錢(qián)海義
(福建省廈門(mén)集美中學(xué), 福建 廈門(mén) 361021)
自然環(huán)境整體的服務(wù)功能是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存和發(fā)展的基礎(chǔ),是聯(lián)系自然環(huán)境和人類(lèi)社會(huì)的紐帶。20世紀(jì)以來(lái),隨著全球人口的快速增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,人類(lèi)從自然環(huán)境中獲取各種服務(wù)已逐漸超出自然環(huán)境服務(wù)功能的極限,使自然環(huán)境自身相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)被打破,影響人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。自然環(huán)境的演化過(guò)程,是在不同時(shí)間序列、空間層序中地理格局和過(guò)程耦合的結(jié)果。引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用時(shí)空綜合視角看待江西信豐縣崇墩溝小流域自然環(huán)境的演化,[1]從整體把握區(qū)域自然環(huán)境在不同時(shí)間序列、空間層序中的整體演化形式與特點(diǎn),能夠使學(xué)生掌握認(rèn)識(shí)地理事象和解決相關(guān)地理問(wèn)題的學(xué)科思維路徑,實(shí)現(xiàn)地理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育。
自然環(huán)境整體演化的本質(zhì)是要素的物質(zhì)遷移和能量轉(zhuǎn)換。[2]其或是由要素物質(zhì)遷移引起自然環(huán)境整體的空間格局改變,引發(fā)要素相互作用的過(guò)程改變、整體的系統(tǒng)功能改變,使環(huán)境整體演化;或是由要素相互作用的過(guò)程改變而引起自然環(huán)境格局的演化。建立地理事象時(shí)空尺度上的關(guān)聯(lián)性,是正確認(rèn)識(shí)自然地理環(huán)境整體演化的基礎(chǔ)。
問(wèn)題情境:崇墩溝流域位于江西省信豐縣贛江流域的源頭地區(qū)。其地表植被景觀更替大體經(jīng)歷了三個(gè)階段的演化,第一階段(45—0.2MaBP):沙漠—草地、灌叢—針闊混交林—闊葉林;第二階段(0.2MaBP—1990s):闊葉林—針闊混交林—灌叢、草坡—稀草荒山坡—紅層荒漠;第三階段(1990s至今):紅層荒漠—人工經(jīng)濟(jì)林(濕地松、馬尾松、杉木和竹林為主)。[3]
問(wèn)題探究一:從植物的生物多樣性、系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)及功能的角度描述崇墩溝流域地表植被景觀演替過(guò)程的特點(diǎn)。
通過(guò)閱讀文字資料,學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)崇墩溝流域地表植被景觀的演化從第一階段至第三階段,其演化過(guò)程所需的時(shí)間越來(lái)越短。從地表植被景觀演替過(guò)程上看,第一階段和第三階段地表植被的演替過(guò)程為正向演化,演替過(guò)程中植物生物多樣性及生物量逐漸增多,植物系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)從簡(jiǎn)單向復(fù)雜演化,與之對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能也逐漸完善;第二階段地表植被演替過(guò)程為逆向演化,演替過(guò)程中植物生物多樣性減少,系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)及功能趨于簡(jiǎn)單化。從整體上感知地理事象的演化是一個(gè)過(guò)程。教師要引導(dǎo)學(xué)生用動(dòng)態(tài)變化的視角去認(rèn)識(shí)地理事象的發(fā)生、發(fā)展和消退,使學(xué)生逐步養(yǎng)成用時(shí)間的視角去觀察和認(rèn)識(shí)某一地理事象的習(xí)慣。同一地理事象在不同時(shí)間序列上的發(fā)展變化趨勢(shì)是不同的,與之對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能也有差異。
基于“問(wèn)題探究一”的設(shè)置,引發(fā)學(xué)生思考:同一區(qū)域自然地理環(huán)境整體是如何隨著時(shí)間的推移而發(fā)生演化的,又是何種動(dòng)力因子的變化驅(qū)使著自然地理環(huán)境的整體演化?需要具體分析特定時(shí)間序列上要素的空間格局及其相互作用的機(jī)理是否因動(dòng)力因子的改變而發(fā)生了相應(yīng)的變化,以致自然環(huán)境的整體演化。
問(wèn)題情境:白堊紀(jì)后到第三紀(jì),我國(guó)地殼穩(wěn)定,大陸的氣溫較現(xiàn)在高。當(dāng)時(shí)季風(fēng)環(huán)流尚未形成,我國(guó)屬行星風(fēng)系的環(huán)流形式,氣候呈明顯的緯向分異。40MaBP印度次大陸與亞歐大陸聯(lián)結(jié),昆侖山、岡底斯山等地區(qū)上升;20MaBP青藏高原抬升至1000m左右;3.4—2.5MaBP青藏高原整體抬升至2000m以上;0.8—0.6MaBP 青藏高原經(jīng)兩次強(qiáng)烈的構(gòu)造抬升,高度超3000m(爬升氣流被迫繞流的臨界高度);0.2MaBP青藏高原強(qiáng)烈隆起,平均海拔超過(guò)4500m。
問(wèn)題探究二:描述青藏高原隆升過(guò)程的特點(diǎn);說(shuō)出青藏高原隆起對(duì)亞歐大陸地勢(shì)及對(duì)崇墩溝流域地勢(shì)變化的影響;說(shuō)明青藏高原的形成對(duì)三圈環(huán)流的影響及對(duì)崇墩溝流域氣候變化的影響。
通過(guò)對(duì)文字資料的分析可知,青藏高原的隆起是一個(gè)多階段、不等速和非均變的過(guò)程。[4]在地殼運(yùn)動(dòng)的階段性擾動(dòng)下,青藏高原漸變隆起,使亞歐大陸的地勢(shì)中部高、四周低,大陸中部隆起帶動(dòng)周?chē)貕K地勢(shì)整體抬升,使崇墩溝流域的地勢(shì)也有所抬高。高原對(duì)行星風(fēng)系環(huán)流的阻擋作用和對(duì)大氣環(huán)流產(chǎn)生的熱力作用都日趨增強(qiáng),使高原大陸在夏季為熱源形成低壓中心,在冬季為冷源形成高壓中心,[5]打破了原本的行星風(fēng)系環(huán)流形式,形成季風(fēng)環(huán)流,進(jìn)而使崇墩溝流域氣候轉(zhuǎn)變?yōu)閬啛釒Ъ撅L(fēng)氣候。據(jù)此建構(gòu)思維導(dǎo)圖如圖1所示。
圖1 青藏高原構(gòu)造抬升對(duì)地勢(shì)的影響及地勢(shì)抬升對(duì)三圈環(huán)流的影響
板塊運(yùn)動(dòng)促使的青藏高原及周?chē)貏?shì)的整體隆起,改變了亞歐大陸原本的地貌格局,進(jìn)而使地貌要素與其他要素間的相互作用關(guān)系發(fā)生改變,產(chǎn)生了新的功能,促進(jìn)了自然環(huán)境的整體演化。學(xué)生將地理環(huán)境的整體演化置于特定的時(shí)空尺度背景下進(jìn)行分析,能夠認(rèn)識(shí)到小尺度自然地理環(huán)境的整體演化,與區(qū)域大背景下的自然環(huán)境的整體演化息息相關(guān),與全球尺度的環(huán)境變化、區(qū)域與區(qū)域間的環(huán)境變化也存在一定的關(guān)聯(lián)性。
時(shí)空尺度范圍的選擇對(duì)把握自然環(huán)境整體和細(xì)節(jié)有重要影響,分析和解決地理問(wèn)題時(shí)需要根據(jù)具體情況和需要來(lái)選擇最優(yōu)尺度范圍,以清晰地觀察地理事象并做出正確決策。[6]
問(wèn)題情境:崇墩溝流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,低山丘陵地貌,地帶性植被為常綠闊葉林。據(jù)縣氣象站記載,崇墩溝流域年平均氣溫19.5℃,日平均氣溫≥10℃的時(shí)間有298天,年降雨量1517.3 mm,降雨集中在4~9月。土壤類(lèi)型主要為紅壤,其次是黃紅壤。自然土壤的土層厚度為30~80cm,均呈酸性反應(yīng),有機(jī)質(zhì)含量低,土壤普遍缺磷。土壤密度1.0~1.4g/cm3,總孔隙度40%~50%。
問(wèn)題探究三:說(shuō)明亞熱帶季風(fēng)氣候?qū)Τ缍諟狭饔蚣t壤成土過(guò)程及垂直剖面發(fā)育的影響;說(shuō)明崇墩溝流域紅壤對(duì)當(dāng)?shù)刂脖簧L(zhǎng)的影響。
通過(guò)獲取和解讀文字資料,學(xué)生調(diào)用已掌握的地理原理分析亞熱帶季風(fēng)氣候?qū)Τ缍諟狭饔蚣t壤成土過(guò)程及垂直剖面的影響。教師要引導(dǎo)學(xué)生從要素組合的視角深入認(rèn)識(shí)自然環(huán)境要素的相互聯(lián)系與統(tǒng)一演化,深入認(rèn)識(shí)階段性特定的自然環(huán)境要素空間結(jié)構(gòu)及對(duì)應(yīng)系統(tǒng)功能的形成。據(jù)此構(gòu)建思維導(dǎo)圖如圖2所示。
圖2 氣候?qū)Τ缍諟狭饔蚣t壤成土、垂直剖面發(fā)育的影響及紅壤對(duì)植被生長(zhǎng)的影響
自然環(huán)境的整體演化速度常因人類(lèi)活動(dòng)的影響而加快,進(jìn)而改變演化趨勢(shì)。在人為干擾自然環(huán)境要素及要素連鎖變化的推動(dòng)下,干擾的后果常被放大,導(dǎo)致人類(lèi)對(duì)自然環(huán)境變化產(chǎn)生的諸多不適應(yīng)。
問(wèn)題情境:崇墩溝流域蘊(yùn)含著豐富的稀土礦資源和氣候資源,隨人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要,從1990年開(kāi)始,開(kāi)發(fā)商在未采取任何環(huán)境保護(hù)措施的情況下,大量開(kāi)采稀土;同時(shí),大片森林被開(kāi)墾為果園,并配套建設(shè)機(jī)耕便道,造成了嚴(yán)重的水土流失。地表由點(diǎn)狀暴露向斑塊狀和片狀荒漠化演變,最終形成了牛肝地(紅層荒漠化),并引發(fā)了植物群落退化等問(wèn)題。展示不同演替階段下的植物群落與土壤特征變化(圖略)。
問(wèn)題探究四:說(shuō)明崇墩溝流域無(wú)序開(kāi)采稀土資源和改種果園對(duì)當(dāng)?shù)厮南到y(tǒng)、土壤系統(tǒng)產(chǎn)生的影響;說(shuō)明崇墩溝流域嚴(yán)重的水土流失對(duì)當(dāng)?shù)刂参锶郝渫嘶挠绊憽?/p>
通過(guò)分析崇墩溝流域無(wú)序開(kāi)礦及經(jīng)濟(jì)林種植對(duì)水文系統(tǒng)、土壤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的破壞及功能的退化所產(chǎn)生的影響,考查學(xué)生運(yùn)用綜合思維分析地理事象及其演變的邏輯思維能力。水文、土壤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其功能的退化,使崇墩溝流域植被演替脫離了濕潤(rùn)區(qū)的生態(tài)發(fā)展軌跡,形成旱生灌草叢群落,并最終失去生物生產(chǎn)力,變成寸草不生的裸地。[7]最終導(dǎo)致其原本的服務(wù)功能下降甚至喪失,進(jìn)而威脅人類(lèi)的生存和發(fā)展。因此,必須要樹(shù)立人與自然和諧發(fā)展的意識(shí),逆轉(zhuǎn)自然地理環(huán)境整體服務(wù)功能的退化趨勢(shì)。據(jù)此構(gòu)建思維導(dǎo)圖如圖3所示。
圖3 崇墩溝流域無(wú)序開(kāi)采稀土和改種果園對(duì)當(dāng)?shù)厮南到y(tǒng)、土壤系統(tǒng)產(chǎn)生的影響
時(shí)空尺度推繹,就是將一種時(shí)空尺度上所獲得的信息或結(jié)論推演至其他尺度上。[8]由于每一時(shí)空尺度都有其特殊性,因此某一種時(shí)空尺度上所獲得的信息或結(jié)論對(duì)其他尺度不一定具有很強(qiáng)的適用性。推演最重要的是將尺度視角、分析與綜合的學(xué)科邏輯思維方法應(yīng)用于不同尺度地理事象的分析上,培養(yǎng)學(xué)生分析與綜合的地理學(xué)科邏輯思維能力。
從過(guò)去到現(xiàn)在,崇墩溝流域自然地理環(huán)境的演變過(guò)程,地貌演變、氣候演變、土壤演變、植被演變、河流演變等過(guò)程都是隨著時(shí)間的推移而在不同層序的空間中同步進(jìn)行的;從現(xiàn)在至未來(lái),其自然地理環(huán)境整體將在各種動(dòng)力的作用下持續(xù)在動(dòng)態(tài)演化的過(guò)程中發(fā)展下去,并在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中體現(xiàn)它的整體性特點(diǎn),形成階段性地理空間結(jié)構(gòu)和功能。在地理教學(xué)中,通過(guò)預(yù)構(gòu)人為干擾和自然干擾下自然環(huán)境要素及其結(jié)構(gòu)和功能的變化,引導(dǎo)學(xué)生分析這種變化對(duì)系統(tǒng)格局與過(guò)程演化趨勢(shì)的影響,提出合理建議使人類(lèi)活動(dòng)適應(yīng)自然環(huán)境的演化,進(jìn)而形成“人地協(xié)調(diào)發(fā)展”的觀念,有利于實(shí)現(xiàn)地理學(xué)科的育人價(jià)值。