環境系統
environmental system
正文
地球表面各種環境因素及其相互關係的總和。環境因素包括非生物的和生物的。非生物因素有溫度、光、電離輻射、水、大氣、土壤、岩石以及其他如重力、壓力、聲音和火等。生物因素是指各種有機體，它們彼此作用，並同非生物環境密切聯繫著。環境系統實際上是一個不可分割的整體，但通常把地球環境系統分為大氣圈、水圈、岩石圈（或土壤－岩石圈）和生物圈。在這些圈層的交界面上，各種物質的相互滲透、相互依賴和相互作用的關係表現得尤其明顯。地球環境系統中，各種物質之間，由於成分不同和自由能的差異,在太陽能和地殼內部放射能的作用下,進行著永恆的能量流動和物質交換。各種生命元素如氧、碳、氮、硫、磷、鈣、鎂、鉀等在地表環境中不斷循環，並保持恆定的濃度。環境系統是一個開放系統，但能量的收入和支出保持平衡，因而地球表面溫度恆定。環境系統在長期演化過程中逐漸建立起自我調節系統，維持它的相對穩定性。所有這些都是生命發展和繁衍必不可少的條件。
地球環境系統是一個動態平衡體系，有它的發生、發展和形成歷史。目前地球環境與原始地球環境有很大的差別。各種環境因素彼此相互依賴，其中任何一個因素髮生變化便會影響整個系統的平衡,推動它的發展,建立新的平衡（見環境演化）。
環境系統的範圍可以是全球性的，也可以是局部性的，例如一個海島或者一個城市都可以是一個單獨的系統。全球系統是由許多亞系統交織而成,如大氣-海洋系統、大氣-海洋-岩石系統、大氣-生物系統、土壤-植物系統等等。局部同整體有不可分割的關係。區域性變化積累起來,會影響全球。例如熱帶森林因為濫加採伐,面積日益縮小，將影響全球氣候。
環境系統概念的提出，其意義是把人類環境作為一個統一的整體看待，避免人為地把環境分割為互不相關的支離破碎的各個組成部分。環境系統的內在本質在於各種環境因素之間的相互關係和相互作用過程。揭示這種本質，對於研究和解決當前許多環境問題有重大的意義。
環境系統和生態系統兩個概念的區別是：前者著眼於環境整體，而後者側重於生物彼此之間以及生物與環境之間的相互關係。環境系統和人類生態系統兩個概念相近似,但後者突出人類在環境系統中的地位和作用,強調人類同環境之間的相互關係。環境系統從地球形成以後就存在，生態系統是生物出現後的環境系統。而人類生態系統一般是人類出現後的環境系統。
環境系統的穩定性 環境系統是具有一定調節能力的系統，對來自外界比較小的衝擊能夠進行補償和緩衝，從而維持環境系統的穩定性。
環境系統的穩定性在很多情況下取決於環境因素與外界進行物質交換和能量流動的容量。容量愈大，調節能力也愈大，環境系統也愈穩定；反之，就不穩定。在地球環境系統中，海洋、土壤和植被是最巨大的調節系統，對於維護環境系統的穩定有巨大作用。海洋的巨大熱容量,調節著地表的溫度,使之不致發生劇烈變化。海洋又是二氧化碳(CO2)的巨大儲存庫。海水中CO2與大氣中CO2 進行交換,處於動態平衡，因此海洋能使大氣中的CO2 的濃度保持穩定,從而保持地表層熱量的穩定（見環境熱學）。土壤是陸地表面的疏鬆多孔體，又是一個膠體系統，對於植物所需的水分和養分有強大的吸收和釋放能力。表土一旦喪失，土地肥力就急劇下降。植被通過根系和殘落物層吸收水分和葉子的蒸騰作用，調節地面水分和熱量，使氣候穩定。在生態系統中，構成群落的生物種類愈是多樣化，食物鏈和食物網愈複雜，生態系統也就愈穩定。由此可見，任意縮小水面，濫事墾殖，毀壞植被，消滅野生生物或任意引進新種，就會破壞環境中的穩定因素，降低環境抗禦自然災害的能力。
環境中也存在著某些不穩定因素，對外來的影響比較敏感。在一定的條件下，某個關鍵性因子發生小的變化，可能觸發內在的反饋機制,引起一系列鏈式反應,對整個環境系統造成無法挽救的嚴重後果。例如，極地海冰就被認為是一個不穩定因素，因為它有巨大的反照率，吸收陽光的能力比陸地和海洋小得多，對溫度變化很敏感。如果溫度稍微降低（特別是夏天），海冰面積便會向赤道方向擴展。海冰面積的擴大，又將反射更多的陽光，使地球接受的熱量減少。如果地球進一步降溫，海冰面積就繼續擴展，直到赤道為止。
至今為止，人類還未完全了解環境系統中許多錯綜複雜的機制，還未能建立精確的模式來揭示環境因素間的微妙平衡關係。人類仍然自覺與不自覺地不斷破壞環境系統的平衡。例如人們在使用氯氟烴（通稱氟里昂）時，沒有想到它會破壞大氣臭氧層的穩定，這個問題直到70年代中期才引起注意。
人類和環境系統 原始人作為環境系統中的一個組成部分，對環境的影響並不比其他動物大。隨著勞動工具的改進，特別是火的發現和利用，人類開始對環境產生重大影響。在更新世時期許多大型哺乳動物的滅絕與人類的濫行捕殺有關；撒哈拉沙漠在冰期後的擴大同過度放牧有關；有人認為非洲稀樹草原也可能是原始人年復一年縱火燒荒的結果。在人類歷史上，由於人類不合理利用自然而引起自然的無情報復的例子是不勝枚舉的。隨著技術的進步，人類對環境的影響愈加深刻。當前人類活動所引起的全球性環境影響主要有下列幾個方面：①天然生態系統的逐漸消失，代之以人為的農業生態系統。少數幾種作物代替多樣化植被。野生動物大量滅絕，生態系統簡化。人類愈來愈藉助化肥和農藥來維持農業生態系統的穩定，給生態系統帶來嚴重後果。②城市的增多和擴大，工業交通的發展，使農業用地面積逐漸縮小，環境污染問題日趨嚴重。③土地利用不合理，加劇了土壤侵蝕，土壤肥力下降。全世界沙漠化土地面積在不斷擴大，隨著熱帶雨林面積的減少，全球氣候將起重大變化。④礦物燃料的燃燒和森林的減少，使大氣層中CO2含量正在增長,將產生難以預料的氣候變化。⑤人類對地殼內部金屬礦產的開採、利用和棄置，最終將造成 這些金屬元素在地表環境中濃度的增高。這些金屬元素有不少對有機體是有毒害的，如汞、鎘、鉛等。它們通過食物鏈危害生態系統。
這些改變，其中多數是不可逆的，如野生動物的滅絕和地表重金屬元素濃度的增加；有的則需要較長時間才能復原，如植被和土壤。
從環境系統演化歷史來看，舊平衡的破壞，新平衡的建立是歷史發展的正常規律，環境系統始終處於動態平衡之中。人類為謀求生存和發展，就會不斷改造自然，打破原有的平衡，並企圖建立新的平衡。但人類在改造自然的過程中，常常由於盲目或受到科學技術水平的限制，未能收到預期的效果，甚至得到相反的結果。一種設計往往對此地有利，而對另一地方有害；或者是短期有利，長期不利。例如英、德等國利用高煙囪擴散工業廢氣二氧化硫(SO2)，結果SO2飄送到斯堪的納維亞半島，並與雨水結合形成酸雨，嚴重危害當地生態系統。當前人類還未弄清楚自然界各種複雜因素之間的相互關係，因此對於一些巨大的改變自然的工程,如水庫的建造,河流的改道，大面積的墾荒，工業和交通建設等等，都要謹慎從事，考慮到各種可能發生的後果，作出環境影響評價。
合理利用和改造人類環境，防止不良後果，要做好環境系統的研究。研究重點是：①存在於各環境因素之間，各圈層之間，有機界與無機界之間的相互作用，能量的流動，物質的交換、轉化和循環。②環境系統中的平衡關係，反饋機制，自我調節能力，環境容量。環境系統的穩定性和敏感性。③人為活動對環境的影響。這些研究，涉及許多學科領域，也是環境科學的中心任務之一。
參考書目
S. F. Singer (ed.), The Changing Global Environment,D.Reidel Publishing Co.,Boston,1975.
A. N. Strahler & A. H. Strahler,Geography and Man's Environment, John Wiley & Sons, New York,1977.
