6.圈层相互作用

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,圈层间的相互作用,第三篇,1,第八章 大气圈与岩石圈的相互作用,教学重点：,海陆分布变化对气候的影响、地形起伏变化对气候的影响、岩石圈与大气圈的相互作用和气候与地貌的相互作用。,教学难点：,高原隆升对气候的影响、气候对地貌的影响与控制。,2,第八章 大气圈与岩石圈的相互作用,教学活动：,野外观察或观看影碟：风沙地貌、沙尘暴。,讨论：,1.从气、岩相互作用谈谈如何防治沙尘暴？,2.大气圈与岩石圈怎么相互作用？,3.假若没有青藏高原，中国的地理环境格局是个什么样子？,4.假若太平洋封闭，中国的气候会发生怎样的变化？,思考：地貌与气候的关系。,3,第八章 大气圈与岩石圈的相互作用,参阅文献：,1,Ruddiman W F,Kutzbach J EPlateau uplift and climatic change Scientific American, 1991，264(3)：6675,2,Broccoli A J,Manabe S. The effects of orography on midlatitude northern hemisphere dry climates. Journal of Climate ,1992, 5：11811 201,3,王建等26,Ma BP,前后亚洲季风系统的重组古地理学报，2000，2(2):7383,4,张德二我国历史时期以来降尘的天气气候学初步分析中国科学（,B,辑），1984，(3):278288,5,陈隆勋，刘骥平，周秀骥，汪品先青藏高原隆起及海陆分布变化对亚洲大陆气候的影响第四纪研究，1999,（4）：314329,6,刘东生等黄土与环境北京：科学出版社，1985,4,第八章 大气圈与岩石圈的相互作用,内容提要：,一、,海陆分布变化对气候的影响,海陆分布位置的巨大变化导致了纬度位置、洋流分布、大气活动中心的分布格局等的变化，从而引起世界或区域气候的变化。,5,第八章 大气圈与岩石圈的相互作用,二、 地形起伏变化对气候的影响,气温随高度的变化。,对局部地区气候的影响。,对区域和全球气候的影响。,1.,高原隆升导致北半球晚新生代气候变冷,2.,高原隆升，加强季风环流，使气候的季节差异增大,3.,高原的隆升导致北半球中纬地区干旱气候的形成,（1）,高原与山地的形成，导致西风带的分叉，水汽运移不再经过这些地区，而气流变为下沉气流为主，尤其在亚洲中部和美国西部内陆；,（2）,高大地形阻挡了来自附近海洋的水汽进入内陆地区；,（3）,在高大地形的上游地区，风暴发生频率较低。,4. 高原隆升加强亚洲季风的强度，改变季风的风向，改变季风影响的范围,6,第八章 大气圈与岩石圈的相互作用,三、,岩石圈与大气圈的相互作用,岩石圈的变化，在很大程度上改变大气环流，改变了气候的格局与性质。实际上，改变了的大气圈，反过来又作用于岩石圈，对岩石圈施加影响。岩石圈与大气圈是相互作用、相互影响的。,不仅岩石圈的变化会引起大气圈的变化，而且大气圈的变化同样也会引起岩石圈的变化。,7,第八章 大气圈与岩石圈的相互作用,四、,地貌与气候的关系,1.地貌对气候的影响,大陆与大洋是最大的地貌单元。由于大陆与大洋之间的热力差，产生了季风环流。,从高原、盆地、山地、丘陵到河谷、平原，不同的地貌单元对应于不同的区域或局地气候环境。,在山区，由于山坡与山谷对温度日变化的响应速度不同，故产生了山谷风。,8,第八章 大气圈与岩石圈的相互作用,2.气候对地貌的影响与控制,气候区,主要地貌过程,主要地貌特征,冰川气候区,冰川作用；雪蚀作用；,风力作用,刃脊、角峰、冰斗、冰碛,冰缘气候区,冰冻作用；泥流作用；流水作用,多边形地面、泥流阶地、石海、石河、石冰川、冰丘,干旱气候区,干化（旱化）作用；风力作用；,流水作用,沙丘、盐盘、风蚀盆地、穴状风化、干旱谷、风蚀垄槽,半干旱气候区,流水作用；风化作用（尤其物理风化）；快速物质移动,山麓面、冲积扇、劣地（崎岖地）,温润气候区,流水作用；化学风化；,土溜（土壤蠕动）,浑圆的山坡、土壤覆盖、岭谷相间、广泛的水流沉积,湿热气候区,化学风化；块体移动；,流水作用,陡坡峭峰（中期阶段）、浑圆缓丘（晚期阶段）、深厚土壤、生物礁,9,第九章,水圈与岩石圈的相互作用,教学重点：,水均衡引起岩石圈的变形、岩石圈与水圈的正反馈作用、侵蚀循环理论的内容和局限性、剥蚀系统模式、河流作用与地貌、海岸地貌、河口地貌。,教学难点：,水均衡引起岩石圈的变形、剥蚀系统模式、河床动力形态反馈机制、海岸均衡剖面的塑造,。,10,第九章,水圈与岩石圈的相互作用,教学活动：,野外观察或观看录像、影碟：流水地貌、海岸地貌、滑坡、崩岸、海啸、泥石流。,座 谈,：,计算：负荷均衡引起的地面升降量。如果海平面上升100,m，,水负荷均衡调整完成后，海底会下沉多少米？当2 000,m,厚的冰盖彻底融化，均衡调整全部完成后，地面将会上升多少米？（假设上地幔比重为3.4，海水与冰的比重近似地看作1）,1.海岸均衡剖面塑造过程中，水与岸坡是怎样相互作用的？,2.从水、岩相互作用的角度，评述侵蚀循环理论与剥蚀系统模式,3.从水、岩相互作用的角度，谈谈如何防治滑坡、崩岸和泥石流？,4.海平面升降一定会引起海岸线的进退吗？,11,第九章,水圈与岩石圈的相互作用,参阅文献：,1,王颖,朱大奎海岸地貌学北京：高等教育出版社，1994,2,谢志仁海面变化与环境变迁-地面/海面系统和海-气-冰系统初探贵阳：贵州科技出版社，1996,3,严钦尚，曾昭璇主编地貌学北京：高等教育出版社，1985,4,康志成中国泥石流灾害与防治北京：科学出版社，1996,5,Ollier C. Tectonic and landforms.New York :Longman Inc., 1981,6,Satake K, Shimazaki K,Tsuji Y, Ueda K.Time and size of a giant earthquake in Cascadia inferred from Japanese Tsunami records of January 1700. Nature,1996,379:246249,7,Ritter D F.Process geomorphology. Second Edition. Dubuque :Wm. C. Brown Publishers,1986,12,第九章,水圈与岩石圈的相互作用,内容提要：,一、岩石与水的关系,三大类岩石的形成、风化、剥蚀都离不开水的参与；岩石的性质决定了水的下渗、流动与循环；另外，岩石的性质决定了水的下渗、流动与循环。,二、岩石圈的结构与流域性质和水系发育,岩石圈结构，决定流域的大小、形状和性质。,岩石圈的结构，决定水系的形状；同时，水沿水系运移，塑造出各种地貌景观。,13,第九章,水圈与岩石圈的相互作用,三、水均衡引起岩石圈的变形,水均衡是指，由于地球表面水分布的变化，导致各个地区受到的水的重力负荷发生改变，从而导致岩石圈变形、地面升降的过程。,在海洋的边缘，由于海水深度向大陆的减小，水均衡下沉量向岸边逐渐减小，从而导致大陆架、大陆坡地区的掀斜。由于海底的均衡下沉，软流圈物质从海底流向大陆，从而引起大陆边缘地区的隆升。这一过程的结果导致：（,1,）海洋的加深和大陆的增高，海洋与陆地的高差、起伏增大；（,2,）大陆架、大陆坡的坡度增大（变陡）；（,3,）海洋面积的缩小和陆地面积的增大。（找证据：如大旋回、地史、古地理等）实际上，自大洋形成以来，面积在逐渐减小，而深度却在不断增大，除与岩石圈运动有关外，还可能与水均衡作用有关。,14,第九章,水圈与岩石圈的相互作用,四、岩石圈与水圈的正反馈作用,岩石圈与水圈相互作用、相互影响，形成正反馈作用的循环。,岩石圈形变,水圈结构的改变,（水的分布的改变）,负荷均衡作用,地球表层环境的变化,15,第九章,水圈与岩石圈的相互作用,五、侵蚀循环理论的内容和局限性以及在此基础上提出的剥蚀系统模式,1. 戴维斯于19世纪末提出的地貌循环（,侵,蚀循环）理论，描述了地面发育的阶段性,幼年期：水系尚未充分发育，河谷间分水地带宽广而平坦。,壮年期：地面起伏最大，地面最为破碎、崎岖。,老年期：地面由原来的高峰深谷变为低丘宽谷。,戴维斯的地貌循环理论的局限性：地面的剥蚀不完全发生在地面上升以后，而是在地面的上升过程中就已经开始；对地面剥蚀导致的地面均衡补偿上升没有考虑；地面稳定的时间不一定会足够的长，保证地面的演化能够经历从幼年期到老年期的所有的阶段。,16,第九章,水圈与岩石圈的相互作用,2.岩石圈变动与剥蚀作用反馈关系,岩石圈的变动（陆块上升）,地面高程增大,剥蚀（或侵蚀）作用增强,均衡补偿,岩石圈变动与剥蚀作用反馈关系图,17,第九章,水圈与岩石圈的相互作用,六、,流水作用与流水地貌,1. 坡面流水作用的定义及产生的地貌,微弱侵蚀带、强烈侵蚀带、堆积带（如坡积裙）；沟谷流水作用的定义及产生的地貌：冲出锥或洪积扇。,2. 河流作用与地貌,河床动力-形态反馈机制,过水断面减小,过水断面增大,水流携沙能力增大,河床侵蚀,河床淤积,水流携沙能力减小,河流的自调节作用（河床动力,-,形态反馈机制）,(,王建,2000),18,第九章,水圈与岩石圈的相互作用,河流侵蚀基准面及溯源侵蚀,均衡剖面,河床类型：顺直微弯型河床、弯曲河床、分汊河床、游荡型河床,河漫滩发育与地貌,河漫滩、二元相沉积结构、河岸沙堤（滨河床沙坝）、迂回扇等 的定义,河流阶地的定义及类型（基岩阶地、堆积阶地、基座阶地）,19,第九章,水圈与岩石圈的相互作用,七、海岸线与海岸带,1.海岸均衡剖面,假设原始水下岸坡是一个微微向海倾斜的，由同一粒径的泥沙组成的斜坡，并且波浪前进的方向与海岸垂直及其作用力保持不变，那么在水下岸坡上，存在着一个中立线。,整个岸坡上的泥沙的静位移量都为零，岸坡上没有侵蚀也没有淤积，整个剖面处在动态平衡状态，这时的海岸剖面为均衡剖面。,2. 海岸线的进退,相对海平面上升将导致海岸线向陆地的迁移海侵，,相对海平面的下降将导致海岸线向海洋方向的退却海退。,20,第九章,水圈与岩石圈的相互作用,八、河口地貌,1.河口地貌的概念及河口的特点,两种介质、三重作用、双向水流、快速沉积和生物生产率高。,2.河口分段与河口地貌,河口区通常可以划分为近口段、河口段和口外海滨段。,3.三角洲,三角洲形成的基本条件：丰富的泥砂来源；海洋的侵蚀搬运能力比较弱；口外海滨区地势平坦，水深比较浅。,三角洲的类型：根据三角洲的进退，可以将三角洲划分为建设性三角洲；破 坏性三角洲。根据河流、波浪和潮流的作用强弱，可以划分为河流型、波浪型和潮流型三角洲。,根据三角洲的平面形态可以将三角洲划分为鸟足状三角洲；尖头状或者鸟喙状三角洲；扇状三角洲。,21,第十章 水圈与大气圈相互作用,教学重点：,水与气候、,大气环流与水的循环、,海气相互作用。,教学难点：,海气相互作用。,教学活动:,讨论：,1. 假如大气中没有水或者水中没有大气，世界将会是个什,么样子？,2. 大气环流与洋流之间的关系如何？,3. 海平面升降与气候变化是怎样相互作用的？,4. 以厄尔尼诺现象为例说明水圈与大气圈之间的相互作用。,22,参阅文献：,1,周淑贞主编，气象学与气候学(第三版)， 高等教育出版社 1997,2,谢志仁。海面变化与环境变迁地面/海面系统和海-气-冰系统初探，贵州科技出版社, 1996,3,汪品先，西太平洋边缘海对我国冰期干旱化影响的初步探讨。第四纪研究，1995，（1）：32-42。,4,刘昌明，何希吾.中国21世纪水问题方略.北京：科学出版社，1998,5,沈晋，沈冰等.环境水文学.合肥：安徽科技出版社，1992,6,冯士笮，李凤歧，李少箐.海洋科学导论.北京：高等教育出版社，1999,7,乔万利.多彩的海水运动.济南：山东科技出版社，1999,第十章 水圈与大气圈相互作用,23,内容提要：,一、水与气候,1. 海洋水与环流、气候,海洋是大气环流运转的能量和水汽供应的最主要的源地和储存库，对地球气候的形成起着不可忽视的作用。,洋流对气候的影响主要表现在暖洋流的增温增湿作用和冷洋流的降温减湿作用。,2. 陆地水与环流、气候,地表水能直接增大大气中的水汽含量，使河湖及邻近地区上空的湿度增大；,地表水还能调节局地气温，使沿河湖地区的气温变化不致过于激烈。,3. 环流、气候与水的分布,若终年在单一环流的控制下，则形成单一的气候类型；,若处于大气环流的交替地区，则形成过渡型的气候类型。,第十章 水圈与大气圈相互作用,24,二、大气环流与水的循环,1.大气环流与水的循环,大气环流与水分循环中的三个环节（蒸发、降水及水分输送）的关系密切。,2.大气环流与水体运动,在大气运动所产生的风应力的作用下，大气不断地向水体（尤其水体表层）输送动量，使水体尤其是表层水体产生运动。,洋流,:,海洋水体大规模的定向流动，即洋流。,波浪:,在风的作用下，水面起伏产生了波浪，海洋中称为“风浪”。,湖流:,在大气运动产生的风的作用下，如果风向稳定，陆地水体也会产生一定方向的流动，如湖流。,第十章 水圈与大气圈相互作用,25,三、海气相互作用,1. 厄尔尼诺/南方涛动（,ENSO）,厄尔尼诺一词源自西班牙文,El Nino,，,原意是“圣婴”，用来表示在南美西海岸（秘鲁和厄瓜多尔附近）延伸至赤道东太平洋向西至日界线附近的海面温度异常增暖的现象。,南方涛动（,Southern Oscillation，,简称,SO），,指南太平洋副热带高压与印度洋赤道低压这两大活动中心之间气压变化的负相关关系，即南太平洋副热带高压比常年增高时，印度洋赤道低压就比常年降低，两者气压的变化有“跷跷板”现象。,2. 海平面升降与气候变化,海平面变化是水圈变动的表现，气候变化则是大气圈变化的显示。,气候的变化，引起了海平面的升降；海平面的升降，反过来又导致气候的变化。气候变化与海平面升降，相互作用、相互影响，构成了气候/海平面之间的一个反馈机制。,第十章 水圈与大气圈相互作用,26,第十一章 水圈、大气圈、岩石圈的相互作用,教学重点：,气候,海面,冰川,均衡之间的关系；气候,水的分布,地球自转速度构造运动或形变；构造运动大气环流水循环；黄土地貌；水圈、大气圈、岩石圈相互作用与冰川、冰缘地貌,。,教学难点：,气候,海面,冰川,均衡之间的关系，气候,水的分布,地球自转速度构造运动或形变，构造运动大气环流水循环。,27,第十一章 水圈、大气圈、岩石圈的相互作用,教学活动：,野外观察或者观看影碟、录像：冰川、冰川地貌、冰缘地貌和黄土地貌，加深理解水圈、大气圈、岩石圈的相互作用。,讨 论：水、气、岩相互作用的途径与方式（不限于该教材所列内容）。,模拟实验： 随自转速度的变化，地表水分布的变化（在地球仪表面中纬度放一滴水，旋转地球仪观察水滴的运动方向，为了减弱重力的影响，将地轴放水平），地表水质量分布纬度的变化引起的地球自转速度的变化（在地球仪的赤道上粘贴一块橡皮泥，转动地球仪；然后将橡皮泥转移到中高纬度，再转动地球仪，比较前后转动的难易程度）。,28,第十一章 水圈、大气圈、岩石圈的相互作用,参阅文献：,1,Ritter D F. Process geomorphology.Second Edition. Dubuque: Wm. Crown Publishers,1986,2,李四光天文、地质、古生物北京：科学出版社，1972,3,任振球全球变化-地球四大圈层异常变化及其天文成因北京：科学出版社，1990,4,李吉均青藏高原的地貌演化与亚洲季风海洋地质与第四纪地质1999，19（2）：111,5,任美锷，杨仁章，包浩生中国自然地理纲要北京：商务印书馆，1979,6,崔之久中天山冰冻圈-地貌过程与沉积特征石家庄：河北科技出版社，1998,29,第十一章 水圈、大气圈、岩石圈的相互作用,内容提要：,一、气候,海面,冰川,均衡,气候冷、暖变化,冰川扩展/消融,海平面的下降/上升,岩石圈的均衡调整,气候-海面-冰川-均衡之间的相互关系,30,第十一章 水圈、大气圈、岩石圈的相互作用,二、气候,水的分布,地球自转速度构造运动或形变,气候的变化，引起地球表层水的分布发生变化，导致地球自转速度发生变化，从而引致岩石圈的变动和构造形变。,岩石圈的变动和构造形变，反过来又导致气候的变化、水的分布的变化，以及地球自转速度的变化。,岩石圈的变动和构造形变，导致了地球表层物质的重新分配。,三、,构造运动大气环流水循环,构造运动导致海陆分布、地形起伏的变化，从而引起大气环流、洋流的变化，改变地球的水分循环。,如果没有海陆之间的热力差异，如果没有地形的起伏，地球表面则完全由行星风系控制，大气环流、地面风带、水循环完全成纬度地带性分布。,构造运动奠定或改变海陆分布的格局，改变地形起伏，从而也就改变大气环流，改变行星风系，也改变水循环。,31,第十一章 水圈、大气圈、岩石圈的相互作用,四、黄土地貌,黄土是一种灰黄色或棕黄色的特殊的土状堆积物。黄土是一种特殊的物质，具有以下特征：（,1,）质地均一，以粉沙为主；（,2,）结构松散，空隙比较发育，空隙度一般在,40%55%,之间；（,3,）富含碳酸钙，碳酸钙含量一般在,10%16%,之间；（,4,）无沉积层理，垂直节理发育；（,5,）具有湿陷性（遇水后碳酸钙等可溶盐被淋溶、流失而沉陷）。,黄土是风尘堆积，是大风或暴风作用于干燥松散地面而形成的，是大气圈与岩石圈相互作用的产物。而黄土地貌的形成，有两种途径。一是黄土披盖在高原、山脉、山丘之上形成塬、梁、峁等地貌，在此基础上流水作用塑造成为现在的黄土地貌；二是黄土堆积形成黄土塬，黄土塬被流水侵蚀切割形成黄土梁，黄土梁进一步被切割便形成黄土峁，在黄土梁与黄土峁的形成过程中，也形成了黄土的沟谷地貌。无论是哪种途径与过程，都反映了,水圈、大气圈、岩石圈的参与，可以说黄土地貌是水圈、大气圈、岩石圈相互作用的产物。,32,第十一章 水圈、大气圈、岩石圈的相互作用,五、水圈、大气圈、岩石圈相互作用与冰川、冰缘地貌,在特定的地形、特定的气候条件下，水发生相态的变化，发育了冰川，发生了冰川与冰缘作用，对岩石圈表面进行改造，形成冰川、冰缘地貌。因此，冰川、冰缘地貌，实际上是大气圈、水圈、岩石圈相互作用的产物。,在冰川作用下形成的地貌，叫做冰川地貌。冰川地貌可以划分为冰蚀地貌、冰碛地貌和冰水地貌，它们分别是冰蚀作用、冰川堆积作用、冰融水作用形成的地貌。,冰蚀地貌：冰川谷（,U,型谷）；冰斗；刃脊；角峰；羊背石。,冰碛地貌：终碛垄；侧碛堤；冰碛丘陵；鼓丘。,冰水地貌：蛇形丘；冰砾阜；冰砾阜阶地；锅穴；冰水扇。,由冰缘作用形成的地貌叫做冰缘地貌。,33,第十二章 生物圈与岩石圈、水圈、大气圈的相互作用,教学重点：,岩石土壤生物的联系，生命活动与大气组分，大气圈的演化与生命的起源、进化的关系，生物与气候变化之间的正负反馈作用，生物与水的相互作用，生物圈、大气圈、水圈之间的相互作用与机制（湖泊效应等几种效应）。,教学难点：,生物与气候变化之间的正负反馈作用，植被与水循环，生物圈、大气圈、水圈之间的相互作用与机制（湖泊效应等几种效应）。,34,第十二章 生物圈与岩石圈、水圈、大气圈的相互作用,教学活动：,讨论：,1.从生物与大气的相互作用分析城市绿地在维护城市环境中的作用。,2.从自己的感性认识出发谈谈湖泊效应、沙漠化效应或绿洲效应。,3.以洋面封冻、厄尔尼诺现象为例，说明水、气、生的相互作用。,35,第十二章 生物圈与岩石圈、水圈、大气圈的相互作用,参阅文献：,1,李博.生态学.北京:高等教育出版社，2000,2,黄振管，曹广才，姚高宽，李廷华植物、环境与人类北京：气象出版社，1999,3,福井英一郎，吉野正敏气候环境概论北京：气象出版社，1988,4,张家诚等编著气候变迁及其原因北京：科学出版社，1976,5,金岚主编环境生态学北京：高等教育出版社，1992,6,陆景冈土壤地质学北京：地质出版社，1997,36,第十二章 生物圈与岩石圈、水圈、大气圈的相互作用,内容提要：,一、,生物圈与岩石圈相互作用,1. 生物风化与岩石的分解,生物风化作用是指生物在其生命活动过程中对岩石、矿物产生的破坏作用。它包括生物机械风化作用和生物化学风化作用。,2. 岩石土壤生物,土壤是在一定的水热条件下，岩石与生物相互作用的产物，是岩石与生物联系的纽带与桥梁。,3. 岩石性质对生物的生长、发育的影响,4. 岩石圈运动与生物,岩石圈的运动导致海陆分布的变化，导致沧海桑田的环境变迁，从而导 致地球表面生物面貌与分布格局的变化。,5. 生物岩石、生物矿床、生物地貌,生物可以破坏岩石，如生物风化作用就是生物破坏岩石的一个例证。,37,第十二章 生物圈与岩石圈、水圈、大气圈的相互作用,二、 生物圈和大气圈相互作用,1. 生命活动与大气组分,生物的生命活动离不开大气，同时改变大气的成分。,2. 大气圈的演化与生命的起源及进化,在地球演化的历史进程中，大气与生物相互作用、相互影响，才形成了今天这样的大气圈和生物圈。,3. 生物与气候变化之间的正负反馈作用,生物与气候变化之间存在着正负反馈作用，这些反馈作用在一定程度上反映了生物圈与大气圈的相互作用。,4. 大气污染与植物,大气污染对植物的影响主要有：大气污染降低植物的寿命；大气污染降低 植物生产率,;,植物对空气的净化作用,:,除尘灭菌；吸碳吐氧；对污染物的吸附、吸收。,38,第十二章 生物圈与岩石圈、水圈、大气圈的相互作用,三、生物和水的相互作用,1. 生命与水,生命来源于水；生物的生存离不开水；水的多少决定生物的种类。,2. 生物分布与水,由于生物的生长、发育离不开水，因此生物的分布受到水的分布的控制与影响。,3. 水质与生物,由于水质不同，生活在其中的生物也不一样。生活在海洋中的动物与生活在低盐环境和淡水环境中的动物，其渗透压调节情况不同。,4. 植被与水循环,5. 生物与水的正反馈作用,39,第十二章 生物圈与岩石圈、水圈、大气圈的相互作用,四、水圈、大气圈、生物圈的相互作用,1. 湖泊效应,湖区由于水体热容量大，温度升高缓慢，温度相对于周围地 面比较低，空气在这里下沉，从而产生了湖泊及其周围地区的局部的大气环流。,2. 沙漠化效应,在干旱、半干旱地区，当植被遭到破坏，则可能导致严重的沙漠化。,40,第十三章,水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用与地球表层系统,教学重点：,地球表层系统的能量传输；地球表层系统的能量平衡；跨越圈层的水循环；地球表层自然环境的地域分异规律；喀斯特作用（喀斯特地貌发育）的基本条件。,教学难点：,地球表层系统的能量流动与能量平衡，地球表层系统的物质迁移与循环。,41,第十三章,水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用与地球表层系统,教学活动：,野外观察或观看影碟、录像：,喀斯特地貌，不同地带或地区的植被、土壤。,实习：,观察土壤组成和层次，加深对圈层相互作用形成土壤的认识，用,pH,纸或,pH,计测量土壤的酸碱度。,座谈：,从学生对自己家乡以及旅行所接触到的不同地区的不同的气候、植被、土壤来归纳说明地域分异规律。,思考：,1.地表系统的主要能量来源及其对地表环境的影响。,2.为什么说物质循环是圈层相互作用的纽带与桥梁,？,42,第十三章,水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用与地球表层系统,参阅文献：,1,Murck B W, Skinner B J,Porter S C. Environmental geology. New York :John Wiley & Sons, Inc., 1996,2,Strahler A H, Strahler A N. Physical geographyscience and systems of the human environment. New York: John Wiley & Sons, Inc., 1997,3,陈传康，伍光和，李昌文编综合自然地理学北京：高等教育出版社，1993,4,刘南威，郭有立综合自然地理学北京：科学出版社，1998,5,严钦尚，曾昭璇主编地貌学北京：高等教育出版社，1985,6,G. E.,赫钦孙等著生物圈北京：科学出版社，1974,43,第十三章,水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用与地球表层系统,内容提要：,一、,地球表层系统的能量流动与能量平衡,1. 能量的来源,输入地球表层系统的能量主要有三个渠道：太阳的短波辐射（占全部能量输入的,99.986%,）、地热能（是地球表层系统能量的第二大来源）、地球转动的动能,。,2. 地球表层系统中能量的传输转化,在地球表层系统中，能量不断进行着吸收、释放、传输、转化的过程。这些过程交叉、交替进行，跨越了圈层的限制，是圈层之间、圈层内部各部分之间相互作用的纽带。,3. 地球表层系统的能量平衡,太阳辐射能是地球表层系统能量主要来源，占全部能量来源,99.986%,。因此，地球表层系统的能量平衡主要是太阳辐射能的平衡。,44,第十三章,水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用与地球表层系统,二、地球表层系统的物质迁移与循环,能量驱动地球表层系统的物质迁移与循环，反过来，物质迁移与循环不仅带动了能量的流动与传输，而且还导致能量的转化与交换。物质迁移与循环，和能量传输与转化一样，是地球表层系统发展演化的原因与动力，也是圈层间相互联系的纽带、相互作用的杠杆。,地球表层系统的物质循环，通常划分为大气循环、水循环、地质循环、生物循环和生物地球化学循环。,45,第十三章,水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用与地球表层系统,1. 跨越圈层的水循环,蒸发、蒸腾使水变为水蒸气，从水圈、岩石圈、生物圈进入大气圈，水蒸气在大气圈中随大气环流而运动，最后以降雨、降雪等形式回到水圈、岩石圈、生物圈。如降水被生物截留和利用，然后参与下一个水循环；降水变为地表或地下径流，参与岩石圈的侵蚀、改造，然后流入海洋；落于高纬度地区或高山、高原地区的降雪，形成冰川或冰盖，成为水圈的组成部分，当冰川融化，水又参与生物的生长、岩石的风化，或者再次被蒸发、蒸腾进入大气圈，参与到天气过程中，形成雨、雪、霜、露、雹、雾等各种各样的天气现象。,46,第十三章,水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用与地球表层系统,2. 碳循环,碳是组成生命的最重要的物质成分之一，在生命物质中占到,24.9%,。碳循环是维持地球表层生命活动的主要物质循环。,碳循环具有重要的意义：一方面满足植物光合作用的需要，维持了地球表层生命活动的正常进行；另,一方面，调节地球表面气候。由于碳循环的存在，使得大气,CO,2,保持在某一恒定的水平，从而保证了地球表面温度不至于过高或者过低，为生物的生长发育和人类的生存提供了适宜的环境。,47,第十三章,水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用与地球表层系统,3. 氧循环,氧循环，也跨越四大圈层，是水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用的结果。海洋与陆地上的植物光合作用，释放出氧气进入大气中，火山作用也能够以,CO,2,和,H,2,O,的形式释放出少量氧。而与之平衡的是，植物、动物、微生物的呼吸作用从大气中吸收氧，人类燃烧木材、化石燃料消耗大气中的氧，森林火灾消耗大气中的氧，岩石的风化分解也吸收、消耗氧。当然生物制造的有机物，或地球表层发生的化学反应产生的无机物（如碳酸钙）沉积下来，形成石油、天然气或岩石、煤，将一部分氧固定在岩石圈中。当化石燃料被开采、燃烧，氧又会释放到大气中。,48,第十三章,水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用与地球表层系统,4. 氮循环,氮以气态的形式通过生物、尤其是微生物（某些细菌）的作用而循环。大气体积的,78%,是氮气，因此大气是氮的巨大的储存库。在大气中，分子态的,N,2,不易为动物或植物所吸收、利用，只有某些微生物具有直接利用,N,2,的能力。直接利用,N,2,的过程叫做固氮作用。某些细菌将可以利用形态的氮转变为,N,2,的作用，叫做反硝化作用。,49,第十三章,水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用与地球表层系统,5. 矿质循环,许多元素不是以气态而是以固态形式参加物质循环的，这样的物质循环称之为矿质循环。也有人称为沉积循环，但沉积循环容易造成误解，故还是以叫做矿质循环为好。岩石风化分解，颗粒变细。风可以将风化的细粒物质吹拂到大气中，然后再降落到地面，形成一个局部小循环。流水搬运这些物质沉积在海洋、湖泊或洼地中，当这些沉积物出露地表时，再次经历风化、剥蚀，进入第二次循环。生物吸收其中的某些元素，使之参与到生物循环过程中。当生物死亡，生物体被分解，元素又重新回到土壤或者变为沉积物，此后或被风、流水搬运，或参与到下一轮的生物循环过程。当然，沉积物固结可以形成岩石，从而参与地质大循环。某些元素如硫和氯可以通过蒸发，随同水蒸气一起从海洋进入大气，与大气或水一起循环,。,50,第十三章,水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用与地球表层系统,三、地球表层自然环境的地域分异规律,1. 纬度地带性,由于太阳辐射随纬度不同而发生有规律的变化，导致地球表面热量由赤道向两极逐渐变少，因而产生地球表面的热量分带。由于这些热量带平行于纬线呈东西向分布，并且随着纬度的高低呈南北向的交替变化，故称之为纬度地带性。,2. 干湿度分带性,由于海陆分布导致的干湿度由海向陆的带状分布规律。,3. 垂直带性,是自然景观随海拔高度而呈现出的带状分布与变化规律。,4. 其他地域分异规律,构造地貌成因的地域性分异、具有地方气候背景的地域分异、地貌部位与小气候引起的地域分异、高原地带性。,51,第十三章,水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用与地球表层系统,四、土壤与土壤系统,土壤是陆地最表层能够为植物生长提供营养成分、水和自然支撑的物质层次。土壤发生在岩石圈、大气圈、水圈、生物圈的界面上，是岩石圈、大气圈、水圈、生物圈相互作用的产物。,1. 土壤的组成,土壤是由固相、液相、气相物质组成的，它们相互联系、相互转化和相互作用，构成土壤系统的物质基础。主要包括：土壤矿物质（原生矿物、次生矿物）、土壤有机质、土壤水、土壤空气。,2. 土壤剖面与层次,天然土壤分为六个发生层：有机层（,O,）、,腐殖质层（,A,）、,淋溶层（,E,）、,淀积层（,B,）、,母质层（,C,）,和母岩层（,R,）。,52,第十三章,水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用与地球表层系统,3. 土壤的性状,土壤颜色、土壤质地、土壤结构、,、土壤,松紧度、,土壤,孔隙度、,土壤,干湿度、,土壤,新生体、,土壤,侵入体。,4. 土壤分类,中国采用的是土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种、变种,7,级分类系统。共分出,12,个土纲、,27,个亚纲、,60,个土类、,234,个亚类。土纲有铁铝土、淋溶土、半淋溶土、钙层土、干旱土、漠土、初育土、半水成土、水成土、盐碱土、人为土和高山土。,5. 土壤的分布,土壤分布存在纬度地带性分布规律、干湿度分带性分布规律和垂直带性分布规律。,6.,水、气候、生物、岩石的共同作用与土壤的发育,土壤是在一定的水、气条件下生物与岩石相互作用，经过一系列物理、化学和生物化学过程形成的。,53,第十三章,水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互作用与地球表层系统,五、喀斯特作用与喀斯特地貌,喀斯特地貌是在一定的大气、气候和生物条件下，水对岩石溶蚀、侵蚀、淀积沉积的结果，在一定程度上反映了水、大气、生物、岩石的相互作用。,1. 喀斯特作用,水对可溶性岩石以化学过程为主，机械过程为辅的破坏与改造作用，叫做喀斯特作用。喀斯特作用的基本条件：岩石的可溶性、岩石的透水性、水的溶蚀力、水的流动性。,喀斯特作用发生在岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的界面上，喀斯特地貌是四大圈层相互作用的结果。,2. 喀斯特地貌,地面喀斯特地貌：溶沟；石芽；喀斯特漏斗（溶斗）；落水洞；溶蚀洼地；溶蚀谷地；溶蚀平原；干谷；峰林；峰丛；孤峰.,地下喀斯特地貌：溶洞；地下河；石钟乳；石笋；石柱；石幔；边石堤（边石坝）.,54,