综合自然地理第章自然地理环境的整体性省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

l l 地球表层地球表层地球表层地球表层是一个含有耗散结构开放系统是一个含有耗散结构开放系统是一个含有耗散结构开放系统是一个含有耗散结构开放系统l l 地球表层系统结构整体性地球表层系统结构整体性地球表层系统结构整体性地球表层系统结构整体性l l 地球表层系统功效地球表层系统功效地球表层系统功效地球表层系统功效整体性整体性整体性整体性第一章第一章 自然地理环境整体性自然地理环境整体性第1页黄土高原水土流失黄土高原水土流失黄土高原水土流失黄土高原水土流失地貌、水文、植被、土壤、气候同时改变，牵一发而动全身地貌、水文、植被、土壤、气候同时改变，牵一发而动全身地貌、水文、植被、土壤、气候同时改变，牵一发而动全身地貌、水文、植被、土壤、气候同时改变，牵一发而动全身自然地理系统整体性自然地理系统整体性自然地理系统整体性自然地理系统整体性第2页l l系统：系统：系统：系统：含有特定功效和结构含有特定功效和结构含有特定功效和结构含有特定功效和结构元素集合，每一系统都是由元素集合，每一系统都是由元素集合，每一系统都是由元素集合，每一系统都是由相互联络、相互作用要素和相互联络、相互作用要素和相互联络、相互作用要素和相互联络、相互作用要素和过程所组成。过程所组成。过程所组成。过程所组成。l l系统论系统论系统论系统论(贝塔朗菲贝塔朗菲贝塔朗菲贝塔朗菲,1937),1937),1937),1937)：研：研：研：研究系统普通模式、结构和规究系统普通模式、结构和规究系统普通模式、结构和规究系统普通模式、结构和规律理论律理论律理论律理论。l l自然界自然界自然界自然界各种事物都是各种事物都是各种事物都是各种事物都是以系统以系统以系统以系统形式形式形式形式存在着有机整体存在着有机整体存在着有机整体存在着有机整体，含有，含有，含有，含有整体性整体性整体性整体性、层次性、相关性、层次性、相关性、层次性、相关性、层次性、相关性、稳定性、变异性等特征。稳定性、变异性等特征。稳定性、变异性等特征。稳定性、变异性等特征。系统论系统论系统论系统论第3页系统系统系统系统分类分类分类分类按按按按系统尺度、规模和范围系统尺度、规模和范围系统尺度、规模和范围系统尺度、规模和范围：宇宙系统，宏观系统，微观系统：宇宙系统，宏观系统，微观系统：宇宙系统，宏观系统，微观系统：宇宙系统，宏观系统，微观系统按系统与环境关系按系统与环境关系按系统与环境关系按系统与环境关系l l开放系统：系统与环境间含有物质、能量、信息交换和流通开放系统：系统与环境间含有物质、能量、信息交换和流通开放系统：系统与环境间含有物质、能量、信息交换和流通开放系统：系统与环境间含有物质、能量、信息交换和流通l l封闭系统：系统与环境间只有能量交换和流通，但无物质交换封闭系统：系统与环境间只有能量交换和流通，但无物质交换封闭系统：系统与环境间只有能量交换和流通，但无物质交换封闭系统：系统与环境间只有能量交换和流通，但无物质交换l l孤立系统：系统与环境不发生任何联络和作用孤立系统：系统与环境不发生任何联络和作用孤立系统：系统与环境不发生任何联络和作用孤立系统：系统与环境不发生任何联络和作用按人与自然关系按人与自然关系按人与自然关系按人与自然关系l l自然系统：未打上人工印记客观系统自然系统：未打上人工印记客观系统自然系统：未打上人工印记客观系统自然系统：未打上人工印记客观系统(天然生态系统天然生态系统天然生态系统天然生态系统)l l人造系统：人工制造系统人造系统：人工制造系统人造系统：人工制造系统人造系统：人工制造系统(生产、交通运输、管理系统生产、交通运输、管理系统生产、交通运输、管理系统生产、交通运输、管理系统)l l自然与人文复合系统：人类利用或改造自然系统自然与人文复合系统：人类利用或改造自然系统自然与人文复合系统：人类利用或改造自然系统自然与人文复合系统：人类利用或改造自然系统按系统状态按系统状态按系统状态按系统状态：平衡系统，非平衡系统；近平衡系统，远平衡系统：平衡系统，非平衡系统；近平衡系统，远平衡系统：平衡系统，非平衡系统；近平衡系统，远平衡系统：平衡系统，非平衡系统；近平衡系统，远平衡系统系统论系统论系统论系统论第4页一一一一.整体性概念发展整体性概念发展整体性概念发展整体性概念发展1.1.1.1.传统认识整体性传统认识整体性传统认识整体性传统认识整体性内在联络性内在联络性内在联络性内在联络性l l地球表层各地球表层各地球表层各地球表层各要素或部分要素或部分要素或部分要素或部分之间相互制约、相互联络而形成整体。之间相互制约、相互联络而形成整体。之间相互制约、相互联络而形成整体。之间相互制约、相互联络而形成整体。l l理论基础理论基础理论基础理论基础：自然综合体学说：自然综合体学说：自然综合体学说：自然综合体学说(道库恰也夫道库恰也夫道库恰也夫道库恰也夫)l l缺点：缺点：缺点：缺点：不定量，只能定性描述或解释；不定量，只能定性描述或解释；不定量，只能定性描述或解释；不定量，只能定性描述或解释；忽略地球表层物质流、忽略地球表层物质流、忽略地球表层物质流、忽略地球表层物质流、能量流等功效。能量流等功效。能量流等功效。能量流等功效。第一节第一节 地球表层地球表层-含有含有耗散结构开放系统耗散结构开放系统第5页2.2.2.2.系统科学整体性系统科学整体性系统科学整体性系统科学整体性结构与功效结构与功效结构与功效结构与功效l l地球表层地球表层地球表层地球表层各圈层经过物质流和能量流而形成整体。各圈层经过物质流和能量流而形成整体。各圈层经过物质流和能量流而形成整体。各圈层经过物质流和能量流而形成整体。l l理论基础理论基础理论基础理论基础：系统论（贝塔朗菲，克劳修斯）：系统论（贝塔朗菲，克劳修斯）：系统论（贝塔朗菲，克劳修斯）：系统论（贝塔朗菲，克劳修斯）l l系统规律：系统规律：系统规律：系统规律：整体大于部分之和；整体大于部分之和；整体大于部分之和；整体大于部分之和；结构与功效相伴而生，没有结构与功效相伴而生，没有结构与功效相伴而生，没有结构与功效相伴而生，没有“无结构无结构无结构无结构”或或或或“无功效无功效无功效无功效”系统，系统，系统，系统，“没有结构功效没有结构功效没有结构功效没有结构功效”或或或或“没有功效结构没有功效结构没有功效结构没有功效结构”都是不存在。都是不存在。都是不存在。都是不存在。l l缺点：缺点：缺点：缺点：平衡系统平衡系统平衡系统平衡系统(热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律)，死系统；，死系统；，死系统；，死系统；只注意到系统内只注意到系统内只注意到系统内只注意到系统内部，而忽略与系统外部联络。部，而忽略与系统外部联络。部，而忽略与系统外部联络。部，而忽略与系统外部联络。一一一一.整体性概念整体性概念整体性概念整体性概念发展发展发展发展第6页3.3.3.3.非平衡有序系统整体性非平衡有序系统整体性非平衡有序系统整体性非平衡有序系统整体性耗散结构耗散结构耗散结构耗散结构l l地球表层地球表层地球表层地球表层是远离平衡态开放系统，属于非平衡有序系统结构和功效是远离平衡态开放系统，属于非平衡有序系统结构和功效是远离平衡态开放系统，属于非平衡有序系统结构和功效是远离平衡态开放系统，属于非平衡有序系统结构和功效整体性。整体性。整体性。整体性。l l理论基础理论基础理论基础理论基础：耗散结构理论。经过与外界物质和能量交换，从无序到：耗散结构理论。经过与外界物质和能量交换，从无序到：耗散结构理论。经过与外界物质和能量交换，从无序到：耗散结构理论。经过与外界物质和能量交换，从无序到有序、线性到非线性有序、线性到非线性有序、线性到非线性有序、线性到非线性(耦合耦合耦合耦合)、微涨落到巨涨落、简单到复杂自组织、微涨落到巨涨落、简单到复杂自组织、微涨落到巨涨落、简单到复杂自组织、微涨落到巨涨落、简单到复杂自组织系统。系统。系统。系统。l l耗散结构基本观点耗散结构基本观点耗散结构基本观点耗散结构基本观点：熵：熵：熵：熵任何一个能量在空间中分布均匀程度任何一个能量在空间中分布均匀程度任何一个能量在空间中分布均匀程度任何一个能量在空间中分布均匀程度(热热热热力学第二定律，系统运动方向性力学第二定律，系统运动方向性力学第二定律，系统运动方向性力学第二定律，系统运动方向性)；dS=ddS=di iS+dS+de eS S l l平衡结构和耗散结构都是稳定有序结构，但前者是一个死结构，而平衡结构和耗散结构都是稳定有序结构，但前者是一个死结构，而平衡结构和耗散结构都是稳定有序结构，但前者是一个死结构，而平衡结构和耗散结构都是稳定有序结构，但前者是一个死结构，而后者是活结构。后者是活结构。后者是活结构。后者是活结构。一一一一.整体性概念整体性概念整体性概念整体性概念发展发展发展发展第7页关于关于关于关于“熵熵熵熵”例子例子例子例子l l一滴墨水滴入清水杯一滴墨水滴入清水杯一滴墨水滴入清水杯一滴墨水滴入清水杯l l一根火柴划过黑房间一根火柴划过黑房间一根火柴划过黑房间一根火柴划过黑房间l l懒人房间懒人房间懒人房间懒人房间 l l车窗外扔垃圾车窗外扔垃圾车窗外扔垃圾车窗外扔垃圾l l中国式过马路中国式过马路中国式过马路中国式过马路l l某位同学自得其乐在地理课堂上唱歌某位同学自得其乐在地理课堂上唱歌某位同学自得其乐在地理课堂上唱歌某位同学自得其乐在地理课堂上唱歌熵熵熵熵(entropy(entropy(entropy(entropy)第8页克劳修斯克劳修斯克劳修斯克劳修斯热力学熵热力学熵热力学熵热力学熵（热力学第二定律）：热运动时系统混乱程度标志，（热力学第二定律）：热运动时系统混乱程度标志，（热力学第二定律）：热运动时系统混乱程度标志，（热力学第二定律）：热运动时系统混乱程度标志，表征物质系统状态参量。表征物质系统状态参量。表征物质系统状态参量。表征物质系统状态参量。l lS=Q/T S=Q/T，（，（，（，（dS=dQ/TdS=dQ/T）S-S-热力学熵；热力学熵；热力学熵；热力学熵；Q-Q-外界传递给系统热量；外界传递给系统热量；外界传递给系统热量；外界传递给系统热量；T-T-绝对温度绝对温度绝对温度绝对温度 l熵是系统有效能测度：熵越大，有效能越小。熵是系统有效能测度：熵越大，有效能越小。l熵是系统有序熵是系统有序/无序测度：熵越大，系统越无序，意味着系统结构和无序测度：熵越大，系统越无序，意味着系统结构和运动不确定和无规则。运动不确定和无规则。玻尔兹曼玻尔兹曼玻尔兹曼玻尔兹曼熵熵熵熵：系统内分子热运动无序性一个量度，是系统宏观与微观：系统内分子热运动无序性一个量度，是系统宏观与微观：系统内分子热运动无序性一个量度，是系统宏观与微观：系统内分子热运动无序性一个量度，是系统宏观与微观（整体与部分）桥梁。（整体与部分）桥梁。（整体与部分）桥梁。（整体与部分）桥梁。l lS=k S=k lnln k-k-玻尔兹曼常数；玻尔兹曼常数；玻尔兹曼常数；玻尔兹曼常数；-系统微观分子状态数，系统微观分子状态数，系统微观分子状态数，系统微观分子状态数，越大，系统越混乱越大，系统越混乱越大，系统越混乱越大，系统越混乱熵熵熵熵(entropy(entropy(entropy(entropy)第9页香香香香农信息熵农信息熵农信息熵农信息熵：系统全部信息中排除冗余后平均信息量。系统越有序，：系统全部信息中排除冗余后平均信息量。系统越有序，：系统全部信息中排除冗余后平均信息量。系统越有序，：系统全部信息中排除冗余后平均信息量。系统越有序，组织化程度越高，概率越大，出现机会越多，不确定性越小。组织化程度越高，概率越大，出现机会越多，不确定性越小。组织化程度越高，概率越大，出现机会越多，不确定性越小。组织化程度越高，概率越大，出现机会越多，不确定性越小。l lH=H=p pi i ln ln p pi i H-H-系统信息量；系统信息量；系统信息量；系统信息量；p-p-随机事件出现概率随机事件出现概率随机事件出现概率随机事件出现概率l l比如，设有比如，设有比如，设有比如，设有A A、B B、C C三个群落，各有两个物种组成，其中各种个体数组成三个群落，各有两个物种组成，其中各种个体数组成三个群落，各有两个物种组成，其中各种个体数组成三个群落，各有两个物种组成，其中各种个体数组成以下表，则以下表，则以下表，则以下表，则Shannon-wienerShannon-wiener指数：指数：指数：指数：HA HA=ni/N ni/N lnln ni/N=ni/N=（1.00ln1.00+0.00ln0.001.00ln1.00+0.00ln0.00）=0=0 HB HB=ni/N ni/N ln ln ni/N=ni/N=（0.50ln0.50+0.50ln0.500.50ln0.50+0.50ln0.50）=0.69=0.69 HC HC=ni/N ni/N ln ln ni/N=ni/N=（0.99ln0.99+0.01ln0.010.99ln0.99+0.01ln0.01）=0.056=0.056群落总数群落总数群落总数群落总数(N N)物种甲物种甲物种甲物种甲(n n，ni/Nni/N)物种乙物种乙物种乙物种乙(n n，ni/Nni/N)群落群落群落群落A A100100100100100100100100（1.01.01.01.0）0 0 0 0（0 0 0 0）群落群落群落群落B B10010010010050505050（0.50.50.50.5）50505050（0.50.50.50.5）群落群落群落群落C C10010010010099999999（0.990.990.990.99）1 1 1 1（0.010.010.010.01）熵熵熵熵(entropy(entropy(entropy(entropy)第10页1.1.1.1.为何？为何？为何？为何？l l地球表层是个巨大开放系统地球表层是个巨大开放系统地球表层是个巨大开放系统地球表层是个巨大开放系统(熵流熵流熵流熵流)l l地球表层生物有机体产生地球表层生物有机体产生地球表层生物有机体产生地球表层生物有机体产生与发展与发展与发展与发展(从无序到有序从无序到有序从无序到有序从无序到有序)2.2.2.2.地球表层进化发展地球表层进化发展地球表层进化发展地球表层进化发展l l天文时期天文时期天文时期天文时期无机演化无机演化无机演化无机演化有机有机有机有机演化演化演化演化(人类时期人类时期人类时期人类时期)3.3.3.3.耗散结构类型耗散结构类型耗散结构类型耗散结构类型l l自然地理系统自然地理系统自然地理系统自然地理系统天然生态系统天然生态系统天然生态系统天然生态系统人类生态系统人类生态系统人类生态系统人类生态系统l l三者关系：发生三者关系：发生三者关系：发生三者关系：发生上联络；上联络；上联络；上联络；能量与物质交换能量与物质交换能量与物质交换能量与物质交换上联络上联络上联络上联络自然地理系统自然地理系统自然地理系统自然地理系统天然生态系统天然生态系统天然生态系统天然生态系统人类生态系统人类生态系统人类生态系统人类生态系统天然生态系统天然生态系统天然生态系统天然生态系统=生物群落生物群落生物群落生物群落+生境，自然地理系统生境，自然地理系统生境，自然地理系统生境，自然地理系统=天然生态系统天然生态系统天然生态系统天然生态系统+处境处境处境处境人类生态系统物质能量输入不但来自于现在或过去自然地理系统和天人类生态系统物质能量输入不但来自于现在或过去自然地理系统和天人类生态系统物质能量输入不但来自于现在或过去自然地理系统和天人类生态系统物质能量输入不但来自于现在或过去自然地理系统和天然生态系统，而且来自于系统之外然生态系统，而且来自于系统之外然生态系统，而且来自于系统之外然生态系统，而且来自于系统之外二二二二.地球表层是一个含有耗散结构开放系统地球表层是一个含有耗散结构开放系统地球表层是一个含有耗散结构开放系统地球表层是一个含有耗散结构开放系统第11页地球表层生物有机体产生与发展地球表层生物有机体产生与发展地球表层生物有机体产生与发展地球表层生物有机体产生与发展第12页4.4.4.4.地球表层整体性表现地球表层整体性表现地球表层整体性表现地球表层整体性表现l l物质循环物质循环物质循环物质循环与能量流动与能量流动与能量流动与能量流动l l产生新功效：产生新功效：产生新功效：产生新功效：生产和平衡生产和平衡生产和平衡生产和平衡功效功效功效功效l l统一演化过程统一演化过程统一演化过程统一演化过程l l牵一发而动全身牵一发而动全身牵一发而动全身牵一发而动全身l l稳定空间结构稳定空间结构稳定空间结构稳定空间结构二二二二.地球表层是一个含有耗散结构开放系统地球表层是一个含有耗散结构开放系统地球表层是一个含有耗散结构开放系统地球表层是一个含有耗散结构开放系统l l信息信息信息信息是事物存在形式、运动状态和规律是事物存在形式、运动状态和规律是事物存在形式、运动状态和规律是事物存在形式、运动状态和规律表征，是事物确定性增加。表征，是事物确定性增加。表征，是事物确定性增加。表征，是事物确定性增加。物质、能量、物质、能量、物质、能量、物质、能量、信息信息信息信息是组成客观世界三基元。是组成客观世界三基元。是组成客观世界三基元。是组成客观世界三基元。l l地球表层整体性地球表层整体性地球表层整体性地球表层整体性是物质、能量、信息在是物质、能量、信息在是物质、能量、信息在是物质、能量、信息在耗散结构系统中运动、耗散结构系统中运动、耗散结构系统中运动、耗散结构系统中运动、改变和发展协同改变和发展协同改变和发展协同改变和发展协同性性性性。第13页一一一一.组分结构组分结构组分结构组分结构组分结构组分结构组分结构组分结构：地球表层中物质地球表层中物质地球表层中物质地球表层中物质、能量和要素等组成。、能量和要素等组成。、能量和要素等组成。、能量和要素等组成。l l物质物质物质物质组成组成组成组成：大气、水、岩石、生物：大气、水、岩石、生物：大气、水、岩石、生物：大气、水、岩石、生物(人类人类人类人类)l l能量组成能量组成能量组成能量组成：太阳辐射：太阳辐射：太阳辐射：太阳辐射(8.24J/cm8.24J/cm2 2minmin，5.53105.531024 24 J/J/年年年年)、地球内能、地球内能、地球内能、地球内能(10.711010.711020 20 J/J/年年年年)l l要素组成要素组成要素组成要素组成：地貌、气候、水文、生物、土壤：地貌、气候、水文、生物、土壤：地貌、气候、水文、生物、土壤：地貌、气候、水文、生物、土壤组分组分组分组分结构是空间结构基础。结构是空间结构基础。结构是空间结构基础。结构是空间结构基础。第二节第二节 地球表层系统结构整体性地球表层系统结构整体性第14页空间结构空间结构空间结构空间结构：在特定空间在特定空间在特定空间在特定空间范围或区域内，自然地理要素组合关系或耦范围或区域内，自然地理要素组合关系或耦范围或区域内，自然地理要素组合关系或耦范围或区域内，自然地理要素组合关系或耦合关系。合关系。合关系。合关系。1 1 1 1.分层结构：分层结构：分层结构：分层结构：地球表层垂直方向地球表层垂直方向地球表层垂直方向地球表层垂直方向上上上上(重力作用重力作用重力作用重力作用)各各各各组成成份之间相互联络、组成成份之间相互联络、组成成份之间相互联络、组成成份之间相互联络、相互制约关系相互制约关系相互制约关系相互制约关系2.2.2.2.渗透结构渗透结构渗透结构渗透结构：不一样物质圈层之间相互渗透，圈层成份在各圈层中分布。：不一样物质圈层之间相互渗透，圈层成份在各圈层中分布。：不一样物质圈层之间相互渗透，圈层成份在各圈层中分布。：不一样物质圈层之间相互渗透，圈层成份在各圈层中分布。目标目标目标目标：研究物质和能量在垂直方向：研究物质和能量在垂直方向：研究物质和能量在垂直方向：研究物质和能量在垂直方向上流通上流通上流通上流通与转化与转化与转化与转化机制机制机制机制(渗透渗透渗透渗透)大气大气大气大气水水水水(生物生物生物生物)岩石岩石岩石岩石散逸层散逸层散逸层散逸层暖层暖层暖层暖层中间层中间层中间层中间层平流层平流层平流层平流层对流层对流层对流层对流层自由大气层自由大气层自由大气层自由大气层摩擦层摩擦层摩擦层摩擦层近地面层近地面层近地面层近地面层二二二二.空间结构空间结构空间结构空间结构第15页3.3.3.3.地域地域地域地域结构结构结构结构l l沿着沿着沿着沿着海陆表面水平方向海陆表面水平方向海陆表面水平方向海陆表面水平方向(地域分异地域分异地域分异地域分异)，地球表层各结构单元之间相互，地球表层各结构单元之间相互，地球表层各结构单元之间相互，地球表层各结构单元之间相互联络、相互制约关系。联络、相互制约关系。联络、相互制约关系。联络、相互制约关系。l l表现：赤道表现：赤道表现：赤道表现：赤道两极，洋面两极，洋面两极，洋面两极，洋面山顶；地带性和非地带性分异现象山顶；地带性和非地带性分异现象山顶；地带性和非地带性分异现象山顶；地带性和非地带性分异现象目标目标目标目标：研究物质和：研究物质和：研究物质和：研究物质和能量在水平方向上流通能量在水平方向上流通能量在水平方向上流通能量在水平方向上流通与与与与转化机制。转化机制。转化机制。转化机制。二二二二.空间结构空间结构空间结构空间结构中中中中山山山山低低低低山山山山台台台台地地地地阶阶阶阶地地地地河河河河流流流流积雪带积雪带积雪带积雪带针叶林带针叶林带针叶林带针叶林带落叶阔叶林带落叶阔叶林带落叶阔叶林带落叶阔叶林带常绿阔叶林带常绿阔叶林带常绿阔叶林带常绿阔叶林带季雨林带季雨林带季雨林带季雨林带雨林带雨林带雨林带雨林带第16页时间结构时间结构时间结构时间结构：地理事物发展演：地理事物发展演：地理事物发展演：地理事物发展演化时间序列，化时间序列，化时间序列，化时间序列，揭示其动态特揭示其动态特揭示其动态特揭示其动态特征和演化规律征和演化规律征和演化规律征和演化规律。(一一一一)自然地理系统发展演化自然地理系统发展演化自然地理系统发展演化自然地理系统发展演化1.1.1.1.古代古代古代古代：新生代之前：新生代之前：新生代之前：新生代之前l l结构运动结构运动结构运动结构运动：全球性：全球性：全球性：全球性海陆变迁、海陆变迁、海陆变迁、海陆变迁、陆地表面陆地表面陆地表面陆地表面起伏改变、地球表起伏改变、地球表起伏改变、地球表起伏改变、地球表层物质层物质层物质层物质大规模迁移。大规模迁移。大规模迁移。大规模迁移。l l气候改变气候改变气候改变气候改变：全球性：全球性：全球性：全球性或大范围或大范围或大范围或大范围冷、暖、干、湿改变，以及冷、暖、干、湿改变，以及冷、暖、干、湿改变，以及冷、暖、干、湿改变，以及与其对应大气环流和气候带与其对应大气环流和气候带与其对应大气环流和气候带与其对应大气环流和气候带改变。改变。改变。改变。三三三三.时间结构时间结构时间结构时间结构第17页2.2.2.2.新生代新生代新生代新生代l l海海海海陆变迁陆变迁陆变迁陆变迁：北大西洋、印度洋、北冰洋：北大西洋、印度洋、北冰洋：北大西洋、印度洋、北冰洋：北大西洋、印度洋、北冰洋扩张，太平洋收缩，喜马拉雅扩张，太平洋收缩，喜马拉雅扩张，太平洋收缩，喜马拉雅扩张，太平洋收缩，喜马拉雅-阿尔卑斯阿尔卑斯阿尔卑斯阿尔卑斯结构运动。结构运动。结构运动。结构运动。l l气候改变气候改变气候改变气候改变：湿热气候带范围逐步缩小，：湿热气候带范围逐步缩小，：湿热气候带范围逐步缩小，：湿热气候带范围逐步缩小，干旱气候区范围不停扩大，并形成单独干旱气候区范围不停扩大，并形成单独干旱气候区范围不停扩大，并形成单独干旱气候区范围不停扩大，并形成单独干旱气候带；中高纬气候变冷，第四纪干旱气候带；中高纬气候变冷，第四纪干旱气候带；中高纬气候变冷，第四纪干旱气候带；中高纬气候变冷，第四纪冰期与间冰期；随即气候变暖，温室效冰期与间冰期；随即气候变暖，温室效冰期与间冰期；随即气候变暖，温室效冰期与间冰期；随即气候变暖，温室效应等。应等。应等。应等。l l生物演进生物演进生物演进生物演进：被子植物和哺乳动物空前繁：被子植物和哺乳动物空前繁：被子植物和哺乳动物空前繁：被子植物和哺乳动物空前繁盛，人类盛，人类盛，人类盛，人类出现出现出现出现(人类利用与改造自然环境人类利用与改造自然环境人类利用与改造自然环境人类利用与改造自然环境时期时期时期时期)。三三三三.时间结构时间结构时间结构时间结构第18页(二二二二)自然地理系统演化自然地理系统演化自然地理系统演化自然地理系统演化规律规律规律规律1.1.1.1.自然节律性：自然节律性：自然节律性：自然节律性：由由由由自然地理过程自然地理过程自然地理过程自然地理过程循环和振荡引发随时循环和振荡引发随时循环和振荡引发随时循环和振荡引发随时间而间而间而间而有规有规有规有规律演替现象律演替现象律演替现象律演替现象。A.A.A.A.分类分类分类分类l l周期性节律周期性节律周期性节律周期性节律：严格：严格：严格：严格时间间隔，时间间隔，时间间隔，时间间隔，如如如如昼夜昼夜昼夜昼夜(自转自转自转自转)、季节、季节、季节、季节(公转公转公转公转)l l旋回性节律旋回性节律旋回性节律旋回性节律：不等长：不等长：不等长：不等长时间间隔，时间间隔，时间间隔，时间间隔，如如如如地质地质地质地质旋回、气候旋回旋回、气候旋回旋回、气候旋回旋回、气候旋回固定季节开放花儿固定季节开放花儿固定季节开放花儿固定季节开放花儿1 1 1 1月腊梅月腊梅月腊梅月腊梅 2 2 2 2月二月梅月二月梅月二月梅月二月梅 3 3 3 3月迎春花月迎春花月迎春花月迎春花 4 4 4 4月牡丹月牡丹月牡丹月牡丹5 5 5 5月芍药月芍药月芍药月芍药 6 6 6 6月紫丁香月紫丁香月紫丁香月紫丁香 7 7 7 7月百合月百合月百合月百合 8 8 8 8月凤仙月凤仙月凤仙月凤仙9 9 9 9月桂花月桂花月桂花月桂花 10101010月芙蓉月芙蓉月芙蓉月芙蓉 11111111月菊花月菊花月菊花月菊花 12121212月一品红月一品红月一品红月一品红三三三三.时间结构时间结构时间结构时间结构第19页B.B.B.B.成因成因成因成因l l天文：天文：天文：天文：太阳黑子活动，潮汐太阳黑子活动，潮汐太阳黑子活动，潮汐太阳黑子活动，潮汐l l地球：昼夜，季节地球：昼夜，季节地球：昼夜，季节地球：昼夜，季节l l生物：生命过程，生物群体，生物钟生物：生命过程，生物群体，生物钟生物：生命过程，生物群体，生物钟生物：生命过程，生物群体，生物钟C.C.C.C.节律节律节律节律与振荡、涨落与振荡、涨落与振荡、涨落与振荡、涨落l l节律是由振荡节律是由振荡节律是由振荡节律是由振荡(有规律可循有规律可循有规律可循有规律可循)产生产生产生产生l l节律稳定性和变异性是由节律稳定性和变异性是由节律稳定性和变异性是由节律稳定性和变异性是由涨落涨落涨落涨落(偶然偶然偶然偶然、随机、随机、随机、随机)造成造成造成造成 l l为地理模拟、地理预测和地理决议等提供理论基础。为地理模拟、地理预测和地理决议等提供理论基础。为地理模拟、地理预测和地理决议等提供理论基础。为地理模拟、地理预测和地理决议等提供理论基础。三三三三.时间结构时间结构时间结构时间结构第20页2.2.2.2.稳定性与变异性稳定性与变异性稳定性与变异性稳定性与变异性A.A.A.A.稳定性稳定性稳定性稳定性：系统排除干扰、恢复到：系统排除干扰、恢复到：系统排除干扰、恢复到：系统排除干扰、恢复到稳态特征。稳态特征。稳态特征。稳态特征。l l稳定机制稳定机制稳定机制稳定机制：含有反馈：含有反馈：含有反馈：含有反馈机制机制机制机制 l l普通来说普通来说普通来说普通来说，系统，系统，系统，系统越复杂，其反馈越复杂，其反馈越复杂，其反馈越复杂，其反馈机制越多，调整能力越强，系统机制越多，调整能力越强，系统机制越多，调整能力越强，系统机制越多，调整能力越强，系统越越越越稳定稳定稳定稳定因果关系环因果关系环因果关系环因果关系环(正负反馈环耦合正负反馈环耦合正负反馈环耦合正负反馈环耦合)+-大气大气大气大气COCOCOCO2 2 2 2太阳太阳太阳太阳辐射辐射辐射辐射云量云量云量云量气温气温气温气温A A A AB B B BA A A AB B B BA A A AB B B B+-因因因因果果果果关关关关系系系系键键键键输入输入输入输入状态状态状态状态输出输出输出输出信息信息信息信息反馈机制反馈机制反馈机制反馈机制三三三三.时间结构时间结构时间结构时间结构第21页种群增加模型种群增加模型种群增加模型种群增加模型(天敌、疾病、环境等天敌、疾病、环境等天敌、疾病、环境等天敌、疾病、环境等)第22页B.B.B.B.变异性变异性变异性变异性：系统系统系统系统状态随时间推移发生改变。状态随时间推移发生改变。状态随时间推移发生改变。状态随时间推移发生改变。l l突变论突变论突变论突变论(居维叶居维叶居维叶居维叶,1825),1825),1825),1825)：巴黎盆地沉积层；恐龙灭绝巴黎盆地沉积层；恐龙灭绝巴黎盆地沉积层；恐龙灭绝巴黎盆地沉积层；恐龙灭绝大辐发展大辐发展大辐发展大辐发展l l渐变论渐变论渐变论渐变论(达尔文达尔文达尔文达尔文,1859),1859),1859),1859)：生物进化：生物进化：生物进化：生物进化 l l突变论和渐变论突变论和渐变论突变论和渐变论突变论和渐变论统一统一统一统一(托姆托姆托姆托姆,1972),1972),1972),1972)：“微小、连续、不停地施以触发微小、连续、不停地施以触发微小、连续、不停地施以触发微小、连续、不停地施以触发力作用，能否引发结果突然改变？力作用，能否引发结果突然改变？力作用，能否引发结果突然改变？力作用，能否引发结果突然改变？”自然地理系统是稳定性和变异性统一体自然地理系统是稳定性和变异性统一体自然地理系统是稳定性和变异性统一体自然地理系统是稳定性和变异性统一体(对立统一对立统一对立统一对立统一)：托姆理论托姆理论托姆理论托姆理论把把把把地地地地理现象和过程渐变型与突变型产生原因有机地归纳到一个统一基础理现象和过程渐变型与突变型产生原因有机地归纳到一个统一基础理现象和过程渐变型与突变型产生原因有机地归纳到一个统一基础理现象和过程渐变型与突变型产生原因有机地归纳到一个统一基础之上，从而使自然界中两类时间过程类型，从相互对立到相互包容，之上，从而使自然界中两类时间过程类型，从相互对立到相互包容，之上，从而使自然界中两类时间过程类型，从相互对立到相互包容，之上，从而使自然界中两类时间过程类型，从相互对立到相互包容，从相互争论到相互补充，使自然过程本质在更高层次上得到认识从相互争论到相互补充，使自然过程本质在更高层次上得到认识从相互争论到相互补充，使自然过程本质在更高层次上得到认识从相互争论到相互补充，使自然过程本质在更高层次上得到认识。三三三三.时间结构时间结构时间结构时间结构第23页一一一一.能量流动与转化能量流动与转化能量流动与转化能量流动与转化(一一一一)太阳能太阳能太阳能太阳能在无机界在无机界在无机界在无机界转化转化转化转化 1.1.1.1.地气系统能量地气系统能量地气系统能量地气系统能量循环循环循环循环：对流层对流层对流层对流层陆陆陆陆面面面面/海面海面海面海面2.2.2.2.太阳能转化形式太阳能转化形式太阳能转化形式太阳能转化形式 l l被大气、地面吸收被大气、地面吸收被大气、地面吸收被大气、地面吸收转化为热转化为热转化为热转化为热能，以大气、地面长波辐射能，以大气、地面长波辐射能，以大气、地面长波辐射能，以大气、地面长波辐射进入太空进入太空进入太空进入太空l l被大气层中介质被大气层中介质被大气层中介质被大气层中介质散射、云层散射、云层散射、云层散射、云层反射、大气分子吸收反射、大气分子吸收反射、大气分子吸收反射、大气分子吸收 第三节第三节 地球表层系统功效整体性地球表层系统功效整体性第24页大气圈大气圈大气圈大气圈上界上界上界上界大气大气大气大气圈层圈层圈层圈层地面地面地面地面10010010010020202020161616162727272737373737短波辐射短波辐射短波辐射短波辐射长波辐射长波辐射长波辐射长波辐射55555555969696968 8 8 8108108108108191919194 4 4 4系统系统系统系统项目项目项目项目收入收入收入收入支出支出支出支出大气圈上界太阳能进入地气圈层（短波辐射）太阳能进入地气圈层（短波辐射）太阳能进入地气圈层（短波辐射）太阳能进入地气圈层（短波辐射）100100地面、云层、大气反射（短波辐射）地面、云层、大气反射（短波辐射）地面、云层、大气反射（短波辐射）地面、云层、大气反射（短波辐射）3737大气返回（长波辐射）大气返回（长波辐射）大气返回（长波辐射）大气返回（长波辐射）5555地面返回（长波辐射）地面返回（长波辐射）地面返回（长波辐射）地面返回（长波辐射）8 8大气大气大气大气圈层圈层圈层圈层大气返回（长波辐射）大气返回（长波辐射）大气返回（长波辐射）大气返回（长波辐射）5555大气逆辐射（长波辐射）大气逆辐射（长波辐射）大气逆辐射（长波辐射）大气逆辐射（长波辐射）9696地面到大气层（长波辐射）地面到大气层（长波辐射）地面到大气层（长波辐射）地面到大气层（长波辐射）108108大气凝结放热大气凝结放热大气凝结放热大气凝结放热1919湍流传热湍流传热湍流传热湍流传热4 4太阳能被大气吸收（短波辐射）太阳能被大气吸收（短波辐射）太阳能被大气吸收（短波辐射）太阳能被大气吸收（短波辐射）2020地面地面地面地面直接辐射（短波辐射）直接辐射（短波辐射）直接辐射（短波辐射）直接辐射（短波辐射）2727散射辐射（短波辐射）散射辐射（短波辐射）散射辐射（短波辐射）散射辐射（短波辐射）1616大气逆辐射（长波辐射）大气逆辐射（长波辐射）大气逆辐射（长波辐射）大气逆辐射（长波辐射）9696地面到大气层、太空（长波辐射）地面到大气层、太空（长波辐射）地面到大气层、太空（长波辐射）地面到大气层、太空（长波辐射）116116地面蒸发耗热地面蒸发耗热地面蒸发耗热地面蒸发耗热1919湍流传热湍流传热湍流传热湍流传热4 4第25页(二二二二)太阳能太阳能太阳能太阳能在有机界在有机界在有机界在有机界转化转化转化转化1.1.1.1.生态系统生态系统生态系统生态系统能量能量能量能量循环循环循环循环：生物：生物：生物：生物非生物环境非生物环境非生物环境非生物环境2.2.2.2.太阳能太阳能太阳能太阳能转化转化转化转化形式形式形式形式：光合作用光合作用光合作用光合作用l l四因子四因子四因子四因子：HH2 2OO，COCO2 2，叶绿素，阳光叶绿素，阳光叶绿素，阳光叶绿素，阳光(可见光中红光和蓝光可见光中红光和蓝光可见光中红光和蓝光可见光中红光和蓝光)l l过程过程过程过程：绿色植物：绿色植物：绿色植物：绿色植物把把把把太阳能太阳能太阳能太阳能转化到碳水化合物转化到碳水化合物转化到碳水化合物转化到碳水化合物(化学能化学能化学能化学能)，然后被植食，然后被植食，然后被植食，然后被植食动物、肉食动物吸收动物、肉食动物吸收动物、肉食动物吸收动物、肉食动物吸收10101010微生物分解，最终以微生物分解，最终以微生物分解，最终以微生物分解，最终以热能热能热能热能形式回到太形式回到太形式回到太形式回到太空空空空。6 H6 H2 2O+6 COO+6 CO2 2 +674+674卡卡卡卡阳光阳光阳光阳光叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素C C6 6HH1212OO6 6+6O+6O2 2 一一一一.能量流动与转化能量流动与转化能量流动与转化能量流动与转化第26页l l在太阳能不停输入下，地球在太阳能不停输入