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第一章 自然地理系统及自然地理研究的系统分析法 自然地理系统是由众多自然地理要素组成的一个复杂的统一整体，其空间巨大，结构复杂，有着一系列独特的功能和规律。真正揭示自然地理系统的运动、变化规律，一方面依靠对所有自然地理要素的深入研究，更重要的是加强多角度、多层次的综合分析。系统科学的出现为地理学的综合研究提供了强大的理论武器，自20世纪70年代以来，自然地理学界运用系统理论和方法进行研究已取得一系列很好的成果。了解和掌握一些系统科学的基本理论和方法，有助于我们建立正确的地理思维，提高我们的科学素质和能力，对于从整体上把握自然地理现象的实质和运动变化规律十分必要。 第一节 系统的基本概念和理论 系统的一些基本概念 （一） 系统的定义 关于系统涵义的表述有数十种之多。其中，“一般系统论”的创始人L.von Bertalanffy (1968)关于系统的定义是：系统是处于相互联系并与环境发生关系的各组成部分（要素）的总体（集合）。另外，我国著名科学家钱学森（1982）认为，系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。各种系统概念和定义尽管表述有所不同，但基本内涵是大致相同的。要正确理解系统的概念，必须对要素（组成部分）、环境、相互联系、结构和功能这五个方面有一个比较全面的了解。此外应注意的是，“系统”是一种概念性的表述，它本身不能够规定具体的内容和属性，任何系统的建立取决于人们所研究的对象、内容、和目的。 （二） 关于系统的几个基本概念 1．要素 要素是构成系统的基本单元，是对系统组成部分、组分、成分或个体的抽象概括。如生态系统是由各种植物、动物、微生物、和无机环境各部分组成。一个系统至少要有两个以上要素，仅仅一个要素不能构成系统。在很多情况下，系统要素本身也是次一级的子系统。如作为太阳系组成部分之一的地球本身又是一个复杂的巨系统。由此可见，系统要素的范围是相对的，它与所论及的系统的性质、规模和复杂程度有关。 2．环境和边界 任何系统都是由有限的对象（要素）所组成，也就是说任何系统都有明确的范围或边界限制。我们把任一系统边界以外的所有其他事物称为该系统的环境。如太阳系是地球系统的环境，气候状况、地质状况、地貌条件、生物作用等是土壤系统的环境等等。由此可见，系统的范围和规模要依照研究的目的和任务而定。不同的研究任务有不同的研究对象，构成不同的系统，同时也就分出了系统的环境。 系统的边界有两种类型：真实的（或有形的）边界和假想的（或无形的）边界。前者如生物体表面、流域边界等等，后者如人类社会系统边界、经济系统边界等。此外，系统的边界还有清晰的和模糊的（过渡性的）之差异，清晰的边界在空间上可能表现为一种“线”或“面”的形式，在其两侧，系统与其环境之间有明确的区别；模糊边界在空间上呈现为一种过渡区间，其内不同属性的相邻物质（体系）并存，且一方属性逐渐消失而另一方属性逐渐显著。自然地理系统的边界多属于模糊性的边界。 3．相互联系 相互联系指系统要素之间、以及系统与环境之间通过某种方式相互影响、相互制约、相互依存的性质。相互联系的实质是系统各要素之间以及系统与环境之间发生着广泛的物质、能量和信息的交换。此处所说的“物质”不是哲学的概念范畴，而是物理学上的实体材料，包括各种固体、液体和气体物质；“能量”是度量物质运动形式和能力强弱的概念，如热能、势能、动能等，它以物质为载体；“信息”是一个抽象的概念，是主体（人或其他事物）所感知的事物运动状态和存在方式的形式、含义、和效用的知识或情报，信息同样以物质和能量为载体，但又与物质和能量有本质的区别。 由于系统各要素之间存在着相互联系，所以某一要素发生变化势必引起其他要素的变化，从而使系统表现为一个统一整体。任何系统都与其环境发生联系，因此系统的存在状态和演变行为不仅与系统本身的性质有关，而且与它的环境性质密切相关。 4．结构 系统结构是指系统内部各要素相对稳定的组织形式或分布关系的总称。如生态系统中各组成部分按吃与被吃的关系构成的食物链关系，流域系统中大小河道和水体所构成的空间网络关系等。系统结构的形成在于各要素的相互联系、相互作用，其实质是各要素间的物质、能量和信息的流通与转换。 根据系统要素的组织或分布方式，可将系统结构分为三种基本形式：第一，空间结构，指系统各要素在空间上的排列组合或分布形式，如地球的圈层结构，自然带的地表分布结构等。第二，时间结构，指系统各要素随时间推移所表现出来的有规律的变化或分布形式，如地理系统一些要素的四季周期变化等。第三，时空结构，即系统时间结构和空间结构的统一，如树木的年轮在空间上表现为一圈年轮，在时间上则代表一年，任何系统既不能脱离空间而存在，也不能脱离时间而存在，空间结构总要随时间发生改变，只是变化的明显程度和速率不同而已。