地球表层的整体性按照传统的观点，所谓整体性，就是自然地理综合体各组成要素和各组成部分之问的内在联系，它们相互联系相互制约并组成一个整体;这一要素影响另外一个要素，这一部分影响另外的部分。例如，由于气候转暖，第四纪冰川退却了，从而引起各大洋海平面的升高和海岸的变化;以及植物和动物的向极移动等。上述整体性的概念，是以自然综合体学说为基础，按照地理现象和地理事物的因果联系法则，揭示自然地理环境的动态特征。但是，传统的整体性概念，不能用精确的、定量的关系表述原理。这不仅不刊于它的深化和发展 ，也无助于它的开拓和应用。系统理论认为，整休性是系统的基本特征，整体性是指系统由各组成部分相互作用形成的，而单独各部分又不具备的统一的结构、功能和效应。系统的任何个别组成部分的孤立作用与作为整体一员在总体中起的协同作用，有着本质不同。在这里，系统作为有机联系的整体作用，永远大于那些组成整体的部分单独作用的总和，也就是说“整体大于部分之和”。显然，结构的概念同系统、组织、功能等概念是密切相联的。通俗地讲，结构是物质流和能量流进行运转的渠道，是建立各单元或子系统之间的骨架。结构是系统的结构，各种联系总是通过系统的结构而得到体现。物质、能量和信息的传输和转换，则是维持结构存在和发展的基础。系统的结构和功能是相互联系的不可分割的两个方面，没有结构的功能和没有功能的结构，都是不存在的。研究整体性，既要强调着眼于整体功能，认识它的综合效应, 又要回答新功能新特点是怎样由系统的结构所决定的以及系统怎样随结构、功能的变化而发展变化的。目的在于利用各个组成部分的联系与组合，从整体上实现更多的不同功能，减少各部分之间相互抑制的作用，增强相互增益的作用，以利于扩大和提高整体性的功能。根据上述认识，地球表层系统的整体性，就是地球表层这个物质系统的整体性结构和由此产生的整体功能及其时间演化的规律性。整体性的强弱，取决于各组分间结构的完备性和功能的协调性。整体性强的表现为组分复杂多样，流量大，输入、输出与储存间的比例恰当，抗干扰能力强，稳定性强，生产效力高且质量好。相反，整体性弱的则表现为组分和结构简单，功能不协调，如荒漠地区。水土流失严重的地区等。就地球表层的内部联系而言，各组成部分之间通过物质流、能量流，导致彼此发生的联系与作用可以划分为：1.组成成分间的垂直联系（岩石-地下水-地表水、土壤-空气以及贯穿于各成分的生物）；2.组成部分或子系统间的水平联系，其联系方式有物质的机械迁移、物理过程、化学过程以及生物代谢过程。地球表层有了这种机制和功能，才有可能把三个无极圈层和生物圈融合成一个统一的动态系统，决定着地球表层的整体性。从外部联系来看地球表层与其外部环境地幔、地核、高层大气和宇宙的相互作用，同样也是物质与能量的相互交换与转化，只不过是在高一级的层次结构中进行的，并由此组、成高一级的物质系统即地球系统。对照传统的整体性概念，系统结构和功能的整体性，既符合前述基本原理所阐述的内容，又有可能定量地反映地球表层物质能量变换的确切关系，从而弥补了前述原理在表达方法上的不足。故自 70 年代以来，已受到各国学者的高度重视。由于我们讨论的问题能量流动，涉及到热力学第一定律和第二定律，故有必要运用热力学的基本规律来探讨地球表层的能量流动和转换。热力学第一定律是能量守恒和转换定律，它断定能量既不能凭空出现，也不能凭空消失，这是一条普遍规律。地球表层的能量流也必须遵循这一规律。我们知道，在太阳能不断输入和作用下，大气、水分、岩石 、上壤以及生物群等成分，在地球表层系统这个庞大的“转换器”、 “储藏器”、“调节器”里，无休止地进行物质的化合、分解，不停顿地运行、转化，物质运动形式发生转换时，能量形式同时发生转换。在地球表层系统内，太阳能被地表吸收后转变为热能，其转化是在地面一土壤一大气一水系统中进行的，使系统内能的增加，井用于增加地面和大气的温度以及水分的蒸发耗热，还参与风化和地貌、土壤的形成过程。至于大规模的大气活动、洋流运动则是全球性水平的热能交换，这些过程无一不与热能相联系，既是物质的传输，又是伴随能量的吸收、转化和释放的过程。与此同时，地面又以长波辐射的形式，将热能输出返还空间，完成收支数量上的平衡.遵循能量的普遍原则.，除热能形式外，太阳能还以光能的形式，通过绿色植物一动物一微生物，即通过生产者、消费者和分解者三大类群来实现能量的转化，依旧服从热力学第一定律。热力学第一定律只要求能量在转换过程中是守恒的，而不限制过程所进行的方向。热力学第二定律则不同，它是关于过程进行方向的问题。I9 世纪中期，德国物理学家克劳修斯指出，能量倾向于从密度较高的地方流向密度较低的地方，直到一切都达到均匀为止。他指出，在孤立系统中，热量总是由高温物体自动地向 低温物体传递，而不能作相反的传递，直到两个物休达到相同的温度为止，它是一个不可逆的自发的过程。在这里起决定作用的是能量密度的差异倾向于变成均等，换句话说，熵降随着时间而增大。这又叫熵增加原理。常用熵表示一个系统的混乱程度或无序程度。熵越大，系统越混乱；反之，熵越小，系统的有序性越高 。