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自然地理学基础 第一章自然地理学与人类环境 第一节日常生活中的自然地理学问题 第二节自然地理学的研究对象、内容、目的与意义 一、自然地理学的研究对象 一般认为,自然地理学是以人类赖以生存的地球表层自然环境为研究对象的从系统科学的角度来说,地球表层自然环境可以看作为地球表层自然系统故又可以说,自然地理学是以地球表层自然系统为研究对象的有的人将地球表层自然环境称之为地理环境的自然部分或自然地理环境还有的称之为“景观圈”或者“地理壳”等自然地理学,主要研究地球表层自然环境的组成、结构、特征、区域分异规律、形成与运行机制由于地球表层自然环境是由组成地表的大气、水、岩石、生物以及其他派生的要素组成的,因此分别以它们为研究对象的气候学、水文学、地貌学、植物地理学、土壤地理学等学科,通常被认为是自然地理学的分支学科,又称之为部门自然地理学自然地理学确实是研究地球表层自然环境的学科,但值得注意的是,自然地理学不可能研究地球表层自然环境的所有方面它着重于研究其区域特征与建立在区域分布与联系基础上的一般规律因此可以认为,自然地理学是以人类赖以生存的地球表层自然环境的区域特征、区域分异及其发生发展过程与变化规律为研究对象的。

或者说,自然地理学是以人类赖以生存的地球表层自然系统的区域特征与空间分布、变化规律为研究对象的 二、自然地理学的研究内容 从自然地理学的研究对象出发,自然地理学的研究内容主要包括以下几方面: (1) 人类赖以生存的地球表层自然环境的组成、结构及其区域分异规律 (2) 人类赖以生存的地球表层自然环境的成因与变化规律 (3) 人类赖以生存的地球表层自然环境系统的运行机制(物质循环、能量转换、信息传输) (4) 人类与地球表层自然环境的相互作用、相互影响 (5) 地球表层自然环境的评估、预测、规划、管理、优化、调控 三、自然地理学的研究目的与意义 自然地理学的研究目的在于对人类赖以生存的地球表层自然环境的评估、预测、规划、管理、优化、调控通过对地球表层自然环境的评估、预测、规划、管理、优化、调控,达到保护环境、合理利用环境、与环境协调共处,从而保障社会的可持续发展 第三节自然地理学的性质 通常认为地理学具有综合性与区域性,但实际上仅仅用综合性与区域性来刻画地理学,恐怕还不够全面地理学还应该包括系统性和环境性。

自然地理学作为地理学的分支学科,也就应该具有综合性、区域性、系统性和环境性 一、综合性 综合性是指自然地理学多学科交叉、多要素融合的性质自然地理学研究的对象是地球表层自然环境,它涉及到大气圈、水圈、岩石圈和生物圈也就是说,它研究的对象涉及到许多方面、许多要素这些要素相互作用、相互影响,构成了人类赖以生存的地表环境因此多要素的融合便成了自然地理学的特征值得注意的是,多要素的融合,不是多要素的拼凑拼凑只是简单的综合,不是真正意义上的自然地理学的综合 由于自然地理学研究对象的复杂性及多要素构成的特征,决定了自然地理学具有多学科交叉的特征可以说,自然地理学是地质科学、生物科学、大气科学、水文科学、土壤科学等学科的交叉学科多学科的交叉,不是多学科知识的拼凑,而是建立在多学科基础上的具有自身特色与体系的综合 多要素的融合、多学科的交叉,决定了自然地理学具有综合的特征尽管其他的一些学科也 具有一定的综合性,但地理学的综合性表现得更明显一些 二、区域性 区域性是地理学的本质特性,是区别于其他学科的最根本的性质可以说,地理学就是以人类赖以生存的地球表层环境以及人地相互作用的区域特征、区域联系与区域分异规律为主要研究对象的学科。

三、环境性 地理学是研究人类赖以生存的地球表层环境,以及人与环境相互作用的学科也就是说,人类生存环境是地理学研究的主要对象与内容尽管有时人们认为地理学还研究自然资源的发生、发展及其区域分异规律,但是从一定角度上说,自然资源也是人类环境的组成部分比如,尽管从人类的生产角度来说,大 气、水、岩石、矿物等都是资源,但从人类的生活角度来说,它们又是人类环境的重要组成部分因此,环境性便成了地理学的另一个性质 四、系统性 系统科学是研究物与物之间联系的科学既然地理学研究的对象是由相互联系、相互作用着的多要素组成的地球表层环境,如果不用系统科学的理论与方法去研究,就难以弄清这些要素之间的因果关系与内在联系因此,系统性也就成了地理学的性质之一实际上,地球表层环境就是一个系统,可以称之为地球表层系统 由于系统具有整体性、层次性、动态性与结构功能性,因此决定了地理学研究必须树立整体性、层次性、动态性与结构功能性的观点所谓整体性,是指系统是由相互作用、相互联系着的部分组成的整体,整体的功能大于各部分功能之和作为整体,系统具备各个组成部分所不具备的新的性质与功能。

所谓层次性,是指系统是可以划分为许多个不同的层次,大系统是由小系统组成的,小系统则由更小的系统组成在系统分析过程中,利用层次分析法可以达到事半功倍的效果所谓动态性,是指系统大都处在不停的发展变化过程中,我们今天所认识的系统是系统发展演化到某一阶段的结果所谓结构功能性,是指任何系统都具有一定的结构,系统的结构决定了系统的功能,系统的功能是与系统的结构相匹配的 二、自然地理学与地球表层系统的关系 从系统科学的角度,可将地球作为一个巨大的系统—地球系统,将研究地球系统的科学称之为地球系统科学地球系统又可划分为地球表层系统与地球内部系统(图 1 - 1 )研究地球表层系统的学科可称之为地球表层系统科学,地理科学或地理学就是研究地球表层系统科学的核心学地球表层系统又可进一步划分为地球表层自然系统与地球表层人文系统 自然地理学就是研究地球表层自然系统的核心学科人文地理学则是研究地球表层人文系统的核心学科地球表层自然系统是由大气圈、水圈、岩石圈、生物圈相互作用而构成的研究大气圈、水圈、岩石圈、生物圈的核心学科分别是大气科学、水文 学、地质学与生物学自然地理学,包含了这些学科的某些内容。

从人类环境科学的角度来看,自然地理学是将这些内容有机地交叉、融合在一起,将人类生存环境作为一个完整的体系以及对各个区域的环境组合进行研究的也可以说,自然地理学是大气科学、水文学、地质学与生物学的交叉学科或边缘学科(图1 - 2 ) 第二章地球表层环境与地球表层系统 地球表层环境是一个系统,可以称之为地球表层系统 第一节地球表层系统的组成 地球表层系统,是一个非常复杂的巨系统说其复杂,是因为它由许多大大小小的系统组成,并且涉及环境的因素多、空间范围大对于这样一个复杂的巨系统,如果事无巨细、面面俱到,是无法对其进行刻画与研究的这里只想从自然地理学的角度,对其基本的组成与特征作 一个简要的叙述 一、四大圈层 地球呈现出圈层构造,可以划分出内部圈层与外部圈层内部圈层包括地壳、地幔、地核(图3 - 1)外部圈层包括大气圈、水圈、生物圈大气圈指环绕地球的由气体组成的圈层;水圈指地球表层由各种形式存在的水组成的圈层;生物圈指地球表层所有活着的有机体组成的圈层岩石圈是介于内部圈层和外部圈层之间的一个圈层它是由地壳及上地幔顶部固体岩石组成岩石圈、大气圈、水圈、生物圈在空间上有着一定的交叉,难以截然分开;在物质交换、能量传递以及发生发展过程方面,更是紧密地联系在一起,相互作用、相互影响。

每个圈层均可看作一个次级系统一般来说,地球表层系统由岩石圈、大气圈、水圈、生物圈交叉而成人类是生物圈的一部分当然,也有的学者,为了强调人类的重要性与特殊性,单独列出一个“智慧圈”或“文化圈”、“技术圈”实际上,人类既是生物圈的一部分,又与一般的生物有着本质的区别人类与四大圈层之间的关系以及人类在地球表层系统中的位置,可以用图 3 - 2 来表示图3 - 2 表示了三重含义:(1) 人类是生物圈的一部分(位于生物圈中),但又不同于一般的生物(单独划出来);(2) 人类生存在四大圈层的交界面上,四大圈层是人类诞生与发展的环境;(3) 人类对四大圈层(也即对环境)均有着重要的作用与影响四大圈层之间及其与人类相互作用相互影响,构成了地球表层系统 二、三大界 通常物质可以划分为无机物与有机物,自然界可以划分为无机界与有机界地球表层系统的物质组成,也可以概括为无机物与有机物两大类但如果用无机界与有机界来概括表达地球表层系统,似乎还不够全面因为人类诞生在地球表层,发生发展在地球表层人类在地球表层系统中的地位与作用,以及人类与自然环境之间的相互作用、相互影响,仅仅用无机界与有机界还难以表达清楚。

尤其是自然地理学就是研究人类赖以生存的地球表层自然环境的学科在自然地理学中,更有必要来强调一下人类的重要性故有人提出了用人文界来表示人类在地球表层系统中的重要地位与作用,以及人类与自然环境之间的相互作用、相互影响可以这么说,地球表层系统是地球表层无机界、有机界与人文界相互作用、相互影响而构成的一个系统(图 3 - 3) 第二节地球表层系统的功能 一、物质传输、能量流动、信息传递 对于系统来说,一般都具有物质传输、能量流动、信息传递的功能系统的结构决定了系统的功能既然地球表层系统在结构上存在垂直分层、水平分异、立体交叉与多层次的特征,那么地球表层系统在各个圈层之间、各个地域之间、各个不同层次的系统之间,就可能存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递具体来说,垂直方向上,各个圈层之间、各个圈层内部的各个次级层次之间,都可能存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递例如,大气圈与水圈之间、大气圈与岩石圈之间、水圈与岩石圈之间存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递再如,大气圈中的对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层之间,海洋的表层、中层与深层之间,岩石圈的地壳、上地幔、软流圈之间也存在物质的传输、能量的流动和信息的传递。

水平方向上,大洋与大陆之间、大洋与大洋之间、大陆与大陆之间、地区与地区之间存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递通常所讲的海气相互作用、陆海相互作用,就是指由于海洋与大气、大陆与海洋之间的物质、能量、信息的交换而导致的正、负反馈作用生物圈很难与其他圈层截然分开,它与其他圈层相互交织在一起,与其他圈层之间也存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递例如,生物圈与大气圈之间、生物圈与水圈之间、生物圈与岩石圈之间,以及生物圈内部的各个部分之间如动物、植物、微生物之间,乔木层、灌木层、枯枝落叶层之间,也都存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递不同层次之间同样存在物质的传输、能量的流动和信息的传递通常所说的大气循环、水分循环、 地质循环、生物地球化学循环(如碳循环、氮循环、磷循环、氧循环等)等,都是跨圈层、跨层次,在空间上立体交叉,在时间上具有不同尺度的物质传输过程在这样的物质传输过程中,伴随着相态的变化、能量的流动与转化,以及信息的传递 二、地球表层系统的可预测、可调控功能 除了处于混沌状态的系统外,许多系统是可以预测与调控的由于地表系统存在物质的传输、能量的流动和信息的传递,并且由于物质的传输、能量的流动和信息的传递,决定了系统的结构与功能,决定了系统的演化,故可以通过研究地表系统物质传输、能量流动和信息传递的过程与规律,来预测系统的可能变化,通过改变系统的物质流、能量流或信息流,来改变系统的结构与演化的趋势,。