全球陸地自然帶的基本格局及其理論研究

1、Tuesday, March 19, 2024,第二章 全球陸地自然帶的基本格局及其理論研究,,教學(xué)重點(diǎn),了解全球陸地主要自然帶的形成、分布及其基本特點(diǎn)，掌握地理環(huán)境的整體性與差異性。借助自然地理環(huán)境的地域分異規(guī)律，對(duì)世界自然地理環(huán)境進(jìn)行區(qū)域分異研究。,內(nèi)容結(jié)構(gòu),,陸地自然帶的形成與分布,自然帶的形成,全球自然帶的分布及主要自然帶的定量特征,自然地理環(huán)境的整差理論和地域分異,自然地理環(huán)境的地域分異,自然地理環(huán)境的整體性與差異性,,,

2、,,,第一節(jié) 陸地自然帶的形成與分布,一、自然帶(Physical Zone)的形成定義地球表層中城南北更替，東西延伸的復(fù)雜的自然綜合體。 特點(diǎn)一定的熱量、水分的組合代表性的植被、土壤類型占優(yōu)勢(shì)的、特有的景觀型命名以植被類型命名,,,,,早寒武紀(jì),,中泥盆紀(jì)(魚(yú)類時(shí)代),,石炭—二疊紀(jì)自然帶,,晚侏羅紀(jì),,古新世（早第三紀(jì)早期）,,中新世（晚第三紀(jì)時(shí)期）,,,（二）、自然帶的形成與時(shí)空演化在白堊紀(jì)——新生代時(shí)期植被分

3、布基礎(chǔ)上延續(xù)下來(lái)延續(xù)：赤道帶和熱帶自然帶（保留至今的第三紀(jì)植物群、風(fēng)化殼和古土壤）；變化或分化：亞熱帶自然帶、北半球溫帶草原和荒漠帶、溫帶林中的闊葉林亞帶；年輕類型：溫帶森林中的針葉林亞帶或亞寒帶針葉林帶（中新世或上新世）、苔原帶（第四紀(jì)）,（三）對(duì)自然帶演化意義的認(rèn)識(shí),發(fā)現(xiàn)者B.B.道庫(kù)恰耶夫（俄國(guó)自然地理、土壤學(xué)家）自然帶是復(fù)雜的自然綜合體由眾自然要素共同組成其理論與實(shí)踐意義極大其演化與人類活動(dòng)關(guān)系密切全球變化與自

4、然帶演化,GCTE (Global Change and Terrestrial Ecosystem),全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng) （Global Change and Terrestrial Ecosystem; GCTE）：是國(guó)際地圈－生物圈計(jì)劃(International Geosphere-Biosphere Program，IGBP)的核心研究計(jì)劃之一。旨在分析全球尺度上大氣成分、氣象、人類活動(dòng)和其他環(huán)境變化對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和

5、功能的影響，預(yù)測(cè)未來(lái)全球變化對(duì)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、土壤和生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性的影響（1992年開(kāi)始）。,,目標(biāo)（1）預(yù)測(cè)氣候、大氣成分、土地利用的變化對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)包括農(nóng)業(yè)系統(tǒng)和經(jīng)營(yíng)性森林系統(tǒng)的影響。 （2）確定這些影響將如何對(duì)大氣和物理氣候系統(tǒng)產(chǎn)生反饋。,主要研究?jī)?nèi)容,（1）生態(tài)系統(tǒng)生理學(xué)：①CO2增加的效應(yīng)；②生物地球化學(xué)方面的變化；③植被變化對(duì)水和能量通量的影響；④綜合研究（全球變化條件下生態(tài)系統(tǒng)生理學(xué)的綜合模式；陸地生態(tài)系統(tǒng)中的碳儲(chǔ)庫(kù)與碳

6、通量）。 （2）生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化：①局地尺度動(dòng)力學(xué)；②局地至區(qū)域尺度的模式；③關(guān)于元素循環(huán)和氣候反饋的區(qū)域尺度至全球尺度植被變化模式。,,（3）全球變化對(duì)農(nóng)業(yè)和林業(yè)的影響：①全球變化對(duì)主要農(nóng)作物種類的影響；②害蟲(chóng)、疾病和雜草的變化；③全球變化對(duì)土壤的影響；④多種（復(fù)雜）農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的綜合實(shí)驗(yàn)和模擬計(jì)劃。 （4）全球變化與生態(tài)復(fù)雜性：①生物多樣性和生態(tài)復(fù)雜性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的影響；②全球變化對(duì)生物多樣性和復(fù)雜性的綜合影響；③全球變化對(duì)孤立

7、種群變化性的影響。http://gcte.ibcas.ac.cn/INDEX.HTM （國(guó)際地圈-生物圈計(jì)劃中國(guó)委員會(huì)）,LUCC (Land-Use and Land-Cover Change),是1992年IGBP與IHDP (International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change)正式確立的共同的核心計(jì)劃(Land-Use and Land

8、-Cover Change, LUCC) ,其目的在于提示人類賴以生存的地球環(huán)境系統(tǒng)與人類日益發(fā)展的生產(chǎn)系統(tǒng)（農(nóng)業(yè)化、工業(yè)化／城市化等）之間相互作用的基本過(guò)程。,其思想與認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ),認(rèn)識(shí)過(guò)去和未來(lái)土地覆蓋變化的影響是研究全球環(huán)境變化及其人類驅(qū)動(dòng)力和影響的核心，包括天文學(xué)、氣候系統(tǒng)、生物地球化學(xué)循環(huán)、生態(tài)復(fù)雜性和土地退化及其農(nóng)業(yè)和居住地的影響。土地覆蓋建模需要更新的土地利用資料；沒(méi)有確鑿懂得土地利用和土地利用變化因素的知識(shí)，就不可能預(yù)

9、測(cè)未來(lái)土地覆蓋的狀態(tài)。土地利用的主要決定因子是人口統(tǒng)計(jì)學(xué)因素，如人口的數(shù)量和密度，技術(shù)，富裕程度，政治結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)因素。一個(gè)重要的基礎(chǔ)研究是認(rèn)識(shí)這些因子怎樣相互作用從而驅(qū)動(dòng)土地覆蓋變化的，或土地覆蓋的設(shè)計(jì)怎樣才能用來(lái)規(guī)劃將來(lái)的土地利用格局、將來(lái)土地覆蓋率變化的速率及將來(lái)土地覆蓋的狀態(tài)。為了加深我們對(duì)土地利用變化及其對(duì)全球系統(tǒng)貢獻(xiàn)的認(rèn)識(shí)，必須結(jié)合有關(guān)的實(shí)例研究對(duì)土地覆蓋變化及相關(guān)的社會(huì)-政治-經(jīng)濟(jì)條件進(jìn)行分類。必須通過(guò)分類及實(shí)例研究

10、所獲得的知識(shí)發(fā)展區(qū)域的和全球的土地利用/土地覆蓋變化模型。,1996年通過(guò)的LUCC研究計(jì)劃以五個(gè)中心問(wèn)題為導(dǎo)向：①近300年來(lái)人類利用（Human use）導(dǎo)致的土地覆蓋的變化；②人類土地利用發(fā)生變化的主要原因；③土地利用的變化在今后50年如何改變土地覆蓋；④人類和生物物理的直接驅(qū)動(dòng)力對(duì)特定類型土地利用可持續(xù)發(fā)展的影響；⑤全球氣候變化及生物地球化學(xué)變化與土地利用與覆蓋之間的相互影響。,,目前其確定的有關(guān)研究重點(diǎn)：①土地覆蓋

11、變化狀況的評(píng)估；②全球土地利用與土地覆蓋變化的建模與預(yù)測(cè)；③全球、區(qū)域和局地不同空間尺度土地利用和土地覆蓋變化的不同驅(qū)動(dòng)力之間的聯(lián)系；④數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)活動(dòng)與數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)（DIS）。,BAHC （Biospheric Aspects of the Hydrological）,生物圈的水循環(huán)方面（Biospheric Aspects of the Hydrological，BAHC）1993～1998年基本問(wèn)題：植被是如何與水文循環(huán)的物

12、理過(guò)程相互作用的？,,目標(biāo)（1）通過(guò)野外測(cè)量，確定生物圈對(duì)水文循環(huán)的控制，發(fā)展從小塊植被的到大氣環(huán)流模式（GCM）網(wǎng)絡(luò)單元時(shí)空尺度上的土壤-植被-大氣系統(tǒng)中能量和水通量模式；（2）建立能被用于描述生物圈與地球物理系統(tǒng)間的相互作用、以及能被用于驗(yàn)證這類相互作用模擬結(jié)果的適當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)。,主要研究?jī)?nèi)容：（1）發(fā)展和驗(yàn)證一維土壤-植被-大氣傳輸（SVAT）模式：①驗(yàn)證SVAT模式——能量、水和碳通量的野外研究；②選擇、評(píng)價(jià)和改進(jìn)研究局地尺度

13、通量的恰當(dāng)?shù)腟VAT模式——模擬研究活動(dòng)；③為應(yīng)用SVAT模式確定世界范圍內(nèi)植被的功能類型；④運(yùn)用SVAT模式分析未來(lái)的全球變化對(duì)不同的生物群落類型和不同氣候下的水文過(guò)程的影響。（2）陸面特征和通量的區(qū)域尺度研究——實(shí)驗(yàn)、解釋和模擬：①研究從局地到區(qū)域尺度上陸面的不均勻性和地形對(duì)陸地-大氣相互作用影響；②優(yōu)先設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)區(qū)域尺度上的陸面實(shí)驗(yàn)，以研究植被、大氣和水文過(guò)程；③為區(qū)域尺度陸面過(guò)程發(fā)展一般性的參數(shù)化方案。,,（3）生物圈-水圈相

14、互作用的多樣性-時(shí)間和空間變化性：①時(shí)間尺度上的綜合研究；②土壤、養(yǎng)分和碳的水載運(yùn)移；③描述陸面的特征以評(píng)價(jià)和模擬地面數(shù)據(jù)缺乏的地區(qū)。（4）天氣發(fā)生器計(jì)劃（Weather Generator Project ）：①生態(tài)和水文研究及其相關(guān)的管理目標(biāo)和數(shù)據(jù)的需求；②發(fā)展天氣發(fā)生器；③促進(jìn)答對(duì)天氣發(fā)生器和數(shù)據(jù)庫(kù)的使用。http://sdb.llas.ac.cn/glonavigator/11206-bahc.htm,二、全球自然帶的分布

15、及主要自然帶的定量特征,（一）全球自然帶的分布及其特點(diǎn),,,熱帶雨林,熱帶稀樹(shù)草原,熱帶、亞熱帶荒漠,熱帶荒漠草原,亞熱帶地中海常綠硬葉林,溫帶落葉闊葉林,亞寒帶針葉林,苔原,東岸亞熱帶常綠林,熱帶稀樹(shù)草原,熱帶荒漠草原,熱帶、亞熱帶荒漠,亞熱帶地中海常綠硬葉林,溫帶荒漠,溫帶草原,高山垂直植被帶,熱帶雨林帶(Tropical Rain Forest Zone),,,,熱帶稀樹(shù)草原帶(Savanna Zone),,,,熱帶荒漠帶(Tro

16、pical Desert Zone),位于副熱帶高壓帶和信風(fēng)帶的背風(fēng)側(cè),亞熱帶荒漠草原帶(Subtropical Desert Steppe Zone),熱帶荒漠帶與亞熱帶森林帶之間,亞熱帶森林帶(Subtropical Forest Zone),分布于亞熱帶的大陸東岸、西岸,溫帶荒漠帶（Temperate Desert Zone）,主要分布在亞歐大陸內(nèi)部和北美大陸西部的一些山間高原上，在南美大陸南部的東側(cè)也有所表現(xiàn)。,溫帶草原帶(Te

17、mperate Steppe Zone),北半球表現(xiàn)非常典型，如亞歐大陸中部,溫帶闊葉林帶（Temperate Broad-Leaved Forest Zone）,主要分布在溫帶大陸的東部和西部,亞寒帶針葉林帶（Sub- Boreal Coniferous Forest Zone）,亞歐大陸北部及北美大陸北部（全球性的自然帶）,苔原帶（Tundra Zone）,亞歐大陸及北美大陸的最北部及北極的眾多島嶼,冰原帶（Ice Sheet Zo

18、ne）,幾乎占據(jù)南極大陸全部、格陵蘭島大部及極地的許多島嶼,（二）主要自然帶的定量特征自然帶的核心子系統(tǒng)：生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的生物量和生產(chǎn)率可以作為人類對(duì)自然地理環(huán)境的診斷指標(biāo)（衡量和考察：自然地理環(huán)境功能退化與否，生產(chǎn)潛力發(fā)揮的程度如何，人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的管理水平和對(duì)自然資源合理利用的效果如何）。在陸地自然帶中森林生態(tài)系統(tǒng)的生物量和生產(chǎn)率最高，草原生態(tài)系統(tǒng)次之，而荒漠生態(tài)系統(tǒng)最低。,表：主要景觀地帶定量特征,資料來(lái)源：景貴和（引自伊

19、薩欽科）.綜合自然地理學(xué).長(zhǎng)春：東北師范大學(xué)出版社，1986,第二節(jié) 自然地理環(huán)境的整體性與差異性理論和地域分異（Regional Differentiation）,一、自然地理環(huán)境的整體性與差異性（The Integrity and Differences of the Physical Geographic Environment）,內(nèi)在聯(lián)系性能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)循環(huán)是自然地理環(huán)境最基本的運(yùn)動(dòng)形式，在其運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，自然地理環(huán)境的某

20、一要素必然影響另外的要素，某一部分必然影響另外的部分，它們相互作用、相互聯(lián)系，共同組成自然地理環(huán)境的整體。該屬性是整體性最基本的內(nèi)容?？臻g組合性在自然地理環(huán)境內(nèi)部，各組成要素和組成部分按緯向地帶性規(guī)律，以一定的方式進(jìn)行排列組合，從而呈現(xiàn)其特定的空間結(jié)構(gòu)。該屬性是內(nèi)在聯(lián)系性在空間上的反映。動(dòng)態(tài)演變性 自然地理環(huán)境外部的能量和物質(zhì)輸入具有可變性和階段性，同時(shí)，所有組成要素和組成部分都有自身演化發(fā)展的特點(diǎn)，從而使自然地理環(huán)境的整體始終

21、處在不斷演化發(fā)展的過(guò)程中。該屬性是內(nèi)在聯(lián)系性在時(shí)間上的反映。,整體性,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,森林減少,,土壤腐殖質(zhì)減少,水土流失加劇,土壤肥力下降,,,僅存人工林天然次生林,,滯留降水功能降低,,洪水?dāng)嗔?溝谷綜合縱橫巖石裸露,,風(fēng)化加速,,,東半球東北部、亞歐大陸東部,地形（地勢(shì)、起伏、結(jié)構(gòu)）,氣候（類型、復(fù)雜、大陸性、季風(fēng)）,河流（數(shù)量、內(nèi)流區(qū)、輻射狀）,土壤（類型復(fù)雜、齊全）,植被（類型復(fù)雜、齊

22、全）,動(dòng)物（大陸型為主）,亞洲自然地理環(huán)境的總體特征,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,差異性,緯向地帶性即地表自然地理現(xiàn)象近于東西向延伸、呈南北更替的帶狀規(guī)律性。緯向地帶性差異是由太陽(yáng)熱力因素造成的，即地球是一個(gè)運(yùn)動(dòng)中的橢球體，太陽(yáng)輻射能在地表分布不均而呈東西向帶狀分布的緣故。,非緯向地帶性即地表自然地理現(xiàn)象的分布呈偏離緯向地帶性規(guī)律的特性。海陸分布、地質(zhì)構(gòu)造、地形起伏和洋流等都屬于非地帶性因素，由這些因素所導(dǎo)致

23、的氣溫、降水、土壤、植被等的經(jīng)向地帶性或區(qū)域性分布，都是非地帶性的具體表現(xiàn)。,緯向地帶性,非緯向地帶性,,,經(jīng)向地帶性屬于非地帶性規(guī)律之一。它是指自然地理現(xiàn)象近于南北延伸、東西更替的帶狀分布規(guī)律性，表現(xiàn)為大氣濕度、降水等因素自海岸向內(nèi)陸遞減及其所引起的自然地理特征的東西變異。經(jīng)向地帶性是因海陸分布、山脈南北走向等因素而造成的。,經(jīng)向地帶性,垂直地帶性亦稱“垂直帶性”，一般指高山地區(qū)自然地理現(xiàn)象隨高度遞變而呈現(xiàn)的規(guī)律性。高山垂

24、直遞變現(xiàn)象的產(chǎn)生同溫度向上迅速減低、降水與濕度在一定限度內(nèi)向上增加有關(guān)。在不同的地理地帶中，垂直帶有不同的表現(xiàn)圖式。在同一地理地帶內(nèi)，因山體大小、坡向、高度、距海遠(yuǎn)近等的不同，垂直帶的表現(xiàn)圖式也不盡相同。,垂直地帶性,第一級(jí)全球自然地理環(huán)境的整體性與差異性第二級(jí)大洲或大洋自然地理環(huán)境的整體性與差異性……,整體性與差異性的等級(jí)劃分,二、自然地理環(huán)境的地域分異,（一）地域分異規(guī)律（Rule of Territorial Di

25、fferentiation ）地域分異是指地球表層各組成成分及自然綜合體沿地理坐標(biāo)確定的方向，分成相互更替的各級(jí)單位的現(xiàn)象。……反映地球表層各組成成分及整個(gè)自然綜合體分異的客觀規(guī)律稱為地域分異規(guī)律或空間地理規(guī)律（景貴和，1986）。地域分異是指地球表層大小不等的、內(nèi)部具有一定相似性的地段之間的相互分化，以及由此而產(chǎn)生的差異。其中，帶有普遍性的地域分異現(xiàn)象和地域有序性就是地域分異規(guī)律。（黃秉維， 1999）地域分異包含了地域間的相互

26、聯(lián)系和空間的相互作用，這個(gè)意見(jiàn)是正確的（R.哈特向） 。,,地域分異規(guī)律的理解廣義狹義（緯度地帶性，Latitudinal Zonality）太陽(yáng)輻射（太陽(yáng)能）在地表的不均勻分布表現(xiàn)為世界性地帶與地帶段性,三維地帶性（Three Dimensional Zonality）,山地或高山研究（20世紀(jì)中葉，C .特羅爾）三維分異三位一體三維結(jié)構(gòu)s=f (W，J，G)四度時(shí)空,（二）世界自然地理環(huán)境的區(qū)域分異,,地域分異規(guī)律