2025届高考地理二轮专题复习 地理中的68种效应之4 山地高梯度效应 学案

这是一份2025届高考地理二轮专题复习 地理中的68种效应之4 山地高梯度效应 学案，共10页。
尽管山地高梯度效应是一个综合集成式的效应，是独特的自然—人文综合地域生态系统形式，但为了论述的方便，就其主要要素和主要表现做一些论述。
（1）能量高梯度效应
包括山地的势能、动能及热能等随着高梯度的变化而产生变化。根据物理学定律可知，山越高所产生的重力势能越大，即山体重力势能是随着山体升高而递变的。山地动能实际上是坡面物质的运动能，一方面坡面物质受重力加速度(或重力的坡面分力)的影响，坡面上的物体由上而下动能逐渐增大；另一方面由于坡面的摩擦阻力，动能又会迅速减弱。所以，坡面物质的动能梯度特征取决于二者的平衡关系。其中，坡度的大小和坡面组成物质及性质，坡面的起伏度和平直程度(粗糙度)以及运动物体(物质)本身的形状、大小、质量是必须考虑的几个关键要素。研究坡面物质的动能梯度对于山区工程技术设计施工和资源开发都将有不可估量的意义。
山地随着海拔的升高，温度发生相应的梯度变化，山地近地面气温随海拔的升高而递减。热能梯度的机理在于热能转化为功。从海平面往上，空气逐渐稀薄，被太阳辐射加热的空气在上升过程中体积膨胀做功，空气中一部分热能转化为功的过程使气温逐渐降低，即产生上曳气流绝热降温效应。
在山地地区由于高度、纬度、地形等多种因素的综合影响，热量随高度的变化并不是均衡的或等比例的，不同山地甚至同一山脉的不同部位，其变幅差异很大。山地热能梯度变化有时会出现反常或异常现象，如干热河谷的逆温层的存在(图4)。
1.哀牢山东坡
2.哀牢山西坡
3.东川地区
4.白马雪山西坡
5.昭通山区
图4 云南不同山地气温年较差与海拔高度的关系
（2）气候-自然带谱的高梯度效应
降水高梯度效应指的是山地降水的垂直分布和降水形态(液态或固态)变化的高度效应。山地区存在着气流抬升和下沉的动力作用和山地湿度高梯度效应导致的热力效应，导致山地的降水量和降水日数较大，而且呈现出随高度增长的趋势，直到在一个高度上达到最大降水量。
山地云雾凝结也是山地高梯度效应的一个重要表现，云雾凝结在纵向岭谷横断山区每年约为30～50mm。它们对植物生长，特别是苔藓、寄生植物和其它阴性树木，云雾所带来的水汽是它们可靠的水分来源。这些植物的生长，也为一些动物如滇金丝猴等的生长提供了食物来源。
山地水分的蒸发也存在着高梯度效应，一般山地的蒸发量随山地海拔高度增加而递减。随着海拔高度的增加，温度降低，可供蒸发的热量输入减少，蒸发量也随之减少。到冰川积雪带，地表强烈反射太阳辐射，可供蒸发的热量不足，亦可减少地面蒸发量。
降水的高梯度效应的关联效应有：降水随海拔高度增加，可缓解山区旱情(如研究区的春旱)；可控制或改变植被和土壤的垂直分布格局；高海拔山地的最大(小)降水高度带可影响山地水分平衡等。
由于有山地的热能高梯度效应和水分变化的高梯度效应组合成的水-热山地高梯度效应的物理基础作用，使山地出现了垂直性的气候分带。随着海拔高度的升高，气候类型和气候带出现了更替，表现出明显的山地垂直气候带性(图5)。山地能量、降水、气候、地貌的梯度效应反映到自然景观上就呈现出自然带谱发育的梯变性特征，本区也是我国山地垂直自然带谱发育重要地区之一(图5)。
图5 三江并流区典型山地气候—植被—土壤梯变示意图
（3）山地地貌的高梯度效应
我国西南纵向岭谷区，岭谷高差悬殊，相对高差大，在较短的距离之内出现了较强烈的热能、水分等较大的梯变，形成了明显的随海拔高度上升而变化的垂直气候带谱、植被-土壤等自然带谱。相应的塑造地貌形态的外营力也在垂向上发生了显著变化，形成了山地气候地貌的高梯度效应。
在纵向岭谷区一般可以划分出：干热河谷地带的以物理风化作用的气候地貌带；1500～3700m左右的流水侵蚀作用为主的气候地貌带；3700～4900(或5000)m的冰缘作用气候地貌带；5000m以上的冰雪作用气候地貌带。
（4）资源利用和人类活动的山地高梯度效应
本处所指的资源是指生物质能资源、生物种质资源和热能资源、土地资源等自然资源，而不包括矿产资源等。由于山地海拔高度和相对高度的差别，呈现出不同分层的水热资源。山地生态系统的垂直结构，海拔在2500～4000m之间的山地大约可分出4～6个水热和自然植被带，海拔4000～5000m及5000m以上的山地可分出5～6个以上的水热和自然植被带，图5反映了山地水热和自然植被的垂向的梯变特征。正是这种梯变特征带来了生物质能、生物多样性的梯变特征，也带来了农业资源的利用上的不同(图6)。正是上述的能量-水分-气候-地貌-自然带的高度梯变的特征，造就了高梯度的地貌-气候-自然-人文社会经济活动立体性梯变特征。
图6 三江并流区典型山地作物、熟制梯变示意图
（5）人居环境的高梯度效应
人居环境是一个很综合的概念，涉及到众多要素。就山地高梯度效应而言，现仅就几个方面而论，如氧气含量随地面升高而减少，使山地人类生存与发展的环境向不利于人类的方向发展。在山地尤其是高海拔山地进行经济活动、旅游等活动困难较平原大，海拔愈高，不利因素越大，人类能长久生存的上限是海拔5300m；空气中的尘埃、烟粒、微生物、植物孢子和花粉等固体颗粒，随高度而递减，使空气更洁净、明亮；在晴朗无云条件下，随着地面高度的增加，大气透明度显著改善，地面所得直接辐射增加，散射辐射减少，紫外线成分增加、散射辐射减少，利于植物生长，并可用于医疗、疗养和旅游等。
当然也应避免较强紫外线和阳光对裸露皮肤的伤害等。人居环境因此因地而异，从地理学和生态学角度来看，即是以人为中心的地生态系统，地生态系统即是人及其环境要素的总和，并作为一个整体而存在。人在其中与岩石、土壤、水、空气、植物、动物及食物等相互作用，相互影响，并影响人的生活质量及生存和发展。
【配套题目练习】
一、单选题
（23-24高二下·山西忻州·阶段练习）欧石楠属多年生常绿灌木类植物，耐寒性较强，多分布在高山草原灌丛带以下。鲁文佐里山是非洲乌干达和刚果两国边界上的山脉。下图示意鲁文佐里山山地垂直自然带谱及其宽度。据此完成下面小题。
1．鲁文佐里山的欧石楠林（ ）
A．生长较快B．植株高大C．四季不落叶D．低矮密集
2．影响该山地欧石楠林带空间分布的主要因素是（ ）
A．坡度B．海拔C．水分D．热量
【答案】1．D 2．C
【解析】1．根据所学知识可知，在山地垂直自然带中，随着高度的上升，热量逐渐递减，降水先增后减；根据图示信息可知，欧石楠林位于竹林带以上，竹子为亚热带植被，按照垂直自然带热量递减规律竹林以上应对应了温带植被，且欧石楠以上植被为草原灌丛、亚冰雪带和冰雪带，均因热量减少而演变的温带和亚寒带和寒带自然带，所以欧石楠带对应了落叶林的水热条件，故C错误；同时欧石楠为灌木，所以一般个体低矮，生长密集，故D正确，B错误；因其生长区热量不足，所以生长速度较慢，故A错误。故选D。
2．根据材料信息可知欧石楠为常绿灌丛，应该分布在热量条件充足的竹林带及以下地区，这些区域以林地为主，说明降水较多，而欧石楠没有分布区位于这些地区，说明这些地区水分太多，所以分布在海拔稍高的地区，水分相对减少的高度，故C正确，B、D错误；材料中坡度无法体现，故A正确。故选C。
【点睛】垂直地域分异规律的形成原因：高大山体随着海拔的变化，水热状况不同，自然环境要素间物质迁移和能量交换差异很大，自然景观也相应地呈现垂直变化。
（2024·湖北·三模）一般情况下，山地垂直带谱内各带宽度为600～800米，而秦岭中部太白山的落叶阔叶林从基带一直分布到海拔2800米处，形成全球同纬度的山地中唯一的超级垂直带。如图示意太白山垂直带谱。完成下面小题。
3．图中太白山（ ）
A．P坡为阴坡 B．M自然带为灌丛草甸带 C．Q坡为南坡 D．N自然带为高寒荒漠带
4．根据太白山桦林亚带的分布位置，推测其植被特点为（ ）
A．耐旱性强B．耐寒性强C．耐湿性强D．耐盐碱性强
5．太白山形成超级垂直带的原因包括（ ）
①地处多维度过渡带 ②山地桦林群落竞争力强 ③山体相对高差最大 ④山地垂直带谱最为完整
A．①②B．①③C．②④D．③④
【答案】3．B 4．B 5．A
【解析】3．读图结合所学知识，N位于阔叶林之上，应为针叶林带，M位于N之上，为灌丛草甸带，B正确，D错误；P坡基带为含常绿成分的落叶阔叶林，水热条件较好，说明P坡为南坡，且为阳坡，AC错误。故选B。
4．桦林亚带分布的海拔高，热量差，耐寒性强，B正确；桦林亚带属于森林，水分条件应较好，无法得出耐旱性，A错误；该地位于高海拔地区，相对来讲坡度较陡，排水情况较好，无法得出其耐湿，土壤盐碱程度轻，无法得出其耐盐碱，CD错误。故选B。
5．秦岭处于中国南北暖温带和亚热带过渡的区域，自然地理各要素具有复杂性、敏感性和多样性，因而具有多维过渡的性质和多方向的较大摆动性，①正确；山地桦林群落竞争力强为山地落叶阔叶林带的垂直空间分布创造了优越条件，发育了丰富多样的落叶木本植物，②正确；太白山山体相对高差不是最大，③错误；缺乏热带雨林带等自然带，山地垂直带谱不是最为完整的，④错误。综上所述，A正确，BCD错误，故选A。
【点睛】随着山地高度的增加，气温随之降低，从而使自然环境及其成分发生垂直变化的现象，称为垂直带性或高度带性。
（2024·河北沧州·三模）秦岭地处暖温带与亚热带过渡带，地形和气候条件多样，植被垂直分布显著，其中最高峰太白山植被垂直带谱是世界上发现的带幅最宽、结构最复杂的山地落叶阔叶林带，被称为“超级垂直带”。下图为太白山植被垂直带谱图。读图，完成下面小题。
6．高山灌丛草甸带南北坡差异不明显的原因是（ ）
A．蒸发弱 B．降水多 C．面积小 D．风力大
7．影响太白山南、北坡巴山冷杉林亚带分布海拔范围差异的主要因素是（ ）
A．坡向 B．坡度 C．海拔 D．纬度
【答案】6．C 7．A
【解析】6．由图可知，太白山南北坡高山灌丛草甸带均位于山顶，在山顶处面积小，不同坡向的水分、热量相互交换较强，水热条件基本一致。两坡在山顶处坡面环境差异小，水热条件差别小，高山灌丛草甸带差异小，C正确；山顶气温低，两坡蒸发差异小，蒸发对草甸灌丛带坡向差异影响不大，A错误；山顶降水南北坡差异不大，B错误；风力大小对植被分布的差异影响不大，D错误，故选C。
7．影响太白山南、北坡巴山冷杉林亚带分布海拔范围差异的主要因素是坡向，南北坡向差异导致的水热条件的不同，A正确；南北坡坡度、海拔、纬度差异不大，不是主要影响因素，BCD错误，故选A。
【点睛】植物的生长需要一定的水分和热量，并且不同的植物需求不同，同一种植物所需的水、热有一定的比例范围。在热量盈余的地区，不同坡向热量充足，差异不大，随着海拔的升高，空气中的水分逐渐减少，降水较少的坡向总是首先因缺水而不能满足植物的需要。从而造成同一植被在背风坡的分布高度低于迎风坡。如非洲的乞力马扎罗山位于赤道以南附近，热量充足，南坡是东南信风的迎风坡，降水条件优于北坡，相同自然带的分布高度南坡高于北坡。
（2024·湖南怀化·三模）下图为某山地南、北坡垂直自然带谱示意图。据此完成下面小题。
8．该山地最可能是（ ）
A．天山B．武夷山C．太行山D．珠穆朗玛峰
9．图中甲自然带是（ ）
A．干旱河谷灌丛带B．落叶阔叶林带C．针叶林带D．热带雨林带
10．该山地（ ）
A．南坡水热条件差异小B．北坡是阳坡C．北坡雪线低D．南坡是迎风坡
【答案】8．D 9．C 10．D
【解析】8．读图可知，该山地的南坡基带为热带季雨林，故南坡为热带季风气候，珠穆朗玛峰南坡为热带季风气候，D正确；天山位于我国西北地区、太行山位于山西省与华北平原地区、武夷山位于福建，均不属于热带季风气候区，ABC错误。故选D。
9．读图可知，从基带到甲自然带分别为，季雨林带、常绿阔叶林带、针阔叶混交林带，甲以上为高山灌木林带、高山草甸、高山荒漠，可推测甲为针叶林带，C正确，ABD错误。故选C。
10．珠穆朗玛峰南坡为西南季风迎风坡，受西南季风影响，降水较多，雪线较低，D正确，C错误；南坡垂直差异较大，水热条件差异大，A正确；珠穆朗玛峰位于北半球，南坡为阳坡，B错误。故选D。
【点睛】影响山地垂直自然带谱复杂程度的因素 (1)山体所在纬度-纬度越低越复杂，纬度越高越简单。 (2)山体海拔-海拔越高越复杂(当然有极限)，海拔越低越简单，甚至无。 (3)与山顶、山麓之间相对高度有关相对高度大则复杂，相对高度小则简单。
11．（23-24高二上·山东青岛·期末）如图为北半球某山地垂直自然带分布示意图，山地同一自然带的分布南坡明显高于北坡，其主要原因是南坡（ ）
A．坡度更大B．土壤更肥沃C．降水更多D．热量更充足
【答案】D
【详解】坡度大小和土壤肥沃程度对自然带分布高度影响不大，因此排除A、B。图中显示，南坡雪线较高，而雪线高度一般与降水量呈负相关，因此南坡降水不会更多，排除C。材料信息表明，图中山地位于北半球，山地南坡纬度较低，且为阳坡，获得的太阳辐射多，热量更充足，使得同一自然带的分布南坡明显高于北坡，选项D符合题意。故选D。
（23-24高三上·陕西西安·阶段练习）下图为“我国某山地垂直带谱及云杉林亚带的植被垂直分层示意图”。据此完成下面小题。
12．该山地高山灌丛草甸带坡向差异不明显，原因是山体顶部（ ）
A．面积小B．降水多
C．风力大D．气温低
13．该山地Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4中的植被垂直分层结构不同，其主要影响因子是（ ）
A．水分B．土壤
C．温度D．光照
【答案】12．A 13．D
【解析】12．山体顶部面积较小，导致不同坡向之间相互干扰，导致高山灌丛草甸带坡向差异不明显，A正确；山顶海拔较高，降水较少，B错误；风力和气温不是影响不同坡向高山灌丛草甸带差异不明显的主要因素，CD错误。故选A。
13．根据图示信息可知，Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4均为云杉林亚带，植被垂直分层结构不同，主要原因是乔木层密度不同导致的林下光照条件不同，光照条件越好的Ⅲ4垂直分层结构越明显，光照条件最差的Ⅲ3垂直分层结构最差，影响其垂直结构不同的主要因素是光照，D正确；水分不是影响植被垂直分层结构的主要因素，A错误；Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4土壤差异较小，B错误；温度条件是影响林线的主要因素，但不是影响植被垂直分层结构的主要因素，C错误。故选D。
【点睛】山地垂直地域分异是山麓到山顶水分和热量状况的差异共同作用的结果，山麓到山顶水热的变化与从低纬到高纬的变化类似，但并不完全一致。分析山地垂直自然带谱复杂程度影响因素有三个：①山体所在纬度：纬度越低越复杂，纬度越高越简单；②山体海拔：海拔越高越复杂(当然有极限)，海拔越低越简单；③山顶与山麓之间的相对高度：相对高度大则复杂，相对高度小则简单。
（23-24高三上·辽宁沈阳·阶段练习）土壤有机碳是指以有机质形式储存于土壤中的碳，其含量与土壤的温度、水分和地形的坡向、坡位有关。左图示意祁连山中段黑河大峡谷两岸山地垂直带谱，右图示意峡谷南岸不同植被类型土壤有机碳随土壤深度的累积变化。据此完成下面小题。
14．与峡谷北岸相比，南岸垂直自然带丰富的主要影响因素是（ ）
A．相对高度B．地面坡度C．大气温度D．土壤水分
15．与山地草原相比，高山草甸土壤有机碳储量及其影响因素是（ ）
A．储量大，温度低、分解少B．储量大，温度高、生物量大
C．储量小，水分多、淋溶强D．储量小，水分少、生物量小
【答案】14．D 15．A
【解析】14．从两侧基带看，均为温带草原，最高处均为冰雪，不存在相对高度限制垂直自然带发育的情况，A错误；两侧相距不远，大气温度没有明显变化，C错误；两侧坡度差异较小，且每一侧坡度均有较多变化，因此不会影响数个自然带的变化，B错误；从南坡草原—森林—草甸的变化可知，降水量从山麓到山顶呈少—多—少的变化趋势，说明南坡为迎风坡，坡面降水比较明显，影响了土壤水分，D正确。故选D。
15．高山草甸相较于山地草原，海拔高度更高，温度更低，B错误；虽然高山草甸海拔高、温度低、生物量较小，但由于温度较低，其微生物分解少，存在土壤中的有机碳储量更大，A正确，CD错误。故选A。
【点睛】土壤有机碳是通过微生物作用所形成的腐殖质、动植物残体和微生物体的合称。土壤中的碳包括无机碳与有机碳。土壤有机碳是指土壤中各种正价态的含碳有机化合物，是土壤极其重要的组成部分，不仅与土壤肥力密切相关，而且对地球碳循环有巨大的影响，既是温室气体“源”，也是其重要的“汇”。土壤有机碳不仅组成成分和结构十分复杂，而且循环转化过程也复杂多样。
二、综合题
16．（24-25高二上·全国·课堂例题）山地垂直地域分异规律的表现
大林寺桃花
白居易
人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开。
长恨春归无觅处，不知转入此中来。
(1)山寺桃花四月始盛开的主要原因是什么？
(2)古诗的描写反映了哪种地域分异规律？
(3)辨析：任何一个山地都具有垂直地域分异规律。
【答案】(1)山上海拔较高，气温较低，桃花盛开时间较晚。
(2)山地的垂直地域分异规律
(3)不是，只有山体达到一定高度，并在足以引起自然环境及其组成成分变化的条件下，才会出现垂直地域分异规律。
【分析】本题以白居易的《大林寺桃花》为材料，设置3道小题，涉及山地垂直地域分异规律，考查学生阅读图文材料、调用所学知识解释地理现象的能力。
【详解】（1）山坡上桃花盛开时间比山脚下晚，主要原因在于山坡上海拔较高、气温较低。
（2）山脚下桃花已经谢了，山坡上桃花刚刚盛开，反映了随海拔高度升高水热条件的变化，为山地的垂直地域分异规律。
（3）山地出现垂直地域分异规律的前提是海拔高度足够高，足以引起自然环境及其组成成分变化，否则不会出现山地垂直地域分异规律。例如热带雨林地区的低矮山地只会出现热带雨林带一种自然带；冰原带的山地只会出现冰原带一种自然带。