2-自然地理學(xué)環(huán)境的組成和結(jié)構(gòu)

其次章自然地理學(xué)環(huán)境的組成和構(gòu)造里，我們將進(jìn)一步爭論自然地理環(huán)境的組成和構(gòu)造，以圖建立關(guān)于這個(gè)規(guī)律的動(dòng)身點(diǎn)。第一節(jié)自然地理環(huán)境的范圍和邊界地球構(gòu)造的一個(gè)顯著特點(diǎn)是它的分層性。整個(gè)地球是由一系列具有不同物理和化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)圈層所構(gòu)成。這些地球圈層稱為地圈〔圖2.l〕。地球的外部掩蓋著大氣圈，其中還可再分為散逸層、電離層、中間層、平流層和對流層；大氣圈的下墊面是海洋和陸地水構(gòu)成的水圈；地球固體局部的外層是巖石圈〔包括地殼和地幔的剛體局部〕，巖石圈它們組成生物圈。全部這些地圈的組合形式具有兩種類型：在高空和地球深部的地圈，其層內(nèi)理化性質(zhì)較為全都，圈層之間的關(guān)系較為簡潔，表現(xiàn)為上下成層的組合形式。而在海陸外表四周的大氣圈〔下部〕、水圈、巖石圈〔上部〕和生物圈則表現(xiàn)為相互交織的組合形式。這后一種組合形式的四個(gè)地圈不僅是嚴(yán)密地接觸，而且是多方面地相互作用，從而構(gòu)成一個(gè)的、比較地球其他圈層具有獨(dú)特地理意義的物質(zhì)體系，這就是自然地理環(huán)境。由此可見，自然地理環(huán)境是地球的一個(gè)復(fù)合圈層，即地理圈。它鑲嵌于地球的表層，以自己的外表朝向宇宙空間，正像一個(gè)包圍著〔固體〕地球的“殼”。因此，人們也把自然地理環(huán)境稱作“地理殼”。這個(gè)名稱突出了自然地理環(huán)境的外形和空間位臵。然而，要確定自然地理環(huán)境的空間位臵，即確定它的范圍和邊界，卻是一個(gè)麻煩的科學(xué)課題。我們知道，客觀物體的邊界有兩種不同的類〔沒有厚度，界面兩側(cè)物質(zhì)〔體系〕的性質(zhì)有明顯區(qū)分。例如海陸交界。其次類是漸變的模糊邊界。這類邊界在空間上呈現(xiàn)一個(gè)過渡區(qū)間，其內(nèi)不同屬性的〔體系構(gòu)特性隨高度或深度的不同又具有漸變的性質(zhì)，所以，要在這兩個(gè)地圈中確定自然地理環(huán)境的邊界就不是簡潔的事情了。長期以來，不少地理學(xué)家就自然地理環(huán)境的邊界問題進(jìn)展了深入的探究。直至近今，仍不斷有的觀點(diǎn)提出。全部不同的觀點(diǎn)，概括起來包括三類。有一類觀點(diǎn)趨向于把自然地理環(huán)境的界限劃定在一個(gè)巨大的空間范圍。這類觀點(diǎn)主要為原蘇聯(lián)地理學(xué)者所提出。其中一局部原蘇聯(lián)學(xué)者側(cè)重在自然地理環(huán)境的“外部聯(lián)系顯著減弱之處”查找邊界和確定范圍。А.А.格里哥里耶夫〔Гpигopьe?！吃?933年提出，地理殼的下限在地球固體外表以下大約100—200公里的深度，那里是構(gòu)造力停頓作用的地方。后來又認(rèn)為地理殼包括地殼、對流層、平流層〔至臭氧層〕、水圈、土壤、植被和動(dòng)物界。即認(rèn)為地理殼的上限為臭氧層底部。C.B.卡列斯尼克1947年的觀點(diǎn)是：地理殼的上限為臭氧層的高度，約在海平面以上25—30公里高度，由于臭氧層調(diào)整了到達(dá)地表的紫外線，使波長小于0.2915或20公里到40或50公里的地方，由于一般震源是引起地表變化的地球內(nèi)能來源的深度。另一局部原蘇聯(lián)學(xué)者著眼于自然地理環(huán)境的“內(nèi)在聯(lián)系顯著減弱之處”。И.М.查別林〔За６еЛин〕在1952年提出，地理殼的下限應(yīng)位5海洋深約11—12公里；而上限則為對流層頂。1953年，А.Г.伊薩欽科發(fā)表了自己的意見。他認(rèn)為地理殼的上限在對流層頂，下限在沉積巖石圈的底界〔約在地面以下5—6公里〕。沉積巖石圈的范圍也是生命有機(jī)體可能生存的區(qū)間，而在這一區(qū)間之外，自然地理環(huán)境的內(nèi)部聯(lián)系就顯著減弱了。1962年，Д.Л.阿爾曼德〔Apманл〕這樣認(rèn)為：地理殼的上限為對流層頂；而下限與整個(gè)地殼的界限全都，包括了玄武巖層。其理由是深一般的地震。原蘇聯(lián)學(xué)者中較近的意見是A.E.科里瓦魯茨基在1977年提出的。他認(rèn)為在大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈的相互聯(lián)系中，大氣循環(huán)是根本的。因此他把對流層的上限作為地理殼的上限，而把區(qū)域性潛水的不透水層頂部作為下限。另一種觀點(diǎn)把自然地理環(huán)境的界限劃定在較小的空間范圍。這一和范圍偏大而流于空泛。他依據(jù)所爭論問題的特點(diǎn)以及爭論時(shí)的便利，把自然地理環(huán)境限于一個(gè)較薄的空間內(nèi)，視之為一個(gè)開放性的系統(tǒng)，取名“自然地理面”。自然地理面的上限放在地表向上約50—100米的近地面邊界層，而下限放在太陽能量影響地表的終止線〔其深度在陸地下面約20—30米，在海洋可達(dá)100米的深處〕。理由是，在近地面層空交換；在陸地上以太陽作用為外力作用的代表，自然地理面的下限不應(yīng)超過外力對地球的作用深度。還有一種觀點(diǎn)也是我國地理學(xué)者提出的。陳傳康認(rèn)為地理學(xué)所爭論的范圍界限不應(yīng)作硬性規(guī)定，硬性規(guī)定一個(gè)厚度未必都符合客觀實(shí)際，而應(yīng)視爭論問題的性質(zhì)有相應(yīng)的變化。通常隨爭論范圍的不同，牽涉的厚度也不同。爭論小范圍的問題，所涉及的厚度就應(yīng)?。粻幷摯蠓秶膯栴}，厚度就應(yīng)大；全球性的問題，才可能涉及到所謂地理殼的厚度?？偠灾?，關(guān)于自然地理環(huán)境的范圍和邊界至今仍是一個(gè)值得探討的科學(xué)問題。但就全球尺度的自然地理環(huán)境而言，目前大多數(shù)自然地理工作者根本承受了А.Г.伊薩欽科的劃法。而在具體的爭論中，陳傳康的觀點(diǎn)是值得重視的。其次節(jié)自然地理環(huán)境的組成一、自然地理環(huán)境的物質(zhì)組成、能量組成和要素組成自然地理環(huán)境是一個(gè)浩大的物質(zhì)系統(tǒng)。其組成包括：自然地理環(huán)體系，即自然地理要素。于那些具有地域構(gòu)造意義的物質(zhì)成分及其構(gòu)成的物質(zhì)系統(tǒng)。即固態(tài)的巖石、液態(tài)的水、氣態(tài)的空氣和活質(zhì)有機(jī)體。它們是自然地理環(huán)境最根本的組成成分。這四類物質(zhì)成分相互聯(lián)系、相互滲透，普遍存?zhèn)€根本地圈。〔l〕對流圈。大氣圈底部對流運(yùn)動(dòng)最顯著的大氣圈層，主要由氣態(tài)3/4是海陸外表，上界隨緯度、季節(jié)及其他條件不同而不同。依據(jù)觀測，對流層的平均厚度在低緯度為17—1810—12高緯度為8—9公里。一般夏季厚而冬季薄。水圈。地球表層水體的總稱，包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川和地下水。其中海洋面積最為寬廣，占地球外表積的70.8％，平均深度3.813.7〔其中陸地水僅占2.8％〕。沉積巖石圈。亦稱成層巖石圈，地殼〔及巖石圈〕的上層，主要由沉積巖構(gòu)成，包括火成巖和變質(zhì)巖等巖類。沉積巖石圈的厚度是不5〔達(dá)幾十米〕，后兩者是前者的派生自然體。一般地說，沉積巖石圈位于氣圈和水圈之下，露出在水圈之上的局部即構(gòu)成陸地。生物圈。地表生命有機(jī)體及其生活領(lǐng)域的總稱，包括植物、動(dòng)物和微生物三大類。地球生物的活動(dòng)和影響范圍雖然包括了對流層、水圈和沉積巖石圈，但主要集中在這三個(gè)無機(jī)圈層很薄的接觸帶中。組成生物圈的有機(jī)體的總質(zhì)量約有1013噸，其中又以植物為主，它占了有機(jī)體總質(zhì)量的99〔地?zé)崮芗爸亓δ堋碁樽钪匾?，它們共同支配著自然地理環(huán)境內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)。上述各種能量均來自自然地理環(huán)境外部，構(gòu)成為影響自然地理環(huán)境的外部因素。對此，我們將在本書第三章再開放論述。自然地理環(huán)境的要素組成，包括地貌、氣候、水文、土壤和生物。作用，而產(chǎn)生的各種自然地理動(dòng)態(tài)的物質(zhì)體系。它們既是物質(zhì)的，又是動(dòng)態(tài)的。假設(shè)說自然地理環(huán)境的物質(zhì)組成強(qiáng)調(diào)物質(zhì)實(shí)體的一面，則自然地理環(huán)境的要素組成更強(qiáng)調(diào)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方面。地貌是固體地殼的外表形態(tài)。作為形態(tài)，地貌與組成它的巖石有著親熱的依存關(guān)系，兩者共同構(gòu)成為巖石地貌復(fù)合體。地貌是大氣圈、水圈、生物圈〔它們蘊(yùn)含著外力〕和巖石圈〔蘊(yùn)含著內(nèi)力〕相互作用的結(jié)果。但是，地貌要素反過來又影響著其他各個(gè)要素的進(jìn)展。由于地貌是大氣、水和生物作用的場所，地表形態(tài)的差異必定引起各種自然地理過程和現(xiàn)象的變化。因此，巖石地貌復(fù)合體是自然地理環(huán)境要素組成的根本局部。氣候是長期的大氣狀態(tài)和大氣現(xiàn)象的綜合。它是最活潑的自然地理要素之一。大氣蘊(yùn)含著最終來自太陽的熱能，它的物理過程首先支配著地表的熱量平衡，同時(shí)支配著海陸間的水分循環(huán)，從而影響了生物分受著大氣過程各種作用的影響。大氣過程還是各種地貌的外營力。水文也是最活潑的自然地理要素之一。水體所起的一種重要的環(huán)境作用，在于其潛熱特性。巨大的水體〔如海洋〕貯藏著大量的熱能。水與大氣相互聯(lián)系，打算著自然地理環(huán)境中水熱的配臵。地球重力賜予水確定的功能，使之起著某種對地表形態(tài)的塑造作用。水還滋養(yǎng)著整個(gè)地球的生物界，沒有水就沒有生命。因此，各種水文過程實(shí)質(zhì)成為自然地理環(huán)境內(nèi)部相互聯(lián)系的紐帶。土壤既是自然地理環(huán)境派生的自然體，也是它的一個(gè)組成要素。土壤以不完全連續(xù)的狀態(tài)存在于地球表層〔可稱為土壤圈或土被〕。它中，土壤是結(jié)合無機(jī)界和有機(jī)界的樞紐，是聯(lián)系各自然地理要素的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。生物是行星地球的特別物質(zhì)，作為自然地理環(huán)境的組成要素，它也起著特別的不行替代的作用。首先，綠色植物通過光合作用將自然地能而貯藏于有機(jī)物質(zhì)中。通過食物鏈的聯(lián)系，植物、動(dòng)物和微生物共同改造著四周環(huán)境。其作用表現(xiàn)在：轉(zhuǎn)變大氣圈、水圈的組成，參與風(fēng)化作用、土壤形成作用、地貌的改造、巖石和非金屬礦產(chǎn)的建筑等等。人類作為生物的特別局部，既有自然屬性的一面，又有社會(huì)屬性的一面。因此，在自然地理環(huán)境的組成中，人類起著格外特別的作用?？傊匀坏乩憝h(huán)境的各種物質(zhì)成分在以太陽能和地球內(nèi)能為主的各種環(huán)境能量的作用下，形成了各種自然地理組成要素。每一組成要換言之，沒有一個(gè)要素不受其他要素的影響和賜予其他要素以影響，因此，各個(gè)要素相互聯(lián)系、相互作用使自然地理環(huán)境組成為一個(gè)特別的物質(zhì)體系。二、自然地理環(huán)境的根本特征綜上所述，自然地理環(huán)境在組成上具有自己的特別性，因而明顯根本特征：〔l〕地球的外能和內(nèi)能作用顯著。以太陽輻射為代表的地球外能，除小量被高空大氣吸取和被云反射回太空外，其余都投射到地球表層，要能源。而以地?zé)岷椭亓榇淼牡厍騼?nèi)能也進(jìn)入地球表層。內(nèi)外兩種能量在自然地理環(huán)境中相互疊加、共同作用，支配了整個(gè)自然地理環(huán)境的功能、構(gòu)造及動(dòng)態(tài)進(jìn)展。氣體、固體和液體三相物質(zhì)并存。自然地理環(huán)境中三相物質(zhì)并存，而又以同心圈層分別形成確定界面：在陸地外表是固態(tài)圈層和氣態(tài)圈層的界面，海洋外表是液態(tài)圈層與氣態(tài)圈層的界面，海洋底部是液態(tài)圈層與固態(tài)圈層的界面，海洋和陸地邊緣局部是特別的氣、液、固三態(tài)發(fā)生著多種形式的物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)化的過程。有機(jī)界和無機(jī)界相互轉(zhuǎn)化。無生命物質(zhì)與生命體相互轉(zhuǎn)化是自生命過程的永恒進(jìn)展。生命的存在是自然地理環(huán)境最典型的特征。人類聚居的場所。自然地理環(huán)境是人類誕生、生存和進(jìn)展的環(huán)境，也是人類集中活動(dòng)的空間。雖然人造衛(wèi)星和星際航行事業(yè)的進(jìn)展，使人類的環(huán)境超出地球表層的范圍，人可以進(jìn)入高空和宇宙空間，但是現(xiàn)代航天技術(shù)沒有從本質(zhì)上擴(kuò)大人類的生存環(huán)境。在這個(gè)意義上，它的使人的腳印印在外星球上。從根本上說，自然地理環(huán)境始終是人類各種活動(dòng)的根本空間。上述特征還說明，自然地理環(huán)境不是大氣、水體、巖石和生物等各種物質(zhì)成分的機(jī)械湊合〔就如同食糖不等于碳、氫、氧的混合物那樣〕，而是一個(gè)簡潔的具有自己獨(dú)特性質(zhì)的物質(zhì)體系——自然綜合體。第三節(jié)自然地理環(huán)境的構(gòu)造一、自然地理環(huán)境構(gòu)造的一般特性自然地理環(huán)境的構(gòu)造是指自然地理環(huán)境各組成要素之間以及各組成局部之間的組合格局。作為一個(gè)完整的物質(zhì)體系的自然地理環(huán)境，由不同的構(gòu)造。自然地理環(huán)境的構(gòu)造是簡潔的，而又是有規(guī)律的。物質(zhì)運(yùn)般歸納。現(xiàn)分述如下。分層性地球的圈層構(gòu)造特性規(guī)定了自然地理環(huán)境構(gòu)造的分層性。大氣、地理環(huán)境確實(shí)定部位，并自上而下依次形成具有相對獨(dú)立性的圈層，即它重疊于上述三個(gè)圈層之中。除了按根本組成成分的集中程度而區(qū)分不同層次之外，在自然地〔深200米、次深層〔深200—2000米〕和深層〔深2000米以下〕等；植被可分為喬木層、灌木層、草本層和苔蘚層等；土壤可分為枯枝落葉層、有機(jī)質(zhì)層、淋溶層、淀積層和母質(zhì)層，等等?？梢哉f，分層性是自然地理環(huán)境最普遍的構(gòu)造特性。任何一個(gè)自然綜合體都必定由不同高度層次的物質(zhì)成分所組成。交織性自然地理環(huán)境的四個(gè)根本組成成分相互重疊、相互滲透，彼此交織組成成分的組成之中。例如，空氣除構(gòu)成大氣圈的主體外，還滲入到水體、土體和生物體中；水圈的水除了組成海洋和陸地的江河湖澤等水域外，還滲入到大氣、土壤、巖石和生物體中；巖石圈的成分也滲入到大氣、各種水體和生物體中；生物體更是與全部三個(gè)無機(jī)圈層完全交織在集中性海陸外表是大氣圈、水圈和巖石圈相互直接接觸的局部。各種物里最為活潑，一系列派生的自然體也在這里誕生?？傊?，在海陸外表各種自然地理過程和現(xiàn)象最為集中。沿著這里到自然地理環(huán)境的邊緣方向，各種自然地理過程和現(xiàn)象漸漸分散而減弱。綜合性綜合性是自然地理環(huán)境空間構(gòu)造的根本特性，其最鮮亮的表達(dá)是自然綜合體的形成。任何自然綜合體，其組成成分都不是單方面地起作用，而是相互聯(lián)系、相互制約綜合地起作用。在組成上，自然綜合體內(nèi)部沒有任何一種組成成分可以認(rèn)為是主要的和打算性的。在功能上，自海陸外表最為明顯，從這里到自然地理環(huán)境的邊緣方向，這種綜合特性不斷減弱而消逝。差異性自然地理環(huán)境各個(gè)局部具有很大的差異性。也就是說，自然綜合體的地域分異顯著。翻越一座高山或從海岸往內(nèi)陸跨越確定距離，都可以觀看到各處自然地理現(xiàn)象和過程的差異，更不要說從赤道穿越到極地了。海陸外表〔特別是陸地外表〕這種地域差異現(xiàn)象尤其鮮亮。從這里到自然地理環(huán)境邊緣的方向，地域差異性漸漸減弱。多級(jí)性整個(gè)自然地理環(huán)境實(shí)際上是不同層次的自然綜合體的有機(jī)組合。因此它可劃分為一系列不同等級(jí)的構(gòu)造單位。一般認(rèn)為：最高級(jí)的自然綜合體即地理圈，包括對流圈、水圈、沉積巖石圈和生物圈的整體；其次海洋的較大范圍，包括各大洲和各大洋。其下還可依次劃出各不同的等級(jí)。最低級(jí)的自然綜合體是自然地理環(huán)境的局部地段，原蘇聯(lián)地理學(xué)家稱之為“相”。各級(jí)自然綜合體等級(jí)越高，其重復(fù)性越小，水平范圍和垂直厚度也越大；反之，等級(jí)越低，重復(fù)性越大，水平范圍和垂直厚度也越小。二、自然地理環(huán)境的空間構(gòu)造和時(shí)間構(gòu)造具體爭論自然地理環(huán)境構(gòu)造是區(qū)域自然地理學(xué)的任務(wù)。綜合自然的爭論中如何考察自然地理環(huán)境的構(gòu)造？自然地理環(huán)境構(gòu)造的爭論包含哪些內(nèi)容？這些都是根本的問題。我們認(rèn)為應(yīng)從兩方面著手，即研的內(nèi)容。自然地理環(huán)境的空間構(gòu)造所謂自然地理環(huán)境的空間構(gòu)造，是指在時(shí)間上穩(wěn)定的自然地理要素及自然綜合體的分布格局〔結(jié)合方式〕。各種自然地理要素及其所構(gòu)成的自然綜合體均處于進(jìn)展中確實(shí)定階段。在這個(gè)階段中，假設(shè)每一自然綜合體內(nèi)部各組成要素之間以及各自然綜合體之間的相互聯(lián)系、相互作用維持著平衡的狀態(tài)，則它們中的它們沒有發(fā)生本質(zhì)上的演化而被另一種類型的自然綜合體及其組成要素所替代。這樣一種在時(shí)間上穩(wěn)定的自然綜合體及其組成要素，在空間上必定表現(xiàn)為確定的結(jié)合方式，形成確定的分布格局，也就具有確定的〔〔如采伐森林、圍海造田、建筑施工等〕之外，一般說來，在某一時(shí)連續(xù)面〔相對的穩(wěn)定都可以對其空間構(gòu)造加以爭論。自然地理環(huán)境的空間構(gòu)造包括既有聯(lián)系、又有區(qū)分的兩個(gè)方面，即組成構(gòu)造和地域構(gòu)造。自然地理環(huán)境的組成構(gòu)造是指自然地理環(huán)境各組成要素相互聯(lián)系成，具有確定的垂直分層現(xiàn)象，各種要素之間均在垂直方向上存在著確定的相互聯(lián)系方式。不同自然綜合體，其要素組合不同，組成要素之間的垂直聯(lián)系方式不同，從而具有相應(yīng)不同的組成構(gòu)造。組成構(gòu)造也可稱為垂直構(gòu)造?？疾熳匀坏乩憝h(huán)境的組成構(gòu)造，就是要建立一個(gè)綜合的垂直自然剖面：爭論確定區(qū)域在怎樣的地質(zhì)根底上形成怎樣的地貌，在巖被，并形成怎樣的氣候。從而說明各種組成要素之間存在的相互聯(lián)系和相互作用，并確定該自然區(qū)域的整體屬性和綜合特征。這樣，通過對自然地理環(huán)境組成構(gòu)造的爭論就可提示確定等級(jí)的自然整體〔自然綜合體〕。組成構(gòu)造實(shí)質(zhì)是自然地理環(huán)境整體性的根本反映。但另一方面，類型的各級(jí)自然綜合體。自然地理環(huán)境的地域構(gòu)造是指自然地理環(huán)境各不同自然綜合體之格局。因此地域構(gòu)造也可稱為水平構(gòu)造。這種分布格局實(shí)質(zhì)上是自然地理環(huán)境地或差異的根本反映。但從另一角度看，由于性質(zhì)各異的不同自然綜合體存在著要互間的地域聯(lián)系和作用，因此使行假設(shè)干等級(jí)一樣別于同一等級(jí)的其他自然綜合體。因此，自然地理環(huán)境的地或構(gòu)造進(jìn)一步反映了整個(gè)自然地理環(huán)境正是由分布在不同地理位臵的眾多的和等級(jí)不同的自然綜合體所組成的整體。依據(jù)上述對空間構(gòu)造的爭論，我們看到自然地理環(huán)境既有同性的整體一面，也有差異性的個(gè)體一面，二者是對立統(tǒng)一的。自然地理環(huán)境間的關(guān)系，旨在提示自然地理環(huán)境的差異性，但通過不同自然綜合體間地域聯(lián)系的分析，又能反映自然地理環(huán)境的整體性。關(guān)于自然地理環(huán)境整體性和差異性的內(nèi)涵以及二者的相互關(guān)系是綜合自然地理學(xué)重要的理論組成之一，本書將分別在第四章和第六章再進(jìn)一步闡述。自然地理環(huán)境的時(shí)間構(gòu)造自然地理環(huán)境的時(shí)間構(gòu)造是指維持著空間構(gòu)造的自然綜合體隨時(shí)間的周期性變化模式。一個(gè)空間構(gòu)造穩(wěn)定的自然綜合體，隨著時(shí)間的推移其內(nèi)部各種過程的方向、強(qiáng)度、形式等會(huì)發(fā)生一系列變化。例如，在一天中隨周日運(yùn)動(dòng)而消滅的日變化，在一年中隨太陽直射點(diǎn)回歸運(yùn)動(dòng)而消滅的季節(jié)變化，等等。所觀看到的這些變化都不會(huì)導(dǎo)致自然綜合體的更替。由于這種隨時(shí)間發(fā)生的自然地理過程和現(xiàn)象的變化，是周期性重復(fù)消滅的，即節(jié)律性的，是在現(xiàn)有的空間構(gòu)造中發(fā)生的變化。也就是說，該自然綜合體的空間構(gòu)造是保持穩(wěn)定狀態(tài)的。關(guān)于自然地理環(huán)境的節(jié)律性，本書將之一?？傊?，具體爭論自然地理環(huán)境中各自然綜合體的構(gòu)造，除了考慮它的組成構(gòu)造和地域構(gòu)造以外，還必需考慮它的時(shí)間構(gòu)造。時(shí)間構(gòu)造的差異，也是區(qū)分不同自然綜合體的標(biāo)志之一。自然地理環(huán)境的時(shí)間構(gòu)造還預(yù)示著：當(dāng)隨時(shí)間的變化超越了穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，自然地理環(huán)境的原有構(gòu)造就遭到破環(huán)，而重建立起的構(gòu)造狀態(tài)。這也就是自然地理環(huán)境的更替①。第四節(jié)自然地理環(huán)境的系統(tǒng)框架系統(tǒng)論是包括一般系統(tǒng)論、信息論、把握論、突變理論、耗散構(gòu)造理論、協(xié)同學(xué)等一系列型理論和方法的綜合性理論體系。它從橫向內(nèi)在的共同屬性與共同規(guī)律，為人們爭論事物供給的科學(xué)方法論。假設(shè)有驚人的相像之處。因此，完全有理由把代表著現(xiàn)代思維方式〔系統(tǒng)思維〕和具有現(xiàn)代描述手段〔數(shù)學(xué)描述〕的系統(tǒng)論的理論和方法引入自然地理學(xué)，借助系統(tǒng)論的規(guī)律性和準(zhǔn)確性以及系統(tǒng)分析確實(shí)定方法，可以用準(zhǔn)確的和定量的關(guān)系來表述自然地理環(huán)境的組成、構(gòu)造、自然地理過引起自然地理學(xué)乃至整個(gè)地理學(xué)的革。系統(tǒng)論在自然地理學(xué)中的消滅只是個(gè)開端，目前還未能把傳統(tǒng)的作深入的探討。但是，由于這種科學(xué)方法論有助于更深刻地提示自然地理環(huán)境的一般規(guī)律，因此本書在關(guān)于這些規(guī)律的傳統(tǒng)解釋根底上，也運(yùn)用系統(tǒng)論的根本理論作進(jìn)一步的闡述。在本節(jié)，我們結(jié)合一些自然地理內(nèi)容，簡要地介紹有關(guān)的根底學(xué)問，建立自然地理系統(tǒng)的根本框架，以便于運(yùn)用系統(tǒng)理論的思路來探討自然地理學(xué)的根本問題。一、系統(tǒng)的根本概念系統(tǒng)的一般定義為：系統(tǒng)是相互關(guān)聯(lián)的元素的集。通俗地說，系統(tǒng)是相互作用的假設(shè)干要素的復(fù)合體。假設(shè)組成系統(tǒng)的元素本身也是一個(gè)〔次一級(jí)的〕系統(tǒng)，則這些元素就稱為子系統(tǒng)〔或稱亞系統(tǒng)〕。通常，一個(gè)系統(tǒng)，尤其是一個(gè)簡潔的系統(tǒng)，可以被劃分為假設(shè)干個(gè)子系統(tǒng)，子系統(tǒng)還可再劃分為次子系統(tǒng)??等等不同層次〔組織水平〕的低級(jí)系統(tǒng)。假設(shè)把自然地理環(huán)境看作一個(gè)系統(tǒng)，則陸地和海洋就是其中的兩個(gè)子系統(tǒng)。就陸地系統(tǒng)而言，它也可進(jìn)一步分出假設(shè)干個(gè)次一級(jí)的子系統(tǒng)，如不同的大陸、洲等。系統(tǒng)是作為爭論對象而從宇宙萬物中劃分出來的一局部相關(guān)的事物。一個(gè)系統(tǒng)可以是很大的，如整個(gè)銀河系、整個(gè)太陽系、整個(gè)地球、或者地球表層，都可以處理成為一個(gè)相對獨(dú)立的系統(tǒng)；一個(gè)系統(tǒng)也可以是很小的，小到一個(gè)細(xì)胞、一個(gè)分子等，都可建立起相應(yīng)組織水平的系統(tǒng)。當(dāng)我們在一個(gè)特定的層次建立一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，那么這個(gè)系統(tǒng)外界的其明顯，它與“自然地理環(huán)境”或“地理環(huán)境”是不同的概念。對地球表層來說，宇宙空間和地球內(nèi)部都是這個(gè)系統(tǒng)的環(huán)境。環(huán)境對系統(tǒng)的作用概括為輸入，系統(tǒng)對環(huán)境的作用稱為輸出。系在系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間流通，使各要素相互聯(lián)系和相互作用，形成系統(tǒng)的整體構(gòu)造。由于系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)要素的排布格局與性質(zhì)上的差異，使外向環(huán)境輸出，形成系統(tǒng)整體對外界的功能。層次的系統(tǒng)的一個(gè)組成要素，而系統(tǒng)中任何一個(gè)組成要素本身，通常又是較低層次的一個(gè)系統(tǒng)。要生疏系統(tǒng)的構(gòu)造、功能和動(dòng)態(tài)，其關(guān)鍵在于系統(tǒng)。爭論一個(gè)系統(tǒng)，就是要依據(jù)系統(tǒng)組成要素的特征以及它們相互作用的機(jī)制說明整個(gè)系統(tǒng)的屬性、構(gòu)造、功能以及與環(huán)境的關(guān)系等。二、系統(tǒng)的根本分類l.功能類型孤立系統(tǒng)〔isolatesystems〕。這類系統(tǒng)的邊界封閉，系統(tǒng)與外界既沒有物質(zhì)交換，也沒有能量交換。自然界中極少消滅這類系統(tǒng)。封閉系統(tǒng)〔closedsystems〕。這類系統(tǒng)可以通過邊界與環(huán)境交換能量，但是沒有物質(zhì)的交換。假設(shè)我們無視落下的隕石和宇宙塵埃，整個(gè)地球就可以看作封閉系統(tǒng)。地球承受太陽輻射，又向星際輻冷區(qū)進(jìn)展輻射。開放系統(tǒng)〔opensystems〕。這類系統(tǒng)與環(huán)境既有能量的傳輸，也有物質(zhì)的交換。其特征是不斷地進(jìn)展能量、物質(zhì)和信息的輸入與輸出〔沒有這種交換，系統(tǒng)不行能存在和進(jìn)展〕；它能通過反響進(jìn)展自我調(diào)整，使輸入與輸出實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，維持系統(tǒng)的構(gòu)造穩(wěn)定和功能穩(wěn)定；在與環(huán)境的相互作用中，具有不斷簡潔化和完善化的演化力氣。圖2.2開放系統(tǒng)示意圖地球表層是全球性的自然地理系統(tǒng)，是一個(gè)開放系統(tǒng)，通過它的是開放系統(tǒng)，它與四周的其他自然綜合體不斷地交換著能量和物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)換與傳輸、大氣的運(yùn)行、水分的循環(huán)、固體物質(zhì)的遷移和有機(jī)物與無機(jī)物的轉(zhuǎn)化。自然綜合體的各個(gè)組成成分也都是開放系統(tǒng)，它們相互間構(gòu)成簡潔的能量與物質(zhì)傳輸網(wǎng)絡(luò)，相互依存，嚴(yán)密聯(lián)系。正由于如此，才得以構(gòu)成不同等級(jí)的自然綜合體，即不同組織水平的自然地理子系統(tǒng)。構(gòu)造類型按系統(tǒng)的構(gòu)造分類稱為喬萊分類。英國地理學(xué)家喬萊〔Ｒ.Ｊ.Chorley〕和肯尼迪〔Ｂ.Ａ.Ｋennedy〕把系統(tǒng)分為四種類型〔圖2.3〕，分述如下。形態(tài)系統(tǒng)〔morphologicalsystems〕。形態(tài)系統(tǒng)單純由系統(tǒng)組成要素之間的構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)來確定。在地理爭論中，只要求找出爭論對象〔系統(tǒng)〕所包含的要素，確定各個(gè)要素之間的相互聯(lián)系渠道以及這種聯(lián)系的方向和強(qiáng)度，就能建立一個(gè)形態(tài)系統(tǒng)。它可以表達(dá)“地理事實(shí)”或“地理構(gòu)造”。級(jí)聯(lián)系統(tǒng)〔cascadingsystems〕。這是由能量或物質(zhì)流通的路徑來確定的系統(tǒng)。建立這類系統(tǒng)，就要考慮能量或物質(zhì)輸入輸出及其在系統(tǒng)內(nèi)部傳輸?shù)臋C(jī)制和途徑。級(jí)聯(lián)系統(tǒng)可以表達(dá)“地理過程”。過程-響應(yīng)系統(tǒng)〔Process-responsesystems〕。這類系統(tǒng)至少應(yīng)有一個(gè)形態(tài)系統(tǒng)與一個(gè)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)相耦合。因此可以顯示出從“形態(tài)”到“過程”、從“構(gòu)造”到“功能”、從“空間”到“時(shí)間”的特性。這是地理系統(tǒng)中比較高級(jí)的一種類型，更加接近于現(xiàn)實(shí)的狀況。在一個(gè)簡潔的過程-響應(yīng)系統(tǒng)中，一旦分析清楚其內(nèi)部構(gòu)造，也就可以把握其所包含的要素以及各要素之間的制約關(guān)系。例如，土壤、植三個(gè)子系統(tǒng)。假設(shè)確定了各子系統(tǒng)的能量或物質(zhì)流通的路徑，各個(gè)子系統(tǒng)就是一個(gè)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)，而整個(gè)系統(tǒng)就是一個(gè)過程-響應(yīng)系統(tǒng)。我們知道，徑，可以代表過程-響應(yīng)系統(tǒng)中分析能量流或物質(zhì)流的根本方法。將磷施于〔即輸入〕土壤后，它首先溶解于土壤水分中，隨后被植物的根系所吸取而進(jìn)入植物體內(nèi)，參與植物體的建筑。植物體中的磷，一局部由壤中，也有一局部被其他肉食動(dòng)物取食而轉(zhuǎn)移到這些動(dòng)物體內(nèi)，輸出到入到土壤層之下，也輸出到系統(tǒng)之外。對于各子系統(tǒng)來說，它們既有磷的輸入，也有磷的輸出。固然還有磷在各子系統(tǒng)內(nèi)的狀態(tài)變化。植物體壤及食草動(dòng)物磷的輸出。各子系統(tǒng)的變化參量可以通過試驗(yàn)測得，亦可通過理論推導(dǎo)得出，它反映了各子系統(tǒng)的狀態(tài)變化，反映了各子系統(tǒng)相互作用的方向、強(qiáng)度、流通速率等。據(jù)此可通過數(shù)學(xué)處理建立系統(tǒng)的輸程。把握系統(tǒng)〔controlsystems〕。當(dāng)一個(gè)過程-響應(yīng)系統(tǒng)的某個(gè)關(guān)鍵局部被某種機(jī)制所把握，這個(gè)系統(tǒng)就成為把握系統(tǒng)。這種把握機(jī)制使定的動(dòng)態(tài)平衡。其他分類系統(tǒng)可以按其規(guī)模大小和構(gòu)造簡潔性加以劃分。例如，我國著名科學(xué)家錢學(xué)森就把系統(tǒng)分為：〔l〕小系統(tǒng)。這類系統(tǒng)只有為數(shù)不多的子系統(tǒng)，并且相應(yīng)地可用少數(shù)幾個(gè)變量來描述。大系統(tǒng)。這類系統(tǒng)子系統(tǒng)的數(shù)量大，子系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)，每個(gè)子大量的未知數(shù)。簡潔巨系統(tǒng)。其子系統(tǒng)數(shù)巨大，多達(dá)上萬上億，但子系統(tǒng)類型不多。這類系統(tǒng)可用統(tǒng)計(jì)物理或統(tǒng)計(jì)力學(xué)的方法處理。簡潔巨系統(tǒng)。其子系統(tǒng)不僅數(shù)量巨大，而且種類繁多，關(guān)系簡潔。例如地球表層就是一個(gè)簡潔的巨系統(tǒng)，而且是一個(gè)開放的簡潔巨系統(tǒng)。這類系統(tǒng)由于太簡潔，不能用傳統(tǒng)的科學(xué)方法即培根或復(fù)原論的方法〔把簡潔的事物分解為假設(shè)干較簡潔的局部，甚至再分解為更簡潔的局部來爭論的方法〕來處理。錢學(xué)森提出了一種“從定性到定量的綜合集成法”來處理簡潔巨系統(tǒng)問題。此處，還有按系統(tǒng)的具體對象分為：工程系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)