自然地理的演变过程论文参考文献

地理教学论文参考文献

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参考文献

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一、自然地理系统的演化按唯物辩证法的观点：“自然界的变化主要是由于自然界内部矛盾的发展”，任何事物的变化总是要经历发生、发展到衰亡的过程。旧过程衰亡后，“新过程就代替旧过程而发生。新过程又包含着新矛盾，开始它自己的矛盾发展史”（《矛盾论》），宇宙万物概莫能外。以太阳为例，它形成至今已有6×109年的历史，目前处于“主序星”阶段。它与其同类恒星一样，将再经过红巨星阶段、白矮星阶段最终衰亡，而进入新的某种演变过程。科学家们认为太阳大约还能“存活5×109年左右。作为太阳系行星之一的地球，其形成至今已约有4.56×109年的历史。作为地球的一部分，自然地理系统的形成与演变也与地球的演化历史密切联系在一起。自然地理系统的产生应当起于地球发展史的某个阶段，也是地球演化进程的产物。如按前面所述耗散结构的理论，开放的具耗散结构的自然地理系统，其发展过程必然是由低级向高级、由无序向有序逐渐进化的。我们知道，自然地理系统是由岩石圈、大气圈、水圈的一部分和生物圈共同组成的一个完整的自然综合实体，如果缺失其中任何一部分，显然就不能称其为完整的自然地理系统。地史古生物资料表明，生物圈的形成晚于岩石圈、大气圈和水圈，地球上生物的出现应是自然地理系统诞生的标志。基于这一观点，可依据生物界的发展进程将自然地理系统的演化分为四个阶段：即原始环境、亚自然地理环境、全自然地理环境和人地环境阶段，（一）原始环境阶段又可称之为“前自然地理环境阶段”，即岩石圈、大气圈和水圈形成阶段。构成原始太阳系的物质包括氢、氦、碳、氮、氧、氖、镁、硅、硫、铁等元素。其中由氢、氖、氮、氧等元素构成的气体物质约占总量的98.5%；由硅、镁、铝、硫、铁等及其氧化物SiO2、MgO、MgSiO2、Fe3O4和石墨等构成的土物质及由氢、氮、氧的化合物如水、水化甲烷（NH3·7H2O）等构成的冰物质，只占总量的1.5%。地球诞生之初，土物质和冰物质聚集成接近均质的球形体，尚无分层现象。当地球体积逐渐聚集增大，重力作用逐渐显现，比重大的土物质向球内部收缩汇聚，收缩位能转化为热能，加之放射性元素蜕变中释放的热能，共同促使地球内部不断增温，以致铁镍物质熔融沉向球心，形成内核；硅酸盐类密度低、熔点高的物质相对上升，形成地壳；其余铁镁酸盐物质构成中间地幔层。固体地球部分形成圈层分化。地球圈层分化之初，由氢、氦、氧组成的原始气体仍为地球的主要组成，由于地球初期质量小、重力小，不足以俘获气态物质，氢、氦、氧等极易散失于太空，故气体稀薄。随地球体积逐渐增加，重力作用增大，在圈层分化过程中，地球内部的气体成分，随地壳运动与火山活动被释放于空中并已不能轻易脱离地球，从而形成一定厚度的原始大气层，它们主要由甲烷（CH4），氨（NH3）和气态水组成。随着紫外线作用于大气上层的水分子上，由“光致离解”将其分裂为氢和氧，氢原子继续逃逸出地球，而氧相对存留下来，与甲烷作用形成二氧化碳和水，与氨作用形成氮和水。所以这一阶段的大气主要成分变作二氧化碳、氮和水汽，构成第二代大气（还原性大气）。 而相当一部分水汽又转化为液态水，在地表汇集形成原始海洋——水圈。从地球的诞生，到岩石圈、气圈和水圈的初步形成大约从4.56×109年延续到3.5×109年前，这一阶段持续约1×109年，即为原始环境阶段。这一阶段是物理过程与化学过程共同主导着地球表层缓慢演化的阶段，也是为自然地理系统的诞生奠定基础的阶段。（二）亚自然地理环境阶段亚自然地理环境阶段开始于距今约3.5×109年。地史古生物资料表明，在距今约3.5×109年的原始海洋里，开始出现原始的原核生命体。在南非的岩石中发现距今约3.2×109年前的古杆菌（Eobactrium）化石。因此，距今约3.5×109年原始生命的出现，意味着地球自然界发生从无机界进化为有机生命界的质的飞跃。同时，有机生命的诞生标志着生物圈的始起，也标志着地球开始进入自然地理系统产生的阶段。恩格斯说“生命的起源必然是通过化学的途径实现的”（《反杜林论》）。1953年，美国学者米勒（S·L·Miller）和尤里(H·Urey)首次模拟地球原始大气成分，用甲烷、氨、氢和水汽，通过火花放电，合成了11种氨基酸。其中有4种（甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸）存在于天然蛋白质中。此后不少学者又陆续合成了核糖与脱氧核糖、核苷酸 脂肪酸等多种有机物质，从而证明了生命起源的化学进化过程，从无机物转化为简单有机物，是地球发展历史的必然产物。如前所述，随着地壳强烈的火山活动，大量水汽释放于大气中，氧与甲烷和氨不断作用形成水、大气中的氮与地壳中的矿物质作用形成硝酸盐类化合物。大气中的大量水以降水形式一方面持续不断地使原始海洋的范围和规模不断扩展，另一方面又将各种原始有机物质带入海洋。同时，大气降水又在原始陆地上形成径流，将大量无机盐类的溶解质最终汇集于海洋，使海水成为多种无机物与有机物混合的“营养丰富”的液体（broth），为生命的产生创造了有利的环境和物质基础。海洋是生命的摇篮。这是由于地球早期在第二代大气中氧和臭氧均极稀少，太阳的紫外线辐射还相当强烈，原始生命体在大气中和原始陆地上根本无法存活，而只有海水能对紫外辐射有一定的屏蔽作用，从而为原始生命的诞生提供防护条件。海洋中的生命是如何生成的？科学家们对此问题仍在探索之中。从理论上推算，要使2000个以上的氨基酸分子形成排列有序、具有自养和自我复制功能的原始细胞，其概率为1/40000。生命的形成似乎是不可能的。然而不管怎样，事实上就在距今3.5×109～3.0×109年这段漫长的5×108年中，地球的海洋中终于出现了原始的细菌生命体。此后球藻、蓝绿藻类生物陆续生成。例如在美国加州东部发现距今2.0×109年前更为进化的细菌化石，其中有类似于藻类的生物，内部已含有细胞核。细菌和藻类的出现，开始了一种新的生命作用即光合作用，使大气中出现氧与臭氧，在大气圈上部逐渐形成抵御紫外辐射的臭氧保护层。至距今1.4×109年前，海洋中特别是浅海地区绿藻类大量繁殖，光合作用加强，大气中氧与臭氧日益增加，二氧化碳逐渐减少，大气的组成在逐渐发生变化。随着臭氧层的发展，地表紫外线辐射逐渐减弱，更高级生命的生存渐有保证，使海洋生物得以进一步发展。从寒武纪到5×108年前的奥陶纪初，海洋无脊椎动物已大量生存，海洋已成为生物世界。直到距今4×108年前泥盆纪之初，生物进化史上又发生了一次飞跃，植物开始登上陆地。至此，自然地理系统结束了亚自然地理环境发展阶段。这一阶段大约经历了3.0×109年的时间，是自然地理系统演变历时最长的阶段。（三）全自然地理环境阶段全自然地理环境阶段即海洋和陆地自然地理环境进入全面发展的阶段。距今4×108年泥盆纪之初，加里东造山运动使地球上的陆地范围大增。由于地理环境的急变，生物界发生重大变革，陆生植物开始发展，以裸茎类植物裸蕨为代表大量出现。海洋生物中的无脊椎动物相对衰落，脊椎动物鱼类随之大量繁衍，海陆交界滩涂地带开始出现两栖动物。至距今约3×108年的石炭纪，陆地上已是森林广布和爬行动物出现。全球茂密的森林植被使光合作用急剧加强，使大气中的二氧化碳日益减少，而游离氧日益大增，最终以氮、氧为主要成分的第三代大气（氧化大气），即作为自然地理系统组成之一的现代大气层终于形成。随着陆生动植物的发展，生物圈也逐渐进入全面发展阶段。生物物种日趋进化、丰富和多样化，一个完整的生物圈已告形成。同时，从植物由海登陆的时期起，陆地风化壳也开始了成土过程。换言之，陆地上如无生物，便不可能有真正的土壤。生物在陆地上的迅速发展，也加速了土壤圈的形成。至此，作为自然地理系统的各组成部分，均经历了从简单到复杂，从低级到高级，从不完整到完整的发展阶段，完成了从海洋到陆地，从岩石圈、大气圈、水圈、生物圈到土壤的全面进化的过程，即真正意义上的自然地理系统终于形成。到距今约3.5×106年前后人类开始出现为止，全自然地理环境演化阶段大约经历了近4×108年。（四）“人—地环境”阶段距今约3.5×106年前后，新第三纪晚期，生物演化历史上又发生了一次重大事件，地球上最高级的生物—人类的始祖如阿法尔南方古猿（Australopithecus afarensis）出现。生物界开始进入了一个新的时期，自然地理环境随即开始了受人类活动影响的新阶段。随着人类从古猿经猿人演化为真人，在极其短暂的数百万年间（与漫长的数十亿年的地球发展历史相对而言），人类在劳动生产过程中，对自然地理环境的影响日益突出。迄今为止，人类已创造出一种全新的、使自然面貌发生重大变化的人为环境，成为自然地理环境的最新组成部分。并且，人为环境在自然地理环境中所占的比例和重要性在日益增加。人类的活动从完全受自然地理环境制约的阶段，发展至今已能在一定程度上改变自然地理环境的阶段。换言之，人在与其生存环境的相互关系中，即人地矛盾的对立统一关系中，已经由非主要的矛盾方面逐渐转化为主要的矛盾方面。因此，我们把生物发展史上人类出现后的阶段，作为自然地理系统发展过程中以人为主的新阶段，并称其为“人—地环境”阶段。（五）自然地理系统演化过程的特点通过对自然地理系统演化过程的分析，便可发现有如下特点：1．自然地理系统演化过程中，其圈层结构具有一定的演变顺序。首先进行的是岩石圈和大气圈的分化，其次是水圈的产生，最后是生物圈和土壤的形成，该过程的完成即是自然地理系统组织结构不断完善的过程。2．在自然地理系统不断完善的过程中，其各组成部分的内部也经历了不断变化的过程。如岩石圈实现圈层分化，并形成了全新的沉积岩成分；大气圈发生圈层分化的同时，其组成成分和性质也发生重大变化；水圈的发展不仅形成了海洋和陆地水的地域分异，同时水的化学组成也因地而变异，海洋最终形成化学组成相对稳定的咸水环境；生物界经历了从无到有，从简单到复杂，从低级到高级的不断进化；土壤经历了从无到有和地域分布差异的演变。整个自然地理系统的组织结构、内部动态与功能实现了在时间与空间上由简单到复杂，由无序到有序，由低级水平到高级水平的不断进化。3．分析自然地理系统的发展过程曲线（参见图12），不难发现其各个演化阶段的时间历程不均匀：其开始的亚自然地理环境阶段历时最长约3.5×109年，其后的发育完全阶段历时约3.6×108年；而人—地环境阶段发展至现今才经历了约3×106年，自然地理系统各阶段的演化历时大约在按照10：1：0.01的比率递变。这可能暗示着自然地理系统的发展过程同样符合S形逻辑斯蒂过程线的规律。除归纳以上特点外，还应指出，自然地理系统演化的现阶段人—地环境阶段的发展趋势尚不明了。就是说，现阶段是仍处于整个演化过程的迅速发展阶段？还是即将进入“后自然地理环境”的发展速率逐渐趋缓的新阶段？人—地环境阶段究竟有多长？我们的有关自然地理系统演化阶段的划分是以生物界的进化过程为基础的，那么，以人类发展为主体的“灵生代”（Antropogen或Antropozoic Period）将于何时终结？这些问题决定着自然地理系统未来发展阶段的性质。