第八章自然地理環境的基本規律

1整體性規律2時間演化規律3空間分異規律4自然地理環境基本規律的應用“地理環境”:指圍繞人類社會的由氣、水、地和生物界組合而成的整體，又稱“地球表層”。可以突出某一方面加以命名，如氣候環境、水環境、地貌環境或生態環境等；區域地理環境可以再在上述的基礎上冠以地理名稱或冠以地名，也就成了特定的區域地理環境類型，如青藏高原（地理環境)，塔里木沙漠(環境)，黃土高原(地理環境)等等。通常將地理環境分為：自然地理環境、生存地理環境。自然地理環境具有整體性、時間演化、地域分異的規律性。自然地理環境基本規律的應用最突出的表現在土地利用分區和自然地理區劃。自然地理環境一方面與其外部環境建立了復雜的相互關系，另一方面其內部的各組成要素以及各組成部分（即各自然綜合體）之間也存在著復雜的相互聯系。自然地理環境是一個由一些大小不同、等級有別、內部結構復雜程度參差不一的物質系統，逐級鑲嵌組合而成的具有一定結構和功能的整體。1.整體性概念：是指自然地理環境各組成要素以及各組成部分之間內在聯系的規律性。第一節整體性規律整體性包括兩方面的含義：一是構成整體的各要素不是孤立存在的，而是相互聯系、相互作用、相互制約組成一個統一的整體；其中某一要素會影響其他要素，某一部分會影響其他部分。二是整體具有各孤立要素所沒有的性質和功能，如生產有機物和形成土壤的功能。而且作用與結果之間不成正比數量關系，而是指數關系，具有一種放大（或縮?。┬聪到y整體大于（或小于）部分之和，這就叫系統的整體效應。整體性規律是自然地理環境最基本的規律，遵守整體性規律就是要求把自然地理環境作為整體來對待。2.整體性認識的發展1）內在聯系的整體性：指自然地理環境各要素相互聯系、相互制約組成一個統一的整體的特性；2）結構和功能的整體性：即自然地理環境是一個具有復雜的網絡結構的開放的巨系統；3）非平衡有序系統的整體性：自然地理環境是一個不斷從簡單到復雜，從低級到高級，從無機到有機，從相對無序到有序進化的具有耗散結構的開放系統。3自然地理環境的進化發展1）、自然地理環境進化發展的方向性自然地理環境沿著一定方向而發展，它的發展依賴于整個地球的發展。自然地理環境是地球演化進程中某一階段的產物，至少到了地球分化為兩個圈層的時候，才可以談得上（原始的）自然地理環境。在這個過程中，自然地理環境各組成成分也是作為一個整體發展的。（1）巖石圈發展的方向性地球的發展和它的起源有直接關系。

①組成巖石圈的巖石，隨著自然地理環境發展而不斷地進化：由原來火成巖占優勢的單調圈層逐漸演化成具有種類繁多的巖石組成的圈層。沉積巖層的出現更標志著巖石圈發展的高級階段，因為它是自然地理環境各圈層相互作用的產物大氣圈、水圈形成的初期，火成巖及其機械風化產物占絕對優勢太古代早期（34億年前），海洋里沉積了條帶狀的鐵礦、砂巖和泥質巖;太古代晚期，開始出現碳酸鹽巖，如白云巖、白云質石灰巖等化學沉積元古代，有機體開始參與沉積巖的形成過程，如細菌和藻類晚古生代的泥盆紀，腕足類動物遺骸已形成了巨厚的碳酸鈣質沉積層石炭-二疊紀，世界許多地方都發生了煤的堆積②地殼的演化具有明顯的方向性。根據陳國達創立的地洼學說，地殼演化是多階段的，即地槽區（活動區）→地臺區（相對穩定區）→地洼區（新的活動區）。是活動區和穩定區互相交替更迭，由簡單趨向復雜，由低級趨向高級，螺旋式升進的過程?；顒訁^穩定區地臺區x地洼區地槽區y地殼演化過程示意圖③與大地構造的發展相聯系，隨著地槽向地臺的演化，大陸的面積也有逐漸擴大的趨勢。④風化殼的發育以及土壤的形成過程也具有方向性。在風化作用初期，以物理風化為主，粗巖屑的殘積層便是風化殼發育初期的代表。當化學風化作用剛開始時，主要是氯化物和硫酸鹽被淋失，碳酸鹽淋失較少而碳酸鈣相對富集，為富鈣階段。隨著化學風化作用的加強，不僅氯化物和硫酸鹽類大量遷移，而且碳酸鹽類也大量淋失，硅和鋁相對富集，便進入了富硅鋁階段。最后，二氧化硅和氧化鋁分離，硅被淋失，鋁相對富集，到達了富鋁階段。（2）大氣圈發展的方向性原始的大氣圈大約在45億年前與原始地殼差不多同時出現，推測地球的原始大氣圈主要由H2O，CO，CO2，N2，HN3和CH4等所組成。綠色植物出現以后，植物光合作用中釋放的游離氧對原始大氣發生緩慢的氧化作用，大氣中的二氧化碳越來越多，大氣中的游離氧也逐漸增多。到了距今19—10億年前，CO2在大氣組成中取得優勢地位，從而使原始大氣轉變成二氧化碳大氣。生物繼續發展，尤其是陸生植物大量出現，光合作用廣泛而持續進行，氧氣不斷從二氧化碳中分解出來，使得大氣中的氧越來越多，而二氧化碳逐漸稀釋，大氣中的游離氧在距今30億年前約為現代游離氧水平的0.1%，20億年前增加到1%，10億年前增加到10%，此后，大氣中的游離氧又經過多次變動；同時大氣中的氮也在增加。二氧化碳大氣演化成為現代大氣，大氣臭氧層也出現。總之，大氣圈的發展沿著這樣一種方向：原始大氣→二氧化碳大氣→現代大氣。

（3）水圈發展的方向性①地球形成的初期，地球上的水絕大部分以結晶水的形式貯存于地球內部。②后來地內溫度逐漸升高，結晶水轉化為水汽，這些水汽通過火山活動等方式逸出地表。但由于當時逸出地表的水汽不多，而地表溫度又很高，所以這些水汽不能以液體形式降至地面，地表沒有形成任何水體。隨著時間的推移，大氣中水汽增多而地表溫度降低。大約在太古代初期，地表溫度降至水的沸點以下時，一部分水汽就凝結成液態水，降落到地面，匯集于原始的洼地之中，形成最早的江河湖海，也即原始的水圈，含鹽量很低，元古代后期世界海水的鹽度達到10—25％。④以后，由于水量逐漸增加以及地殼滄桑巨變，原始水圈就逐漸發展為今天這樣具有汪洋大海和各種湖河沼澤的生機勃勃的現代水圈了。一方面，隨著陸地表面的風化作用和徑流作用發展，陸地上各種無機鹽類礦物元素不斷經由河流注入海洋，使海水含鹽量逐漸增加，現代海水平均的鹽度已達35‰。另一方面，海洋生物大量吸收和利用海水中碳酸鈣一類的碳酸鹽礦物質來建造自己的骨骼和外殼，使得原始海水的碳酸鹽含量大為減少；而氯化物（主要是氯化鈉）卻積存下來，久而久之，海水中氯化物含量就愈來愈高，形成了今天海水的鹽分以NaCl和MgCl2為主的組成特點。海水的主要鹽分含量

（4）生物圈發展的方向性①生命的起源在地球發展的最初階段，地球上本沒有任何生命現象。只是在大氣圈和水圈出現之后，地球上物質進一步演化，才導致了生命的出現。地球生命起源的全過程，大體可分為3個主要階段：A.從無機物到簡單有機物。地殼剛形成時，地球內部深處的碳化物噴出地表后就與當時基本上由過熱水汽所組成的地球大氣相互作用，并形成了各種碳氫化合物。隨后這類碳氫化合物在水中和大氣里進一步與水分子結合，再跟空氣中的氨分子化合，就產生了含有碳、氫、氧、氮等元素的簡單有機物。這些簡單有機物質的出現，為生命的誕生準備了必要的物質基礎。B.從簡單有機物到復雜有機物。簡單的碳氫化合物繼續向前發展，借助于當時地球上的各種能源（如紫外線、閃電、放射線、局部地區的熱能）和原始大氣中的水蒸氣、氫、氨、二氧化碳、氮、硫化氫等發生作用，形成一些低分子的有機物（如氨基酸、脂肪酸、單糖、核苷酸等）。這些低分子有機化合物又經過復雜的演化過程合成為高分子有機化合物（如蛋白質、核酸、多糖等），它們的出現，標志著化學演化過程中一次重大的質變。C.從復雜有機物到原始生命。在原始水域中，高分子有機物發生凝聚作用，形成以蛋白質和核酸為基礎的多分子體系。這種體系與周圍的水溶液之間有明顯的界面，它從周圍環境中吸收物質作為養料，擴充并改造自己，同時也將一些廢物排出體系外。繼續演進，終于有一些多分子體系產生了生命的基本特征——新陳代謝，原始生命就這樣誕生了。原始生命體產生之后，生命演化就從化學演化階段進入到生物進化階段，自然地理環境便從無機界的寂寞處所發展為有機界的繁盛世界了。②生物從海向陸發展的方向性原始地球上的海水具有原始生物繁衍的良好環境：a海水對于原始生物具有保護作用，鑒于高能紫外輻射對有機體的危害，原始生命只能在5—10米以下水深處發育；b海水提供了大量從陸地源源流入的各種生物所必需的營養物質；c海水的理化條件比較穩定，保證有機體在有利環境中進行經常的新陳代謝作用，并使靜止或消極漂浮的有機物得以廣泛分布。所以，原始生物首先出現在海洋中，以后才擴展到陸地上，并占領了海洋、陸地和低層大氣的每一個角落，形成了生物圈。生物圈的出現標志著自然地理環境的發展進入了一個新的更加高級的階段。③植物演化的方向性遠在距今30億年前，作為低等植物的藍綠藻就出現了。到了元古代，不僅藍綠藻類大量繁殖，而且出現了綠藻等其他藻類。到寒武紀，陸地上首次出現原始的蕨類植物——裸蕨，在志留紀，裸蕨目植物空前發展。到了石炭-二疊紀，植被演變成真蕨植物。到了中生代，則成為裸子植物時代，裸子植物是以種子進行繁殖的，能適應于復雜多變的氣候條件。最后到新生代，被子植物繁殖，并且出現了各種植被類型。總之，植物發展演化的總趨勢是：藻類→蕨類→裸子植物→被子植物。④動物發展的方向性20億年以前，即太古代時期，開始出現單細胞動物；到了元古代，在海洋中開始出現無脊椎動物。當進入早古生代，便是無脊椎動物時代了。到晚古生代，在志留紀出現了魚類，泥盆紀出現了兩棲類動物和陸生爬行動物。在中生代，爬行動物空前繁盛，并且開始出現原始鳥類和原始哺乳動物。到了新生代爬行動物的盛世被哺乳動物所取代。在第四紀，出現了地球生物史一次重大的飛躍：人類由猿類分化出來?？梢姡瑒游锏陌l展趨勢也是從低級向高級不斷進化的，經歷了從單細胞動物→無脊椎動物→魚類→兩棲類→爬行類→哺乳動物→人類的進化過程。整個自然地理環境的演化，正如生物圈以及上述各圈層的演化一樣，是一個從低級向高級，從簡單向復雜的不斷發展過程。同時，我們應該注意到在方向性的發展過程中還蘊含著一種節律性的重復現象。2）自然地理環境的進化發展自然地理環境的進化發展可看作三大類型耗散結構：原始自然地理系統、天然生態系統和人類生態系統的發展演替過程。46億年前，是宇宙演化階段，即天文期；46億年后，進入地球演化階段，即地質時期。（1）原始自然地理系統：原始巖石圈、水圈和大氣圈形成，標志著原始自然地理系統的形成，約37—20億年前，太陽輻射成為地球表層的主要能源，三大圈層交流加強，形成了統一的整體。（2）天然生態系統大約30億年前，原始自然地理系統進一步進化，合成了生命，并逐漸發展到能進行光合作用的自養生物，于是產生了原始的生態系統，最后形成生物圈。光合作用使大氣成分也在改變。在大約4億年前，水陸逐漸形成了由生產者、消費者和分解者組成的復雜、完善的生態系統，即天然生態系統。（3）人類生態系統大約距今二三百年前，人類出現，是人類生態系統形成的標志。人類從天然生態系統中取得食物，從自然地理系統中取得低熵物質，還利用地質時期的一些潛能，形成人類生態系統。三大系統之間相互聯系，又彼此有別。自然地理系統引入太陽輻射，孕育天然生態系統，人類從天然生態系統中的動物群中脫穎而出，支配物種，形成人類生態系統。自然地理環境與自然景觀各地有明顯的特色：（約翰?巴克斯特等，1995）海洋性溫帶草原（英國費爾島）（約翰?巴克斯特等，1995）玄武巖石柱林海岸（英國巨人岬）（約翰?巴克斯特等，1995）寒溫帶（2030mm/a)石灰巖低山丘陵（300m）植物園（地中海型、溫帶、北極/高山型）（愛爾蘭巴倫）（約翰?巴克斯特等，1995）北溫帶濱海濕地（荷蘭，瓦登海）（約翰?巴克斯特等，1995）暖溫帶石灰巖高原（1000-1200m）山地自然景觀（1700m）（法國中部，塞文國家公園）（約翰?巴克斯特等，1995）地中海鹽沼（法國，卡羅格）（約翰?巴克斯特等，1995）巴伐利亞花崗巖和片麻巖（酸性土壤）上的云杉森林（伍躍明，1998）高原湖泊（云南）冰緣山地（云南）（伍躍明，1998）冰緣山地（云南）（伍躍明，1998）（伍躍明，1998）高原草甸（云南）（伍躍明，1998）高原草甸（云南）（伍躍明，1998）高山草甸之春（云南）（伍躍明，1998）高山草甸之秋（云南）（A.Strahler,1999）太平洋日出（A.Strahler,1999）內華達群山（A.Strahler,1999）加利福尼亞圣弗朗西斯科沿海（A.Strahler,1999）阿巴拉契亞（A.Strahler,1999）東非Savanna（A.Strahler,1999）德國Mosel河（A.Strahler,1999）北阿拉斯加極地苔原（A.Strahler,1999）加勒比熱帶雨林（A.Strahler,1999）南印度季雨林（A.Strahler,1999）南極冰流（A.Strahler,1999）死海柴達木盆地騰格里沙漠第二節時間演化規律時間演化規律：指隨著時間的推移，自然地理環境各組成成分及其相互關系發生的變化及表現出來的規律性。又稱為自然地理環境的節律性，簡稱節律性或節奏性、韻律性。節律性是自然界一種特殊的（時間）循環。顯然，它是在發展背景上的重復，是遞進中的循環。自然地理環境的節律性可概括為三類型：一是周期性節律，二是旋回性節律；三是階段性節律。1周期性節律

周期性節律是自然地理過程按嚴格的時間間隔重復的變化規律。它發生在地球自轉和公轉及地表光、熱、水的周期性變化基礎上。包括晝夜節律和季節節律。（1）晝夜節律：地球繞地軸自轉，使地表大部分地區在每天24小時中都經歷一段光明和一段黑暗，以及相應的一段加熱和一段冷卻的時間。自然地理環境的各種成分對此作出了積極的反響，許多自然地理過程及其現象都隨著晝夜更替而重復出現。如氣候要素、光的性質也存在日變化、地表水體的溫度、冰川補給的河流、巖石的機械風化、植物的光合作用和呼吸作用、植物含水量、晝行性動物“日出而作，日入而息”，夜行性動物則相反等。值得注意的是，極地區由于出現極晝現象，使那里晝夜的節律性復雜化了。（2）季節節律季節節律就是地球公轉的效應。由于公轉，地球產生了季節更替，許多自然地理過程和現象隨之而出現以季節（年）為周期的節律變化。例如：氣候的夏熱冬冷，夏雨冬雪，季風進退；冰川運動夏快冬慢；河流水情冬封春解或夏洪冬枯；巖石熱季膨脹，冷季收縮；植物季相變化，春華秋實；動物季節移棲和冬眠（動）夏動（眠）等等。這樣的事例在自然界中是不可勝數的。自然地理環境的周期性節律并不限于晝夜節律和季節節律。潮汐的周日變化也是一種周期性節律。海洋中很多動物覓食的時間安排同潮汐的節律是一致的。像哈蜊、藤壺、蝎牛、牡蠣等生物，漲潮時就積極地尋找食物，而落潮時就躲在緊閉的硬殼內。另外也有以周月為基礎的月節律變化。海洋生物似乎都以某種方式對月相變化或月球引力變化作出反應。例如，每當夏日月圓之夜，大量的大西洋螢火蟲就聚集在百慕大群島附近；螻蠣滿月前后群集飛在特定的海域，以利繁殖和存活；魚類洄游和繁殖也常以月周期進行。周期性節律在不同區域具有不同的性質和特點。一般地說，季節節奏的顯著程度是隨緯度的增加而增加的，而晝夜節奏卻是隨緯度的增加而減少的。所以在兩極地區的節律表現特殊，這里的晝夜節律可以和季節節律相重疊，兩者相互制約又相互加強。在赤道地區則基本不存在季節節律，而晝夜節律卻十分突出。在緯度相同的情況下，一般內陸區域的節律振幅和頻率大于沿海及海洋區域，且相時也不同。2旋回性節律

旋回性節律是以不等長的時間間隔為重復周期的自然演化規律。比較于周期性節律，這是更高一級、更為復雜的自然節律。在自然界中，地質旋回和氣候旋回是旋回性節律的典型范例。（1）地質旋回即地質演化具有旋回性節律。巖層的沉積層序非常鮮明地反映了地質旋回的節律性。如巖層由老漸新反復出現礫巖→砂巖→頁巖→石灰巖的巖相更迭演化，就反映了從海退到海侵又到海退的旋回性節律。①地質旋回不僅歷程漫長，而且周期長短變化很大。地殼的演化可分為太古代、元古代、早古生代、晚古生代、中生代和新生代等若干個時期，這些時期實際上就是地質旋回的周期。各個地質時期的時間長度是不等的，如早古生代經歷了2億年。晚古生代持續了約1.75億年，中生代持續的時間約1.55億年。在每一個時期里，我們都可以看到地殼運動仿佛重復著上一時期運動過程的特點。例如，每一個地質時代的首末總是以大規模的地殼上升、強烈的褶皺和造山運動、大陸廣泛擴展以及氣候的變異等等為其特征，而在每一地質時期其間都以地殼長期的相對穩定、持續的剝蝕夷平和沉積作用、穩定的氣候等等為其特征。②地質旋回具有級別不同的周期，它們對應于相當的地質年代單位。如4000萬年左右的周期相當于地質紀的長度，1000—2000萬年左右的周期相當于地質世的長度等等。③地質旋回的周期基本決定于天文因素。如周期為4000萬年以上的地質旋回，均與太陽系在銀河系中的運動狀況有關。太陽系參與銀河系的整體運動，繞銀心運行一周的時間（銀河年）約2.5億年，其間太陽系處在銀河系的不同位置，在銀河系的旋臂間穿行。同時太陽系還相對于銀道面作上下往返運動；周期為1000—2000萬年的地質旋回與太陽演化大周期關系密切，太陽內部物質成分的長期變化可能有1200萬年的周期；而1—10萬年的地質旋回則與地球公轉軌道參數的變化有關。（2）

氣侯旋回6億多年來的地球氣候史是以溫暖時期和寒冷時期交替演變為其基本特點的。氣候旋回又可分為世紀內旋回、超世紀旋回和冰期-間冰期旋回三種。①世紀內旋回。是波動周期較短的氣候旋回，其旋回周期在幾年至幾十年的范圍內。如本世紀以來我國的冷暖干濕演變情況大致按：暖干—冷濕—冷干—暖濕—暖干的順序變化，從干到濕以10年為周期，從暖到冷以20年為周期，兩者結合起來從暖干再到暖干的周期是40年。表20世紀我國氣侯趨勢1891—1972年7—8月降水的多年變化，也發現有明顯的以35年為周期的三個少雨期，其中北方對應的三個少雨期比南方落后7—8年。何大章（1977）在研究廣東省的干旱問題時認為，廣東省的干旱周期為35年，但近期有變短的趨勢，其周期縮短到30年，其間還存在小的波動周期，這些小周期為10—11年。以上所舉的都是世紀內旋回的實例。②超世紀旋回。其旋回周期在100年至10000年之間。目前在世界上已被確定的世界范圍內的超世紀旋回是1800—1900年為周期的氣候旋回。這種旋回有兩個階段；一是寒濕氣候階段，長約300—500年，其間冰川擴展，河流水量增加，湖泊水位上升；二是干熱氣候階段，長在1000年以上，其間冰川退縮，河流變淺，湖泊水位下降。竺可楨指出五千年來我國氣候變遷規律具有400年、800年、1200年和1700年等四種不等的周期；段萬倜等（1978）在研究我國第四紀氣候變遷時指出，我國自從進入冰后期的1萬年時間以來，曾出現了三次寒冷期與兩次溫暖期；泄湖寒冷期—仰韶溫暖期—周漢寒冷期—普蘭店溫暖期—現代小冰期。這些都屬超世紀的氣候旋回。③冰期-間冰期旋回：這是波動周期在1萬年以上，甚至超過100萬年的氣候旋回。最長的周期可達4000—8000萬年之久。近7億年來地球表面曾有幾個時期廣泛分布了冰川，氣候明顯變冷，出現大量冰磧物，這些時期稱為冰期。在兩個冰期之間的間冰期，冰川面積退縮，氣候轉暖。目前已經清楚的，這7億年中出現過三次大冰期：震旦紀大冰期（強度為6級）、石炭-二疊紀大冰期（強度為4—5級）和第四紀大冰期（強度為4—5級）。此外，在奧陶-志留紀有一個規模小一些的冰期（強度為3級），在侏羅紀尚有一個小寒冷期（強度為1級）。上述冰期的強度是寒冷程度的一個相對定性指標，用級來表示寒冷程度。震旦紀大冰期的冰川分布很廣，延續達1500公里以上，甚至可延伸到低緯地區。在南半球這個時期的冰川所占面積比北半球還要廣泛。第二次大冰期出現在晚石炭和早二疊世期間，冰川廣泛分布在南美、非洲、印度、澳大利亞和南極等地區。這些地區在當時組成岡瓦納大陸。第四紀大冰期距今最近，研究得較為詳盡。新生代以來的古氣候約在3800萬年前開始變冷，逐漸形成北極海冰，極區溫度降低了5℃，到約200萬年前開始了第三次大冰期。這次大冰期冰川主要分布在北美、歐洲大陸和西伯利亞西北部。對第四紀大冰期的研究表明，大冰期中存在不同級別的小冰期和小間冰期，一般認為有4—5次亞冰期，它們在全球范圍是可對比的。在歐洲，第四紀大冰期的亞冰期-亞間冰期劃分為：（1）群茲亞冰期...................................寒冷群茲-明德亞間冰期.....................溫暖（2）明德亞冰期...................................寒冷明德-里斯亞間冰期.....................溫暖（3）里斯亞冰期...................................寒冷里斯-武木亞間冰期.....................溫暖（4）武木亞冰期...................................寒冷冰后期（延至現代）....................溫暖我國第四紀冰川雖不如西歐、北美那樣聲勢浩大，但冰期-間冰期旋回節律同樣存在。氣候旋回的形成是多種因素的綜合結果。世紀內旋回與太陽黑子活動和火山活動有關；超世紀旋回受太陽黑子活動長期變化（太陽核反應性質和強度的變化、太陽與地球距離的變化、行星際空間密度的變化以及太陽系內部結構的重大變化）和九大行星運行軌道、地球圍繞太陽的公轉軌道參數變化有關；太陽系在銀河系中的位置變化，則與上千萬年的冰期-間冰期旋回有關。對于冰期的成因還有多種解釋，但80年代以來發表的有關文章，大部分是天文因素控制冰期的論點，主要涉及到的天文因素包括銀河系、太陽和地球軌道參數等方面。3階段性節律生物自身特性所形成的節律具有階段性的特點。這是指生物類群在周期性或旋回性變化的背景上，以一定階段為周期表現出的突變性的重復。按節律的性質可劃分為以下兩類：生物生長節律生物進化節律（1）生物生長節律每種生物的生長過程總是經歷著個體的出生、成長和衰亡，而子代個體又重復這一類似的過程。這樣，一定區域的生物類群便遵循著各自的生命長短呈階段性的節律變化。如一年生植物的生長節律。每一個生長期內，其生長過程符合羅吉斯蒂曲線即S形曲線，多年的記錄就反映出階段性的節律重復。種類不同的生物其生長節律周期的差異很大。但同種生物的生命周期則大致相同。不論生命周期長短如何，它們無一不遵循著生物生長的階段性節律。一年生植物生長節律曲線圖

（2）生物進化節律地球生物界的進化不是勻速漸變的，而是表現為階段性的突變和躍升。生物各門類從誕生、發展、繁榮到滅絕或衰退具有明顯的階段性節律。近6億年來古生物發展經歷了6個大階段，間有5次大滅絕。古生代開始是地球生物發展的一個很重要的階段。①在5.7億年前的寒武紀突然出現了大量的、門類眾多的和較高級的動物。已發現的這一時期的動物化石有2500多種，除脊椎動物外，幾乎所有的門類都已出現，其中最多的是節肢動物中的三葉蟲。這表明了生物進化的突然爆發。②在晚古生代的泥盆紀地球生物又發生突發性進化，出現了相當繁盛的以魚類為代表的脊椎動物群類和以裸蕨為代表的陸生植物群類。泥盆紀陸生植物的迅速繁殖是很突然的。裸蕨到泥盆紀晚期完全滅絕，原始的甲胄魚類也消失了。③到了石炭-二疊紀又成了兩棲類和蕨類的天下。二疊紀末期，在古生代曾盛極一時的多種生物門類又一次出現大滅絕。④在晚二疊世初露頭角的裸子植物，到了中生代突然迅速地發展起來，統領了中生代的植物界。爬行動物的高度發展也取代了兩棲類成為中生代動物界的代表。⑤在晚白堊世發生了被子植物的突然爆發性變化和巨型爬行動物完全絕跡，植物界進入了被子植物時代，動物界則以哺乳類動物的空前發展為特征。⑥緊接著在第四紀又進入了人類時代。概括而言，生物進化的階段性節律表現為短期內某些生物門類突發性地迅速繁殖，然后進入鼎盛時期；這一時代結束時，大量不同生物門類和不同生態位的動植物發生死亡，甚至滅絕；接著又是新物種大量涌現，高級取代低級，強者淘汰弱者，如此多次反復地發生，階段性躍進地發展。表5.3

地質時代生物進化階段表1表地質時代生物進化階段表2地球生物進化這種階段性節律僅從地球環境生態變化難以解釋。生物大滅絕的決定性因素可能是對遺傳機理發生作用，而不是對生態的適應特性起作用。此外，氣候劇烈變化的冰期與生物滅絕事件并不相對應。生物滅絕時期與地質歷史上大冰期的時間是不同步的。因此，很多學者傾向于從宇宙環境的變化尋找生物突變的根本原因。由于從宇宙角度易于說明全球性的周期變化，并具有可導致地球生物變化的高能物質來源，而對于全球性生物滅絕的成因假說很多，也沒有定論，討論最多的是超新星爆發假說、小行星撞擊假說、彗星撞擊假說、太陽耀斑爆發假說、高密度星云假說等。這些均屬于“災變說”，在天文地質學已有專論，這里不再詳述。4自然地理環境的穩定性

如果比較周期性（包括生物生長節律）與旋回性（包括生物進化節律）兩類節律現象，不難看出二者的本質區別在于：周期性節律過程中，每一個節律重復，自然地理環境保持著穩定的空間結構；而在旋回性節律過程，每一個節律重復，自然地理環境的空間結構會發生巨大的改組。也就是說，自然地理環境不斷向前演化的歷史進程中，在一段相當長的階段內維持著相對的穩定狀態。在這樣的階段內，各自然地理要素之間有著平穩的聯系，物質及能量的輸入和輸出處于動態平衡，自然地理環境的結構與功能保持著穩定的狀態；外界變動或人為干擾所致的不穩定影響受到自然地理環境自我調節機制的制約，使得自然地理環境總是力圖恢復原態，維持穩定。自然地理環境是具有復雜反饋回路的控制系統，因此它有自我調節能力。所謂反饋是指信息反饋，就是將輸出又回輸到原系統中去。反饋分為負反饋和正反饋。如果反饋的結果是抑制系統偏離原狀態的就是負反饋。控制系統有一理想狀態或調整點，在這個點的附近，系統保持著穩定狀態。負反饋能制止或扭轉某種脫離調整點的趨勢，使系統回到調整點來。正反饋與之相反，反饋的結果加劇了系統偏離調整點的趨勢，使其脫離原狀態。正反饋可以引起“雪球效應”，最終使原系統瓦解。具有自我調節機制的復雜系統包含大量復雜的反饋回路。使系統處于穩定狀態的負反饋往往只在一定的閾值內起作用。超過這個限度，正反饋就發揮作用，這樣系統就無可挽回地脫離調整點。自然地理系統內部包含了眾多由負反饋子系統（開環系統）和正反饋子系統（閉環系統）耦合而成的控制系統。系統的穩定性由二者的對比關系所決定。當負反饋的自我控制作用強于正反饋的自我增強作用時，系統趨于穩定；當正反饋的自我增強作用超過負反饋的自我控制作用時，系統趨于不穩定。系統的穩定性還與系統結構的復雜程度有關。越復雜的系統，負反饋作用的閾值范圍越大，也就越穩定。自然地理環境是一個復雜的巨系統，不僅子系統數量巨大，而且種類繁多，關系復雜。因此全球自然環境能維持著相當穩定的狀態。但內部的子系統則依其復雜程度而有不同的穩定水平。例如，北極的苔原帶結構比較簡單，苔蘚、地衣是主要的第一生產者，一旦它們受到破壞，整個系統就面臨崩潰。因為那里的其他生物都直接或間接依靠它們來生存，不像溫帶和熱帶系統中，有多種食物可供利用，個別組分的破壞，也不致危及整個系統。雖然穩定性是很大一部分自然地理環境的特征，但是自然地理環境的穩定是相對的穩定，而不是絕對穩定狀態。地球自然歷史的發展過程，表明自然地理環境是不斷從簡單到復雜、從低級向高級不斷進化演變的。所謂穩定只是代表整個演化過程的一定階段。自我調節機制不會引起自然環境演化的終止，某些不斷增強的不穩定因素終會打破原有的相對穩定態，使自然環境跨入到一個新的自然旋回中，自然環境在整體進化的基礎上出現新的穩定狀態。5自然地理環境時間演化的基本特點（1）演化是不可逆的前進過程自然地理環境的演化是不可逆的前進過程，從簡單到復雜，從比較無序到比較有序地不斷向前發展。自然地理環境每取得一個大的飛躍，必然發生質的變化，即產生新的組成，形成新的結構，具備新的功能和出現新的特征。在每一個新的演化階段，自然地理環境都變得更為復雜和更為高級。正如前述，地球表層隨著演化發展逐漸以同心圓的形式分異，最初形成巖石圈、大氣圈，繼而為水圈，隨后又從無機環境發展為有機環境，形成生物圈。另一方面，在地球地質年代的初期，地球內能是支配地球演化的主要能量。地殼增厚后，地球內能的直接作用減弱，太陽輻射能則逐漸成為地球表層演化的基本動力。并且，太陽能在自然地理環境中流通轉化的途徑日趨復雜。最初，太陽能只是通過大氣循環、水循環、巖石的非生物風化等在無機環境中傳輸，其在地表的積聚量不多。以后由于有機體的固定和轉化功能，大大增加了太陽能在地表的存儲量。從而使自然地理環境（作為一個開放系統）的負熵流不斷增強，推動了系統的進化。結果地球表層從混沌無序狀態向著越來越復雜的有序狀態發展，形成了自然地理系統、生態系統和人類生態系統三大耗散結構類型。自然地理環境的演化，也就是這三大類型系統的進化發展過程。這種由簡單到復雜、由低級到高級的非可逆發展是自然地理環境演化的總的方向。（2）演化是不斷重復的節律過程與自然地理環境演化的前進過程相輔相成的是節律過程。節律性是物質運動的普遍特性，它在自然界的發展過程是普遍存在的。大到天體運行，小如電子運動，無論無機物還是有機體，都不同程度地表現出節律性的變化。自然地理環境的節律，在巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈中都有明顯表現，是自然地理環境演化過程中普遍存在的一個基本特性。自然地理環境節律性的根本成因與天文因素關系密切。這是因為大多數天文因素具有明顯的周期變化。最明顯的天文周期是地球自轉和公轉，它們具有較嚴格的周期。相對于地球運動，銀河系的運動復雜得多。太陽系在銀河系中旋轉一周的時間尺度達2億多年。此期間，除了太陽系在銀河系中的復雜運動外，銀河系內部的物質分布也在演變著。結果太陽系在不同銀河年的同一時刻所經過的空間位置不同，所處的天文環境也發生變化。也就是說，在銀河年變化的相同相位上，地球表層所受到的天文因素影響不可能出現機械式的完全重復。因此，大尺度的自然節律沒有嚴格的周期。根據自然節律周期的尺度大小，可劃分出不同的節律等級。不同等級的自然節律主要反映了不同尺度天文因素的作用效應。雖然不同性質和不同尺度的天文因素相互疊加作用于自然地理環境，但是不同的自然地理成分或不同的自然地域對天文周期的響應（共振）特性并不一致。因而，對于某種成分或某個地區，只能表現出相應的某些節律現象，而不會全部都反映出來。這就是為什么在相同的天文因素作用下，自然地理成分有的與太陽日合拍，有的與月相同步，呈現出如此多樣節律現象的原因。如果一個成分的結構越復雜，那么在這個成分身上表現出的節律就越豐富。例如生物既有明顯的晝夜變化和季節變化，又受氣候旋回和地質旋回影響；生物本身的生命過程還有生長節律以及隨著地球生物門類發展的進化節律。所有這些節律以不同形式、不同強度和不同相位進行組合，相互干涉，在生物體上得到了豐富的反映。應該指出，自然地理環境某些節律現象并不受外部因素所制約，而是內部負反饋自動調節的結果。例如冰盾會引起氣候變冷、海平面下降和蒸發減弱。經過一個時期，由于降水補給不足造成了冰川后退。冰川退縮后，海洋面積擴大，蒸發和降水增強，這又促使冰川發展。如此在冰盾-大氣圈-海洋系統中發生節律性的變化。這種變化并不與外部因素發生直接聯系，雖然外部因素有可能促使內部調節過程的加強或削弱。這類由內部調節引起的節律在生態系統中更為常見。（3）演化是前進與節律的統一過程自然地理環境的演化是不可逆的前進過程，同時又伴隨著節律的不斷重復，二者是對立統一的。自然地理過程的節律不是該過程的完全重復。節律周期越長，自然要素或自然過程超離初始狀態越遠。隨后的新周期是在新的起點、新的基礎上開始的。任何自然節律都不會是封閉的，節律性過程本身包含著向前發展的方向性。節律的時間累積便體現出方向性。生物進化階段性節律的長期累積，就反映為地球生物演化的方向性。反過來，方向性過程本身也包含著節律性，演化方向的局部波動便是節律的體現。小尺度的方向性過程，相對于大尺度過程而言，只是其中的一個節律波動。海退是具方向性的，但它又是海侵的前奏?？傊?，自然地理環境隨時間的演化是一個不規則的螺旋狀發展過程。它一方面不斷地由簡單向復雜、由低級向高級地向前進化；一方面又不斷地重演著相似的事件和過程。其間在周期性節律和生物生長節律過程中，自然地理環境維持穩定的組成、結構和功能；而在旋回性節律和生物進化節律的始末，自然地理環境發生大規模的改組，出現“巨漲落”，原有的穩定系統遭到破壞，而重新自我組織出一個新的穩定系統，實現了系統的進化。這就是自然地理環境演化的基本特點自然地理環境的地域分異：指自然地理環境各組成要素或自然綜合體在地表按一定的層次發生分化并按確定的方向發生有規律的分布的現象。支配這種分化現象的客觀規律即地域分異規律。包括單個要素的地域分異和自然綜合體的地域分異。1基本規律影響自然地理環境的地域分異的基本因素有：太陽輻射和地球內能。兩者決定了地域分異的兩個最基本、最普遍的規律：地帶性和非地帶性。在地帶性變化中又分為緯度地帶性變化、“經度”（地域）地帶性變化和垂直地帶性變化。

第三節空間分異規律（1）地帶性由于地球作為一個行星所具有的形狀和運動特性，以及它在宇宙中的位置，致使太陽輻射在地表分布不勻而引起的地域分異，稱為地帶性。地帶性的典型表現是地球表面的熱量分帶。因為熱量分帶是地球球形引起的太陽輻射呈東西延伸、南北更替的分異，因此它最能反映地帶性的本質特點。表2地球表面太陽輻射的緯度分布表3熱量分帶地球表面獲得的太陽輻射是隨緯度的增加而減少的。人們通常根據輻射平衡把地球表面分成熱帶、亞熱帶、溫帶和寒帶等幾個熱量帶。熱量分帶決定了其它要素的地帶性分異。（2）非地帶性由于地球內能作用而產生的海陸分布、地勢起伏、構造活動等區域性分異，稱為非地帶性。非地帶性的典型表現是地表的構造區域性。由于區域地質發展史的差別，不同地區有不同的地質構造組合，從而得出一系列大地構造分區。每一大地構造分區，在區域地質發展史、地質構造組合、巖性組合以及地貌表現特點上是共同的，即表現為相應的大山系、大平原或大高原地貌，或表現為山脈、平原、高原等的中小級別的有規律的組合。在大地構造-地貌分異的基礎上，便可形成其他自然要素或自然綜合體的非地帶性分異。大地構造的空間分布格局不存在熱量帶那種近乎完美的數學規則性，相反常表現為使地帶性發生畸變的破壞作用，使得地表熱量和水分重新分配。地帶性的能量來自太陽輻射，非地帶性的能量來自地球內能，因此地帶性因素和非地帶性因素互不從屬，兩者具有矛盾性；但它們又共同作用于自然地理環境中，兩者存在著互相制約的聯系，具有統一性。正是這兩種基本的地域分異規律的矛盾統一性在不同規模的地域上發生作用，才使得自然地理環境產生復雜的空間分化。2、緯向地帶性與經向地帶性熱量分帶和構造分區都是基本地域分異規律的典型表現，它們構成了不同形式的地域分異的基礎。在地球表面，基本地域分異規律具體表現為緯向地帶性和經向地帶性。2.1緯向地帶性緯向地帶性是地帶性規律在地球表面的具體表現，它表現為自然地理要素或自然綜合體大致沿緯線延伸，按緯度發生有規律的排列，而產生南北向的分化。在熱量分帶的基礎上，各自然要素表現出明顯的緯向地帶性。對應于一定的熱量帶，氣候、水文、風化殼和土壤、生物群落、乃至外動力所形成地貌都具有相應于該熱量帶熱力特征的性質。于是產生了各自然要素或自然綜合體沿緯度的地域分化。緯向地帶性首先反映在大氣過程中。熱量帶影響氣壓帶和風帶的分布，不同氣壓帶和風帶的降水量及降水季節不同。可見，氣溫與降水都與緯度相關（其中起主導作用的是氣溫），因而地球表面就存在自赤道到兩極的東西向延伸、南北向更替的氣候帶。氣候的緯向地帶性分異往往成為導致其他自然要素緯向地帶性分異的主導因素。大氣降水是地表水來源的主要形式。由于不同氣候帶內降水量和降水季節不同，因而地表水資源分布及水文過程具有地帶性特征。諸如徑流的補給形式，流量的大小，流量的年變化；湖泊的熱力狀況，沉積類型，化學成分；沼澤的沼澤化程度，泥炭堆積程度，沼澤類型等等，都具有明顯的緯向地帶分異。值得指出的是，沼澤以及草甸、鹽堿地等自然綜合體的空間分布還受到非地帶性因素的影響，它們的地帶性仿佛被隱藏起來，所以沼澤、草甸和鹽堿地的分布規律性被稱為隱域性。地貌緯向地帶性往往被人們所忽視。但是由于地貌的外營力因素具有緯向地帶性，因此決定于外力作用的地貌特征都具有一定的緯向地帶性。地貌的緯向地帶性分異尤其與氣候帶相適應。在不同氣候帶內有不同的水熱組合，促使外力作用的性質和強度發生變化。例如，寒冷氣候以融凍風化為主，冰川作用突出；干旱氣候以物理風化為主，風力作用、間歇性流水作用強烈，等等。因此一些外力地貌，如高緯地區的冰川和冰緣地貌、凍土地貌等也表現出一定的緯向地帶性分異。表4主要景觀地帶的定量特征（引自A.Г.Исａченко，ГЕОГРАФИЯСЕГОДНЯ）續表4土壤和生物（首先是植物）的緯向地帶性更是地帶分異的集中表現和具體反映。不同地域的特定水熱組合長期與地表物質作用就形成該地域中有代表性的植被和土壤類型。土壤的緯向地帶性表現在土壤的水熱和鹽分狀況、淋溶程度、腐殖質含量、種類和組成等方面。與此相聯系，風化過程和風化殼類型也具有明顯的地帶性差別。植物的緯向地帶性最為鮮明，不同地帶具有顯著不同的植被外貌和典型植被型。植被的種類、組成、群落構造、生物質儲量、生產率等也都受到地帶性規律的制約。地理環境的發展進入了一個新的更加高級的階段。不同的植物帶內有相應的動物生活著。熱帶森林的猩猩、河馬、亞熱帶森林的獼猴、靈鼠，溫帶森林的松鼠、黑熊，寒帶森林的麇鹿、紫貂，以及極地冰原帶的北極熊、海豹等都具有鮮明的緯向地帶性差異。各自然要素的地帶性決定了自然綜合體的地帶性，因為后者是前者相互作用的結果。因而在地表上就產生一系列的緯向自然帶。不僅陸地表面存在著緯向自然帶，在海洋表面，由于水溫、鹽度以及海洋生物、洋流等都具有緯向地帶性差別，因此在海洋上也可分出一系列緯向自然帶。2.2經向地帶性經向地帶性是非地帶性規律在地表的具體表現。它表現為自然地理要素或自然綜合體大致沿經線方向延伸，按經度由海向陸發生有規律的東西向分化。產生經向地帶性的具體因素主要是由于海洋和大陸兩大體系對太陽輻射的不同反響，從而導致大陸東西兩岸與內陸水熱條件及其組合的不同。在本質上，這種差異可以歸結到干濕程度的差異，通過干濕差異而影響其他因素分異。一般來說，大陸降水由沿海向內陸遞減，氣候也就由濕潤到干旱遞變。與海岸平行的高亢地形，由于其對水汽輸送的屏障作用，往往加深了這種分異。而大陸東西兩岸所處大氣環流位置不同，更會引起氣候的極大差異，形成不同的氣候類型。從全球范圍看，世界海陸基本上是東西相間排列的。在同一熱量帶內大陸東西兩岸及內陸水分條件不同，自然地理環境便發生明顯的經向地帶性分化。在赤道帶和寒帶這方面的分化是不大的；在熱帶則形成了西岸信風氣候和東岸季風氣候的差別；在溫帶形成了西岸西風濕潤氣候、大陸荒漠草原氣候和東岸干濕季分明的季風氣候的差別。相應于氣候的東西分異，自然要素以及自然綜合體也發生了東西向的分異，表現出諸如森林—森林草原—草原—半荒漠—荒漠等不同景觀的規律性更替。必須指出，經向地帶性的名稱沒有從本質上反映上述規律的實質，因為經向地帶性實際上與經線（度）沒有本質的聯系。我們不要被這表面的字眼所束縛而忽視了它的本質內容。此外，并非舉凡經向地帶性因素都必然導致東西向的地域分異。在局部地段它可能加劇了緯向地帶性的作用。例如，在華南（指南嶺以南的區域）的地域分異中，緯向地帶性分異是鮮明的。其原因除了緯向地帶性因素起著巨大的作用外，同時諸如地勢的北高南低、山脈多為東北—西南或西北—東南走向、東部及南部瀕海等非地帶性因素不僅沒有減弱或抹煞地帶性因素，反而起著促進作用，加強了該地域的南北分異。2.3水平地帶分布圖式緯向地帶性和經向地帶性結合為水平地帶性，它有兩種表現形式，即帶段性和省性。帶段性是指非地帶性單位內的地帶性分異。如我國東亞季風大區（非地帶性單位）內出現南北方向更替的各自然地帶差異就是一種帶段性。省性是指地帶性單位內的非地帶性分異。每一自然地帶（地帶性單位）內都有明顯的省性分異。如中亞熱帶自然地帶內部由沿海到內陸存在這樣的差異：東部（浙、閩）沿岸是臺風侵襲的范圍，暴雨影響很大；中部（湘、贛）是伏旱控制的地區，受寒潮影響較大，春季常出現倒春寒；西部（川、貴）降水比較均勻，降水強度不大，多云霧，形成比較陰濕的氣候?？傊降貛允堑貛砸蛩睾头堑貛砸蛩毓餐饔玫漠a物，它支配了水平方向的地域分異，產生了地表水平地帶。水平地帶在空間上呈現一定的分布圖式。這種圖式的形成，取決于緯向地帶性因素和經向地帶性因素在不同地域中的表現強度和組合方式。當緯向地帶性占優勢時，水平地帶大體上沿緯線方向伸展，像歐亞大陸內部的南北分異；當經向地帶性占優勢時，水平地帶基本上沿經線伸展；像北美西部的東西分異；當緯向地帶性與經向地帶性兩者作用相當時，水平地帶明顯地與緯線斜交伸展，像我國華北和東北地區氣溫的南北差異和于濕度的東西差異共同起作用，兩者勢均力敵，致使這里的水平地帶呈與緯線方向斜交的排列。水平地帶的交替方式稱為地帶譜。研究世界大陸地帶譜，需要把復雜的地表自然帶的分布模式化。通常是用一個假定的理想大陸的圖式來概括各種形式的水平地帶的交替方式。把歐亞大陸、非洲和美洲合并成為一個超大陸。此圖有意忽略影響地域分異的其他因素，而集中反映緯度因素和海陸因素對自然地帶分布的影響，表示了自然地帶排列在一個理想大陸上的一般模式，刻畫出大陸大尺度地域分異的一般特征。理想大陸上的植被分布模式2.4陸地自然地帶緯向地帶性和經向地帶性共同作用的結果，在大陸上產生了水平自然地帶。由于每一陸地自然地帶的典型的和最富有表現力的特征是植被類型，因此，通常自然地帶就以該帶中的典型植被型的名稱命名。通常把陸地自然地帶劃分為下列幾個類型：（1）赤道雨林帶本帶分布于赤道帶的濕潤大陸地區和島嶼上，如南美的亞馬孫平原、非洲的剛果盆地和南洋群島。氣候終年炎熱潮濕，降水量超過可能蒸發量，呈現出過度濕潤狀態，引起稠密而經常滿水的水文網發育，沼澤眾多。典型植被赤道雨林樹種繁多，層次復雜，喬木高大，常綠濃密，四時?；?，林內藤本植物縱橫交錯，附生植物隨處可見。森林動物種類豐富多樣，但茂密的森林使動物行走不便，因而地面上幾乎沒有善于奔走和長跑的動物；卻給營巢樹棲、攀緣生活的動物提供了豐富的食物和居所，因而此類動物特別繁盛，各種猿猴和鳥類常年喧鬧，使森林活躍起來。風化過程進行迅速，風化層厚，淋溶過程非常強烈，鐵、鋁氧化物相對累積，發育著磚紅壤。熱帶雨林板狀根熱帶雨林景觀（2）熱帶季雨林帶主要分布在印度半島、中南半島及我國云南南部等地區，大致與熱帶季風氣候區相當。這里降水量略次于赤道雨林帶，且有明顯干濕季，氣溫年較差也較大。因此熱帶季雨林季相分明：雨季時林相頗似赤道雨林，樹種也相當復雜；干季時則多數樹種都要落葉。本帶土壤主要為磚紅壤性紅壤和紅壤。（3）熱帶稀樹草原帶在非洲和南美洲有廣泛分布，在澳大利亞、中美和亞洲的相應地帶也有局部出現。氣候屬于熱帶干濕季分明的類型，年中有長達四個月的干季。這里草本植被植株很高，在廣闊的草原上，點綴著散生的喬木，它們具有能儲存大量水分的旱生構造。熱帶稀樹草原季相非常分明：雨季草木欣欣向榮，百花吐艷；干季草原死氣沉沉，一派黃褐色調。廣闊的草原，茂盛的草本植物，使善于疾馳的食草動物，如長頸鹿、羚羊等，在這里得到很大的發展；食草動物的繁盛，又給食肉動物創造了良好條件，所以食肉動物也很豐富，常見的有獅、豹等動物。季節性的干濕交替有利于土壤有機質和氮的累積，形成燥紅土。熱帶稀樹草原（4）熱帶荒漠帶本帶位于副熱帶高壓帶和信風帶的背風側，在北非的撒哈拉、西南亞的阿拉伯、北美的西南部、澳大利亞中部和西部、南非和南美部分地區表現明顯。氣候屬于全年干燥少雨的熱帶干旱與半干旱類型，可能蒸發量大大超過降水量，所以沒有地方性水文網，只有少數“外來河”。植被貧乏，存在著大面積表土裸露地段，植物以稀疏的旱生灌木和少數草本植物以及一些雨后生長的短生植物為主。動物的種類和數量都很貧乏，占優勢的是那些能迅速越過長距離的動物，以及一些爬蟲類和嚙齒類。成土過程進行得十分微弱，形成荒漠土。典型荒漠半荒漠撒哈拉沙漠（5）亞熱帶荒漠草原帶本帶位于熱帶荒漠和亞熱帶森林帶之間。在北半球很清楚地出現于熱帶荒漠帶的北緣，在南半球則出現于澳大利亞南部、南非和南美南部的部分地區。氣候屬于亞熱帶干旱與半干旱類型。隨著由熱帶荒漠向緯度較高地區的推進，年降水量有所增加，但最大降水量常在低溫時期，夏季的高溫和干旱促使強烈的蒸發，使本帶仍是一個缺水地區。植被類型屬于荒漠草原，通常生長有旱生灌木及禾本科植物，在較濕潤的季節里有短生植物生長。土壤屬于半荒漠的淡棕色土。（6）亞熱帶森林帶亞熱帶森林帶被大陸內部的荒漠草原所隔開，分成大陸東岸和大陸西岸兩種類型。大陸東岸的亞熱帶森林帶，在北半球主要分布在我國的長江流域、日本的南部和美國的東部，在南半球主要分布在澳大利亞的東南部、非洲東南部以及南美的東南部。亞熱帶大陸東岸的氣候屬于亞熱帶季風氣候和亞熱帶濕潤氣候，這里主要形成常綠闊葉林，又稱照葉林，發育著亞熱帶的黃壤和紅壤。亞熱帶常綠闊葉林大陸西岸的亞熱帶森林帶又名地中海地帶，在北半球主要分布在地中海地區和北美洲加利福尼亞沿海地區；在南半球主要分布在澳大利亞的西南部、非洲的西南端以及南美洲西岸的智利中部。亞熱帶大陸西岸的氣候屬于亞熱帶夏干型，又名地中海式氣候，這里主要形成常綠硬葉林地帶，發育著褐色土。

澳大利亞西南角的桉樹林沙巴拉群落的外貌（7）溫帶荒漠帶此帶主要分布在亞歐大陸中部和北美大陸西部的一些山間高原上，在南美大陸南部也有所出現。氣候屬于溫帶大陸性干旱類型，這里植被貧乏，只有非常稀疏的草本植物和個別灌木。在溫帶荒漠的外圍和溫帶草原之間有一個過渡帶叫溫帶荒漠草原地帶，主要是蒿屬草原，還可見到旱生禾本科植物。溫帶荒漠帶和荒漠草原帶的土壤主要是荒漠土、棕鈣土和淡栗鈣土，在它們中間還有成斑狀分布的一些堿土及鹽土。（8）溫帶草原帶本帶在歐亞大陸中緯地區占有相當面積，從東歐平原南部起呈連續的帶狀往東延伸，經西伯利亞平原南部、蒙古高原南部，直達我國境內，構成世界最寬廣的草原帶。在北美洲，溫帶草原帶呈南北向帶狀分布形式，也有典型的表現。與北半球相比，南半球草原面積要小得多，在南美、非洲南部等地有局部分布。溫帶草原帶的氣候屬于溫帶大陸性半干旱類型。地方性補給的河流夏季水位低，甚至干涸，變成一串湖泊；春季積雪融化，河流滿水。植被以禾本科植物為主。土壤主要是黑鈣土及暗栗鈣土。動物多穴居洞中，嚙齒類動物、有蹄類動物和一些草原肉食動物是溫帶草原的主要動物。溫帶森林草原帶是草原帶向溫帶森林過渡的地帶，它在歐亞大陸中部和北美大陸中部都有分布，其過渡性質反映在氣候、土壤、植被及動物界諸方面。本帶溫度適中，在原始森林草原中，雜草草原景觀與森林景觀相互更替，森林主要是闊葉林、小葉林及松林?；疑滞潦潜編У拇硗寥馈游锝缫簿哂袕纳值讲菰瓗游锏幕旌闲?。典型草原荒漠草原（9）溫帶闊葉林帶本帶也稱夏綠闊葉林帶。主要分布在歐洲西部、亞洲東部、北美洲東部，在南半球僅分布在南美洲的巴塔哥尼亞。歐洲西部的夏綠林受溫帶海洋性氣候的影響，往往形成由單一樹種組成的純林，如山毛櫸林、櫟林等。亞洲東部夏綠林受溫帶季風氣候的影響，這里闊葉樹種類成分較歐洲豐富，有蒙古櫟林、遼東櫟林以及槭屬、椴屬、樺屬、楊屬等組成的雜木林。北美洲夏綠林受溫帶大陸性濕潤氣候影響，植被主要是美洲山毛櫸和糖槭組成的山毛櫸林。溫帶闊葉林帶的土壤主要為棕色森林土、灰棕壤和褐色土。動物種類比熱帶森林為少，但個體數量較多，主要以有蹄類、鳥類、嚙齒類和一些食肉動物為最活躍。溫帶落葉闊葉林夏季季相溫帶落葉闊葉林冬季季相（10）寒溫帶針葉林帶本帶屬于整個溫帶森林帶的北部亞帶，它沿歐亞大陸北部及北美大陸北部連成非常廣闊的自然帶。這里氣候屬于寒溫帶大陸性氣候，冬季十分寒冷，夏季溫暖潮濕，形成了由云杉、銀松、落葉松、冷杉、西伯利亞松等針葉樹種構成的針葉林帶，發育著森林灰化土，活躍著松鼠、雪兔、狐、貂、麋、熊、猞猁等耐寒動物。針葉林帶以南，氣候較溫暖濕潤，漸漸出現闊葉樹種，形成針、闊葉混交林，是針葉林帶與闊葉林帶之間的過渡帶。針葉林明亮針葉林陰暗針葉林（11）苔原帶苔原帶也稱凍原帶。它占據著歐亞大陸及北美大陸的最北部以及鄰近島嶼的廣大地區。苔原氣候嚴寒而濕潤，土壤凍結，沼澤化現象普遍，這樣的環境條件極不利于樹木生長，因而形成以苔蘚和地衣占優勢的、無林的地帶。本帶土壤屬于冰沼土。動物種類不多，特有馴鹿和北極狐等，夏季有大量鳥類在陡峭的海岸上棲息，形成“鳥市”。在針葉林帶和苔原帶之間，有一個比較狹窄的過渡帶，稱森林苔原帶。極地苔原景觀高山苔原景觀（12）冰原帶冰原帶亦稱冰漠帶。它幾乎占有南極大陸的全部、格陵蘭島的大部以及極地的許多島嶼。本帶終年被冰原覆蓋，環境條件極為嚴酷，沒有水文網和土壤，植被罕見，僅在突出于冰雪之外的巖崖上有某些藻類和地衣生長。冰原帶動物種類極為單一而貧乏，在南極大陸沒有陸生哺乳動物，僅在沿岸地區分布著特有的企鵝一類海鳥，在北極諸島上主要有白熊。2.5海洋自然帶與陸地相比，海洋的性質較為均一。因而海洋自然帶較為單調，自然帶的類型少，界限模湖。海洋自然帶存在于大洋表層，約為海面以下200米深的范圍。在這個范圍內，海洋與大氣對流圈、巖石圈之間進行著能量交換和物質循環，海洋生物也主要集中在這里活動。由于太陽輻射按緯度方向分布不均引起了大洋表層的溫度、鹽度以及含氧量的緯向分異，海洋生物種群也相應產生分異，形成了海洋自然帶。全球海洋自然帶基本是南北對稱的，但由于北冰洋與南極大陸對立，導致海洋自然帶分布呈現出某些非對稱性。和陸地自然帶劃分一樣，生物種群的分布是劃分海洋自然帶的主要標志。本書在世界海洋中劃分出8個自然帶：（1）北極帶。本帶以北極為中心，分布著常年存在的北極冰叢，氣溫和上層水溫均在0℃以下，氣流下沉無風，生物非常貧乏。（2）亞北極帶。即北冰洋邊緣的近陸海域。這里水面冰層發生季節性變化，冬季冰封，夏季冰層逐漸融化形成浮冰。由于近岸，海陸物理性質不同，常有明顯的“季風”變化，而且風速很大。生命在短促的夏季很快發展起來，沿岸有相當豐富的浮游生物，吸引了魚類及其他動物。雖然動物的數量不少，種類卻不多，主要的有北極鱈、白海鯡等魚類和北極鯨、鳁鯨、海象、海豹、白熊等哺乳類以及一些形成“鳥市”的海鳥。（3）北溫帶。包括北半球中緯度的遼闊水域，終年受極地氣團影響，大氣活動非常強烈，經常發生大氣旋和狂風暴雨，降水量和云量都很大。水溫為5—15℃，鹽度小，含氧量多，水團垂直交換強，水中飽含營養鹽類，因而浮游生物很豐富（可達2000—3000毫克/立方米），魚類大量繁殖，種類豐富，世界著名的魚場都集中在此帶。主要魚類有太平洋鯡魚、鱈魚、大馬哈魚等，還有一些哺乳類動物繁殖，如海狗、海獺、日本鯨、灰鯨、海豚等。（4）北熱帶。本帶基本上與副熱帶高壓帶相吻合，強大而穩定的高壓是這里天氣變化和氣候形成的基礎。在多數情況下，風力微弱，風向不定，或者風平浪靜，空氣下沉，降水量小，蒸發量大，水面溫度在18℃以上，含鹽高。由于本帶受高壓控制，廣大海域水體垂直交換微弱，因此深層水的營養鹽類不易上涌，加上含氧量少，故本帶浮游生物以及有經濟價值的魚類很少。海水清澈明凈，色彩蔚藍。（5）赤道帶。這里氣溫很高，一般都達27—30℃；氣溫變幅很小，不大于2℃;鹽分不高。年中大部分時間濃云密布、雨量充沛、風平浪靜。由于本帶南北有赤道逆流，引起海水的垂直交換，使水中營養鹽類和氧氣相當豐富，因此赤道帶生物的種數極多，但一定種的個體數量和熱帶一樣都小于溫帶。赤道帶鯊目和鱘目魚類特別多，飛魚也很典型。溫暖的海水使珊瑚礁得以大量發育。（6）南熱帶。本帶特征和成因與北熱帶基本相似，但在非洲大陸西南和南美洲的秘魯沿海都有上升流，海水的垂直交換較北熱帶明顯，因此這兩個海區的浮游生物大量繁殖，使上層魚類，如南非沙丁魚和秘魯鳀魚，也隨之大量生長，形成南半球的重要漁場。（7）南溫帶。該帶位于從南亞熱帶輻合線以南一直伸展到南極輻合線（40°—60°S）的廣大海洋，形成了一個完整的環形水域。這里天氣多變，風暴和巨浪頻密；洋流全年受西風漂流控制，沒有暖流影響；水溫稍低于北溫帶。但海洋生物的基本生態條件與北溫帶很相似，植物繁茂，巨藻生長極好，浮游生物豐富，是南半球海洋生物最多的海區，具有與北溫帶同種或相鄰幾種的巨大類群。這種兩極性分布在獸類（如海豹、海狗、鯨等）、魚類（如刀魚、小鳁魚、鰯魚、鯊魚等）以及無脊椎動物和植物中都有典型的表現。（8）南極帶。本帶從南極輻合線伸展到南極大陸邊緣，也是一個完整的環形水域。風向及洋流也自西向東。全年水溫很低，冬季基本冰封，夏季短暫解凍。動植物種類組成普遍貧乏，除個別種（如硅藻、磷蝦）外，缺乏廣泛分布的種群，但浮游生物很豐富。哺乳動物中鯨類相當豐富，其中南極鯨和侏儒鯨為特有種。海豹也占有重要地位。南極海狗和長鬃海驢是這里的特有種。南極鳥類最著名的是王企鵝和白眶企鵝。南極帶魚類特別少，特殊的有南極杜父魚。南極大陸架海域全年冰封，部分水域為冰川占據，形成廣闊的陸緣冰和高大的冰障。3、垂直地帶性

3.1垂直地帶性的概念垂直地帶性是指自然地理要素及自然綜合體大致沿等高線方向延伸，隨地勢高度發生垂直更替的規律。它同時受到兩種基本地域分異因素作用，是疊加了地帶性影響的非地帶性在地表垂直方向的具體表現，即垂直地帶性與緯向地帶性及經向地帶性相互作用共同支配著自然地理環境三度空間地域分異，被合稱為“三維地帶性”。構造隆起和山地地形是產生垂直地帶的前提條件。隆起的山地達到一定高度以后，就可分化出不同的垂直地帶。而垂直更替的直接原因則是山地熱量及其與水分的組合隨地勢高度的變化。首先從熱量分析，隨著海拔增高，大氣對太陽輻射的損耗相應減少，使到達山地的太陽總輻射隨高度遞增。而有效輻射隨山地高度的變化，受到兩個相反因素：大氣逆輻射急劇減弱及地面向上輻射的長波輻射減少的影響，這導致有效輻射隨海拔高度的變化，取決于何種因素占主導地位，山地輻射平衡隨高度的變化無一致的趨勢。但可以推斷，山地與同高度自由大氣間的感熱交換和潛熱交換是山地熱量損失的主要因素。可見，山地氣溫隨海拔高度的變化除受地表輻射平衡狀況影響外，在很大程度上還要受到與周圍自由大氣熱交換的影響，其總趨勢是遞減的。再來分析水分的變化，由于山地的抬升作用，降水量在某一高度以下是隨高度而增加的。超過這一高度以后，由于水汽含量大為減少，降水量隨高度的變化轉為遞減。因此山體中部出現一個最大降水帶。在高山的峰脊，地表溫度長期保持在0℃以下，固體降水被長期滯留形成冰雪帶。綜合起來，一方面是熱量和溫度隨高度的遞減，另一方面是水分隨高度遞增而后轉為遞減，兩者結合起來形成了制約植被和相應土壤發育的氣候條件隨高度的變化，也就產生了山地自然帶的垂直更替。3.2垂直地帶譜垂直地帶譜是山地垂直帶的更替方式。它反映了自然綜合體在山地的空間分布格局，是地域結構的一種特殊形式。垂直地帶譜中的每一垂直地帶都不是孤立的地段，而是通過普遍存在的能量傳輸和物質循環聯系起來的整體。垂直地帶譜的起始帶為基帶。在整個垂直地帶譜中，基帶擔當了十分重要的角色。基帶與所處的水平地帶的水熱條件是相適應的，自基帶往上各垂直地帶的組合類型和排列序次也表現出與所在水平地帶往高緯方向的更替方式存在極大的相似性?；鶐ь愋蜎Q定了整個帶譜的性質，也決定了一個完整帶譜可能出現的結構。圖6.2表示了兩種不同性質垂直地帶譜的差異。森林上限是垂直地帶譜中一條重要的生態界線，常稱為樹線。這條界線以下發育著以喬木為主的郁閉的森林帶；而界線以上則是無林帶，發育著灌叢或草甸，常形成墊狀植物帶，在海洋性條件下有的可發育成高山苔原帶。樹線對環境臨界條件變化的反應十分敏銳，其分布高度主要取決于溫度和降水，強風的影響也很顯著。樹線通常與最熱月平均氣溫10℃的等值線相吻合。在干旱區，樹線受水分條件影響較大，林帶高度與最大降水帶高度相當。一些低緯山地的頂部，其海拔高度和水熱條件遠未達到寒溫性針葉林的極限，仍然出現森林上限，這是由于山頂部經常受到強風作用的結果。如粵北南嶺山地海拔高度不超過2000米，樹線出現在1800米處，其下是已明顯矮化的常綠闊葉林，其上為灌叢草甸植被。垂直地帶譜中另一條重要界線是雪線。雪線是永久冰雪帶的下界。其海拔高度受氣溫與降水的共同影響，一般氣溫高的山地雪線也高，而降水多的山地雪線又低。因此，雪線高度是山地水熱組合的綜合反映。例如，喜馬拉雅山南坡雖然日照高于北坡，但有豐富的降水，所以雪線低于北坡。頂帶是某一山地垂直地帶譜中最高的垂直地帶。它是垂直地帶譜完整程度的標志。一個完整的帶譜，頂帶應是永久冰雪帶。如果山地沒有足夠的高度，頂帶則為與其高度及生態環境相應的其他垂直地帶所代替。垂直地帶的類型差異是通過帶譜比較進行研究的。在比較研究時，應著重關注上述重要的垂直地帶、界線以及不同帶譜中同類型垂直地帶的比較，并研究形成這種差異的原因。比較不同區域垂直地帶的差異可以把水平分異與垂直分異聯系起來，取得自然地理環境地域分異更全面的認識。3.3影響垂直地帶譜的基本因素垂直地帶的形成取決于山地熱量及其與水分的組合。對水熱組合狀況起著深刻影響的山地位置和山體性質是決定垂直地帶譜性質和結構的基本因素。首先，不同緯度位置具有不同的垂直地帶譜類型。因為水平自然帶的緯度變化導致了基帶的緯度變化，以致于整個帶譜性質和結構的緯度變化。山地位置每向高緯跨越一個緯向地帶就失去低緯帶譜的基帶原低緯基帶以上的垂直地帶就可能成為高緯帶譜的基帶。一般來說，隨著山地位置的緯度增加，除了帶譜性質發生變化外，垂直自然帶的數目也由低緯向高緯減少，垂直自然帶的結構隨之由復雜變簡單，同類型垂直帶的分布高度也逐漸下降。在冰原地帶，垂直帶譜與水平帶譜已融為一體了。山地的距海度（指距水汽源地的遠近）不同，垂直地帶譜的性質和結構也有區別。這是由于沿海向內陸濕潤狀況的變化造成的。地處海洋性水平自然帶的山地產生海洋性森林型垂直地帶譜，而大陸內部產生大陸性草原荒漠型垂直地帶譜。森林型帶譜以多種山地森林帶為主體，雪線較低。草原荒漠型帶譜以草原或荒漠占優勢，常以荒漠或草原為基帶，向上由于降水增多，局部出現森林垂直地帶。天山的垂直地帶是典型的大陸性草原荒漠型帶譜。以中段北坡（瑪納斯山區）為例，自基帶山地荒漠草原帶開始，往上依次為山地草原帶山地針葉林帶—亞高山草甸帶—高山草甸帶—永久積雪帶，形成一套十分完整的溫帶大陸草原荒漠型帶譜，在其他生態條件滿足的前提下，水分充足的山地可以形成更為復雜的垂直地帶結構。一般地，隨著距海度增加，帶譜的性質由濕潤趨向干旱，帶譜的結構由復雜趨向簡單，同類型垂直分帶的分布高度則有上升的趨勢。山麓的海拔高度，決定了山地水熱組合的初始狀況，也即決定了基帶的性質。處于同一水平帶的不同山地可因山麓海拔高度不同而有不同的基帶。這在高原上的山地表現最為明顯。一般隨著山麓海拔增加，基帶改變，帶數減少，帶譜結構也趨于簡單。影響垂直地帶譜的山體性質主要指山體高度、山脈坡向與走向以及局部地形等。山體高度是垂直地帶譜完備性的先決條件；山地坡向存在陽坡與陰坡、迎風坡與背風坡的差別，如喜馬拉雅山南坡向陽，有較充足的熱量，又與來自印度洋的西南氣流相交，承受大量降水，形成海洋性森林型垂直地帶譜；北坡截然相反，背陽，面向干冷的高原寒漠，西南氣流受山脈屏蔽無能為力，故北坡形成大陸性草原荒漠型垂直地帶譜。山脈的走向和排列方式與大氣環流系統相互作用引起水熱分布的改變。如地處西風帶的天山，來自大西洋和北冰洋的濕潤氣流，一方面沿山地北坡爬升，形成降水；另一方面順山脈走向向東運移，使降水逐漸分散，形成天山北坡由西往東逐漸變干的濕潤狀況。在垂直地帶譜上表現為大陸性由西向東增強，垂直地帶高度由西向東逐漸升高的特征。而地處天山山系西段內部的伊犁河谷，因為山地向西開口并呈喇叭形排列，西來濕潤氣流受阻于盆地南北兩側及東部山地，產生了大量降水，降水量向東遞增，形成了以森林和草原為特征的濕潤結構類型。海洋性水平自然帶系統中的垂直帶理想圖式（陳傳康等，1993）大陸性水平自然地帶系統中的垂直帶理想模式（陳傳康等，1993）3.4垂直地帶的特征在外貌上垂直地帶與水平地帶有不少相似之處。與水平地帶比較，垂直地帶具有如下顯著的特征：1.帶幅窄，遞變急劇2.帶間聯系密切：垂直地帶由于帶幅狹窄，同時重力效應顯著，所以帶間聯系密切。3.水熱對比特殊4.節律變化同步5.微域差異顯著4、地方性

4.1地方性的概念

三維地帶性支配了自然地理環境大陸層次和區域層次的地域分異，它們屬于大、中尺度的地域分異規律。而在局部地區的小范圍內，自然界的分異則突出地受到地方性所支配。所謂地方性，是指在地帶性和非地帶性規律共同作用的基礎上，自然地理環境由于局部因素引起的小范圍的地域分異規律性。地方性分異是自然地理環境中最普遍和最低級的地域分異。一般在野外考察時，所能最直接觀察到的往往就是地方性差異現象。因此有關地方性的研究具有更為普遍的實際意義。4.2地方性分異因素引起地方性分異的局部因素主要是局部地形的差別、小氣候的差別、巖性和土質的差別以及人類活動的影響。雖然這些因素都在一定程度上互相作用、互相聯系著，但在不同的分異背景的具體情況下，它們各自具有不同的演進方向和強度，但其中的某一方面可構成為主導的分異因素，支配著局部地區自然環境的分異。下面就各個局部因素的分異作用分析如次：（1）局部地形引起的分異在局部范圍內地形的性質（如高度、坡形、坡向、坡度及其組合關系）決定了不同地貌部位環境的差別，進一步引起了地表物質與能