备课资料（第一节自然地理环境的整体性）VIP免费

备课资料地理系统系统性是事物所普遍具有的规律，地理事物或景观的系统性特征表现得十分强烈。传统上地理学家用“综合性”来称呼地理事物的这种特性。我们知道，地球表层各圈层之间和各内部成分之间相互联系与作用，构成了最大的地理系统——地球表层系统。按系统科学家钱学森的意见，地球表层系统（狭义的地球系统）是开放的复杂的巨系统。所谓开放，就是它与外界有物质能量的交换。太阳辐射是最主要的输入流，长波辐射则是主要的输出流。复杂指的是系统内部单元多，类型极不统一，这样一个系统是巨系统。它有别于统计规律占优势的大量同类型粒子组成的宏系统。理论上，巨系统是最为复杂的。不仅整个地球表层是系统，而且作为地球表层个别表现形式的环境和区域也具有系统性，一个草地环境的各单元相互联系和作用形成系统结构图。各圈层单元构成了地理系统的单元，地理过程联系了系统的内部单元。大量的研究致力于单元相互作用的具体形式。像所有的系统一样，地理系统是有特征和状态的。状态是一个具有特殊含义的系统科学用语，它是足以刻画系统过去、现在和未来状况的特征或特征量的集合。一个系统的状态描述，并不意味着对系统所有特征的罗列。其实这种罗列的特征可以无限多。例如，对草地环境选取了不同的状态集合，这样系统内部联系也有所不同。值得注意的是，增加系统的复杂程度，未必能有效地改进系统描述，因此系统科学家卡曼指出，状态是描述系统性状的最小特征集合。地理系统在许多情况下是个热力学系统，它满足能量守恒、质量守恒的要求，因此联系地理系统的状态特征或单元的状态描述量之间会达到某种力学上的、物质量之间的平衡。如一个空间系统，包含有若干资源需求的城市和资源供应的城市，城市与城市之间有若干物资流的联系。显然，长期地看，实际供给出的总资源量，等于实际总需求的资源量，在空间资源各路径的流量达到某种平衡，这时系统成某种平衡的地理空间（流量）结构。在这个过程中，资源不能创生也不能被消灭，系统依质量守恒律确定状态量之间的平衡（当输送的是电能等，由能量守恒定律确定）。我们可以设想，由于运费和杂税消耗等，必然有一种或几种空间结构可能使运费最少或消耗最小，这类结构在给定的地理原则下是最优的，而人类的主动或被动的自我调节会使资源分配的空间流结构趋向于某种关于空间市场需求量、空间道路利用率的状态集合。总之，我们看到地理单元之间会因热力学守恒律的存在而形成某些平衡状态或结构，而这些允许的状态中又可能存在某种给定的地理原则下最优的状态或结构，地理过程有驱动地理系统趋向于这种最优状态或结构的可能性。我们称这是地理系统的平衡特性。实际的地理系统往往是动态的，它们的状态会发生变化。特别是当外界有输入时，系统会有自己特定的状态动态过程（或称状态响应）与输出。如一段河流，上游来水来沙是它的输入，约定河流对下游的输沙量、含沙分布为输出，取河流横断面形式，河槽深泓线深度与蜿蜒形态、弯道水流结构等为状态，当来水量、来沙量变化时，河流有自己特定的状态响应，结果有对下游特定的泥沙量及分布输出。同样的可能，来水来沙量对另一河段可能给出另外的状态响应和输出形式。显然，决定对下游输沙状况的不是河道断面，也不是深泓线，而是作为一个整体的河流系统。地理系统表现为统一的功能体，系统输入与系统功能特性共同决定了输出，这就是地理系统的功能特性。地理系统的另一种特性是它的自组织特性。系统论认为系统的平衡有两种可能，不同的系统数学结构，数学结构不一样，系统可能的状态集合和演化行为是不一样的。偏离稳定平衡状态的状态，会以衰减的形式或衰减波动的形式趋向平衡状态。由数学分析证明，状态还可以趋近某一周期运动，似周期非周期地混沌运动等。地理学中早就发现地理系统趋向于某一稳定状态的现象。在河流地貌学中，提出了均衡剖面的概念，认为河流系统状态（地貌系统状态）存在某一稳定状态——均衡剖面，系统状态演化到均衡剖面附近时，在小的干扰下，只要系统的结构不改变，河流就能通过冲淤等地貌过程消除干扰，保持均衡剖面不变。均衡剖面就是局部稳定平衡态。戴维斯的...