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在我国西南地区,金沙江、元江、怒江、南盘江等流域的干热河谷地带,呈现出一种与周边环境截然不同的独特风貌。这些地区气候干旱炎热,植被稀疏,然而,这看似荒芜的背后,却蕴含着复杂而精妙的自然机制,其成因主要与“焚风效应”和“山谷风局地环流效应”紧密相连,这二者与当地的植物生态也有着千丝万缕的联系。
焚风效应:自然的“热风机”
焚风效应是山区特有的天气现象,其根源在于气流越过高山后的下沉运动。当一团空气从高空下沉到地面时,每下降 1000 米,温度平均升高 6.5℃。以横断山区为例,山脉走向大体垂直于西南季风或东南季风,山脉迎风坡大量截留雨水,背风坡则雨水稀少。风在背风坡下沉过程中不断增温,致使河谷地区形成干旱炎热的气候条件。
这种干热的气候对植物的生长产生了深远影响。适应了这种环境的植物往往具备独特的生理特征,如叶片较小且角质化程度高,以减少水分蒸发;根系发达,能够深入地下汲取有限的水分。像仙人掌科的一些植物,它们肉质茎可以储存大量水分,叶片退化为刺,有效降低了蒸腾作用。此外,一些耐旱的灌木,如车桑子,其根系能够在浅薄的土壤中广泛分布,增强对水分和养分的吸收能力,从而在焚风肆虐的干热河谷顽强生存。
从全球范围看,焚风在许多山区都有显著表现。阿尔卑斯山脉在焚风盛行时,白天温度可骤升 20℃以上,干燥炎热的气候不仅改变了当地的生态环境,也对植物的分布和生长周期产生了重大影响。在这种环境下,原本适应温和湿润气候的植物生长受到抑制,而一些耐旱耐高温的植物种类则逐渐占据优势,形成了独特的植被群落。
雨影效应:干湿的“分水岭”
雨影效应是伴随地形降水产生的现象,当山地迎风坡发生地形抬升降水时,背风坡则呈现出晴好干燥的天气,形成“雨影”。其原理在于湿气块在迎风坡降水后,水汽饱和度下降,在背风坡出现干绝热增温,同时山地自身对地形降水云系的阻滞效应也加剧了背风坡的干燥程度。
在雨影效应的作用下,干热河谷的植物面临着水分匮乏的严峻挑战。植物为了适应这种环境,进化出了一系列特殊的生存策略。例如,龙舌兰属的植物,其叶片厚实且具有蜡质层,能够有效减少水分散失;并且它们的生长周期往往与有限的降水时段相契合,在短暂的湿润期迅速完成生长、开花和结实等过程。
在澳大利亚大分水岭西面的内陆沙漠、智利北部的阿塔卡马沙漠等地区,雨影效应同样显著,这些地区的植物群落也呈现出高度耐旱的特征。肉质植物、耐旱草本和低矮灌木成为主要的植被类型,它们通过不同的方式在极端干旱的环境中争夺生存资源,维持着生态系统的脆弱平衡。
山谷风局地环流效应:昼夜的“呼吸律动”
山谷风理论揭示了干热河谷地区另一种独特的气候现象。白天,山坡接受太阳光热较多,空气增温快,如同“加热炉”一般。与山顶相同高度的山谷上空,因离地较远,空气增温较少。于是,山坡上的暖空气不断膨胀上升,在山顶近地面形成低压,并在上空从山坡流向谷地上空;谷地上空空气收缩下沉,在谷底近地面形成高压,谷底的空气则沿山坡向山顶补充,这样便在山坡与山谷之间形成一个热力环流,下层风由谷底吹向山坡,称为谷风。到了夜间,空气环流反转,下层风由山坡吹向谷地,称为山风。
这种昼夜交替的山谷风环流对植物的生长和繁殖有着重要作用。在白天,谷风将谷底的水汽和热量带到山坡,为山坡上的植物提供了相对湿润和温暖的局部小气候,有利于植物的光合作用和花粉传播。一些依靠风力传播花粉的植物,如松树,在谷风的吹拂下,能够将花粉更广泛地散布,增加授粉成功的几率。而夜间的山风则有助于降低山坡植物表面的温度,减少呼吸作用带来的水分和能量消耗,使植物在干旱炎热的环境中能够更好地保存实力,维持生命活动的基本需求。
干热河谷地区的焚风效应、雨影效应和山谷风局地环流效应相互交织,共同塑造了这里独特的生态环境。植物在长期的进化过程中,与这些自然力量相互适应、相互作用,形成了丰富多样且极具特色的植被类型和生态景观。这些干热河谷不仅是地理气候研究的天然实验室,更是地球上生命顽强不息、不断进化的生动例证,让我们深刻领略到自然之美与生命之力的完美融合。
一、自然带概念
由于纬度位置、海陆位置,海拔高度的不同,形成不同的气候类型。从而形成不同的植被和土壤类型。形成了具有一定宽度、呈带状分布的陆地自然带。
二、陆地自然带分布规律的主要影响因素
水平分布:
①热量(纬度与太阳辐射);
②水分;
③海陆位置与海陆分布;
④洋流;
⑤大气环流。
垂直分布
①纬度;
②海拔(地形地势);
③坡向(阳坡与阴坡,迊风坡与背风坡);
④不同海拔的热量和水分条件。
非地带性分异或小尺度地方性的地域分异:
按实际考虑小尺度范围内影响的地理因素,包括自然因素和人为因素。
二、陆地自然带的水平分布规律
①纬度地带性规律和经度地带性规律
②水平自然带分布与气候类型分布关系
注意点
a南半球缺乏亚寒带针叶林带和苔原带—海陆分布因素的影响。温
b温带海洋性气候与温带季风气候自然带都是温带落叶阔叶林带。
C沙漠中的绿洲属非地带性现象,受水分因素的影响。
d南美巴塔哥尼亚荒漠属非地带性现象,受地形因素的影响;
e北美五大湖区自然带是温带落叶阔叶林带,受下垫面(湖泊)因素的影响。
f北纬50至70度的亚寒带针叶林带分布属纬度地带性规律,受热量因素影响。其分布于亚欧大陆之上,在大陆东岸偏低纬,在大陆西岸偏高纬,是受沿岸洋流因素影响,即大陆东岸寒流西岸暖流。
g赤道经过的东非高原主要是热带草原,是海拔较高的地形因素影响。
h非洲南部亚热带常绿硬叶林分布面积小是海陆分布因素的影响,即30至40度大陆面积狭小。
i马达加斯加岛东侧,澳大利亚东北沿海,巴西东南沿岸有热带雨林分布,是受地形迎风坡,暖流及东南信风的影响。
三、山地垂直地域分异规律
1.珠峰山地垂直地或分异
②基带:亚热带常绿阔叶林。因海拔较低,也是亚热带,印度洋西南暖湿气流可从谷地开口进入,在迊风坡易形成降水,故水热充足,分布着常绿阔叶林。
③南坡雪线比北坡偏低。因南坡为西南气流迊风坡,多降水,积雪速度大于阳坡的融雪速度,故雪线偏低。北坡为背风坡,降水少,且蒸发强,融冰高度高,雪线偏高。
④南坡自然带类型多于北坡。主要原因是南坡相对高度大,水热又较充足。
⑤注意南坡草甸海拔约4500至5500米,北坡为荒漠带,没有草甸带分布。
2.影响雪线高低的因素
①降水:迎风坡降水多,雪线低;背风坡气流下沉增温,雪线高;
②气温:阳坡光热足,雪线高于阴坡;
③地形:坡度大,积雪容易下滑,雪线高;
④季节:夏季雪线上升,冬季雪线下降;
⑤气候变化:气候变暖,雪线升高。
(若山地某坡向是阳坡又是迎风坡,则当降雪量大于冰雪消融量时,雪线仍然偏低)
3.影响林线高低的主要因素
①气温(最热月气温低于 7℃森林无法生长);
②降水、湿度;
③风力;
④冻土、沼泽、盐碱地不利森林生长
4.影响山地垂直带谱的因素
①纬度:山地所处的纬度越高,带谱越简单;
②海拔:山地的海拔越高,带谱可能越复杂;
③热量:同一自然带阳坡的分布高度一般比阴坡高。山麓的自然带与山地所在地的水平自然带(基带)一致;从山麓到山顶的自然带更替与较低纬度向较高纬度的纬度地带性相似。
5.判断山地阳坡:
看同-海拔森林带的分布高度,海拔高为阳坡。
四、小尺度地方性地分异规律
1;实际自然带与理论上的自然带相比较,如果一致就是陆地地域分异现象;如果不一致就是地方性分异规律。
2.小尺度空间范围内由于特殊自然地理要素影响产生的特殊地理情景或地理现象。
一般影响因素:
特殊地理现象举例:
①林线倒置是逆温的原因。
在一些有雪山和冰川的地区,来自雪山和冰川上的冷空气下沉,汇聚到河谷和盆地的底部,造成了一种山上的气温比山下高的情景,这就是所谓的逆温现象。使林线倒置。②.山腰林带是降水的原因。
在干旱地区,在一定的范围内,随着海拔上升,降水量递增,在一些高山的半山腰出现了所谓的最大降雨带。森林的出现受制于这条降水带,因此也就出现林带缠山腰的现象。
③地下水和冻土的影响。低处的河谷和盆地地下水位高,排水不畅,有冻土层存在,因此森林无法延伸至此。东北长白山和大小兴安岭有些地区,森林生长在山坡上,河谷和盆地是湿地,没有森林。在荒漠地区情况相反,森林出现在沿河两岸,出现在湖边和盆地。如塔里木河、和田河、克里雅河、黑河等沿岸的胡杨林。
④湿润区干热河谷只有灌丛草甸是焚风的原因。
在横断山区,一些河谷是干旱河谷,森林只出现在山顶,这应该是焚风所致。迎风坡把季风带来的降雨都留下了,越过山顶下沉的风又干又热,因此森林无法向下延伸。⑤内蒙古巴丹吉林沙漠有湖水冬季不结冰现象:
断层断裂,地下热水沿裂隙出露补给湖泊,水温偏高。
例题分析
巴丹吉林沙漠位于内蒙古西部,区域内大致可划分为湖泊区、外围区和周边区三部分。湖泊区内分布着大小湖泊近百个,湖水冬季不结冰,周边区为人类居住活动较多的区域。研究发现,湖泊区地表温度明显高于其它区域,具有“暖岛效应”。读巴丹吉林沙漠不同区域冬季白天和夜晚地表平均温度分布图,完成下面小题。
1.推测该区域湖泊的主要补给水源是
A.高山冰雪融水
B.地下水
C.大气降水
D.河流水
2.与白天相比,夜晚的湖泊区
A.暖岛效应消失
B.地面辐射增强
C.大气层较稳定
D.风力显著增强
3.相对于湖泊区,周边区昼夜温差较小的主要原因是
A.绿洲面积大
B.聚落分布多
C.距离海洋近
D.冬季多云雨
【答案】1.B2.C3.A
【分析】
1.“巴丹吉林沙漠位于内蒙古西部”这里的地形为高原,没有高山,所以该区域湖泊的主要补给水源不是高山冰雪融水,故A错误。该地为沙漠,表明大气降水很少,故C错误。当地为沙漠,地表径流较少,所以主要补给水源不是河流,故D错误。根据以上分析可以推断,该区域湖泊的主要补给水源最可能为地下水,故B正确。所以本题选B。
2.据图可知,夜晚湖泊区的温度高于外围区,暖岛效应依然存在,故A错误。与白天相比,夜晚的湖泊区温度较低,所以地面辐射会减弱,故B错误。白天湖泊区温度较高,且与外围区温差较大,有利于空气的上升运动,大气相对不稳定;夜晚,湖泊区温度较低,湖泊区与外围区温差小,大气相对稳定,故C正确。夜晚温差较小,压差也较小,所以风力也较小,故D错误。所以本题选C。
3.“周边区为人类居住活动较多的区域”,沙漠中,人类聚居在绿洲地区,绿洲地区的植被覆盖率较高,对气候的调节作用比较明显,所以相对于湖泊区,周边区昼夜温差较小,故A正确。聚落分布多,会导致温差较大,故B错误。“巴丹吉林沙漠位于内蒙古西部”可知该地距离海洋较远,故C错误。内蒙古西部距离冬季风源地较近,冬季风的性质为寒冷干燥,所以受冬季风影响,内蒙古西部地区冬季也是寒冷干燥的特点,故D错误。所以本题选A。
下图为“我国西部某山地北坡垂直带谱示意图”。据该山地海拔2500~3400m间的一小流域水量平衡实验资料,流域多年平均降水量为460mm,水量支出中蒸发占28%,下渗占2%,不产生地表径流。据此回答4~5题。
4.该小流域内水量支出占比最大的是
A.地表蒸发
B.植物截留和蒸腾
C.地下径流
D.转化为固态水5甲表示的自然带是
A.山地落叶阔叶林带
B.山地草原带
C.山地常绿阔叶林带
D.荒漠带
【答案】
4B5B
【解析】
第4题,根据材料,该地区的降水蒸发占28%,下渗到地下占2%,不产生地表径流,除去蒸发和下渗,小流域内水量支出还剩70%。地表蒸发只有28%,A项错误;根据图示,该地植被丰富,植物截留和蒸腾较大,可能是小流域内水量支出最大的一部分,故B项正确;地下径流由下渗补充而来,下渗只占2%,C项错误;该地区冰雪冻原海拔较高,2500~3400m应该没有固态水,D项错误。
第5题,甲自然带位于半荒漠带和山地针叶林之间,介于半荒漠和森林之间的应该是草原,所以甲自然带最可能属于山地草原带,故B项正确。垂直地带性植被的常见更替顺序是乔木—灌木—草甸,但在个别山区却存在植被呈逆向更替分布的情况,这种现象成为倒置的垂直地带性。
下图为“横断山区金沙江(28°N)两岸的植被垂直地带性分布”。读图完成6~7题。
6.该地金沙江畔的自然植被可能是
A.中温带落叶阔叶林
B.亚热带常绿阔叶林
C.亚热带干旱小叶灌丛
D.高山草甸
7.横断山区金沙江(28°N)两岸植被出现倒置垂直地带性分布的最主要原因是
A.海拔高,热量不足
B.受地形影响,出现焚风效应
C.谷底河畔风力强劲,蒸发旺盛
D.远离海洋,深居内陆,水汽难以到达
答案解释
6.C 根据材料,横断山区出现植被逆向分布情况,常见更替顺序是乔木—灌木—草甸。读图可知,寒温带暗针叶林带以下为暖温带半干旱灌丛及半湿润针叶林带,此为灌丛和针叶林的过渡地带,存在植被呈逆向更替分布的情况,谷底金沙江河畔温度更高、水分更少,分布的自然植被可能是亚热带干旱小叶灌丛,C正确,A、B、D错。
7.B金沙江河谷地区海拔低,气温高,热量充足,A错;横断山区金沙江畔植被出现倒置垂直地带性分布,主要是因为该地区山高谷深,山地的背风坡形成焚风效应,气候干旱,B正确;该地谷底河畔地形封闭,风力小,C错误;横断山区距离印度洋较近,D错。
8.阅读图文材料,完成下列要求。格达半岛位于俄罗斯西伯利亚地区,地表冻土广布,此处设立了西伯利亚纬度最高的自然保护区,驯鹿在广阔的苔原上栖息繁衍。随着气候变化,格达半岛及周边区域出现大量天坑,据调查其为地下甲烷在高压状态下爆炸形成的坑洞。甲烷是有机质在隔氧环境下分解而成,其对地表辐射的吸收能力是二氧化碳的二十余倍。下图为格达半岛位置示意图。
(1)简述格达半岛土层中多甲烷的原因。
(2)气候专家认为甲烷坑洞的出现将会加速全球变暖进程,请解释原因。
(3)说明甲烷坑洞对驯鹿生存的影响。
答案:
(1)格达半岛气温较低,土壤有机质积累较多;地表多冻土,隔绝氧气,土壤有机质在缺氧条件下分解形成甲烷;甲烷在冻土封闭环境下进行积累。
(2)全球变暖导致冻土消融,大量甲烷从土层进入大气层;甲烷对地表辐射的吸收能力强,增强温室效应,使得冻土消融加快,更多甲烷进入大气。
(3)甲烷坑洞导致驯鹿栖息地面积减小,趋于破碎化;坑洞对驯鹿的迁徙觅食造成安全隐患;坑洞释放的甲烷导致气温升高,驯鹿喜寒难以适应。
解析:
第(1)题,读图可知格达半岛处在极圈以内,纬度较高,气温较低,有机质分解速度较慢,为甲烷的形成提供了物质基础;结合图文材料可知,该区域冻土广布,众多的冻土层可很好地将氧气隔绝开来,从而为甲烷的形成提供了物理条件;由材料可知格达半岛冻土广布,冻土广布的环境下地面密闭性较好,甲烷不易泄露易积累。
第(2)题,该区域冻土广布,在当今已经全球变暖的环境下,冻土会大量融化,那么地下的甲烷将会泄露出去,进入大气中,甲烷会吸收大量的太阳辐射从而加剧全球气候变暖。地理图文综合整理
第(3)题,由图文材料可知大量的天坑的存在,破坏了完整的地表形态,破坏了驯鹿的活动场所,从而使其栖息地面积减小;大量天坑的出现驯鹿在觅食时容易失足跌入天坑内,从而威胁驯鹿的生命安全;天坑内释放的甲烷使该区域局部地区气温升高,使喜寒的驯鹿难以适应。
9.阅读图文资料,完成下列要求。
山地垂直带内部的分异规律,日益为地理学研究所重视。在山地苔原带,植物多样性存在随海拔升高呈单峰变化的规律:在山地苔原带下部,少数植物种类通过种间竞争获得优势,植物多样性较低;随着海拔升高,环境压力变大,种间竞争减弱,植物多样性升高;在更高海拔区域,适宜生存的植物种类减少。地理科考队调查某山峰的苔原带(海拔2000~2600米)时发现,该苔原带部分地区存在干扰,导致优势植物数量减少,植物多样性异常;阴、阳坡降水量与坡度差别不大,但植物多样性差异显著。
(1)确定该苔原带遭受干扰的坡向和部位,以及干扰强度的垂直分布特征。
(2)判断在未遭受干扰时,阴坡与阳坡苔原带植物多样性的差异,并说明判断依据。
(3)分析与阴坡相比,苔原带阳坡地表温度和湿度的特点及产生原因。
(4)说明从2300米至2600米,阴、阳坡植物多样性差异逐渐缩小的原因。
【答案】
(1)遭受干扰的坡向和部位:阳坡,苔原带的下部(中下部,2000~2300米)。
干扰强度分布特征:随海拔升高而降低(海拔越低,干扰越强烈)。
(2)(未遭受干扰时)阴坡较阳坡植物多样性高。
依据:(按单峰变化规律)阳坡苔原带的植物多样性最高值应在中部(2300米左右),低于阴坡最高值。
(3)特点:阳坡地表温度高、湿度低(水分条件差)。
原因:阳坡太阳辐射强,地表温度高,蒸发强度大;阳坡融雪早,蒸发历时长。
(4)随着海拔升高,阴、阳坡面积减小,植物种类减少,坡面差异对植物多样性的影响减弱。
【解析】
(1)由材料可知,山地苔原带呈单峰变化,在山地苔原带下部,少数植物种类通过种间竞争获得优势,植物多样性较低;随着海拔升高,环境压力变大,种间竞争减弱,植物多样性升高;在更高海拔区域,适宜生存的植物种类减少。按照一般变化规律,植物多样性应当先增加后减少,读图可知,阳坡曲线(虚线)呈单一变化,生物多样性始终呈减少趋势,说明受到了干扰。阳坡2000—2300米,植物多样性少,而在2300米以上,基本符合苔原带植被类型的变化规律,所以在2300米以下,干扰强度强,2300米以上,干扰强度减小,即随海拔升高而降低。
(2)读图并结合上题分析可知,阳坡苔原带植物多样性最高值应在中部2300米左右,低于阴坡最高值,所以未遭受干扰时,阴坡苔原带的多样性多于阳坡。
(3)阳坡受太阳光照时间较长,获得太阳辐射多,所以温度高。根据材料可知,阳坡与阴坡的降水条件、坡度差别不大,而导致阳坡与阴坡的植物多样性有明显差异,引起干扰的因素应为蒸发量大小导致的水分条件的差异,所以可以判断阳坡温度高,蒸发量较阴坡大,湿度小。
(4)由材料可知,在更高海拔地区,阴、阳坡面积减小,坡面差异对植物多样性的影响减弱;海拔升高,气温降低,热量条件变差,蒸发量减少,而水分差异也相应变小,阴、阳坡相互影响(水分、热量交换作用)增强,从而导致阴坡和阳坡的植物多样性差异减小。
10.读图文材料,完成下列问题。
蒙古高原地区属于典型的温带大陆性气候,非常干燥,大部分地区的年降水量在200毫米以下,生态环境脆弱,草地退化时,植被覆盖度降低。下图为蒙古高原部分地区年降水量分布及采样点植被覆盖度图。A地附近区域实行自由放牧,B地附近区域多年来推行禁牧、休牧和划区轮牧等草地管理举措。观察发现,A、B两地植被覆盖度差异明显。
比较A、B两地植被覆盖度差异并分析这种差异的形成原因。
【答案】
差异:A地比B地植被覆盖度低;
A地年降水量小于200mm,降水较少,植被生长条件差;A地区域施行自由放牧,草场破坏,荒漠化严重。
B地降水量大于200mm,降水较多,植被生长条件较好;B地区域多年来推行禁牧、休牧和划区轮牧等草地管理举措,合理放牧,防治草地退化效果好。
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