全球陆地自然带基本格局及其理论研究.ppt

Tuesday, November 13, 2018,第二章 全球陆地自然带的基本格局及其理论研究,,教学重点,了解全球陆地主要自然带的形成、分布及其基本特点，掌握地理环境的整体性与差异性 借助自然地理环境的地域分异规律，对世界自然地理环境进行区域分异研究内容结构,,陆地自然带的形成与分布,自然带的形成,全球自然带的分布及 主要自然带的定量特征,自然地理环境的整差理论和地域分异,自然地理环境的地域分异,自然地理环境的整体性与差异性,,,,,,第一节 陆地自然带的形成与分布,一、自然带(Physical Zone)的形成 定义 地球表层中城南北更替，东西延伸的复杂的自然综合体 特点 一定的热量、水分的组合 代表性的植被、土壤类型 占优势的、特有的景观型 命名 以植被类型命名,,,,,早寒武纪,,中泥盆纪(鱼类时代),,石炭—二叠纪自然带,,晚侏罗纪,,古新世（早第三纪早期）,,中新世（晚第三纪时期）,,,（二）、自然带的形成与时空演化 在白垩纪——新生代时期植被分布基础上延续下来 延续：赤道带和热带自然带（保留至今的第三纪植物群、风化壳和古土壤）； 变化或分化：亚热带自然带、北半球温带草原和荒漠带、温带林中的阔叶林亚带； 年轻类型：温带森林中的针叶林亚带或亚寒带针叶林带（中新世或上新世）、苔原带（第四纪）,（三）对自然带演化意义的认识,发现者 B.B.道库恰耶夫（俄国自然地理、土壤学家） 自然带是复杂的自然综合体 由众自然要素共同组成 其理论与实践意义极大 其演化与人类活动关系密切 全球变化与自然带演化,GCTE (Global Change and Terrestrial Ecosystem),全球变化与陆地生态系统 （Global Change and Terrestrial Ecosystem; GCTE）：是国际地圈－生物圈计划(International Geosphere-Biosphere Program，IGBP)的核心研究计划之一。

旨在分析全球尺度上大气成分、气象、人类活动和其他环境变化对陆地生态系统结构和功能的影响，预测未来全球变化对农业、林业、土壤和生态系统复杂性的影响（1992年开始）目标 （1）预测气候、大气成分、土地利用的变化对陆地生态系统包括农业系统和经营性森林系统的影响 （2）确定这些影响将如何对大气和物理气候系统产生反馈主要研究内容,（1）生态系统生理学：①CO2增加的效应；②生物地球化学方面的变化；③植被变化对水和能量通量的影响；④综合研究（全球变化条件下生态系统生理学的综合模式；陆地生态系统中的碳储库与碳通量） （2）生态系统结构的变化：①局地尺度动力学；②局地至区域尺度的模式；③关于元素循环和气候反馈的区域尺度至全球尺度植被变化模式3）全球变化对农业和林业的影响：①全球变化对主要农作物种类的影响；②害虫、疾病和杂草的变化；③全球变化对土壤的影响；④多种（复杂）农业系统的综合实验和模拟计划 （4）全球变化与生态复杂性：①生物多样性和生态复杂性对生态系统功能的影响；②全球变化对生物多样性和复杂性的综合影响；③全球变化对孤立种群变化性的影响 （国际地圈-生物圈计划中国委员会）,LUCC (Land-Use and Land-Cover Change),是1992年IGBP与IHDP (International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change)正式确立的共同的核心计划(Land-Use and Land-Cover Change, LUCC) ,其目的在于提示人类赖以生存的地球环境系统与人类日益发展的生产系统（农业化、工业化／城市化等）之间相互作用的基本过程。

其思想与认识的基础,认识过去和未来土地覆盖变化的影响是研究全球环境变化及其人类驱动力和影响的核心，包括天文学、气候系统、生物地球化学循环、生态复杂性和土地退化及其农业和居住地的影响 土地覆盖建模需要更新的土地利用资料；没有确凿懂得土地利用和土地利用变化因素的知识，就不可能预测未来土地覆盖的状态 土地利用的主要决定因子是人口统计学因素，如人口的数量和密度，技术，富裕程度，政治结构，经济因素 一个重要的基础研究是认识这些因子怎样相互作用从而驱动土地覆盖变化的，或土地覆盖的设计怎样才能用来规划将来的土地利用格局、将来土地覆盖率变化的速率及将来土地覆盖的状态 为了加深我们对土地利用变化及其对全球系统贡献的认识，必须结合有关的实例研究对土地覆盖变化及相关的社会-政治-经济条件进行分类 必须通过分类及实例研究所获得的知识发展区域的和全球的土地利用/土地覆盖变化模型1996年通过的LUCC研究计划以五个中心问题为导向： ①近300年来人类利用（Human use）导致的土地覆盖的变化； ②人类土地利用发生变化的主要原因； ③土地利用的变化在今后50年如何改变土地覆盖； ④人类和生物物理的直接驱动力对特定类型土地利用可持续发展的影响； ⑤全球气候变化及生物地球化学变化与土地利用与覆盖之间的相互影响。

目前其确定的有关研究重点： ①土地覆盖变化状况的评估； ②全球土地利用与土地覆盖变化的建模与预测； ③全球、区域和局地不同空间尺度土地利用和土地覆盖变化的不同驱动力之间的联系； ④数据开发活动与数据信息系统（DIS）BAHC （Biospheric Aspects of the Hydrological）,生物圈的水循环方面（Biospheric Aspects of the Hydrological，BAHC） 1993～1998年 基本问题：植被是如何与水文循环的物理过程相互作用的？,,目标 （1）通过野外测量，确定生物圈对水文循环的控制，发展从小块植被的到大气环流模式（GCM）网络单元时空尺度上的土壤-植被-大气系统中能量和水通量模式； （2）建立能被用于描述生物圈与地球物理系统间的相互作用、以及能被用于验证这类相互作用模拟结果的适当数据库主要研究内容： （1）发展和验证一维土壤-植被-大气传输（SVAT）模式：①验证SVAT模式——能量、水和碳通量的野外研究；②选择、评价和改进研究局地尺度通量的恰当的SVAT模式——模拟研究活动；③为应用SVAT模式确定世界范围内植被的功能类型；④运用SVAT模式分析未来的全球变化对不同的生物群落类型和不同气候下的水文过程的影响。

（2）陆面特征和通量的区域尺度研究——实验、解释和模拟：①研究从局地到区域尺度上陆面的不均匀性和地形对陆地-大气相互作用影响；②优先设计和协调区域尺度上的陆面实验，以研究植被、大气和水文过程；③为区域尺度陆面过程发展一般性的参数化方案3）生物圈-水圈相互作用的多样性-时间和空间变化性：①时间尺度上的综合研究；②土壤、养分和碳的水载运移；③描述陆面的特征以评价和模拟地面数据缺乏的地区 （4）天气发生器计划（Weather Generator Project ）：①生态和水文研究及其相关的管理目标和数据的需求；②发展天气发生器；③促进答对天气发生器和数据库的使用 及主要自然带的定量特征,（一）全球自然带的分布及其特点,,,热带雨林,热带稀树草原,热带、亚热带荒漠,热带荒漠草原,亚热带地中海常绿硬叶林,温带落叶阔叶林,亚寒带针叶林,苔原,东岸亚热带常绿林,热带稀树草原,热带荒漠草原,热带、亚热带荒漠,亚热带地中海常绿硬叶林,温带荒漠,温带草原,高山垂直植被带,热带雨林带(Tropical Rain Forest Zone),,,,热带稀树草原带(Savanna Zone),,,,热带荒漠带(Tropical Desert Zone),位于副热带高压带和信风带的背风侧,亚热带荒漠草原带(Subtropical Desert Steppe Zone),热带荒漠带与亚热带森林带之间,亚热带森林带(Subtropical Forest Zone),分布于亚热带的大陆东岸、西岸,温带荒漠带（Temperate Desert Zone）,主要分布在亚欧大陆内部和北美大陆西部的一些山间高原上，在南美大陆南部的东侧也有所表现。

温带草原带(Temperate Steppe Zone),北半球表现非常典型，如亚欧大陆中部,温带阔叶林带（Temperate Broad-Leaved Forest Zone）,主要分布在温带大陆的东部和西部,亚寒带针叶林带（Sub- Boreal Coniferous Forest Zone）,亚欧大陆北部及北美大陆北部（全球性的自然带）,苔原带（Tundra Zone）,亚欧大陆及北美大陆的最北部及北极的众多岛屿,冰原带（Ice Sheet Zone）,几乎占据南极大陆全部、格陵兰岛大部及极地的许多岛屿,（二）主要自然带的定量特征 自然带的核心子系统：生态系统 生态系统的生物量和生产率可以作为人类对自然地理环境的诊断指标（衡量和考察：自然地理环境功能退化与否，生产潜力发挥的程度如何，人类对生态系统的管理水平和对自然资源合理利用的效果如何） 在陆地自然带中森林生态系统的生物量和生产率最高，草原生态系统次之，而荒漠生态系统最低表：主要景观地带定量特征,资料来源：景贵和（引自伊萨钦科）.综合自然地理学.长春：东北师范大学出版社，1986,第二节 自然地理环境的整体性 与差异性理论和地域分异 （Regional Differentiation）,一、自然地理环境的整体性与差异性（The Integrity and Differences of the Physical Geographic Environment）,内在联系性 能量转换和物质循环是自然地理环境最基本的运动形式，在其运动的过程中，自然地理环境的某一要素必然影响另外的要素，某一部分必然影响另外的部分，它们相互作用、相互联系，共同组成自然地理环境的整体。

该属性是整体性最基本的内容 空间组合性 在自然地理环境内部，各组成要素和组成部分按纬向地带性规律，以一定的方式进行排列组合，从而呈现其特定的空间结构该属性是内在联系性在空间上的反映 动态演变性 自然地理环境外部的能量和物质输入具有可变性和阶段性，同时，所有组成要素和组成部分都有自身演化发展的特点，从而使自然地理环境的整体始终处在不断演化发展的过程中该属性是内在联系性在时间上的反映整体性,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,森林减少,,土壤腐殖质减少,水土流失加剧,土壤肥力下降,,,仅存人工林天然次生林,,滞留降水功能降低,,洪水 断流,沟谷综合纵横岩石裸露,,风化 加速,,,东半球东北部、亚欧大陆东部,地形 （地势、起伏、结构）,气候 （类型、复杂、大陆性、季风）,河流 （数量、内流区、辐射状）,土壤 （类型复杂、齐全）,植被 （类型复杂、齐全）,动物 （大陆型为主）,亚洲自然地理环境的总体特征,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,差异性,纬向地带性即地表自然地理现象近于东西向延伸、呈南北更替的 带状规律性纬向地带性差异是由太阳热力因素造成的，即地球是 一个运动中的椭球体，太阳辐射能在地表分布不均而呈东西向带状 分布的缘故。

非纬向地带性即地表自然地理现象的分布呈偏离纬向地带性规律 的特性海陆分布、地质构造、地形起伏和洋流等都属于非地带性 因素，由这些因素所导致的气温、降水、土壤、植被等的经向地带 性或区域性分布，都是非地带性的具体表现纬向地带性,非纬向地带性,,,经向地带性属于非地带性规律之一它是指自然 地理现象近于南北延伸、东西更替的带状分布规律性，表现为大气 湿度、降水等因素自海岸向内陆递减及其所引起的自然地理特征的 东西变异经向地带性是因海陆分布、山脉南北走向等因素而。