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自然节律性

时间:2010-01-29 02:10 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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一、自然节律性

  在地理面中,一切组成成分随着时间的变化,都不是绝对杂乱无章的,而是遵从着一定的规则。这种非人为的纯自然过程,所表现出的在时序上的规律,即为此处所称的自然节律性。

  过去,人们对于自然节律性的认识,只限于对单一的或个别现象的罗列,而对于它们的产生、联系、影响和规律,缺乏整体地探讨,也没有加以认真的总结。事实上,这一方面的研究对于理论地理学来说,是一项很重要的基础研究,因为它直接影响着物质、能量和信息在地理系统中的输入,输出和状态变化,它们的节律性表现势必对地理学的本质认识,产生深刻影响。归纳起来,自然节律性的表现至少有如下几点:

  (1)叠加性:在地理面中,任何一种地理成分都经受着各种类型自然节律的共同作用。我们可以举出植物生长作为典型例子。植物生长既受日变化的影响,又受年变化的影响,还要受11年左右的太阳黑子周期变化的影响以及更长周期的影响。此外,它本身在生长中又有生长、发育、繁殖、衰亡等规律变化,所有这些节律性的表现都交织在一起。这些叠加在一起的自然节律表现,对于某一特定对象来说并不是等同的,也不是无规律可循的,所有这些节律性的表现程度,各自都在不同的水平上起着相应的作用。

  (2)分级性:自然节律性虽然有各种各样的表现,但它们各自的作用和规模,却可以区分得十分清楚。对自然节律性研究的一个方面,就在于识别它们作用的层次、规模以及对于特定对象的影响程度,即它们各自在叠加性当中的贡献概率。其中,高一级的节律性制约着低一级的节律性,低一级的节律性中又必定保留有高一级节律性的印痕。在一个地理对象身上,这种印痕的层次越多,该地理对象也就越进化,而且所要求的地理环境组合也必然越狭窄和越严格,因此它的存在也就越脆弱,越不具有广谱性。以地理熵的概念去认识,随着自然节律层次从高一级向低一级的演进,熵值表现不断变小,有序性的程度越来越增高。次一级的节律活动,必须首先在符合高层次节律的前提下,才能得到充分的表现。这样,表现自然节律层次越多的物质,其对自然变化的适应状况必然也更为巧妙,各自在有限的活动范围内,有机地与高于它的层次节律,精巧地联系起来。如果不符合这样的规则,要么这种成分根本不可能发生,要么它将会很快地被淘汰,生物发展史上有许多这样的事例。

  (3)变异性:自然节律本身也是在不断变化的,它包括两个方面的内容。其一,倘若高一级的节律发生了某种变化,势必影响低于它的其他所有节律性,如前面所说的太阳黑子活动本身的变化,不仅影响年变化,也要影响日变化,还会影响生物本身的生长节律,当然也还会影响地球表面上其他各个成分,这种影响主要是通过输入能量和物质的变化而实现的;其二,通过次级节律性在其演进过程中所产生的反馈作用,影响较高一级节律的变异。例如大气的环流,雪的冻结与消融,大陆的漂移,洋流的运动,甚至植物的季节性更替等地球上大规模的质量迁移,都可以对地球的转动施加某些影响,这种影响称为摆动(wobble)。其中风和气压的改变对于摆动的影响较大,而水体转移的影响相对小些。杰弗利斯(Jeffreys)大概是第一个估算水分数量影响地球摆动的学者了,许多人十分有兴趣地注意到,他曾算出由植物贮存和释放的水分,也参与了影响地球摆动的行列,只不过其数量级极小罢了。

  一般说来,高一级的节律性总是比低一级的节律性的影响强度和范围大得多。例如作为天文因素的日一地距离,如果发生了变化,哪怕是极为微小的,那它对于地球表面的影响也将是巨大的。

  有一种假定认为,在大气上层所接受的太阳辐射能量,其变化密切相应于地球在空间中对于太阳位置的变化。对此所作的基本数学模式,已为天文学家密罗科维奇(Miloukovitch)于1941年总结了出来。该模式涉及到地轴的周期波动、岁差以及运行轨道偏心率。在这些要素中,他计算了太阳光线到达地球的时间以及相应的地球温度,并试图以此同更新世的冰期相联系。他的这种观点现在已经从同位素的研究结果中获得了相当大的支持,特别是在应用O18与O16的比率中(据在大陆架中冰川岩心的O18与O16的比值测定)得到了证据。较低的O18数量,对应着较低的温度。丹麦科学家在格陵兰岛的冰川中,用O18的方法研究结冰时的气温,并且指出气温每增高1℃,O18的含量就增加千分之0.69。据此,在北半球的中纬度,冰期时的平均温度约比现在低7℃,而在赤道地区比目前约低3~5℃。尽管不少人对应用以上方法解释冰期提出异议,但却赞许它能够解释某些较小的温度波动。此种自然节律性的变化所带来的地理过程的变化,从微观上看是连续的和渐变的,但是从宏观上和长时段上看,却是巨大的和突发的,并具有翻天覆地的气魄,它可能使得地理面中的各种成分经历着大规模的改换和变迁,这是许多事实都证明了的。
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