氣候在地理環境形成和演變中的作用
A. 歷史上環境變遷的後果（從歷史學角度）
自然環境變遷的後果
自然環境變遷的後果
——《第七章 涇洛流域自然環境變遷的後果、原因、規律》第一節
王元林
載《涇洛流域自然環境變遷研究》
自然環境從地質時代經過歷史時期的變遷而至現今，在這一歷史發展過程中，涇洛流域自然環境各因子氣候、地形、水文、土壤、植被等都發生了較大的變化。今日黃土高原童山禿禿，林草稀少，溝壑多布，侵蝕沖刷嚴重，出現許多人地矛盾，成為中國二十多個貧困地區之一，這正是自然因素和人為因素共同作用下，破壞這一地區脆弱的生態環境所造成的。清楚涇洛流域自然環境變遷帶來的後果，面對現實，制訂相關政策，為當前這一地區的治理服務。
一、涇洛流域自然環境變遷帶來的最大惡果是水土流失日益加劇。新石器時代，涇洛流域植被良好，森林茂盛，草地肥美，各種動物棲息其間，這從今天涇洛流域數以千百計的新石器文化遺址中發現的大量動植物遺存足可證明。隨著人類社會的進步和發展，原始農業逐漸發展起來。起初，人們在河谷平原和高原之地小范圍開墾，對侵蝕沖刷影響不大。隨著人口增多，人們已不僅在自然條件優越的地區經營，就是生態環境脆弱之地，秦漢時已出現大規模地開墾高潮，隴東、陝北就是其中代表。隨後雖然東漢以後長達三百多年這一地區多以游牧民族為主，但農業在一些小的地區仍有經營①。隋唐人口增多，隋代隴東、陝北每縣就有上萬戶，隴東、陝北人口達120多萬人，遠遠超過了西漢。唐天寶時隴東陝北人口近百萬。陝北洛水流域近31萬人口，是西漢時的近2倍。宋金在隴東、陝北更是駐有大量軍隊，人口激增。以後各代，這一地區人口一直居高不下。明嘉靖時，雖人口較明初有所
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①譚其驤：《何以黃河在東漢以後會出現一個長期安流的局面》，《學術月刊》1962年第2期。
減少，但仍達近60萬，加上逃戶，亦有七八十萬之多。再加上沿邊駐有延綏、固原鎮兵，人口亦當超過百萬。「土人耕牧，鋤山為田」，開荒耕坡，「雖懸崖偏陂，天地不廢」。清乾嘉時這一帶人口達285萬人之多。雖然陝北僅44萬人，但開荒已至山坡險嶺，即使梁峁之地也不放過(詳後)。一般情況下，每增加一人，需增加耕地0.2—0.3頃。陝北、隴東自然還要多些。這樣伐林墾荒，帶來的結果只能使環境惡化，水土流失加劇。農墾之外，歷代在涇洛上游曾置有牧馬苑，牧馬啃食草根，苑田種植苜蓿或糧食，過度地放牧也會破壞當地植被，加重水土流失，只不過不如墾荒帶來的後果嚴重罷了。一般人對黃土高原墾荒帶來的後果認識還不是那樣清楚。據調查和推算，黃土高原在有森林覆蓋的條件下，土壤年侵蝕模數很小，只有100—200噸／平方公里，而毀林開荒，其年侵蝕模數可達10000—20000噸／平方公里，增加100倍。隴東慶陽、平涼，再加上隴西的定西地區，有面積約7萬平方公里以梁狀為主的黃土丘陵溝壑區，一般年侵蝕模數在8000噸／平方公里左右①。涇水上游侵蝕模數最強烈，年侵蝕模數可達1萬噸／平方公里左右。環縣北部丘陵溝壑區年侵蝕模數7769噸／平方公里，慶陽北部丘陵溝壑區7412噸／平方公里，隴東黃土高原溝壑區5746噸／平方公里。而黃龍山、子午嶺、關山(六盤山脈)土石山地森林區年侵蝕模數分別是238噸／平方公里、500噸／平方公里、800噸／平方公里②。其間森林起到的作用還是巨大的。隴東陝北間子午嶺，在同治回民起義前，墾殖指數高達25％—30％，其侵蝕強度相當於現在延安一帶，而年侵蝕模數已達8000—10000噸／平方公里③，水土流失已十分嚴重了。而今，涇洛流域水土侵蝕仍然十分嚴重。隴東、陝北大部分市縣水土流失面積佔到總土地面積的80％以上，環縣、慶陽、鎮原、涇川竟佔到100％，而森林較多的合水(水土流失面積佔到總土地面積57.75％)、富縣(42.05％)、黃陵(48.36％)、黃龍
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①山西大學黃土高原地理研究所：《黃土高原整治研究》，科學出版社，1992年，第13—14頁、18頁。
②中國科學院黃土高原綜合科學考察隊：《黃土高原地區綜合治理開發分區研究》，中國經濟出版社，1990年，第87頁。
③唐克麗等：《黃土高原人類活動對土壤侵蝕的影響》，《人民黃河》1994年第2期。
(49.14％)，水土流失所佔總土地面積稍低。陝北歷史上人口密度少，開發程度遠較隴東低，今森林仍保持不少，水土流失也就自然不如隴東嚴重，洛水含沙量自然也沒有涇水大。就是渭北旱塬一帶，長武(92.97％)、彬縣(93.84％)、旬邑(84.27％)、淳化(91.60％)、白水(91.63％)等，水土流失在總土地面積中所佔的比例仍然巨大①。昔日洛川塬所在洛川縣，今水土流失面積1500平方公里，佔全縣總面積83％。這里耕地面積較大，占墾殖指數25.6％，耕地中夏糧又占很大比重，夏收後農田休耕，又正值雨季，暴雨易使裸露的地表發生面蝕和溝蝕；溝頭延伸，溝道深切，溝坡變陡，又引起土體的崩塌、滑坡等重力侵蝕。朱牛鄉的月合溝在1923—1955年的32年間，溝頭延伸247米(平均每年7.7米)，溝床被切深8.6米，溝道加寬15.4米，共損失塬面耕地19.2畝，流失土壤77.6萬立方米。這樣的溝壑在黃土高原地區不勝枚舉。溝壑的增多，溝道面積增大，使地形更加破碎。今涇洛流域除原外，大量的梁、峁、溝等破碎地形遍地皆是。洛川朱牛鄉溝道面積已達48.5平方公里(總土地面積僅有90多平方公里)，坡度大於25。的陡坡又占溝道面積的53％②。洛川塬地如此，其他破碎地形溝壑之多，面積之大，就可想而知了。如此大量的土壤表層土被沖刷，土壤肥力自然下降。據統計，被沖刷的土壤中，每噸約含氮肥0.8—1.5公斤，磷肥1.5公斤，鉀肥20公斤。黃土高原每年要損失肥分5000萬噸，比黃土高原農業年施化肥量多好幾倍③。歷史時期，包括涇洛流域在內的黃土高原地區毀林開荒，輪荒亂墾，使宋時隴東陝北「腴田」、「肥田」後皆成為瘠田、薄田。志丹人曾流傳的這樣俗語：「山保安，牛羊山，米糧川」，當地應是富庶；而清咸豐時，保安(今志丹)「瘠貧之區，水土最劣，以耕稼則多不毛」④，水土流失造成的惡果已顯露出來。
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①中國科學院黃土高原綜合科學考察隊：《黃土高原地區資源環境社會經濟數據集》，中國經濟出版社，1992年，第222—223頁。
②中國科學院黃土高原綜合科學考察隊：《黃土高原地區重點縣綜合治理與經濟發展戰略規劃》，科學出版社，1991年，第154頁。
③山西大學黃土高原地理研究所：《黃土高原整治研究》，第18頁。
④咸豐《保安縣志》卷一《地理志》。
涇洛流域水土流失，像其他黃土高原地區一樣，帶來的更大災難是河流中的泥沙增多，河患頻增。今黃河泥沙含量已多達16億噸，其中陝西省每年輸入黃河的泥沙就達8億噸，佔到三門峽以上輸沙量的一半。大量的泥沙淤積在下遊河道中，使河道淤高，行洪不暢，易發生河患。今黃河下游成為「懸河」，正是歷史上泥沙淤積所造成的。而黃河下游洪水災害不斷，其根源正在包括涇洛流域在內的黃土高原水土流失帶來的泥沙。歷史上黃河下游大約有1575次洪水災害(包括溢、決、改道)，其中先秦時僅發生過7次漫溢，1次改道。西漢時，黃河下游發生3次漫溢，7次決口，2次改道，共發生12次河患。除其他原因外，西漢時由於在包括涇洛上游的黃土高原屯墾，發展農業，一定程度上加劇了水土流失，河患也隨之增多。東漢以後至隋的五百年間，黃河出現了相對安流的局面，這與黃土高原地區多以畜牧為主，水土流失程度大大減輕有關。唐和五代時，黃河河患增多，與唐五代時變牧為農有關①。宋金元時期黃河河患遠超以前各代，平均每10年分別發生6.5、5.5、27.3次。元時記載人口雖少，但編戶數字並不等於實際數字。明代共發生454次河患，平均每10年發生16.4次。清代發生485次，平均每10年發生17.9次。民國發生103次河患，平均每10年發生41.9次②。河患愈演愈烈，這無疑與人口增多，開墾荒坡溝地，水土流失加重有關。其間水土流失帶來的惡果不堪設想。
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①鄭肇經：《中國水利史》，商務印書館，1993年影印本，第102—104頁。
②譚其驤：《何以黃河在東漢以後會出現一個長期安流的局面》。
二、引起涇洛流域生態失衡，各種自然災害日益增多。涇洛上游為黃土高原腹地，生態環境脆弱，歷史上人們在這里發展農牧業，大力墾田，輪作荒田。特別是秦漢時移民屯墾，使這一流域農田栽培植被面積擴大。唐宋金時期，這里為邊防之地，人口增多，屯田面積大增，森林大為減少。明清民國時期，涇洛流域森林遭到徹底破壞。森林破壞，農地增加，水土流失加重，使這里本來就脆弱的自然環境難以恢復，原來森林被覆土壤，調節氣候，涵養水源，減少侵蝕的作用也就不復存在。人為干預自然環境能力的增強，無節制地破壞自然，使這一流域隨著時間的推移，自然災害發生的次數增多，發生頻率增加。雖然不是呈直線式上升，但災害日益增多的態勢已十分明了。將歷史上涇洛流域發生的旱澇、雹災、霜凍、蝗災、風沙、地震以及飢荒等災害作一綜合對比可以發現，涇洛流域在公元前2世紀至1世紀上半葉、6世紀下半葉至9世紀末、10世紀末至11世紀初、13世紀下半葉至14世紀初、15世紀中葉至17世紀上半葉、18世紀中葉至20世紀中期出現6次災害多發期。這些災害常常相伴發生，甚至一年中幾種災害並行，旱澇、旱蝗、旱雹、旱震、旱與風沙等災相互聯系，這些大災多相連發生，增加了災害的危害性。大災之後，又常出現瘟疫、飢荒，這在明清民國時期表現最為明顯。6大災期中，第一災害多發期發生28次大旱，5次洪澇。第二災害多發期僅西魏至北周和隋代，就發生17次旱災，8次雨澇。唐代旱災年達110次，澇災65次(其中旱澇同年22次)，冰雹30次，霜雪凍48次，蝗災(包括五代)21次。第三災害多發期為北宋初期，時間不足五六十年，卻發生旱災20次，雨澇12次，蝗災9次，雹災霜凍也發生不少。第四災害多發期為元代，旱災25次，澇災10次，蝗災7次，雹災12次，雖第三、四災害期發生次數不如第二災害期，但其發生頻率仍十分頻繁。明清民國時期自然災害增多，土壤瘠薄，隴東陝北農業難有太大起色，自然環境惡化的兆頭已經顯露出來。明至1949年涇洛流域共有12次大旱災期，3次大澇期。這些旱澇災害常常是毀滅性的。如萬曆第一大旱期(1582—1583年)的大旱，「人相食」，死屍枕藉。萬曆第二大旱期(1586—1587年)陝北延安「飢民多死亡」，隴東各縣大飢。天啟崇禎大旱期(1627—1631年)，麥苗盡枯，飢荒尤甚，人死過半，導致了明末大起義。崇禎末(1639—1641年)、康熙末(1720—1721年)、光緒初(1877—1878年)、光緒末(1899—1901年)、民國(1928—1931年)等大旱期亦危害巨大。除氣候原因外，明、清、民國涇洛流域少被覆，易發生乾旱。明代涇洛流域有63次雹災記錄，清代涇洛流域雹災記錄達247次，而民國則是年年有雹災記錄。霜雪凍災明代有52次，清代、民國有148次。雖存有記錄的失誤，但清代、民國霜雪凍災應高於明代。明代涇洛流域蝗災達45次，清代26次，民國11次，如此等等。由於涇洛流域大部分地區仰於天澤，災害發生的多少無疑影響收成的豐歉。水旱之外，涇洛上游即使霜雪雹災也容易導致飢荒出現。上游隴東、陝北出現飢荒的次數和規模遠多於下游關中，與上游自然災害多，自然環境惡劣有關。明以前涇洛流域飢荒出現的次數少。唐代，關中飢荒出現49次。宋代，涇洛流域發生16次飢荒。金代飢荒3次，元代27次。明代，涇洛流域共出現123次飢荒，全流域的飢荒45次，涇洛下游飢荒28次，上游隴東達30次，陝北洛水上游達20次。清代飢荒發生次數更加頻繁，共有167次飢荒，全流域飢荒7次，涇洛下游45次，隴東97次，陝北18次(統計數字不全面)。雖危害程度較明代小，但發生頻率無疑是歷代最高的。飢荒的出現除了人為原因外，大多與自然災害有關。明清涇洛流域自然災害增多，尤以隴東、陝北發生頻繁，大量的統計數字和無數事實足以證明，正是明清在涇洛上游鋤山為田，開山至頂，肆意毀林開荒，使墾田數增多，水土流失面積亦增大，抵禦災害的能力大大降低。自然災害增多，飢荒頻增，脆弱的生態環境已經惡化。
三、黃土高原自然環境的變遷，不僅使河流水文狀況惡化，而且使河湖湮塞，引起水荒。由於歷史時期大量砍伐林木，森林植被破壞，植物被覆作用降低，不但加速了水力侵蝕，河流泥沙增多，也使河流洪枯量變化大，暴漲暴落。唐時洛水、華池水等流域經過農業開墾，林木減少，洪水時「漂沙圻岸去，漱壑松柏禿」，水土流失較大，而像葦谷等一些小的支流，碧波盪漾，與洛水、華池水等還是有區別的，這里侵蝕較弱。清代，葫蘆河(即華池水)流域的子午嶺林區還未遭到破壞，河水清澈，仍可灌溉附近稻田①，河水清濁顯而易見。上述元時靈台的達溪河也還清澈，到清時也已濁浪滾滾。明嘉靖時稱今汭水還較涇水清澈，今情況雖然仍是汭清涇濁，但汭水已開始變混濁，上游華亭、崇信一帶林木減少，農田多辟。歷史上稱作黑水的諸河(古油水以及今直羅河等)今已難窺其原貌，多已變渾。原來稱作寧江的九陵川，清時水色澄碧，今也已變渾濁。不勝枚舉的事例足以證明，河流多已變渾，清流已少見。
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①道光《鄜州志》卷二《輿地部·水利》。
由於森林被覆減少，河流冬枯夏漲、暴漲暴落特點異常顯著。甘泉境的洛水支流，「春夏盈而秋冬涸」。即使洛水冬春時僅「水深二三尺，面闊七八丈」，可涉足而過，而夏季暴漲時，河川「一望無涯，浪高一二丈」。涇水流域亦是同樣。崇信縣各河「旱則河水清盈，汗下欲涓滴」，「潦則洶涌奔騰」，水勢浩大，洶涌澎湃，「漫無抑制」，洪涸特徵十分明顯。暴漲暴落，河患日益增加。歷史上涇水支流在平涼、涇川、靈台、鎮原、慶陽、環縣、寧州、正寧、合水、邠州等縣城旁都發生過河患。而且，河道泛濫亦趨亦烈。洛水流域的保安、鄜州、黃陵、同州發生過多次河水侵城的事件。鄜州城不斷地內縮，就是受歷史上洛水數十次泛濫的影響。就連一些小的支流也在明清時常常為患，平涼城東的浚谷水、涇川的古涇州城和今城外的諸溝水等等皆是如此。
河水含沙量大，暴漲暴落，泛濫不斷，自然難以航行。西周時，涇水已有航運。此後，「涇河水急石多，深淺不一，商船不致往來」。明清雖曾有試航之舉，但由於涇水水淺石多，難以行舟。洛水亦僅可行小船，航行里程僅在大荔以下。形成今天涇洛兩河難於航行的根本原因就是由於涇洛流域水文狀況惡化。
涇洛流域自然環境的變遷，還使這一流域水資源枯竭，水利工程難以實施，人們生產、生活難以正常進行，出現水荒。人們原來居於原上，隨著河流的下切，水源遠在深谷之中，往來取水十分不便。包括德靖砦、栲栳砦、金湯寨、鳳川寨等宋金時的軍寨，雖然修建時就建於高處，以利軍事需要；但仍考慮到在河川池泉之旁，以利飲用之便。隨著河流下切，飲水已成為軍寨生存的主要問題。其後這些軍寨大多廢棄，除軍事原因外，飲水不便也是一個重要原因。明清涇洛上游居民多向川穀泉池邊遷徙，就是考慮到水源問題。寧州城居馬蓮水、城北河、九龍水之交，而明時，城「內乏井泉」，與數百年來河流下切有關。類似情形在慶陽等處屢見不鮮。筆者去隴東、陝北考察，水窖和池塘遍布各個鄉村，吳旗、志丹一帶，有些在田間地頭，甚至公路兩旁，利用地勢將雨水匯聚、沉澱，以便使用。在這里，人們把水看作異常珍貴之物，節約用水已成人們的習慣。人們飲水都如此困難，農業生產只有靠降雨來決定豐歉了。建國前，隴東、陝北的水利工程寥寥無幾，正與河道下切、難以飲用有關。今涇洛上游一帶人們往往打數十丈甚至近百丈的深井，就是因為地表水難以飲用而不得不利用地下水。渭北旱塬一帶，「居民每苦地高乏水」，也修地窖以聚雨水。明清涇洛下游掀起打井高潮，與地表水枯竭，流水微小難以滿足灌溉需要有關。
涇洛流域河流泥沙較多，河患頻繁，還使涇洛下游諸湖面積縮小或消失，流域內諸泉湮廢。除氣候原因外，還因森林減少，泥沙增多，湮塞泉澤。涇洛下游的陽華(華澤、赤岸澤等)及其他諸湖的湮廢就是如此。甚至黃河下游的大野等大湖澤的消失，也是包括涇洛流域在內黃土高原水土流失，河道變遷，泥沙淤積的結果。
四、歷史時期涇洛流域植被和土壤的變化，使這一流域土壤承載力低，三料(燃料、飼料、肥料)短缺，土壤肥力下降，糧食畝產降低，土瘠民貧，農業生產徘徊不前。今天，造成黃土高原貧苦的主要原因就是這里生態環境失衡，水土流失嚴重，人地矛盾尖銳。大量的林木減少，地表裸露。明時，隴東「山無木兮山頂禿」，「山頭但有農驅犢」，濯濯童山之上仍植糜種菽①。清時，隴東土壤「瘠磽」，溝坡之苗多仰天澤，稼穡難成②。歷史時期涇洛流域由於人們長期的墾殖開發，致使原來開墾時還較肥沃的土地，開墾二三年後被迫撂荒，自然肥力盡失。這在隴東、陝北各州縣都是如此。不斷地撂荒輪耕，不斷地去開墾新的土地，使涇洛流域農業一方面墾殖面積不斷增加，水土流失面積也隨之擴大。而另一方面，土壤貧瘠，廣種薄收，人民仍然貧困不堪。洛川l縣一帶民眾就流傳這樣的俗語：「種上萬萬頃，哪怕一畝打半升」，人們不管收獲，「有牛沒牛盡管種」③。雖辛苦耕種一年，收獲卻寥寥無幾。正如咸豐時保安縣人所言，「荒山容易起風沙」，「不管年荒與歲豐，十年總有九年窮」④。原來是「牛羊山，米糧川」的保安，土地承載力大大降低，已難與昔日相比。道光時盧坤所作《秦疆治略》，幾乎陝北和渭北旱塬各州縣都是「地瘠民貧」。其實，隴東一帶「原以土質肥沃，農產富裕」，故歷史時期這里人口密度基本上較洛水流域大。加之這里原面較陝北一帶大，自然條件優越，故歷代開墾多所致力。由於濫墾濫伐，「墾殖無方」，只知擴大耕地面積，撂荒輪作，粗放式經營，「致使土地利用失調」，表層耕土「受雨水沖蝕而流走」，「良田敗壞，溝壑縱橫。耕田面積日漸支碎」。雖有施肥，但地力消耗和水土流失，使農業單產降低，經濟衰微。昔日茂密森林，今為濯濯童山。昔日良田與草原，今為「不毛之沙漠」⑤。隨著建國後這一地區人口的膨脹，人均耕地更少，人地矛盾更為突出。為了解決當地糧食問題，在相當長的時間內，仍走原來開荒種地，擴大耕地面積的老路子，使水土流失更為嚴重。人們越窮越墾，越墾越窮，農業終是惡性循環。傳統的粗放農業是今日這一地區積貧積窮的重要原因。
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①康熙《寧州志》卷一《地理·山川》引(明)李紳《山水歌》。
②(清)張澍：《天心篇》，收入《歷代詠隴詩選》。
③民國《洛川縣志》卷二四《方言謠諺志·俗諺》。
④咸豐《保安縣志》卷八《藝文》，(清)彭瑞麟《保安雜詠》。
⑤民國《甘肅鄉土志》第七章第八節《水土保持》。
涇洛流域森林草原減少，水土流失嚴重，不但使土壤承載力降低，糧食畝產減少，而且使這一地區像其他黃土高原地區一樣，燃料、飼料、肥料等三料出現短缺。長期以來，涇洛上游以林木、樹枝草灌和作物的秸桿為燃料，樹木燒光，就去刨樹根。樹根、秸桿燒完，就去刨草皮，挖草根，燒牛馬糞。這樣，自然使三料短缺，生計難以維持。寧夏、固原地區就是三料嚴重斷缺之地①。甘肅慶陽地區華池縣，從上世紀40年代開始，開荒種田，特別是建國後人口劇增，大量燒柴用材，使這里的子午嶺林區的森林和草原受到嚴重破壞。到80年代初，除東部幾鄉在子午嶺深林區外，其餘全縣其他地方已無林可砍，無荒可墾。相應地，水土流失加重。柔遠河在上世紀60年代輸沙量401.7萬噸，70年代增加到456.3萬噸。同時，全縣大小7700餘條溝至70年代末就有6300多條乾枯②。農業降產，薪材短缺，飼料、肥料亦成問題，自然環境已惡化。
歷史上，受水土流失和人們耕墾的作用，涇洛上游形成溝谷坡地的黃綿土及原地的黑壚土，前者肥力瘠薄，後者成為黃土高原較優良的土壤。而關中受人類長期耕墾和施肥作用，形成耕作性較好的填土。土壤的肥瘠自然影響到農業生產。關中由於自然條件好，地勢平坦，土壤肥美，灌溉便利，雖經自然和人類長期作用，但自然環境惡化的程度遠較隴東陝北輕，自然災害也遠較隴東陝北少。有些還因人類的參與，而使自然環境更適宜於人類的發展。前言關中出現的塿土，鹽鹼地改良自然對促進農業生產起到促進作用。同時，還應指出的是，關中涇洛下游森林減少，湖陂大多乾枯，地下水位下降，沿山及濱河一帶，礫石、沙子多隨洪流而淤積散布，洪潦成災，原來的「淤田」已變成了「淤沙」。農業生態環境惡化，北山旱塬一帶地形破碎，「地瘠民貧」，農業生產環境亦受到很大影響。沙苑自然環境惡化，水草減少，湖泉乾枯，已多出現風沙和沙徙現象，屯墾田地多為風沙侵佔。可見，涇洛下游自然環境的變化，也帶來一定的不良後果。
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①山西大學黃土高原研究所：《黃土高原整治研究》，第20頁。
②新編《華池縣志》第一編《地理志》。
總之，歷史時期涇洛流域自然環境的變遷，給這一流域帶來了積極和消極的影響。一方面使許多不良的如鹽鹼土、沙土等土壤得到了改造，培育出了更適宜於農業生產的填土、黑壚土等。歷史上關中有「膏壤」、「沃野」、「天府之國」的美譽，對糧食生產，推動社會進步仍起到了一定的積極作用；而另一方面，人們毀林墾荒，濫墾濫殖，縱火燒山，鋤山為田，使涇洛上游和渭北旱塬的生態環境遭到了空前破壞，水土流失嚴重，地形更加破碎。土壤肥力流失，河患增加，甚至對黃河下遊河道和湖澤等都帶來了嚴重危害。而同時，由於森林草原植被遭到破壞，涇洛流域自然災害明顯增多，尤以旱災最易發生，自然環境的免疫力大大降低。河患頻仍，暴漲暴落，泥沙含量大，多渾濁不堪，難於通航。湖泉池陂大多湮廢，人們生產、生活用水已成問題。由於土壤肥力下降，糧食單產降低，廣種薄收，土壤承載力降低，燃料短缺等，農業陷入惡性循環，人們越窮越墾，越墾越窮，使包括涇洛上游在內的黃土高原地區成為中國現今最貧困的地區之一。
B. 聚煤古地理環境和古氣候的演變
一、聚煤古地理環境的演變特徵
聚煤作用是在一定的古地理環境條件下發生的。我國地史時期隨著海陸變遷、海面變化和古植物演化，聚煤作用由淺海、濱海向鄰海和內陸逐步擴展和遷移，聚煤古地理景觀構成一個時空演化系列。早古生代煤形成於濱海—淺海環境，為菌藻類轉化而成的腐泥煤;晚古生代以海濱環境為主;中、新生代則從鄰海環境逐步過渡為以內陸盆地環境為主，聚煤作用范圍逐步擴大，聚煤古地理環境漸趨多樣化。
早古生代末，華北、塔里木、上揚子等陸塊隆起剝蝕，華南東部的古華夏海槽和西北的祁連海槽亦褶皺隆起，陸地范圍顯著擴大。晚古生代海侵沿襲了古華夏海槽和祁連秦嶺槽地的方向，早石炭世晚期(大壙期)海水曾達滇東、蘇北和皖南一帶。在短暫的海退期，沿陸緣濱海地帶形成小型三角洲平原、障壁潟湖和濱岸潮坪成煤環境，主要分布於上揚子—江南古陸東南緣和河西走廊一帶，是在海域不斷擴大的總趨勢下形成的，並顯示向陸地方向的穿時和遷移現象(圖12-1)。
圖12-1 早石炭世晚期古地理圖(據韓德馨等，1980，修改)
晚石炭世海域范圍進一步擴大，華南、西南的大部分地區淪為淺海碳酸鹽盆地。海侵范圍波及長期隆起的華北地塊，晚石炭世早期，海水由東、西兩側進侵，晚石炭世中晚期達到最大規模。華北聚煤盆地的古地理環境為陸表海、潟湖潮坪障壁體系和三角洲平原的區域配置和交換。主要煤層賦存於海進沉積序列，在盆地北緣形成東西向展布的厚煤帶。早二疊世伴隨蒙古大興安嶺海槽的封閉過程，大量陸源碎屑注入盆地，海侵范圍向南退縮，以淺水三角洲為主體的聚煤環境自北向南推移，呈現出山前沖積平原、濱海三角洲平原和潟湖海灣沉積環境的有序配置，賦煤層位逐步抬高，組成海退沉積序列。早二疊世早期形成盆地范圍的重要厚煤層，早二疊世晚期至晚二疊世聚煤作用則退縮於盆地的南緣地帶。
早二疊世華北、西北地區廣泛海退的同時，華南地區的海域范圍則繼續擴展，海水向西北側上揚子古陸區快速侵漫，沿古陸邊緣的潟湖潮坪環境發育早期含煤沉積，並迅速被廣海碳酸鹽沉積所代替。早二疊世晚期，由於東吳運動的影響，華南廣大地區隆起為陸，海水退居東南隅，在海西期造山帶的前緣堆積了濱海碎屑含煤岩系。晚二疊世早期，海水由西南方向再度進侵，但其強度已明顯減弱。在海域不斷擴大的趨勢下，華南地區呈現比較復雜的島海古地理景觀，岸線曲折，海陸穿插，沉積類型多樣。東南沿海為陸相、過渡相碎屑含煤沉積，盆地中部為濱海、淺海相碳酸鹽含煤沉積，黔西、滇東地區則持續發育大型三角洲復合體，為煤層最富集的地區。隨著海域不斷擴展，聚煤帶向古陸方向遷移。晚二疊世晚期，華南地區再次被廣海淹沒，以碳酸鹽和硅質沉積為主，含煤沉積則局限於川滇古陸東側的滇東、黔西和川西一帶(圖12-2)。
圖12-2 晚二疊世早期古地理圖(據韓德馨等，1980，修改)
古生代末至中生代初期是我國海陸變遷的轉折期，晚三疊世秦嶺以北及我國東部廣大地區隆起為陸，海區退縮於華南東南隅及西南地區，聚煤盆地主要分布於海陸交接的鄰海地區，聚煤古地理景觀具有「過渡型」特色。海水內侵受到限制，以富含半鹹水動物化石為特徵。華南東部以海灣型沉積環境為主，主要含煤層段賦存於盆地早期沖積扇粗碎屑發育的充填層序，各盆地充填差異顯著;中期各盆地與海域連通，形成地形復雜的海灣;晚期隨著海退過程再次出現聚煤作用，可延續至早侏羅世，但一般含煤性變差。西南地區以潟湖型沉積環境為主，由於河流注入而導致潟湖淡化，並逐步擴張超覆，向鄰海湖盆演化，主要含煤層段形成於濱湖三角洲平原環境。
侏羅紀早期西南和華南的海域進一步退縮，伴隨潮濕氣候帶的北移，早、中侏羅世聚煤盆地主要分布於昆侖—秦嶺構造帶以北地區，內陸盆地佔據主導地位。大型內陸盆地主要分布於西部地區，以湖盆為中心構成內流水系，呈現沖積扇、沖積平原—三角洲平原—湖泊沉積環境的有序配置，沖積平原和濱湖三角洲平原是主要聚煤環境。隨著盆地的演化，盆地充填經歷了沖積—湖泊—沖積充填層序的更替，形成上下兩個含煤組，一般以湖泊充填淤淺基礎上形成的上煤組含煤性較好。中、小型山間盆地和谷地主要分布於東部地區，常由於盆地充填淤淺而沼澤化，形成厚煤層。中生代晚期海域退縮於藏南和東北三江平原局部地區，並有濱海型含煤沉積分布。東北、內蒙古東部地區則廣泛發育內陸斷陷煤盆地，構成高地和湖盆星羅棋布的古地理景觀。盆緣斷裂活動和近源物質供應是控制盆地形成和演化的主導因素，沿盆緣斷裂分布的沖積扇的進積和退縮控制了盆地沉積環境的空間配置，聚煤環境出現於盆地演化的一定階段和盆地的特定部位，在湖泊淤淺的基礎上形成上部含煤段，常發育巨厚煤層。
新生代古近新近紀聚煤盆地主要分布於東北和西南地區，多為內陸斷陷或構造侵蝕盆地，瀕太平洋地區尚有濱海型和海灣潟湖型含煤沉積，與古近新近紀伸向陸地的指狀海相連通。內陸聚煤盆地常常賦存巨厚煤層，煤層一般出現於填充盆地向湖盆演化的過渡階段，煤層上覆為湖相泥岩或泥灰岩。
二、主要聚煤期的古氣候
聚煤期的古氣候是影響沉積盆地充填和聚煤作用的重要因素之一，適宜的古氣候條件對植被的發育和泥炭聚積起了重要作用，分析各聚煤期的古氣候狀況有助於了解聚煤盆地的時空分布和充填物特徵。
(一)晚古生代聚煤期古氣候
早石炭世的古氣候比較單一，植物界剛剛擴展到陸地，只能在溫暖潮濕的氣候條件下生存。早石炭世發育的擬鱗木植物群不具年輪，植物化石分布於南、北半球，甚至現在的北極地區，絕大部分地區相當於熱帶、亞熱帶氣候。我國絕大部分地區屬於擬鱗木植物群分布區，僅內蒙古、東北北部局部地區見有安加拉植物群分子，說明局部氣候略為溫涼。
晚石炭世植物地理分區已經形成，可區分為4個植物群類型，即安加拉植物群、岡瓦納植物群、歐美植物群和華夏植物群。其中，前二者屬於溫帶氣候，後二者則屬於熱帶、亞熱帶氣候。我國除東北、新疆北部屬安加拉植物群，藏南屬岡瓦納植物群外，絕大部分地區為華夏植物群。鱗木非常繁盛，莖上氣孔構造發育，輝木莖皮層中含有大量附生根，為熱帶、亞熱帶濕潤氣候帶的產物。此外，中亞一條北西向的乾燥帶東延至我國西北地區。
二疊紀植物演化更加明顯，植物地理分區清楚。天山以北、內蒙古北部和東北北部為安加拉植物群分布區，屬於溫帶半潮濕氣候。岡瓦納植物群主要分布於藏南地區，以舌羊齒為主，代表溫帶或冷溫帶半潮濕氣候。我國大部分地區為華夏植物群分布范圍，貴州西部峨嵋山玄武岩組、龍潭組和長興組中發現的豐富的輝木，反映了熱帶雨林氣候條件下的生態特徵。華北地區輝木不發育，大羽羊齒類形體較小，屬於亞熱帶半潮濕氣候。晚二疊世華北地區南部仍持續溫暖潮濕氣候，有煤層和紫斑泥岩發育，但從整個沉積物類型和植物化石組合判斷，我國西北、華北廣大地區的氣候已漸趨乾燥，乾燥帶由西向東擴展，聚煤作用終止(圖12-3)。
(二)中生代聚煤期古氣候
早、中三疊世我國大部分地區處於乾燥氣候帶，中三疊世末華南地區轉為熱帶、亞熱帶潮濕多雨氣候，發育叉羽羊齒植物群，其中蘇鐵植物占據優勢。華北、西北地區則以木賊、類丹蕨、束脈蕨等旱生耐涼植物為主，代表溫帶半潮濕氣候。早、中侏羅世我國南方蘇鐵、真蕨植物特別繁茂，代表熱帶、亞熱帶氣候，北方則以真蕨、松柏類和銀杏類為主體，代表了一種針葉、闊葉混交林植被景觀，總體上這一植物群是亞熱帶—暖溫帶氣候的反映。中侏羅世中晚期紫色沉積增多，礦物成熟度降低，蒙脫石含量增高，植物化石缺乏，反映氣候漸趨乾燥。早、中侏羅世北方潮濕氣候帶的分布與古地中海海洋氣團的北移、東進有關，從而增大了這一內陸地區的降雨量，形成了許多重要的聚煤盆地。
晚侏羅世全球氣候有較大變化，中亞一帶乾燥氣候區擴大，我國南方廣大地區屬熱帶、亞熱帶乾旱氣候，晚侏羅世、早白堊世沉積基本為紅層。北方，尤其是陰山以北地區，以松柏、蘇鐵、銀杏等植物為主，具有年輪，氣候季節分明，屬溫帶氣候。東北和內蒙古東部地區潮濕多雨，植物繁茂，形成了上百個斷陷煤盆地，這一地區受到古太平洋季候風的影響。我國境內中生代乾旱氣候帶和潮濕氣候帶自西南向東北逐步推移，導致晚三疊世、早—中侏羅世和晚侏羅早白堊世聚煤帶有規律的時空分布。一般來說，潮濕氣候帶和構造拗陷、斷陷帶的疊合決定了聚煤盆地發育的部位。
(三)新生代聚煤期古氣候
古近紀我國自北而南跨越了暖溫帶和亞熱帶、熱帶兩個植物區，是木本被子植物繁盛階段。新近紀氣候有緩慢變冷的趨勢，亞熱帶北界南移。隨著青藏高原的隆升，受海洋氣團控制的潮濕氣候帶移至雲南和華南沿海地區，在滇中、滇東等地形成數百個小型煤盆地。歐亞大陸腹地則日趨乾燥，大面積呈現草原植被景觀。古近新近紀位於北半球的兩條潮濕氣候帶和一條乾旱帶以北西南東方向穿越全國，乾旱帶的分布范圍由新疆經青、甘、寧、陝而達於閩、浙沿海，這一廣闊的乾旱氣候帶是聚煤盆地分布的一級控制因素，加之印度洋和太平洋季候風的影響，以致我國古近新近紀煤盆地主要分布於東北和西南地區。
C. 區域環境演化背景
一、自 然 環 境
黑河流域地處歐亞大陸腹地，受青藏高原的影響，印度洋水汽北進受阻，又遠離海洋，太平洋水汽至此減弱，而大西洋氣流受天山和蒙古高原的影響，對該區影響也很小，因此該區降水稀少，是我國最為嚴重的乾旱區之一。
黑河流域所處的地理位置、氣候條件、地貌條件、第四紀以來的氣候變化和水系變遷及盆地生態地質環境演化，決定了該區地下水形成與循環演化過程和特徵。
（一）構造與地貌格局控制
黑河流域的地質構造復雜，一系列NW和近EW向的中生代大斷裂造成規模不等的南部和北部兩列構造盆地。南部盆地緊鄰祁連山，位於黑河流域的中游區，具有山前或山間斷陷盆地的特徵，在盆地南緣為大型沖斷層組成的疊瓦式構造，這組壓性斷裂連同祁連山褶皺帶一起形成阻水屏障，使山區大部分地段的地下水難以直接進入盆地；北部盆地屬於邊緣斷陷盆地，其邊緣為巨大的斷裂。地質構造以及所形成的地貌形態，對地下水系統形成起著決定作用。
（二）全球變化下氣候環境演變基礎
全球變暖，總體上引起地球表面蒸發量和蒸騰量增加，因而引起降水量增加。GCMs等氣候模型模擬結果表明，當地球溫度上升1.5～4.5℃時，全球平均降水量增加3%～15%，但是在時間與空間分布上是極不均勻的，一些地區的降水量增加，而另一些地區的降水量可能減少。在全球變化中，不同下墊面的地區具有不同的變化過程和響應特徵。
我國西北內陸黑河流域是全球變化中一個比較敏感的區域，冰芯、湖泊沉積、樹木年輪、歷史文獻記錄和地下水演化同位素信息以及現代氣象記錄等，都記載了西北乾旱地區氣候演變的歷史過程。在西北內陸乾旱區，一方面流域內自源頭向尾閭，跨越了不同的氣候帶；另一方面內陸河流域具有鮮明的垂直景觀結構特徵，山區可以劃分為高山冰雪凍土帶、中山植被帶和低山荒漠帶，山前盆地則包括綠洲和荒漠。黑河流域是西北若干個內陸流域中一個比較典型的流域，在其流域尺度內的不同景觀帶，存在著不同氣候變化過程（表3-1）。
黑河和討賴河是黑河流域的兩條重要河流，也是該流域平原區地下水的主要補給來源和陸地水循環的重要鏈條，其水文特徵如表3-2所示。在黑河幹流流域上游區，從山口的海拔1700 m到冰川區的海拔4700～4800 m，相對高差3000 m左右，平均海拔為3600 m。在討賴河流域上游區，從山麓海拔2000 m到河源區海拔5000 m左右，平均海拔約為3800 m。由於黑河流域水循環系統補給源區地處內陸高寒山區，冰川、積雪和凍土的發育對地表徑流和平原區地下水形成與更新變化都具有重要影響，並且通過源區上述特殊的水文要素與氣候密切相關聯，以至黑河流域的地表徑流和平原區地下水循環對區域氣候變化必然作出響應。
表3-1 黑河流域景觀分帶及其水文效應
表3-2 黑河流域主要河流水文特徵
黑河幹流是研究區內最大的河流，發源於祁連山區，出山後進入張掖盆地，經正義峽，穿越鼎新，向北注入額濟納盆地的居延海。居延海為黑河幹流的尾閭湖泊。自山區降水、冰雪融水和基岩裂隙水補給匯流形成地表徑流開始，至下游區，沿途地下水與地表水之間至少經歷了3次相互轉化過程，以至平原地下水的形成、循環和更新都與地表河流之間存在依存關系，構成「河流-地下水」系統，彼此密切相關，與源區氣候變化緊密相連。
黑河流域的地理位置決定了濕潤的夏季風難以到達和西風氣流的水汽不足，高山與盆地相間分布，沙漠與綠洲並存，河流與湖泊共存的這種獨特的氣候和地貌特徵，決定了該區水循環和地下水形成及其時空變化規律。
本次研究在黑河流域張掖盆地、酒泉盆地和額濟納盆地遴選了3個環境演化剖面，系統采樣36組，通過孢粉、易溶鹽、有機質、碳酸鹽組分和顆粒分析，結果表明：1～21組樣中（距今時間3400年以來）旱生草本植物佔83%～91%，反映灌叢草原-荒漠草原植被類型，冷干氣候；22～30組樣中（距今時間約3400～8200年），濕生水生草本植物含量28%～47%，反映草甸草原-灌叢草原植被類型，冷濕氣候；32～36組樣中（距今時間約8200年前）旱生草本植物佔75%～90%，反映灌叢草原-荒漠草原植被類型，冷干氣候。
近3000年來，黑河流域的區域氣候變化總趨勢是向冷干發展，近500年來是干濕波動乾旱化，近百年來是偏暖干，近50年來年降水量和地表徑流量總體呈現增加過程。
二、下游區生態與地質環境演變
下游區是黑河流域水循環和物質輸運的排泄與堆積區，其生態、地質環境變化和流域水文與水循環狀況密切相關。該區生態與地質環境演變是黑河流域水循環條件演化的直接結果。
黑河流域下游的額濟納荒漠平原，系指阿拉善以北、阿爾泰山以南、巴丹吉林沙漠與走廊平原之間的荒漠平原，面積約3.0×104 km2，位於東經99°30′～102°00′，北緯40°20′～42°30′。額濟納盆地深居內陸腹地，為典型的大陸性氣候，具有降水量小，蒸發強烈，溫差大，風大沙多，日照時間長等特點。黑河幹流是進入該區的唯一季節性河流，稱弱水。
（一）生態與環境地質演變歷史
在額濟納盆地，中生代以前是一片海洋，至中生代演變成陸地。該區白堊紀地層缺失，表明晚期經歷了剝蝕過程。進入新生界，這里發生了幅度不大的沉降，沉積了上新統苦泉組，在盆地邊緣有膏鹽沉積，說明當時氣候乾熱。
進入第四紀，額濟納盆地再次發生幅度不大的下降，淪為湖盆，氣候寒冷濕潤，沉積了數百米的冰水相和湖相鬆散物質。至晚更新世末期，氣候又趨乾旱，湖泊退縮，河流顯現，平原遭受剝蝕，沙漠開始誕生。
至全新世，氣候再度乾旱，平原遭受風沙侵蝕出現沙漠化，巴丹吉林沙漠擴大。在早全新世出現增溫多雨過程。中全新世出現大暖期，湖泊水面一度為西北最大的湖泊。晚全新世，氣候旱化過程明顯，湖泊水域急劇萎縮，旱區植被增多，但是據史料記載湖泊面積仍然保持數百平方公里。
有人類歷史以來，人類對居延海地區環境的影響日趨強烈。據史記《匈奴傳》記載，早在漢武帝時，在對匈奴的戰爭中占據了河西走廊，設置了河西四郡，居延地區歸屬張掖郡。公元前104年（太初元年），正式設置居延縣，並派路博德駐守，他一面在居延城及額濟納河沿岸修築工事以抵禦匈奴，一面在居延海附近開渠屯田。從出土的文物和現今的城牆、井、渠等遺跡，反映出當時開發的盛況大約延續了兩個世紀之久。
漢代以後，該地區軍事重要性減弱，經濟活動遠不如漢代那樣活躍，直至9世紀古居延地區才再度繁榮。歷史資料表明，在9～14世紀，這里是少數民族西夏的重要居住地，在三角洲上部的黑城一帶，西夏曾建威福軍。西夏及元代的開發曾沿用了漢代墾區，但范圍已偏於三角洲的中上部，遠未達到漢代墾區的范圍。
14世紀中葉（1359～1372年），黑城在元末明初戰爭中毀滅，居民內遷，墾區開始廢棄。之後，古居延三角洲地區的生態環境開始明顯的退化，使黑城及周圍大片土地淪為荒漠。
（二）近50年生態地質環境變化
近50年以來，由於山區來水量減少和上游用水量增加，特別是20世紀50年代末大興水利建設，截斷了討賴河進入額濟納地區的徑流，致使面積達253 km2的西居延海於1961年全部乾涸，24.5 km2的東居延海也變成了間歇性湖泊，進入90年代則完全乾枯（張惠昌，1994），風沙進一步侵襲，使生態環境更趨惡化。
由於河水流入量的減少，依賴河水滲漏為主要補給來源的地下水亦呈減少趨勢，並由此引發了一系列生態環境地質問題，例如地下水水位下降、土地旱化、鹽漬化、沙漠化及植被退化等。
1.區域地下水水位下降
根據調查和動態監測資料分析，多年來區內地下水水位呈現程度不同的下降過程，特別是在中游南部盆地洪積扇群帶，地下水水位下降幅度為0.2～0.9 m，東部民樂山前降幅較大，張掖盆地西部、酒泉盆地南部山前降幅較小。在中游區細土平原帶，地下水水位呈基本穩定趨勢。額濟納盆地的地下水水位呈緩慢下降過程，降幅為0.03～0.15 m，該盆地的南部降幅大，北部降幅小。
通過對00927部隊完成的1979～1980年1∶20萬區域水文地質普查報告中45個水文點實地調查表明，至1988年僅8年左右時間，除部分人工灌溉耕地和草場外，地下水水位普遍下降了0.3～1.5m，平均下降0.75m（圖3-1），沿河約有800餘眼水井乾涸，約佔全區總井數的20%。
圖3-1 黑河流域下游區額濟納荒漠區觀測點地下水水位埋深對比圖
地下水水位下降，導致泉水不斷衰減。黑河流域中游區在20世紀60年代的泉水量多年平均為22.6×108 m3/a，70年代為16.1×108 m3/a，至90年代末減為14.2×108 m3/a，泉水年衰減率達到2.75%。1999年實測泉水量只有4.5×108 m3。
2.土地鹽漬化
區域性地下水水位下降，使沼澤退變為鹽鹼地，在湖盆窪地表現尤為明顯。在這些地段，由於徑流不暢，地下水水位埋藏淺，地下水礦化度較高（一般大於3 g/L），在強烈的蒸發濃縮作用下，致使地表聚集大量鹽分，形成鹽鹼地、鹽殼乃至結晶鹽。
鹽漬土在中、下游平原皆有分布，主要分布在地下水水位埋深小於3 m地帶。自中游區到下游區，鹽漬化程度及分布范圍逐步擴大。中游區鹽漬化土壤主要分布於張掖鹼灘、臨澤小屯、高台黑泉-鹽池、肅南明花區北部和酒泉北部等地帶。下游區的鹽漬土分布於金塔北部、額濟納盆地的古日乃和東、西居延海等地帶，局部地段為結晶鹽殼。目前，黑河流域鹽漬土面積約為4954 km2，其中額濟納盆地的鹽漬土面積達3370 km2。
在古日乃湖區，據試坑土鹽測試結果，表土層含鹽量達0.27%～0.41%，最高達33.0%（表3-3），為中度鹽漬化或重鹽漬化土壤，分布面積2547.3 km2，其中輕、重鹽漬土1353.8 km2，鹽土439.7 km2，裸露礦質鹽土464.5 km2。在西居延海（嘎順諾爾），湖底乾涸後形成了厚約0.5 m以硫酸鹽和氯鹽為主的結晶鹽，面積約253 km2，而表土層含鹽量高達20%以上，為鹽土。在東居延海（索果諾爾），湖濱表土層含鹽量為0.75%～2.92%，並呈現自湖濱至湖心漸增的趨勢，為輕度鹽漬化土壤。
表3-3 黑河流域古日乃湖土壤含鹽量分析結果（wB/%）
在河流沿岸的地下水水位淺埋區，受強烈的蒸發作用，鹽分也常聚集於地表。當河水不足時，因無淡水沖洗鹽分而使土地鹽漬化。據野外調查統計，河流沿岸輕鹽漬土和重鹽漬土分布面積約為543.1 km2。如建國營北4 km處，河流沿岸表土層含鹽量可達1.16%～3.81%。遠離河岸，含鹽量則明顯降低。沿河灌溉林地和耕地，由於地下水水位較高，大水漫灌引起土壤鹽漬化，部分地帶逐年加重，甚至土地板結，為輕鹽漬化土壤或中鹽漬化土壤，分布面積約29.3 km2。土地鹽漬化不利於植被生長（表3-4）。
表3-4 黑河流域下游區東居延海土壤含鹽量與植被生長狀況（wB/%）
在垂向上，土壤含鹽量分布多呈自上而下漸少的倒置式大陸鹽化規律。
3.土地沙漠化
野外調查表明，雖然黑河流域的大部分沙漠主要是歷史時期形成的，如哈拉浩特的沙漠覆蓋，古居延墾區的荒廢和黑城西南的風蝕溝壑等，但是現代沙漠的發生、發展也是相當嚴重的，大片的土地正在轉變為沙丘或沙地。
區內現代土地發生沙化現象表現較為突出，有河床乾涸形成的沙化、地下水水位降低形成的沙化、人為活動（土地棄耕、過度放牧、胡亂采樵）形成的沙化和多因素綜合形成的沙化等幾種情況，概括起來都是在植被稀疏、地面裸露、土壤質地為砂性土、土壤乾旱等條件下，受強勁風的吹揚作用，使土地遭受風蝕而形成的沙漠化荒漠地貌景觀。例如在額濟納河河床東側形成的帶狀流動、半流動沙丘和沙地，額濟納平原北半部的土壤細顆粒大多已被吹揚，殘存的礫石覆蓋於地面而呈「假戈壁」，天鵝湖及八道橋以南窪地，風蝕留下的殘丘高1～3 m或3～5 m等。據14C采樣測定分析結果，天鵝湖湖岸階地風蝕殘丘頂底部亞砂土年齡分別為（4740±60）a和（7360±135）a，可見近4000年來下游平原至少已被風蝕4～5 m，風蝕以至沙化作用是相當強烈的。
4.植被退化
野外調查結果，沿河細土地帶，隨著地下水水位的下降，水分條件的惡化，適宜於水位淺埋區生長的蘆葦、芨芨等草甸植物大部分已經枯乾，胡楊、沙棗林因缺乏水分新老交替困難，大部分死亡或趨於死亡，呈現出一片老化景觀，植被的蓋度（植被所能覆蓋的面積與植被區總面積之比）減小。目前僅存於建國營一帶的沙棗林出現枯頂心腐、瀕臨絕跡；紅柳灌叢景觀被旱生、鹽生的小灌木蘇枸杞、白刺等荒漠化景觀所代替，沿河喬灌木林嚴重退化。在湖區，隨著地下水水位的下降，喜水植物逐漸向鹽生、沙生和旱生植物演化。如古日乃湖區的蘆葦草甸沼澤隨著地下水水位的下降而逐漸向白刺、梭梭或梭梭、紅柳荒漠化植被方向演化，從而使草場退化。戈壁荒漠植被也因水分條件的惡化而逐漸衰退。
植被退化主要出現在下游半荒漠的自然綠洲區，沿河地帶和湖盆窪地內的部分胡楊、紅柳和梭梭等植物已經枯萎或死亡。根據1944年和1978年兩次調查結果的對比，額濟納天然喬灌林地由22.5×104 hm2減少至11.6×104 hm2。
植被的衰退過程在時間上是逐漸進行的，但是反映最明顯的時期發生在20世紀60年代之後。根據額濟納旗有關記載，1944年額濟納旗東、西河林區有胡楊林5×104 hm2，紅柳林45×104 hm2，古日乃一帶梭梭林2.5×104 hm2，湖區尚有一定面積的胡楊和紅柳。內蒙古森林調查大隊調查統計結果，1960年天然林面積為11.5×104 hm2，1975年沿河胡楊2.2×104 hm2，紅柳6.9×104 hm2，梭梭25.2×104 hm2。1978年草原普查時統計，紅柳、胡楊天然林面積為9.1×104 hm2。1978年較1944年減少了10.9×104 hm2，較1960年減少了2.5×104 hm2，可見植物衰退的嚴重程度。
據1987～1988年的調查，結合1981年出版的1∶50000地形圖統計（表3-5），植被分布面積與1975、1978年相比較，除紅柳面積增大外，胡楊、梭梭等均有明顯的減少，且生長狀況由生長良好型變為生長衰退型（死亡型）。
表3-5 1987年黑河流域額濟納盆地植被分布面積及生長狀況（104 hm2）
三、地質環境演變
（一）含水層系統形成
地下水的演化主要是氣候變化和構造運動的結果。黑河流域的構造運動自中生代以來進入一個統一的、以強烈差異性斷塊運動為主的發展時期，其造成的地形差異影響著自然和水文地質環境的變化，在地下水演化中起著重要的作用，奠定了現代地下水系統的基本格局。第四紀以來，經歷了末次冰期氣候的巨變期和青藏高原加速隆升和海岸帶的變遷，以及水系的發育和串通，地質環境發生了巨大的變化，地下水作為古地質環境的有機組成部分，其形成演化受上述各種因素的綜合影響，古氣候條件和地質環境的變化決定了地下水的形成、演化與更新特徵。垂直升降運動使山區強烈上升，水文網密集而深切，在各盆地的山前地帶形成巨厚、粗粒疏鬆的堆積物。
第四紀以來，由於祁連山處於上升之中，前第四紀地層遭受強烈的風化剝蝕，大量沉積物被搬運到山麓、山前及山區內部的低窪地區，形成卵礫、砂礫層和砂層。下更新統膠結程度較高，中更新統含泥質較多，較密實，膠結程度較低，晚更新世以來的堆積物呈鬆散狀態。北部金塔-額濟納盆地在更新世早期和中期基本上是湖盆，沉積物以河湖相、湖相為主，岩性為亞砂土、亞粘土和砂礫石與砂互層。晚更新世湖面縮小，部分乾涸，沉積了沖洪積相的砂礫石。全新世時，由風力搬運作用形成了大片沙漠和砂丘，洪積物以砂碎石為主，在河流兩側形成寬度不等、由亞砂土和砂組成的沖積平原。在現代湖盆區堆積有湖相亞砂土、粉細砂等。中上更新統構成山前或山間盆地，地表多為上更新統。全新統主要構成平原區的河谷沖積平原及現代湖積平原。
（二）地下水循環系統形成
中生代以來由於山區強烈的上升，不但使水文網密集深切，而且在南部盆地的山前地帶形成巨厚、疏鬆的山麓相、河湖相堆積，成為地下水匯集的良好場所。山區降水量大，分布著冰雪堆積，是黑河流域地表水和地下水的源區和徑流形成區。山區的降水、冰雪融水和基岩裂隙水在河流出山前大部分排入河水中，河水出山後又在山前巨厚的沖洪積扇群帶進入含水層。在南部盆地中部和北部的細土平原地帶，由於地下水水位高於河水位，致使地下水沿沖洪積扇前緣以泉的形式溢出，沿溝谷排向河流。由於北山的阻隔，南部盆地的地下水只有很少一部分通過河床或古河道沖積層以地下徑流的方式直接進入北部盆地，絕大部分則以泉水溢出轉化為河水或蒸發消耗，進入北部盆地的河水補給地下水，從而形成每個盆地具有完整的地下水補給、徑流和排泄過程，構成相對獨立的水文地質單元。由於地下水與河流的相互作用，使南、北部盆地聯結成一個水循環系統。
在末次冰期盛冰期向全新世過渡時期，氣候波動頻繁，河流發育，現在的承壓含水層為潛水或淺層承壓水，有利於降水和河流入滲，與大氣降水和地表水聯系密切，形成水交替積極的水循環系統。由於構造運動，地下水的排泄基準面較低，地下水動力場發生變化，冰川退縮過程中的融水通過山前入滲帶進入含水層。
隨著全新世大暖期的到來，降水量增加，湖泊發育，地下水排泄基準面抬升，深層地下水流動減緩，更新速度減緩，導致年齡較老的地下水得以滯留在承壓含水層中。晚全新世以來，氣候明顯乾旱，湖泊收縮和消失，地下水系統的補給主要是河流的滲漏，以現代補給為主要特徵。
D. 舉例說明氣候在地理環境形成和演變中的作用
比如在不同氣候控制下我國的地理環境不斷演變,形成了現在不同地理環境景觀：海南島的熱帶景觀地理環境,塔里木盆地的荒漠景觀地理環境等.
E. 地球環境的演化
地球形成約有46億年。在地球的內部能量和太陽輻射能的作用下，經過漫長歲月的演化，游離氧的出現，使地球環境出現了重大變化，促進了生命的進化。隨著大氣中氧濃度的增加，大氣層中逐漸出現了臭氧層，它吸收了太陽輻射的紫外線，使生物由水下（5 m以下）開始發展到水體表面，再由水體表面發展到陸地，使生物開始直接參與地質大循環。生物（主要是植物）與岩石作用產生了土壤，從而保證了生物圈的發展與繁榮。造山運動和大陸漂移，使地球環境又一次發生了重大改變。在中生代晚期，全球氣候大都類似於現在的熱帶、亞熱帶氣候，季節性不明顯。現在全球環境結構的形成大約是新生代開始的，隨著現代山系的形成，產生了全球氣候的分帶特徵，季節性、氣候分帶性明顯，逐漸產生現代的全球生態分布系統。各種草、木本植物，哺乳類、鳥類以及多種昆蟲在第三紀形成，經過第四紀的演化發展形成了現代的生態繁榮景象。
從地球環境系統的演化史，可以看出生命的發展對地球環境的進化有著重大作用，生命與環境共同發展和進化，互為發展創造良好環境。隨著科學技術的進步，人類對自然環境的影響越來越大，在地球環境中形成了一個新的智能圈或技術圈。我們今天賴以生存的環境，既不是單純自然因素構成的，也不是單純由社會因素構成的。現今的環境是在自然背景的基礎上，經過人工改造加工形成的，體現著人類利用和改造自然的性質和水平，它正在影響著人類的生存和發展。
在原始社會，人類利用簡單的生產工具，以採集和狩獵為生。人類主要是利用環境，很少改造環境。水災、旱災、地震、火山等等，時刻威脅人類生存。隨著火的利用，工具的發明，標志著人類對自然改造的開始。自然對人類的報復，也隨著人類開始改造自然而開始。恩格斯在《自然辯證法》中告知人們「不要過分陶醉於我們對自然界的勝利」。
F. 氣候主要通過什麼對自然地理系統的形成和演化起作用
氣候主要通過什麼對自然地理系統的行程氧化起作用，那麼關鍵是自然環境自然環境他可能影響氣候的變化。
G. 讀南美洲南部地理環境形成和演變過程示意圖，完成下列問題．（1）圖中山脈西部海域位於______板塊．根據
（1）根據板塊分布，南美安第斯山脈西部海域位於南極洲板塊，該山脈位於美洲板塊與南極洲板塊的交界處，山脈可能增高．
（2）受地形影響，山脈（安第斯山）的隆起阻擋西風進入，為背風坡，降水少，山脈東側形成荒漠景觀，屬於非地帶性分異，引起地理環境發生變化的根本原因是地殼運動導致地形抬升，體現了地理環境的整體性（「牽一發而動全身」）．
（3）若此山脈變為平地，南美洲自然環境會產生一定的變化，熱帶雨林氣候、熱帶草原氣候、熱帶沙漠氣候可能會橫貫大陸東西；東南沿海地區的溫帶大陸性氣候可能會消失；亞馬孫河可能向西流，注入太平洋．
（4）D處的植被為熱帶雨林，對全球環境的影響為促進全球水循環、調節全球水平衡；影響地球上大氣中的碳氧平衡；調節全球氣候，維護全球生態平衡．
（5）結合亞馬孫流域森林被砍伐引起涵養水源的功能下降，降水以地面徑流的形式匯入河流；水土流失加劇，河床淤積，水位抬高，泄洪能力下降進行分析．
故答案為：
（1）南極洲；該山脈可能升高；原因：該山脈位於美洲板塊與南極洲板塊的擠壓碰撞處．
（2）非地帶性；山脈（安第斯山）的隆起阻擋西風進入，為背風坡，降水少；地殼運動（或地形抬升）；整體性．
（3）熱帶雨林氣候、熱帶草原氣候、熱帶沙漠氣候可能會橫貫大陸東西；東南沿海地區的溫帶大陸性氣候可能會消失；亞馬孫河可能向西流，注入太平洋．
（4）促進全球水循環、調節全球水平衡；影響地球上大氣中的碳氧平衡；調節全球氣候，維護全球生態平衡．
（5）森林被砍伐，其涵養水源的功能下降，降水以地面徑流的形式匯入河流；水土流失加劇，河床淤積，水位抬高，泄洪能力下降．
H. 中國歷史時期氣候變遷對歷史產生了怎麼樣的影響
中國歷史上氣候的變遷,不僅具有明顯的時間差異性和空間差異性,同時由於兩種差異性的交互運行,對中國社會歷史的發展產生了多方面的深刻影響.溫度變遷,有過多次反復,由寒轉暖,又由暖轉寒；濕潤狀況的變遷,由濕潤而逐漸乾燥,旱情增加.
從第四紀更新世晚期,距今約1.1萬年前後開始,地球從第四紀冰期中的最近一次亞冰期,進入到現代的亞間冰期,人們也稱之為冰後期.這一段時間大體上相當於人類進入到有文字記載的歷史時代.關於這時期的氣候,挪威的冰川學家曾做出近10000年來的雪線升降圖,說明雪線升降幅度並不小,表明冰後期以來,氣候有明顯的變化.我國有悠久的歷史記載,竺可楨將這些記載加以整理分析,發現我國5000多年來的氣候有4次溫暖期和4次寒冷期交替出現.
在公元前3000年-公元前1000年左右,即從仰韶文化時代到安陽殷墟時代,是第一個溫暖期,這個時期大部分時間的年平均溫度比現在高2℃左右,最冷月溫度約比現在高3℃-5℃.
從公元前1000年左右到公元前850年（周代初期）,有一個短暫的寒冷期,年平均氣溫在0℃以下.
從公元前770年到公元初年,即秦漢時代,又進入到一個新的溫暖時期.
從公元初年到公元600年,即東漢、三國到六朝時代,進入第二個寒冷時期.
從公元600年到1000年,即隋唐時代,是第三個溫暖期.
從公元1000到1200年,即南宋時代是第三個寒冷期,溫度比現代要低l℃左右.
從公元1200到1300年,即宋末元初,是第四個溫暖期,但是這次不如隋唐時那樣溫暖,表現在大象生存的北限,逐漸由淮河流域移到長江流域以南,如浙江、廣東、雲南等地.
在公元1300年以後,即明、清時代以來,是第四個寒冷期,溫度比現代要低1-2℃.
近5000年來,雖然是寒冷期與溫暖期交替出現,但是總的趨勢是由溫暖向寒冷變化,寒冷期一次比一次長,一次比一次冷.在第二次寒期,只有淮河在公元225年有封凍.而在第四個寒冷期的1670年,長江幾乎都封凍了.
有趣的事情是：挪威冰川學家用雪線高度表示氣溫升降,竺可幀用的是歷史文獻記載資料,結果卻十分一致,說明冰後期以來的氣候變化具有全球的普遍性,絕對不是一種巧合.
1973 年,竺可楨提出了中國歷史時期氣候周期性波動變化的基本狀況.他認為近2000a 中,漢代是溫暖時期,三國開始後不久,氣候變冷,並一直推遲到唐代開始.唐末以後,氣候再次變冷,至15世紀漸入小冰期,呈兩峰三谷結構,直至20 世紀初氣候回暖,小冰期結束.漢代、唐代是年均溫高於現代約2℃左右的溫暖時期.該研究成果已為氣候學界和歷史地理學界廣泛採用.但近些年來,由於新資料的發現和研究方法的改進,許多學者對竺可楨的工作作了補充.其中朱士光等認為2000～ 3000年以來,中國歷史時期氣候變化經歷了以下幾個階段： ①西周冷干氣候(公元前11 世紀至公元前8 世紀中期) ; ②春秋至西漢前期暖濕氣候(公元前8 世紀中期至公元前1 世紀) ; ③西漢後期至北朝涼干氣候(公元前1 世紀中期至6 世紀) ; ④隋和唐前、中期暖濕氣候(7～ 8 世紀) ; ⑤唐後期至北宋時期涼干氣候(9～ 11 世紀) ; ⑥金前期濕干氣候(12 世紀) ;⑦金後期和元代涼干氣候(13 和14 世紀前半葉) ; ⑧明清時期冷干氣候(14 世紀後半葉至20 世紀初).後來許多地理學家對我國的氣候變化作了進一步修改,但總得趨勢大致如此.
歷史時期的氣候不僅在氣溫上有周期性波動,引起冷暖的變化,而且在濕度方面也存在一定的變化.總得說來,暖期與濕期、冷期與干期是相互對應的,但每個冷暖期內部又有干濕波動,不可一概而論.朱士光等研究認為,氣溫的變化要快於降水量的變化,而降水量的變化幅度又大於氣溫變化的幅度.在歷史時期,氣候冷暖波動與干濕波動有明顯的相關性,但不完全同步.
人類影響氣候,氣候也影響人類.短時間的氣候變化,特別是極端的異常氣候現象,如乾旱、洪澇、凍害、冰雹、沙暴等等,往往會造成嚴重的自然災害,足以給人類社會帶來毀滅性的打擊.比如,1943-1954年孟加拉地區的暴雨災害,引起了20世紀最大的飢荒,餓死人口達300-400萬；1968年-1973年非洲乾旱是非洲人民的一次大災難,使得查德、尼日、衣索比亞的牲口損失70-90%,僅在衣索比亞的沃洛省就餓死20萬人.當然,這種打擊往往是短暫的、局部的,雖然不至於影響生態系統,但是對人類造成的災害卻十分大.
長期的氣候變化,即使變化比較緩慢,也會使生態系統發生本質性的改變,使生產布局和生產方式完全改觀,從而影響人類社會的經濟生活.
例如,在公元前3000-1000年的溫暖時期,竹類在黃河流域直到東部沿海都有廣泛分布；安陽殷墟發現有水牛和野豬等熱帶亞熱帶動物；甲骨文記載打獵時獲得一象,表明殷墟的化石象是土產的,河南原稱豫州就是一個人牽著大象的標志.商、周時代,梅子是北方人民重要的日常食品.《詩經》說：「若作和羹,爾唯鹽梅」,可見當時梅子是和鹽一樣重要的食品,是做菜不可缺少的佐料.《詩經》說：「終南何月,有條有梅」.終南山在西安之南,宋代以來就無梅了.陝西、山西等地入民只好用醋代替梅.
秦漢時期氣候也比較溫暖,《史記》記載當時經濟作物的地理分布是「桔之在江陵,桑之在齊魯,竹之在渭川,漆之在陳夏」.可知當時亞熱帶植物的地界比現在更加偏北.
由於氣候變化直接影響農作物的地理分布,必然會影響以農產品為原料的工業布局.例如,在先秦到西漢以前,我國絲織業布局是北絲南麻,絲織業絕大部分在黃河中、下游和冀中平原,當時最大的絲紡業中心在河北定縣,其他較小的中心也都在河北,河南和山東一帶,長江流域及南方各地則主要生產麻織物；西漢時期,蜀中僅以產麻布著名.雖然在東漢到魏晉以後,中原地區戰亂頻繁,經濟下降劇烈,南方各地社會生活則相對安定,絲織業有所發展,可是北絲南麻的布局一直維持到隋唐時代.從氣候變遷情況看,至隋唐時代,雖然氣候也有變化,但是平均氣溫仍暖於現代,可見絲綢之路出現在北方是有原因的.
北絲南麻布局的改變發生在宋代.由於氣候變冷,氣溫已低於現代,北方不利於桑蠶生產生殖,再加上唐末五代時北方戰亂,南方經濟上升,絲織業規模逐漸超過北方.北宋時鎮江、三台已形成為全國絲織業中心.南宋時,南京、常州、鎮江、蘇州都擁有巨大的絲織業生產能力.絲織業重心南移,正好相當於我國氣候由溫暖到寒冷的時期,這個歷史經驗是值得我們研究的.
氣候變遷對農業耕作也有影響,孟子（公元前372-前289年）和荀子（公元前313-前238年）都說,他們那個時候,齊、魯（河北、山東一帶）農業種植可以一年兩熟.在這些地方直到解放初期,還只習慣於兩年三熟.唐朝的生長季也比現在長,《蠻書》（約成書於862年）說,曲靖以南,滇池以西,一年收獲兩季作物,9月收稻,4月小麥或大麥.而現代由於生長季縮短,不得不種豌豆和蠶豆,以代替小麥和大麥.這種歷史經驗仍有現實意義.例如,如果氣候變暖,就可以考慮雙季稻向高緯度、向高海拔擴展；若氣候變冷,就得採取措施,縮短水稻的生長時間.
一、時間差異性
氣候包括氣溫和干濕狀況兩大基本要素,研究歷史氣候也必須從這兩方面著手.著名科學家竺可楨先生的《中國五千年來氣候變遷的初步研究》論文,〔①〕系統地總結了中國氣候變遷的基本規律,表現在五千年來溫度變化上,可以明顯地總結出四個溫暖期和四個寒冷期.
1．第一個溫暖期從公元前3000年到公元前1100年,即仰韶文化時期到殷商時代.甲骨文記載當時安陽人種水稻是陰歷二月下種,比現在早一個多月.北京附近的泥炭層分析表明,五千年前那裡生長著大量的闊葉林,代表著相當溫和的氣候.
2．第一個寒冷期從公元前1000年到公元前850年,即西周寒冷期.《竹書紀年》記載周孝王時長江、漢水凍結的情況,說明當時的氣候比現在寒冷.
3．第二個溫暖期從公元前770年到公元初年,即東周到秦漢溫暖期.《春秋》中有魯國「春正月無冰」、「春二月無冰」、「春無冰」等多次記載.《荀子·富國篇》和《孟子·告子上》載齊魯地區農業種植一年兩熟.
4．第二個寒冷期從公元一世紀到公元600年,即東漢南北朝寒冷期,這個寒冷期以公元4世紀前半期達到頂點.《資治通鑒》載晉成帝初年,渤海灣從昌黎到營口連續三年全部結冰,冰上可往來車馬及幾千人的大部隊,年平均氣溫比現在低2—4℃.
5．第三個溫暖期從公元600年到公元1000年,即隋唐時期,其間公元650、689、678年冬季,長安無雪無冰,當時氣候溫暖可見.
6．第三個寒冷期從公元1000年到1200年,即兩宋時期,此間公元1111年太湖全部結冰,冰上可以通車,1110年、1178年福州荔枝兩度全部凍死.
7．第四個溫暖期從公元1200年到1300年,即宋末元代溫暖期.1225年,道士丘處機在北京長春宮作《春遊》詩雲：「清明時節杏花開,萬戶千門日往來.」說明當時北京氣候比現在溫暖.
8．第四個寒冷期從公元1300年到1900年,即明清嚴寒期.此間,1329年太湖結冰厚達數尺,橘盡凍死.1493年,淮河流域降大雪,從當年九月降至次年二月方止.洞庭湖變成「冰陸」,車馬通行.
五千年來,我國氣候四個溫暖期與四個寒冷期交替變遷,其時間上的差異性是非常明顯的.
二、空間差異性
影響歷史時期氣候變遷的是太陽輻射、下墊面、大氣環流及人類活動影響四大因子,這幾個因子相互作用決定著氣候的變遷,加上我國所處的緯度位置、海陸位置、廣闊面積、復雜地形及支配氣候的環流因素,決定了我國氣候變遷的又一個特性——空間差異性的產生.
地球上氣候波動首先和太陽輻射的強弱有關,春、夏、秋、冬四季的輪回,寒、溫、熱三帶的分別,都是因為太陽輻射強弱不同的緣故.我國領土北起黑龍江江心,南至曾母暗沙,南北跨49個緯度.從南到北,包括赤道帶、熱帶、亞熱帶、暖溫帶、溫帶和寒溫帶等六個熱量帶,其中又以溫帶、暖溫帶、亞熱帶面積最廣,這是決定我們氣候類型多樣性和氣候變遷的空間差異性的基本因素.
從海陸位置看,我國位於世界上最大的大陸——亞歐大陸和最大的大洋——太平洋之間,由於地表熱量狀況不同形成了不同的溫壓場,從而產生明顯的季風環流,對我國的氣候產生了深刻的影響,與世界同緯度相比,我國黃河流域相當於地中海一帶,長江以南的緯度相當於北非撒哈拉沙漠地區.若按行星風系規律,我國江南則屬於一片沙漠,但因亞熱帶季風氣候作用,卻使我國東部和南部成為溫度高、降水量多的世界上獨一無二的亞熱帶自然資源最豐富的地區.
從我國呈東西走向的三列山系來看,它們作為南北冷暖氣流的屏障,又構成了重要的氣候分界線.其中海拔1500—2500米的秦嶺山脈作用最明顯.秦嶺以北為暖溫帶,以南為亞熱帶,所謂「十月先開嶺山梅,南枝向暖北向寒」的詩句,正說明秦嶺是我國南北氣候的分界線.海拔5000米以上的西藏高原,既得不到太平洋的濕潤氣候,又被喜馬拉雅山切斷了來自印度洋的水汽通路,使我國西北內陸變成為沙漠性的乾燥氣候.加上西伯利亞冷氣流由蒙古高原爆發性地南侵,形成強大的寒潮影響了冬半年北部大半個中國,又加大了西、北、東、南氣候變化的空間差異性.
在中國,氣候由南向北,由東向西依次漸冷,森林、草原、荒沙、沙漠也依次出現,從而形成了東、西、南、北氣候的迥然不同,最大的特點是形成了東南中國與西北中國氣候的自然分異.這種氣候變遷的空間差性與時間差異性交錯運行,對每一個時期中國歷史發展都產生了極大的影響.
三、時、空差異的影響
首先是政治上的影響.
氣候的時空差異性所造成的東南與西北中國的分野,對中國社會發展的影響極為深刻.現代地理學家以黑龍江的黑河到雲南的騰沖為兩端,在中國地圖上劃一斜線,斜線以西以北為西北中國,擁有佔中國領土面積57．1％的土地和占總人數5．6％的人口,大體上是歷史上游牧民族或少數民族的主要活動區；斜線以東以南為東南中國,擁有佔領土面積42％的土地和占總人口數94％的人口,基本上是歷史上農業民族（漢族）的主要活動區.〔②〕其中,隨氣候的變遷,東南部經濟文化日漸超過北部,人口密度也越來越大.
在西北中國與東南中國之間,古長城沿線大體上與農、牧區自然分界線相吻合.早在1121年,道士丘處機北過張家口第一隘口野狐嶺時吟詩曰：「登高南望,俯視太行諸山,晴嵐可愛.北顧但寒沙衰草,中原之風自此隔絕矣.」《遼史·營衛志》亦雲：「長城以南多雨多暑,其人耕稼以食,桑麻以衣,宮室以居,城廓以治；大漠之間,多寒多風,畜牧畋魚以食,皮毛以衣,轉徒隨時,車馬為家.此天時地利所以限南北也.」這種地理環境決定了中國歷史上農、牧分區和農業民族與游牧民族的對峙,兩種經濟、兩個民族既相互和平交往又相互兵戈以待.每當寒冷期代替溫暖期之時,總有大規模的游牧民族向南方溫潤的地區遷徒,中原地區的農業王朝便面臨著來自北方游牧民族的挑戰.其中公元400年左右的「五胡亂華」,公元1200年左右,契丹、女真和蒙古族的接踵南下,以及公元1700年左右滿族入關,是農牧民族軍事沖突的最典型事例.中原王朝與北方少數民族政權之間的戰和關系始終是影響和制約中國社會歷史發展的一個關鍵因素.
農牧民族的對峙,最直接的影響是在政治方面.隨著幾次最大的軍事沖突,出現了幾個典型的南北朝對峙的政治局面.與「五胡亂華」相伴隨的是第一個南北朝時期——北方的十六國及北魏、北齊、北周與南方的東晉及宋、齊、梁、陳對峙；與契丹、女真和蒙古南下相伴隨的是第二個南北朝時期——遼、金與兩宋政權的對峙；到了明代,先是明初明政權與北元蒙古的政權對峙；繼而是明末南明政權與清政權對峙.由於長期的南北對峙,農業民族要抵抗強大的游牧民族的南下,不得不憑藉專制集權的中央政府,以組織分散的農民去修築萬里長城,保衛自己的安居樂業,這就是中國專制集權體制長期存在的重要原因之一.
其次是經濟上的影響.
五六千年前,與溫暖期同時,是一相當濕潤的氣候.當時的黑龍江流域,為幾千年來最濕潤的時期,北京平原為河流縱橫、池沼廣布之鄉.距今2500年左右,氣候轉向乾燥.在北京考古發掘中發現代表濕潤氣候的混炭沼逐漸消失.距今約1000年左右,氣候再次變干.根據大量的地方誌中的旱澇記載,我國東南地區自公元初以來,水災相對減少,旱災相對增加,以公元1000年為界線,此前1000年的旱期持續時間短,濕潤時期持續時間長；此後的濕潤時期短,乾旱時期長.最近500年來旱澇材料排成年表顯示,旱災明顯地多於水災.
氣候的干濕變化對農業生產的影響極大,乾冷地帶農業生產受到嚴重限制自不必說,在其它地區,也因氣候冷暖干濕的變化而左右著農業生產的發展.一般說來,氣溫每降低1℃,亞熱帶北界位置也隨著向南推移一個緯度左右,適宜於農作物生長的北界位置也隨著南移.五千年來中國氣候波動的總趨勢是：溫暖期一個比一個短,溫暖度一個比一個低,這就從整體上決定了農業經濟為基礎的經濟重心向南遷移的大趨勢.中國歷史上經濟重心南移主要表現在三個時期：魏晉南北朝時期,黃河流域經濟停滯和衰退,長江流域大規模開發與南方經濟上升；五代兩宋時期,南方經濟上升並超過北方,形成了新的經濟重心,經濟上「南盛北衰」的局面繼續發展；明清以來,經濟重心進一步南移,東南沿海地區經濟畸形發展,東西差距及南北差距進一步擴大.縱觀這三次大規模的經濟重心南移,正好與歷史上第二、第三、第四個寒冷期的到來相始終,從中不難窺見地理環境與經濟發展的關系.
再次是文化上的影響.
經濟是基礎,它的變化決定著上層建築的變化.隨著經濟重心的南移,必然引起上層建築中的文化發生巨大變化,最明顯的表現是：隋唐以前,中國的經濟重心在北方,文化中心也在北方隋唐以後,經濟重心南移,文化中心也相應地移到了南方.
秦漢時期定都關中,經濟文化重心在黃河流域,有所謂「山東出相,山西出將」和「關西出將,關東出相」的說法.到了隋唐以後,糧食供給開始依靠南方,文化重心也開始向南遷移.到宋代,有了「蘇常熟,天下足」和「江浙熟,天下足」的說法.到明清時期,又有「湖廣熟,天下足」的說法,此時中國文化以最富裕的長江流域為根據地,形成了「東南財富地,江浙人文藪」的局面.至近現代,隨著沿海經濟的發展,廣東、福建在經濟上漸漸占據重要位置,中國的文化又有了進一步南移的傾向.
關於中國文化重心的南移,前人多從「中國歷代人物之地理的分布」方面去研究,這里介紹兩家,藉以說明文化與地理環境之間的關系.丁文江在《歷史人物與地理的關系》〔③〕一文中根據二十四史中漢、唐、宋、明各代人物,分省列表為：
時代 前漢 後漢 唐 北宋 南宋 明
人物最多的省 山東 河南 陝西 河南 浙江 浙江
河南 陝西 河北 河北 福建 江蘇
日本桑原騭藏在《由歷史上觀察的中國南北文化》〔④〕一文中,以科舉為例,交明清兩代登科第者列表統計,明代從洪武四年起至萬曆四十四年止,每科狀元、榜眼、探花和會元總共244人,其中南方215人,佔88％,北方29人,佔12％.清康熙十八年開制科,共錄取50人,其中南方佔42人.乾隆元年制科,共取15人,南方佔14人.明清兩代共出狀元203人,南方有188人.
四、有關問題的討論
1、通過上述中國氣候變遷的特點及影響的討論,進一步認識地理環境對歷史發展的作用問題.怎樣看待地理環境與歷史發展的關系,這是一古老而又常新的課題,過去由於片面地批判「地理環境決定論」,因而很少具體地研討地理環境對歷史發展的作用.近年來,通過各方面的研究和討論,認識到地理環境本身是人類社會及其歷史發展的一部分,在人類改造自然環境時,不能違背自然規律的約束,否則,將受到自然規律的懲罰.但是,地理環境與人類社會發展的關系究竟怎樣?地理環境對社會歷史的發展究竟有什麼樣的影響?影響的程度到底有多大?對這些問題的認識還是眾說紛紜.通過本文分析,我們首先可以肯定,地理環境對社會歷史的影響是一個歷史的范疇,隨著時代的演進,它的作用方式、作用程度在發生著不斷地變化,因此,我們要重視歷史地理學這個學科的學習和研究.在中國歷史的研究中,中國封建社會何以特別漫長?資本主義萌芽為什麼發展極其緩慢?不少同志認為地理條件是最根本的因素.具體地說,中國內外部地理環境及其相應的社會生產方式的特點,既產生了對專制政體的要求,又維護了封建小農業的強盛,使中國難以具備向資本主義過渡的客觀條件,從而導致了中國封建社會的長期延續.這些觀點正確與否?還需要對中國歷史地理作深入細致地研究後才能得出結論.
其次,通過上述分析,我們還認識到,人類歷史與地理環境是一個統一體,兩者之間相互制約、互相作用,這種相互間的制約和作用在不同的時間和不同的地區表現出不同的形式.大致說來,生產力水平越低,人類受地理環境的制約作用越大；社會發展階段越古老,人類對地理環境的依賴性越大.在中國古代,因氣候跡遷的時空差異性而影響著政治、經濟和文化的發展方向,表明地理環境對中國歷史的確起到了促進或延緩的作用.特別是中國歷史上幾次少數民族政權與漢政權的對立（秦漢與匈奴,東晉南朝與「五胡」,宋與遼、金,明與蒙古、滿族等）,無不起因於氣候時空差異所造成的農、牧區對立的環境因素.隨著社會生產力的發展,特別是科學技術的進步,人類社會對地理環境制約作用越來越大,地理環境可以為人類提供更多的物質財富.但是,這並不等於說地理環境的作用就減少了.由於人類對地理環境的作用,導致了地理環境的變化,形成了新的地理環境系統,在原來的自然環境之外,又增加經濟環境和人文環境系統,從而對人類社會產生新的影響.在近現代的中國氣候變遷中,我們就不得不探討人們對環境污染所造成氣候環境的新變化和新影響,這就決定了研究歷史地理對現實和實踐的指導意義.
2．通過對中國歷史上氣候變化特性的討論,進一步認識歷史地理學的學科性質.歷史地理學是一門既古老又年輕的學科,關於它的學科性質,在學術界有各種不同的看法.目前國內各高校歷史系和部分地理系都開設了《中國歷史地理》課,但由於對它的學科屬性看法不同,講授的內容、學習的重點和研究的方向都很不一致.有人把它當作歷史學的分支學科,偏重於沿革地理的研究；有人把它當作地理學的分支學科,偏重於對歷史時期自然現象及其規律的探討；有人把它當作歷史學與地理學邊緣學科,側重於跨學科的研究.
我們認為歷史地理學既是歷史學與地理學交叉的邊緣學科,也是自然科學與社會科學中多門學科邊緣地位上相互交叉和相互聯系的一門綜合性學科.歷史地理學不僅研究自然環境變化的自然過程,而且也研究改造自然環境變化的人為過程,更重要的是,它重點探討的是歷史時期人地關系的變化規律.由此可見,它不能簡單地歸結為歷史學或地理學的分支學科,而是多學科相互聯系的一個新的學科體系.正如前蘇聯歷史地理學家熱庫林所說的那樣,它不僅是在地理學和歷史學的銜接處形成的邊緣學科,而且在自身的發展過程中,又「曾與民族志學、地名學、農業史及一系列其它科學門類緊相關聯.」因而准確地說,它是「處於自然科學和社會科學邊緣地位上的一門綜合性學科,它的主要任務是研究社會和自然相互作用的規律性.」〔⑤〕基於這樣的認識,我們對歷史地理學研究的視野才會得以逐步地開闊.
學科性質決定了學科的研究途徑.世界是一個整體,自然界和人類社會是不可分割的統一體,現代科技已走到學科間相互滲透相互融合的發展階段,歷史地理學正是適應這樣的時代要求而產生的.因此,它必然要求我們掌握不同學科的知識,在對社會科學和自然科學進行跨學科研究的基礎上,開展創造性的研究工作.本文分析如能在這方面起到拋磚引玉的作用,目的也就達到了.
I. 中國第四紀生物地理與生態環境演化
第四紀是地球歷史上地形最復雜，氣候波動最頻繁，陸地最為分散的時期，因此這個時期的生物分布在區域上的分異也是最大的時期。這種分異在第四紀並不是一成不變的，而是隨著氣候、地形等環境因子的變化而不斷地發生著演變，並逐漸演化到現今的狀態。
1. 早更新世
在上新世，我國的地形比較平坦，青藏高原也只有 1000m 左右，東部的華夏山脈已被夷平，大小湖泊廣泛發育，全區基本上受熱帶和亞熱帶氣候控制，因此該時期南、北紅土都很發育。當時廣布境內的三趾馬動物群遍及我國各地。這時中國東部和西南地區氣候炎熱而濕潤，為常綠落葉闊葉林-草原景觀，而西北地區盡管氣候炎熱，但比較乾旱，以稀樹草原為主。
到了第四紀的早期，由於氣候變冷，青藏高原的隆起，冬季風加強，我國生物分布狀況也發生了改變。曹伯勛(1989)曾將我國第四紀生物地理分為北方生物區和南方生物區，並進一步劃分出 8 個省(北方生物區 5 個，南方生物區 3 個)。這種劃分更符合現今的狀態，但與早更新世的生物地理還是存在差別。就北方地區而言，這時的太行山還比較低矮，秦嶺也不高，華北、東北和黃土高原的環境差別不大，長鼻三趾馬-真馬(三門馬)動物群分布區內，屬於北亞熱帶到溫帶氣候，生長著落葉闊葉林-草原植被。
南方地區氣候比北方地區要炎熱和濕潤，大熊貓-劍齒象的早期類型廣泛分布，主要的成員是前東方劍齒象、中國犀、貘、大熊貓、巨猿等，喜暖濕的動物比長鼻三趾馬-真馬動物群豐富得多，常綠闊葉林廣泛發育。盡管這個時期的南、北方動物群存在差異，但它們之間的界線還是比較模糊的，很難用秦嶺-大別山來作為它們的分界線，如果存在這樣一條界線的話，也比現今的位置偏北。
2. 中更新世
由於在早更新世晚期到中更新世初期的強烈降溫，青藏高原快速隆起進入冰凍圈，秦嶺-大別山以及太行山的升起，長江和黃河的貫通，我國的生物地理格局發生了明顯的變化。青藏高原出現了多年凍土，凍土地貌和冰川地貌發育，氣候非常寒冷，植被為高寒的草原-草甸-針葉林，動物群也是適應比較寒冷氣候的組合。
華北地區以暖溫帶氣候為主，周口店動物群中絕大多數為古北界的類型，含少量的東洋界分子，這表明當時氣候比現今溫暖，尤其在中更新世中期，華北地區非常溫暖濕潤，曾發育紅土。植被中有山核桃、山毛櫸等，但建群植物是溫帶的櫟、榆、鵝耳櫪以及松、樺等，呈現出溫帶森林草原景觀。西北地區進一步乾旱，離石黃土的粒度比午城黃土粗，表明冬季風作用增強，使得草原擴展和森林縮小。
秦嶺-大別山這條地理界線在這個時期已變得清晰了，南方與北方動物組成的差異也顯而易見。秦嶺-大別山以南地區氣候溫暖而濕潤，網紋紅土發育，東方劍齒象、中國犀、巨貘、大熊貓、竹鼠等在區內廣泛分布。長江流域為亞熱帶常綠落闊葉針葉混交林，向南到南寧—廣州一線以北為亞熱帶常綠落闊葉林，該線以南為熱帶、亞熱帶常綠闊葉林，海南島和南海諸島為熱帶雨林。
3. 晚更新世
在晚更新世早期(末次間冰期)氣候溫暖，但在晚期(末次冰期)氣候急劇變冷，我國的環境發生重大變化。在青藏高原，出現大面積的多年凍土，凍土地貌非常發育，東北地區也出現了苔原環境，甚至在華北地區出現了冰緣環境。猛獁象-披毛犀動物群廣布東北地區的多年凍土帶，向南擴展到華北地區。暗針葉林從高山下移到華北平原，在北京到山東的平原區出現了暗針葉林。海平面大幅度地下降，渤海、黃海、東海露出海面而成為陸地，華北地區的動物群曾游移到澎湖列島。
秦嶺-大別山以南地區也受降溫的影響，大熊貓-劍齒象動物群向南收縮，一些成員個體增大以適應變冷的氣候，雲貴、華中和華南山地植被帶中的北溫帶針葉林樹種比例有所增加，甚至在雲貴高原的一些河谷盆地中出現了純針葉林(冷杉、雲杉林)。
4. 全新世
這個時期的環境特徵和生物地理區系與現今差不多。華北平原地區為落葉闊葉林，山地為落闊葉針葉混交林。西北地區為乾旱的荒漠草原、稀樹草原，在山地有少量的針葉林。青藏高原為高寒的荒漠草原、草甸植被。我國南方地區則是亞熱帶、熱帶常綠闊葉林，以及熱帶雨林，在高山上(2600 ～2900m)為闊葉針葉混交林，在 4000m 以上的山地為灌叢和草甸植被。
但在全新世中期的大暖期，南方動物群的一些分子可達華北的南部，在殷墟遺址中發現了象、貘、水牛、竹鼠等東洋界的成員，不過大暖期過後，象已退到雲南的南部，貘則遷出中國境內。
思考題
1)利用孢粉恢復第四紀植物群應注意哪些問題?
2)第四紀哺乳動物群劃分的主要依據有哪些，其在第四紀地層和古環境研究中的作用是什麼?
3)影響人類進化的主要因素有哪些?
4)石器的出現對人類進化的意義是什麼?
5)青藏高原隆起過程對中國第四紀生物演化有哪些影響?
6)「北京人」 用火的意義何在?
7)中國南方和北方哺乳動物群的差異和交流說明了哪些問題?
J. 古生代的氣候變遷及證據，急需
地球自形成起，其間的氣候演變
大約在66億年前，銀河系內發生過一次大爆炸，其碎片和散漫物質經過長時間的凝集，大約在46億年前形成了太陽系。作為太陽系一員的地球也在46億年前形成了。接著，冰冷的星雲物質釋放出大量的引力勢能，再轉化為動能、熱能，致使溫度升高，加上地球內部元素的放射性熱能也發生增溫作用，故初期的地球呈熔融狀態。高溫的地球在旋轉過程中其中的物質發生分異，重的元素下沉到中心凝聚為地核，較輕的物質構成地幔和地殼，逐漸出現了圈層結構。這個過程經過了漫長的時間，大約在38億年前出現原始地殼，這個時間與多數月球表面的岩石年齡一致。
生命的起源與演化是和宇宙的起源與演化密切相關的。生命的構成元素如碳、氫、氧、氮、磷、硫等是來自「大爆炸」後元素的演化。資料表明前生物階段的化學演化並不局限於地球，在宇宙空間中廣泛地存在著化學演化的產物。在星際演化中，某些生物單分子，如氨基酸、嘌呤、嘧啶等可能形成於星際塵埃或凝聚的星雲中，接著在行星表面的一定條件下產生了象多肽、多聚核苷酸等生物高分子。通過若干前生物演化的過渡形式最終在地球上形成了最原始的生物系統，即具有原始細胞結構的生命。至此，生物學的演化開始，直到今天地球上產生了無數復雜的生命形式。
38億年前，地球上形成了穩定的陸塊，各種證據表明液態的水圈是熱的，甚至是沸騰的。現生的一些極端嗜熱的古細菌和甲烷菌可能最接近於地球上最古老的生命形式，其代謝方式可能是化學無機自養。澳大利亞西部瓦拉伍那群中35億年前的微生物可能是地球上最早的生命證據。
原始地殼的出現，標志著地球由天文行星時代進入地質發展時代，具有原始細胞結構的生命也開始逐漸形成。但是在很長的時間內尚無較多的生物出現，一直到距今5.4億年前的寒武紀，帶殼的後生動物才大量出現，故把寒武紀以後的地質時代稱為顯生宙
太古代[前震旦紀(18億年前到45億年前)]和元古代[震旦紀(5億7千萬年前到18億年前)]
太古宙（Archean）是最古老的地史時期。從生物界看，這是原始生命出現及生物演化的初級階段，當時只有數量不多的原核生物，他們只留下了極少的化石記錄。從非生物界看，太古宙是一個地殼薄、地熱梯度陡、火山—岩漿活動強烈而頻繁、岩層普遍遭受變形與變質、大氣圈與水圈都缺少自由氧、形成一系列特殊沉積物的時期；也是一個硅鋁質地殼形成並不斷增長的時期，又是一個重要的成礦時期。
元古宙（Proterozoic）初期地表已出現了一些范圍較廣、厚度較大、相對穩定的大陸板塊。因此，在岩石圈構造方面元古代比太古代顯示了較為穩定的特點。早元古代晚期的大氣圈已含有自由氧，而且隨著植物的日益繁盛與光合作用的不斷加強，大氣圈的含氧量繼續增加。元古代的中晚期藻類植物已十分繁盛，明顯區別於太古代。
震旦紀（Sinian period）是元古代最後期一個獨特的地史階段。從生物的進化看，震旦系因含有無硬殼的後生動物化石，而與不含可靠動物化石的元古界有了重要的區別；但與富含具有殼體的動物化石的寒武紀相比，震旦系所含的化石不僅種類單調、數量很少而且分布十分有限。因此，還不能利用其中的動物化石進行有效的生物地層工作。震旦紀生物界最突出的特徵是後期出現了種類較多的無硬殼後生動物，末期又出現少量小型具有殼體的動物。高級藻類進一步繁盛，微體古植物出現了一些新類型，疊層石在震旦紀早期趨於繁盛，後期數量和種類都突然下降。再從岩石圈的構造狀況來看，震旦紀時地表上已經出現幾個大型的、相對穩定的大陸板塊，之上已經是典型的蓋層沉積，與古生界相似。因此，震旦紀可以被認為是元古代與古生代之間的一個過渡階段。
古生代開始
藻類和無脊椎動物時代
寒武紀(5億7千萬年前到5億1千萬年前 三葉蟲時代
寒武紀（Cambrian period）是古生代的第一個紀,開始於距今5.4億年，延續了4000萬年。寒武紀是生物界第一次大發展的時期，當時出現了豐富多樣且比較高級的海生無脊椎動物，保存了大量的化石，從而有可能研究當時生物界的狀況，並能夠利用生物地層學方法來劃分和對比地層，進而研究有機界和無機界比較完整的發展歷史。
比較著名的有早寒武世雲南的澄江動物群、加拿大中寒武世的布爾吉斯頁岩生物群。寒武紀的生物界以海生無脊椎動物和海生藻類為主。無脊椎動物的許多高級門類如節肢動物、棘皮動物、軟體動物、腕足動物、筆石動物等都有了代表。其中以節肢動物門中的三葉蟲綱最為重要，其次為腕足動物。此外，古杯類、古介形類、軟舌螺類、牙形刺、鸚鵡螺類等也相當重要。拋開牙形石不說，高等的脊索動物還有許多其他代表，如我國雲南澄江動物群中的華夏鰻、雲南魚、海口魚等，加拿大布爾吉斯頁岩中的皮開蟲，美國上寒武統的鴨鱗魚。
奧陶紀(5億1千萬年前到4億3千8百萬年前
原始的脊椎動物出現
奧陶紀（Ordovician period）是古生代的第二個紀，開始於距今5億年，延續了6500萬年。奧陶紀是地史上海侵最廣泛的時期之一。在板塊內部的地台區，海水廣布，表現為濱海淺海相碳酸鹽岩的普遍發育，在板塊邊緣的活動地槽區，為較深水環境，形成厚度很大的淺海、深海碎屑沉積和火山噴發沉積。奧陶紀末期曾發生過一次規模較大的冰期，其分布范圍包括非洲，特別是北非、南美的阿根廷、玻利維亞以及歐洲的西班牙和法國南部等地。
奧陶紀的生物界較寒武紀更為繁盛，海生無脊椎動物空前發展，其中以筆石、三葉蟲、鸚鵡螺類和腕足類最為重要，腔腸動物中的珊瑚、層孔蟲，棘皮動物中的海林檎、海百合，節肢動物中的介形蟲，苔蘚動物等也開始大量出現。
奧陶紀中期，在北美落基山脈地區出現了原始脊椎動物異甲魚類——星甲魚和顯褶魚，在南半球的澳大利亞也出現了異甲魚類。植物仍以海生藻類為主。
裸蕨植物和魚類時代
志留紀(4.38億年前到4.1億年前) 筆石的時代，陸生植物和有頜類出現
志留紀（Silurian period）是早古生代的最後一個紀。本紀始於距今4.35億年，延續了2500萬年。由於志留系在波羅的海哥德蘭島上發育較好，因此曾一度被稱為哥德蘭系。
志留系三分性質比較顯著。一般說來，早志留世到處形成海侵，中志留世海侵達到頂峰，晚志留世各地有不同程度的海退和陸地上升，表現了一個巨大的海侵旋迴。志留紀晚期，地殼運動強烈，古大西洋閉合，一些板塊間發生碰撞，導致一些地槽褶皺升起，古地理面貌巨變，大陸面積顯著擴大，生物界也發生了巨大的演變，這一切都標志著地殼歷史發展到了轉折時期。
志留紀的生物面貌與奧陶紀相比，有了進一步的發展和變化。海生無脊椎動物在志留紀時仍占重要地位，但各門類的種屬更替和內部組分都有所變化。如筆石動物保留了雙筆石類，新興的單筆石類也很繁盛；腕足動物內部的構造變得比較復雜，如五房貝目、石燕貝目、小嘴貝目得到了發展；軟體動物中頭足綱、鸚鵡螺類顯著減少，而雙殼綱、腹足綱則逐步發展；三葉蟲開始衰退，但蛛形目和介形目大量發展；節肢動物中的板足鱟，也稱「海蠍」在晚志留世海洋中廣泛分布；珊瑚綱進一步繁盛；棘皮動物中海林檎類大減，海百合類在志留紀大量出現。
脊椎動物中，無頜類進一步發展，有頜的盾皮魚類和棘魚類出現，這在脊椎動物的演化上是一重大事件，魚類開始征服水域，為泥盆紀魚類大發展創造了條件。
植物方面除了海生藻類仍然繁盛以外，晚志留世末期，陸生植物中的裸蕨植物首次出現，植物終於從水中開始向陸地發展，這是生物演化的又一重大事件。
志留紀：
生命在海洋中生，在海洋中發展壯大。在4億多年前的志留紀，水域中的生物千姿百態，熱鬧非凡，植物已發展到大海藻，動物發展到低等的脊椎動物魚類。而陸地上的生命卻十分罕見，幾乎到處是童山禿嶺，一片荒涼。 末期，由於地殼劇烈運動，地球表面普遍出現了海退現象，不少水域變成了陸地，有的海底崛起了高山。滄海巨變，對水中的生物產生了巨大的影響。
圓口類很象魚，但缺乏成對的胸、腹鰭、特別是嘴巴上沒有上下頜，所以又叫"無頜類"。古代的無頜類，都是些體外披著硬骨片的"甲胄魚"。古代的無頜類，從奧陶紀出現以後，在志留紀很繁盛。但因為無頜，生活方式落後，僅能以流入中內的水中夾雜的食物為食，所以在生存斗爭中，它們敵不過新興的有頜魚類而日趨衰落了。
泥盆紀(4.1億年前到3.6億年前) 魚類的時代
泥盆紀（Devonian period）是晚古生代的第一個紀，開始於距今4.1億年，延續了約5500萬年。泥盆紀古地理面貌較早古生代有了巨大的改變。表現為陸地面積的擴大，陸相地層的發育，生物界的面貌也發生了巨大的變革。陸生植物、魚形動物空前發展，兩棲動物開始出現，無脊椎動物的成分也顯著改變。
腕足類在泥盆紀發展迅速，志留紀開始出現的石燕貝目成為泥盆紀的重要化石。此外，穿孔貝目、扭月貝目、無洞貝目和小嘴貝目在劃分和對比泥盆紀地層中也極為重要。
泡沫型和雙帶型四射珊瑚相當繁盛。早泥盆世以泡沫型為主，雙帶型珊瑚開始興起；中、晚泥盆世以雙帶型珊瑚佔主要地位。
鸚鵡螺類大大減少，菊石中的棱菊石類和海神石類繁盛起來。
正筆石類大部分絕滅，早泥盆世殘存少量單筆石科的代表。
竹節石類始於奧陶紀，泥盆紀一度達到最盛，泥盆紀末期絕滅。其中以薄殼型的塔節石類最繁盛，光殼節石類也十分重要。
牙形石演化到泥盆紀又進入一個發展高峰，這個時期以平台型分子大量出現為特徵。
昆蟲類化石最早也發現於泥盆紀。
泥盆紀是脊椎動物飛越發展的時期，魚類相當繁盛，各種類別的魚都有出現，故泥盆紀被稱為 「魚類的時代」。早泥盆世以無頜類為多，中、晚泥盆世盾皮魚相當繁盛，它們已具有原始的顎，偶鰭發育，成歪形尾。
早泥盆世裸蕨植物較為繁盛，有少量的石松類植物，多為形態簡單、個體不大的草本類型；中泥盆世裸蕨植物仍占優勢，但原始的石松植物更發達，出現了原始的楔葉植物和最原始的真蕨植物；晚泥盆世到來時，裸蕨植物瀕於滅亡，石松類繼續繁盛，節蕨類、原始楔葉植物獲得發展，新的真蕨類和種子蕨類開始出現。
進入 蕨類植物和兩棲動物的時代
石炭紀 兩棲動物的時代
石炭紀（Carboniferous period）開始於距今約3.55億年至2.95億年，延續了6000萬年。石炭紀時陸地面積不斷增加，陸生生物空前發展。當時氣候溫暖、濕潤、沼澤遍布，大陸上出現了大規模的森林，給煤的形成創造了有利條件。
石炭紀又是地殼運動非常活躍的時期，因而古地理的面貌有著極大的變化。這個時期氣候分異現象又十分明顯，北方古大陸為溫暖潮濕的聚煤區，岡瓦納大陸卻為寒冷的大陸冰川沉積環境。氣候分帶導致了動、植物地理分區的形成。
石炭紀的海生無脊椎動物與泥盆紀比較起來，有了顯著的變化。淺海底棲動物中仍以珊瑚、腕足類為主。早石炭世晚期的浮游和游泳的動物中，出現了新興的筳類，菊石類仍然繁盛，三葉蟲到石炭紀已經大部分絕滅，只剩下幾個屬種。
最早發現於泥盆紀的昆蟲類，在石炭紀得到進一步的繁盛，已知石炭、二疊紀的昆蟲就達1300種以上。陸生脊椎動物進一步繁盛，兩棲動物佔到了統治地位。早石炭世一開始，兩棲動物蓬勃發展，主要出現了堅頭類（也稱迷齒類），同時繁盛的還有殼椎類。
早石炭世的植物面貌與晚泥盆世相似，古蕨類植物延續生長，但只能適應於濱海低地的環境；晚石炭世植物進一步發展，除了節蕨類和石松類外，真蕨類和種子蕨類也開始迅速發展。裸子植物中的苛達樹是一種高大的喬木，成為造煤的重要材料之一。
二疊紀 重要的成煤期
二疊紀（Permian period）是古生代的最後一個紀，也是重要的成煤期。二疊紀開始於距今約2.95億年，延至2.5億年，共經歷了4500萬年。二疊紀的地殼運動比較活躍，古板塊間的相對運動加劇，世界范圍內的許多地槽封閉並陸續地形成褶皺山系，古板塊間逐漸拚接形成聯合古大陸（泛大陸）。陸地面積的進一步擴大，海洋范圍的縮小，自然地理環境的變化，促進了生物界的重要演化，預示著生物發展史上一個新時期的到來。
二疊紀是生物界的重要演化時期。海生無脊椎動物中主要門類仍是筳類、珊瑚、腕足類和菊石，但組成成分發生了重要變化。節肢動物的三葉蟲只剩下少數代表，腹足類和雙殼類有了新的發展。二疊紀末，四射珊瑚、橫板珊瑚、筳類、三葉蟲全都絕滅；腕足類大大減少，僅存少數類別。
脊椎動物在二疊紀發展到了一個新階段。魚類中的軟骨魚類和硬骨魚類等有了新發展，軟骨魚類中出現了許多新類型，軟骨硬鱗魚類迅速發展。兩棲類進一步繁盛。爬行動物中的杯龍類在二疊紀有了新發展；中龍類游泳於河流或湖泊中，以巴西和南非的中龍為代表；盤龍類見於石炭紀晚期和二疊紀早期；獸孔類則是二疊紀中、晚期和三疊紀的似哺乳爬行動物，世界各地皆有發現。
早二疊世的植物界面貌與晚二疊世相似，仍以節蕨、石松、真蕨、種子蕨類為主。晚二疊世出現了銀杏、蘇鐵、本內蘇鐵、松柏類等裸子植物，開始呈現中生帶的面貌。
古生代到此結束....中生代開始啦!!!
中生代是裸子植物和爬行動物的時代!
三疊紀 爬行動物和裸子植物的崛起
三疊紀(Triassic period)是中生代的第一個紀。始於距今2.5億年至2.03億年，延續了約5000萬年。海西運動以後，許多地槽轉化為山系，陸地面積擴大，地台區產生了一些內陸盆地。這種新的古地理條件導致沉積相及生物界的變化。從三疊紀起，陸相沉積在世界各地，尤其在中國及亞洲其它地區都有大量分布。古氣候方面，三疊紀初期繼承了二疊紀末期乾旱的特點；到中、晚期之後，氣候向濕熱過渡，由此出現了紅色岩層含煤沉積、旱生性植物向濕熱性植物發展的現象。植物地理區也同時發生了分異。
生物變革方面，陸生爬行動物比二疊紀有了明顯的發展。古老類型的代表（如無孔亞綱和下孔亞綱）基本絕滅，新類型大量出現，並有一部分轉移到海中生活。原始哺乳動物在三疊紀末期也出現了。由於陸地面積的擴大，淡水無脊椎動物發展很快，海生無脊椎動物的面貌也為之一新。菊石、雙殼類、有孔蟲成為劃分與對比地層的重要門類，而筳及四射珊瑚則完全絕滅。
爬行動物在三疊紀崛起，主要由槽齒類、恐龍類、似哺乳的爬行類組成。典型的早期槽齒類表現出許多原始的特點，且僅限於三疊紀，其總體結構是後來主要的爬行動物以至於鳥類的祖先模式；恐龍類最早出現於晚三疊世，有兩個主要類型：較古老的蜥臀類和較進化的鳥臀類。海生爬行類在三疊紀首次出現，由於適應水中生活，其體形呈流線式，四肢也變成槳形的鰭；似哺乳爬行動物亦稱獸孔類，四肢向腹面移動，因此更適於陸地行走。
原始的哺乳動物最早見於晚三疊世，屬始獸類，所見到的化石都是牙齒和頜骨的碎片。
三疊紀時，晚二疊世倖存的齒菊石類大量繁盛起來，中、晚三疊世的大部分菊石有發達的紋飾，有許多科是三疊紀所特有的。菊石的迅速演化為劃分和對比地層創造了極重要的條件。
雙殼類也有明顯變化，晚古生代的種類只有很少數繼續存在，產生了許多新種類，並且數量相當繁多。尤其在晚三疊世，一些種屬的結構類型變得復雜，個體也往往比較大。由於三疊紀的環境與古生代不同，非海相雙殼類逐漸繁盛起來。
裸子植物的蘇鐵、本內蘇鐵、尼爾桑、銀杏及松柏類自三疊紀起迅速發展起來。其中除本內蘇鐵目始於三疊紀外，其它各類植物均在晚古生代就開始有了發展，但並不佔重要地位。二疊紀的乾燥性氣候延續到了早、中三疊世，到了中三疊世晚期植物才開始逐漸繁盛。晚三疊世時，裸子植物真正成了大陸植物的主要統治者。
朱羅紀 爬行動物和裸子植物的時代
侏羅紀（Jurassic period）是中生代的第二個紀，始於距今2.03億年，結束於1.35億年，共經歷了6800萬年。
生物發展史上出現了一些重要事件，引人注意。如恐龍成為陸地的統治者，翼龍類和鳥類出現，哺乳動物開始發展等等。陸生的裸子植物發展到極盛期。淡水無脊椎動物的雙殼類、腹足類、葉肢介、介形蟲及昆蟲迅速發展。海生的菊石、雙殼類、箭石仍為重要成員，六射珊瑚從三疊紀到侏羅紀的變化很小。棘皮動物的海膽自侏羅紀開始佔領了重要地位。
侏羅紀時爬行動物迅速發展。槽齒類絕滅，海生的幻龍類也絕滅了。恐龍的進化類型——鳥臀類的四個主要類型中有兩個繁盛於侏羅紀，飛行的爬行動物第一次滑翔於天空之中。鳥類首次出現，這是動物生命史上的重要變革之一。恐龍的另一類型——蜥臀類在侏羅紀有兩類最為繁盛：一類是食肉的恐龍，另一類是笨重的植食恐龍。海生的爬行類中主要是魚龍及蛇頸龍，它們成為海洋環境中不可忽視的成員。
三疊紀晚期出現的一部分最原始的哺乳動物在侏羅紀晚期已瀕於絕滅。早侏羅世新產生了哺乳動物的另一些早期類型——多瘤齒獸類，它被認為是植食的類型，至新生代早期絕滅。而中侏羅世出現的古獸類一般被認為是有袋類和有胎盤哺乳動物的祖先。
軟骨硬鱗魚類在侏羅紀已開始衰退，被全骨魚代替。發現於三疊紀的最早的真骨魚類到了侏羅紀晚期才有了較大發展，數量增多，但種類較少。
侏羅紀的菊石更為進化，主要表現在縫合線的復雜化上，殼飾和殼形也日趨多樣化，可能是菊石為適應不同海洋環境及多種生活方式所致。侏羅紀的海相雙殼類很豐富，非海相雙殼類也迅速發展起來，它們在陸相地層的劃分與對比上起了重要作用。
侏羅紀是裸子植物的極盛期。蘇鐵類和銀杏類的發展達到了高峰，松柏類也佔到很重要的地位。
白堊紀 爬行動物和裸子植物由極盛走向衰滅
白堊紀（Cretaceus period）是中生代的最後一個紀，始於距今1.35億年，結束於距今6500萬年，其間經歷了7000萬年。無論是無機界還是有機界在白堊紀都經歷了重要變革。
劇烈的地殼運動和海陸變遷，導致了白堊紀生物界的巨大變化，中生代許多盛行和占優勢的門類（如裸子植物、爬行動物、菊石和箭石等）後期相繼衰落和絕滅，新興的被子植物、鳥類、哺乳動物及腹足類、雙殼類等都有所發展，預示著新的生物演化階段——新生代的來臨。
爬行類從晚侏羅世至早白堊世達到極盛，繼續佔領著海、陸、空。鳥類繼續進化，其特徵不斷接近現代鳥類。哺乳類略有發展，出現了有袋類和原始有胎盤的真獸類。魚類已完全的以真骨魚類為主。
白堊紀的海生無脊椎動物最重要的門類仍為菊石綱，菊石在殼體大小、殼形、殼飾和縫合線類型上遠較侏羅紀多樣。海生的雙殼類、六射珊瑚、有孔蟲等也比較繁盛。淡水無脊椎動物以軟體動物的雙殼類、腹足類和節肢動物的介形類、葉肢介類為主。
早白堊世仍以裸子植物中的蘇鐵類、本內蘇鐵類、銀杏類和松柏類為主，真蕨類仍然繁盛。從早白堊世晚期興起的被子植物到晚白堊世得到迅速發展，逐漸取代了裸子植物而居統治地位。
中生代(三疊紀-侏羅紀-白堊紀):[/b2]地球歷史的中生代，被稱為"裸子植物時代"。但是，在真正的陸生植物--裸子植物--興盛的時候，真正的陸生脊椎動物--爬行動物--也發展起來了。因此，從動物的角度來看，中生代雙可稱為"爬行動物時代"。 爬行動物到中生代成了當時最繁榮昌盛的脊椎動物，它們形態各異，各成系統，霸佔一方，到處是"龍"的天下。向海洋發展的，如魚龍；向天空發展的，如飛龍；向陸地發展的，如各式各樣的恐龍。 2億多年前的三迭紀早期以後，有些陸生爬行動物又返回海洋，先後形成了各具特色的魚龍、蛇頸龍等，其中，一些還是當時海洋中顯赫一時的大動物。 爬行類由爬行到飛行的種類也不少，如喙嘴龍，翼手龍等。上天不容易，由爬行到飛行不是一下子形成的，而是經過了漫長的歲月，是一代代有利於飛行的變異積累的結果。
新生代開始啦!!它是被子植物和哺乳動物的時代!!
第三紀 被子植物的時代
中生代（三疊紀-侏羅紀-白堊紀）： 地球歷史的中生代，被稱為"裸子植物時代"。但是，在真正的陸生植物--裸子植物--興盛的時候，真正的陸生脊椎動物--爬行動物--也發展起來了。因此，從動物的角度來看，中生代雙可稱為"爬行動物時代"。 爬行動物到中生代成了當時最繁榮昌盛的脊椎動物，它們形態各異，各成系統，霸佔一方，到處是"龍"的天下。向海洋發展的，如魚龍；向天空發展的，如飛龍；向陸地發展的，如各式各樣的恐龍。 2億多年前的三迭紀早期以後，有些陸生爬行動物又返回海洋，先後形成了各具特色的魚龍、蛇頸龍等，其中，一些還是當時海洋中顯赫一時的大動物。 爬行類由爬行到飛行的種類也不少，如喙嘴龍，翼手龍等。上天不容易，由爬行到飛行不是一下子形成的，而是經過了漫長的歲月，是一代代有利於飛行的變異積累的結果。
第四紀 勞動創造了人類
第四紀（Quaternary period）是地球歷史的最新階段，始於距今175萬年。第四紀包括更新世和全新世兩個階段，二者的分界以地球上最近一次冰期結束、氣候轉暖為標志，大約在距今1萬年前後。
第四紀生物界的面貌已很接近於現代。哺乳動物的進化在此階段最為明顯，而人類的出現與進化則更是第四紀最重要的事件之一。
哺乳動物在第四紀期間的進化主要表現在屬種而不是大的類別更新上。第四紀前一階段——更新世早期哺乳類仍以偶蹄類、長鼻類與新食肉類等的繁盛、發展為特徵，與第三紀的區別在於出現了真象、真馬、真牛。更新世晚期哺乳動物的一些類別和不少屬種相繼衰亡或滅絕。到了第四紀的後一階段——全新世，哺乳動物的面貌已和現代基本一致。
大量的化石資料證明人類是由古猿進化而來的。古猿與最早的人之間的根本區別在於人能製造工具，特別是製造石器。從製造工具開始的勞動使人類根本區別於其它一切動物，勞動創造了人類。另一個主要特點是人能直立行走。從古猿開始向人的方向發展的時間，一般認為至少在1000？萬年以前。
第四紀的海生無脊椎動物仍以雙殼類、腹足類、小型有孔蟲、六射珊瑚等佔主要地位。陸生無脊椎動物仍以雙殼類、腹足類、介形類為主。其它脊椎動物中真骨魚類和鳥類繼續繁盛，兩棲類和爬行類變化不大。
高等陸生植物的面貌在第四紀中期以後已與現代基本一致。由於冰期和間冰期的交替變化，逐漸形成今天的寒帶、溫帶、亞熱帶和熱帶植物群。微體和超微的浮游鈣藻對海相地層的劃分與對比仍十分重要。
新生代:7千萬年以來的新生代，是被子植物大展宏圖的時期，哺乳動物之所以能在新生代里大發展，其中就有大量發展起來的被子植物作雄厚的物質基礎。 最早的有胎盤哺乳動物是食蟲類。它們大都是些以昆蟲為食的小動物，現代的刺蝟是它們的後裔。它們在不同的自然環境里曾先後幾次"趨異"進化，發展成20多個不同的類群，形成了有胎盤哺乳動物的大繁榮。
新生代詳細劃分(單位:百萬年)
第三紀古新世 65―53
始新世 53—36.5
漸新世 36.5―23
中新世 23―5.3
上新世 5.3―1.8
第四紀更新世 1.8―0.01
全新世 0.01―現代
地球上的地殼發展階段
1
太古代―元古代
地殼薄弱活動；海洋沉積占絕對優勢；末期形成一些古地塊。
2
震旦紀
海洋沉積占優勢；古地台形成。
3
寒武紀―奧陶紀―志留紀
加里東運動, 海洋沉積仍占優勢；末期，加里東地槽褶皺隆起。
4
泥盆紀―石炭紀―二迭紀
海西運動，陸相對擴大；末期許多地槽隆起，北大陸聯合，南大陸開始解體。
5
三迭紀―侏羅紀―白堊紀
燕山運動，南大陸解體，北大陸普遍活動；環太平洋地槽內帶隆起成山。
6
第三紀古新世、始新世、漸新世、中新世、上新世
喜馬拉雅造山運動，古地台、古褶皺普遍活動；古地中海帶及環太平洋外帶，隆起成山。
7
第四紀更新世、全新世―新構造期
差異升降顯著，冰川廣布。
地球上的動物界發展階段
1太古代
最低等原始生物產生
2寒武紀―奧陶紀―志留紀
海生無脊椎動物時代
3泥盆紀
魚時代
4石炭紀―二迭紀
兩棲動物時代
5三迭紀―侏羅紀―白堊紀
爬行動物時代
6第三紀
哺乳動物時代
7第四紀
人類時代
地球上的植物界發展階段
1太古代
最低等原始生物產生
2震旦紀―寒武紀―奧陶紀早期
海生藻類時代
3奧陶紀早期―石炭紀―二迭紀早期
陸生孢子植物時代
4二迭紀早期―三迭紀―侏羅紀―白堊紀中期
裸子植物時代
5白堊紀中期―第三紀―第四紀
被子植物時代
地球上的部分生物盛行期
1地球天文時期
2太古代 前震旦紀
藻類、海棉
3元古代： 震旦紀
藻類、海棉
4古生代： 寒武紀
藻類、海棉、腕足動物、海林檎、三葉蟲、
奧陶紀：藻類、海棉、珊瑚、腕足動物、海林檎、海百合、海蕾、海星、三葉蟲、
志留紀：藻類、海棉、珊瑚、腕足動物、海百合、海蕾、海星、三葉蟲、鸚鵡螺、
泥盆紀：藻類、海棉、珊瑚、腕足動物、海林檎、海百合、海蕾、海星、三葉蟲、鱗木、鸚鵡螺、
石炭紀：藻類、海棉、珊瑚、腕足動物、海林檎、海百合、海蕾、海星、三葉蟲、沙魚、鱗木、鸚鵡螺、
二迭紀：藻類、海棉、珊瑚、海百合、三葉蟲、沙魚、鱗木、鸚鵡螺
5中生代