自然地理環(huán)境整體性原理的內(nèi)涵及其教學(xué)功能

江蘇省泗陽中學(xué)（223700） 朱其山

一、自然地理環(huán)境整體性原理的內(nèi)涵

1．組成要素的內(nèi)在聯(lián)系性是整體性之根本

自然地理環(huán)境是一個整體，由大氣、水、巖石、生物、土壤、地形等地理要素組成。這些要素并非簡單地匯集在一起，或偶然地在空間上結(jié)合起來，而是通過大氣循環(huán)、水循環(huán)、生物循環(huán)和地質(zhì)循環(huán)等物質(zhì)運(yùn)動和能量交換，彼此之間進(jìn)行著密切的相互聯(lián)系、相互制約和相互滲透，構(gòu)成了陸地環(huán)境的整體性，共同建造地理環(huán)境的總體特征。陸地環(huán)境各要素并不是孤立存在和獨(dú)立發(fā)展的，而是作為整體的一部分發(fā)展變化著，其中某一要素的變化會導(dǎo)致其他要素甚至整個環(huán)境狀態(tài)的改變。

以黃土高原為例，黃土高原的土壤受流水侵蝕，逐漸失去了肥沃的表土層，土壤肥力逐漸下降。在土壤受到侵蝕的同時，地面被流水侵蝕形成溝谷。長期的流水侵蝕使溝谷不斷加長和加深，進(jìn)而使平坦的高原面被溝谷切割得支離破碎。自然植被的高度和覆蓋率隨著水土流失而逐漸下降，并與土壤表土層同步消失。地方氣候趨于干旱化。

再以亞洲地理環(huán)境變化為例，距今2 000多萬年以來，在亞歐板塊和印度洋板塊的擠壓下，青藏高原地區(qū)強(qiáng)烈隆升，改變了海陸分布和亞歐大陸輪廓以及地貌形態(tài)，形成世界屋脊，成為亞洲水塔，大河的源頭。高原的隆升，形成了典型的高原季風(fēng)并加強(qiáng)了亞洲季風(fēng)，使東亞和南亞成為全球最強(qiáng)盛的季風(fēng)氣候區(qū)。雨熱同期的氣候特點(diǎn)，使亞洲和太平洋地區(qū)成為全球生物種類最豐富、生物生產(chǎn)量最高、生態(tài)環(huán)境十分優(yōu)越的地區(qū)之一。同時，高原隆升還使中亞和西亞地區(qū)成為“干旱核心”：沙漠和戈壁連綿，草原和黃土橫亙外圍，森林和濕地只局限于沿海地區(qū)。高原隆升還阻擋了西伯利亞的南下氣流，導(dǎo)致中亞、西亞干旱地區(qū)的細(xì)小粉塵隨冬季風(fēng)向東運(yùn)輸，逐漸沉積，形成黃土高原。

2．結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一是整體性之核心

系統(tǒng)理論認(rèn)為，整體性是系統(tǒng)的根本屬性。按照耗散結(jié)構(gòu)理論的解釋，自然地理環(huán)境是一個遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，系統(tǒng)各部分之間特殊的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，形成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。自然地理環(huán)境各要素之間存在著非線性關(guān)系，它通過與外界不斷交換物質(zhì)與能量，在一定條件下形成地理耗散結(jié)構(gòu)。這種耗散結(jié)構(gòu)是時空兩個維度的統(tǒng)一，空間結(jié)構(gòu)是時間上穩(wěn)定的地理綜合體各組成要素的分布格局，有分層結(jié)構(gòu)、滲透結(jié)構(gòu)和地域結(jié)構(gòu)，時間結(jié)構(gòu)是維持著空間結(jié)構(gòu)的地理綜合體在狀態(tài)上一系列變化的格局，如太古代、古生代、中生代和新生代等的地理綜合體的空間結(jié)構(gòu)。地理耗散結(jié)構(gòu)具有一定的抵抗外界干擾的能力，可吸收外界環(huán)境的一般性漲落。其結(jié)構(gòu)水平愈高，保持系統(tǒng)穩(wěn)定性的能力愈強(qiáng)。如森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)水平高，穩(wěn)定性強(qiáng)，而海島生態(tài)系統(tǒng)、干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和高寒帶生態(tài)系統(tǒng)等相對脆弱的自然生態(tài)系統(tǒng)，抗外界干擾能力低，其穩(wěn)定性差。

整體性是系統(tǒng)內(nèi)各組成要素相互作用、相互協(xié)調(diào)，長期演變的結(jié)果。系統(tǒng)理論認(rèn)為，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)功能，整體大于部分之和。自然地理環(huán)境是各自然地理要素的有機(jī)統(tǒng)一體，除各自然地理要素自身保持各自的功能外，產(chǎn)生了各自然地理要素不具備的新功能，如生產(chǎn)功能、平衡功能等。地理環(huán)境整體性的強(qiáng)弱就取決于各組成部分之間結(jié)構(gòu)的完備性和功能的協(xié)調(diào)性。整體性強(qiáng)的主要表現(xiàn)為組分復(fù)雜多樣，結(jié)構(gòu)精巧靈活，各組分的性能得到充分發(fā)揮和拓展，物質(zhì)流、能量流大且通暢，其輸入、輸出與儲存之間的比例恰當(dāng)，系統(tǒng)的抗干擾能力越強(qiáng)，其和諧性、穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性越佳。反之，則弱。

3．物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞是維系整體性之動力

地球表層系統(tǒng)是由地球表層無機(jī)界、有機(jī)界和人文界相互作用、相互影響而構(gòu)成的一個開放、有序的巨系統(tǒng)。維持地表系統(tǒng)運(yùn)行、地表環(huán)境發(fā)展的能量主要是太陽輻射的能量，其次是地球內(nèi)能。盡管每年進(jìn)入地理環(huán)境的太陽能只占太陽輻射總量的22億分之一，但在地理環(huán)境的能量收入中卻占99．98%，是地球表層物理、化學(xué)和生物變化的主要動力和源泉。太陽輻射被地面吸收轉(zhuǎn)化為地面長波輻射，地面長波輻射又被大氣吸收并轉(zhuǎn)化，這個有序過程支撐著地球表層相對穩(wěn)定的整體性結(jié)構(gòu)和功能。地球表層物質(zhì)代謝、能量耗散、信息交換以及持續(xù)演替，其實(shí)質(zhì)就是整體性結(jié)構(gòu)和功能的外在表現(xiàn)形式，伴隨著大氣循環(huán)、水循環(huán)、地質(zhì)循環(huán)和生物地球化學(xué)循環(huán)，能量在地理耗散結(jié)構(gòu)中不斷轉(zhuǎn)化，信息也在不斷地傳遞。因此，物質(zhì)流、能量流和信息流是維系整體性的動力。

4．等級性和層次性是整體性之標(biāo)志

組成自然地理環(huán)境的各要素在特定地理邊界約束下，通過物質(zhì)流、能量流和信息流的交換和傳輸，形成具有一定的有序結(jié)構(gòu)、空間分布上相互聯(lián)系、可完成一定功能的多等級動態(tài)開放系統(tǒng)。這個系統(tǒng)既從屬于更高級的系統(tǒng)，同時其本身又包含若干低級的系統(tǒng)。按空間尺度分為全球性地域系統(tǒng)、全大陸與全大洋地域系統(tǒng)、區(qū)域地域系統(tǒng)和地方地域系統(tǒng)。盡管不同尺度的地域系統(tǒng)在物質(zhì)和能量交換規(guī)模、時間、周期等方面存在差異性，但它們都具有整體性的特征。

二、整體性原理的教學(xué)功能

1．從地理環(huán)境整體性的視角分析一些自然現(xiàn)象

地理環(huán)境整體性的表現(xiàn)，一是地理環(huán)境各要素與環(huán)境總體特征協(xié)調(diào)一致。如我國西北內(nèi)陸地區(qū)，由于距海遠(yuǎn)，海洋濕潤氣流難以到達(dá)，形成干旱的溫帶大陸性氣候。由于氣候干旱，降水很少，這里的地表水貧乏，河流不發(fā)育，且多為內(nèi)流河；由于氣候干燥，流水作用微弱，但物理風(fēng)化與風(fēng)力作用顯著，形成大片戈壁和沙漠；氣候干旱還導(dǎo)致植被稀少，土壤發(fā)育差，有機(jī)質(zhì)含量少。

地理環(huán)境整體性的另一個表現(xiàn)是地理環(huán)境各要素之間相互制約，“牽一發(fā)而動全身”，一個區(qū)域的變化不可避免地影響到其他區(qū)域。以厄爾尼諾現(xiàn)象為例，在赤道太平洋東部的厄瓜多爾和秘魯沿岸，由于盛行與海岸平行的偏南風(fēng)，表層海水在風(fēng)和地轉(zhuǎn)偏向力的共同作用下，產(chǎn)生離岸流動，于是深層較冷的海水便上涌補(bǔ)償。因此，這一帶海面溫度較低，大氣穩(wěn)定，氣候干旱，沿岸是著名的沙漠景觀。在海洋里，由于上涌的深層海水富含營養(yǎng)物質(zhì)，為魚類提供了豐富的餌料，所以那里魚類資源豐富，形成著名的秘魯漁場。但是，每隔2~7年，這里就會出現(xiàn)信風(fēng)減弱，沿岸上升流減弱或消失，來自赤道附近海區(qū)的暖水大量南侵的現(xiàn)象。在這種情況下，赤道東太平洋沿岸，海水溫度上升，營養(yǎng)物質(zhì)減少，海洋浮游生物與魚類大量死亡，海鳥餓死。由于赤道西太平洋海區(qū)水溫下降，在赤道海區(qū)形成沃克環(huán)流，導(dǎo)致原本干旱少雨的南美洲西部地區(qū)暴雨成災(zāi)，太平洋西岸的印度尼西亞、澳大利亞等國出現(xiàn)了嚴(yán)重的干旱，歐洲出現(xiàn)了異常暖冬，我國南方夏季低溫多雨，長江流域出現(xiàn)了歷史少見的大洪水（如1982年）。

2．建立動態(tài)的、聯(lián)系的、立體的分析問題的思維方式

組成地表環(huán)境的巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈相互聯(lián)系、相互作用，在空間上相互交叉、滲透、疊加，構(gòu)成了一個多級嵌套、立體交叉的結(jié)構(gòu)。在各圈層內(nèi)部及各圈層之間不斷地進(jìn)行著物質(zhì)、能量和信息的運(yùn)動，其發(fā)展演化是具有方向性特征的一個十分復(fù)雜的過程。這種復(fù)雜性主要表現(xiàn)在新的組成成分或要素的出現(xiàn)，以及由此導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，沉積過程加強(qiáng)，巖石圈厚度增加，水圈含鹽量增加和離子成分發(fā)生有規(guī)律的變化，大氣成分發(fā)生質(zhì)的變化，地貌復(fù)雜化和氣候多樣化，生物從低級形式向高級形式發(fā)展，新物種產(chǎn)生和一些舊物種滅絕，地域分異越來越顯著等等。因此，動態(tài)性是自然地理環(huán)境整體性的基本特性之一。由此可以看出，理解地理環(huán)境整體性原理必須從時間、空間以及時空組合變化等維度入手，通過多角度、多層次、分階段、立體化的透視，才能深刻把握其內(nèi)涵。通過這樣的學(xué)習(xí)，也可以幫助學(xué)生建立起動態(tài)的、聯(lián)系的、立體的分析問題的思維方式，發(fā)展他們的能力。

3．資源開發(fā)與國土整治要考慮整體性原理，做到統(tǒng)籌兼顧

人類是環(huán)境的產(chǎn)物。人的生存和發(fā)展離不開自然環(huán)境的支撐。一方面，環(huán)境為我們的生存和發(fā)展提供了空間；另一方面，環(huán)境又源源不斷地為我們的生存和發(fā)展提供物質(zhì)和能量。由于人類需求的無限性，而環(huán)境資源具有稀缺性以及資源間的聯(lián)系滲透性，因此人類自身的發(fā)展要與資源利用、環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)，做到統(tǒng)籌兼顧，這樣才能取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益。

如伴生礦多是我國礦產(chǎn)資源的一個特點(diǎn)，開發(fā)利用時就不能只開一種，丟棄其它礦種。再如，黃土高原的一些落后地區(qū)，由于人口文化素質(zhì)較低，生態(tài)意識淡薄，盲目毀林開荒、擴(kuò)大耕地面積，結(jié)果造成生態(tài)破壞，土地自然生產(chǎn)力下降，以至于形成“越窮越墾，越墾越窮”的惡性循環(huán)。對于黃土高原水土流失的治理，就要綜合防治，生物措施、工程措施和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施三管齊下，以求效果最佳。

4．學(xué)會欣賞由地理環(huán)境整體性形成的和諧美、動態(tài)美

自然地理環(huán)境的整體性必然產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上的和諧美、過程上的動態(tài)美。如被南宋學(xué)者王正功贊嘆為甲天下的桂林山水，山奇水秀，風(fēng)光旖旎。簪山、帶水、幽洞、奇石為其四絕?！敖髑嗔_帶，山如碧玉簪”是對其山水景觀的最佳言說。桂林“山水之絕”還在于山、水、洞、石以及亞熱帶植被的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成“無山無水不連洞，處處山連水自通，山山洞洞有奇石，水底倒插青芙蓉”的神奇境界。漓江蜿蜒奔流在青山翠綠之中，江上水色晶瑩剔透，群峰倒映，漁舟片片；兩岸青山相對，田園似錦，茂林翠竹間掩映著點(diǎn)點(diǎn)農(nóng)舍，組成一幅絕妙的百里山水畫廊。乘筏漓江上，水流筏動山移，仿佛“舟行碧波上，人在畫中游”，美不勝收。

桂林山水的形成也是地理環(huán)境整體性的一個很好的例證。桂林山水是十分典型的喀斯特地貌。它的形成和發(fā)育與該地區(qū)的巖石條件、水文條件、氣候條件和生物條件等密切相關(guān)，是巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈相互作用的結(jié)果。這里石灰?guī)r廣布，厚度大，巖性純，空隙和裂隙多；這里氣候溫暖，降水充沛，河流水量大，地表水和地下水豐富；這里植被茂密，生物生命力旺盛，土壤和流水中富含有機(jī)酸。在強(qiáng)烈的流水侵蝕作用下，石灰?guī)r受到大面積的溶蝕，形成桂林山水。