綜合自然地理學(xué)-自然環(huán)境整體性(第2章)

1、贛南師范學(xué)院地理與規(guī)劃學(xué)院綜合自然地理學(xué)綜合自然地理學(xué)劉光旭聯(lián)系方式：; 180704748702013年2月自然地理系統(tǒng)的整體性 重點(diǎn) 講明自然地理環(huán)境的整體性，闡述各組成成分間的相互關(guān)系相互關(guān)系及自然地理系自然地理系統(tǒng)的基本特征統(tǒng)的基本特征。 難點(diǎn) 整體性的認(rèn)識過程。物質(zhì)組成、要素組成；系統(tǒng)的定義、特征和耗散結(jié)構(gòu)理論一定結(jié)構(gòu)與整體效應(yīng)；能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)傳輸與平衡旋回發(fā)展過程第一節(jié) 自然地理系統(tǒng)的 組成和結(jié)構(gòu)特征一、自然地理系統(tǒng)的組成 物質(zhì)組成： 4個基本圈層相互作用形成的物質(zhì)體系地貌、氣候、水文、生物、土壤。 能量組成：太陽輻射能、地球內(nèi)能二、自然地理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征 指各組成要素和組成部分之

2、間相互結(jié)合的方式和組合形式： 分層結(jié)構(gòu)、滲透結(jié)構(gòu)、地域結(jié)構(gòu)。1. 分層結(jié)構(gòu) 4個基本組成成分：空氣、水、巖石、生命有機(jī)體，由于密度不同和重力作用分異，密度小的在頂部： 大氣對流層 0.0013 水圈 1 巖石(平均) 2.73 3個圈層在垂直方向上做層狀排列，生物圈分布在3圈交界面上是垂直方向上分層結(jié)構(gòu)的最顯著特征。 進(jìn)一步劃分，還可以分出低級層次的分層結(jié)構(gòu)： 大 氣 圈 大氣侯層 近地表小氣候?qū)?水 體 空中水層 雪圈 地表水層 地下水層 植物群落 喬木層 灌木層 草本層 苔蘚層2. 滲透結(jié)構(gòu) 以上分層結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)：不是單一成分，而是和其他成分處于彼此疊合、相互滲透之中。氣候?qū)又邪?、?/p>

3、體物質(zhì)、生物體水 體包含溶解氣體、礦物質(zhì)、懸浮泥沙 生物體。巖 石 圈空氣、水、多種生物生 物 圈三個無機(jī)圈層交織在一起3. 地域結(jié)構(gòu) 相互作用的各組成成分在水平方向和垂直方向上按一定規(guī)律發(fā)生的分異,形成了不同的結(jié)構(gòu)單元。 地球表層的這種垂直和水平分異，取決于太陽輻射能和地球內(nèi)能這兩類地域分異因素的綜合作用。無論在空間上或時間上，兩種分異因素的相互作用都是不平衡的，它們在地球表層的特殊表現(xiàn)，決定了地域結(jié)構(gòu)的地帶性地帶性和非地帶性非地帶性特征。 由于地球的形狀和地球自轉(zhuǎn)軸與黃道面的傾角，造成了太陽輻射能在各緯度帶的不均勻分布，導(dǎo)致各組成部分相互結(jié)合、相互作用的形式呈緯向地帶性特征，從而產(chǎn)生了自赤

4、道向極地更替的結(jié)構(gòu)。無論是陸地和海洋，都存在著這種結(jié)構(gòu)單元。原蘇聯(lián)學(xué)者.B.波格丹諾夫（1961）將自己劃分的大洋地帶同陸地上的地帶作了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者幾乎完全一致（圖1）。 710623510103491334589105766624981011121圖1 世界大洋自然帶和大陸自然帶分布圖 （. B. 波格丹諾夫）大洋自然帶 大陸自然帶 . 北極帶 1. 北極冰封荒漠帶 . 副北極帶 2. 副北極苔原和森林苔原帶 . 北溫帶 3. 溫帶泰加林帶、闊葉林和草原帶 . 北亞熱帶 4. 地中海硬葉林和濕潤亞熱帶 . 北熱帶 5. 熱帶沙漠 . 赤道帶 6. 熱帶稀樹干草原 . 南熱帶 7. 赤道

5、森林 . 南亞熱帶 8. 熱帶亞熱帶森林草原 . 南溫帶 9. 熱帶草原及熱帶沙漠 . 副南極帶 10. 干燥的和濕潤的亞熱帶 . 南極帶 11. 溫帶無林帶 12. 副極帶 13. 南極大陸冰封帶 自然地理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是指自然地理系統(tǒng)各組成要素和組成部分及其在數(shù)量上的比例、空間上的格局及時間上的聯(lián)系方式等?？煞譃槲镔|(zhì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、要素要素結(jié)構(gòu)、能量能量結(jié)構(gòu)、信信息息結(jié)構(gòu)、空間空間結(jié)構(gòu)和時間時間結(jié)構(gòu)等。系統(tǒng)概述 系統(tǒng)論系統(tǒng)論從首創(chuàng)至今，不過幾十年的歷史，然而卻以不可替代的綜合、整體、最優(yōu)化的特性滲透于自然科學(xué)、社會科學(xué)的許多領(lǐng)域，解決了工業(yè)、交通運(yùn)輸、電力網(wǎng)、通訊網(wǎng)、環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃、水源利用、能

6、源開發(fā)、社會經(jīng)濟(jì)等方面的許多難題。 系統(tǒng)方法在地理科學(xué)中被廣泛應(yīng)用，已為大家所公認(rèn)。系統(tǒng)論被引進(jìn)地理學(xué)，用來研究地理環(huán)境的結(jié)構(gòu)、功能及其演化，使地理思維在結(jié)構(gòu)和方法上發(fā)生了深刻的變化，將古老的地理學(xué)從定性分析和解釋引向定量分析和定性解釋相結(jié)合的階段。 目前雖然還未將自然地理學(xué)原理完全建立在系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上，許多關(guān)鍵性問題仍需進(jìn)行深入探討，但是，這種科學(xué)的方法論有助于更深刻地揭示自然地理環(huán)境的一般規(guī)律，在關(guān)于這些規(guī)律的傳統(tǒng)解釋基礎(chǔ)上，運(yùn)用系統(tǒng)論的基本理論作進(jìn)一步闡述，以便用其新思路來探討自然地理學(xué)的基本問題。系統(tǒng)概述 一、系 統(tǒng) 概 念三、系統(tǒng)主要特征按系統(tǒng)尺度、規(guī)模和范圍分按系統(tǒng)尺度、規(guī)模和范圍

7、分按系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系分按系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系分按人與自然的關(guān)系分按人與自然的關(guān)系分二、系 統(tǒng) 分 類整體性整體性層次性層次性相關(guān)性相關(guān)性穩(wěn)定性穩(wěn)定性變異性變異性系統(tǒng)概述 一、系統(tǒng)概念 具有特定功能和結(jié)構(gòu)的元素集合具有特定功能和結(jié)構(gòu)的元素集合，每一個系統(tǒng)都是由相互聯(lián)系、相互作用的事物和過程所組成。 自然界各種事物都是以系統(tǒng)形式存在著的有機(jī)整體，整個物質(zhì)世界，大到宇宙天體、太陽系，小到原子、基本粒子，都是由相互聯(lián)系、相互作用的若干部分組成。1、按系統(tǒng)尺度、規(guī)模和范圍分：n宇宙系統(tǒng)如銀河系、整個宇宙n宏觀系統(tǒng)周圍的宏觀物體，如生態(tài)系統(tǒng)、人體系統(tǒng)。n微觀系統(tǒng)如原子中電子的殼層結(jié)構(gòu)和原子核結(jié)構(gòu)系統(tǒng),細(xì)胞中的

8、核、質(zhì)、膜都是相互聯(lián)系、相互作用的系統(tǒng)。二、系統(tǒng)分類2、按系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系分：u開放系統(tǒng)系統(tǒng)與環(huán)境之間具有物質(zhì)、能量、信息的交換和流通。u封閉系統(tǒng)系統(tǒng)與環(huán)境之間只有能量的交換和流通，沒有物質(zhì)的交換。u孤立系統(tǒng)系統(tǒng)與環(huán)境不發(fā)生任何聯(lián)系和作用。系 統(tǒng) 分 類 3、按人與自然的關(guān)系分：l自然系統(tǒng)指未打上人工印記的各種客觀系統(tǒng)，如天然生態(tài)系統(tǒng)。l人造系統(tǒng)指人工制造的各種系統(tǒng)，是由人工生成的各種要素組成的，如生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、管理系統(tǒng)。l自然與人文的復(fù)合系統(tǒng)指人類利用自然和改造自然的各種系統(tǒng)，如水利發(fā)電系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。系 統(tǒng) 分 類 三、系統(tǒng)主要特征（一）整體性（二）層次性（三）相關(guān)性（四）穩(wěn)定性（五）變

9、異性整體性概念的發(fā)展傳統(tǒng)觀點(diǎn)的整體性 內(nèi)在聯(lián)系性系統(tǒng)觀點(diǎn)的整體性 結(jié)構(gòu)功能的整體性耗散結(jié)構(gòu)理論的整體性 非平衡有序系統(tǒng)的整體性 （一）整體性系統(tǒng)的主要特征整體性 1、傳統(tǒng)觀點(diǎn) 整體性：自然地理綜合體各組成要素和各組成部分之間的內(nèi)在聯(lián)系。 地球表層是由地質(zhì)、地貌、氣候、水文、土壤、動物等成分組成，這些無機(jī)自然界與有機(jī)自然界各組成成分相互聯(lián)系、相互作用，并通過自然歷史過程，形成自然地理綜合體，這個綜合體中任何一個成分或環(huán)節(jié)的變化都會影響其它成分或環(huán)節(jié)的變化甚至整體的變化。 系統(tǒng)的主要特征整體性比如：我們所處的是暖溫帶落葉闊葉林帶，作物為一年兩熟，如果氣候寒冷則是寒溫帶氣候，無霜期短，作物只能一年一

10、熟，種植耐寒、生長期短的作物。同樣，地貌因素發(fā)生變化，也會引起一系列變化，再如華北平原如發(fā)生地殼運(yùn)動，抬升1000米以上，氣溫降低，降水發(fā)生相應(yīng)的變化，土壤、植被也隨之改變。傳統(tǒng)觀點(diǎn)：是以自然綜合體學(xué)說為基礎(chǔ)，用因果法則，揭示自然地理環(huán)境動態(tài)特征，一個因素變化會影響另外的因素，體現(xiàn)在自然綜合體內(nèi)各要素的內(nèi)在聯(lián)系性，傳統(tǒng)觀點(diǎn)的整體性是內(nèi)在聯(lián)系的整體性。但是傳統(tǒng)的觀點(diǎn)是定性的描述，不能定量地表達(dá)整體性原理。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和新學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展，特別是系統(tǒng)論的出現(xiàn)，對整體性又有了新的認(rèn)識。 系統(tǒng)的主要特征整體性 2、系統(tǒng)思想功能和結(jié)構(gòu)的整體性 （1）功能整體性 是系統(tǒng)對外界和內(nèi)部所表現(xiàn)的效應(yīng)（包括物

11、質(zhì)和能量、信息等的傳輸和轉(zhuǎn)換）。 系統(tǒng)論中有一個重要原理功能超越性原理，整體系統(tǒng)會出現(xiàn)子系統(tǒng)沒有的功能整體大于各部分之和。 整體和部分的關(guān)系，主要表現(xiàn)在三種情況： 整體=部分之和 整體部分之和系統(tǒng)的主要特征整體性 系統(tǒng)的整體等于系統(tǒng)的各組成部分之和 這是被嚴(yán)格和精確的數(shù)學(xué)多次證明的命題，幾何和代數(shù)從來就把這種關(guān)系當(dāng)作絕對正確的真理。但是這一命題只是對那些聯(lián)系不緊密的松散系統(tǒng)才成立，只適應(yīng)于由各要素機(jī)械組成的系統(tǒng)。如一筐蘋果、一堆沙粒等。 系統(tǒng)的整體小于各部分之和 如果系統(tǒng)中各部分相互牽扯，相互扼制，甚至摻雜著一些寄生和壞死的要素，這樣的系統(tǒng)往往使整體的能量大大下降，出現(xiàn)“三個和尚沒水吃”的情況

12、。 系統(tǒng)的整體大于各部分之和 如果系統(tǒng)中各組成要素互相協(xié)同，彼此配合，會使系統(tǒng)出現(xiàn)新質(zhì)，即整體系統(tǒng)會出現(xiàn)各子系統(tǒng)沒有的功能。 系統(tǒng)的主要特征整體性 例如：人的雙眼視覺功能大大超過兩只單眼視覺功能簡單相加的總和。雙眼的視敏度比單眼高610倍，雙眼的視覺能形成立體感，而單眼卻無能為力。 又如，當(dāng)年拿破侖在埃及作戰(zhàn)時，同一少數(shù)民族馬木留克對陣，馬木留克兵英勇善戰(zhàn)，個人搏殺技術(shù)很好。法國兵在當(dāng)時曾打過很多勝仗，但3個馬木留克兵肯定能夠戰(zhàn)勝3個法國兵；100個馬木留克兵和100個法國兵勢均力敵，而300個法國兵絕對能夠戰(zhàn)勝300個馬木留克兵。這是因為法國兵在大兵團(tuán)作戰(zhàn)中，彼此配合的很好，而馬木留克兵不善

13、于協(xié)同作戰(zhàn)，這就是整體性起了作用，整體出現(xiàn)的功能是各部分之和所不具備的。系統(tǒng)的主要特征整體性（2）結(jié)構(gòu)整體性 系統(tǒng)理論指出：系統(tǒng)的整體功能決定于各組成元素的相互結(jié)合的方式，通常所說的結(jié)構(gòu)。因此，整體功能取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從以上例子中可看出法國兵彼此配合好，結(jié)構(gòu)好，整體功能好，馬木留兵不善于協(xié)同作戰(zhàn)，結(jié)構(gòu)不好，整體功能小于部門之和。結(jié)構(gòu)從字面上看，各組成部分的搭配和排列。 結(jié)構(gòu)和功能是密切相連的，結(jié)構(gòu)是完成功能的框架和渠道。也就是說物質(zhì)、能量和信息的傳輸和轉(zhuǎn)換是通過系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的。反過來，物質(zhì)、能量、信息的傳輸和轉(zhuǎn)換則是維持結(jié)構(gòu)存在和發(fā)展的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)和功能是相互聯(lián)系的不可分割的兩個方面，沒有

14、結(jié)構(gòu)的功能和沒有功能的結(jié)構(gòu)都是不存在的。系統(tǒng)的主要特征整體性 研究整體性既要研究整體功能認(rèn)識它的綜合效應(yīng)，又要研究這種功能是由什么樣的結(jié)構(gòu)所決定的。研究系統(tǒng)是怎樣隨結(jié)構(gòu)、功能的變化而變化的，目的是提高整體性的功能。 與傳統(tǒng)的觀點(diǎn)比較：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的整體性既反映了自然綜合體的內(nèi)在聯(lián)系性，又定量地反映了地球表層物質(zhì)的能量變換的關(guān)系。彌補(bǔ)了傳統(tǒng)觀點(diǎn)的不足。 系統(tǒng)觀點(diǎn)的整體性涉及能量流動，涉及熱力學(xué)第一定律，所以運(yùn)用熱力學(xué)第一定律探討地球表層的能量流動和轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)的主要特征整體性 熱力學(xué)第一定律：能量守恒。能量既不能創(chuàng)造也不能消滅，這是一條普遍的規(guī)律，地球表層的能量流動也必須服從這一規(guī)律。如太陽能

15、進(jìn)入地球表層后，轉(zhuǎn)化成熱能，地面溫度和大氣溫度增加，參與水分蒸發(fā)耗熱，地貌、土壤的形成過程，大氣環(huán)流、洋流運(yùn)動等都與熱能有關(guān)，同時地面又以長波輻射出去，將熱能輸出返回空間，完成了收支數(shù)量上的平衡，遵循著能量守恒的普遍原則。 熱力學(xué)第一定律只要求能量在轉(zhuǎn)換過程中是守恒的，不限制過程所進(jìn)行的方向。 熱力學(xué)第二定律則不同，是關(guān)于過程進(jìn)行的方向問題。克勞修斯指出，能量是從密度較高的地方流向密度較低的地方，直到一切都達(dá)到均勻為止。系統(tǒng)的主要特征整體性 他指出：在孤立系統(tǒng)中熱量總是由高溫物體自動地傳向低溫物體，而不能作相反的傳遞，直到兩個物體達(dá)到相同溫度為止，是不可逆的自發(fā)的過程。起決定作用的是能量密度的

16、差異和朝均勻方向的流動。 他創(chuàng)造了一個術(shù)語“熵熵”表示任何一種能量在空間分布上的均勻程度，用他的話來說，“能量密度的差異傾向于變成均等”，是自然界的一個普遍規(guī)律，或換句話說：“熵隨著時間而增大” ，混亂程度或無序程度增加。熵越大，系統(tǒng)越混亂，反之，系統(tǒng)越有序。 例1：我國有句成語“涇渭分明”涇河水清，渭河水渾。涇河流入渭河時，清濁不渾，比喻界線清楚，是非分明。這種有序狀態(tài)是暫時的，他們一經(jīng)自動混合之后，就再也分不清哪種是涇河水，哪種是渭河水了。說明能量的密度差異是朝著均勻方向流動的。 例2：兩個水庫，水的高度不同，一高一低，如果把他們連接起來，水會從高水位的水庫流向低水庫，直到兩個水庫的水面相

17、同。 兩例都說明了能量是趨向于均勻分布的。熵值隨著時間增大，能量完全均勻分布，熵值達(dá)最大值，也就是混亂度或無序程度最高。 系統(tǒng)的主要特征整體性 克勞修斯把熱力學(xué)第二定律推廣到宇宙之中，根據(jù)熵增加原理，宇宙中的能量分布在不斷地均勻化。宇宙正在不斷地增大，最后必須達(dá)到最大值平衡態(tài)。整個宇宙在走向混亂趨向無序，一切運(yùn)動都將停止，最后達(dá)到“熱寂”。 可是地殼演化歷史正好相反，滄海桑田變遷，生物界人類出現(xiàn)。都是在從簡單到復(fù)雜，從低級到高級的進(jìn)化發(fā)展。這種進(jìn)化過程與熱寂說的預(yù)言退化形成截然不同的鮮明對比。早期的熱力學(xué)只考慮系統(tǒng)的內(nèi)部聯(lián)系不考慮系統(tǒng)與外界環(huán)境的聯(lián)系。 近年來新型的耗散結(jié)構(gòu)理論，成功的揭示了這

18、一問題。 系統(tǒng)的主要特征整體性 創(chuàng)始人：普里高津 比利時人 立足點(diǎn)：系統(tǒng)與外界環(huán)境的相互聯(lián)系，相互作用，彌 補(bǔ)了早期熱力學(xué)的不足。 （1）什么叫耗散結(jié)構(gòu) ？ 一個遠(yuǎn)離平衡的開放系統(tǒng)，只要通過不斷與外界交換物質(zhì)與能量，在外界條件的變化達(dá)到一定的閾值時，可能從原有的混亂無序狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N在時間上和空間上或功能上的有序狀態(tài)，這種在遠(yuǎn)離平衡情況下形成的新的有序結(jié)構(gòu)，依靠不斷地耗散外界的物質(zhì)和能量來維持，稱為耗散結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的主要特征整體性3、耗散結(jié)構(gòu)理論非平衡有序系統(tǒng)的整體性兩層意思： 開放系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界環(huán)境有物質(zhì)和能量、信息交換 在一定條件下，使系統(tǒng)變無序為有序。 簡單概括為： 消耗外界環(huán)境的物質(zhì)

19、、能量來維持系統(tǒng)內(nèi)部的新的有序結(jié)構(gòu)。 （2）耗散結(jié)構(gòu)理論 一個開放系統(tǒng)熵的變化，通過引入外界負(fù)熵流降低系統(tǒng)總熵，使系統(tǒng)從無序轉(zhuǎn)入有序狀態(tài)，來維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。但強(qiáng)調(diào)這種穩(wěn)定是非平衡的穩(wěn)定態(tài)，所以系統(tǒng)內(nèi)部的能量總是趨于均等，熵不斷的增加，只有在外界不斷輸入負(fù)熵流的情況下，才能保持相對穩(wěn)定。一旦外界條件撤去，混亂度或無序度就會增加，系統(tǒng)就會回到無序狀態(tài)中去。如：沙漠中的綠洲，就是不斷地從外界獲得物質(zhì)、能量有負(fù)熵流的輸入，才保持這種有序狀態(tài)。一旦斷絕了水源，很快就變成寸草不生的沙漠。 自組織現(xiàn)象：耗散結(jié)構(gòu)在與外界交換物質(zhì)、能量的同時，還有一種自組織能力，變無序為有序的過程。 如：生物有機(jī)體將光、熱、水

20、、二氧化碳這些無序的物質(zhì)、能量轉(zhuǎn)化合成為糖類，變無機(jī)為有機(jī)儲存于體內(nèi)，變無序為有序過程。 又如：詩句“野火燒不盡，春風(fēng)吹又生”，大火焚燒過后，第二年春天有充足的陽光和雨水的滋潤，恢復(fù)原狀。說明自然地理環(huán)境有自組織能力。系統(tǒng)的主要特征整體性信息：物質(zhì)、能量和信息是現(xiàn)代科學(xué)研究的三大主題，前面只介紹了耗散結(jié)構(gòu)及其物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化的基本情況。用信息概念認(rèn)識地球表層的整體性新課題之一。一般理解：信息情報、知識?，F(xiàn)在理解信息為物質(zhì)之間建立聯(lián)系的一種特殊形式。任何物質(zhì)運(yùn)動形態(tài)都能產(chǎn)生和交換信息，信息也能通過物質(zhì)現(xiàn)象而運(yùn)動傳播。 天體發(fā)生的電磁波包含著天體的構(gòu)成、年齡、運(yùn)動等各種信息。 化石提供了地質(zhì)時期古動物

21、、植物和地殼演變的信息。信息是事物存在形式運(yùn)動狀態(tài)和規(guī)律的表征。 人們之所以把信息理解為情報、知識，正是因為物質(zhì)結(jié)構(gòu)、狀態(tài)和歷史在人的大腦中的反映，經(jīng)過人類的語言、文字、符號等形式變換以后獲得的產(chǎn)物。系統(tǒng)的主要特征整體性信息一方面反映了物質(zhì)、能量分布和變化程度，另一方面信息在自然界和社會的物質(zhì)運(yùn)動中執(zhí)行這種聯(lián)系的職能。可以說信息是指一個系統(tǒng)的有序性，信息就是負(fù)熵。生物和人都離不開信息。新陳代謝是動物體不斷從環(huán)境中攝取所需的食物、空氣和水，通過機(jī)體的生理功能將食物消化、吸收成為機(jī)體的一部分，排掉殘渣過程。一個有序系統(tǒng)是由于輸入了信息或向外界輸出了負(fù)熵，如生物進(jìn)化可看成是系統(tǒng)信息量的增加或熵的減少

22、的變化。信息既不是物質(zhì)，也不是能量，但它的傳播離不開物質(zhì)和能量，而物質(zhì)和能量是否存在？如何存在？有什么運(yùn)動規(guī)律？要想了解這些，又必須通過他們發(fā)出的信息。物質(zhì)、能量、信息是組成客觀世界的三基元系統(tǒng)的主要特征整體性總結(jié)：整體性整體性概念是在發(fā)展的、逐步深化的。從傳統(tǒng)的觀點(diǎn)內(nèi)在聯(lián)系的整體性，定性描述到系統(tǒng)思想結(jié)構(gòu)和功能的整體性和耗散結(jié)構(gòu)理論非平衡有序系統(tǒng)的整體性，逐步豐富了整體性的原理，引導(dǎo)著人們從物質(zhì)流、能量流、信息流，三個相互聯(lián)系相互補(bǔ)充的客觀過程中去認(rèn)識整體性。從一個具有耗散結(jié)構(gòu)的開放有序系統(tǒng)所產(chǎn)生的整體功能中來把握整體性。整體性是物質(zhì)、能量、信息在耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的運(yùn)動、變化、發(fā)展的整體性，用

23、這些新理論認(rèn)識地球表層還處于起步階段和探索中。要求：掌握整體性概念，包括不同觀點(diǎn)中整體性的含義。系統(tǒng)的主要特征整體性 每一個系統(tǒng)都是由子系統(tǒng)組成的,而其本身又是一個更大系統(tǒng)的一部分。系統(tǒng)的層次可以從許多角度分析。系統(tǒng)的主要特征層次性1 1、空間層次性、空間層次性 反映系統(tǒng)范圍的包含關(guān)系，比如國家政體和人體反映系統(tǒng)范圍的包含關(guān)系，比如國家政體和人體組織的層次結(jié)構(gòu)：組織的層次結(jié)構(gòu)： 全國全國省省市市縣縣鄉(xiāng)鄉(xiāng)村村 個體個體生理系統(tǒng)生理系統(tǒng)器官器官組織組織細(xì)胞細(xì)胞分子分子層次性空間層次性時間層次性（二）層次性 2、時間層次性 是由于系統(tǒng)演變具有階段性，不同發(fā)展階段的系統(tǒng)具有一些質(zhì)的不同。如人體經(jīng)歷的階

24、段： 受精卵胎兒嬰兒兒童少年青年中年老年 時間層次性是系統(tǒng)演變有規(guī)律的表現(xiàn)，了解系統(tǒng)發(fā)展的時間層次性也就是認(rèn)識系統(tǒng)的發(fā)展變化規(guī)律，這對人工系統(tǒng)的開發(fā)、設(shè)計及改造都有重要意義。 系統(tǒng)論將整個客觀世界看作是一個結(jié)構(gòu)有序、多層次的統(tǒng)一體，認(rèn)為客觀世界的多樣性、統(tǒng)一性正是通過層次性表現(xiàn)出來的，所以，把認(rèn)識對象劃分為不同結(jié)構(gòu)層次來研究，使人們的認(rèn)識逐步深化。系統(tǒng)的主要特征層次性 系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間、子系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與外部環(huán)境之間存在著相互依存、相互制約的關(guān)系，這種關(guān)系就是相關(guān)性。 相關(guān)性使得每一個子系統(tǒng)對系統(tǒng)整體功能都能作出貢獻(xiàn)，系統(tǒng)AB,BC,則CA，這樣就形成了事物相關(guān)的因果鏈環(huán)。如果對這種

25、相關(guān)性認(rèn)識不足，會出現(xiàn)相反的結(jié)果。 如：美國亞利桑那州開巴高原上草黑尾鹿獅、狼的相關(guān)性：l 草鹿相關(guān)，l 鹿狼相關(guān)，l 狼草相關(guān)。系統(tǒng)的主要特征相關(guān)性（三）相關(guān)性 鹿長期保持在4000頭左右，與捕食者美洲獅、狼達(dá)到了平衡。獅、狼是鹿的天敵，為了發(fā)展鹿群，采取滅天敵措施： 1907年 滅天敵獅、狼 1918年 鹿4萬頭 1925年 鹿10萬頭 1927年 鹿不足4萬頭（兩年死去60%以上） 原因：只注意了狼鹿相關(guān)性，未注意草鹿，一定數(shù)量的獅、狼控制著鹿的數(shù)量，間接地保護(hù)了草場不被過度損耗，保護(hù)了鹿群的生存條件，也間接保護(hù)了鹿群，這就是捕食者與被捕食者之間相互依存、相互制約的相關(guān)關(guān)系。系統(tǒng)的主要特

26、征相關(guān)性 任何系統(tǒng)都是一個動態(tài)系統(tǒng)，都處于運(yùn)動、發(fā)展和變化之中，這種變化具有不確定性，據(jù)估算，人的皮膚表層3-5天就代謝一次，兩人幾天不見面再相見時看到的皮膚就已經(jīng)不是原來的物質(zhì)了，兩人為什么還能認(rèn)識？非常熟悉的人，自己的親戚，幾年、十幾年、甚至幾十年不見，這其間無疑發(fā)生了更大的變化，一旦重逢，會很快認(rèn)出，這是為什么？ 在這時刻都發(fā)生變化的同時，總還有許多東西保持著不變，我們將基本不變的狀態(tài)穩(wěn)態(tài)，事物的性質(zhì)一般是它的穩(wěn)態(tài)表現(xiàn)的性質(zhì)。穩(wěn)定狀態(tài)通常是一個范圍，當(dāng)由于某些原因使系統(tǒng)的狀態(tài)偏離穩(wěn)態(tài)時，在系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)節(jié)機(jī)制的作用下系統(tǒng)會自動復(fù)原，回到穩(wěn)態(tài)。系統(tǒng)的主要特征穩(wěn)定性與變異性（四）穩(wěn)定性與變異性

27、穩(wěn)定性系統(tǒng)排除干擾、恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)的特性，稱為穩(wěn)定性。 變易性指系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間的推移發(fā)生變化。 穩(wěn)定性使系統(tǒng)在變化的環(huán)境中保持自我，沒有穩(wěn)定性就不能認(rèn)識系統(tǒng)，沒有變異性系統(tǒng)就不能發(fā)展。系統(tǒng)的主要特征穩(wěn)定性與變異性第三節(jié) 自然地理系統(tǒng)的整體性自然地理系統(tǒng)的概念自然地理系統(tǒng)的概念 自然地理系統(tǒng)自然地理系統(tǒng)的基本特征的基本特征整體特征整體特征層次性層次性開放性開放性穩(wěn)定性與變異性穩(wěn)定性與變異性 自然地理系統(tǒng)是自然地理環(huán)境各組成成分，通過能量流、物質(zhì)流、信息流相互聯(lián)系、相互轉(zhuǎn)化組成的具有一定結(jié)構(gòu)和功能的整體。 這些組成成分包括三個無機(jī)組成成分固體（巖石）、液體（水）、氣體（大氣）和一個有機(jī)組成成分生物（

28、動物、植物、微生物，也有人主張包括人類）。 一、自然地理系統(tǒng)的概念 1.自然地理系統(tǒng)的整體特征 指各組成要素相互聯(lián)系、相互作用，構(gòu)成一個有機(jī)整體，其中，任一要素會影響其它要素。自然地理系統(tǒng)具有各單獨(dú)組成部分不具備的統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)、功能、和效應(yīng)。不是各要素單個作用的累加，而是各要素在相互作用中形成的統(tǒng)一體。二、自然地理系統(tǒng)的基本特征 2. 自然地理系統(tǒng)的層次性 自然地理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)、時間結(jié)構(gòu) 自然地理系統(tǒng)功能系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與外界的物質(zhì)和能量循環(huán)、交換。 垂直方向：4個圈層 水平方向： （1）陸地系統(tǒng)區(qū)域系統(tǒng)土地系統(tǒng) （2）海洋系統(tǒng)海域系統(tǒng)水團(tuán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整體性空間結(jié)構(gòu)和時間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)是各組成要素的

29、分布格局?？臻g結(jié)構(gòu)包括垂直結(jié)構(gòu)垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)水平結(jié)構(gòu)。垂直結(jié)構(gòu)包括大氣圈、水圈、巖石圈。水平結(jié)構(gòu)是各組成成分在水平方向上發(fā)生分異，如從赤道到極地分為熱帶、溫帶、寒帶。時間結(jié)構(gòu)是維持空間結(jié)構(gòu)在狀態(tài)上一系列變系列變化化的結(jié)果。時間結(jié)構(gòu)使地球表層從簡單到復(fù)雜不斷發(fā)展進(jìn)化的。自然地理系統(tǒng)的基本特征 層次性功能整體性物質(zhì)的循環(huán)和能量的轉(zhuǎn)換是地球表層最重要的功能。從地球表層內(nèi)部看，各組成成分之間物質(zhì)和能量交換分為兩種方式。垂直方向：巖石地下水地表水土壤空氣以及貫穿于各成分的生物。水平方向：各組成部分有物質(zhì)的機(jī)械遷移和物理過程、化學(xué)過程、生物代謝過程。 地球表面有了這些結(jié)構(gòu)和功能，才有可能把四個圈層融合成一個統(tǒng)一的動態(tài)系統(tǒng)，決定著地球表層的整體性。自然地理系統(tǒng)的基本特征 層次性3. 自然地理系統(tǒng)的開放