1、绪论,地理学的研究对象是地球表面的地理环境。地理环境可以分为天然环境和人为环境。天然环境指那些只受到人类间接影响而自然面貌未发生根本变化的地理环境。人为环境指那些在人类影响下自然面貌已发生重大变化的地区，包括农村景观和城市景观。放牧草场及经过樵采的森林虽然保留草场和森林的外貌，但已发生相当大的变化，列入人为环境。,一、综合自然地理学的研究对象,人为环境的变化程度决定于人类的干涉强度，人为环境的演变仍然受制于自然规律，因此，人为环境仍然是自然地理学的研究对象。自然地理环境应指天然环境和人为环境两者的总和。人类本身创造的经济环境和社会文化环境是经济地理学和文化地理学的研究对象。,一、综合自然地理学
2、的研究对象,19世纪中叶以来，自然地理学中逐渐分化出许多以一个自然地理要素为研究对象的学科，通常称为部门自然地理学。部门自然地理学的产生和发展促进了自然地理要素研究的深化和精确化，却一度使自然地理学“丧失”了研究对象。但紧随分化思潮出现的新综合思潮很快催生了一门新学科综合自然地理学。,一、综合自然地理学的研究对象,一、综合自然地理学的研究对象,综合自然地理学的研究对象是自然地理环境的整体性、分异性、结构和功能，包括自然地理环境各要素的相互联系、相互依存和相互制约，自然地理环境的地域分异规律，制定等级系统划分各级自然地理综合体并研究其动态、发展史、预测其未来变化，以及人类与整体自然环境的关系等。
3、简言之，综合自然地理学是一门整体研究自然地理环境结构的科学。,二、从系统论看地理学的分科,用系统论的观点来考察地理学的分科，可以发现地理学涉及三个组织水平（层次），即1）研究整体地理环境综合特征的综合地理学；2）分别研究自然地理环境、经济环境和社会文化环境特征的综合自然地理学、综合经济地理学和综合人文地理学3）分别研究自然地理环境、经济地理环境、社会文化环境各个成分的部门地理学。,现代地理学的分科,现代地理学作为一个科学体系，可以从四个方面划分学科：1）三分法：自然地理学、经济地理学和社会文化地理学即狭义人文地理学；2）三层次：部门地理、一级综合和二级综合地理三个组织水平；3）三重性：分为理论
4、、应用理论、区域实践研究等三个程序；4）三时段：即分为古地理学、历史地理学、时间地理学（指现代过程的地理研究）,四、从地理学发展史来看地理学分科,随着科学技术的分工日益走向精密化，使学科越分越细。统一地理学首先分化成自然地理学和人文地理学（含经济地理学）。随后又分化出一系列部门地理学。这种分化过程使科学研究深化，分化的进行，地理学的内容渐渐被抽空了，引发了地理学危机。地理学是否可以成为一门完整而独立的科学，是19世纪末以来，科学争论的一个大问题。,面对地理学的分化，许多著名地理学家坚守综合研究的阵地，在实践中逐渐把握了自然综合体这一研究对象，并形成了关于综合研究的学派。,综合研究的学派,1.
5、区域学派,创始人赫特纳把自然地理要素和人结合起来的区域地理，看作是地理学的主体（进行区域系统划分）。认识区域和地方(regional and local)的特性，并且在大陆、大小区域以及地方的实际排列中，作为一个整体来理解地球表面。他既强调不同现象的相互关系，也强调这种关系的内在本质。,赫特纳之后区域学派的代表人物哈特向从研究各种事物空间分布的观点，论证地理学的研究对象，强调地区差异的研究。,区域学派认为区域是自然与人文现象具体的相关结合，主张把二者统一于区域研究中。其缺点是过分强调地理学和历史学的差别，忽视地理现象与时间的联系，从地理学中取消了发生学的研究，这种单纯的区域地理研究，实际上也难
6、以对区域进行很好的综合。,2. 人地关系学派,人地关系学派强调地理学的研究对象是人类与环境的关系。创始人拉采尔认为地球确定存在着协调的人地关系，因此极力主张人类应该精确地研究这一关系。他是地理环境决定论的代表人物，他探讨了地球表面居民的分布和共同体及其对环境的依赖性，自然环境对个人和社会的影响。,拉采尔晚年提出了生存空间的概念，认为生存空间是活的有机物在其范围内发展的地理区域。这个概念后来被豪期霍费尔等歪曲为人类集团的自然生存空间，包括各个民族在其范围明确的居住区以外的经济和文化活动，为纳粹扩张领土、掠夺殖民地和发动侵略战争辩护。,人地关系学派,人地关系学派的另一创始人是法国的维达尔白兰士，认
7、为自然环境为人类提供了可能性的范围，而人类在创造其居住地的时候，又反过来按照他们的需要、愿望和能力来利用这种可能性。与当时流行的地理环境决定论不同，可能论认为地理环境对国家政治的影响是很间接的。,人地关系学派,人地关系学派偏向于探讨人类社会与地理环境的一般关系，即只从社会科学方面去研究人地关系，并陷入了决定论与可能论之争，因而非但末能提高地理学在自然科学中的地位，反而促使更多的人认为地理学属于社会科学。随着现代生态学和环境科学的发展，人们开始从自然科学角度去研究人地关系，才逐步自然科学化。,总之，从19世纪末到20世纪40年代，地理学在分析思潮的影响下不断发生危机，科学的分化导致众多边缘领域的
8、出现，这就产生了对多学科间的边缘性综合问题加以研究的客观需要，大量综合问题的存在，促使综合思潮获得重视。,五、自然地理学的研究对象及其基本特征,自然地理环境的特征 1）太阳辐射及其转化过程集中于地球表层 2）三相物质并存和三个圈层的界面 3）有表成体的形成 4）物质、能量交换和循环 5）整体性与地域分异 6）人类生活的基本环境,六、综合自然地理学的主要研究内容,1.地域分异规律2.自然区划理论3.土地科学,第一章 自然地理环境的整体性,第一节 自然地理环境整体性认识的发展,20世纪60年代以来，自然综合体的研究逐渐走向精确化，具体表现在（也是现代自然地理学研究的特点）：1）以定量分析代替定性描
9、述；2）以模拟实验补充野外观察；3）以数学模型探索复杂的自然地理过程并进行预测。1963年，索恰瓦进一步提出了地理系统的概念。所谓自然地理系统是指各自然地理要素通过能量流、物质流和信息流的作用结合而成的具有一定结构、可以完成一定功能的整体。,一、地理系统学说的逻辑原则,1. 地理系统各组成要素之间的联系的紧密程度或自由度原则。整体各部门之间不应该存在硬性的限制。一些要素的严格规定性不应成为另一些要素变化的障碍。这是地理系统结构的重要特征（？）。在通常情况下，要素间的联系自由度既决定地理系统作为整体长期存在，又不会限制某些组成要素的韵律异常现象（即各要素变化的随机性不会影响其它要素的一般特征，地
10、理要素的特征主要是通过多年平均和极值来描述的）。而在形成了硬性条件的地方，系统却不稳定。,2. 系统中各种过程和现象之间因果关系程度原则。即地理系统作为一个具有多种矛盾的辩证的整体，各种过程或现象之间总是有着不同程度的因果关系。3. 分异和整化相互补偿原则，是指自然地理环境在太阳辐射能周期性变动、新构造运动和其他外部因素影响下，或在自然本身发展影响下发生分异和整化过程。互相消长，互相补偿。同质化作用的加强有利于形成具有同质结构的地理系统，分异作用加强则有利于形成具有异质结构的地理系统。,4. 因次理论或尺度理论。地理系统由于范围大小不同，应按因次或尺度来进行划分。这种划分应以一定的标准作依据，
11、还应有自己的数学方法（即指标的选择及指标标准的确定），而目前只是凭经验划分为行星尺度、区域尺度和局地尺度地理系统等。地理系统的等级决定于物质循环特征。小区域的物质能量循环范围不同于地带间或海陆间的物质能量交换，其垂直厚度差别也很大。物质循环有一个相互从属的等级阶梯，并且至少有三个基本周期行星周期、区域周期和局地周期。,5. 地理系统中存在关键要素，地理系统各要素的变化速度和程度不一样，最活动的和变化最快的要素就成为地理系统结构的关键要素。在通常情况下，辐射因素、水热过程和生物过程最活跃，并决定着地理系统基本的动态表现，应被视为关键要素（相对不变性的要素则是研究地理系统整体特征的重要要素？）。,
12、6. 地理系统的稳定动态。自然界中存在着一种在总的动态转化背景上抑制这种变化，并在一定时间使系统趋于稳定的运动。这种动态形式称为稳定动态或稳态。稳态也是地理系统学说中的一个重要逻辑原则。这是系统内部一种自我调节能力，其功能是抵抗对要素相互联系的破坏并努力恢复这种联系。,第二节 自然地理环境的组成及能量基础,一、自然地理环境的组成 1四大圈层、六大要素地貌是地球硬表面的形态或外貌，是转化后的太阳能以外动力形式与地球内动力相互作用的结果。地貌的特征、成因、分布及演变规律均受外动力与内动力的制约，同时与其物质基础岩石有着密切的联系。地貌的差异必然引起各种自然地理过程的相应变化。因此，地貌对其他自然地
13、理要素也有重要的影响。,气候是包括大气平均状态与极端状态的多年天气的综合表现。太阳辐射、下垫面性质和大气环流是决定气候的重要自然因子。水文是指地理环境中各类水体的性质、形态特征、运动变化、时空分布及地域分异规律。,生物虽非原始地球所固有，但自从生物出现于地理环境中以来，其地位日趋重要。从促进太阳能的转化到改变大气和水的组成、参与风化作用、形成新的土壤圈、改造地貌、建造岩石，生物都起着不可替代的作用。因此，许多学者把生物尤其是植物视为自然景观的标志。土壤是自然地理环境中各要素相互作用下形成的派生要素，是有机界和无机界相互联系纽带。自然地理环境的物质成分概括为最基本的四大类：固态岩石; 液态水;
14、气态空气; 活质有机体,二、自然地理环境的范围和边界,边界类型与性质 边界类型：垂直边界与水平边界 边界性质：突变边界与渐变边界,自然地理环境边界界定 1把自然地理环境的界限划定在一个巨大的空间范围 2把自然地理环境的界限划定在较小的空间范围 3不作硬性规定,三、自然地理环境的能量组成,太阳辐射、地球内能（地热能及重力能）以及潮汐能等。其中以太阳辐射和地球内能为最重要，它们共同支配着自然地理环境内部的物质运动。上述各种能量均来自自然地理环境外部，构成为影响自然地理环境的外部因素。,地球内能是一种核转变能，在地理环境的发展史中，地球的内能曾经占据相当重要的地位，并与太阳能一起构成主要的能源。但在
15、几十亿年的地质发展中，地球内部的核转变能急剧衰减，而太阳辐射能相对较少变化，以致目前地球内能对地理环境的发展仅具有局部意义。太阳辐射是自然地理环境最重要的能量来源，它推动大气循环、水循环、生命活动及所有自然地理过程的持续发展。,地理环境还有其它的能量来源，如宇宙射线，月球和太阳重力场作用引起的潮汐能，由构造作用转化而来的势能及其在固体物质位移中转化而成的动能，由太阳辐射能通过蒸发作用转化而成的势能及其在降水、河流、洋流作用及空气流动情况下转变成的机械能。,总之，自然地理环境的各种物质成分在以太阳能和地球内能为主的各种环境能量的作用下，形成了各种自然地理组成要素。每一组成要素都按着自身的规律存在
16、和发展着，但是，没有一个要素是孤立的。各个要素相互联系、相互作用使自然地理环境组成为一个特殊的物质体系,四、自然地理环境中能量循环和转化,自然地理环境是各种能量和各种外动力相互作用最复杂的表现场所。其中，重力在自然地理环境的物质循环和能量流动中起着重要的作用。海拔是物体在重力作用下运动的先决条件。而决定地面点高度的原始地貌基本上是构造作用的结果。因此，地表固体物质在重力作用下的运动乃是释放构造作用潜能的过程。,对气体和水体而言，接受太阳辐射的差异导致增温不均匀，进而造成密度差，只有存在密度差时重力才发生作用。因此，水体和大气对流层中的气团运动是太阳辐射能、重力、地转偏向力与水圈、大气圈物质相互
17、作用的结果。,重力指向地心，力图使地面夷平，并按照密度来建立地理环境中物质分布的秩序，而构造力和某些生物过程、分子过程则力图破坏这种秩序。因此，它们与重力作用是对立的。,太阳能作为地理环境中的物理化学过程和生物过程最重要的能源，进入地理环境后被大气、水、地面和土壤吸收并转化为热能，在时空上进行重新分配，经过多次转化最终返回宇宙空间。,太阳能在大气圈中的转化：太阳辐射到达大气圈后，一部分被反射和散射，一部分被吸收并用于对流层的增温。已转化为大气长波辐射的太阳辐射，再次被大气中的水蒸气、二氧化碳和尘埃吸收。,太阳能在水圈中的转化：大洋反射率（7%）远低于陆面反射率（17%），而且大洋面积与陆地面积
18、之比为2.45/1，使水圈吸收的热量大大超过陆面，其结果是不仅水圈表面温度高，且辐射平衡值相当于陆地表面的3.67倍。水体的透光性质使太阳光可穿透100m深度以上，因此水圈中的热量交换强度及产生热量交换的厚度均远大于岩石圈。海水比热高，加之洋流造成热量重新分配，所以温度变化的速度较缓慢，也较陆地均匀。水圈与大气圈之间经常进行热量交换，并通过大气圈实现与岩石圈之间的热量交换。,岩石圈表层的辐射能转化：地理纬度、地貌和植被等因素都对岩石圈表层的辐射能转化有显著影响，各地的热量平衡也因此出现差异。地表热量传送主要是通过固体微粒之间的分子传导和土壤水分、土壤空气的流通实现的，暖季和白昼热流自地表向下，
19、冷季和夜晚自下向上并传输给大气。昼夜变化深度约70-100cm，年变化深度因纬度而异，在热带5-10m，中纬区15-20m，高纬区20-30m。这些深度即为太阳辐射进入岩石圈的下限。此层之下，热力状况决定于地球内能，温度垂直梯度始终自下部指向上部。,岩石圈表层吸收的热量主要通过与大气圈和土壤的热交换被消耗，也消耗于蒸发和冰川、积雪、冻土的消融。还有一部分因进入有机体生物化学过程而脱离循环。,有机体中的热转化：植物表面截留太阳辐射主要用于促进水分蒸腾和自身的增温，以及通过光合作用制造有机物质即固定太阳能（通常不足所获得的太阳辐射的1%）。被固定的太阳能通过食物链逐渐转化而每次转化后只能保存1/1
20、0左右的能量，这就是著名的十分之一定律。有机体中还存在分解过程，但其速度远不及合成作用。因此，时间愈久远，自然地理环境中积累的有机物质及储存在其中的太阳辐射能就愈多。,第三节 自然地理环境的结构,一、结构定义与类型,结构: 系统的部分的秩序 自然地理环境的结构:各组成要素之间以及各组成部分之间的组合格局 结构类型：空间结构、功能结构和时间结构，综合自然地理学强调自然地理环境的空间结构和时间结构,二、自然地理环境的空间结构,空间结构：时间上稳定的自然地理要素及自然综合体的分布格局,空间结构类型: 1）组成结构(垂直结构):各组成要素相互联系所构成的格局 （1）分层结构： （2）渗透结构：,2）地
21、域结构（水平结构）不同自然综合体之间相互联系所构成的格局 取决于两类地域分异因素的综合作用,3）组成结构与地域结构的区别组成结构：自然综合体内部各组成要素之间的联系地域结构：各自然综合体之间的关系,自然地理环境的空间结构,周期与节律:节律性：由自然地理过程随时间的推移而有规律演替的现象。节律性亦称为周期性。周期：一个完整节律所跨时段即为周期。 节律的类型：昼夜节律、年节律、多年节律、世纪节律、地质节律,自然综合体(及其要素)随时间的周期性变化模式,三、自然地理环境的时间结构,第四节 地理环境各要素的物质交换,物质交换的研究就从物质循环与平衡入手。1对流层的物质交换：要弄清楚对流层与周围环境的物
22、质交换的，首先必须弄清楚对流层的物质组成。氧：绿色植物光合作用的产物，其他一些气体也具有生物成因。水：大气中的部分水分是由植物通过蒸腾作用提供的。三相共存于大气中，90%的水汽集中分布于5km高度范围内。水汽是大气降水的源泉，同时它可吸收地面长波辐射，形成温室效应。,盐：从水圈进入大气。尘埃、悬浮固体：岩石圈物质如尘埃、悬浮固体微粒由于风力吹扬、火山喷发和人类活动而进入大气圈。微粒的吸收作用减小减弱太阳辐射，同时又作为凝结核促进去的形成，增强反射，导致降温，对形成降水及全球水分循环也有重要作用。,对流层的现代组成（对流层的组成随地质历史而变化）和物理性质是大气对流层与其他自然地理要素相互作用的
23、结果，大气环流也是这种作用的结果之一。大气环流不仅促进了地理环境中热量水分的的输送和重新分配，导致地表物质的机械移动，在水圈表层造成风浪和洋流，在岩石表面成为一种地貌形成因素，还对植物发育和迁移发生显著影响。,2水圈的物质交换：水圈的主体是世界大洋，水普遍分布于整个地理环境中，并参与大多数自然地理要素和自然地理过程。由于太阳能和重力的作用，水不断从一个地理要素转入另一个要素（水循环）。水可以深入岩石圈几千米深，水也是生物有机体的重要组成成分。,其它圈层的物质也不断进入水圈。世界大洋每年接受相当于其蒸发量90.7%（89%）的大气降水，以及来自陆地的大约3.7*104km3地表径流，而且径流携带
24、到大洋中的岩石圈悬移物质每年达130-150*1010t。每年由风携带到海洋中的尘埃达到100-1000*1010t。水圈由于吸收固体矿物、有机物微粒、溶解盐类和气体而不断丰富其物质组成，以致自然界完全不存在化学纯水。正是由于水圈和其他地圈的相互作用，使天然水成为极其复杂的溶液。海水中溶解物质堆积于地表厚度将达45米，堆积于陆地达150米以上。,径流是世界大洋与岩石圈之间水分循环的主要环节。重力作用下流水具有一定能量，冲刷岩石、搬运和堆积固体物质。因此，河流作用既改变了水圈和岩石圈物质组成，也改变了陆地和海底地貌。冲刷作用和可溶性盐类的溶解是同时进行的。水、固体微粒和溶解盐类一同进入大洋这一过
25、程的地理后果，一方面表现为大洋物质组成的变化和海底沉积物的堆积，另一方面表现为岩石圈高处被切割、低处被沉积物充填、陆地夷平并逐渐扩大面积。,湖泊是水圈在陆地上的重要组成部分，仅淡水湖拥有的水量即相当于河流水量的100倍，许多湖水直接或间接来自大气降水。大部分湖泊作为有机体发育的环境，通过蒸发参与水圈与大气圈间的水循环，通过径流参与岩石圈与世界大洋的水循环。湖泊是松散沉积物的中心，其发育过程以转变成堆积平原而结束，因而对岩石圈的夷平也有促进作用。内陆湖泊则是各种天然矿物盐类的聚积地。,冰川占陆地表面的11%，冰川物质来源于大气固体降水。而固体降水正差，即积累量大于消融量是发育冰川的首要条件。冰川
26、尤其是大陆冰盖是一种重要的环境要素和地貌营力，对大气过程有着巨大的影响，因而它与气候变化有着十分复杂的关系。冰川可以改变地貌，形成特殊堆积物，破坏土壤、植被，并影响大范围有机界的发展，影响海平面升降和海陆面积的重新分配。总之，水的相态变化和在各地理要素间不断转移，是自然地理过程统一性、自然环境整体性的有力证据。,岩石圈的物质交换（输入与输出的分析）：岩石圈中存在着已知的一切化学元素，其中氧硅铝铁钾钠钙镁8种元素总量即占99.64%。大气的主要成分氮、氧、二氧化碳和水蒸气都可以进入沉积岩石圈深处。水由水圈经过大气降水进入岩石圈，一部分向其内部渗透。随着降水，还有一些溶于水中的离子的降落。,输出：
27、从岩石圈进入其他地圈的物质包括风力吹扬尘埃进入大气圈和世界大洋，可溶性盐类和固体悬浮物质随径流进入世界大洋，营养元素被生物体吸收等等。这种物质交换不仅造成了各自然地理要素间物质的相互渗透，更重要的是使岩石圈的性质发生变化。即正是由于岩石圈被水圈和大气圈中的氧、二氧化碳等渗透，它才可能积极参与地理环境要素间的物质交换和循环。,其它地理环境要素对岩石圈的作用主要表现为风化、剥蚀、沉积物的堆积和成土作用。风化作用导致风化壳的形成，而后者既是形成土壤的物质基础，又是剥离和进一步形成新岩石的开端。风化物中的某些元素可进入有机体，成为其灰分成分，也以盐类、胶体、悬浮微粒、尘埃等形式参与水圈和大气圈的组成。
28、,剥蚀是岩石圈和地理环境其他要素间相互作用最重要的过程之一。大部分风化物最终都将遭受剥蚀，从而使岩石圈表面高度普遍下降并趋向平坦化。松散沉积物的堆积是与剥蚀紧密关联的。各种剥离形态都与一定的堆积形态相关。如侵蚀作用与河流冲积，刨蚀与冰川堆积、吹蚀磨蚀与风力堆积等。堆积作用的后果也造成地表平坦化。,土壤圈的形成是岩石圈风化壳同有机界相互作用的表现，也是有机体在水和空气参与作用于风化物的产物，母质与有机体之间经常的强烈的物质交换是这个过程最重要的特征。,有机界与其它地圈的物质交换：生物质量仅占自然地理环境的1/百万，但它作为一种高级物质形态在地理环境中成为一个特殊的要素。生物达500多万种，而岩石
29、圈中的矿物不过5000种左右。有机界与无机地理要素的相互关系，也是无机要素内部的一般物理化学过程所不能比拟的。生物体中98.5%的物质是由氧碳和氢组成的。,有机体又改变了水、大气和岩石圈的组成。如大气圈中含量最多的氮，在很大程度上是微生物破坏岩石中含氮化合物后进入大气圈的。游离氧几乎全部是光合作用的产物，而地球的所有沉积岩都是在生物直接和间接参与下形成的（？）。地球有生命以来生产的生物质已达4*1019t，是对流层质量的1万倍，海洋水体质量的30倍和沉积岩质量的16倍以上。可见，地理环境中的物质已多次被生物加工。,因此，有机体的全部活动都无例外同所有的自然地理要素相互联系。生物分布遍及整个地理环境，但以海陆表面最为集中，无机界物质交换的结果是自身受到改造；有机界的物质交换却导致自我保存和不断的自我更新。有机质的合成和分解形成了物质的生物循环，但这种循环常常具有不可逆的性质。有机体所引直怕化学元素迁移、分类、富集和重新分配，最终改变了大气、水和岩石等地圈的组成和构造。,自然地理环境发展规律的表现形式,1）组成成分的发展都是互相联系的 2）具有前进式发展的特点 3）突跃式而非直线过程 4）纬度地带性作用明显 5）有机体对环境的适应和改造起着特殊的作用,
