第3章-自然地理环境的时间演化.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,综合自然地理学,Integrated Physical Geography,第,3,章,自然地理环境的时间演化规律,1,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,（,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,Integrated Physical Geography,2.,大气圈发展的方向性,原始大气：,H,2,O,、,CO,、,CO,2,、,N,2,、,NH,3,和,CH,4,CO,2,大气：,O,2,、,CO,2,逐渐增多,现代大气：,N,2,、,O,2,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,Integrated Physical Geography,7,第,3,章 自然地理环境的时间演化规律,Integrated Physical Geography,(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,Integrated Physical Geography,（,2,）生物进化,9,第,3,章 自然地理环境的时间演化规律,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,（,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,（,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,（,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,（,1,）正反馈,（,positive feedback,）,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,Integrated Physical Geography,（,2,）负反馈,（,negative feedback,）,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,Integrated Physical Geography,30,第,3,章 自然地理环境的时间演化规律,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,33,第,3,章 自然地理环境的时间演化规律,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,36,第,3,章 自然地理环境的时间演化规律,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,（,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,Integrated Physical Geography,（,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,（,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,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,Integrated Physical Geography,（,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,Integrated Physical Geography,（,2,）依次出现了三大耗散结构类型,自然地理系统,（,physical geographic system,）,生态系统,（,ecosystem,）,人类生态系统,（,human ecosystem,）,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,Integrated Physical Geography,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系统更多、更强，因此也更为有序，功能更强。,人类生态系统,：以人为中心的生态系统，它与天然生态系统有本质的区别，是以人的社会生产与消费实现系统与环境的能量和物质交流及其在内部的流转。,52,第,3,章 自然地理环境的时间演化规律,Integrated Physical Geography,从天然生态系统中获取最重要的,负熵流,，维持人类生存所必须的食物等。人类将天然生态系统不断地,改造,成人工生态系统，,譬如,农田生态系统、牧场生态系统、城市生态系统。,开发利用,地球表层在过去地质历史时期积聚的太阳能，,如,煤、石油、天然气等。,关系,：人类生态系统是生态系统进化的产物，由于它获取了更强的负熵流，形成了远比天然生态系统复杂有序的耗散结构，并且表现出比自然地理系统和生态系统高得多的进化速率。,53,第,3,章 自然地理环境的时间演化规律,Integrated Physical Geography,（,3,）物质能量依次在三大耗散结构中流通,发生学,联系,能量与物质,交换的联系,流通途径,：自然地理系统生态系统人类生态系统,54,第,3,章 自然地理环境的时间演化规律,Integrated Physical Geography,不规则的螺旋状发展过程：,不断地由简单向复杂、由低级向高级进化；,不断地重演着相似的事件和过程,周期性节律和生物生长节律,，自然地理环境维持,稳定,的组成、结构和功能；,旋回性节律和生物进化节律,，自然地理环境发生大规模改组，出现,“,巨涨落,”,，原有的稳定系统遭破坏，而重新自组织出一个新的稳定系统，实现了系统的进化。,55,第,3,章 自然地理环境的时间演化规律,Integrated Physical Geography,56,Thanks !,!,Integrated Physical Geography,57,