自然系統

自然系統也叫天然系統，廣義上來説，原始的系統都屬於自然系統，它是宇宙巨系統中億萬年來天然形成的各種自循環系統，諸如天體、地球、海洋、生態及生態系統、氣象、生物等。它也是一個高階複雜的自平衡系統，如天體的先天運轉、季節的週而復始、地球上動植物的生態循環，直至食物鏈等維持人體生命的各種系統都是自動高速平衡的。系統內的個體按自然法則存在或演變，產生或形成一種羣體的自然現象與特徵。

廣義上的自然系統包括生態平衡系統、生命機體系統、天體系統、物質微觀結構系統以及社會系統等等。

在自然界中，物質流的循環和演變是最重要的，自然環境系統沒有盡頭，沒有廢止，只有循環往復，並從一個層次發展到另一個層次。地球上所有生命賴以生存的自然系統是龐大而又複雜的，是由各種自然力量彼此交錯形成的。

人造系統都是存在於自然系統之中的，如人造衞星、海運船隻、機械設備等。人造系統和自然系統之間存在着界面，兩者互相影響和滲透。

近年來，人造系統對自然系統的不良影響已成為人們關注的重要問題， 如核軍備、化學武器、環境污染等。 自然系統是一個高階複雜的均衡系統，如季節週而復始地變化形成的氣象系統、食物鏈系統、水循環系統等。自然系統中的有機物、植物與自然環境保特了一個平衡態。在自然界中，物質流的循環和演變是最重要的，自然環境系統沒有盡頭，沒有廢止，只有循環往復，並從一個層次發展到另一個層次。 原始人類對自然系統的影響不大，但近幾百年來，科技發展很快，它既造福於人類，又帶來危害，甚至災難，引起了人們極大的關注。例如，埃及阿斯旺水壩是一個典型的人造系統，水壩解決了埃及尼羅河洪水氾濫問題，但也帶來一些不良影響，如東部的食物鏈受到破壞，漁業減產；尼羅河流域土質鹽鹼化加快，發生週期性乾旱，影響了農業；由於河水污染使附近居民的健康受到影響等。但如能運用系統工程方法來全面考慮，統籌安排，有可能得到一個既解決洪水問題又儘量減少損失的更好方案。

系統工程所研究的對象，大多是既包含人造系統又包含自然系統的複合系統。由自然系統和人造系統所構成的自然人造複合系統是一個反饋動態複雜系統， ^[1]  從系統的觀點講，對系統的分析應自上而下地而不是自下而上地進行。例如，研究系統與所處環境，環境是最上一級，先注意系統對環境的影響，然後再進行系統本身的研究，系統的最下級是組成系統的各個部分或要素。自然系統常常是複合系統的最上一級。

雖然早在世紀瑞典博物學家林奈就出版了著作《自然系統》，把大自然區分為礦物、植物和動物三界並按綱、目、屬、種對植物 界進行了分類 ；在19世紀又有奧地利地質學家修斯推出三卷本的《地球的全貌》， 揭示出地殼運動的全球時空聯繫。但是自然系統研究的興起在1980年代。 ^[2] 

在人類的生存條件日益惡化的嚴重挑戰面前，國際上不 同學科的科學家共同提出了“全球變化 ”的課題，以預測未來的變化趨勢，協調社會發展與生存環境的關係，促進環境質量的改善和提高。這種全球性環境問題及其對區域生存環境 影響的研究，就其科學內容而言已經超出任何單一傳統學科的範圍，“地球系統”科學 概念應運而生，不同等級的自然系統成為目標各異的研究對象。 ^[2] 

美國國家航空與航天局（NASA）提出“地球系統科學 ”和 美國地球系統科學委員會出 版 《 地球系統科學》 ，可以視為自然系統研究興起的標誌。遂有地球系統科學聯盟成立，以及德國的“地球工程學 ”、英國的“量化並理解地球系統和中國的 《 21世紀中國地球科學發展戰略報告》等計劃的出台和實施。 ^[2] 

地球系統指從地核到地球外層空間的一個有機的整體包括地核、地幔、地殼、水圈、氣圈和生物圈 ， 以及其作為太陽系行星存在的地球空間。地球系統研究旨在將地球作為一個整體來尋求解決環境問題的方法。正在形成 中的地球科學 ，採取多學科集成的研究方式 。地球科學聯盟致力於集成四大國際研究計劃：世界氣候研究計劃、國際地圈生物圈計劃、 國 際全球環境變化人文因素計劃和國際生物多樣性計劃。 全球觀 測 系 統10年計 劃旨 在建立一個集成的觀測系統 ， 包括天氣 、氣候 、海洋 、大氣 、水體 、陸地 、地質動態、自然資源 、生態系統等諸多觀測系統 。 ^[2] 

構成地球自然系統的四大亞系統，固體地球系統、全球生態系統、地表流體系統和日地系統，通過彼此之間 相互作用形成一個複雜動力系統。地球系統科學試圖發展一 種球系統模式 ， 這種模式基於地球系統各組成部分之間的相互作用 ， 包括物理的 、 化學的 、 生物的 。在地球系統模式和全球監測系統可提供的信息基礎上 ，建立具有預測能力的全球 和區域的環境模式 ， 以進行環境變化的定量預測 。 ^[2]