素改改变变规规模模。这就是自然地理环境内部联络整体性。第10页（二）结构和功效整体性（二）结构和功效整体性第11页1、系、系统结统结构和功效构和功效(1)系系统统结结构构就是系统内部各要素之间特特殊殊网网络络关关系系。即是系统内部物质流、能量流、信息流物质流、能量流、信息流和流通渠流通渠道。也能够了解为系统骨架系统骨架。现实世界中，往往在组成要素相同情况下，各要素组合方式不一样，即结构不一样，系统整体功效也大不一样结构不一样，系统整体功效也大不一样。如：石墨石墨：层状结构松软铅笔芯 金刚石金刚石：岛状结构坚硬钻石(2)系统功效系统功效是指物质、能量、信息物质、能量、信息在系统内传递转化外部表现传递转化外部表现。比如：土土壤壤、草草本本植植物物和和食食草草动动物物三个子系统经过结构网络组成一个生生态态系系统统，其功效正是结构网络确保物质、能量在系统中传递和转化。一旦这种传递和转化受阻，整个生态系统就会陷于解体，系统结构网络将不复存在。第12页(2)系系统统功功效效是指物物质质、能能量量、信信息息在系统内传传递递转转化化外部表现外部表现。比如：土土壤壤、草草本本植植物物和和食食草草动动物物三个子系统经过结构网络组成一个生生态态系系统统，其功效正是结构网络确保物质、能量在系统中传递和转化。一旦这种传递和转化受阻，整个生态系统就会陷于解体，系统结构网络将不复存在。以磷在此生态系统中传递和转化说明以磷在此生态系统中传递和转化说明：人们将磷施于(输人)土壤后首先溶解于土壤水中随即被植物根系吸收而进入植物体内，参加植物体建造植物体磷 偿还给土壤偿还给土壤：一部分因为植物死亡变成枯枝落叶土壤土壤；输输出出生生态态系系统统之之外外：另一部分被食草动物取食动物体内，参加动物体代谢输出到该生态系统之外。第13页显而易见，每一个子系统都有磷输入、输出，以及在各子系统中转化。这种功效顺利实现全赖于该生态系统结构网络通畅。一旦因为某种原因，结构网络受破坏，比如比如土壤子系统结构发生了改变，使施入磷与土壤水中化学物质发生反应，生成难溶磷化合物，植物就难以吸收。这时整个系统就要受影响，其功效也就不能正常发挥。第14页(3)系统结构与功效关系系统结构与功效关系 系统结构 1)结构结构是确保物质、能量、信息流通渠道。与功效 2)功效功效是维持结构存在和发展基础。关系非常非常 密密 切切 3)没有没有结构功效，也没有没有功效结构。第15页2、系统整体性、系统整体性(1)系统整体性系统整体性按照系统论观点，整体性是因为物质、能量、信息在系统内各要素之间流通，使要素之间联络、制约加强而形成要素之间联络、制约加强而形成。组成整体系统各部分，不能离开整体而孤立存在，部分由整体决定部分由整体决定。(2)部分与整体关系部分与整体关系可约化为以下表示式：2V1+1或21+1(优化组合)2=1+1(合理组合)21+1(内耗占统治地位)这是系统论最基本定律最基本定律。利用系统科学，组成一个新系统，准确无误地组织好各要素实施系统管理，就能发挥最大功效。第16页3、自然地理系统整体性、自然地理系统整体性 第17页第18页比如气候比如气候，表达自然地理系统整体性特点表现：A、它是自然地理系统要素之一要素之一，其主要性不但是其本身存在本身存在，还在于它参加参加地貌塑造和陆地水文特征形成，影响植物、动物类型和分布，参加土壤形成过程等等。B、但某地气候情况某地气候情况，并不代表当地自然地理不代表当地自然地理环境环境。(3)对自然地理系统研究要求对自然地理系统研究要求因为自然地理系统极其复杂巨大自然地理系统极其复杂巨大，所以，对自然地理系统研究，要用系统论观点用系统论观点，从事物整整体性体性出发，着眼于整体与要素、要素与要素、整体与要素、要素与要素、整体与环境整体与环境相互联络、相互作用、相互制约关系综合考查综合考查，择优选取总体最好方案择优选取总体最好方案。这正是钱学森教授所提倡用“从定性到定量综合集成从定性到定量综合集成法法，来处理复杂巨系统问题”。第19页(三三)非平衡有序系统整体性非平衡有序系统整体性*1、非平衡有序系统整体性、非平衡有序系统整体性这一阶段特点是依据耗散结构理论耗散结构理论来认识整性体。2、为何说自然地理环境含有非平衡有序系、为何说自然地理环境含有非平衡有序系统整体性？统整体性？因为自然地理环境是在内外营力作用内外营力作用下发展演化，而且在演化过程中引发出许多随随机性问题机性问题。所以，自然地理环境含有非平非平衡有序系统整体性衡有序系统整体性。第20页*3、耗散结构、耗散结构一个远离平衡开放系统，只要经过不停与外界交换物质与能量，在外界条件改变到达一定阈值时，可能从原有混乱无序状态，转变为一个时间上、空间上、或功效上有序状态。这种在远离平远离平衡衡情况下形成新有序结构新有序结构，依靠不停地耗耗散外界物质和能量散外界物质和能量来维持，故称耗散结构耗散结构（伊普里戈金）。*4、耗散结构理论特点特点耗散结构理论强调进化中随机性随机性、不可逆性远离平衡不可逆性远离平衡和不稳定不稳定。*5、耗散结构理论作用作用人们不能控制不能控制其发展路向其发展路向，但能够影响其进化进程影响其进化进程，故耗散结构理论能够把系统论无法处理进化把系统论无法处理进化问题问题和许多随机问题给予处理许多随机问题给予处理。第21页 1、系统与熵、系统与熵平衡状态平衡状态：物质流和能量流已经消除了系统内部差异消除了系统内部差异，系统 元素处于无序混合状态无序混合状态。靠近平衡情况靠近平衡情况：系统中只存在着微小差异微小差异，一旦迫使它们保持平衡约束条件消失约束条件消失，便朝平衡状态移动朝平衡状态移动。远离平衡状态远离平衡状态：系统做功：系统做功，因而产生熵产生熵，同时系统是非线性和随机不确定非线性和随机不确定。现实现实世界世界中系中系统有统有三种三种可能可能状态状态 第22页第23页第24页2)为何信息在系统中传递、扩散将促使系为何信息在系统中传递、扩散将促使系统不停进化？统不停进化？因为：因为：宇宙间物质和能量分布是不均匀物质和能量分布是不均匀。而信息信息却能够反应能够反应物质和能量在空间上和时间上分布不均匀程度分布不均匀程度，以及物质和能量改变程物质和能量改变程度度。另外，信息又在物质运动和能量交换交换中起着联络作用中起着联络作用。所以，信息在系统中传递、扩散将促使系所以，信息在系统中传递、扩散将促使系统不停进化。统不停进化。第25页3)信息与熵关系信息与熵关系信息与熵关系非常亲密关系非常亲密：A、它们数学表示式分别是信息量h=logPm/Pn h信息量：单位单位是比特bit；Pn先验概率（=1/n）；Pm后验概率（=1/m）和熵S=klogp（S熵；P配容数，K波尔兹曼常数），二者都是概率函数概率函数。B、系统熵是无序程度量度，熵值越大，系统越无序。C、信息量则是系统有序程度量度。所以二者符号恰好相反。换句话说，信息信息就是负熵就是负熵。第26页2、系统进化模式、系统进化模式依据耗散结构理论，开放有序系统在负熵流负熵流作用下，在环境到达一定阈值时，整体系统便出现对称破缺而分叉对称破缺而分叉。重复分叉结果，造成混沌混沌，即达远离平衡状态远离平衡状态。在这种情形下，一个随机涨落有可能被放大，并逐步占据整个系统，形成含有全新功效有序结构有序结构。这就是新耗散结构新耗散结构。系统进化系统进化能够约化为以下模式模式：“初级耗散结构对称破缺（分叉）混沌（远离平衡态）涨落放大高级耗散结构”。解释：解释：开放有序系统在环境到达一定“阈”之前是相对稳定，而对称性总是和稳定性联络对称性总是和稳定性联络在一起，运动改变则经常经过对称性破缺反应出来。对称破缺对称破缺对称性受到破坏。第27页分叉分叉是事物发展改变一个描述描述。即在某某点点，系统到达“稳定性阈，经过这点以后，系统就变得不稳定了系统就变得不稳定了。(1)对称分叉：对称分叉：如图图10.1A所表示，当c时，变成不稳定不稳定。(2)重复分叉重复分叉，将造成系统远离平衡状态远离平衡状态（图10.1B）：1)1时，有定态定态a；2)=1时，可能产生两定态两定态b和和b，b原是不稳定；3)=2时，b变为稳定态，同时a变为不稳定；4)=3时，分支b又变为不稳定，同时出现两个稳定分支；5)=4时，不稳定分支a到达一个新分叉点而分叉，但在=5和=6前，它们是不稳定。第28页第29页由图可见逐层分叉必定造成混沌逐层分叉必定造成混沌，其间存在着一系列相继稳定区域稳定区域（受决定论支配遵照因果论遵照因果论）和不稳定区域不稳定区域（靠近分叉点），事物发展必定性必定性和偶然性偶然性混合组成系统演变史系统演变史。涨落放大涨落放大是指系统处于远离平衡态时，任何一个微小涨落涨落（如波动波动）都会经过自组织（或自催化）而放大，进而主宰整个系统，成为含有新结构功效有序系统新结构功效有序系统。普里戈金在叙述涨落放大时曾举出一个普通例证，就是白蚁筑窝第一阶段：白蚁以随机方式搬运和卸放土块。初始“涨落”只是土块稍大激素浓度（每一只白蚁都能分泌迁居），因为这稍高浓度而吸引了其它白蚁前往卸土。于是卸放土块概率增大，反过来又使激素浓度深入提升，吸引更多白蚁去卸放土块，就这么初始“涨落”不停放大，结果白蚁窝建成。第30页3、自然地理系统是耗散结构、自然地理系统是耗散结构(1)自然地理系统结构、功效表明，它是一个复杂、开放、巨大复杂、开放、巨大耗散结构耗散结构。(2)和一切耗散结构一样，含有相干性相干性这是系统整体性标志系统整体性标志之一。1)自然地理系统相干性自然地理系统相干性特点即整体性特点表现在它不停地与外界交换物质、能与外界交换物质、能量和信息量和信息。2)输人太阳短波输人太阳短波辐射，能量高，意味着熵熵低低。输出为地球长波输出为地球长波辐射，能量低，意味着熵高熵高。那么，太阳辐射就在自然地理系太阳辐射就在自然地理系统中形成负熵流。统中形成负熵流。依据玻尔兹曼有序原理玻尔兹曼有序原理；F=E-TS（F自由能，E系统能量，T绝对温度，S熵）S=（E-F）/T。对于自然地自然地理系统理系统，其能量远低于太阳辐射能能量远低于太阳辐射能，所以，熵恒为负数（熵恒为负数（So）。3)强大负熵流在各要素（圈层）间传递、转化，使各要素紧密地联络在一起，形成统一整体系统。并不停地从简单到复杂，从低级到高级，从无机到有机，从相对无序到有序进化。第31页总结总结(1)非平衡有序系统整体性阶段非平衡有序系统整体性阶段特点，就是以耗散结构理论为指导以耗散结构理论为指导，去认识事物整体认识事物整体性性。(2)耗散结构理论揭示了事物发展演化规律，强调非平衡是事物发展必要条件，非平衡是事物发展必要条件，认为非非平衡是有序之平衡是有序之源。(3)要到达远离平衡到达远离平衡，又必须强调系统开放系统开放性性。1)任何孤立、封闭系统孤立、封闭系统，因为与外界环境缺乏物质、能量、信息交流，最终会因系统内部不可逆熵增不可逆熵增过程，而致使系统内熵系统内熵到达最大值到达最大值，从而到达平衡状态平衡状态。自此以后，该系统就不再发展演化了，完全为机械论、决定论所支配。第32页2)只有开放系统开放系统，不停与外界环境交换物质、能量和信息，从而使系统内熵产生得以抵消，使系统总熵不停地下降系统总熵不停地下降，在外界条件到达一定阈值而发生分叉，再分叉分叉，再分叉，使系统远离平远离平衡衡，产生自催化，造成新、更高级系统代替新、更高级系统代替原有系统原有系统。即系统进化系统进化了。进化了新系统不是发展演化终止，因为新系统依然是开放，含有耗散结构含有耗散结构，它要在新基础上继续进化，以至无穷。(4)开放系统进化含有普遍性开放系统进化含有普遍性，不论是宏观还是微观系统，也不论是自然界还是人类社会，不论是无机界还是有机界都普遍适用。耗散结构理论是先进，但引进自然地理系统耗散结构理论是先进，但引进自然地理系统还是处于起步阶段。将有可能使自然地理学还是处于起步阶段。将有可能使自然地理学产生新体系。产生新体系。第33页三、自然地理环境进化发展三、自然地理环境进化发展第34页1、自然地理环境进化方向性、自然地理环境进化方向性(1)自然地理环境发展演化是不可逆自然地理环境发展演化是不可逆 自然界存在着一日之间白天与黑夜，一月之间月圆月缺，一年之间春、夏、秋、冬等周而复始“可逆”现象，但这毕竟是表表面面上上可可逆逆。因为每一次重复出现都有别于从前，包含着时间对称性破缺。比如恒星年与回归年差异。它们不是原地打圈不是原地打圈，而是螺旋式前进螺旋式前进。(2)自然地理环境中各圈层均存在显著不可逆现象自然地理环境中各圈层均存在显著不可逆现象 1)岩岩石石圈圈形形成成过程（按康德拉普拉斯假设）：混沌地壳地幔地核，绝不会倒转过来.2)地地壳壳演演化化规规律律（按地洼学说）：地槽地台地洼，螺旋式向前发展，不可逆.3)大气圈演化大气圈演化：原始大气二氧化碳大气当代大气.4)水水圈圈演演化化：原始海洋（低盐、少水、高钙）当代海洋(高盐、多水、低钙)。第35页5)生物圈演化生物圈演化：A、植物、植物：藻类蕨类裸子植物被子植物；B、动物界、动物界：单细胞动物无脊椎动物鱼类两栖类爬行类哺乳类，均不可逆转。(3)自然地理环境进化，含有随机性和概率自然地理环境进化，含有随机性和概率性性依据玻尔兹曼有序原理玻尔兹曼有序原理，系统熵是伴随概率系统熵是伴随概率增大而增大增大而增大，熵增大意味着系统无序程度增熵增大意味着系统无序程度增加加。1)对于孤立、封闭系统孤立、封闭系统来说，熵增是不可逆熵增是不可逆，最终到达最大熵到达最大熵（熵垒）；2)对于开放系统开放系统，负熵流负熵流能够抵消系统自然抵消系统自然熵增熵增，而趋于0或负或负值，出现瞬间稳定瞬间稳定或不不停有序停有序。故能够用des-dis 0作为自然地理自然地理环境进化一个表述环境进化一个表述。第36页2、原始自然地理系统形成、原始自然地理系统形成 原始自然地理系统形成大约经历以下阶段阶段：(1)天天文文期期宇宇宙宙大大爆爆炸炸:46亿年前，地球起初是一些相互靠近宇宙物质、星云宇宙物质、星云。由宇宙大爆炸宇宙大爆炸产生。(2)地地质质时时期期原原始始自自然然地地理理系系统统开始形形成成（原原始始圈圈层层形形成成）：46亿年后，因为地地球球内内放放射射性性热热生成率比今天高出许多倍，是当初地球表层演化主主要要能能源源。因为地球内内部部热热量大量聚聚积积造成地球物质熔熔融融喷溢大量岩岩浆浆、气气体体和水水蒸蒸气气形成了原始岩岩石石圈圈、水水圈圈和大大气气圈圈，标志着原始自然地理系统开始形成。因为此时地地球球内内能能占占优优势势，所以原原始始大大气气以甲烷(CH4)、氮气(N2)、水汽(H2O)、氨气(NH3)和二氧化碳(CO2)等为主。原原始始海海洋洋和海海水水为低低盐盐、高高钙钙型型，且水水少少，所以物物质质、能能量量交换受到一定限制交换受到一定限制。第37页(3)原始自然地理系统形成原始自然地理系统形成三大圈层三大圈层紧密联结成统统整体整体：约于3720亿年前，地壳不停增厚（表表10.2）。因为地壳增厚地壳增厚，地球内能对地表作用减弱，太阳辐射能逐太阳辐射能逐步成为地球表层主要能源步成为地球表层主要能源，在三大无机圈层中不停转换、耗散转换、耗散，并促成三大无机圈中物质交换物质交换，使三大圈层三大圈层紧密联结成统统整体整体，联结成一个新物质系统新物质系统原始自原始自然地理系统然地理系统。因为原始大气原始大气对太阳短波辐射基本透明，所以，在强烈紫外辐射照射下，环境中小小分子分子和元素元素，在原始海洋中原始海洋中合成高分子化高分子化合物（合物（如碳水化合物）。这为地球生物诞生，淮备了充分物质基础。第38页第39页3、天然生态系统形成、天然生态系统形成原始自然地理系统是含有耗散结构物质系统含有耗散结构物质系统，它还要继续进化继续进化。据浦汉昕研究：原始生命形成原始生命形成异养细菌异养细菌：大约在30亿年亿年前前，地壳增厚到20km，地球内能内能对地表作用再减弱再减弱，太阳辐射能太阳辐射能对地表作用深入增强增强。同时，海洋里海洋里有机化合物大量积聚有机化合物大量积聚，这些物质在太阳能作用下，终于合成了生命，合成了生命，最初是异养细菌：异养细菌：靠海洋中有机物和积聚能量为生。这是因为海洋环境受到水体保护，免去了紫外线杀伤缘故。第40页(2)原始生态系统形成原始生态系统形成光合作用：自然光合作用：自然地理环境一次重大飞跃地理环境一次重大飞跃逐步形成生物圈：形成生物圈：在到达与环境动态平衡时，异养细菌感到食物匮乏，于是出现突破产生自养生物自养生物：这些生物含有叶绿素含有叶绿素，称为蓝藻蓝藻，能进行光合作光合作用用，本身固定太阳能，制造有机物。于是产生了原始生态系统原始生态系统，这是自然地理环境一次自然地理环境一次重大飞跃重大飞跃。(3)生物圈生物圈逐步形成：形成：原始生态系统大大改改变了自然地理环境物理、化学过程变了自然地理环境物理、化学过程和元素迁元素迁移过程移过程，从而改变了自然地理环境组成和结改变了自然地理环境组成和结构构，逐步形成生物圈形成生物圈。因为含有叶绿索生物不停增多，因而固定太阳能数量也随之增加。第41页(4)臭氧层形成：臭氧层形成：因为光合作用不停加强，原始大气中二氧化碳（二氧化碳（CO2）降低）降低，其中碳以碳以碳酸盐岩类固定在沉积岩碳酸盐岩类固定在沉积岩中。而大气圈中氧气（O2）不停增加，并在大气圈中出现臭氧臭氧层层，吸收了对生物体有害紫外辐射（波长0.29m紫外光），为生物在自然地理环境中繁衍创造了有利条件。因为大气圈中氧含大气圈中氧含量不停增加量不停增加，造成喜氧生物大量产生。当大气中氧含量到达当代大气干分之一时，嫌气生物逐步被喜氧生物取代。而因为有了氧呼吸，自然地理环境中能量转换效率提升了大能量转换效率提升了大约约19倍倍。(5)天然生态系统形成天然生态系统形成：大约在距今4亿年前，生物从海洋登陆生物从海洋登陆，接收太阳辐射更为充分接收太阳辐射更为充分。结果造成生物种类和数量大增，水陆水陆都形成由生产者生产者（植物）、消费者消费者（动物）和分解分解者者（细菌）组成复杂、完善生态系统，这就是天然生态系统。第42页生物圈形成生物圈形成，标志着自然地理环境进化进入了一个全新阶段全新阶段：太阳能在有机界转换，实际上是绿色植物经过光合作用把太阳能转变绿色植物经过光合作用把太阳能转变成潜能成潜能 经过食物链转移最终，食物链中残余有机物质潜能，由微生物经过发酵、腐烂等形式加以释放。就这么，太阳能进入生物圈经过固定-转移-释放过程，也就是耗耗散过程散过程，把有机界和无机界联结成整体系统。生物圈出现，天然生态系统形成，使自然界两个极主要地球化学循环两个极主要地球化学循环建立起来(图图10.2和图图10.3)。第43页第44页第45页4、人类生态系统形成、人类生态系统形成(1)人类出现人类出现：大约在距今二三百万年前二三百万年前，人类从动物界中分化出来。人类出现，是自然地理环境进化史上又一次重大飞跃又一次重大飞跃。也是人类生态系统形成标志人类生态系统形成标志。人类从天然生态系统取得食物取得食物，实际上是取得太阳能固定形式。又从自然地理系统取得低熵物质低熵物质（水、矿物、水电）。还利用地质时期一些潜能潜能（煤、石油、天然气、油页岩），形成人类生态系统。(2)人类社会生产方式在不停演化人类社会生产方式在不停演化：从狩猎、采集农耕放牧农业工业后工业阶段等，不停改变着太阳能在天然生态系统中流通与转换，不停增加能量投入。时至今日，人类生态系统已受到人口、粮食、资源、能源、环境污染等问题滋扰。第46页*第一节第一节 整体性规律整体性规律内容链接与小结内容链接与小结第47页2 小结（补图小结（补图9-21）(1)自然地理环境进化发展，实质上是三大三大系统系统，即自然地理系统自然地理系统-天然生态系统天然生态系统-人类人类生态系统生态系统，既相互联接，又彼此有别三大三大耗散结构进化耗散结构进化。(2)自然地理系统是太阳能进入地球形成负负熵流熵流，在三个圈层中流通而形成无机自然地理系统。(3)天然生态系统天然生态系统是在自然地理系统中孕育出来，绿色植物经过光合作用，固定太阳能，使天然生态系统取得负熵流，较之自然地理系统多得多，作用更大,形成更复杂、更有序耗散结构。(4)人类人类从天然生态系统中动物群类脱颖而出，成为支配物种，形成人类生态系统。(5)自然地理环境进化发展，是从无机到有机，从简单到复杂，从比较无序到有序不可逆过程，充满随机性随机性，而不受决定论支配。(6)三大耗散结构除在发生学上相互联络外，在物质、能量、信息交换方面也紧密联络，是一个复杂统一整体复杂统一整体。第48页第49页第50页第51页第52页第53页第54页