能量对于自然地理系统有什么意义

1. 加速自然界的能量转化会对原来的自然系统产生什么影响

关于我们现在所生活的一个自然界当中，自然界内部拥有很多的物资与资源，而这些东西都是为我们的那时候使用，我们利用这些东西创造了属于我们自己的人类社会，而且人类社会一直不断向前发展，也离不开这些各种资源的帮助，其中石油资源，煤矿资源，还有各种岩石，各种土地，各种植物动物这些等等，都是为我们人类提供生活所需的。但这些物质终将还会转化成能量，加速自然界的能量转化，会对原来的自然系统会产生怎样的影响？其中的情况大概有以下几点。

最后一点就是关于地球内部的能量资源加快会造成的结果就是我们人类面对这样的灾害可能会更加的频繁。就让火山龙江的一个转换方式，如果其能量转换越快的话，那么火山喷发和地震等爆发的情况也会越来越多。

2. 自然地理系统物质组成是

大气、水、生物、岩石

3. 能量与地球表面特征的相互作用

2.1.3.1 能量的组成及其关系

当电磁波入射到特定的地表特征时，与地表之间可能会发生3种能量相互作用，这在图2.4中可以用一个单位体积的水体加以说明。入射到水体上的电磁辐射能量以不同的比例关系分别被反射、吸收或透射。根据能量守恒原理，可以将这3种能量之间的关系表述为式中:E_I为入射能量;E_R为反射能量;E_A为吸收能量;E_T为透射能量。式(2.1)中所有能量的组成部分都是波长λ的函数。

地下水科学专论

图2.4 电磁能量和地球表面特征之间的基本相互作用

式(2.1)的能量平衡方程表达了反射、吸收和透射这三种机制之间的相互关系。关于能量之间的这种相互关系，有两点需要注意。首先，能量被反射、吸收和透射的比例会随地物类型和条件的不同而变化，这种差异性使人们可以区分图像上不同的地物特征。其次，波长的依赖性是指，即使是同一地物类型，反射、吸收和透射能量之间的比例也将会随着波长的变化而变化。因此，两个不同的地表特征在一个光谱波段内可能无法区分，而在另一个光谱波段内却表现出明显的不同。在光谱的可见光部分，这种光谱变化的视觉效果被称为色彩。例如，当物体强烈反射光谱中的蓝色部分时，就称物体是“蓝色”的，强烈反射绿色光谱区间时，就称物体为“绿色”的。因此，眼睛就是利用在光谱反射能量上的变化来辨别不同的物体的。

由于许多遥感系统是在反射能量占主导的波长区域工作的，所以地表特征的反射特性具有非常重要的意义。因此，通常以下面的形式来表达式(2.1)中的能量平衡关系:

地下水科学专论

也就是说，反射能量等于入射到特定的地表特征上的能量减去地表吸收与透射的能量。

物体反射能量的几何特性也是一个需要重点考虑的因素。这个因素是物体表面粗糙度的函数。平坦的表面会发生镜面反射，反射角等于入射角。粗糙的表面会产生漫反射，即向空间所有方向均匀反射。自然界中大部分地球表面既不是完全镜面反射体，也不是完全漫反射体，往往介于二者之间。

地表的反射特征可以通过反射能占入射能的比例，即反射率的测定而定量化。反射率是波长的函数，故称为光谱反射率ρ_λ，以百分数表示:

地下水科学专论

根据物体反射率与波长之间的函数关系而绘制成的曲线图称为反射光谱曲线。反射光谱曲线有助于人们对物体的光谱反射特性的深刻理解，并且会对人们选择某个特定应用所需要的遥感数据所在的波段产生非常重要的影响。

2.1.3.2 植被、土壤及水体的光谱反射率

图2.5显示了3种基本地表覆盖类型的典型反射光谱曲线:健康的绿色植被、干裸土(灰褐色壤土)以及清澈的湖水。图2.5中的曲线是实测大量地物样品后绘制的平均反射率曲线，对于每种地表特征其反射光谱曲线具有明显不同的特征。通常，这些曲线的形状反映了各地表特征的类型及其性质与状态。尽管各个地物的反射率会与平均反射率有很大出入，但是这些曲线能够反映光谱反射的一些基本特点。

图2.5 植被、土壤及水体的典型反射光谱曲线(据Swain等，1978)

健康的绿色植被的反射光谱曲线几乎总是表现为图2.5中所示的“峰和谷”交替变化的形状。光谱可见光部分的反射低谷是由植物叶子中的色素引起的。例如，叶绿素强烈地吸收波谱段中心约在0.45μm和0.67μm的能量(通常将这个谱带称为“叶绿素吸收带”)。因此，由于蓝光和红光波段的能量被植物叶片强吸收以及绿光波段的高反射，从而使健康的植被呈绿色。如果植物受到外界的胁迫而导致正常生长和发育的中断，就有可能降低甚至停止叶绿素的合成。结果导致叶绿素在蓝光和红光波段的低吸收，而红光波段的反射率却会增加，以至于人们所看到的植物变为枯黄色(绿光与红光的合成色)。

从可见光谱区到大约0.7μm的近红外光谱区，可以看到健康植被的反射率急剧上升。在0.7～1.3μm的光谱区间内，植物叶片能够将入射到其表面能量的40%～50%反射出去。由于这一光谱范围内的能量很少能够被吸收(小于5%)，所以其余的能量大部分透射过去。植物在0.7～1.3μm间的高反射主要是由植物叶片的内部结构引起的，由于不同种类的植物之间内部结构差别很大，所以通过对这一波段反射率的测定就可以区分不同的植物种类，即使它们在可见光波段具有相似的光谱反射特征。同样地，许多植物由于受到外界的胁迫而改变了在这一波段区间内的反射率。因此，人们常用工作在该光谱区的传感器来探测植物状况。植物冠层的多层叶片结构能够增加电磁波的透射与反射的机会。因此，近红外反射率随着冠层叶片层数的增加而增大，在叶片达到8层时反射率达到最大值(Bauer等，1986)。

在波长大于1.3μm的光谱区间，入射到植被上的能量基本都被吸收或反射，仅有很少的机会可以发生透射。在1.4μm、1.9μm和2.7μm处，反射率出现明显下降，这是由于叶片组织里的水分对这些波段的强烈吸收造成的。因此，这些光谱区间被称为水分吸收波段。而在吸收波段之间大约1.6μm和2.2μm处则会出现反射率的峰值。在波长大于1.3μm的整个光谱区间内，叶片反射率和叶片中的含水量大致成反比关系。因此，总反射率可以表示为叶片厚度及其含水量的函数。

图2.5中土壤的反射光谱曲线显示土壤反射率的峰、谷变化较为平缓，这是因为影响土壤反射率的因素较少作用在固定的波段范围。影响土壤反射率的因素主要包括土壤含水量、土壤结构(砂、粉砂及黏土三者之间的比例关系)、表面粗糙度、铁氧化物的存在以及有机物的含量等，而且这些因素是复杂的、可变的、彼此相关的。例如，土壤水分的存在将会降低反射率。而对于植被，这种影响在大约1.4μm、1.9μm和2.7μm处水的吸收波段上最为明显。土壤含水量与土壤结构之间存在密切的联系:粗粒的砂质土壤通常排水性好，因而含水量较低，反射率相对较高;排水性差的细粒结构的土壤通常具有较低的反射率。然而，如果没有水分的存在，那么土壤本身的反射率将会呈现相反的变化趋势:粗粒结构的土壤由于反射率较低而在亮度上比细粒结构的土壤更加灰暗。因此，一种土壤的反射光谱特性仅在一定的条件范围内才具有一致性。另外两个降低土壤反射率的因素为表面粗糙度和有机物含量。而土壤中含有铁的氧化物至少会在可见光波段明显降低土壤的反射率。

关于水的光谱反射率，最有代表性的特征就是近红外及其更长波段的能量被水体所吸收。简而言之，不论是水体本身(如湖泊、河流)，也不论其以何种形式存在于植物与土壤中，水分对这些波段能量的吸收永远都是存在的。水体的这种吸收特性，使利用近红外波段的遥感数据来定位和描绘水体变得非常容易。尽管如此，水体的其他各种特征主要还是通过可见光波段来反映。在这些波段区间内的电磁辐射能量与物质间的相互作用是非常复杂的，并依赖于若干相互联系的因素。例如，水体的反射辐射可以来自于水体表面(镜面反射)、水中悬浮物，或者水体底部。即使是在深水中，其底部的影响可以忽略，但是决定水体光谱反射特性的因素不仅是水体本身，还有悬浮在水体中的各种物质。

清澈的水体对于波长小于0.6μm的波段吸收很少，这些波段对于水体具有很强的透射性，其中尤以光谱中的蓝－绿波段的透射性最强。尽管如此，随着水体混浊度的变化(由于有机物或无机物的存在)，会引起透射率继而引起反射率的急剧变化。例如，因土壤侵蚀而含有大量悬浮沉积物的水体，其可见光的反射率一般比相同自然地理区域的清澈水体高得多。同样，水体的反射率也会随着所含叶绿素浓度的变化而变化。叶绿素浓度的增加导致水体在蓝光波段的反射率降低，而在绿光波段的反射率增加。这种变化规律已经被应用于通过遥感数据监测藻类的分布并估算其浓度。此外，反射率数据也可以用来测定低地沼泽植物中有无丹宁酸以及探测如石油和某些工业废物之类的污染物含量。

水体的许多重要特性，例如溶解氧浓度、pH值以及可溶盐的浓度等，并不能通过水体反射率的变化来直接观测。但是，有时候这些参数与观测到的反射率存在某种相关性。总之，水体的光谱反射率与这些特性之间存在着复杂的相关关系，必须用适当的参考数据来对所测得的水体反射率进行正确的解译。

4. 自然地理系统的能量转化中有什么作用

复试形式分为专业课笔试和综合面试 （1）专业课笔试：学科专业知识 （2）综合面试：专业素质、综合素质与能力、外语听力、口语测试 西北大学自然地理学硕士点有导师9人，长期以来，我校自然地理学在注重定量分析、生态化和应用研究的同时，积极吸收其他相邻学科的新成就和研究方法，立足黄土高原和秦巴山地，在区域生态环境和自然资源的评价、全球变化的区域响应、土地利用/覆盖变化及效应、3S技术应用等方面开展大量工作， 形成鲜明特色。区域生态评价理论与方法、土地利用/覆盖变化效应及农户行为响应、社会-生态系统对干旱适应力、秦巴山地植被对气候变化的响应等研究成果在学术界产生了较大的影响。可持续发展试验区建设规划、生态政区建设规划、生态功能区划等研究成果为国家和地方政府采用，得到高度的认同。 自然地理学是研究自然地理环境各种要素及其相互关系，阐明自然地理环境的结构、功能、物质迁移、能量转换、动态演变以及地域分异规律的学科。

5. 太阳能的转化在自然地理系统中有何意义

（1）太阳能决定一地的自然地理地带；
（2）太阳能决定一地的自然生产潜力；
（3）太阳能是自然地理系统的能量基础。

6. 生态系统的能量流动有什么意义

任何物质或元素都处在循环的某个阶段，他们通过生态系统中生物有机体和无生命环境之间的循环活动过程就叫做生态系统的物质循环，生态系统的物质循环和能量流动是紧密联系，不可分割的。能量在食物链中是向着一个方向逐级流动，不断消耗和散失，而物质则可被生物多次利用，在生态系统中不断地循环，或是从一个生态系统消失而又在另一个生态系统出现。这是物质循环和能量流动的重要特征。
（海洋中生产者体积小，但是群体大。消费者体积大）依据在生态系统中的功能可划分为三大功能类群：生产者、消费者和分解者。生产者通过光合作用不仅为本身的生存、生长和繁殖提供营养物质和能量，而且也为消费者和分解者提供唯一的能量来源。海洋生态系统中的生产者包括所有海洋中的自养生物，这些生物可以通过光合作用把水和二氧化碳等无机物合成为碳水化合物、蛋白质和脂肪等有机化合物，把太阳辐射能转化为化学能，贮存在合成有机物中。。太阳能只有通过生产者的光合作用才能源源不断地输入生态系统，然后再被其它生物所利用。值得提出的是，深海热泉生态系统的生产者能通过化能作用制造有机物，而陆地上没有这样的生产者。消费者是指依靠动植物为食的动物。直接吃植物的动物叫植食动物，又叫一级消费者，如大多数海洋双壳类、钩虾、哲水蚤、鲍等；捕食动物的叫肉食动物，也叫二级消费者，如海蜇、箭虫、对虾和许多鱼类等；以后还有三级消费者、四级消费者，直到顶位肉食动物。消费者也包括那些既吃植物也吃动物的杂食动物，如鲻科鱼类、只吃死的动植物残体的食碎屑者和寄生生物。分解者在任何生态系统中都是不可缺少的组成成分。它的基本功能是把动植物死亡后的残体分解为比较简单的化合物，最终分解为无机物，并把它们释放到环境中去，供生产者再重新吸收和利用。在全球生态系统的动态平衡中,资源分解的主要作用有:①通过死亡物质的分解,使营养物质再循环,给生产者提供营养物质;②维持大气中CO2浓度;③稳定和提高土壤有机物质的含量,为碎屑食物链以后各级生物提供食物;④改变土壤物理性状,改变地球表面惰性物质.因此，分解过程对于物质循环和能量流动具有非常重要的意义。此外，还有一些以动植物残体和腐殖质为食的动物，在物质分解的总过程中发挥着不同程度的作用，如沙蚕、海蚯蚓和刺海参等，有人把这些动物称为大分解者，而把细菌和真菌称为小分解者。它们在生态系统中的重要作用是把复杂的有机物分解为简单的无机物，归还到环境中供生产者重新利用。分解作用的意义主要在于维持全球生产和分解的平衡.

生物量指水体单位面积或单位体积内生物有机质的重量。在海洋，生产量一般随生物量增加而增加。周转率是指一定时间内新增加的生物量P与这段时间内平均生物量B的比率P/B系数。在海洋中，初级生产量以珊瑚礁和海藻床为最高，其变化趋势是由河口湾向大陆架到海洋而逐渐减少。占地球表面积71%的大洋，其生物生产力很低，所以有人将其称之为“生物学的荒漠。海洋初级生产力的季节变动是中等程度的，而陆地生产力的季节波动则很大，夏季比冬季生产力平均高60%。周转率一般都随生物量的增加而增加。从P/B比值(或称周转率)来看，个体越小的种类，P/B比值越大，虽然生物量小，但周转时间短，结果产量高。一般地，海洋的生物量比陆地增加的速度快。
海洋生态系统中的植食动物有着极高的取食效率，海洋动物利用海洋植物的效率约相当于陆地动物利用陆地植物效率的5倍。正是由于这一点，海洋的初级生产量总和虽然只有陆地初级生产量的1/3，但海洋的次级生产量总和却比陆地高得多在海洋中植食性动物对初级生产者的利用效率要高于陆地也高于肉食性动物以及杂食性动物对营养的利用率，因为在海洋中植食性 ...

7. 自然地理环境各要素间互相作用产生的新功能有哪些

1.平衡功能
自然地理各要素通过物质和能量交换(即相互作用),使自然地理要素的性质保持稳定的能力,这就是自然地理环境的平衡功能.
2.生产功能
生产功能是自然环境的整体功能而非单个地理要素的功能.生产功能主要依赖于光合作用,所以,生产功能是指自然地理环境具有合成有机物的能力.

8. 能量流动的意义

1：可以帮助人们科学规划,设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用.
2：能实现对能量的多级利用,从而大大提高能量的利用效率.
3;还可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效的流向对人类最有益的部分

热力学第二定律：不可能把热量从低温物体传到高体而不产生其他影响；不可能从单一热源吸取热量（能量）使之完全转换为有用的功（即下一级食物链的生物）而不产生其他影响。
生物界中物理学上的热辐射散失，是指放热前体是呼吸作用，那么其产生的能量不是全部用来进行自身代谢，生物需要维持体温，出汗蒸发使身体温度下降，呼吸作用是将吸收的食物转化为能量，但是只有一部分的能量留下了参与其本身身体代谢，转化为了稳定的物质（生物本身质量的增加）
这里的热能散失就和热力学第二定律描述的问题一样，我们做功但是功率永远达不到100%，在食物链中，能量的传递为单向并逐级递减，而能量传递的能量为10%~~~~20%。营养级越高则数量越少，即能量金字塔必定呈尖塔型。如此计算的话，可见食物链的环节和营养级数一般不超过5-6个。

能量传递效率的准确定义
能量通过链逐级传递阳能是所有生命活能量来源．它通过绿物的光和作用进入生态系统，然后从绿色植物转移到各种消费者．能量流动的特点是：1.单向流动--生态系统内部各部分通过各种途径放散到环境中的能量,再不能为其他生物所利用;2.逐级递减--生态系统中各部分所固定的能量是逐级递减的,前一级的能量不能维持后一级少数生物的需要,愈向食物链的后端,生物体的数目愈少,这样便形成一种金字塔形的营养级关系.
能量流动的起点是生产者通过光合作用所固定的太阳能。流入生态系统的总能量就是生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量。能量流动的渠道是食物链和食物同。流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的能量。如羊吃草，不能说草中的能量都流入了羊体内，流入羊体内的能量应是指草被羊消化吸收后转变成羊自身的组成物质中所含的能量，而未被消化吸收的食物残渣的能量则未进入羊体内，不能算流入羊体内的能量。一个营养级的生物所同化着的能量一般用于4个方面：一是呼吸消耗；二是用于生长、发育和繁殖，也就是贮存在构成有机体的有机物中；三是死亡的遗体、残落物、排泄物等被分解者分解掉；四是流入下一个营养级的生物体内。在生态系统内，能量流动与碳循环是紧密联系在一起的。
能量流动的特点是单向流动和逐级递减。单向流动：是指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级。一般不能逆向流动。这是由于动物之间的捕食关系确定的。如狼捕食羊，但羊不能捕食狼。逐级递减是指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流人后一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。能量在沿食物链传递的平均效率为10％～20％，即一个营养级中的能量只有10％～20％的能量被下一个营养级所利用。
能量金字塔是指将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，按营养级由低到高绘制成的图形成金字塔形，称为能量金字塔。从能量金字塔可以看出：在生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中损耗的能量也就越多；营养级越高，得到的能量也就越少。在食物链中营养级一般不超过5个，这是由能量流动规律决定的。
研究能量流动规律有利于帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流动向对人类最有益的部分。在农业生态系统中，根据能量流动规律建立的人工生态系统，就是在不破坏生态系统的前提下，使能量更多地流向对人类有益的部分。

9. 能源有什么重要性

能源历来是人类文明的先决条件。纵观古今，人类社会的一切活动都离不开能源，从衣食住行，到文化娱乐，都要直接或间接地消耗一定数量的能源。

能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础，在国民经济中具有特别重要的战略地位。能源相当于城市的血液，它驱动着城市的运转。

现代化程度越高的城市对能源的依赖越强，因为能源在维系以下重要功能：照明、交通、餐饮 、供暖 、降温 、自动化管理系统扽分。

(9)能量对于自然地理系统有什么意义扩展阅读：

能源按来源可分为三大类：来自太阳的能量。包括直接来自太阳的能量（如太阳光热辐射能）和间接来自太阳的能量（如煤炭、石油、天然气、油页岩等可燃矿物及薪材等生物质能、水能和风能等）。

来自地球本身的能量。一种是地球内部蕴藏的地热能，如地下热水、地下蒸汽、干热岩体；另一种是地壳内铀、钍等核燃料所蕴藏的原子核能。月球和太阳等天体对地球的引力产生的能量，如潮汐能。

参考资料来源：网络-能源

10. 绿色植物在自然地理系统的能量转化中有什么作用

1,将太阳能转化为化学能，储存在有机物质中
2,利用光能，将二氧化碳转化为氧气
3,通过蒸腾作用，向大气中蒸发水分，提高湿度