第五章 自然地理环境的内部联系

1、第五章第五章 自然地理环境的内部联系自然地理环境的内部联系 重点：重点：掌握自然地理环境的整体性、物掌握自然地理环境的整体性、物质循环、内部联系特征质循环、内部联系特征 难点：难点：整体性的认识过程。整体性的认识过程。 第一节第一节 自然地理环境的整体性自然地理环境的整体性 第二节第二节 自然地理环境的物质循环自然地理环境的物质循环 第三节第三节 自然地理环境的地球化学作用自然地理环境的地球化学作用 第四节第四节 自然地理环境的水热作用自然地理环境的水热作用 第五节第五节 自然地理环境内部联系的基本特点自然地理环境内部联系的基本特点自然地理环境整体性发展的三个阶段：自然地理环境整体性发展的三个

2、阶段：一、自然综合体观点阶段一、自然综合体观点阶段内在联系性内在联系性二、系统论观点阶段二、系统论观点阶段结构和功能的整体性结构和功能的整体性三、耗散结构理论阶段三、耗散结构理论阶段非平衡有序系统的整体性非平衡有序系统的整体性特点：特点：从自然地理环境具相互联系性质的角度来认识整体性。从自然地理环境具相互联系性质的角度来认识整体性。 自然地理综合体各组成要素和各组成部分之间的存在复杂的自然地理综合体各组成要素和各组成部分之间的存在复杂的相互联系。相互联系。 地球表层是由地质、地貌、气候、水文、土壤、动物等成分地球表层是由地质、地貌、气候、水文、土壤、动物等成分组成，这些无机自然界与有机自然界各

3、组成成分相互联系、相组成，这些无机自然界与有机自然界各组成成分相互联系、相互作用，并通过自然历史过程，形成自然地理综合体。互作用，并通过自然历史过程，形成自然地理综合体。 综合体中任何一个成分或环节的变化都会影响其它成分或综合体中任何一个成分或环节的变化都会影响其它成分或环节的变化甚至整体的变化。环节的变化甚至整体的变化。 比如：比如：暖温带落叶阔叶林带，作物为一年两熟，寒温带暖温带落叶阔叶林带，作物为一年两熟，寒温带气候作物只能一年一熟，种植耐寒、生长期短的作物。气候作物只能一年一熟，种植耐寒、生长期短的作物。 同样同样，地貌因素发生变化，也会引起一系列变化，再如，地貌因素发生变化，也会引起

4、一系列变化，再如海拔上升，气温降低，降水发生相应的变化，土壤、植被也海拔上升，气温降低，降水发生相应的变化，土壤、植被也随之改变。随之改变。 一个因素变化会影响另外的因素，这种传统观点的整体一个因素变化会影响另外的因素，这种传统观点的整体性是内在联系的整体性。是定性的描述，不能定量地表达整性是内在联系的整体性。是定性的描述，不能定量地表达整体性原理。体性原理。特点：特点：从自然地理环境的结构和功能的角度来认识其整体性。从自然地理环境的结构和功能的角度来认识其整体性。 作为一个有机整体，自然地理环境具有各单独组成要素作为一个有机整体，自然地理环境具有各单独组成要素或各单独组成部分不具备的统一的结

5、构和功能。或各单独组成部分不具备的统一的结构和功能。 整体和部分的关系，主要表现在三种情况：整体和部分的关系，主要表现在三种情况： 整体整体= =部分之和部分之和 整体整体 部分之和部分之和 系统的整体等于系统的各组成部分之和系统的整体等于系统的各组成部分之和 只适应于由各要素机械组成的系统。只适应于由各要素机械组成的系统。 如如一筐苹果、一堆沙粒一筐苹果、一堆沙粒等。等。 系统的整体小于各部分之和系统的整体小于各部分之和 如果系统中各部分相互牵扯，相互扼制，甚至掺杂着一些寄生如果系统中各部分相互牵扯，相互扼制，甚至掺杂着一些寄生和坏死的要素，这样的系统往往使整体的能量大大下降。和坏死的要素，

6、这样的系统往往使整体的能量大大下降。 “ “三个和尚没水吃三个和尚没水吃” ” 。 系统的整体大于各部分之和系统的整体大于各部分之和 如果系统中各组成要素互相协同，彼此配合，会使系统出现如果系统中各组成要素互相协同，彼此配合，会使系统出现新新质质，即整体系统会出现各子系统没有的功能。，即整体系统会出现各子系统没有的功能。 系统的整体效应系统的整体效应按照系统理论，组成系统的各部分（子系按照系统理论，组成系统的各部分（子系统）之间的相互作用是非线性的，即作用与结果之间不成正统）之间的相互作用是非线性的，即作用与结果之间不成正比数量关系，而是指数关系，具有放大（或缩小）效应，使比数量关系，而是指数

7、关系，具有放大（或缩小）效应，使系统整体大于（或小于）部分之和。系统整体大于（或小于）部分之和。 系统论中有一个重要原理系统论中有一个重要原理整体大于各部分之和。整体大于各部分之和。 例如：例如：人的双眼视觉功能人的双眼视觉功能大大超过两只单眼视觉功能简单相加的总和。双眼大大超过两只单眼视觉功能简单相加的总和。双眼的视敏度比单眼高的视敏度比单眼高6 61010倍，双眼的视觉能形成立体感，而单眼却无能为力倍，双眼的视觉能形成立体感，而单眼却无能为力。 又如，当年又如，当年拿破仑在埃及作战拿破仑在埃及作战时，同一少数民族时，同一少数民族马木留克对阵，马木留马木留克对阵，马木留克兵英勇善战，个人搏杀

8、技术很好。法国兵在当时曾打过很多胜仗，但克兵英勇善战，个人搏杀技术很好。法国兵在当时曾打过很多胜仗，但3 3个马个马木留克兵肯定能够战胜木留克兵肯定能够战胜3 3个法国兵；个法国兵；100100个马木留克兵和个马木留克兵和100100个法国兵势均力个法国兵势均力敌，而敌，而300300个法国兵绝对能够战胜个法国兵绝对能够战胜300300个马木留克兵。这是因为法国兵在大兵个马木留克兵。这是因为法国兵在大兵团作战中，彼此配合得很好，而马木留克兵不善于协同作战，这就是整体性团作战中，彼此配合得很好，而马木留克兵不善于协同作战，这就是整体性起了作用，起了作用，整体出现的功能是各部分之和所不具备的整体出

9、现的功能是各部分之和所不具备的。 自然地理环境具有生产有机物和形成土壤的功能也是任何一个要素的单自然地理环境具有生产有机物和形成土壤的功能也是任何一个要素的单独作用都不具备这种功能。独作用都不具备这种功能。特点：特点：从自然地理环境是一个非平衡有序开放系统的角从自然地理环境是一个非平衡有序开放系统的角 度来度来认识其整体性的。认识其整体性的。 创始人：创始人：普里高津普里高津 比利时人比利时人（1 1）什么叫耗散结构）什么叫耗散结构 ？ 一个远离平衡的开放系统，只要通过不断与外界交换物一个远离平衡的开放系统，只要通过不断与外界交换物质与能量，在外界条件的变化达到一定的阈值时，可能从质与能量，在

10、外界条件的变化达到一定的阈值时，可能从原有的混乱无序状态，转变为一种在时间上和空间上或功原有的混乱无序状态，转变为一种在时间上和空间上或功能上的有序状态，这种在远离平衡情况下形成的新的有序能上的有序状态，这种在远离平衡情况下形成的新的有序结构，结构，依靠不断地耗散外界的物质和能量来维持，依靠不断地耗散外界的物质和能量来维持，称为耗称为耗散结构。散结构。 自然地理环境不断地与外界进行物质和能量交换，这种无自然地理环境不断地与外界进行物质和能量交换，这种无休止的物质、能量交换过程，使得自然地理环境从简单到复休止的物质、能量交换过程，使得自然地理环境从简单到复杂、从低级到高级、从无序到有序地不断进化

11、发展，并形成杂、从低级到高级、从无序到有序地不断进化发展，并形成稳定有序的结构。稳定有序的结构。两层意思：两层意思： 开放系统开放系统：系统与外界环境有物质和能量、信息交换。：系统与外界环境有物质和能量、信息交换。 在一定条件下，使系统变在一定条件下，使系统变无序为有序。无序为有序。 简单概括为：简单概括为： 消耗外界环境的物质、能量来维持系统内部的新的有序结消耗外界环境的物质、能量来维持系统内部的新的有序结构。构。 如：沙漠中的绿洲，就是不断地从外界获得沙漠中的绿洲，就是不断地从外界获得物质、能量，才保持这种有序状态。一旦断绝了物质、能量，才保持这种有序状态。一旦断绝了水源，很快就变成寸草不

12、生的沙漠。水源，很快就变成寸草不生的沙漠。 自组织现象：自组织现象：耗散结构在与外界交换物质、能量耗散结构在与外界交换物质、能量的同时，还有一种自组织能力，变无序为有序的的同时，还有一种自组织能力，变无序为有序的过程。过程。 如：诗句如：诗句“野火烧不尽，春风吹又生野火烧不尽，春风吹又生”，大火，大火焚烧过后，第二年春天有充足的阳光和雨水的滋焚烧过后，第二年春天有充足的阳光和雨水的滋润，恢复原状。说明自然地理环境有自组织能力润，恢复原状。说明自然地理环境有自组织能力。 总结总结：整体性概念是在发展的、逐步深化的。整体性概念是在发展的、逐步深化的。 传统的观点内在联系的整体性，定性描述传统的观点

13、内在联系的整体性，定性描述 系统思想结构和功能的整体性系统思想结构和功能的整体性 耗散结构理论非平衡有序系统的整体性耗散结构理论非平衡有序系统的整体性要求：要求：掌握整体性概念，包括不同观点中整体性的特点和含义。掌握整体性概念，包括不同观点中整体性的特点和含义。逐步丰富了整体性的原理，逐步丰富了整体性的原理，引导着人们从物质流、能量流、引导着人们从物质流、能量流、信息流，三个相互联系相互补充的客观信息流，三个相互联系相互补充的客观过程中去认识整体性。过程中去认识整体性。自然地理环境中物质循环方式可以归纳为四种：自然地理环境中物质循环方式可以归纳为四种：一、大气循环一、大气循环二、水分循环二、水

14、分循环三、地质循环三、地质循环四、生物循环四、生物循环大气循环运动的基本形式大气循环运动的基本形式大气环流。大气环流。大气环流按其空间范围和规模的大小，大致可分为大气环流按其空间范围和规模的大小，大致可分为全球性全球性环流环流系统、系统、海陆间季风型海陆间季风型环流系统和环流系统和地区性地区性环流系统等不同层次。环流系统等不同层次。形成大气环流的原动力来源于太阳辐射能，但是不同规模的大形成大气环流的原动力来源于太阳辐射能，但是不同规模的大气环流，又各有其不同的形成因素。在物质能量系统中，大气环气环流，又各有其不同的形成因素。在物质能量系统中，大气环流具有重要的意义和作用。流具有重要的意义和作用

15、。地球静止状态下的大气环流地球静止状态下的大气环流单圈环流单圈环流类型源地风向性质成因东亚季风冬季风夏季风南亚季风冬季风夏季风亚洲高压亚洲高压西北风西北风寒冷干燥寒冷干燥 夏威夷高压夏威夷高压 东南风东南风温暖湿润温暖湿润海陆热力海陆热力性质差异性质差异亚洲高压亚洲高压南印度洋南印度洋东北风东北风干燥干燥西南风西南风湿润湿润气压带风带气压带风带的季节移动的季节移动高气压高气压FF低气压低气压 0印度低压印度低压夏威夷高压夏威夷高压高气压高气压1 1月月7 7月月低压低压海陆热力海陆热力性质差异性质差异 大气环流大气环流最显著的作用最显著的作用在于传输大气中所含的各种物质元素在于传输大气中所含的

16、各种物质元素和贮存的热能，不断对地表的热量和水分的空间分配进行调和贮存的热能，不断对地表的热量和水分的空间分配进行调节，从而形成各种气候、促使天气发生变化。节，从而形成各种气候、促使天气发生变化。 大气环流在输运物质与能量上作用很大。如在赤道上发生的大气环流在输运物质与能量上作用很大。如在赤道上发生的环流圈，平均每秒流动环流圈，平均每秒流动2 210108 8吨空气，因此他也不断地改变吨空气，因此他也不断地改变着自然地理系统中能量、物质、水分和其他物质的分配。着自然地理系统中能量、物质、水分和其他物质的分配。 大气圈与其它圈层的循环大气圈与其它圈层的循环在太阳能的作用下，其它圈层的在太阳能的作

17、用下，其它圈层的水体可以通过蒸腾和蒸发进入大气层中。据计算，每年约有水体可以通过蒸腾和蒸发进入大气层中。据计算，每年约有52km52km3 3的水量进入大气层。的水量进入大气层。 大气环流积极搬运地表松散的物质。岩石圈进入大大气环流积极搬运地表松散的物质。岩石圈进入大气圈的物质主要是尘埃（通过风力、火山爆发和燃气圈的物质主要是尘埃（通过风力、火山爆发和燃烧）。据估算全球每年有烧）。据估算全球每年有5050座左右的火山喷发，向座左右的火山喷发，向大气中排放数百万吨的尘埃和火山灰等。大气中排放数百万吨的尘埃和火山灰等。 大气环流塑造地表形态，可作为地貌形成的外力条大气环流塑造地表形态，可作为地貌形

18、成的外力条件之一。件之一。水汽输送蒸发降水蒸发降水植物蒸腾湖地表径流地下径流海洋蒸发降水陆地凝结凝结 水循环是指地球上的各种形态的水，在太阳辐射、地水循环是指地球上的各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断发生相态转换和周而复始下渗以及径流等环节，不断发生相态转换和周而复始运动的过程。运动的过程。这样，水圈的内部及其外部圈层之间的这样，水圈的内部及其外部圈层之间的物质循环与能量转化过程。物质循环与能量转化过程。 在自然地理系统的物质能量系统中，水循环既是协调在自然地理系统的物质能量系统中，水

19、循环既是协调各圈层之间能量转化的物质因素，又是沟通各圈层物各圈层之间能量转化的物质因素，又是沟通各圈层物质联系、促成地质循环的主要动力因素，同时他还参质联系、促成地质循环的主要动力因素，同时他还参与大气循环及生物循环的全过程，并起着重要作用。与大气循环及生物循环的全过程，并起着重要作用。极地冰川水极地冰川水1万年万年山地冰川水山地冰川水1600年年深层地下水深层地下水1400年年内陆湖水内陆湖水20年年湖泊淡水湖泊淡水10年年土壤水土壤水1年年河水河水16.6天天 动态水动态水 河水河水 湖泊淡水湖泊淡水 内陆湖水内陆湖水 土壤水土壤水 静态水静态水 山地冰川水山地冰川水 深层地下水深层地下水

20、 冰川冰川陆地水更新循环类型及其更新循环周期陆地水更新循环类型及其更新循环周期类型 包括水体循环周期特点利用状况 静静 态态 水水动动 态态 水水冰川冰川深层地下水深层地下水内陆湖泊水内陆湖泊水地表水地表水浅层地下水浅层地下水1600（年（年）1400 （年）（年）20（年）（年）16天天储量大，储量大，周期长，周期长，更新慢更新慢储量小，储量小，周期短，周期短，更新快更新快直接利用直接利用不多不多开发重点开发重点 它对全球性水分和热量的再分配起着重大作用。它对全球性水分和热量的再分配起着重大作用。 它是岩石圈风化壳产生机械输运作用、促使地表它是岩石圈风化壳产生机械输运作用、促使地表各种化学元

21、素迁移的主要动因；各种化学元素迁移的主要动因； 它是陆地上雕塑各种地貌形态、形成各种水域的它是陆地上雕塑各种地貌形态、形成各种水域的重要机制；重要机制； 它是维持生物生命活动、形成地表生态系统中水它是维持生物生命活动、形成地表生态系统中水胶体系的基本条件，是沟通无机界与有机界物质胶体系的基本条件，是沟通无机界与有机界物质联系的纽带。联系的纽带。 在自然地理系统中，岩石圈的内部以及与其环境之在自然地理系统中，岩石圈的内部以及与其环境之间存在着物质循环和能量转化过程。间存在着物质循环和能量转化过程。 地质循环是在一定的能流驱使下进行的，比较明显地质循环是在一定的能流驱使下进行的，比较明显易于观察到

22、的动因是地表水循环。而深层次的原因易于观察到的动因是地表水循环。而深层次的原因有地球内能。有地球内能。 地质循环的全过程实际蕴含着太阳能与地球内能的地质循环的全过程实际蕴含着太阳能与地球内能的一系列转化及其相应的四种作用过程：风化剥蚀作一系列转化及其相应的四种作用过程：风化剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、构造作用。用、搬运作用、沉积作用、构造作用。 地壳物质循环示意图地壳物质循环示意图地壳物质循环示意图地壳物质循环示意图岩岩 浆浆沉积岩沉积岩变质岩变质岩岩浆岩岩浆岩冷凝冷凝三大类岩石间的相互转换三大类岩石间的相互转换变质作用变质作用变质作用变质作用重熔再生重熔再生重熔再生重熔再生重熔再生重熔再生

23、外力作用外力作用外力作用外力作用 生物循环是生态系统中的物质循环，包含两个基本生物循环是生态系统中的物质循环，包含两个基本的意义：一是生物作为土壤的意义：一是生物作为土壤- -植物植物- -大气之间的一个大气之间的一个联系环节，二是实现了有机界和无机界之间的互相联系环节，二是实现了有机界和无机界之间的互相转化，是生物循环的最本质体现。转化，是生物循环的最本质体现。 生物循环对于能量的贮存和消耗，对于化学元素的生物循环对于能量的贮存和消耗，对于化学元素的迁移和积累，对于碳循环、氮循环、氧循环和其他迁移和积累，对于碳循环、氮循环、氧循环和其他有关成分的循环等具有明显的作用。有关成分的循环等具有明显

24、的作用。 无无 机机 环环 境境生产者生产者 消费者消费者光光合合作作用用呼呼吸吸作作用用呼呼吸吸作作用用捕食捕食分解者分解者呼呼吸吸作作用用煤、石油煤、石油燃燃烧烧（有机物）（有机物）（有机物）（有机物）（CO2）食物链食物链 生物有机体可以把太阳辐射能转化为化学潜能。生物有机体可以把太阳辐射能转化为化学潜能。 生物循环引起化学元素的迁移，使得这些元素在自生物循环引起化学元素的迁移，使得这些元素在自然地理环境中重新分配然地理环境中重新分配 生物循环可以改变大气的组成成分，并保持大气圈生物循环可以改变大气的组成成分，并保持大气圈中气体的相对平衡。中气体的相对平衡。 生物循环影响并改造水圈中的化

25、学成分生物循环影响并改造水圈中的化学成分 生物循环还把太阳能引进成土过程，促进土壤的形生物循环还把太阳能引进成土过程，促进土壤的形成和发展。成和发展。 生物循环参与某些岩石和矿物的形成。生物循环参与某些岩石和矿物的形成。一、元素的地球化学迁移一、元素的地球化学迁移 1、定义：自然地理环境中化学元素由一种存在形式转变为、定义：自然地理环境中化学元素由一种存在形式转变为另一种存在形式（结合状态变化），并伴随着一定的空间位另一种存在形式（结合状态变化），并伴随着一定的空间位移的运动过程。移的运动过程。 理解元素地球化学迁移的定义：理解元素地球化学迁移的定义： （1）空间上的位移表现为元素发生了重新分

26、配、元素的分）空间上的位移表现为元素发生了重新分配、元素的分散和集中的分带性（即元素的分布特征）散和集中的分带性（即元素的分布特征） （2）时间上从物质分解到元素搬运再到重新固定的整个过）时间上从物质分解到元素搬运再到重新固定的整个过程（表现元素迁移的阶段性）程（表现元素迁移的阶段性） 2、意义：是微观的物质循环，作为地表自然界物质运动的、意义：是微观的物质循环，作为地表自然界物质运动的重要形式，贯穿于各组成成分之间，并使之建立紧密的相互重要形式，贯穿于各组成成分之间，并使之建立紧密的相互联系和相互制约的关系。联系和相互制约的关系。二、元素的地球化学迁移因素二、元素的地球化学迁移因素 1、迁移

27、的内在因素、迁移的内在因素 取决于化学元素的物理和化学性质取决于化学元素的物理和化学性质（1）化学键）化学键（2）重力性质）重力性质（3）化学性质）化学性质（4）晶格性质）晶格性质（5）放射性质）放射性质二、元素的地球化学迁移因素二、元素的地球化学迁移因素2、迁移的外界因素、迁移的外界因素 取决于迁移介质的热力学、化学及生物学环境取决于迁移介质的热力学、化学及生物学环境（1）温度）温度（2）压力）压力（3）浓度）浓度（4）酸碱度）酸碱度（5）氧化还原电位）氧化还原电位（6）胶体吸附）胶体吸附（7）生物活动）生物活动一、自然地理环境的水热关系一、自然地理环境的水热关系 1、热运动和水运动是自然地理环境物质循环的基础、热运动和水运动是自然地理环境物质循环的基础 2、热和水的矛盾是推动自然综合体演化的基本矛盾。、热和水的矛盾是推动自然综合体演化的基本矛盾。 3、热、水配置不同，自然综合体区域特征不同。、热、水配置不同，自然综合体区域特征不同。 4、热、水矛盾的主要方面随地域变化而变化。、热、水矛盾的主要方面随地域变化而变化。 二、水热关系与自然地理环境的水平结构二、水热关系与自然地理环境的水平结构 1、水热系数、水热系数