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1、综合自然地理（李春花）综合自然地理（李春花）第一章第一章 自然地理系统的整体性自然地理系统的整体性 第一节第一节 自然地理系统的整体性自然地理系统的整体性 一、系统概述一、系统概述 1.系统概念系统概念 2.系统分类系统分类 按系统尺度、规模和范围分按系统尺度、规模和范围分 按系统与环境的关系分按系统与环境的关系分 按人与自然的关系分按人与自然的关系分 3.系统主要特征：整体性、系统主要特征：整体性、 层次性（时间和空间两方面）层次性（时间和空间两方面） 、相关性（系统、子系统、环境间）、相关性（系统、子系统、环境间） 、稳定性、稳定性 、 变异性变异性 二、整体性概念的发展二、整体性概念的发
2、展 1.传统观点的整体性传统观点的整体性内在联系性内在联系性指的是自然地理综合体各组成要素和各组成部分之间的内在联系，是定性的描述，不能定量地表达指的是自然地理综合体各组成要素和各组成部分之间的内在联系，是定性的描述，不能定量地表达 整体性原理。整体性原理。 2.系统观点的整体性系统观点的整体性功能和结构的整体性功能和结构的整体性（1）功能整体性是系统对外界和内部所表现的效应（包括物质和能量、信息等的传输和转换）功能整体性是系统对外界和内部所表现的效应（包括物质和能量、信息等的传输和转换） 。系统论中有一个重要原理系统论中有一个重要原理功能超越性原理，即整体大于各部分之和。功能超越性原理，即整
3、体大于各部分之和。整体和部分的关系，主要表现在三种情况：整体和部分的关系，主要表现在三种情况：整体整体=部分之和部分之和整体整体部分之和部分之和 （2）结构整体性）结构整体性结构是各组成部分的搭配和排列。是各组成元素的相互结合的方式。结构是各组成部分的搭配和排列。是各组成元素的相互结合的方式。 结构和功能是相互联系的不可分割的两个方面，没有结构的功能和没有功能的结构都是不存在的。结构和功能是相互联系的不可分割的两个方面，没有结构的功能和没有功能的结构都是不存在的。注意：注意：系统观点的整体性涉及能量流动，所以运用热力学第一定律探讨地球表层的能量流动和转换。系统观点的整体性涉及能量流动，所以运用
4、热力学第一定律探讨地球表层的能量流动和转换。 a.热力学第一定律：热力学第一定律：指的是热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转指的是热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转 换过程中，能量的总值不变。换过程中，能量的总值不变。如太阳能进入地球表层后的转化过程。如太阳能进入地球表层后的转化过程。 b.热力学第二定律：热力学第二定律： (second law of thermodynamics )指的是不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转指的是不可能把热从低温物体传到高温物
5、体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转 换为有用的功而不产生其他影响；不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。换为有用的功而不产生其他影响；不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。注意：注意：第二定律指出在自然界中任何的过程都不可能自动地复原，要使系统从终态回到初态必需借助第二定律指出在自然界中任何的过程都不可能自动地复原，要使系统从终态回到初态必需借助 外界的作用。外界的作用。熵：熵：克劳修斯所创克劳修斯所创,表示任何一种能量在空间分布上的均匀程度，熵越大，系统越混乱。表示任何一种能量在空间分布上的均匀程度，熵越大，系统越混乱。他认为：根据熵增加原理，整个宇宙在走向混乱趋向无序，一切
6、运动都将停止，最后达到他认为：根据熵增加原理，整个宇宙在走向混乱趋向无序，一切运动都将停止，最后达到“热寂热寂” 。但是：但是： 地壳演化历史过程与热寂说的预言退化形成截然不同的鲜明对比。地壳演化历史过程与热寂说的预言退化形成截然不同的鲜明对比。 早期的热力学只考虑系早期的热力学只考虑系 统的内部联系不考虑系统与外界环境的联系。无法解释此现象，统的内部联系不考虑系统与外界环境的联系。无法解释此现象， 近年来新型的耗散结构理论，成功的近年来新型的耗散结构理论，成功的 揭示了这一问题。揭示了这一问题。 3.耗散结构理论耗散结构理论非平衡有序系统的整体性非平衡有序系统的整体性创始人：普里高津，比利时
7、人创始人：普里高津，比利时人立足点：系统与外界环境的相互联系，相互作用，弥补了早期热力学的不足。立足点：系统与外界环境的相互联系，相互作用，弥补了早期热力学的不足。 （1）耗散结构？）耗散结构？一个远离平衡的开放系统，只要通过不断与外界交换物质与能量，在外界条件的变化达到一定的阈一个远离平衡的开放系统，只要通过不断与外界交换物质与能量，在外界条件的变化达到一定的阈 值时，可能从原有的混乱无序状态，转变为一种在时间上和空间上或功能上的有序状态，这种在远离平值时，可能从原有的混乱无序状态，转变为一种在时间上和空间上或功能上的有序状态，这种在远离平 衡情况下形成的新的有序结构，依靠不断地耗散外界的物
8、质和能量来维持，称为耗散结构。衡情况下形成的新的有序结构，依靠不断地耗散外界的物质和能量来维持，称为耗散结构。 （2）耗散结构理论）耗散结构理论一个开放系统通过引入外界负熵流降低系统总熵，使系统从无序转入有序状态，来维持系统的稳一个开放系统通过引入外界负熵流降低系统总熵，使系统从无序转入有序状态，来维持系统的稳 定。但强调这种稳定是非平衡的稳定态。一旦外界条件撤去，混乱度或无序度就会增加，系统就会回到定。但强调这种稳定是非平衡的稳定态。一旦外界条件撤去，混乱度或无序度就会增加，系统就会回到 无序状态中去。如沙漠中的绿洲。无序状态中去。如沙漠中的绿洲。 注意：注意：耗散结构在与外界交换物质、能量
9、的同时，还有一种自组织能力，变无序为有序的过程，称自组耗散结构在与外界交换物质、能量的同时，还有一种自组织能力，变无序为有序的过程，称自组 织现象。织现象。如：生物有机体。如：生物有机体。 三、自然地理系统的整体性三、自然地理系统的整体性 1.自然地理系统的概念自然地理系统的概念 2.自然地理系统的整体性自然地理系统的整体性 整体特征整体特征 层次性层次性 开放性开放性 稳定性与变异性稳定性与变异性 2.自然地理系统的系统性自然地理系统的系统性 （1）自然地理系统的整体性特征）自然地理系统的整体性特征自然地理系统具有各单独组成部分不具备的统一的结构、功能、和效应。不是各要素单个作用的累自然地理
10、系统具有各单独组成部分不具备的统一的结构、功能、和效应。不是各要素单个作用的累 加，而是各要素在相互作用中形成的统一体。加，而是各要素在相互作用中形成的统一体。 2. 自然地理系统的层次性自然地理系统的层次性 垂直方向：垂直方向：4 个圈层个圈层 水平方向：水平方向： （1）陆地系统）陆地系统区域系统区域系统土地系统土地系统（2）海洋系统）海洋系统海域系统海域系统水团系统水团系统 4.自然地理系统的稳定性与变异性自然地理系统的稳定性与变异性自然地理系统有一定的调节功能自然地理系统有一定的调节功能,使得外界干扰不致破坏系统的稳定状态使得外界干扰不致破坏系统的稳定状态,但是有一定限度；但是有一定限
11、度；当外界干扰超过其所能忍受的限度时当外界干扰超过其所能忍受的限度时,系统就会崩溃，如湖泊中排入的污染物质。系统就会崩溃，如湖泊中排入的污染物质。 第二节第二节 自然地理系统的组成和空间结构自然地理系统的组成和空间结构 一、自然地理系统的组成一、自然地理系统的组成 物质组成：物质组成： 地貌、地质、气候、水文、生物、土壤。地貌、地质、气候、水文、生物、土壤。能量组成：能量组成：太阳辐射能、地球内能太阳辐射能、地球内能 二、自然地理系统的结构二、自然地理系统的结构指自然地理系统各组成要素和组成部分在数量上的比例、空间上的格局及时间上的联系方式等。指自然地理系统各组成要素和组成部分在数量上的比例、
12、空间上的格局及时间上的联系方式等。 可分为空间结构、物质结构、能量结构、时间结构等。可分为空间结构、物质结构、能量结构、时间结构等。 三、自然地理系统的空间结构三、自然地理系统的空间结构分层结构分层结构渗透结构渗透结构地域结构地域结构注意：在后几节中，还将对自然地理系统的物质与能量结构、时间结构进行初步研究。注意：在后几节中，还将对自然地理系统的物质与能量结构、时间结构进行初步研究。 1. 分层结构分层结构 4 个基本组成成分：空气、水、岩石、生命有机体，由于密度不同和重力作用分异，密度小的在顶部：个基本组成成分：空气、水、岩石、生命有机体，由于密度不同和重力作用分异，密度小的在顶部：大气对流
13、层大气对流层 0.0013水圈水圈 1岩石岩石(平均平均) 2.73 3 个圈层在垂直方向上做层状排列，生物圈分布在个圈层在垂直方向上做层状排列，生物圈分布在 3 圈交界面上圈交界面上是垂直方向上分层结构的最显著特是垂直方向上分层结构的最显著特 征。征。 3. 地域结构地域结构 相互作用的各组成成分在水平方向和垂直方向上按一定规律发生的分异相互作用的各组成成分在水平方向和垂直方向上按一定规律发生的分异,形成了不同的结构单元。形成了不同的结构单元。 这取决于这取决于太阳辐射能太阳辐射能和和地球内能地球内能这两类地域分异因素的综合作用。两种分异因素的不平衡的，决定了地这两类地域分异因素的综合作用。
14、两种分异因素的不平衡的，决定了地 域结构的地带性和非地带性特征。域结构的地带性和非地带性特征。 第三节第三节 自然地理系统的物质循环结构自然地理系统的物质循环结构 可分为：地质循环可分为：地质循环 水分循环水分循环 大气循环大气循环 生物循环生物循环 这四种类型的物质循环，既代表了无机圈层之间以及生态系统内部物质流通过程，也反映了自然地这四种类型的物质循环，既代表了无机圈层之间以及生态系统内部物质流通过程，也反映了自然地 理系统物质组分的理系统物质组分的“固、液、气固、液、气”三种形态的转变。三种形态的转变。 一、一、 地质循环地质循环 定义：定义： 在自然地理系统中，岩石圈的内部以及与其环境
15、之间所存在的物质循环和能量转化过程，称为地质在自然地理系统中，岩石圈的内部以及与其环境之间所存在的物质循环和能量转化过程，称为地质 循环。循环。 注意：注意： 地质循环是在一定的能量驱使下进行的，比较明显易于观察到的动因是地表水循环。地质循环是在一定的能量驱使下进行的，比较明显易于观察到的动因是地表水循环。 地质循环的全过程实际蕴含着太阳能与地球内能的一系列转化及其相应的四种作用过程：风化剥蚀地质循环的全过程实际蕴含着太阳能与地球内能的一系列转化及其相应的四种作用过程：风化剥蚀 作用、搬运作用、沉积作用、构造作用。作用、搬运作用、沉积作用、构造作用。 这四个基本过程形成自然地理系统特有的发生体
16、这四个基本过程形成自然地理系统特有的发生体沉积岩。沉积岩。 二、二、 大气循环大气循环 1.定义：定义： 指大气圈及其与环境之间存在的物质循环与能量转化过程。它包括大气圈内的物质循环和大气圈及指大气圈及其与环境之间存在的物质循环与能量转化过程。它包括大气圈内的物质循环和大气圈及 其它圈层之间的循环。其它圈层之间的循环。 2.大气循环运动的基本形式大气循环运动的基本形式大气环流大气环流 大气环流按其空间范围和规模的大小，大致可分为全球性环流系统、海陆间季风型环流系统和地区大气环流按其空间范围和规模的大小，大致可分为全球性环流系统、海陆间季风型环流系统和地区 性环流系统等不同层次。性环流系统等不同层次。 形成大气环流的原动力来源于太阳辐射能形成大气环流的原动力来源于太阳辐射能 。 岩石圈进入大气圈的物质主要是尘埃（通过风力、火山爆发和燃烧）岩石圈进入大气
