5.1自然环境的整体性（情境探究课件）地理人教版选择性必修1

第五章 自然环境的整体性与差异性 第一节 自然地理环境整体性 1.7.2013 ‹#› 同一片黄土高原，为何能从「黄」变「绿」？ 曾经：千沟万壑，荒山秃岭 如今：群山披绿，林草丰茂 → 黄河潼关水文站年均输沙量，从 1919—1959 年的 16 亿吨，降至 2000—2024 年的 1.78 亿吨，减幅约 89%。 1.7.2013 ‹#› 【思考】黄土高原为什么会发生如此大的变化？ 学习目标 01 02 03 依据图片，在具体区域环境中的案例,分析自然环境各要素之间的相互关系。(区域认知、综合思维) 结合实例，分析自然环境演化的统一性和对干扰的整体响应。(区域认知、综合思维) 通过对典型案例的剖析，解释地理事物和现象的认识自然环境的能力。(综合思维、人地协调观) 课程标准 运用图表并结合实例，分析自然环境的整体性。 一、自然环境要素间的物质迁移和能量交换 黄土高原 ：它在哪里？ 世界上最大的黄土堆积区，就在我们脚下 图：黄土高原范围及地形分区（据《生态学报》2021） 四至范围 东：太行山脉 西：乌鞘岭 北：长城（接内蒙古高原） 南：秦岭（接四川盆地） 面积约 64 万平方千米，跨青、甘、宁、内蒙古、陕、晋、豫七省区，平均黄土厚度 100—200 米。 1.7.2013 请大家看图，黄土高原不是一座孤零零的高原，它东起太行山，西到乌鞘岭，北接长城，南抵秦岭，面积约64万平方千米，是世界上最大的黄土堆积区。注意一个关键事实：这里的黄土厚度可达一两百米，是地质历史时期风从西北搬运堆积下来的。这个"厚层、疏松、直立"的物质基础，正是后来一切故事的起点。 ‹#› 一、自然环境要素间的物质迁移和能量交换 材料一 黄土高原地形图和甘肃省庆阳市气温曲线和降水柱状图 材料二 黄土高原土层深厚，颗粒细小，结构疏松多孔，垂直节理发育显著，直立性强，富含钙质结核，遇水易崩解。这种土质在干燥时具有一定承载力，但抗侵蚀能力弱，加之降水集中、植被稀疏，易导致严重的水土流失，由此形成千沟万壑的地貌景观。黄土的肥力较高，为当地农业发展提供了条件，但农业开垦也加剧了生态脆弱性。 探究问题1:根据材料一二，指出黄土高原自然环境的组成要素及其特点 千沟万壑，支离破碎；土质疏松，垂直节理发育，处于季风区与非季风区的过渡地带，属于温带大陆性季风气候；河流含沙量大，径流不稳定 一、自然环境要素间的物质迁移和能量交换 自然环境要素间的物质迁移示意 【思考】结合图片和所学知识：还有哪些物质或能量在各要素间迁移，是通过什么途径进行迁移的？ 水循环、生物循环、岩石圈物质循环 材料三 在数千年前，黄土高原是中华文明的重要发祥地，并非如今所见的荒凉景象。当时气候温暖湿润，植被茂密，南部为温带落叶阔叶林，中部为疏林草原，北部为草甸草原，是一片水土肥美的沃土。自战国后期开始，随着农耕活动的不断扩展，大规模的毁林开荒、过度樵采等人类活动破坏了地表植被。到清代，森林覆盖率已降至历史极值4%。植被的破坏导致生态平衡失调，水土流失日益严重，沟壑逐渐发育，最终形成了“千沟万壑、支离破碎”的地貌。 探究问题2：分析形成黄土高原地貌的自然原因。 ①黄土高原土质疏松，富含垂直裂隙，遇水易发生崩解和冲刷 ②该区域降水集中在夏季，暴雨频发导致地表径流强烈，加剧土壤侵蚀 ③地表裸露率高，天然植被覆盖不足，缺乏根系固土作用，难以减缓雨水对地表的直接冲刷 ④地形起伏显著，沟壑纵横，坡度普遍较大，利于水流汇集与泥沙搬运，促进水土流失过程 一、自然环境要素间的物质迁移和能量交换 岩石 ROCK 土壤 SOIL 大气(水汽) ATMOSPHERE 生物(植物 动物) BIONT 地貌 LANDFORM 水(水文) water 水循环、岩石圈循环、生物循环 基础知识 一、自然环境要素间的物质和能量交换 各要素相互作用、相互影响，共同构成人类赖以生存的地理环境。 10 二、自然环境的整体功能 基础知识 二、自然环境的整体功能 类型 形成 功能 自然环境的功能，既包括自然要素的功能，也包括整体功能。 自然环境作为一个系统，在各自然环境要素共同作用下，形成了整体功能。 如生产功能、稳定功能等。 12 基础知识 1、生产功能 类型 形成 功能 概念 过程 指自然地理环境具有合成有机物的能力。 植物提供叶绿素，大气提供热量和二氧化碳，土壤及水圈、岩石圈提供水分及无机盐，通过光合作用，生产出有机物。 6CO2+6H2O C6H12O6+6O2 (有机物) 光照 叶绿素 大气 水圈 绿色植物 自然环境各要素综合作用的产物 13 基础知识 2、稳定功能 特征 落红不是无情物,化作春泥更护花 NATURAL ENVIRONMENT 自然环境要素通过物质迁移和能量交换，使自然环境具有能够自我调节、保持性质稳定的能力。 各地理要素本身不具备平衡功能，但自然地理环境拥有此功能。 14 二、自然环境的整体功能-生产功能 材料四 长久以来，人们曾以为四千年前的陕北黄土高原，只是文明边缘的蛮荒之地，华夏早期文明的中心只在中原与江南。直到石峁古城破土而出，这座横亘在秃尾河畔、毛乌素沙漠东南缘的巨型石砌都邑，彻底颠覆世人固有的认知。黄土高原之所以能孕育古文明，主要得益于其独特的自然地理条件、优越的农业基础、相对安全的地理环境以及由此催生的社会治理模式 探究问题3：说明黄土高原的自然要素是如何发展发育古文明的？ 自然环境具有合成有机物的生产能力。 大气提供 CO₂ 和热量 土壤提供水分与矿物养分 绿色植物通过光合作用把它们固定下来 动物、微生物参与能量流动 生产功能 各要素通过相互作用，使自然环境的性质保持相对稳定。 一定范围内，植物吸收与释放 CO₂ 大致平衡 一定范围内，河流侵蚀与泥沙沉积大致平衡 一旦外力打破平衡，整体就会重新调整 平衡功能 黄土高原曾孕育早期农耕文明，正是这种"生产 + 平衡"功能的历史见证。 三、自然环境的统一演化和对干扰的整体响应 基础知识 1.自然环境的统一演化和要素组合 （1）变化性：自然环境要素每时每刻都在演化(地貌侵蚀的变化为例) （2）统一性：一个要素的演化必然伴随着其他各个要素演化,各个要素的演化是统一的。 （1）与自然演化相比，干扰下的环境变化更为快速，各要素变化也不同步。 （2）人类对自然环境的干扰不断增强。通过自然环境要素连锁变化，不但干扰的后果常常被放大了，环境变化也越来越快。环境的快速变化往往不利于人类的适应。 2.自然环境对干扰的整体影响 三、自然环境的统一演化和对干扰的整体响应 黄土高原的治理成效展示 （一）自然环境的统一演化和要素组合 材料五 经过国家持续数十年的治理，特别是1999年启动的“退耕还林还草”工程以及后续的治黄战略，黄土高原发生了翻天覆地的变化。卫星遥感数据显示，黄土高原植被覆盖度显著提升。陕西延安等地的森林覆盖率已从过去的不足10%提升至48%以上。许多曾经的荒山秃岭如今已是郁郁葱葱。植被得到恢复，周边的生态环境也发生着变化。 （一）自然环境的统一演化和要素组合 治理前 治理后 探究问题4：根据材料五，对比黄土高原治理前后图片，填写黄土高原要素联系框图 探究问题4：根据材料五，对比黄土高原治理前后图片，填写黄土高原要素联系框图 治理前（黄）：植被稀少 土壤： 地形： 水文： 气候： 治理后（绿）：植被增加 土壤： 地形： 水文： 气候： 一个要素的演化 其他各个要素的演化 阶段性的自然要素组合 统一性 土质疏松，水土流失强 千沟万壑，支离破碎 河流含沙量大 局地气候更干燥 根系固土， 水土流失减弱 沟壑不再扩张 截留雨水， 地表径流增加 湿度增加 （一）自然环境的统一演化和要素组合 黄河横跨我国九省区，流域地形条件复杂，上游峡谷水流湍急，中游黄土高原区域水土流失严重，下游河道泥沙淤积，岸线受水流冲刷、冻融循环影响，堤防防护始终是黄河治理当中的重中之重。 材料六 老牛湾是黄河入晋第一湾，也是长城与黄河“握手”的地方。偏关县地处晋西北黄土高原，水土流失面积一度占全县总面积的85%以上。经过数十年接续奋斗，偏关县林草覆盖率由“十三五”末的32.8%提升至现在的48.6%，水土保持率由52.48%增长到59.94%，黄河、长城沿线林草绿化率达60%以上，入黄泥沙得到有效管控，水土流失态势得到明显遏制。 探究问题5：黄土高原经过治理后，对下游黄河产生什么样的影响？ 植被覆盖率增加 生物多样性变化 水土流失减弱 根系固土能力增强 含沙量减少 入海口三角洲减小 泥沙淤积 减少 黄河下游地区 变化性 黄土高原地区 区域之间相互联系，一个区域的变化不可避免的影响到其他区域。 （二）自然环境对干扰的整体响应 在全球变暖的宏观背景下，北极局地的热力异常通过大气环流重组，反而诱发了中纬度地区的阶段性极寒。这打破了“变暖= 更热”的简单认知，揭示了环境系统内部能量再分配的复杂统一性。自21世纪以来，全球地表平均温度持续攀升，但北半球中纬度地区却频繁遭遇破纪录的冬季寒潮： 2008年中国南方冰灾：持续近一个月的低温雨雪冰冻天气，波及20省区，直接经济损失超1500亿元； 2021年美国得州世纪寒潮：气温骤降至-30°C以下，电网瘫痪致数百人死亡，全美能源基础设施遭受重创； 2023年北京极端暴雪：12月降雪量突破有气象记录以来历史极值，城市运行受到严重影响。 北极海冰损失并非寒潮发生的唯一原因，但作为重要的边界条件强迫，显著增加了极端寒潮发生的概率、强度与持续时间。这恰恰体现了自然环境整体性的复杂性 北极海冰急剧消融 北极地表吸收更多太阳辐射 北极近地面异常增暖 西风急流减弱 极地冷空气侵袭中纬度 北美、东亚极端寒潮 暖北极、冷大陆 案例拓展：“暖北极”—“冷大陆” 统一性：牵一发而动全身 佛罗里达大沼泽地国家公园核心区拥有一套未受人工水利工程干扰的天然湿地系统。这里最独特的景观是“锯齿草泥炭岛”与“开阔水道”相间排列的规则图案。然而，自20世纪90年代以来，监测发现该核心区的规则格局正在瓦解：泥炭岛边缘被快速侵蚀，高低差缩小，植被变得单一杂乱，景观有序度持续下降。值得注意的是，这一区域并无人类排水或开发活动。更严峻的是，这种崩溃几乎无法挽回。泥炭岛的自然堆积需要数百年，而结构崩解仅需数年。一旦泥炭体被冲蚀、土壤种子库与微生物群落丧失，即使未来水位波动恢复到正常范围，系统也失去了重建原有格局的生物与地形基础，只能滑向一个均质、低功能的“泥滩新稳态”。 变化性 植被促淤、地形抬升与水流分流的正反馈环，系统处于低熵有序状态。 水文波动幅度增大触发边缘侵蚀。薄弱点首先失稳，局部缺口形成，标志自组织能力开始衰退。侵蚀加速、植被退化、流场紊乱。 地貌均质化为平坦泥滩，原有斑块格局消失。锁形符号强调系统因生物-地形耦合基础丧失而无法返回原态 案例拓展：佛罗里达湿地变化 思考 与自然演化相比，干扰下的环境变化更为快速，各要素变化也不同步。 陡峭山地逐步侵蚀为浑圆丘陵的演化过程 植被同步由灌草演化为森林，这一过程可能需要上千万年。 遭受火灾干扰后， 损毁植被由灌草演化为森林可能只需几十年。 与自然演化相比，干扰下的环境变化更为快速，各要素变化也不同步。 （二）自然环境对干扰的整体影响 24 思考 （三）人类对自然环境的干扰及影响 “大太平洋垃圾带” “热带雨林开发” “斯特拉大海牛灭绝” 25 课堂小结 牵一发而动全身 自然环境的整体性 人地协调 人 合理的活动 统一演化 基 础 物质迁移 能量转换 功 能 生产功能 稳定功能 迁移应用：认识修建大坝对自然环境的影响 阻断水生生物联系 草甸化或盐碱化 诱发地震 水资源 泥沙 沉积 洪水灾害 时空调控 土壤 地下水 生物 岩石 地方气候 形成人工湖泊 修建大坝 改变下游河流流速和流量 水位 上升 减少 减少 物种构成改变 变得温和湿润 NATURAL ENVIRONMENT 三峡大坝 修建大坝会对自然环境产生诸多影响。请根据下图提供的线索讨论这些影响，并把结果写在空白处。 27 课后练习 特征 下图为陆地环境主要构成要素的相互关联图，读图完成(1)～(2)题。 1.松花江和珠江水文特征不同，关键是图中哪个箭头所起的作用（ ） A．① B．② C．③ D．④ 2.能表示黄土高原地貌特征形成的箭头是(　　) A．⑤ B．⑥ C．⑦ D．⑧ A B 课后练习 1）.A 解析：河流的水文特征包括流量大小、流量的季节变化、结冰期长短、含沙量大小等方面，而这些方面与河流流域内的气候密切相关。松花江地处我国东北地区，为温带季风气候区，而珠江位于亚热带季风气候区，两条河流由于流经地区气候不同，而水文特征差异很大。 2）B 解析： 黄土高原地表千沟万壑的形态，主要是由流水侵蚀作用形成的，图中⑥表示水文对地貌的影响。故选B。 29 课后练习 （2023广东卷）草毡层是由土壤物质与植物根系交缠而成的毡状表土层，主要分布在高寒和极地地区。青藏高原上的草毡层，虽然厚度不大，但坚韧且富有弹性，是维护青藏高原生态安全的重要屏障；与基岩风化物为成土母质的土壤不同，这里草毡层中的细土物质以风力搬运输入的外源粉尘为主。图示意青藏高原某地草毡层景观。据此完成下面小题。 3.青藏高原上草毡层中风力搬运输入的粉尘物质增加将（ ） A. 有利于土壤有机质积累 B. 降低土壤的持水能力 C. 加快下覆基岩风化破碎 D. 有助于耕作土壤形成 4.如果青藏高原某区域草毡层遭到破坏，会导致当地（ ） ①草地初级生产力降低 ②冻土融化速率减缓 ③温室气体排放量减少 ④地表侵蚀强度增加 A. ①② B. ②③ C. ①④ D. ③④ D C (2020年·全国卷) 勘察加火山群位于环太平洋火山带的北端，气候冷湿，火山锥各坡的降水差异小，近几十年来受全球气候变化的影响，火山锥的林线（森林分布上限）升高、雪线（终年积雪下限）有所降低。此外，其他干扰也影响林线和雪线高度。例如，火山喷发彻底破坏原有景观，若干年内该火山锥的林线与雪线高度往往发生显著变化。据此完成下面小题。 5．一般情况下，与阴坡相比，该地火山锥阳坡的（ ） A．林线与雪线更高 B．林线与雪线更低 C．林线更高、雪线更低 D．林线更低、雪线更高 课后练习 A (2020年·全国卷) 勘察加火山群位于环太平洋火山带的北端，气候冷湿，火山锥各坡的降水差异小，近几十年来受全球气候变化的影响，火山锥的林线（森林分布上限）升高、雪线（终年积雪下限）有所降低。此外，其他干扰也影响林线和雪线高度。例如，火山喷发彻底破坏原有景观，若干年内该火山锥的林线与雪线高度往往发生显著变化。据此完成下面小题。 6.林线升高，雪线有所降低，表明火山群所在区域气候变化趋势为（ ） A．暖湿 B．暖干 C．冷湿 D．冷干 7．火山喷发后若干年内，该火山锥（ ） A．林线升高，雪线升高 B．林线升高，雪线降低 C．林线降低，雪线升高 D．林线降低，雪线降低 A 课后练习 B 随着非洲板块及印度洋板块北移，地中海不断萎缩，里海从地中海分离。有学者研究表明，末次冰期晚期气候转暖，里海一度为淡水湖。当气候进一步转暖，里海北方的大陆冰川大幅消退后，其补给类型发生变化，里海演化为咸水湖，但目前湖水盐度远小于地中海的盐度。如图示意里海所在区域的自然地理环境。 地貌 水文 气候 形成湖泊 里海与海洋分离 山脉形成分水岭 山脉形成背风坡 汇水面积减少 气候干旱 湖泊面积缩小 向内陆湖演变 课后练习 8.(1)板块运动导致的山脉隆起改变了区域的地貌、水文和气候特征，分析这些特征的变化对里海的影响。 $