4.8.1 地理系统演化过程的动力机制
地理系统演化过程的动力来源主要包括4个方面，即来自固体地球内部的内营力、来自大气圈和水圈的外营力、生物作用以及人类活动。在地理系统形成与演化过程的不同历史时期，各种动力作用的过程及其表现形式各不相同。
在原始地理系统形成的初级阶段（主要指太古宙），由于原始的大气圈、水圈尚在形成阶段，促使系统形成和演化的源动力主要是来自于固体地球内部的内营力。当大气圈和水圈形成以后，地理系统的演化过程开始受内营力和外营力的共同作用与影响。从作用方式来看，内营力的作用方式主要表现为地震活动、火山爆发、岩浆活动、变质作用等，其作用结果表现为地壳的抬升和下降、大陆的分离和重新组合，以及固体岩石结构、构造或化学成分的变化等；而外营力作用的方式主要表现为分化作用、地面流水作用、地下水作用、冰川作用、海水作用、湖水和湖沼的作用等，其作用结果表现为侵蚀、搬运、沉积及地表物质结构、构造或化学成分的变化。内、外营力的共同作用为各类不同生物的生存创造了必要的地理环境，在外界能量（太阳能）输入的条件下，生命过程也开始了，通过漫长的生物进化过程，在地球表面又形成了生物圈。当地球上出现生物以后，地理系统的演化除了受到内营力和外营力的控制和影响外，还受到来自于生物圈的生物作用。生物作用对地理系统的演化有着不可忽视的影响，譬如，微生物及自然生态系统中其他还原者使土壤圈中的成土过程大大加速，从而为森林及其他植被的生长提供了良好的土壤环境，而大面积原始森林的出现，又使大气中的氧气大量增加，气候环境得到改善，从而为人类的产生和发展创造了优良的条件。
在地球史上，人类的出现是较晚的事情，但是人类活动却是地理系统演化过程的一个重要的动力来源，它对于地理系统的演化起着重要的作用。可以说，如果没有人类活动，则地理系统演化的结果绝对不会出现今天的格局，就不会有今天的人文地理环境（系统）。就人类活动的性质来看，它既不同于内、外营力作用过程，也不同于生物作用过程。在人类产生的初期，人类活动只是机械地适应自然，更多地体现了人的自然属性，这个时期，人类活动对地理系统演化的影响并不十分显著。但是，随着人类生产力水平的提高，人类具备了改造自然的能力，并且随着科学技术的进步，这种改造自然的能力越来越强大，从而使人类活动更多地具有目的性、能动性和社会性的特点。人类活动的参与，使自然的地理系统演化过程发生了改变，原来由纯自然要素构成的自然地理系统，由于人类活动的干扰和影响，已被深深地打上了人类活动的烙印，今天我们所看到的一切地理景观都是经过人类活动改造的景观，就是在高山、极地、海洋底部也留下了人类的足迹。
目前，随着人类活动范围的扩大、活动强度的增加，人文地理系统的内涵（构成要素）愈来愈丰富，其结构也愈来愈复杂。然而，人类活动所引起的地理系统演化过程是具有继承性的。人类活动对地理系统的改造是在内、外营力作用过程、生物作用过程的基础上进行的，人类活动虽然能够部分或局部地改变来自于大气圈、水圈的外营力作用过程和来自于生物圈的生物作用过程，但却不能改变来自于固体地球内部的内营力作用过程和来自于地球外界的太阳能输入过程。
4.8.2 地理系统演化过程的自组织途径
地理系统的演化过程，就是通过与外界环境的物质和能量交换以及子系统的相互干扰作用，经历着从无序的混沌状态转换为有序结构，然后再周而复始的一种过程。地理系统演化过程的机理就是这种自组织机制。譬如，地质史上泛大陆的形成与分离过程，冰期与间冰期的交替出现过程，以及地表生物群落的演替过程和地域结构的形成与演化过程等等，都是地理系统的自组织过程。在地理系统的演化过程中，自组织途径主要有以下两条。
（1）控制参量的变化引起自组织
控制参量的变化可以分为缓慢变化和突变两种情形。当外界环境对系统的作用缓慢发生时，即系统的控制参量逐步改变，系统逐渐接近于发生质变的临界点时，系统就会从旧态变为新态。尤为引人注意的是，在控制变量的缓慢变化引起自组织的过程中，在临界点上，外界环境对系统的作用并未改变，但系统却发生了质变。而且，环境向系统输入的能流、物流并不是有序的固定量，而是无规则的，但系统却“创造”出了某种有序结构。譬如，在远古代时期，随着大气中含氧量的逐渐增加，生物对环境的适应能力也随之逐渐变化，当大气中氧气的浓度达到0.1%（自阻止的临界点）的时候，厌氧生物就转化为喜氧生物，使生物圈经历了一次自组织，从而对地理系统的演化过程产生了深刻的影响。另一种情形是控制参量的突变，即突发性变化引起自组织。这种自组织过程在地理系统的演化过程中也是经常发生的，譬如，地震、火山的爆发等都是由于来自于固体地球内营力的突发性变化所引起的。
（2）系统要素的质与量的变化引起自组织
地理系统是由众多的地理要素构成的，当某一地理要素发生质变时，系统本身也要发生变化，在一定的条件下就会发生自组织现象。一方面，一部分要素会离开系统，而某些新要素会进入系统，这就从本质上改变了地理系统要素的质的构成；另一方面，可能是由于诸要因素内部的原因，即是说任何要素由于内部矛盾终究要转变为另一种东西。
1）要素数目的变化引起自组织。地理系统要素数目的变化会使系统在宏观上产生一种全新的行为，这已是众所周知的事实。这里所要强调的是地理要素数目的增加为所出现的自组织模式数目的增加提供了可能性。也就是说当地理要素增加时，地理系统可能出现的状态个数也会增加。
2）要素运动量的变化引起自组织。例如，山间物质经过侵蚀搬运，形成冲积扇；人口的定向扩散形成城镇聚落等。地理系统的这种变化，从本质上讲，是与地理要素运动量的变化有关。任何地理要素运动量的变化会引起各要素的重新排列，并在一定条件下形成自组织。
在地理系统的演化过程中，上述几种自组织方式通常相互交织，联合作用，从而规定和影响着整个系统的自组织过程。
4.8.3 地理系统演化过程的熵标志
为了建立地理系统的熵的概念，许多学者从不同的途径作了一些具有十分有益的尝试性工作。其中，一条途径就是从熵概念产生的源出发，建立地理系统的“热力学熵”。首先，地理学家们从物质扩散和能量运动的角度，将地理系统与热力学系统作了比较，其结果表明，地理系统与热力学系统有着惊人的相似。就地球表面的物质扩散过程而言，其发生的机理与热传导过程有着惊人的相似。地貌学家的研究表明，地貌发育过程完全可以用热传导方程描述：
式中：H（x，y，t）为地表的高度，它是地平面坐标（x、y）及时间坐标t的函数；f（x，y，t）为地球内动力的作用，它相当于热传导过程中的热源项。据此，地貌学家将地貌参数与热力学参数相类比，如热力学场是由温度T和热量Q来表现，而地貌场则可以类似地用高度H和质量M来表现，即：T←→H，dQ←→dM，进而地貌系统的熵被定为
耗散结构、自组织、突变理论与地球科学
总之，通过与热力学系统相似性的类比，揭示了地理系统的“热力学本质”，并建立了地理系统的热力学熵的概念，从而证明了地理系统演化过程的熵标志具有“时间之矢”的特性，为地理学家运用耗散结构理论、协同学理论等研究地理系统的演化过程提供了依据。