綜合自然地理學IntegratedPhysicalGeographyКомплекснаяФизическаяГеография第3章自然地理環境時間演化規律第1頁IntegratedPhysicalGeography

第3章自然地理環境時間演化規律

提要：一、自然地理環境發展方向性二、自然地理環境節律性三、自然地理環境穩定性四、自然地理環境發展演化五、自然地理環境時間演化基本特點第2頁IntegratedPhysicalGeography

第3章自然地理環境時間演化規律

自然地理環境演化?從低級向高級?從簡單到復雜?不停發展改變第3頁第3章自然地理環境時間演化規律

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1.巖石圈發展方向性（1）地殼演化?地槽區（活動區）?地臺區（相對穩定區）?地洼區（新活動區）第4頁第3章自然地理環境時間演化規律

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（2）地貌發展戴維斯（Davis）地貌侵蝕循環理論:幼年期→青年期→壯年期→老年期（3）風化殼發育及土壤形成

波雷諾夫（Полынов）風化發育階段:物理風化-化學風化

富鈣階段→富硅鋁階段→富鋁鐵階段第5頁IntegratedPhysicalGeography

2.大氣圈發展方向性?

原始大氣：H2O、CO、CO2、N2、NH3和CH4?CO2大氣：O2、CO2逐步增多?當代大氣：N2、O2大氣3.水圈發展方向性?水圈中水體總量逐步增大?海水性質由酸性到弱堿性改變?海水含鹽濃度逐步增大第3章自然地理環境時間演化規律

第6頁第3章自然地理環境時間演化規律

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第7頁第3章自然地理環境時間演化規律

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(1)生命起源

無機物→

簡單有機物→

復雜有機物→

多分子體系→

原始生命從無機小分子物質→有機小分子物質從有機小分子物質→有機高分子物質從有機高分子物質→多分子體系從多分子體系→原始生命第8頁第3章自然地理環境時間演化規律

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（2）生物進化第9頁第3章自然地理環境時間演化規律

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植物演化:藻類→蕨類→裸子植物→被子植物第10頁第3章自然地理環境時間演化規律

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動物演化單細胞動物→無脊椎動物→魚類→兩棲類→爬行類→哺乳動物→人類第11頁第3章自然地理環境時間演化規律

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提要：

一、自然地理環境發展方向性二、自然地理環境節律性三、自然地理環境穩定性四、自然地理環境發展演化五、自然地理環境時間演化基本特點第12頁第3章自然地理環境時間演化規律

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節律性(節奏性、韻律性，rhythm，ритм)：

自然地理過程（及其現象）隨時間重復出現改變規律，稱為自然地理環境節律性，簡稱節律性，或節奏性、韻律性

周期性節律旋回性節律階段性節律第13頁第3章自然地理環境時間演化規律

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1.周期性節律?晝夜節律?月節律?季節節律第14頁第3章自然地理環境時間演化規律

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2.旋回性節律

地理現象重復出現時間間隔長度不定，或者是按不等時間間隔重復出現現象。

地質旋回氣候旋回第15頁第3章自然地理環境時間演化規律

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（1）地質旋回

巖層沉積層序非常鮮明地反應了地質旋回節律性比如：地層剖面由老漸新重復出現：

礫巖-砂巖–頁巖-石灰巖

反應：從海退到海侵或從地殼上升到下降旋回節律。第16頁第3章自然地理環境時間演化規律

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地質旋回節律延續時間很長比如：加里東時期：延續2億年，前半期地殼沉降占優勢，后半期地殼上升占優勢，伴隨沉降發生海侵或褶皺運動。海西時期：延續時間稍短，為125百萬年，前半期也以沉降占優勢，后半期以上升占優勢。第17頁第3章自然地理環境時間演化規律

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（2）氣候旋回氣候變遷6億多年來，地球氣候史是以溫暖時期和嚴寒時期交替演變為其基本特點。另外,還有干-濕改變紀內旋回超世紀旋回冰期一間冰期旋回第18頁第3章自然地理環境時間演化規律

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世紀內旋回波動周期較短，在幾年至幾十年范圍內。常見周期：22-23及35年

竺可楨：中國溫度升降有50-100年周期。第19頁第3章自然地理環境時間演化規律

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王紹武：中國20世紀氣候趨勢：降水：干→濕10年周期氣溫：暖→冷20年周期氣溫∩降水：暖干-冷濕-冷干-暖濕-暖干

40年周期第20頁第3章自然地理環境時間演化規律

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?超世紀旋回周期長短超出100年以上如:周期1800-1900年超世紀氣候旋回。分兩個階段：寒濕氣候階段，300-500年，期間冰川擴展，河流水量增加，湖泊水位上升；干熱氣候階段，1000年以上，期間冰川后退，河流變淺，湖泊水位下降。竺可楨，中國5000氣候變遷，有400年，800年和1200年，1700年周期。第21頁第3章自然地理環境時間演化規律

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?冰期-間冰期旋回波動周期在1萬年以上，甚至超出100萬年氣候旋回，第四紀早期極地和溫帶冰川作用很普遍。第四紀——冰川作用由一系列冰期和間冰期組成。冰期：氣候嚴寒，冰川覆蓋面積擴大間冰期：氣候溫暖，冰川覆蓋面積縮小阿爾卑斯——四次冰期：固茨、明德、里斯、雨木三次間冰期第22頁第3章自然地理環境時間演化規律

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3.階段性節律

生物類群在周期性或旋回性改變背景上，以一定階段為周期表現出突變性重復。（1）生物生長節律

羅輯斯蒂曲線（S曲線）第23頁第3章自然地理環境時間演化規律

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（2）生物進化節律階段性突變和躍升第24頁第3章自然地理環境時間演化規律

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提要：一、自然地理環境發展方向性二、自然地理環境節律性三、自然地理環境穩定性四、自然地理環境發展演化五、自然地理環境時間演化基本特點第25頁第3章自然地理環境時間演化規律

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穩定性指自然地理環境影響條件發生變動，或人為干擾情況下，自然地理環境狀態并不會變動過大，或變動后經自我調整機制作用，使其逐步恢復原態性質第26頁第3章自然地理環境時間演化規律

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1.正反饋和負反饋如A事物增加，B事物也隨之增加，正因果關系若A事物增加，B事物隨之降低，負因果關系第27頁第3章自然地理環境時間演化規律

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（1）正反饋（positivefeedback）假如回返信息使系統輸入或過程原因在原來改變方向上得到放大，深入偏離初始狀態，稱為正反饋。當反饋環中一個要素發生改變，經過反饋環中各步驟連鎖反應，加強這種改變趨勢，使其脫離初始狀態。自我增強作用第28頁第3章自然地理環境時間演化規律

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（2）負反饋（negativefeedback）假如回返信息使系統輸入或過程原因在原來改變方向上得到抑制或縮小，趨向回到初始狀態，稱為負反饋。當反饋環中一個要素發生改變，經過反饋環中各要素連鎖反應，減弱了這種變動，使改變趨于穩定。自我調整作用第29頁第3章自然地理環境時間演化規律

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第30頁第3章自然地理環境時間演化規律

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正反饋是使偏差增強負反饋則使偏差抵消第31頁第3章自然地理環境時間演化規律

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2.正、負反饋關系?正反饋自我增強作用和負反饋自我調節作用，系統必定是在變動與穩定、增長與衰減間改變之中。?負反饋自我調整作用強于正反饋環自我增強作時，系統趨于穩定。?正反饋自我增強作用超出負反饋環自我調整作用時，系統穩定遭到破壞，脫離初始狀態。第32頁第3章自然地理環境時間演化規律

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第33頁第3章自然地理環境時間演化規律

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?自然地理環境不一樣等級自然單元都是在歷史發展過程中形成和不停向前演化。?穩定只是代表整個演化過程一個階段。整個地球表層是不停向前發展，是由簡單到復雜不可逆過程。自然地理環境在某階段是穩定，但自然歷史長河又是發展。?負反饋自我調整作用不會引發自然環境演化終止，負反饋環自我調整作用在演化過程中，即使是起“保守”作用，但它作用有一定程度，當一些變動超出“閾值”時，自我調整便會失去作用，系統會偏離初始狀態。第34頁第3章自然地理環境時間演化規律

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提要：一、自然地理環境發展方向性二、自然地理環境節律性三、自然地理環境穩定性四、自然地理環境發展演化五、自然地理環境時間演化基本特點第35頁第3章自然地理環境時間演化規律

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第36頁第3章自然地理環境時間演化規律

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大約在46億年前，從太陽星云中開始分化出原始地球，溫度較低，輕重元素渾然一體，并無分層結構。原始地球形成，有利于吸引和積聚太陽星云物質，使體積和質量不停增大，同時因重力分異和放射性元素蛻變而增加溫度。當原始地球內部物質增溫到達熔融狀態時，比重大親鐵元素加速向地心下沉，成為鐵鎳地核，比重小親石元素上浮組成地幔和地殼，更輕液態和氣態成份，經過火山噴發溢出地表形成原始水圈和大氣圈。行星地球開始了不一樣圈層之間相互作用，以及頻繁發生物質-能量交換演化歷史。原始沉積巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈早期階段，能夠追溯到距今25億年前太古代。1.古代自然地理環境普通發展過程第37頁第3章自然地理環境時間演化規律

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太古代早期（距今25億年）地球表面有許多小型花崗巖陸塊，其間為深度不一古海洋。地殼運動和巖漿活動廣泛而又強烈，火山噴發十分頻繁，“脫氣”過程形成了大氣圈和水圈。

大氣圈富含CO2、水蒸汽、火山塵埃、極少N和非生物成因O。

陸地是酷熱、荒涼。后期水圈中陸續出現了蛋白質、核酸、原核細胞、細菌和藍藻，開始形成生命。第38頁第3章自然地理環境時間演化規律

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元古代（距今6-25億年）?大陸地殼逐步擴大、增厚，火山活動相對減弱，

大氣中CO2濃度降低，游離氧增加。?原核生物進化為真核生物，嫌氣生物轉化為好氣生物，物種數量增多。?植物經歷第一次大發展，晚期出現了原始動物。?造山運動屢次發生并使小陸塊逐步拼合為泛古陸。第39頁第3章自然地理環境時間演化規律

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古生代（距今2.3-6億年）泛大陸分裂，形成岡瓦納、北美、歐洲和亞洲四個大陸。大陸分裂引發海侵。海生無脊索動物空前繁盛，海生植物出現向陸生植物過渡跡象，魚類誕生。加里東運動后，古歐洲與北美合并為一個大陸。海西運動后，歐美大陸和岡瓦納古陸合并，晚二疊紀，亞歐大陸形成。至此，新泛大陸宣告形成，海退現象相伴而生，魚類和兩棲動物到達旺盛，陸生植物日益繁榮，蕨類森林遍布各大陸。第40頁第3章自然地理環境時間演化規律

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中生代（距今0.7-2.3億年）自晚二疊紀起，泛大陸再次分裂，造山運動強烈。爬行動物繁盛之后又走向滅絕。鳥類、哺乳動物、被子植物欣欣向榮。第41頁第3章自然地理環境時間演化規律

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古代自然地理環境改變主要包含：①由結構運動引發海陸變遷、陸地表面起伏程度改變以及地面物質大規模遷移；②作為氣候改變表現形式全球冷暖干濕改變，大氣環流形勢和氣候帶改變；③生物界發展。第42頁第3章自然地理環境時間演化規律

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2.新生代自然地理環境發展趨勢

當代自然地理環境就是經過新生代，尤其是第四紀以來發展改變逐步形成。第四紀結構運動和氣候變遷直接結果。第43頁第3章自然地理環境時間演化規律

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（1）第四紀結構運動強烈地殼結構運動使新生代海陸輪廓顯著改觀，古地中海消失，歐非大陸深入靠攏，當代大地貌單元基本形成。大陸平均海拔由新生代初300增至875米。巨大地勢起伏影響了氣候改變，干擾了自然地理地帶分布，而盆地和平標準不停接收河湖沉積。第44頁第3章自然地理環境時間演化規律

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（2）第四紀氣候變遷高緯地域和中低緯高山地域發生了屢次冰川作用，冰期與間冰期交替出現。據研究，每百萬年發生冰川作用既達20次左右，冰期與間冰期溫差約3-4℃或6-10℃不等。冰期與間冰期交替出現，對自然地理環境造成了顯著后果，表現在氣候帶移動、地表侵蝕和堆積情況、水文情況、有機界及土壤發生改變，海平面高度改變超出100m，海岸線位移達數百km，厚層黃土堆積等許多方面。第45頁第3章自然地理環境時間演化規律

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最近1萬年來全新世時期:冰川大量消融，氣候全方面轉暖，年均溫上升8-10℃，海平面大幅度上升，中低緯山地雪線抬升1000m以上自然地帶向極地方向移動5-10個緯度，自然地理環境逐步具備當代特征。含有顯著波動性。第46頁第3章自然地理環境時間演化規律

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（3）人類產生和發展地球表層系統進化史上最近重大飛躍。開始時人類只是天然系統中一個普通消費步驟，以后因為人類以社會生產方式改變生態系統能量和物質輸入、輸出和流通轉換，形成了獨立含有更為高級耗散結構開放系統——人類生態系統。

火使用是人類第一次將大量能量投入到生態系統中，自此以后輸入能量逐步增多，人類生態系統進化發展也越來越快?，F在人類活動已極大地改變了地球表層面貌，人類作用使含有耗散結構環境系統進入了一個全新發展階段。第47頁第3章自然地理環境時間演化規律

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提要：一、自然地理環境發展方向性二、自然地理環境節律性三、自然地理環境穩定性四、自然地理環境發展演化五、自然地理環境時間演化基本特點第48頁第3章自然地理環境時間演化規律

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伊薩欽科：組成成份發展都是相互聯絡，所以組成成份發展同時，成份間物質和能量交換也得到了加強。含有前進式發展特點，表現為新組成成份陸續出現，太陽能逐步積累和自然界地域分異日益強化。發展非直線過程，周期現象并不決定主要發展方向

緯度地帶性作為普遍規律在發揮了作用。事物矛盾斗爭結果。其中，有機體對環境適應和改造起著特殊作用。第49頁第3章自然地理環境時間演化規律

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（1）從簡單到復雜，從無序到有序能量與物質逐步以同心圓形式分異，最初形成巖石圈、大氣圈和水圈，隨即又從無機環境發展到有機環境，形成生物圈。

太陽能在地球表層中流通轉化路徑日趨復雜。作為一個開放系統，負熵流不停增加，積累著越來越多自由能，使它不停進化，形成越來越復雜有序耗散結構。第50頁第3章自然地理環境時間演化規律

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（2）依次出現了三大耗散結構類型

自然地理系統（physicalgeographicsystem）

生態系統（ecosystem）

人類生態系統（humanecosystem）自然地理系統演化就是這三大系統進化發展關系:自然地理系統是生態系統環境第51頁第