第六章-自然地理系统演化动态

图２ 黄河流域近500年来旱涝变化曲线
② 超世纪旋回
超世纪旋回:其旋回周期在100年至10000年之间，目前 已被确定的世界范围的超世纪旋回是1800～1900年为周期的 气候旋回。
这种旋回分为两个阶段：冷湿气候阶段，约300～500年， 在此期间，冰川扩展、河流水量增加、湖泊水位上升；另一 阶段为干热气候阶段，长达100年以上，在此期间冰川退缩， 河流径流减少，湖泊水位下降。
随着陆生动植物的发展，生物圈逐渐进入全面发展阶段。生 物物种日趋进化、丰富和多样化，一个完整的生物圈已告形成。
3、全自然地理环境阶段
从植物由海登陆的时期起，陆地风化壳也开始了成 土过程。
作为自然地理系统的各组成部分，均经历了从简单 到复杂，从低级到高级，从不完整到完整的发展阶段， 完成了从海洋到陆地，从岩石圈、大气圈、水圈、生物 圈到土壤的全面进化的过程，即真正意义上的自然地理说的主要内容：
第一，地球的自我调节过程中，生物起主导作用。 第二，地球是一个进化系统。 第三，地球生态系统保持一定的稳定性。
2、“盖娅假说”
对盖娅假说的认识
1961年拉沃洛克在对火星大气组成的平衡分析研究中， 认定火星上不可能存在生命，显然地球与火星对比，生命和 生物的存在是至为重要的差异,这可能成为盖娅假说的缘起。
第二节 自然地理系统的动态
自然地理系统的进化过程是以生物圈为核心的系 统的各组成部分作为一个整体协同进化的过程。
在自然地理系统进化过程中，自然地理过程与现 象具有的在某一时段内重复显现、交替或持续波动的 动态特性，称之为自然地理系统的节律性。
一、自然地理系统进化过程中的节律性
自然地理系统的节律性按其形成原因有天文因素引起 的节律性和地球自身运动引起的节律性；按其发生周期的 规模程度可分为周期性节律与旋回性节律。 1、周期性节律
29.5 日 18.6 年
5.5 年 11.1 年 22 年 约 90 年 约 180 年 约 4000 万年 约 8000 万年 约 2.5 亿年
（一）周期性节律
1、周期性节律
昼夜节律：是地球自转的效应。自然地理系统的各组成 成分对昼夜变化产生相应的反应，许多自然地理过程和 现象都随之昼夜更替。
2、亚自然地理环境阶段
亚自然地理环境阶段开始于距今约35亿年。地史古生物资 料表明，在距今约35亿年的原始海洋里，开始出现原始的原核 生命体。
有机生命的诞生标志着生物圈的始起，也标志着地球开始 进入自然地理系统产生的阶段。
海洋是生命的摇篮。从寒武纪到5亿年前的奥陶纪初，海洋 无脊椎动物已大量生存，海洋已成为生物世界。直到距今4亿年 前泥盆纪之初，生物进化史上又发生了一次飞跃，植物开始登 上陆地。至此，自然地理系统结束了亚自然地理环境发展阶段。 这一阶段大约经历了30亿年的时间。
2. 其中以35年左右为一周期的所谓布吕克纳周期占优势。
3. 张家诚等分析长江中下游五站1885~1972年5~8月降水的多 年变化，以及北方五站1891~1972年7~8月降水的多年变化， 发现均有明显的以35年左右为周期的三个少雨期。
① 世纪内旋回
叶青超依据黄河中下游流域近500年旱涝史料的统计分 析，综合计算出1480～1970年间大致有6个相对旱期和6个 相对湿期。
到距今约350万年前后人类开始出现为止，全自然 地理环境演化阶段大约经历了近4亿年。
4、“人—地环境”阶段
距今约350万年前后，新第三纪晚期，生物演化历 史上又发生了一次重大事件，地球上最高级的生物— 人类的始祖如阿法尔南方古猿出现。生物界开始进入 了一个新的时期，自然地理环境随即开始了受人类活 动影响的新阶段。
拉氏特别强调地球的进化关键是生物，特别是微生物， 它们早就统治地球生命历程的80%以上的时间。而当生物进化 至多细胞组织复杂的生物体出现之后，地球的大气圈、水圈 环境状况就已持续稳定下来。从而证明地球表层系统的复杂 性与多样性是由于生命和通过生物生命活动所体现的自我调 节、自我控制功能所决定的。
2、“盖娅假说”
紫外线分解水，之后与甲烷反应，其主要成分变作二氧化 碳、氮和水汽，构成第二代大气（还原性大气）。而相当一部 分水汽又转化为液态水，在地表汇集形成原始海洋——水圈。
从地球的诞生，到岩石圈、气圈和水圈的初步形成大约从 4.56×109年延续到3.5×109年前，这一阶段持续约1×109年， 即为原始环境阶段。
第六章 自然地理系统的演化动态
自然地理系统的演化动态是系统本身在内、外动力推动 下，通过系统内各组成部分间物质、能量的流通、转化、贮 存及“反馈”等一系列过程所产生的综合表现或效能。 主要表现在以下几个方面：
自然地理系统的形成和发展过程。 若干规则的和不规则的变化动态，即所谓“节律性”. 一定的趋稳性或稳定性功能。
1、原始环境阶段
地球诞生之初，土物质和冰物质聚集成接近均质的球形体， 尚无分层现象。当地球体积逐渐聚集增大，重力作用逐渐显现， 比重大的土物质向球内部收缩汇聚，收缩位能转化为热能，加之 放射性元素蜕变中释放的热能，共同促使地球内部不断增温，以 致铁镍物质熔融沉向球心，形成内核；硅酸盐类密度低、熔点高 的物质相对上升，形成地壳；其余铁镁酸盐物质构成中间地幔层。 固体地球部分形成圈层分化。
公转朔望月 白、黄道交点位移
黑子活动半周期 黑子活动周期 黑子磁性倒转周期 太阳活动、九星会合半周期 太阳活动、九星会合周期 太阳系在银道面上下摆动半周期 太阳系在银道面上下摆动周期 太阳系绕银心公转周期
数值
1天 1年 0.25 年 约 14 月（～435 天） 18.6 年 111.8 年 25800 年 41000 年 99600 年
二、自然地理系统的演化机制
1、系统的自组织功能
自组织性或自组织功能是开放系统不断发展进化的重 要性质和功能。
系统只有与环境发生物质、能量和信息的交换才能真 正发展。系统通过内部组织结构与功能的自身调整而 产生与环境影响相适应的某些变化，称之为系统对环 境的适应作用。自然地理系统也不例外。
生物界对自然地理系统进化具有更为强大的自组织能 力。
3、全自然地理环境阶段
全自然地理环境阶段即海洋和陆地自然地理环境进入全面发 展的阶段。
距今4亿年泥盆纪之初，加里东造山运动使地球上的陆地范 围大增。由于地理环境的急变，生物界发生重大变革，陆生植物 开始发展，全球茂密的森林植被使光合作用急剧加强，最终以氮、 氧为主要成分的第三代大气（氧化大气），即作为自然地理系统 组成之一的现代大气层终于形成。
季节节律因时因地而异？ 纬度的变化；在自然地理环境演化过程中的变化 ……
（一）周期性节律
1、周期性节律
小结:
地球的自转与公转周期决定了自然地理过程与 现象的昼夜节律和季节节律，最终导致自然地理系 统中能量的输入转换与再分配过程的周期性节律性 变化。
2、旋回性节律
旋回性节律:自然地理过程与现象不等时间间隔 重复出现的自然节律。 与周期性相比：不规则；复杂；高级。 变化机制不明确。 按其规模由小到大可分为气候旋回和地质旋回。
周期性节律是自然地理过程按严格时间间隔重复变化 的规律。其成因既有天文因素也有地球自身运动因素即日、 月、地和太阳系在宇宙空间运动所表现的周期性。
类别
地球运动
月球运动 太阳活动及 太阳系运动
表 1 地、月、日运动的一些周期值 周期名称
自转周期 公转周期 二至二分点交替 极移：张德勒摆动 章动 拱线旋动 地轴进动（岁差） 赤黄道交角变化 地球轨道偏心率变化
又称“前自然地理环境阶段”，是岩石圈、大气圈和 水圈形成阶段。
构成原始太阳系的物质包括由氢、氖、氮、氧等元素 构成的气体物质约占总量的98.5 ％; 由硅、镁、铝、硫、 铁等及其氧化物和石墨等构成的土物质以及由氢、氮、氧 的化合物如水、水化甲烷（ NH3·7H2O） 等构成的冰物质， 只占总量的1.5％。
例如：各种气象要素的日变化；生物的光合作用、吸取 代谢作用；动物的生命活动；潮汐现象……
昼夜节律因时因地而异？ 纬度的变化；地球自转速度的变化 ……
（一）周期性节律
1、周期性节律
季节节律：是地球公转的效应。由于公转，地球上产 生了季节更替，许多自然地理过程和现象也随之而变 化。
例如：气候的年内变化；季风；水文；植物；动物的 迁徙与繁育等等。
地球上生物的出现是自然地理系统诞生的标志。 依据生物界的发展进程将自然地理系统的演化分为 四个阶段：即原始环境、亚自然地理环境、全自然地理 环境和人地环境阶段。
一、自然地理系统的演化
（负值表示距今以往的年数）
图1 自然地理环境演化进程示意图
A 生物出现 B 植物登陆 C 人类出现
1、原始环境阶段
2、旋回性节律
（1）气候旋回：地质历史上或自然地理系统演化过程 中，气候的变化具有旋回性节律，表现特点主要为寒冷期 与温暖期的交替，或干旱期与湿润期的交替。
气候旋回大致可分为三类：世纪内旋回、超世纪旋回 和冰期-间冰期旋回。
（1）气候旋回
1.
世纪内旋回:是波动周期较短的气候旋回，其周期
一般在数十年之内，长短不均。
第六章 自然地理系统的演化动态
第一节 自然地理系统的演化过程
一、自然地理系统的演化 二、自然地理系统的演化机制—自组织功能
第二节 自然地理系统的动态
一、自然地理系统进化过程中的节律性 二、自然地理系统的稳定性
第一节 自然地理系统的演化过程
一、自然地理系统的演化
地球的形成约有４.56×109 年的历史。自然地理系 统的形成与演变与地球的演化历史密切联系在一起，自 然地理系统的产生起于地球发展史的某个阶段，也是地 球演化进程的产物。
对“盖娅假说”的认识
“盖娅假说”注意到了全球生命系统与其它圈层的功能 关系，但突出强调了生物改造环境以适合其自身生存的有利 方面，认为生物的作用就是力图维护全球的（生态）平衡， 因而有着太明显的单一目的性。