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1、第四章第四章 自然地理系统的时间结构自然地理系统的时间结构重点：重点：自然地理系统的时间演化规律自然地理系统的时间演化规律难点：难点：自然地理的时间动态特征自然地理的时间动态特征第一节第一节 自然地理系统的发展演化自然地理系统的发展演化第二节第二节 自然地理系统的时间演化规律自然地理系统的时间演化规律自然地理系统结构自然地理系统结构物质、能量结构物质、能量结构时间结构时间结构空间结构空间结构地理学在其长期发展过程中，一直非常重视地理学在其长期发展过程中，一直非常重视对地理空间属性的研究。对地理空间属性的研究。在地理学发展史上一个很长的时间段内，地在地理学发展史上一个很长的时间段内，地理空间研究
2、是地理学中理空间研究是地理学中唯一的、压倒一切唯一的、压倒一切的研究的研究对象。我们所学的区域地理主要研究地理环境的对象。我们所学的区域地理主要研究地理环境的空间结构。到了现代地理学阶段，许多地理学家空间结构。到了现代地理学阶段，许多地理学家才感到：才感到：现在应该是加强地理事物时间属性研究现在应该是加强地理事物时间属性研究的时候了的时候了。空间研究：空间研究：静态、结构、空间分布的特点静态、结构、空间分布的特点 定性的、描述的、归纳的特点定性的、描述的、归纳的特点时间研究：时间研究：动态、功能、时间序列的特点动态、功能、时间序列的特点 定量的、精确的、演绎的特点定量的、精确的、演绎的特点 任
3、何一个事物同时具有时间、空间的任何一个事物同时具有时间、空间的特性，特性，时间结构时间结构也就是地理事物发展演化也就是地理事物发展演化的的时间序列结构时间序列结构，用于揭示地理事物的，用于揭示地理事物的动动态特征态特征，深刻理解地理事物随时间演化的，深刻理解地理事物随时间演化的规律。规律。什么是时间结构什么是时间结构？第一节第一节 自然地理系统的发展演化自然地理系统的发展演化一、古代自然地理环境的演变一、古代自然地理环境的演变二、新生代自然地理系统的变化二、新生代自然地理系统的变化u 原始状态原始状态u 元古代元古代 u 古生代古生代 u 中生代中生代 l 海陆变迁海陆变迁l 气候变化气候变化
4、 l 生物演进生物演进 一、古代自然地理环境的演变一、古代自然地理环境的演变 地球内部热量大量积聚，使地球物质熔融，火山喷地球内部热量大量积聚，使地球物质熔融，火山喷发十分频繁，喷溢出大量的岩浆、气体和水蒸汽，形成发十分频繁，喷溢出大量的岩浆、气体和水蒸汽，形成了了原始的岩石圈、水圈和大气圈原始的岩石圈、水圈和大气圈。原始的岩石圈原始的岩石圈主要是由玄武岩类的岩石所组成（如主要是由玄武岩类的岩石所组成（如太平洋底的硅镁层），没有沉积岩。太平洋底的硅镁层），没有沉积岩。原始的大气圈原始的大气圈主要成分是主要成分是HH2 2OO、COCO2 2、COCO、CHCH4 4和和NHNH3 3等，缺乏等
5、，缺乏OO2 2，尤其是动、植物呼吸所必须的游离，尤其是动、植物呼吸所必须的游离氧更为缺乏。氧更为缺乏。原始海洋原始海洋面积可能比现代海洋大，但相当浅，且为面积可能比现代海洋大，但相当浅，且为酸性矿化水，缺乏现在海水中所含的各种盐类物质。酸性矿化水，缺乏现在海水中所含的各种盐类物质。古古代代自自然然地地理理环环境境的的演演变变人们把人们把4040亿年以前的地球发展史称为地球的亿年以前的地球发展史称为地球的天文时期天文时期，40 40亿年以来称为地球的亿年以来称为地球的地质时期地质时期。在距今在距今40401919亿年期间亿年期间 大陆地壳逐渐扩大、大陆地壳逐渐扩大、增厚增厚，地能对自然地理系统
6、的作，地能对自然地理系统的作用用减弱减弱，太阳辐射能太阳辐射能逐渐成为自然地理系统的主要能源。逐渐成为自然地理系统的主要能源。火山活动相对减弱，大气中火山活动相对减弱，大气中COCO2 2浓度降低，游离氧增加。浓度降低，游离氧增加。从从原核原核生物进化为生物进化为真核真核生物，从生物，从单细胞单细胞进化到进化到多细胞多细胞，从，从异养异养生物转化为生物转化为自养自养生物，从生物，从厌氧厌氧生物进化为生物进化为喜氧喜氧生物，生物，地球表层进化史进入一个新阶段。地球表层进化史进入一个新阶段。由于光合作用，原始大气的成分逐渐从还原型转变成由于光合作用，原始大气的成分逐渐从还原型转变成氧化型，大气圈的
7、上层形成了氧化型，大气圈的上层形成了臭氧层臭氧层，吸收对生物有杀伤，吸收对生物有杀伤力的短波紫外线，为生物在地球表层中的繁衍创造了有利力的短波紫外线，为生物在地球表层中的繁衍创造了有利条件，条件，物种数量增多物种数量增多。植物经历第一次大发展，晚期出现。植物经历第一次大发展，晚期出现了了原始动物原始动物。造山运动多次发生，并使小陆块逐渐拼合为。造山运动多次发生，并使小陆块逐渐拼合为泛古陆。泛古陆。距今距今6 62525亿年的元古代亿年的元古代古古代代自自然然地地理理环环境境的的演演变变n古生代早期，泛大陆分裂，形成古生代早期，泛大陆分裂，形成冈瓦纳、北美、欧冈瓦纳、北美、欧洲和亚洲洲和亚洲四个
8、大陆。四个大陆。n气候随海陆范围的改变呈现规律性变化：气候随海陆范围的改变呈现规律性变化：当海侵范围扩大时，当海侵范围扩大时，气候区相吻合，气候区相吻合，海洋性海洋性气气候特征比较明显，气候的地域候特征比较明显，气候的地域差异性很小差异性很小；当陆地面积增大时，当陆地面积增大时，气候的气候的干燥干燥程度增强，大程度增强，大陆性气候特征较明显。到泥盆纪初期陆地面积扩展陆性气候特征较明显。到泥盆纪初期陆地面积扩展时，气候的地带性和非地带性时，气候的地带性和非地带性差异已非常显著差异已非常显著。古生代（距今古生代（距今2.32.36 6亿年）亿年）古古代代自自然然地地理理环环境境的的演演变变n加里东
9、运动后，古欧洲和北美合并成一个大陆；加里东运动后，古欧洲和北美合并成一个大陆；n海西运动后，欧美大陆和冈瓦纳大陆合并；海西运动后，欧美大陆和冈瓦纳大陆合并；n晚晚二二叠叠纪纪，亚亚欧欧大大陆陆形形成成，至至此此新新的的泛泛大大陆陆宣宣告告形成，海退现象相伴而生；形成，海退现象相伴而生；n随随着着陆陆地地面面积积的的不不断断扩扩大大，鱼鱼类类和和两两栖栖类类动动物物达达到全盛；到全盛；n植物界从水生发展到陆生；植物界从水生发展到陆生；蕨类植物达到极盛；蕨类植物达到极盛；n晚古生代晚期出现了晚古生代晚期出现了裸子植物裸子植物。古古代代自自然然地地理理环环境境的的演演变变古生代（距今古生代（距今2.
10、32.36 6亿年）亿年）n中中生生代代自自晚晚二二叠叠纪纪起起，泛泛大大陆陆再再次次分分裂裂，造造山山运动强烈。运动强烈。n约约从从三三叠叠纪纪中中期期开开始始到到侏侏罗罗纪纪中中期期为为止止，广广大大地地域域的的气气候候虽虽然然不不断断变变化化，各各地地互互有有差差异异，但但是主要以是主要以温暖潮湿温暖潮湿的气候类型占优势。的气候类型占优势。n从从侏侏罗罗纪纪末末期期开开始始到到白白垩垩纪纪中中期期为为止止，气气候候的的地地带带性性和和非非地地带带性性分分异异逐逐渐渐增增强强，亦亦即即气气候候的的地域差异性逐渐增大地域差异性逐渐增大。古古代代自自然然地地理理环环境境的的演演变变中生代（距今
11、中生代（距今0.70.72.32.3亿年）亿年）n当当时时世世界界各各大大陆陆不不仅仅有有热热带带和和温温带带的的差差别别，而而且且还还有有沿沿海海温温润润气气候候区区和和内内陆陆干干燥燥气气候候区区的的差差异异。这这种种气气候候的的地地域域差差异异性性，导导致致了当时生物界的大变革：了当时生物界的大变革：n裸裸子子植植物物代代替替了了蕨蕨类类植植物物，爬爬行行动动物物一一度度繁繁盛盛之之后后又又走走向向灭灭绝绝，鸟鸟类类、哺哺乳乳动动物物、被子植物欣欣向荣。被子植物欣欣向荣。古古代代自自然然地地理理环环境境的的演演变变中生代（距今中生代（距今0.70.72.32.3亿年）亿年）古代自然地理系
12、统的变化，从宏观上看，主要包括：古代自然地理系统的变化，从宏观上看，主要包括：由于构造运动而引起的全球性的海陆变迁、陆地表面由于构造运动而引起的全球性的海陆变迁、陆地表面起伏程度的改变以及地面物质的大规模迁移。起伏程度的改变以及地面物质的大规模迁移。由于气候变化而引起的全球性的或大范围的冷、暖、由于气候变化而引起的全球性的或大范围的冷、暖、干、湿变化，以及与其相应的大气环流和气候带的变化。干、湿变化，以及与其相应的大气环流和气候带的变化。通过这些变化，生物界也在变化。虽然某些发展变化通过这些变化，生物界也在变化。虽然某些发展变化过程至今仍影响着现代自然地理系统的发展，但它们作为过程至今仍影响着
13、现代自然地理系统的发展，但它们作为历史过程中的一些环节，与现代自然地理环境毕竟缺乏直历史过程中的一些环节，与现代自然地理环境毕竟缺乏直接的联系。因此，接的联系。因此，新生代，特别是第四纪以来自然地理系新生代，特别是第四纪以来自然地理系统的发展或变迁过程作为我们讨论的重点统的发展或变迁过程作为我们讨论的重点。古古代代自自然然地地理理环环境境的的演演变变古代自然地理系统的变化古代自然地理系统的变化二、新生代自然地理系统的变化二、新生代自然地理系统的变化 作作为为自自然然地地理理系系统统发发展展演演变变一一个个重重要要历历史史阶阶段段的的新新生生代代时时期期，约约从从中中生生代代的的白白垩垩纪纪后后
14、期期开开始始，经经过过第第三三纪纪、延延至至第第四四纪纪，持持续续时时间间达达70007000多多万万年年。新新生生代代以以来来，世世界界自自然然地地理理系系统统进进入入到到了了一一个个新新的的发发展展时时期期。现现代代自自然然地地理理系系统统就就是是通通过过新新生生代代，特别是第四纪以来的变化逐步形成的特别是第四纪以来的变化逐步形成的。新新生生代代自自然然地地理理系系统统的的变变化化1.1.海陆变迁海陆变迁n在新生代期间，强烈的地壳运动造成了各在新生代期间，强烈的地壳运动造成了各大洲的高大山系，海陆轮廓显著改观。大洲的高大山系，海陆轮廓显著改观。n经过第三纪喜马拉雅构造运动，亚洲大陆经过第三
15、纪喜马拉雅构造运动，亚洲大陆南侧的古地中海消失，非洲大陆与欧洲进南侧的古地中海消失，非洲大陆与欧洲进一步靠拢，一步靠拢，现代大地貌单元基本形成现代大地貌单元基本形成。新新生生代代自自然然地地理理系系统统的的变变化化1.1.海陆变迁海陆变迁n全全世世界界大大陆陆的的平平均均海海拔拔高高度度由由新新生生代代初初期期的的300m，增增加加到到现现在在的的800m左左右右。全全球球海海陆陆分分布布轮轮廓廓已已经经和和现现代代相相似似，只只是是海海水水所所占占面面积比现在稍大，而陆地面积比现在稍小。积比现在稍大，而陆地面积比现在稍小。n第第四四纪纪期期间间虽虽然然已已形形成成现现代代全全球球构构造造和和
16、地地理理面面貌貌，但但新新构构造造运运动动却却在在时时时时刻刻刻刻改改变变和和塑塑造着新的面貌。造着新的面貌。新新生生代代自自然然地地理理系系统统的的变变化化 1.1.海陆变迁海陆变迁 构构造造运运动动所所引引起起的的地地貌貌分分异异，往往往往导导致致许许多多自自然然地地理理要素发生变化，以致影响整个自然地理系统的面貌。要素发生变化，以致影响整个自然地理系统的面貌。n在在大大陆陆上上，构构造造运运动动所所决决定定的的地地形形起起伏伏与与山山系系排排列列，强强烈烈地地影影响响到到气气候候要要素素的的梯梯度度变变化化，自自然然地地理理的的纬纬度度地地带带性性也也由由于于地地形形的的影影响响而而受受
17、到到干干扰扰，巨巨大大的的山山系系或或高高原原的的“雨雨影影区区”出出现现了了大大面面积积的的干干旱旱荒荒漠漠；与与巨巨大大的的山山系系相相伴伴产产生生的的盆盆地地与与平平原原，不不断断接接受受各各种种沉沉积积物物，并并且且形形成成比比较较发发达达的的河湖水系；河湖水系；n在在大大洋洋里里，构构造造运运动动也也造造成成了了洋洋中中脊脊、裂裂谷谷、洋洋底底火火山山以以及及各各种种规规模模的的海海底底盆盆地地、海海底底火火山山等等复复杂杂地地形形，它它们们对对于于大大洋洋环环流流、大大洋洋水水的的物物理理化化学学性性质质、大大洋洋生生物物都都有有很很大大的的影影响响。大大陆陆与与大大洋洋在在地地球
18、球上上的的空空间间配配合合，不不仅仅决决定定了了全全球球的的气气候候特特征征，还还决决定定了了全全球球自自然然地地理理环环境境演演替替过过程程中中出出现现的各种复杂的的各种复杂的物质、能量交换物质、能量交换关系。关系。新新生生代代自自然然地地理理系系统统的的变变化化2.气候变化气候变化n新新生生代代气气候候的的变变化化，在在很很大大程程度度上上同同地地形形的的改改变变直直接接相相关关。阿阿尔尔卑卑斯斯构构造造运运动动前前期期，广广大大地地区区具具有有湿热湿热的气候特征，热带的范围相当广阔。的气候特征，热带的范围相当广阔。n到到第第三三纪纪末末期期为为止止，湿湿热热气气候候带带的的范范围围逐逐渐
19、渐缩缩小小，干干旱旱气气候候区区的的范范围围不不断断扩扩大大，并并形形成成单单独独的的干干旱旱气气候候带带，而而且且在在温温带带和和两两极极地地区区的的气气候候有有变变冷冷的的趋趋势势，气气候候的的地地域域差差异异性性相相对对增增强强，同同现现代代气气候候类类型型的的分分布布状状况况基基本本相相似似。后后来来由由于于气气候候的的分分异异进进一一步步加加剧剧，中中、高高纬纬度度地地带带的的气气候候更更加加变变冷冷，所所以以到到了了第第四四纪纪的的更更新新世世在在温温带带和和极极地地区区先先后后出出现了现了3 34 4次大陆冰期和间冰期。次大陆冰期和间冰期。新新生生代代自自然然地地理理系系统统的的
20、变变化化 在在第第四四纪纪期期间间，高高纬纬度度地地区区以以及及中中、低低纬纬度度的的高高山山，发发生生了了多多次次冰冰川川作作用用，因因而而冰冰期期与与间间冰冰期期交交替替出出现现也也是是第第四四纪纪的的显显著著特特征征。据据研研究究，每每百百万万年年发发生生的的冰冰川川作作用用即即达达2020次次左左右右，冰冰期期与与间间冰冰期期的的温温差差约约3 344或或6 61010不不等等。冰冰期期时时，高高纬纬度度地地区区的的大大陆陆冰冰盖盖扩扩大大，中中、低低纬纬度度山山岳岳冰冰川川下下伸伸，古古冰冰川川的的覆覆盖盖面面积积为为现现代代冰冰川川的的3 3倍倍。在在冰冰川川作作用用最最强强大大的
21、的时时候候，大大陆陆冰冰川川的的总总面面积积曾曾达达4 4 300300万万kmkm2 2，而而间间冰冰期期温温暖暖程程度度不不次次于于甚甚至至略高于现在，年均温比目前高略高于现在，年均温比目前高2 233。新新生生代代自自然然地地理理系系统统的的变变化化 第第四四纪纪的的后后期期，即即最最近近1 1万万年年以以来来的的全全新新世世时时期期，全全球球性性的的气气候候变变暖暖，年年均均温温上上升升8 81010，陆陆地地上上的的冰冰川川大大量量消消融融，世世界界海海平平面面大大幅幅度度上上升升，中中低低纬纬山山地地雪雪线线抬抬升升1 1 000m000m以以上上，自自然然地地理理纬纬度度带带向向
22、极极地地方方向向迁迁移移，各各个个自自然然地地理理带带的的气气候候、水水文文、土土壤壤、动动植植物物都都逐逐步步接接近近于于现现今今的的面面貌貌，现现代代自自然然地地理理系系统统经经过过全全新新世世而而告告形形成成。全全新新世世的的气气候候转转暖暖以以及及由由此此而而引引起起的的自自然然地地理理系系统统的的变变化化，具具有显著的波动性。有显著的波动性。新新生生代代自自然然地地理理系系统统的的变变化化n n早全新世早全新世早全新世早全新世呈转暖趋向，但仍呈转暖趋向，但仍偏冷偏冷；n n中中中中全全全全新新新新世世世世为为全全新新世世最最温温暖暖的的阶阶段段，即即所所谓谓“气气候候适适宜宜期期”或
23、或高高温温期期，但但这这个个时时期期也也有有温温度度稍稍稍稍下下降降的的时期，各地并非都是气候适宜；时期，各地并非都是气候适宜；n n晚晚晚晚全全全全新新新新世世世世是是高高温温期期之之后后的的偏偏凉凉时时期期，即即使使在在这这个个短短短短的的二二三三千千年年间间，气气候候的的变变化化仍仍然然比比较较明明显显。公公元元8 8世世纪纪至至1313世世纪纪的的“小小冰冰期期”是是晚晚全全新新世世以以来来最最冷冷的的时时期期，山山地地冰冰川川重重新新推推进进，气气候候灾灾害害频频繁繁。如如我我国国南南方方的的柑柑桔桔树树、地地中中海海沿沿岸岸的的橄橄榄榄树树等等，在在这这一一时时期期都都受受到到了了
24、较较大大的的冻冻害害。1919世世纪纪至至2020世世纪纪上上半半期期，气气候候有有了了转转暖暖，但但是是到到2020世世纪纪5050年年代代又又偏偏冷冷。现现有有的的研研究究结结果果还还不不足足以以证证明明现现代代究究竟竟是是处处于于间间冰冰期期，或是小冰期。或是小冰期。新新生生代代自自然然地地理理系系统统的的变变化化随随着着人人类类的的出出现现，人人类类活活动动的的逐逐步步加加强强对对全全球球气气候候的的变变化化具具有有深深刻刻和和重重要要的的影影响响。尤尤其其是是工工业业革革命命以以后后，由由于于人人类类大大量量地地使使用用矿矿石石燃燃料料（煤煤炭炭、石石油油和和天天然然气气），COCO
25、2 2及及其其他他温温室室气气体体如如CHCH4 4、N N2 2O O浓浓度度增增加加，加加上上其其他他人人为为活活动动过过程程，导导致致温温室室效效应应的的加加剧剧，从从而而被被认认为为可可能能会会引引起起全全球球的的温温度度增增高高，并并由由此将产生一系列的环境问题此将产生一系列的环境问题。新新生生代代自自然然地地理理系系统统的的变变化化3.生物演进生物演进n新生代生物的进化中，新生代生物的进化中，植物界植物界以以被子植物被子植物的大的大发展为特征，发展为特征，动物界动物界以哺乳动物空前繁盛为标以哺乳动物空前繁盛为标志。志。n第四纪以来，随着现代动物群的形成，新的动第四纪以来，随着现代动
26、物群的形成，新的动物种的出现，尤其是灵长目动物的迅速进化，物种的出现，尤其是灵长目动物的迅速进化，古猿类的一支开始向人类的方向发展。古猿类的一支开始向人类的方向发展。n随着人类的出现，自然地理系统的发展进入了随着人类的出现，自然地理系统的发展进入了一个更加崭新的时期一个更加崭新的时期人类利用和改造自然人类利用和改造自然环境的时期。环境的时期。新新生生代代自自然然地地理理系系统统的的变变化化新新生生代代自自然然地地理理系系统统的的变变化化表表3.3 3.3 自然地理系统的历史演进阶段简表自然地理系统的历史演进阶段简表第二节第二节 自然地理系统的时间演化规律自然地理系统的时间演化规律一、自然地理系
27、统的节律性一、自然地理系统的节律性二、地理随机现象模拟二、地理随机现象模拟三、地理突变现象三、地理突变现象一、自然地理系统的节律性一、自然地理系统的节律性n在自然地理系统向前发展的过程中，存在着许在自然地理系统向前发展的过程中，存在着许多重复发生的现象和过程，如昼夜的更替、季多重复发生的现象和过程，如昼夜的更替、季节的更替、冰川的进退、海洋潮汐的涨落、候节的更替、冰川的进退、海洋潮汐的涨落、候鸟的迁徙、鱼类的迴游，以及生物的生死、物鸟的迁徙、鱼类的迴游，以及生物的生死、物种的盛衰等等。种的盛衰等等。n我们把自然地理现象和过程随时间的演化而表我们把自然地理现象和过程随时间的演化而表现出来的周期性
28、的规律，称之为现出来的周期性的规律，称之为地理节律地理节律。n把由自然地理过程的循环和振荡引起的随时间把由自然地理过程的循环和振荡引起的随时间推移而有规律演替的现象，称之为推移而有规律演替的现象，称之为节律性，或节律性，或周期性。周期性。（一）自然地理系统的节律类型（一）自然地理系统的节律类型分为三种类型：分为三种类型：n一是由一是由天文天文因素所引起的节律；因素所引起的节律；n二是由二是由地球地球本身因素所引起的节律；本身因素所引起的节律；n三是由三是由生物生物特性所引起的节律。特性所引起的节律。自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性1.1.天文因素所引起的节律天文因素所引起的节律（1 1
29、）由太阳黑子活动引起的节律）由太阳黑子活动引起的节律 11 11年轮回的周期年轮回的周期 太阳黑子亦影响太阳常数的变化。太阳常太阳黑子亦影响太阳常数的变化。太阳常数对于自然地理系统的能量输入是至关重要数对于自然地理系统的能量输入是至关重要的，它随时间的变化，将严重地影响着地球的，它随时间的变化，将严重地影响着地球表面的一切地理过程，因此它的变化对于自表面的一切地理过程，因此它的变化对于自然节律的影响是不可忽视的。然节律的影响是不可忽视的。自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性 太太阳阳常常数数在在大大约约1111年年为为周周期期的的太太阳阳黑黑子子活活动动中中，其其变变化化范范围围约约为为0
30、.50.5。太太阳阳常常数数随随时时间间的的变变化化问问题题，一一直直为为研研究究地地理理系系统统的的节节律律研研究究时时所所关关注注。因因为为假假若若太太阳阳常常数数真真正正发发生生了了某某种种变变化化，那那么么它它对对于于地地球球表表面面上上各各类类地地理理过过程程的的影影响响将将是是巨巨大大的的和和急急速速的的。理理论论计计算算表表明明，太太阳阳常常数数如如果果达达到到1 1的的变变化化，地地球球表表面面温温度度的的相相应应变变化化可可达达1.51.5左左右右，这这个个效效应应是不可低估的。是不可低估的。自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性（2）地球受其他天体影响引起的节律）地球受其
31、他天体影响引起的节律 地质历史时期由于地球受其他天体地质历史时期由于地球受其他天体的影响致使轨道扁心率、地轴向轨道平的影响致使轨道扁心率、地轴向轨道平面的倾角发生变化而引起自然地理系统面的倾角发生变化而引起自然地理系统的节律性。因为地球沿轨道运动的变化的节律性。因为地球沿轨道运动的变化直接影响到太阳辐射能在地表的分配状直接影响到太阳辐射能在地表的分配状况，从而引起气候的变化。况，从而引起气候的变化。自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性 （3）潮汐变化的节律）潮汐变化的节律 潮汐变化的节律，表现为地表的周潮汐变化的节律，表现为地表的周期性潮汐现象，而最明显的是海洋表层期性潮汐现象，而最明显的
32、是海洋表层水体周期性潮起潮落，以及海岸的节律水体周期性潮起潮落，以及海岸的节律性潮水进退现象。性潮水进退现象。自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性2.地球本身因素所引起的节律地球本身因素所引起的节律1.1.昼夜节律昼夜节律2.2.季节节律季节节律3.3.自然地理系自然地理系统的时间节律还有统的时间节律还有一些特殊的现象，那就是随一些特殊的现象，那就是随月月为为周期的节律变化，如潮汐的周日周期的节律变化，如潮汐的周日变化，海洋中很多生物觅食的时变化，海洋中很多生物觅食的时间安排就同潮汐的节律一致等。间安排就同潮汐的节律一致等。自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性2.地球本身因素所引起的节
33、律地球本身因素所引起的节律n（1）昼夜节律）昼夜节律n人类感觉最深刻的自然节律是昼夜的循人类感觉最深刻的自然节律是昼夜的循环更替。地球绕地轴环更替。地球绕地轴自转自转，使地表大部，使地表大部分地区在每天分地区在每天24小时中都经历一段光明小时中都经历一段光明和一段黑暗，以及相应的一段加热和一和一段黑暗，以及相应的一段加热和一段冷却的时间。自然地理系统许多地理段冷却的时间。自然地理系统许多地理事物、地理现象和地理过程都随昼夜更事物、地理现象和地理过程都随昼夜更替而重复出现。替而重复出现。自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性n气候要素气候要素中的气温、气压、云量、风等都存在中的气温、气压、云量
34、、风等都存在一定的一定的日变化日变化。n地表地表水体的温度水体的温度在白天升高，在夜间降低。冰在白天升高，在夜间降低。冰川补给的河流白天融冰量大，河流水位上涨；川补给的河流白天融冰量大，河流水位上涨；晚间融冰量小，河流水位下降。晚间融冰量小，河流水位下降。n岩石的机械风化岩石的机械风化在白天为热胀，在夜间为冷缩。在白天为热胀，在夜间为冷缩。植物在白天主要进行以积累自身物质为主的光植物在白天主要进行以积累自身物质为主的光合作用，在晚上则进行以消耗自身物质为主的合作用，在晚上则进行以消耗自身物质为主的呼吸作用。呼吸作用。自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性n植物含水量植物含水量也有日变化，白天
35、蒸腾作用也有日变化，白天蒸腾作用强，植物充水度低；晚上蒸腾减弱，植强，植物充水度低；晚上蒸腾减弱，植物充水度最大。物充水度最大。n无论在海水或淡水水体中，每天都可以无论在海水或淡水水体中，每天都可以见到见到浮游生物浮游生物在白天潜入水下，而晚上在白天潜入水下，而晚上升向水面。升向水面。n昼行性动物昼行性动物“日出而作，日入而息日出而作，日入而息”，夜行性动物则相反。夜行性动物则相反。自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性（2）季节节律）季节节律 昼昼夜夜节节律律是是地地球球自自转转对对自自然然地地理理系系统统产产生生的的效效应应，季季节节节节律律则则是是地地球球公公转转所所产产生生的的效效应
36、应。由由于于公公转转，地地球球产产生生了了季季节节更更替替，许许多多自自然然地地理理过过程程和和现现象象随随之之而而出出现现以以季季节节（年年）为为周期的节律变化。周期的节律变化。n例如：气候的夏热冬冷，夏雨冬雪，季风进退；例如：气候的夏热冬冷，夏雨冬雪，季风进退；n冰冰川川运运动动夏夏快快冬冬慢慢；河河流流水水情情冬冬封封春春解解或或夏夏洪洪冬枯；冬枯；n岩石热季膨胀，冷季收缩；岩石热季膨胀，冷季收缩；n植物季相变化，春花秋实；植物季相变化，春花秋实；n动物季节移栖和冬眠（动）夏动（眠）等。动物季节移栖和冬眠（动）夏动（眠）等。自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性3.生物特性所引起的节律
37、生物特性所引起的节律 生生物物节节律律是是法法国国天天文文学学家家梅梅朗朗于于18世世纪纪初初发发现现的的。现现在在生生物物学学家家证证实实，无无论论是是植植物物还还是是动动物物，其其功功能能的的周周期期性性变变化化是是一一切切有有机机生生命命活活动动的的基基本本规规律律的的反反映映。生生物物节节律律指指各各级级（分分子子的的、细细胞胞的的、组组织织的的、器器官官的的、最最终终包包括括种种群群和和生生物物圈圈的的）生生命命过程中所发生的量变以及由此引起的质变过程中所发生的量变以及由此引起的质变。自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性 生生物物中中的的生生命命活活动动受受生生物物特特性性作作用
38、用所所形形成成的的节节律律制制约约。这这种种节节律律是是生生物物生生命命活活动动的的内内在在节节律律，是是自自然然地地理理系系统统发发展展到到一一定定阶阶段段的的产产物物，它它的的出出现现表表明明自自然然地地理理系系统统产产生生了了新新的的组组成成物物质质，是是具具有有特特殊性质的节律。这种节律又分为殊性质的节律。这种节律又分为不同的层次不同的层次。第第一一层层次次是是对对生生物物的的总总体体来来说说，无无论论是是植植物物、动动物物、微微生生物物，都都要要经经历历胚胚胎胎、出出生生、成成长长和和衰衰亡亡的的过过程程，而而它它们们的的后后代代也也都都要要重重复复相相似似的的过过程程，这这样的周而
39、复始的过程，使得各种生物才代代相传。样的周而复始的过程，使得各种生物才代代相传。这这种种节节律律周周期期的的长长短短，因因生生物物种种类类的的不不同同而而相相差差很很大大，如如草草本本植植物物与与木木本本植植物物的的周周期期相相差差较较大大。而动物之间以及动物与植物之间的周期的差别更大而动物之间以及动物与植物之间的周期的差别更大。自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性 第二层次第二层次是对生物群体来说。对植物群体是对生物群体来说。对植物群体来说，不同的植物的生长经历着不同的发育阶来说，不同的植物的生长经历着不同的发育阶段，不同植物的生长要经历几个发育阶段，而段，不同植物的生长要经历几个发育阶
40、段，而不同的阶段又都具有特定的节律性。不同的阶段又都具有特定的节律性。总的来说，生物特性所引起的节律，实际总的来说，生物特性所引起的节律，实际上是生物感受外界环境条件变化的过程中不断上是生物感受外界环境条件变化的过程中不断调节自身的生理运动所表现出来的调节自身的生理运动所表现出来的自动调节自动调节环环境制约能力的一种功能。境制约能力的一种功能。自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性n对生物群体来说，除受上述节律性制约外，它对生物群体来说，除受上述节律性制约外，它更具有独特的随时间变化的节律性。更具有独特的随时间变化的节律性。“生物钟生物钟”即是典型的例子。生物不仅需要同步自己的即是典型的例子
41、。生物不仅需要同步自己的体内节律，还需要同步外部环境，绝大部分生体内节律，还需要同步外部环境，绝大部分生物都自然地发展了各自的物都自然地发展了各自的“体内时钟体内时钟”，以预，以预测随时间呈周期性变化的外部环境，这就是通测随时间呈周期性变化的外部环境，这就是通常所说的生物钟。常所说的生物钟。n有许多花是固定开放的：有许多花是固定开放的：1月腊梅月腊梅 2月二月梅月二月梅 3月迎春花月迎春花 4月牡丹月牡丹 5月芍药月芍药 6月紫丁香月紫丁香 7月百合月百合 8月凤仙月凤仙 9月桂花月桂花 10月芙蓉月芙蓉 11月菊花月菊花 12月一品红月一品红自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性n人人体体
42、内内的的生生物物钟钟不不十十分分明明显显，但但许许多多节节律律确确实实存存在在。最最明明显显的的例例子子是是人人需需要要睡睡眠眠，且且睡睡眠眠觉觉醒醒是是有有一一定定节节律律的的，其其周周期期大大约约是是24小小时时。其其次次，心心脏脏跳跳动动、体体温温变变化化等等，也也都都有有固固定定的的节律。节律。n总总之之，生生物物特特性性所所引引起起的的节节律律，实实际际上上是是生生物物感感受受外外界界环环境境条条件件变变化化的的过过程程中中不不断断调调节节自自身身的的生生理理运运动动所所表表现现出出来来的的自自动动调调节节环环境境因因素素制制约能力的一种功能。约能力的一种功能。（二）自然地理系统节律
43、的特点二）自然地理系统节律的特点 层次性、层次性、耦合性、耦合性、变异性变异性自自然然地地理理系系统统的的特特点点 1.层次性层次性 节律性的一个很大特点就是具有层次性，即节律性的一个很大特点就是具有层次性，即大周期中包含数个小周期，小周期中又包含若干大周期中包含数个小周期，小周期中又包含若干个小周期。个小周期。自然地理系统节律之间存在一种有序的制约自然地理系统节律之间存在一种有序的制约排列的等级制约关系，并表现出一定的规律性：排列的等级制约关系，并表现出一定的规律性：高一级的节律制约着低一级的节律，低一级的节高一级的节律制约着低一级的节律，低一级的节律同时能反映出高一级的节律。从因素制约关系
44、律同时能反映出高一级的节律。从因素制约关系看，其有序性为：看，其有序性为：天文因素制约着地球因素和生天文因素制约着地球因素和生物特性因素，地球因素制约着生物特性因素。物特性因素，地球因素制约着生物特性因素。2.耦合性耦合性 在自然地理系统中，任何一种组分同时要受到多在自然地理系统中，任何一种组分同时要受到多种层次节律的作用。这些节律在地理事物上得到巧妙种层次节律的作用。这些节律在地理事物上得到巧妙的耦合，使得地理事物不断向前进化。不同主体的地的耦合，使得地理事物不断向前进化。不同主体的地理事物，所耦合的节律理事物，所耦合的节律层次层次是不一样的，是不一样的，进化程度高进化程度高的地理事物所耦合
45、的的地理事物所耦合的节律数量多节律数量多，进化程度低进化程度低的地理的地理事物所反映出来的节律作用层次就事物所反映出来的节律作用层次就少少。如如生生物物受受到到的的节节律律作作用用要要比比无无机机界界的的地地理理事事物物受受到的节律作用层次多；到的节律作用层次多；生生物物中中，动动物物要要比比植植物物所所耦耦合合的的节节律律层层次次要要高高，动动物物还还要要受受生生物物钟钟的的作作用用等等，而而植植物物也也是是节节律律共共同同作作用用的的结结果果，其其生生长长既既要要受受到到日日变变化化的的作作用用，又又受受年年变变化化的的影影响响，同同时时还还要要受受更更高高层层次次太太阳阳黑黑子子活活动动
46、（以以11年为周期）的影响。年为周期）的影响。自自然然地地理理系系统统的的特特点点3.变异性变异性 自然地理系统的节律不是一成不变的，它们也自然地理系统的节律不是一成不变的，它们也处在不断地发展变化中，这种变化主要体现为：处在不断地发展变化中，这种变化主要体现为：一是因为制约节律变化的因素本身也在一是因为制约节律变化的因素本身也在发生着一定程度的变化，如地球自转的微小变发生着一定程度的变化，如地球自转的微小变化，导致节律周期发生变化；化，导致节律周期发生变化；二是各种地理节律之间的变化所产生的二是各种地理节律之间的变化所产生的相互影响而引起的节律变异。相互影响而引起的节律变异。自自然然地地理理
47、系系统统的的特特点点 另另一一方方面面表表现现为为低低级级节节律律的的变变化化在在其其演演进进过过程程中中所所产产生生的的反反馈馈作作用用影影响响到到高高一一级级的的节节律律。如如大大气气的的环环流流、雪雪的的冻冻融融、大大陆陆的的漂漂移移、洋洋流流的的运运动动，甚甚至至植植物物的的季季节节性性更更替替等等地地域域上上的的大大规规模模的的物物质质迁迁移移等等，都都可可以以对对地地球球的的转转动动施施加加某些影响。某些影响。一一般般说说来来，高高一一级级节节律律性性的的影影响响总总比比低低一一级的节律性的级的节律性的影响的强度和范围大影响的强度和范围大得多。得多。这这种种变变异异一一方方面面表表
48、现现为为高高一一级级的的节节律律若若发发生生某某种种变变化化，势势必必要要影影响响到到低低一一级级的的节节律律，如如太太阳阳黑黑子子活活动动本本身身的的变变化化，不不仅仅要要影影响响到到年年变变化化，也也要要影影响响到到日日变变化化，还还要要影影响响到到生生物物本本身身的的生生长长节节律律，同同时时还还会会影影响响到到自自然然地地理理系系统统的的其他组成成分；其他组成成分；自自然然地地理理系系统统的的节节律律性性 4.地域性地域性 地理节律在不同区域具有不同的性质和特点，因而具地理节律在不同区域具有不同的性质和特点，因而具有一定的区域特点：有一定的区域特点：n在纬度不同在纬度不同的情况下，季节
49、节律随纬度的增加而表现的情况下，季节节律随纬度的增加而表现的越来越显著，昼夜节律的差异，则与季节节律的变的越来越显著，昼夜节律的差异，则与季节节律的变化趋势相反。化趋势相反。n在纬度相同在纬度相同的情况下，一般内陆地区的节律幅和频率的情况下，一般内陆地区的节律幅和频率大于沿海及海洋区域，而且时相也不相同。大于沿海及海洋区域，而且时相也不相同。n两极地区的地理节律具有特殊的表现形式，那里的昼两极地区的地理节律具有特殊的表现形式，那里的昼夜节律和季节节律相重叠，二者相互制约又相互加强。夜节律和季节节律相重叠，二者相互制约又相互加强。n赤道地区则不存在季节节律，昼夜节律却表现得十分赤道地区则不存在季
50、节节律，昼夜节律却表现得十分突出。突出。自自然然地地理理系系统统的的特特点点（三）节律与振荡（三）节律与振荡 地地理理节节律律提提供供了了地地理理振振荡荡存存在在的的线线索索，而而这这种种振振荡荡往往往往是是人人们们所所忽忽略略的的重重要要性性质质。18世世纪纪的的科科学学家家惠惠更更斯斯（Huygens），似似乎乎是是第第一一个个注注意意到到这这种种性性质质的的人人。它它通通过过实实验验发发现现了了周周期期性性趋趋势势的的存存在在，并并认认为为这这种种趋趋势势是是非非线线性性振振荡荡的的一一个个基基本本特特性性，于于是是揭揭示示了了这这种种特特性性在在地理过程中的表现。地理过程中的表现。节律