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俯以察地——第五章 自然地理环境的整体性和地域分异(1)

2023-08-01 12:00 作者:Geo_WKY  | 我要投稿

第五章  自然地理环境的整体性与地域分异

自然地理环境是由岩石圈、大气圈、水圈、生物圈等圈层组成的一个复杂系统,有崎岖的山地、变幻的大气、奔腾的河流、浩瀚的海洋,丰富多样的生物……各组成要素之间存在相互作用,造就了丰富多彩的景观,并且在不同方向上存在明显的差异。自然地理环境如此,整个地理环境亦是如此。本章从自然地理环境的角度,了解地理学中一个重要的理论和原理——地理环境的整体性和地域分异。

5.1  自然地理环境的整体性

唯物辩证法认为,世界上的万事万物都处在普遍联系之中。地理环境中的各要素彼此依存、相互作用,并按照一定规律组合和运动,形成一个复杂的整体,各要素在结构和功能上表现出关联性,这就是地理学中非常重要的基本原理之一——地理环境的整体性原理。

自然地理环境的组成与能量基础

自然地理环境中的物质可以分为不同的层次来考量。元素是物质组成的基本层次,就自然地理环境而言,大气以氮、氧元素为主,地壳(岩石圈)以氧、硅元素为主,水圈则是以氧、氢和其中溶解的各种元素为主,生物圈则以碳、氧、氮、氢等元素为主。然而对于自然地理环境这个复杂的巨系统而言,仅仅停留在元素层次上是不够的,因为这些元素并不单独参与地理环境的组成,而是形成各种形态的物质体系,最终成为以气体物质为主的大气圈、液态水为主的水圈、固体岩石为主的岩石圈、生物有机体为主的生物圈。

这些圈层的动态变化和相互作用,使得自然地理环境具备了多种成因和形态的地貌、复杂的气候、水文现象、丰富多彩的生物和土壤,这也正是自然地理环境的构成要素,它们并不是单一的物质,而是在各种相互作用下形成的复杂物质体系。各要素都有自己的发展规律,但并不孤立,而是相互依存、相互制约,最主要的表现形式就是物质交换与能量转化,例如,现代大气的成分就是大气圈与其他圈层长期作用的结果,大气与陆地表面、海洋之间的热量交换也推动了各自形成复杂的现象。

各大圈层之间的物质交换是广泛存在的。作为水圈主体的世界海洋,大量水分蒸发进入大气,一部分输送到陆地,一部分又通过降水回到海洋。陆地不仅以径流的形式弥补海洋的水分消耗,还会携带大量的悬浮物质和溶解物质进入海洋,大气中的尘埃更是会沉降到海水中,最终形成具有复杂成分和性质的海水。岩石圈与大气圈、水圈、生物圈进行复杂的物质交换,其表面也就成为了地理环境中要素相互作用的参与者,并通过风化、剥蚀、搬运、堆积等过程改变自身面貌,并通过成土过程派生出土壤圈。生物与各圈层之间(或者说与环境之间)的物质交换,使得有机质成为了地球表层十分重要的物质,改变了整个地理环境的物质体系。

太阳辐射是自然地理环境最主要、最稳定的能量来源,在地理环境发展中适中占主导地位。进入地理环境的太阳辐射,驱动了大气环流、水循环、成土过程、光合作用等几乎全部的地表过程,经过能量转化,最终又会返回宇宙空间,使整个地理环境(或者说地球)保持能量收支平衡。

通过复杂的物质能量运动,地球表层形成了一个具有一定结构和功能的系统,被称为地理系统地表系统(geosystem)。热力学第二定律告诉我们,在自然过程中任何孤立系统的演化都是熵增过程,而地理系统的存在依赖于与外界的物质和能量交换,以维持其有序结构,因此是一个远离平衡的开放系统,称为耗散结构。自然地理环境乃至整个地球表层这样的特征是地理环境整体性的形成条件。

自然地理环境的整体性的表现

自然地理环境各组成要素或各组成部分相互联系、相互制约和相互渗透,组成一个有机整体。各组成要素之间所具有的相互联系性和其结构与功能之间的关联性,就是自然地理环境的整体性原理。某一要素或部分的变化,会影响其他要素或部分甚至整体的改变。

在不同尺度的地域上都有整体性的表现,大到全球尺度的海陆对比,小到地方性的森林系统。除了组成要素上的整体性,还包括某一级地域与构成它的次一级地域之间的相互联系及结构与功能之间的关联。

大尺度的自然地理要素之间的相互作用(朱翔等,2019)
小尺度的自然地理要素之间的相互作用(朱翔等,2019)

作为一个有机整体,自然地理环境具有组成要素不具备的统一的结构和功能,产生整体性效应。比如,形成土壤的功能、生产有机物的功能等;东亚季风的形成,也是大陆与大洋组合后产生的新功能。自然地理系统整体性的强弱,取决于各组分的完备性和功能的协调性。整体性强,系统抗干扰的能力强,稳定性就好;反之,则表现为组分和结构简单,功能不协调。

随着时间的推移,自然地理环境发展的方向、强度、形式会发生变化。周期性的日变化、年变化是在现有的地球系统整体运动中产生的,一般不会导致自然地理环境的演替。当演变强度超过稳定阈限时,系统结构就会遭到破坏,重新建立起新的系统结构,产生新的功能,形成新的平衡。这便形成了自然地理系统整体性的演替。

整体性不仅是自然地理环境的特征,更是整个地理环境的基本性质和特性,而地理学的特性也使得整体性原理应当作为地理学(起码是自然地理学)的基本原理之一。

对整体性原理的深入认识,能够对我们获得将使我们获得更多、更系统的关于如何使相对独立的要素或次级地域整化为整体的地理环境、使低级的系统演化发展为高级的系统,及其它们如何定向发展的理性知识。而这样的认识一方面可以丰富和简史现有的地理学的基础理论,另一方面可以使地理学在解决人类的生存与发展等诸多综合性问题中更好地发挥其独特的作用。

在应用这一原理时,应当与具体地理环境的具体问题有机地结合起来,做到具体问题具体分析,并且把握主导因素,不能生拉硬拽、牵强附会。

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