地球系統(tǒng)的結構功能概念第1頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月一、系統(tǒng)的基本概念

1.系統(tǒng)：由相互聯(lián)系、相互制約的若干部分結合在一起組成的具有特定功能的整體。系統(tǒng)的特點：

（1）整體性：具有整體的結構、整體的狀態(tài)、整體的行為、整體的功能。整體大于部分之和。（2）多元性：多樣性的統(tǒng)一，差異性的統(tǒng)一。

第2頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月2.結構：組分及組分之間關聯(lián)方式的總和，稱為系統(tǒng)的結構。在組分不變的情況下，往往把組分的關聯(lián)方式就稱為結構。系統(tǒng)的基本特征是整體性，但系統(tǒng)為什么能夠保持它的整體性，這又必須進一步研究系統(tǒng)的結構問題。

第3頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月3.功能我們把系統(tǒng)結構與外部環(huán)境相互聯(lián)系和作用過程的能力稱為系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)功能體現(xiàn)了一個系統(tǒng)結構與外部環(huán)境之間的物質、能量和信息的輸入和輸出的變換關系。功能是一個過程，這一范疇揭示了系統(tǒng)外部作用的能力，因而是由系統(tǒng)整體的運動表現(xiàn)出來，而首先是由系統(tǒng)的結構所決定的。因為系統(tǒng)的結構是系統(tǒng)保持整體性以及具有一定功能的內部依據(jù)，探討系統(tǒng)的結構與功能的關系，是理解系統(tǒng)基本性質的重要環(huán)節(jié)。第4頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月組成系統(tǒng)結構的要素不同，系統(tǒng)的功能也不同：如電燈是用電加熱燈絲，達到白熾程度而發(fā)光才能照明，提高耐久程度則是改進普通燈泡的關鍵之一。愛迪生最初研制成功的碳絲燈泡，只能連續(xù)點燃40小時；采用耐熱金屬鎢絲代替碳絲，又在燈泡中充入惰性氣體氮代替真空，燈泡壽命大為延長。按結構功能的觀點看，這是由于組成燈泡系統(tǒng)結構中的要素改變了，因而使燈泡的功能得以提高。組成系統(tǒng)結構的要素相同，但結構不同，其功能也不同一般人最熟悉的莫如炭黑、金剛石和石墨。雖然都由碳原子組成，但碳原子的結合不同，性質迥然不同。碳黑是一種無定形粉末，金剛石的碳原子分布均勻，結合緊密，是一種無色透明、外形為八面體的硬質晶體。石墨體的碳原子層之間的間距大，結合力弱，形成一種軟質鱗片狀晶體，其強度、塑性和韌性幾近于零。第5頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)科學方法系統(tǒng)科學的基礎理論，國內稱它為系統(tǒng)學。它研究一般系統(tǒng)的結構、功能與其進化的一般規(guī)律。從系統(tǒng)觀點出發(fā)，探討整體與要素、要素與要素、整體與外部環(huán)境之間的相互聯(lián)系，并運用系統(tǒng)、信息、熵、控制、反饋、穩(wěn)態(tài)、功能、結構、漲落等范疇，刻畫系統(tǒng)的性質及其進化，都是研究一般系統(tǒng)的方法。這些方法，包括結構方法、功能方法、歷史方法等，可以應用于一切領域的系統(tǒng)研究，因此，是系統(tǒng)科學的一般方法。第6頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月北京大鐘寺有口大鐘，造于明代永樂年間，至今560多年，音質悅耳、幽雅感人，音響更是純厚綿長，鐘聲可傳出四、五十公里，“有異它鐘”。但這些僅是大鐘輸出的信息，要弄清大鐘為什么有這樣好的性能，還必須進一步弄清它的結構機理，可是大鐘的建造沒有詳細記載留傳下來。直至解放后，我國聲學家才用精密超聲聲速儀精確測定大鐘各處厚度，計算出實際重要為46.5噸。經(jīng)化驗分析，大鐘合金成分是銅80.54%，錫16.4%，鉛1.12%和少量其它金屬。這口鐘的合金結構比例合適，使鐘既經(jīng)得起重敲，音響又好，被公認屬于造鐘的最佳比例。世界上記載有許多大鐘，但不一定好，如1733年俄國鑄造的“皇鐘”重193噸，正是由于合金比例及結構的錯誤，敲第一響就震裂了?？梢娨粋€系統(tǒng)的成分與結構，對人類的實踐有著重要的指導意義。第7頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地球系統(tǒng)科學特征

（一）研究內容的變化——為社會發(fā)展服務

（1）物理過程---化學過程—-生物過程---人類活動的影響。（2）解決人口資源環(huán)境問題。

（二）研究形式的變化——多學科的綜合性研究

第8頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月

（三）組織形式的變化——國際化與合作研究

世界氣候研究計劃（WCRP）國際地圈生物圈計劃（IGBP）全球環(huán)境變化的人類因素計劃（HDP）國際巖石圈計劃（ILP）深海鉆探計劃/大洋鉆探計劃（DSDP/ODP）全球海洋生態(tài)系統(tǒng)動力學研究（GLOBEC）世界大洋環(huán)流實驗計劃（WOCE）國際減災十年計劃國際生物多樣性計劃第9頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月

（四）信息交流的變化——地球信息科學的誕生

地學領域形成了由測繪、攝影測量與遙感、地圖學、地理信息系統(tǒng)、計算機圖形學、衛(wèi)星定位技術、專家系統(tǒng)及現(xiàn)代通信技術類等的有機結合的又一跨學科研究領域發(fā)展。（五）方法手段的變化——高新技術的應用第10頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月三、地球系統(tǒng)科學的研究步驟（一）現(xiàn)象的觀測和數(shù)據(jù)的積累（二）對數(shù)據(jù)進行分析和解釋（三）建立概念模型和數(shù)學模型（四）驗證模型第11頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月四、地球系統(tǒng)科學的方法論

（一）全球與區(qū)域