第8章 自然地理系统

第八章自然地理系统本章导航：第一节地域分异规律第二节综合自然区划第三节土地的分级、分类和评价第四节土地结构的研究引言到目前为止，我们已经系统地讨论了自然地理系统各个组分的形成过程、基本特征及其类型与分布。即各个部门自然地理学。第一章对整个地球的形态和动态特征、内层和外层，构造作了简单的介绍，说明了它们的地理意义，它是自然环境形成和发展的重要背景。第二、三章讨论了地壳和大气这两个圈层的特征和运动的表现形式。它们既是构成景观的基本成分，也是地球内部与外部物质能量直接输入的主要表现者，是支配景观形成发展和分异的两大基本因素。第四、五章介绍了水圈的各个组成部分，其中突出了海洋的地位和作用。它和岩石圈和大气圈相互作用，对地表外形形态的影响非常深刻。第六章介绍了各种地貌的成因类型、特点及其发育规律。通过对以上内容的学习，我们可以得出这样的结论：自然地理系统是一个内容非常庞大、结构和层次极其复杂的物质体系，各个地理要素相互影响，相互制约，共同构成了一个有机整体。这个整体是人类活动的自然空间，它的形成和发展与人类生存息息相关。因此，在我们研究了各个自然地理要素之后，有必要从整体角度探讨各自然地理要素相互联系的机制以及地球表面的分异规律，从而为人类从高层次上认识地理系统下打基础。为正确解决当今世界所面临的能源、资源、人口、生态、环境等问题提供有益的思考，为解决这些问题寻找正确的途径。所以我们在讨论各个部门自然地理学的基础上，进一步讨论综合自然地理学是必要的。这就是教材上的第九章地域分异综合自然区划和土地类型。在这一章我们将着重讨论自然地理环境各部分的相互联系和相互作用，揭示自然地理环境的结构特点、形成机制、地域差异和文化发展规律等问题。第一节地域分异规律所谓地域分异规律是指地理环境各组成成分及整个景观在地表按一定的层次发生分化并按确定的方向发生有规律分布的现象。很明显地域分异的对象是地理环境各组成成分和它们共同构成的景观，其中重点是地理景观的分异，地域分异研究的主要内容是景观的层次划分及其在地表的分布；通过学习研究地域分异规律，可以帮助初学者认清千变万化的复杂的自然地理现象，它们在地表的分布并非杂乱无章，而是完全合乎逻辑的现象，它们是在一定因素制约下必然发生的客观现象。所以，掌握地域分异规律是每一个地理学家必须具备的知识，是运用地学观点观察自然现象的理论基础。地域分异规律的对象主要是景观，那么，首先让我们讨论景观的一般概念。一、地理景观的一般概念（一）地理景观的含义是指由地貌、气候、水文、土壤、生物等自然地理成分有规律地组合而成的整体。有人也将它称为自然地理环境、自然地理系统或自然综合体。例如，温带地区的一座小山脉，生长的植被为落叶阔叶林，下部的土壤为棕壤，那么，这座山脉就是一个地理景观单元。相邻的几座山脉合并在一块也构成一个地理景观单元。（二）地理景观的特点1.是一个等级开放系统根据系统论观点，地理景观是一个大系统，它有确定的界限，一般来说，地理景观的上部是大气对流层，它的下部是岩石圈上层，是一个具有一定厚度的大系统。这个系统与其周围环境之间经常不断地进行着物质和能量的交换，因此，地理景观是一个开放系统，并且它包含有很多次级小系统或亚系统。例如地理景观中的每一个自然地理要素都有它自己的组成、结构和功能，都可以看作是一个系统。部门自然地理就是分别研究这些亚系统的。每一个亚系统又可分为许多更小的系统，例如生态系统可以分为森林生态系统、草原生态系统、湖泊生态系统等等。因此，可以这样说，地理景观是一个多级开放系统。2.具有耗散结构特性所谓耗散结构是指当体系处于非平衡状态时，通过体系与外界进行物质和能量交换而形成和维持的一种在空间和时序上宏观层次呈现某种有序化了的结构。正确理解耗散结构应注意以下几点：①耗散结构是一种有序结构，即系统内各组成成分按一定规律排列组合，在宏观上表现出一定有序性。例如地理景观系统组成虽然复杂，但在空间上却是有序的，如大气圈、水圈、生物圈、岩石圈、土圈等都占据着特定的位置，表现出层状结构。再如，生态系统具有明显的垂直分层性等都是系统有序的表现。整个地理景观随季节和昼夜的变化，也可被认为是时间上的有序性。有序性的对立面是无序性，如果体系处于无序状态，则各种物质呈均匀分布，多呈混沌状态。描述系统无序性的热力学函数叫熵（s），高熵对应于无序，低熵对应于有序。可见，耗散结构的系统熵是比较低的，而地理景观系统的熵也是比较低的。②系统的有序性是靠环境不断向土壤输入低熵物质和能量来维持的。根据热力学第二定律，对于非平衡状态下孤立体系来说，系统熵必然单调增加，直达到最大值，体系则必然从有序状态逐渐变为无序状态，这是一个不可逆过程。如果环境向系统输入低熵物质和能量，并且输入的熵流（des）大于系统内部不可逆过程所引起的熵产生（dis），那么体系的总熵变（ds）就会小于零，即ds=des+dis＜0此时，系统的熵降低，亦即向系统输入负熵流，体系的有序性增强。如果环境不向体系输入负熵流，或者输入的负熵不能抵消系统的熵产生，那么系统必然出现高熵无序结构。地理景观系统是一个开放系统，它与环境之间不断地进行物质和能量的交换，太阳能源源不断地进入景观系统，为系统输入了大量的负熵流，并且超过了熵产生，使系统的总熵越来越低，地理景观系统的有序性则越来越强。由上述分析可以看出，地理景观是一个低熵有序化了的结构，即耗散结构。以上是对耗散结构的简单介绍，如有兴趣的同学可参考下列几本书目：湛垦华等：普利高津与耗散结构，陕西科学技术出版社，1982。伊·普里戈金著，曾庆宏等译：从存在到演化，上海科学技术出版社，1986。3.具有地域差异性由于种种原因，地理景观在地球表面不同地域存在着差异。例如，从赤道至两极，从湿润的沿海至干燥的内陆，从山麓至高山顶部，甚至在局部地段，地理景观都发生明显的变化。这种分异作用我们将它叫作景观的地域分异。根据地域分异的规模和尺度，可以分为大、中、小三种规模或尺度。本节的主要目的，就是探讨地球表面各种尺度地域分异的规律性。（三）地理景观和生态系统的区别在第八章我们已经讨论过，生态系统是在一定地域内生物群体与其生境相结合而形成的整体。即：生态系统＝生物群落+生境这里指的生境是直接影响生物群体的环境因素，如光、热、水、气、土等。而地理景观＝生物群落+生境+处境＝生态系统+处境所谓处境即指生态系统的立地背景，它对生物群落没有直接影响或作用，而是通过影响生境对生物发生作用的。如生物群落所处的地貌条件，根层以下的基质、地下水、生物群落以外的其它间接因素等。二、景观地域分异的基本因素和类型景观在地球表面的千变万化的根本原因有两个，即太阳辐射能和地球内能，这两个因素在地球表面相互作用，决定了地域分异的两个最基本、最普遍的规律性，即地带性分异和非地带性分异。（一）太阳辐射能与纬度地带性（地带性）所谓纬度地带性（简称地带性）是指景观各组成成分和景观的性质沿纬度作用规律的更替，并且形成一系列东西延伸的地域单位。例如，从赤道向两极景观发生有规律的变化，植被从热带雨林变化到苔原，土壤则从砖红壤变化到冰沼土，而且植被带和土壤带大致呈东西方向延伸。这就是纬度地带性的具体表现。景观发生这种分异的根本原因是太阳光线在地球表面有不同的入射角而引起太阳辐射沿纬度方向呈不均匀分布造成的。因为太阳辐射能是景观发生变化的最主要的动力，它影响一切化学过程、物理过程和生物过程，使地表景观出现相应的分异。（二）地球内能与非纬度地带性（非地带性）这里所说的非地带性是指除纬度地带性以外的分异规律而言，包括过去我们所说的经度地带性和垂直地带性。它们在地球表面的分异不沿纬度发生更替，也不沿纬线方向延伸。造成景观非地带性分异的主要原因是地球内能的作用。地球内能的积累与释放，通过构造运动、岩浆入侵和火山喷发等作用改变地表形态，产生大地构造的区域性差异，进而直接或间接导致水热条件和其他成分在区域上发生一定的分异。从而使纬度地带性出现异常，表现出非地带性分异。（三）地域分异基本因素和类型的对立统一由上述可以看出，两种地域分异基本因素和类型是相互对立的，相互矛盾的。因为，太阳辐射力图使景观出现纬度地带性分布，而地球内能的作用则力图使景观打破纬度地带性分布，出现非地带性分异。但是对于地表某一地域或某一景观单位来说，以上两种地域分异基本因素都在同时发生作用，只不过有些景观单位或景观中的不同成分或要素主要反映出地带性特征，而有些则主要反映出非地带性特征而已。这两个基本因素相互作用共同制约着地理景观的各种分异规律。所以，对各成分地域分异规律的全面研究，不是以地带性或非地带性某一方面所能代替的，只有同时对这两个方面进行探讨，才能真正阐明它们的地域分异特点，只有在具体时间、地点和形成条件下，才能区分两种分异间的相对重要性。三、全球性的地域分异全球性地域分异是指从整个地球表层来看景观的大尺度地域分异规律。可分为下列三种表现形式：（一）热力分带性由于太阳辐射能在地球表面的分布随纬度不同而不同，使景观发生纬度地带性分异的现象叫热力分带性。这种分带性具有全球规模，在大气圈中表现最为明显，自高纬到低纬依次出现寒带、温带、亚热带和热带。在不同的热量带地理过程不同，形成不同地理景观，并横贯海陆呈带状分布。（二）海陆对比性由于地球内能的积累与释放，使地球表面形态崎岖不平，洼地积水，大陆露出水面，形成一些大陆和海洋。由于大陆和海洋的物理化学性质不同，产生强烈的对比，例如海洋的水具有流动性，较大的热容量等，而大陆不具有流动性，热容量较小等产生强烈对比。由此使大陆和海洋在气候、水文、生物等方面都有强烈的差异，形成对比明显的海洋景观和陆地景观。（三）海陆起伏性由于大陆构造上的原因，海陆起伏颇为悬殊，陆地最高峰为喜马拉雅山的海拔为8848.13m，海洋的最低点是太平洋的马里亚纳海沟，海拔为-11022m。两者相差近20000米。海拔高度不同，气候、水文、土壤、植物等都要发生相应的变化，形成不同景观、出现全球性的垂直分异。上述三种地域分异形式中，前一种属于地带性的分异，后两种属非地带性分异。四、全大陆和全海洋的地域分异大陆与海洋对比性强烈，形成完全不同的景观特征，这是大尺度全球范围内的地域分异表现形式。就是在大陆和海洋内部同样存在形形色色的地域分异规律。现简单介绍之。（一）全大陆的地域分异1.纬度地带性规律（1）含义：指自然地理各组成成分及其景观大致按纬线方向延伸并按纬度方向有规律变化的现象。（2）基本因素是太阳能按纬度呈带状分布所引起的温度、降水、蒸发、气候、风化等呈带状分布的结果。（3）举例自然地理各要素的地带性分异：如从赤道至极地可将气候为赤道带、热带、亚热带、暖温带、中温带、寒温带、亚寒带、寒带等。植被从赤道至极地可分为热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带阔叶落叶林、亚寒带针叶林和寒带苔原等。土壤从赤道至极地可分为砖红壤、砖红壤性红壤、红壤和黄壤、黄棕壤、棕壤、暗棕壤、灰化土和冰沼土等土壤类型。不同气候带的地貌特点不同。这是因为地貌虽然是地球内力作用的产物，但在不同气候带所受外力削蚀作用不同，也必然表现出地带性的特点。如冰川地貌、冻土地貌主要分布在高纬地区，流水地貌主要分布在降水丰沛的热带亚热带地区等等。景观的地带性分异：景观的各个组成成分具有明显的地带性，决定了作为这些组成综合的“景观”也必然具有地带性分异。例如，在赤道带，高温多雨、径流丰沛、土壤淋溶作用强烈，风化壳和土层深厚，形成砖红壤，发育了茂密的热带雨林，这就是赤道带景观特征。而在亚寒带，严寒少雨、冻土层深厚、风化壳薄，形成灰化土，发育了泰加林，这就是亚寒带的景观特征。（4）不同纬度的地带性差异在低纬和高纬，气候因素起着主导作用，致使其景观地带性横跨整个大陆，并在另一大陆同一纬度常重复出现，成为比较完整的全大陆纬度地带性景观。例如，赤道雨林带、亚寒带泰加林带、寒带苔原带等，在世界上几乎呈连续分布或断断续续的带状分布。在中纬度地带，大陆的东岸和西岸可出现不同的景观特征，也就是说，中纬度地带的景观纬度地带不呈连续分布。原因是海陆关系的强烈对比使大陆西东两侧出现了不同的气候类