自然系統(地球自然系統)

地球自然系統概括起來可分為五大子系統（或圈層），它們是：大氣系統、陸面系統、海洋系統、冰層系統、生物系統。在氣候科學界，在大氣科學界，科學家們普遍認為，地球氣候系統就是由上述五大子系統（或圈層）所構成。按照科學大師錢學森所述，地球自然系統可統稱為地球表層學。研究表明，在地學科學中存在著大量的包括隨機性、模糊性和未確知性在內的不確定性因素及其信息。

基本介紹

• 中文名：自然系統
• 外文名：natural system
• 學科：自然
• 別名：天然系統

概述

自然系統也叫天然系統，廣義上來說，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、季節的周而復始、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，產生或形成一種群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。

干擾的類型

(1)按干擾動因劃分為自然干擾和人為干擾

自然干擾是指來自不可抗拒的自然力的干擾作用,包括大氣干擾,地質干擾和生物干擾等等.如火災,冰雹,洪水沖積,雪壓,異常的霜凍,酸雨,地震,土石流,滑坡,病蟲害侵襲和乾旱等等.

人為干擾是區別自然干擾的另一種主要干擾方式,是指由於人類生產,生活和其他社會活動形成的干擾體對自然環境和生態系統施加的各種影響.

從某種角度看,人類對生態系統干擾的作用力和影響範圍,遠遠超過了自然干擾.如農業生產為主的區域,主要人為干擾是對森林植被的開墾和對土壤微生物區系的影響;草原區則是超載放牧和由此造成的"三化"使生態環境出現惡性循環;林區是過量採伐及對生物多樣性的破壞;水域是過度捕撈及對水生生物資源的危害;環境污染如農藥,殺蟲劑和各種大氣污染的區域差異更大.

在這兩種類型的干擾中,人為干擾無論從傷害強度,作用範圍,持續時間還是發生頻率,潛在危害,誘發性等方面,都常常高於自然干擾.因此,研究人類對生態系統干擾作用的方式,機理和變化規律等,意義重大,且具有很強的現實性和緊迫性.

(2)按干擾來源劃分為內源干擾和外源干擾

內源干擾是指由內源因子對系統發生的作用.如森林生態系統中,內源干擾主要包括樹木的傾倒,機械摩擦,種間競爭和生物相剋作用等.

外源干擾的動因源於系統外部.強烈的火災,風暴,沙暴,霜冰,洪水,雪壓,乾旱和人為砍伐,放牧等等都屬於生態系統的外源干擾.

(3)按干擾性質劃分為破壞性干擾和增益性干擾.

多數自然干擾和人為干擾會導致生態系統正常結構的破壞,生態平衡的失調和生態功能的退化,有時候甚至是毀滅性的,如各種地質,氣候災害,森林的採伐和長期的過度放牧等掠奪式經營.

干擾並不總是對生態系統的一種破壞行為.例如對森林生態系統來說,人類經營利用森林,如合理採伐,修枝,人工更新和低產,低效林份改造等一些人為干擾,就可以促進森林的發育和繁衍,提高森林生態系統服務功能的效率.適度的干擾可以增加生態系統的生物多樣性,而生物多樣性的增加往往又有益於生態系統穩定性的提高.

人為干擾的主要形式

人類對生態系統的干擾主要有以下幾種方式:

1,對森林和對草原植被的砍伐與開墾

人類的這種干擾並對自然環境構成危害,始於大約10000多年前的早期農業並持續到現在.這種干擾導致一系列生態環境問題的發生,如森林大量被砍伐後,不僅導致森林植被的退化,加劇水土流失,區域環境的變化,而且還會因造成許多生物生境的破壞,生物多樣性的喪失等.

2,污染

人類向自然環境排放了大量的生活垃圾,工業垃圾,農藥以及各種對環境有毒害性的污染物.工業廢水直接排放使許多水域被污染,水質下降甚至喪失飲用水的價值;大量化石燃料的使用以及向大氣排放的各種污染物,不僅使空氣受到污染,而且進入大氣的硫氧化物,氮氧化物,與水蒸氣結合後形成極易電離的硫酸和硝酸,導致大氣酸度增加,許多地區甚至酸雨成災,對生態系統和土壤等帶來了災難性的影響.

3,採集

全球80%的人口口於傳統醫藥,傳統醫藥的85%與野生動植物有關.一些經濟,藥用及珍稀野生物資源自古以來就被人們大肆掠奪式的採集,甚至造成一些物種的滅絕.

4,采樵

在這種干擾中,人們的重要目的是為滿足對能源的需求,對生態系統造成的影響則是破壞了物質循環的正常進行.如對林下枯落物的利用,不單單意味著生態系統能量和養分的減少,而且還破壞了地被層及其土壤動物的生存環境.

5,狩獵和捕撈

狩獵是一種特殊的干擾方式,森林中生存著大量的野生動物,有大象,昆蟲和線蟲等植食動物,有田鼠,蝙蝠,鳥類,蛙類,狼,狐,蜘蛛和捕食性昆蟲等肉食動物,有獅,虎,豹和鷹等凶禽猛獸.人類以經濟和食用為目的的非計畫性狩獵,尤其是對種群數量很少的瀕危動物的捕殺,將會嚴重破壞動物種群的生殖和繁衍,甚至造成物種的滅絕;人類對水生生物資源的適度捕撈,可保持水產品的持續利用.但是,在種群繁殖前的大量捕撈,則會使種群生殖年齡提前,個體小型化,種群數量急劇下降等.

人類對生態系統的直接干擾還會產生許多間接地影響,如森林的砍伐不僅使本區域的生態環境發生變化,而且還對河流整個流域的徑流造成影響,使河流的水文特徵改變;采樵不僅直接對草原植被的再生造成危害,同時還因植被狀況的改變而間接影響著土壤鹽分和地下水資源分布的變化;水域的污染不僅直接危害了水生生物的生存安全,而且還能通過生物對有害物質的富集而對人們的身休健康構成威脅.所以,人為干擾具有廣泛性,多變性,潛在性,協同性,累積和放大性等特徵和性質.

干擾的生態學意義

從積極的角度看,干擾的生態學意義主要有以下三點:

1,干擾有利於促進系統的演化.

2,干擾是維持生態系統平衡和穩定的因子.一般來說,經常處於變化環境中物種要比穩定環境中生存的物種更可能忍受環境壓力.

3,干擾能調節生態關係.