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。如果把自然地理学的基本原理和系统论的理论加以比较，就可发现二者具有惊人的相似之处。因此， 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，借助系统论的逻辑性和精确性以及系统分析的确定方法，可以用精确的和定量的关系来表述自然地理环境的组成、结构、自然地理过程及其一般原理。这种先进方法论的引入，可望带来学科发展的新动力，引起自然地理学乃至整个地理学的革新。

系统论在自然地理学中的出现只是个开端，目前还未能把传统的自然地理原理完全建立在系统论的基础上，尤其是还未能成功地运用系统论的数学方法来解决自然地理学的实际问题，许多关键性的问题仍需作深入的探讨。但是，由于这种科学方法论有助于更深刻地揭示自然地理环境的一般规律， 因此本书在关于这些规律的传统解释基础上，也运用系统论的基本理论作进一步的阐述。在本节，我们结合一些自然地理内容，简要地介绍有关的基础知识，建立自然地理系统的基本框架，以便于运用系统理论的新思路来探讨自然地理学的基本问题。

① 自然环境的演替有两种不同的情况：一种是缓慢的演化过程，其效应只有在足够长的时间积累后才能显现，而在这长期的演化过程的每一时间断面，自然综合体仍保持着相对稳定的空间结构和时间结构。另一种是急剧的更替过程，短暂而具爆发性，其间自然综合体原有的空间结构迅速瓦解破环，其时间结构也无从谈起，结果是以新的自然综合体取代旧的自然综合体。

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。

如果组成系统的元素本身也是一个（次一级的）系统，则这些元素就称为子系统（或称亚系统）。通常，一个系统，尤其是一个复杂的系统，可以被划分为若干个子系统，子系统还可再划分为次子系统⋯⋯等等不同层次（组织水平）的低级系统。如果把自然地理环境看作一个系统，则陆地和海洋就是其中的两个子系统。就陆地系统而言，它也可进一步分出若干个次一级的子系统，如不同的大陆、洲等。

系统是作为研究对象而从宇宙万物中划分出来的一部分相关的事物。一个系统可以是很大的，如整个银河系、整个太阳系、整个地球、或者地球表层，都可以处理成为一个相对独立的系统；一个系统也可以是很小的，小到一个细胞、一个分子等，都可建立起相应组织水平的系统。当我们在一个特定的层次建立一个系统时，那么这个系统外界的其他事物就构成了该系统的环境。在这里，“环境”一词是指系统的环境，显然，它与“自然地理环境” 或“地理环境”是不同的概念。对地球表层来说，宇宙空间和地球内部都是这个系统的环境。

环境对系统的作用概括为输入，系统对环境的作用称为输出。系统与环境之间，系统内部各要素或各子系统之间的输入和输出是以能量流、物质流和信息流的形式进行的。能量、物质和信息从环境进入系统，在系统内部各要素之间流通，使各要素相互联系和相互作用，形成系统的整体结构。由于系统内部各个要素的排布格局与性质上的差异，使外部的输入在系统内部发生变换和改造，最后以具有新性质和新特点的流向环境输出，形成系统整体对外界的功能。

总之，系统是一个由若干要素以一定结构组成的相互联系的整体。系统与外界环境共同构成一人相互包容的体系，任何一个系统都是较高层次的系统的一个组成要素，而系统中任何一个组成要素本身，通常又是较低层次的一个系统。要认识系统的结构、功能和动态，其关键在于认识系统各组成要素的相互联系和相互作用。仅仅指出系统的组成要素不足以说明这个系统， 只有阐明这些要素之间的相互联系才能确立一个系统。研究一个系统，就是要根据系统组成要素的特征以及它们相互作用的机制阐明整个系统的属性、结构、功能以及与环境的关系等。

二、系统的基本分类