能量對於自然地理系統有什麼意義

1. 加速自然界的能量轉化會對原來的自然系統產生什麼影響

關於我們現在所生活的一個自然界當中，自然界內部擁有很多的物資與資源，而這些東西都是為我們的那時候使用，我們利用這些東西創造了屬於我們自己的人類社會，而且人類社會一直不斷向前發展，也離不開這些各種資源的幫助，其中石油資源，煤礦資源，還有各種岩石，各種土地，各種植物動物這些等等，都是為我們人類提供生活所需的。但這些物質終將還會轉化成能量，加速自然界的能量轉化，會對原來的自然系統會產生怎樣的影響？其中的情況大概有以下幾點。

最後一點就是關於地球內部的能量資源加快會造成的結果就是我們人類面對這樣的災害可能會更加的頻繁。就讓火山龍江的一個轉換方式，如果其能量轉換越快的話，那麼火山噴發和地震等爆發的情況也會越來越多。

2. 自然地理系統物質組成是

大氣、水、生物、岩石

3. 能量與地球表面特徵的相互作用

2.1.3.1 能量的組成及其關系

當電磁波入射到特定的地表特徵時，與地表之間可能會發生3種能量相互作用，這在圖2.4中可以用一個單位體積的水體加以說明。入射到水體上的電磁輻射能量以不同的比例關系分別被反射、吸收或透射。根據能量守恆原理，可以將這3種能量之間的關系表述為式中:E_I為入射能量;E_R為反射能量;E_A為吸收能量;E_T為透射能量。式(2.1)中所有能量的組成部分都是波長λ的函數。

地下水科學專論

圖2.4 電磁能量和地球表面特徵之間的基本相互作用

式(2.1)的能量平衡方程表達了反射、吸收和透射這三種機制之間的相互關系。關於能量之間的這種相互關系，有兩點需要注意。首先，能量被反射、吸收和透射的比例會隨地物類型和條件的不同而變化，這種差異性使人們可以區分圖像上不同的地物特徵。其次，波長的依賴性是指，即使是同一地物類型，反射、吸收和透射能量之間的比例也將會隨著波長的變化而變化。因此，兩個不同的地表特徵在一個光譜波段內可能無法區分，而在另一個光譜波段內卻表現出明顯的不同。在光譜的可見光部分，這種光譜變化的視覺效果被稱為色彩。例如，當物體強烈反射光譜中的藍色部分時，就稱物體是「藍色」的，強烈反射綠色光譜區間時，就稱物體為「綠色」的。因此，眼睛就是利用在光譜反射能量上的變化來辨別不同的物體的。

由於許多遙感系統是在反射能量佔主導的波長區域工作的，所以地表特徵的反射特性具有非常重要的意義。因此，通常以下面的形式來表達式(2.1)中的能量平衡關系:

地下水科學專論

也就是說，反射能量等於入射到特定的地表特徵上的能量減去地表吸收與透射的能量。

物體反射能量的幾何特性也是一個需要重點考慮的因素。這個因素是物體表面粗糙度的函數。平坦的表面會發生鏡面反射，反射角等於入射角。粗糙的表面會產生漫反射，即向空間所有方向均勻反射。自然界中大部分地球表面既不是完全鏡面反射體，也不是完全漫反射體，往往介於二者之間。

地表的反射特徵可以通過反射能占入射能的比例，即反射率的測定而定量化。反射率是波長的函數，故稱為光譜反射率ρ_λ，以百分數表示:

地下水科學專論

根據物體反射率與波長之間的函數關系而繪製成的曲線圖稱為反射光譜曲線。反射光譜曲線有助於人們對物體的光譜反射特性的深刻理解，並且會對人們選擇某個特定應用所需要的遙感數據所在的波段產生非常重要的影響。

2.1.3.2 植被、土壤及水體的光譜反射率

圖2.5顯示了3種基本地表覆蓋類型的典型反射光譜曲線:健康的綠色植被、干裸土(灰褐色壤土)以及清澈的湖水。圖2.5中的曲線是實測大量地物樣品後繪制的平均反射率曲線，對於每種地表特徵其反射光譜曲線具有明顯不同的特徵。通常，這些曲線的形狀反映了各地表特徵的類型及其性質與狀態。盡管各個地物的反射率會與平均反射率有很大出入，但是這些曲線能夠反映光譜反射的一些基本特點。

圖2.5 植被、土壤及水體的典型反射光譜曲線(據Swain等，1978)

健康的綠色植被的反射光譜曲線幾乎總是表現為圖2.5中所示的「峰和谷」交替變化的形狀。光譜可見光部分的反射低谷是由植物葉子中的色素引起的。例如，葉綠素強烈地吸收波譜段中心約在0.45μm和0.67μm的能量(通常將這個譜帶稱為「葉綠素吸收帶」)。因此，由於藍光和紅光波段的能量被植物葉片強吸收以及綠光波段的高反射，從而使健康的植被呈綠色。如果植物受到外界的脅迫而導致正常生長和發育的中斷，就有可能降低甚至停止葉綠素的合成。結果導致葉綠素在藍光和紅光波段的低吸收，而紅光波段的反射率卻會增加，以至於人們所看到的植物變為枯黃色(綠光與紅光的合成色)。

從可見光譜區到大約0.7μm的近紅外光譜區，可以看到健康植被的反射率急劇上升。在0.7～1.3μm的光譜區間內，植物葉片能夠將入射到其表面能量的40%～50%反射出去。由於這一光譜范圍內的能量很少能夠被吸收(小於5%)，所以其餘的能量大部分透射過去。植物在0.7～1.3μm間的高反射主要是由植物葉片的內部結構引起的，由於不同種類的植物之間內部結構差別很大，所以通過對這一波段反射率的測定就可以區分不同的植物種類，即使它們在可見光波段具有相似的光譜反射特徵。同樣地，許多植物由於受到外界的脅迫而改變了在這一波段區間內的反射率。因此，人們常用工作在該光譜區的感測器來探測植物狀況。植物冠層的多層葉片結構能夠增加電磁波的透射與反射的機會。因此，近紅外反射率隨著冠層葉片層數的增加而增大，在葉片達到8層時反射率達到最大值(Bauer等，1986)。

在波長大於1.3μm的光譜區間，入射到植被上的能量基本都被吸收或反射，僅有很少的機會可以發生透射。在1.4μm、1.9μm和2.7μm處，反射率出現明顯下降，這是由於葉片組織里的水分對這些波段的強烈吸收造成的。因此，這些光譜區間被稱為水分吸收波段。而在吸收波段之間大約1.6μm和2.2μm處則會出現反射率的峰值。在波長大於1.3μm的整個光譜區間內，葉片反射率和葉片中的含水量大致成反比關系。因此，總反射率可以表示為葉片厚度及其含水量的函數。

圖2.5中土壤的反射光譜曲線顯示土壤反射率的峰、谷變化較為平緩，這是因為影響土壤反射率的因素較少作用在固定的波段范圍。影響土壤反射率的因素主要包括土壤含水量、土壤結構(砂、粉砂及黏土三者之間的比例關系)、表面粗糙度、鐵氧化物的存在以及有機物的含量等，而且這些因素是復雜的、可變的、彼此相關的。例如，土壤水分的存在將會降低反射率。而對於植被，這種影響在大約1.4μm、1.9μm和2.7μm處水的吸收波段上最為明顯。土壤含水量與土壤結構之間存在密切的聯系:粗粒的砂質土壤通常排水性好，因而含水量較低，反射率相對較高;排水性差的細粒結構的土壤通常具有較低的反射率。然而，如果沒有水分的存在，那麼土壤本身的反射率將會呈現相反的變化趨勢:粗粒結構的土壤由於反射率較低而在亮度上比細粒結構的土壤更加灰暗。因此，一種土壤的反射光譜特性僅在一定的條件范圍內才具有一致性。另外兩個降低土壤反射率的因素為表面粗糙度和有機物含量。而土壤中含有鐵的氧化物至少會在可見光波段明顯降低土壤的反射率。

關於水的光譜反射率，最有代表性的特徵就是近紅外及其更長波段的能量被水體所吸收。簡而言之，不論是水體本身(如湖泊、河流)，也不論其以何種形式存在於植物與土壤中，水分對這些波段能量的吸收永遠都是存在的。水體的這種吸收特性，使利用近紅外波段的遙感數據來定位和描繪水體變得非常容易。盡管如此，水體的其他各種特徵主要還是通過可見光波段來反映。在這些波段區間內的電磁輻射能量與物質間的相互作用是非常復雜的，並依賴於若干相互聯系的因素。例如，水體的反射輻射可以來自於水體表面(鏡面反射)、水中懸浮物，或者水體底部。即使是在深水中，其底部的影響可以忽略，但是決定水體光譜反射特性的因素不僅是水體本身，還有懸浮在水體中的各種物質。

清澈的水體對於波長小於0.6μm的波段吸收很少，這些波段對於水體具有很強的透射性，其中尤以光譜中的藍－綠波段的透射性最強。盡管如此，隨著水體混濁度的變化(由於有機物或無機物的存在)，會引起透射率繼而引起反射率的急劇變化。例如，因土壤侵蝕而含有大量懸浮沉積物的水體，其可見光的反射率一般比相同自然地理區域的清澈水體高得多。同樣，水體的反射率也會隨著所含葉綠素濃度的變化而變化。葉綠素濃度的增加導致水體在藍光波段的反射率降低，而在綠光波段的反射率增加。這種變化規律已經被應用於通過遙感數據監測藻類的分布並估算其濃度。此外，反射率數據也可以用來測定低地沼澤植物中有無丹寧酸以及探測如石油和某些工業廢物之類的污染物含量。

水體的許多重要特性，例如溶解氧濃度、pH值以及可溶鹽的濃度等，並不能通過水體反射率的變化來直接觀測。但是，有時候這些參數與觀測到的反射率存在某種相關性。總之，水體的光譜反射率與這些特性之間存在著復雜的相關關系，必須用適當的參考數據來對所測得的水體反射率進行正確的解譯。

4. 自然地理系統的能量轉化中有什麼作用

復試形式分為專業課筆試和綜合面試 （1）專業課筆試：學科專業知識 （2）綜合面試：專業素質、綜合素質與能力、外語聽力、口語測試 西北大學自然地理學碩士點有導師9人，長期以來，我校自然地理學在注重定量分析、生態化和應用研究的同時，積極吸收其他相鄰學科的新成就和研究方法，立足黃土高原和秦巴山地，在區域生態環境和自然資源的評價、全球變化的區域響應、土地利用/覆蓋變化及效應、3S技術應用等方面開展大量工作， 形成鮮明特色。區域生態評價理論與方法、土地利用/覆蓋變化效應及農戶行為響應、社會-生態系統對乾旱適應力、秦巴山地植被對氣候變化的響應等研究成果在學術界產生了較大的影響。可持續發展試驗區建設規劃、生態政區建設規劃、生態功能區劃等研究成果為國家和地方政府採用，得到高度的認同。 自然地理學是研究自然地理環境各種要素及其相互關系，闡明自然地理環境的結構、功能、物質遷移、能量轉換、動態演變以及地域分異規律的學科。

5. 太陽能的轉化在自然地理系統中有何意義

（1）太陽能決定一地的自然地理地帶；
（2）太陽能決定一地的自然生產潛力；
（3）太陽能是自然地理系統的能量基礎。

6. 生態系統的能量流動有什麼意義

任何物質或元素都處在循環的某個階段，他們通過生態系統中生物有機體和無生命環境之間的循環活動過程就叫做生態系統的物質循環，生態系統的物質循環和能量流動是緊密聯系，不可分割的。能量在食物鏈中是向著一個方向逐級流動，不斷消耗和散失，而物質則可被生物多次利用，在生態系統中不斷地循環，或是從一個生態系統消失而又在另一個生態系統出現。這是物質循環和能量流動的重要特徵。
（海洋中生產者體積小，但是群體大。消費者體積大）依據在生態系統中的功能可劃分為三大功能類群：生產者、消費者和分解者。生產者通過光合作用不僅為本身的生存、生長和繁殖提供營養物質和能量，而且也為消費者和分解者提供唯一的能量來源。海洋生態系統中的生產者包括所有海洋中的自養生物，這些生物可以通過光合作用把水和二氧化碳等無機物合成為碳水化合物、蛋白質和脂肪等有機化合物，把太陽輻射能轉化為化學能，貯存在合成有機物中。。太陽能只有通過生產者的光合作用才能源源不斷地輸入生態系統，然後再被其它生物所利用。值得提出的是，深海熱泉生態系統的生產者能通過化能作用製造有機物，而陸地上沒有這樣的生產者。消費者是指依靠動植物為食的動物。直接吃植物的動物叫植食動物，又叫一級消費者，如大多數海洋雙殼類、鉤蝦、哲水蚤、鮑等；捕食動物的叫肉食動物，也叫二級消費者，如海蜇、箭蟲、對蝦和許多魚類等；以後還有三級消費者、四級消費者，直到頂位肉食動物。消費者也包括那些既吃植物也吃動物的雜食動物，如鯔科魚類、只吃死的動植物殘體的食碎屑者和寄生生物。分解者在任何生態系統中都是不可缺少的組成成分。它的基本功能是把動植物死亡後的殘體分解為比較簡單的化合物，最終分解為無機物，並把它們釋放到環境中去，供生產者再重新吸收和利用。在全球生態系統的動態平衡中,資源分解的主要作用有:①通過死亡物質的分解,使營養物質再循環,給生產者提供營養物質;②維持大氣中CO2濃度;③穩定和提高土壤有機物質的含量,為碎屑食物鏈以後各級生物提供食物;④改變土壤物理性狀,改變地球表面惰性物質.因此，分解過程對於物質循環和能量流動具有非常重要的意義。此外，還有一些以動植物殘體和腐殖質為食的動物，在物質分解的總過程中發揮著不同程度的作用，如沙蠶、海蚯蚓和刺海參等，有人把這些動物稱為大分解者，而把細菌和真菌稱為小分解者。它們在生態系統中的重要作用是把復雜的有機物分解為簡單的無機物，歸還到環境中供生產者重新利用。分解作用的意義主要在於維持全球生產和分解的平衡.

生物量指水體單位面積或單位體積內生物有機質的重量。在海洋，生產量一般隨生物量增加而增加。周轉率是指一定時間內新增加的生物量P與這段時間內平均生物量B的比率P/B系數。在海洋中，初級生產量以珊瑚礁和海藻床為最高，其變化趨勢是由河口灣向大陸架到海洋而逐漸減少。佔地球表面積71%的大洋，其生物生產力很低，所以有人將其稱之為「生物學的荒漠。海洋初級生產力的季節變動是中等程度的，而陸地生產力的季節波動則很大，夏季比冬季生產力平均高60%。周轉率一般都隨生物量的增加而增加。從P/B比值(或稱周轉率)來看，個體越小的種類，P/B比值越大，雖然生物量小，但周轉時間短，結果產量高。一般地，海洋的生物量比陸地增加的速度快。
海洋生態系統中的植食動物有著極高的取食效率，海洋動物利用海洋植物的效率約相當於陸地動物利用陸地植物效率的5倍。正是由於這一點，海洋的初級生產量總和雖然只有陸地初級生產量的1/3，但海洋的次級生產量總和卻比陸地高得多在海洋中植食性動物對初級生產者的利用效率要高於陸地也高於肉食性動物以及雜食性動物對營養的利用率，因為在海洋中植食性 ...

7. 自然地理環境各要素間互相作用產生的新功能有哪些

1.平衡功能
自然地理各要素通過物質和能量交換(即相互作用),使自然地理要素的性質保持穩定的能力,這就是自然地理環境的平衡功能.
2.生產功能
生產功能是自然環境的整體功能而非單個地理要素的功能.生產功能主要依賴於光合作用,所以,生產功能是指自然地理環境具有合成有機物的能力.

8. 能量流動的意義

1：可以幫助人們科學規劃,設計人工生態系統,使能量得到最有效的利用.
2：能實現對能量的多級利用,從而大大提高能量的利用效率.
3;還可以幫助人們合理地調整生態系統中的能量流動關系,使能量持續高效的流向對人類最有益的部分

熱力學第二定律：不可能把熱量從低溫物體傳到高體而不產生其他影響；不可能從單一熱源吸取熱量（能量）使之完全轉換為有用的功（即下一級食物鏈的生物）而不產生其他影響。
生物界中物理學上的熱輻射散失，是指放熱前體是呼吸作用，那麼其產生的能量不是全部用來進行自身代謝，生物需要維持體溫，出汗蒸發使身體溫度下降，呼吸作用是將吸收的食物轉化為能量，但是只有一部分的能量留下了參與其本身身體代謝，轉化為了穩定的物質（生物本身質量的增加）
這里的熱能散失就和熱力學第二定律描述的問題一樣，我們做功但是功率永遠達不到100%，在食物鏈中，能量的傳遞為單向並逐級遞減，而能量傳遞的能量為10%~~~~20%。營養級越高則數量越少，即能量金字塔必定呈尖塔型。如此計算的話，可見食物鏈的環節和營養級數一般不超過5-6個。

能量傳遞效率的准確定義
能量通過鏈逐級傳遞陽能是所有生命活能量來源．它通過綠物的光和作用進入生態系統，然後從綠色植物轉移到各種消費者．能量流動的特點是：1.單向流動--生態系統內部各部分通過各種途徑放散到環境中的能量,再不能為其他生物所利用;2.逐級遞減--生態系統中各部分所固定的能量是逐級遞減的,前一級的能量不能維持後一級少數生物的需要,愈向食物鏈的後端,生物體的數目愈少,這樣便形成一種金字塔形的營養級關系.
能量流動的起點是生產者通過光合作用所固定的太陽能。流入生態系統的總能量就是生產者通過光合作用所固定的太陽能的總量。能量流動的渠道是食物鏈和食物同。流入一個營養級的能量是指被這個營養級的生物所同化的能量。如羊吃草，不能說草中的能量都流入了羊體內，流入羊體內的能量應是指草被羊消化吸收後轉變成羊自身的組成物質中所含的能量，而未被消化吸收的食物殘渣的能量則未進入羊體內，不能算流入羊體內的能量。一個營養級的生物所同化著的能量一般用於4個方面：一是呼吸消耗；二是用於生長、發育和繁殖，也就是貯存在構成有機體的有機物中；三是死亡的遺體、殘落物、排泄物等被分解者分解掉；四是流入下一個營養級的生物體內。在生態系統內，能量流動與碳循環是緊密聯系在一起的。
能量流動的特點是單向流動和逐級遞減。單向流動：是指生態系統的能量流動只能從第一營養級流向第二營養級，再依次流向後面的各個營養級。一般不能逆向流動。這是由於動物之間的捕食關系確定的。如狼捕食羊，但羊不能捕食狼。逐級遞減是指輸入到一個營養級的能量不可能百分之百地流人後一個營養級，能量在沿食物鏈流動的過程中是逐級減少的。能量在沿食物鏈傳遞的平均效率為10％～20％，即一個營養級中的能量只有10％～20％的能量被下一個營養級所利用。
能量金字塔是指將單位時間內各個營養級所得到的能量數值，按營養級由低到高繪製成的圖形成金字塔形，稱為能量金字塔。從能量金字塔可以看出：在生態系統中，營養級越多，在能量流動過程中損耗的能量也就越多；營養級越高，得到的能量也就越少。在食物鏈中營養級一般不超過5個，這是由能量流動規律決定的。
研究能量流動規律有利於幫助人們合理地調整生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效地流動向對人類最有益的部分。在農業生態系統中，根據能量流動規律建立的人工生態系統，就是在不破壞生態系統的前提下，使能量更多地流向對人類有益的部分。

9. 能源有什麼重要性

能源歷來是人類文明的先決條件。縱觀古今，人類社會的一切活動都離不開能源，從衣食住行，到文化娛樂，都要直接或間接地消耗一定數量的能源。

能源是人類社會賴以生存和發展的物質基礎，在國民經濟中具有特別重要的戰略地位。能源相當於城市的血液，它驅動著城市的運轉。

現代化程度越高的城市對能源的依賴越強，因為能源在維系以下重要功能：照明、交通、餐飲 、供暖 、降溫 、自動化管理系統扽分。

(9)能量對於自然地理系統有什麼意義擴展閱讀：

能源按來源可分為三大類：來自太陽的能量。包括直接來自太陽的能量（如太陽光熱輻射能）和間接來自太陽的能量（如煤炭、石油、天然氣、油頁岩等可燃礦物及薪材等生物質能、水能和風能等）。

來自地球本身的能量。一種是地球內部蘊藏的地熱能，如地下熱水、地下蒸汽、乾熱岩體；另一種是地殼內鈾、釷等核燃料所蘊藏的原子核能。月球和太陽等天體對地球的引力產生的能量，如潮汐能。

參考資料來源：網路-能源

10. 綠色植物在自然地理系統的能量轉化中有什麼作用

1,將太陽能轉化為化學能，儲存在有機物質中
2,利用光能，將二氧化碳轉化為氧氣
3,通過蒸騰作用，向大氣中蒸發水分，提高濕度