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1、第三篇 自然地理综合研究第十三章 自然地理环境的组成和结构第一节 自然地理环境的范围和边界一、自然地理环境（地理景观）的一般概念（一）地理景观的含义是指由地貌、气候、水文、土壤、生物等自然地理成分有规律地组合而成的整体。有人也将它称为自然地理环境、自然地理系统或自然综合体。例如，温带地区的一座小山脉，生长的植被为落叶阔叶林，下部的土壤为棕壤，那么，这座山脉就是一个地理景观单元。相邻的几座山脉合并在一块也构成一个地理景观单元。（二）地理景观的特点1.是一个等级开放系统根据系统论观点，地理景观是一个大系统，它有确定的界限，一般来说，地理景观的上部是大气对流层，它的下部是岩石圈上层，是一个具有一定厚
2、度的大系统。这个系统与其周围环境之间经常不断地进行着物质和能量的交换，因此，地理景观是一个开放系统，并且它包含有很多次级小系统或亚系统。地理景观是一个多级开放系统。2.具有耗散结构特性所谓耗散结构是指当体系处于非平衡状态时，通过体系与外界进行物质和能量交换而形成和维持的一种在空间和时序上宏观层次呈现某种有序化了的结构。耗散结构是一种有序结构，即系统内各组成成分按一定规律排列组合，在宏观上表现出一定有序性。例如地理景观系统组成虽然复杂，但在空间上却是有序的，如大气圈、水圈、生物圈、岩石圈、土圈等都占据着特定的位置，表现出层状结构。再如，生态系统具有明显的垂直分层性等都是系统有序的表现。整个地理景
3、观随季节和昼夜的变化，也可被认为是时间上的有序性。有序性的对立面是无序性，如果体系处于无序状态，则各种物质呈均匀分布，多呈混沌状态。描述系统无序性的热力学函数叫熵（s） ，高熵对应于无序，低熵对应于有序。可见，耗散结构的系统熵是比较低的，而地理景观系统的熵也是比较低的。系统的有序性是靠环境不断向土壤输入低熵物质和能量来维持的。根据热力学第二定律，对于非平衡状态下孤立体系来说，系统熵必然单调增加，直达到最大值，体系则必然从有序状态逐渐变为无序状态，这是一个不可逆过程。如果环境向系统输入低熵物质和能量，并且输入的熵流（des）大于系统内部不可逆过程所引起的熵产生（dis） ，那么体系的总熵变（ds
4、）就会小于零，即ds=des+dis0此时，系统的熵降低，亦即向系统输入负熵流，体系的有序性增强。如果环境不向体系输入负熵流，或者输入的负熵不能抵消系统的熵产生，那么系统必然出现高熵无序结构。地理景观系统是一个开放系统，它与环境之间不断地进行物质和能量的交换，太阳能源源不断地进入景观系统，为系统输入了大量的负熵流，并且超过了熵产生，使系统的总熵越来越低，地理景观系统的有序性则越来越强。由上述分析可以看出，地理景观是一个低熵有序化了的结构，即耗散结构。3.具有地域差异性由于种种原因，地理景观在地球表面不同地域存在着差异。例如，从赤道至两极，从湿润的沿海至干燥的内陆，从山麓至高山顶部，甚至在局部地
5、段，地理景观都发生明显的变化。这种分异作用我们将它叫作景观的地域分异。根据地域分异的规模和尺度，可以分为大、中、小三种规模或尺度。本节的主要目的，就是探讨地球表面各种尺度地域分异的规律性。（三）地理景观和生态系统的区别在第八章我们已经讨论过，生态系统是在一定地域内生物群体与其生境相结合而形成的整体。即：生态系统生物群落+生境这里指的生境是直接影响生物群体的环境因素，如光、热、水、气、土等。而地理景观生物群落+生境+处境生态系统+处境所谓处境即指生态系统的立地背景，它对生物群落没有直接影响或作用，而是通过影响生境对生物发生作用的。如生物群落所处的地貌条件，根层以下的基质、地下水、生物群落以外的其
6、它间接因素等。二、地球的基本圈层1、整个地球是由一系列具有不同物理和化学性质的物质圈层所构成-地圈。大气圈，可再分为散逸层、电离层、中间层、平流层和对流层；大气圈的下垫面是海洋和陆地水构成-水圈；岩石圈（包括地壳和地幔的刚体部分） ，岩石圈的表层分布着很薄的一层沉积岩石圈及地表风化壳和土被层；岩石圈以下的地球内部是地幔的大部和地核；生物圈：在海陆表面还存在生命物质，它们组成生物圈。2、地圈的组合形式：1）在高空和地球深部的地圈，其层内理化性质较为一致，圈层之间的关系较为简单，表现为上下成层的组合形式。2）在海陆表面附近的大气圈（下部） 、水圈、岩石圈（上部）和生物圈则表现为相互交织的组合形式。
7、形成独特的物质体系自然地理环境。三、自然地理环境范围和边界1、定义：是地球的一个复合圈层。它镶嵌于地球的表层，表面朝向宇宙空间，像一个包围着（固体）地球的“壳” 。因此，人们也把自然地理环境称作“地理壳” 。2、自然地理环境边界（一种具有一定过渡区间的渐变界限） 。概括起来包括三类观点。第一：趋向于把自然地理环境的界限划定在一个巨大的空间范围。这类观点主要以原苏联地理学者为代表。1953 年，.伊萨钦科认为地理壳的上限在对流层顶，下限在沉积岩石圈的底界（约在地面以下 56 kg） ，在海洋深约 1112kg。第二：把自然地理环境的界限划定在较小的空间范围。这一观点以我国地理学者牛文元为代表。他
8、把自然地理环境，视之为一个开放性的系统，取名“自然地理面” 。上限放在地表向上约 50100m 的近地面边界层，而下限放在太阳能量影响地表的终止线（其深度在陆地下面约 2030 m，在海洋可达 100m 的深处） 。理由是，在近地面层空气运动以乱流处于主导地位，支配着这里与其上的大气层的物质和能量交换；在陆地上以太阳作用为外力作用的代表，自然地理面的下限不应超过外力对地球的作用深度。第三：陈传康认为地理学所研究的范围界限不应作硬性规定，而应视研究问题的性质有相应的变化。随研究范围的不同，牵涉的厚度也不同。目前大多数自然地理工作者基本采用 .伊萨钦科的划法。第二节 自然地理环境的组成一、自然地理
9、环境的组成自然地理环境其组成包括：自然地理环境的各种物质、各种能量、自然地理要素。1、物质组成，包括着地球所有的化学元素种类。物质成分概括为四大类，即固态的岩石、液态的水、气态的空气和活质有机体。它们是自然地理环境最基本的组成成分。这四类物质成分相互联系、相互渗透，普遍存在于自然地理环境中，并各以自己为主体构成了下列自然地理环境的四个基本地圈。（l）对流圈。大气圈底部对流运动最显著的大气圈层，主要由气态物质组成。这里集中了整个大气质量的 3/4 和几乎全部水汽。它的下界是海陆表面，上界随纬度、季节及其他条件不同而不同。根据观测，对流层的平均厚度在低纬度为 1718 公里，在中纬度为 1012
10、公里，在高纬度为 89 公里。一般夏季厚而冬季薄。（2）水圈。地球表层水体的总称，包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川和地下水。其中海洋面积最为宽广，占地球表面积的 70.8，平均深度 3.8 公里。水圈总体积约 13.7亿立方公里（其中陆地水仅占 2.8） 。（3）沉积岩石圈。主要由沉积岩构成，包括火成岩和变质岩等岩类。沉积岩石圈的厚度是不均匀的，平均约有 5km。它的最上面往往覆盖着一层风化壳及土壤（达几十米） ，后两者是前者的派生自然体。（4）生物圈。地表生命有机体及其生活领域的总称，包括植物、动物和微生物三大类。2、自然地理环境的能量组成 主要包括太阳辐射、地球内能以及潮汐能等。上述各种能
11、量均来自自然地理环境外部，构成为影响自然地理环境的外部因素。3、自然地理环境的要素组成 包括地貌、气候、水文、土壤和生物等。它们是自然地理环境四种基本组成成分。1）地貌。地貌是大气圈、水圈、生物圈（蕴含着外力）和岩石圈（蕴含着内力）相互作用的结果。地貌与组成它的岩石有着密切的依存关系，共同构成为岩石地貌复合体。2）气候。它是最活跃的自然地理要素之一。它的物理过程首先支配着地表的热量平衡，同时支配着海陆间的水分循环，从而影响了生物分布和陆地水文网的分布，以及它们的动态。大气过程还是各种地貌的外营力。3）水文。各种水文过程成为自然地理环境内部相互联系的纽带。4）土壤。土壤以不完全连续的状态存在于地
12、球表层。它的空间位置正处在四个基本地圈紧密交接的地带。在整个自然地理环境中，土壤是结合无机界和有机界的枢纽，是联系各自然地理要素的关键环节。5）生物。绿色植物通过光合作用将自然地理环境中的无机物合成有机物质，同时又把所截获的太阳能转化为化学能而贮藏于有机物质中。作用表现在：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。二、自然地理环境的基本特征（l）地球的外能和内能作用显著。以太阳辐射为代表的地球外能，为自然地理环境中各种过程的主要能源。以地热和重力为代表的地球内能也进入地球表层。内外两种能量相互叠加、共同作用，支配整个自然地理环境的功能、结构及发展
13、。（2）气体、固体和液体三相物质并存。自然地理环境中三相物质并存，而又以同心圈层分离形成一定界面：在陆地表面是固态圈层和气态圈层的界面，海洋表面是液态圈层与气态圈层的界面，海洋底部是液态圈层与固态圈层的界面，海洋和陆地边缘部分是特殊的气、液、固三态圈层的界面。界面之间，三相物质既相互分离，又相互接触渗透，发生着多种形式的物质交换和能量转化的过程。（3）有机界和无机界相互转化。（4）人类聚居的场所。自然地理环境是一个复杂的具有自己独特性质的物质体系自然综合体。第三节 内、外因素对自然地理环境的影响一、 外部因素对自然地理环境的影响（一）太阳辐射的影响太阳的能量来自其内部的热核反应。当太阳内部的原
14、子聚合时，原子质量转化为电磁场，便以电磁波的形式释放出能量来，到达地球外界的太阳能虽只占太阳辐射总量的二十二亿分之一，却也高达 5.5261024 焦/年，相当于 1.8851024 吨标准煤完全燃烧后所产生的全部能量。（二）月球和太阳引力的影响 在引潮力的作用下，地球便发生了潮汐变形。这种周期性的变形出现在海洋的叫海洋潮汐，出现在大气层的叫大气潮汐，出现在陆地上的叫固体潮汐。1、海洋潮汐的影响（1）海洋潮汐对地球自转具有阻碍作用。潮汐摩擦的效应。（2）海洋潮汐对生物的演化具有促进作用。由于海洋具有周期性升降的潮汐运动。潮间带，在生物的演化过程中，可成为海洋生物挣脱水域束缚的跳板。原始海生生物
15、首先在作为过渡环境的潮间带经历了锻炼，从而加快了海生生物向陆生生物的进化。（3）海洋潮汐具有巨大的能量。它是海岸及河口地貌发育的外营力之一，而且也是一种有待开发的、潜力很大的能源。2、大气潮汐的影响（l）大气潮汐会使地球表面的大气压力发生规律性的变化。这种变化在热带地区尤为明显。由大气潮汐而引起的这种气压振动，在高层大气中可形成风速 50 米/秒以上的强风，并能波及到全球上空气流。（2）大气潮汐与降水有一定的相关关系。据统计，我国青岛在 310 月间降水日数的可能性平均为 27，而另外的统计表明，在当地连续 99 次朔、望日中，有 81 次出现降水，占朔、望日数的 82。（3）大气潮汐对台风的
16、影响与其对降水的影响相类似。有人通过对 18911968 年出现在大西洋和太平洋上 1000 多个飓风和台风以及 2 000 多个热带风暴的分析，发现大西洋上的飓风、太平洋上的台风和热带风暴的生成多以朔望日为周期，其中以朔日前后生成的为最多，望日次之，上弦和下弦时生成的最少。3、固体潮汐的影响固体潮汐的潮差可达 3050 厘米。引潮力周期性地改变着地球的形状，再加上潮汐现象在地表各处影响不一，这就使得地球的重心发生周期性的摆动，地表各处的重力差异忽大忽小，破坏了地壳运动的平衡，进而有可能促使某些地区地震的酿成和发生。（三）地球自转的影响（1）产生昼夜交替现象，从而引起自然地理环境的昼夜节律性变化。（2）地球绕地轴自转这一事实是确定地理坐标的基础。（3）由于地球自转的结果，所有在北半球作水平运动的物体都要发生向右偏转的效应，在南半球情况相反。（4）由于地球的自转，使潮汐变为绕地球传播的潮汐波。（5）地球自转速度的变化是造成地质时期地壳运动、海陆变迁、气候变化和生物进
