自然地理环境的整体性与差异性简介

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1、1 第五章第五章自然地理环境的整体性与差异性自然地理环境的整体性与差异性简介简介 东北师范大学资源与环境学院 许嘉巍 一、教材编写的指导思想一、教材编写的指导思想 人类的生产、生活，都是在由大气、水、岩石、生物和土壤五个地理要素构成的 地理环境中进行的。地理环境中的各种成分相互影响，并伴随着物质、能量的输出输 入关系。人类的生产、生活与地理环境之间进行着复杂的物质和能量交换。人类生产 和生活所需要的一切资源都来源于自然界。20 世纪 80 年代中期以来，随着社会的进 步，人类需要的产品明显增多，对资源的需求急剧扩大。区域的环境问题已经打破了 区域和国家疆界而演变为全球性的问题。这些威胁人类生存

2、的问题主要有：全球变暖 ，酸雨肆虐，臭氧层被破坏；森林和湿地的面积逐渐缩小，生物多样性锐减；土壤退 化加速，水土流失加剧；淡水缺乏及污染程度日益严重；非再生资源过度耗费，海洋 生物资源也面临严重威胁；固体废物与日俱增，恶臭已成为城市的严重公害等。因此 ，理解人类赖以生存的自然地理环境的主要特征，以及自然地理环境各要素之间的相 互关系，使我们能够协调人地关系，在开发利用的同时保护好自然地理环境。 课程标准中涉及自然地理环境的内容有三条：（1）运用示意图，举例说明某自 然地理要素在地理环境形成和演变中的作用。（2）举例说明地理环境各要素的相互作 用，理解地理环境的整体性。（3）运用地图分析地理环境

3、的地域分异规律。与 1996 年颁布实施的高中地理教学大纲相比，新课程有三个方面的变化：一是知识点有 所增加，内容更丰富，例如自然地理环境的整体性中增加了各要素间进行物质和能量 交换和要素间相互作用产生新功能。二是能力要求和技能训练具体化，例如画示意图 说明自然地理环境具有统一的演化过程。三是突出人类活动通过影响一个地理要素而 影响了整个自然地理环境，例如举例说明东北森林变化导致了环境的整体变化等。 按照课程标准的要求，教材将这部分内容组合成两节。在组织和呈现教学内容时 ，主要依据以下三条原则：一是紧扣课程标准的要求，加强基础，适度扩展。二是密 切联系实际，突出人类活动对自然地理环境的影响。三

4、是精选案例，突出自然地理要 素间的相互作用。 2 图 1 “自然地理环境的整体性与差异性”知识结构 二、教材重点与难点说明二、教材重点与难点说明 第一节自然地理环境的整体性的教学重点包括：（1）叙述原理，主要阐明 以下三点：自然地理环境各要素每时每刻都在演化，即自然地理过程无时不在； 各个要素的发展演化是同步的，一个要素的演化伴随着其他各个要素的演化；自然 地理环境具有统一的变化过程，保证了自然地理要素之间的协调。（2）通过介绍黄土 高原的水土流失过程，说明原理的正确性。（3）对一般性的自然地理过程进行说明， 以加深学生对该观点的理解。（4）给出湖泊演化图，通过学生的分析，得出结论，使 学生把

5、理论与实际问题有机结合起来。教学难点是如何理解构成地理环境的各个地理 要素共同作用，产生了地理要素自身没有的新功能。并说明这些功能并非地理要素自 身所拥有，而是通过要素间相互作用产生的。自然地理环境是由大气、水、岩石、生 物和土壤五个地理要素组成的，通过水循环、生物循环和地质循环等物质运动和能量 交换过程，五个地理要素间发生着密切的相互渗透和相互作用，从而形成了一个整体 。每一要素通过与其他要素进行物质能量交换，改变着其他要素的性质，对自然地理 环境形成和演化起着重要作用。构成地理环境的每个自然地理要素均拥有自己独特的 功能，各个功能不同的地理要素共同作用，产生了地理要素自身没有的新功能。自然

6、 地理环境各要素每时每刻都在演化，如我们熟知的气候变化、地貌变化（沧海变桑田 ）。各个要素的发展演化是同步的，一个要素的演化伴随着其他各个要素的演化，或 者说，每个地理要素的演化都是自然地理环境演化的一个方面。自然地理环境的整体 性还表现在某一地理要素的变化必然导致其他要素及整个地理环境状态的改变。如在 3 外界干扰下，自然地理要素会发生变化，并导致其他要素连锁变化，进而整个自然地 理环境的状态发生了改变。 第二节自然地理环境的差异性的教学重点包括：（1）受纬度因素影响的纬 度地带性。（2）受海陆分布的影响，自然景观和自然带从沿海向大陆内部也产生了有 规律的地域分异。（3）受海拔影响的山地垂直

7、地带。本节教学难点是在分析地域差异 产生的原因时，既要强调纬度、海陆、地形等影响因素的作用，又要说明各自然带存 在着各自的自然地理过程。产生纬度地带性分异规律的诱导因素是太阳辐射在地球表 面分布的不均匀性；太阳辐射受地球球体形状影响，从赤道向两极递减。赤道地带太 阳辐射强，气温高，形成低压，对流作用强烈，因而降水丰富，决定了这里的气候湿 热；地表径流丰富，岩石化学风化强烈，风化壳和土层深厚，发育雨林植被，因此形 成热带雨林景观。再引导学生分析从沿海向大陆内部的地域分异规律和垂直地带性规 律。在中纬度地区，从大陆沿海地区往内陆方向显示出各种自然地带的逐渐更替；自 然现象在高大山体上呈垂直的带状分

8、异，叫做山地垂直地带性。并不是任何一个山体 都具有垂直地带性，只有它达到一定高度，并在一定的纬度范围内，足以引起自然综 合体及其组成成分发生急剧变化以后，才有可能出现。通常，基带（垂直带下部的起 始带）以上垂直带出现的高度，温带地区在 800 m 以上，热带地区在 1 000 m 以上。 三、需要说明的几个问题三、需要说明的几个问题 自然地理环境各要素之间及各自然综合体之间的相互联系、相互作用是通过物质 循环和能量转换实现的。由于它们的存在，才可能把各种组成成分（要素）融合为自 然综合体以及把一定等级的不同综合体融合为高一级的自然综合体。自然地理环境物 质循环和能量转换过程是整体性的基础，每一

9、要素正是通过与其他要素的物质能量交 换，改变着其他要素的性质，对自然地理环境形成和演化起着重要作用；地理要素间 相互作用产生了新功能，使自然地理环境具有各地理要素均不具有的整体功能；通过 与要素间物质能量交换，自然地理环境具有了统一的变化过程，保证了自然地理要素 之间的协调，表现为某一地理要素的变化必然导致其他要素及整个地理环境状态的改 变。从系统论的角度看，自然环境物质与能量交换就是系统的功能与结构，也就是自 然地理环境的整体性，使自然地理环境成为地球上一个相对独立的物质系统。物质循 环必须以能量为动力。没有能量，物质循环就不可能进行。而物质和能量是一个统一 体，任何质量本身都包含一定的能量

10、，能量又一般都以一定的物质为载体。因此，在 物质循环的过程中，能量必然伴随着在物质之间发生传递和转换。例如，海洋中的液 态水可以变为水汽，在气流的带动下传输到数千千米之外，以降水的形式落到地球表 面。这一过程要吸收热量，在气态水凝结变为液态水的过程中要释放热量，所以，这 一过程实质上也伴随着能量的传输。 4 地域差异，常被认为是以气候差异为主导的，土壤和植被差异是气候差异的派生 后果，在不同气候的作用下，产生了不同的植被和土壤。其实，这种理解是错误的。 首先，组成自然地理环境的五个自然地理要素岩石、水、土壤、生物和大气之间 关系是非主导性关系，因为每一要素既是其他自然地理要素的产物，又是其他自

11、然地 理要素的创造者。在性质获取上，它们之间互为因果。例如，茂盛的热带雨林和富铝 化的砖红壤是湿热气候的产物，同样，如果地面没有茂盛森林和粘重的土壤，降到地 表的水难以被蒸发和蒸腾，转化为地下水了，也就无法形成湿热的气候。其次，自然 地理环境的五个自然地理要素是同步演变的，各自然地理要素特征的形成和发展也是 同步进行的，没有先后之分。我们知道，自然地理各要素特征是在不断形成与变化之 中，但每个要素的演化都伴随着其他各个要素的演化。或者说，每个自然地理要素的 演化都是自然地理环境整体演化的一个侧面。例如黄土高原的水土流失不仅是土壤的 过量侵蚀过程，更是人类干扰下的一种统一的自然地理环境快速演化过

12、程。黄土高原 的土壤受流水侵蚀，逐渐失去了肥沃的表土层，土壤肥力日趋下降；在土壤受到侵蚀 的同时，地面被流水侵蚀形成沟谷，长时期的流水侵蚀使这些沟谷不断加长和加深， 进而使平坦的高原面被沟谷切割成破碎状，逐渐失去平坦顶面，演化为黄土墚和黄土 峁；黄土高原原生的森林草原或草原，除部分被人类直接破坏外，通常与水土流失同 步退化，高度逐渐变低，覆盖度逐渐下降，并与土壤表土层同步消失；河流携带的泥 沙在河道沉积，河道日益淤高，河流不断改道，水文特征不断变化；与土壤粗骨化、 地形破碎化及植被退化同步，蒸发量和蒸腾量下降，地方气候转干。总之，地形、土 壤、生物、水文、气候同步演化，景观总体特征和各要素特征

13、正是在这种同步演化过 程中形成的。再次，自然地理环境五个自然地理要素，通过水循环、生物循环和地壳 物质循环等物质运动和能量交换，相互渗透和相互作用，改变着其他要素的性质，并 建造着自然地理环境整体特征。如果不同区域中五个地理要素间物质能量交换数量和 方式存在差异，那么，区域自然地理环境整体特征及各要素特征就会不同。相反，如 果五个地理要素间物质能量交换数量和方式始终如一，则无论各要素其初始状态如何 ，最终性质是相同的。例如五个地理要素间物质能量交换为强烈的水热交换、旺盛的 生物循环、快速的地质循环，就产生了热带雨林气候、热带雨林植被和砖红壤。水热 交换、生物循环、地质循环的速度略慢，则产生温带

14、湿润气候、落叶阔叶林植被和棕 壤，水热交换、生物循环、地质循环速度更慢，则产生苔原气候、苔原植被和苔原土 壤。可见，五个自然地理要素间物质能量交换数量和方式决定了各自然地理要素性质 和自然地理环境整体特征，其差异产生了地域差异。相对而言，单一自然地理要素某 一时刻的状态，对地域差异产生不具有决定作用。 人们通常以为是太阳能和地球内能在地表分布不均导致了地域差异，我们认为这 种认识是错误的。尽管太阳能和地球内能分布不均对地域差异的产生起重大作用，但 它不是地域差异产生的内因。我们知道，内因存在于事物内部，导致地域差异的内因 一定存在于自然地理环境之中，不可能是外界对其进行的差异性能量物质输入。正

15、如 人的身高不同，这种差异主要是由基因差异造成的，摄取食物的差异只起辅助作用一 5 样。其实，月球表面也存在太阳能和月球内能分布不均，但却没产生明显的区域差异 ，这也说明太阳能和内能分布不均只是地域差异的外因。自然地理环境本身不产生能 量，因此，自然地理环境的运动和变化所需能量都依赖外界对其输入。但是，作为主 要能源的太阳能，在自然地理环境中并不直接做功，而必须转化成风能、水能、生物 能和其他能量，才能改变自然地理环境。在进入自然地理环境的太阳能中，只有一小 部分转化为风能、水能、生物能等自然地理环境自身能量，自然地理环境自身能量又 仅有一部分做功。如在干旱地区用于侵蚀、搬运地面物质的能量一般

16、只占其获得能量 的百分之五以下，用于光合作用等的能量更是微乎其微，在湿润地区，做功的能量则 要略多。进入自然地理环境的太阳能数量与转化为自然地理环境自身能量的数量和参 与自然地理环境建造的能量数量并非线性相关关系，从这一角度分析，做功的能量而 非进入自然地理环境的太阳能总量对自然地理环境特征的形成和发展更有意义。在不 同区域做功的能量是不同的，自然地理环境运动和变化过程就不同，由此产生了不同 的地域单元。月球表面获取的太阳能数量虽有差异，但月球表面不能实现太阳能的转 化，即转化后的能量在月球表面均为零，因此，也就不能产生区域差异。相反，同纬 度地区获得太阳能数量基本相同，但转化为自然地理环境自身的能量在数量和方式上 都有明显差异，有主要转化为水能的，也有主要转化为风能的，这些能量的做功效率 也不同，于是同纬度地区自然地理环境就出现了差异。正如电视机把不同的电视信号 转换为不同的影视图像一样，自然地理环境也需把能量差异转换为自然地理环境的性 质差异。我们称这种转换过程为自然地理过程。转换机制主要有物理机制和化学机制 。物理机制依靠流动性强的大气和水，通过大