第四节 自然地理环境的系统框架.ppt

第四节? 自然地理环境的系统框架 系统论是包括一般系统论、信息论、控制论、突变理论、耗散结构理论、协同学等一系列新型理论和方法的综合性理论体系。它从横向综合的角度研究物质运动的规律，揭示客观世界各种不同物质运动形式内在的共同属性与共同规律，为人们研究事物提供新的科学方法论。 完全有理由把代表着现代思维方式（系统思维）和具有现代描述手段（数学描述）的系统论的理论和方法引入自然地理学，引起自然地理学乃至整个地理学的革新。 第四节? 自然地理环境的系统框架 一、系统的基本概念 二、系统的基本分类 三、系统研究的基本原则 一、系统的基本概念 系统的一般定义为：系统是相互关联的元素的集。通俗地说，系统是相互作用的若干要素的复合体。 其他定义 系统是指相互联系的部分（要素） 按一定秩序组合而成的、具有特定功能的整体。系统之外的所有物质和能量都称为该系统的环境。系统结构是指系统内部相对稳定的组织形式（秩序）或分布关系的总称，有空间结构和时间结构。功能是指系统内部各要素之间活动关系的总体。 功能与结构 (1) 系统结构——就是系统内部各要素之间的特殊网络关系。即是系统内部的物质流、能量流、信息流和流通渠道。也可以理解为系统的骨架。 现实世界中，往往在构成要素相同的情况下，各要素的组合方式不同，即结构不同，系统的整体功能也大不一样。如：石墨：层状结构→松软→铅笔芯金刚石：岛状结构→坚硬→钻石 (2) 系统功能——是指物质、能量、信息在系统内传递转化的外部表现。 例如：土壤、草本植物和食草动物三个子系统通过结构网络构成一个生态系统，其功能正是结构网络保证物质、能量在系统中传递和转化。一旦这种传递和转化受阻，整个生态系统就会陷于解体，系统的结构网络将不复存在。 一、系统的基本概念 环境 系统外界的其他事物就构成了该系统的环境。 地理环境（地理系统）的环境是宇宙空间和地球内部都是这个系统的环境。 系统与环境之间进行着能量、物质和信息的交换。能量流、物质流和信息流把系统联系成一个整体。 二、系统的基本分类  l.功能类型 2.结构类型 3.其他分类 l.功能类型 （1）孤立系统（isolate systems） （2）封闭系统（closed systems） （3）开放系统（open systems） 1）孤立系统（isolate systems） 这类系统的边界封闭，系统与外界既没有物质交换，也没有能量交换。自然界中极少出现这类系统。 熵最大ds=0 （2）封闭系统（closed systems） 这类系统可以通过边界与环境交换能量，但是没有物质的交换。如果我们忽略落下的陨石和宇宙尘埃，整个地球就可以看作封闭系统。地球接受太阳辐射，又向星际辐冷区进行辐射。 低温维持的结构是一种“死”的结构，是一种没有宏观物质和能量流动的结构，如晶体结构。 （3）开放系统（open systems）。 这类系统与环境既有能量的传输，也有物质的交换。其特征是不断地进行能量、物质和信息的输入与输出（没有这种交换，系统不可能存在和发展）；它能通过反馈进行自我调节，使输入与输出实现动态平衡，维持系统的结构稳定和功能稳定；在与环境的相互作用中，具有不断复杂化和完善化的演化能力。 开锅的牛奶结构。活人体。 2.结构类型 （1）形态系统（morphological systems） （2）级联系统（cascading systems） （3）过程-响应系统（Process-response systems） （4）控制系统（control systems） （1）形态系统（morphological systems） 形态系统单纯由系统组成要素之间的结构网络来确定。 在地理研究中，只要求找出研究对象（系统）所包含的要素，确定各个要素之间的相互联系渠道以及这种联系的方向和强度，就能建立一个形态系统。 它可以体现“地理事实”或“地理结构”。 （2）（cascading systems） 这是由能量或物质流通的路径来确定的系统。 建立这类系统，就要考虑能量或物质输入输出及其在系统内部传输的机制和途径。 级联系统可以体现“地理过程”。 （3）过程-响应系统（Process-response systems） 这类系统至少应有一个形态系统与一个级联系统相耦合。 因此可以显示出从“形态”到“过程”、从“结构”（内在秩序）到“功能”（对外作用；外在秩序）、从“空间”到“时间”（动态变化）的特性。 这是地理系统中比较高级的一种类型，更加接近于现实的状况。 （4）控制系统（control systems） 当一个过程-响应系统的某个关键部分被某种机制所控制，这个系统就成为控制系统。 这种控制机制使系统按照某种预定的方式运行。 前述系统中的土壤子系统就属