自然系统发展研究虽然早在世纪瑞典博物学家林奈就出版了著作《自然系统》，把大自然区分为矿物、植物和动物三界并按纲、目、属、种对植物 界进行了分类 ；在19世纪又有奥地利地质学家修斯推出三卷本的《地球的全貌》， 揭示出地壳运动的全球时空联系
但是自然系统研究的兴起在1980年代
在人类的生存条件日益恶化的严重挑战面前，国际上不 同学科的科学家共同提出了“全球变化 ”的课题，以预测未来的变化趋势，协调社会发展与生存环境的关系，促进环境质量的改善和提高
这种全球性环境问题及其对区域生存环境 影响的研究，就其科学内容而言已经超出任何单一传统学科的范围，“地球系统”科学 概念应运而生，不同等级的自然系统成为目标各异的研究对象
美国国家航空与航天局（NASA）提出“地球系统科学 ”和 美国地球系统科学委员会出 版 《 地球系统科学》 ，可以视为自然系统研究兴起的标志
遂有地球系统科学联盟成立，以及德国的“地球工程学 ”、英国的“量化并理解地球系统和中国的 《 21世纪中国地球科学发展战略报告》等计划的出台和实施
地球系统指从地核到地球外层空间的一个有机的整体包括地核、地幔、地壳、水圈、气圈和生物圈 ， 以及其作为太阳系行星存在的地球空间
地球系统研究旨在将地球作为一个整体来寻求解决环境问题的方法
正在形成 中的地球科学 ，采取多学科集成的研究方式
地球科学联盟致力于集成四大国际研究计划：世界气候研究计划、国际地圈生物圈计划、 国 际全球环境变化人文因素计划和国际生物多样性计划
全球观 测 系 统10年计 划旨 在建立一个集成的观测系统 ， 包括天气 、气候 、海洋 、大气 、水体 、陆地 、地质动态、自然资源 、生态系统等诸多观测系统
构成地球自然系统的四大亚系统，固体地球系统、全球生态系统、地表流体系统和日地系统，通过彼此之间 相互作用形成一个复杂动力系统
地球系统科学试图发展一 种球系统模式 ， 这种模式基于地球系统各组成部分之间的相互作用 ， 包括物理的 、 化学的 、 生物的
在地球系统模式和全球监测系统可提供的信息基础上 ，建立具有预测能力的全球 和区域的环境模式 ， 以进行环境变化的定量预测
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