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1、第九章 景观生态学与全球变化,一、全球环境变化,全球变化是指可能改变地球承载生物能力的全球环境变化,包括气候变化、森林减少和退化、荒漠化、水资源减少以及生物多样性丧失等。 狭义的全球变化是指大气中温室气体浓度增加、臭氧层耗损、大气中氧化作用的减弱和全球气候变暖,即我们常说的全球气候变化。,2019/6/9,2,(一)森林锐减,森林是地球上功能最完善、生物生产量最大的陆地生态系统,也是维持生态平衡的主要力量,因此,森林是地球上生物圈的主体,同时森林在维护地球上地圈、大气圈以及水圈的平衡也起着不可磨灭的作用。但是,人类活动的加强,已经正在毁灭我们赖以生存的森林。,2019/6/9,3,(二)荒漠化
2、,土地荒漠化的形成主要是发生在脆弱生态环境下(如戈壁、荒漠等干旱及半干旱地区),由于人为过度活动(如过度放牧和采伐)或自然灾害(如干旱、虫害等)所造成的原生植被的破坏、衰退甚于丧失,从而引起沙质地表、沙丘等的活化,导致生物多样性减少、生物生产力下降、土地生产潜力衰退以及土地资源丧失的过程。,2019/6/9,4,(三)生物多样性减少,森林的毁灭是物种消失的直接原因,尤其是热带雨林的破坏;与物种丧失几乎是同义词。虽然全球热带雨林仅占陆地面积的7,仅其拥有的物种数量却占全球物种总数的50以上。 此外,生境的破碎化或称景观破碎化也是生物多样性减少的一个原因。,2019/6/9,5,(四)水资源短缺,
3、据统计表明,全球淡水资源大约有4.2*1016m3,占全球水量的3%,其中77.2%是冰盖和冰川,22.4%是地下水和土壤水,0.4%为湖泊、沼泽和河水。 虽然目前的水储量据估计能维持80亿人口的生活,但是水资源的分布极为不均,加上水资源污染和浪费很严重,造成水资源紧缺。,2019/6/9,6,(五)全球气候变化,2019/6/9,7,2004年美国国防部曾给总统布什提供了一份秘密报告:,“世界将因为气候变化造成的环境灾难和资源紧缺引发生存之战”,,“气候变化的影响将远远大于恐怖主义的影响”。,过去140年温度变化,红柱年平均,据器测数据; 黑线10年滑动平均; 黑色区间线95%的置信区间;,
4、20世纪内地球表面平均温度上升了0.6 0.2oC 在北半球,20世纪90年代很可能是有器测记录(1861)以来最热的年代,1998年是有器测记录以来最热的一年; 20世纪内两次增温期最为明显:1910-1945,1976-2000。,过去140年地球表面气温的变化,结 论,IPCC有关气候变化的其他结论,气温和海温 1950-1993年期间,陆地表面的日最低气温以每十年0.2oC的速度递增,超过日最高气温递增速度的两倍。使中高纬度许多地区的无霜期加长; 海平面温度的上升速度是陆地表面平均气温上升速度的一半;,雪被和冰被 卫星资料显示,1960年代末以来,全球雪被面积很可能减小了10%; 地面
5、观测显示,20世纪北半球中高纬度地区湖泊和河流封冻期很可能缩短了半个月; 极地以外的高山冰川在20世纪出现广泛的消退现象;,2019/6/9,11,IPCC有关气候变化的其他结论,海平面上升,海洋热储增加 20世纪全球平均海平面上升了0.1-0.2m; 1950年代以后海洋热储增加。 降水 20世纪北半球中高纬度大陆地区,每十年的降水量很可能增加了0.5-1%。热带地区可能每十年增加了0.2-0.3%。而亚热带地区可能减少了0.3%; 20世纪后半叶,北半球中高纬度地区,强降水天气可能增加了2-4%。,全球气候变暖的原因:温室气体的增加,一般认为,温室气体特别是CO2增高是全球变暖的主因,温室
6、气体的含量与作用,温室气体 包括CO2、CH4、N2O、CFCs(氟氯化碳)、O3,只占大气组成的1%;还有H2O(约1%) 靠吸收地面红外辐射起到增温作用 没有温室气体,地表温度-18;目前温度15,温室气体增温33 各种温室气体增温作用的相对大小 CO2: 60% CH4: 15-20% N2O, CFCs, O3: 20%,温室气体的变化:大气CO2浓度增加的纪录,根据美国冒纳罗亚气象台的记录显示: 最近大气中二氧化碳平均浓度达到379ppm,比一年前上升了3ppm,创下历史新高; 而过去10年中大气二氧化碳含量年平均增长幅度为1.8ppm; 50年前,大气二氧化碳含量平均每年仅增1pp
7、m; 有关研究显示,在人类尚未进入工业化时代和大规模使用矿物燃料之前,地球大气中的二氧化碳浓度保持在280ppm左右; 由联合国环境规划署等建立的政府间气候变化专业委员会曾预测说,如果各国不采取行动遏制温室气体排放,大气中二氧化碳浓度到2100年将达到650至970ppm。,科学家们预计冰川融化,到2050年,全球大约1/4以上的山地冰川将消失,到2100年可能达到50%。 北极地区是气候变化的敏感地带,预计到2100年,北极地区的冰将在夏天出现全面融化。,二、景观变化对全球气候变化的影响,(一)景观变化与全球气候变化的关系,2019/6/9,18,景观变化,景观结构变化,景观功能变化,景观中
8、能量变化,水分循环的改变,水分重新分配,全球气候变化,大气中水汽含量变化,景观元素循环的改变,大气中痕量气体浓度变化,2.1 森林景观 (1)森林景观在全球碳平衡中的作用 森林通过光合作用调节大气中CO2浓度。 森林生态系统的碳储量最大,占整个植被碳储量的90%。 森林维护着大量的土壤碳储量。,2019/6/9,19,(二)景观变化在全球气候变化中的作用,(2)森林景观的变化,2019/6/9,20,森林景观,种植园景观,农业景观,草地景观,农、林轮作景观,休闲地景观,荒漠景观,森林景观的破坏将导致森林植被中的碳直接释放。 树木燃烧、用作家具、枯叶分解释放。 森林景观的破坏改变了土壤表面的小气
9、候,对土壤碳库产生巨大的影响。 森林景观的破坏,可能引起洪水的泛滥,导致湿地景观面积的增加,从而增加甲烷的排放源。 森林景观的破坏还有可能改变全球水循环以及地表反射率等,从而直接引起气候变化。,森林景观的破坏如何影响气候变化?,2.2 湿地景观的变化,湿地景观是大气中甲烷(CH4)的主要来源。CH4是大气中重要的温室气体之一,其增温效应远大于CO2,因此,大气中甲烷浓度的少量变化就足以引起全球气候的显著变化。,湿地景观变化主要是人类活动引起的。 一方面,人类为了生产的需要,对自然湿地进行排灌,使湿地景观转变为农业景观,从而造成湿地景观的萎缩; 另一方面,由于森林砍伐,造成洪水泛滥,使流域下游地
10、区的低洼地转变为湿地景观,使湿地面积扩大。,2019/6/9,23,总体来说,全球湿地景观的面积在不断地萎缩。 湿地景观的萎缩,对温室气体排放的影响首先表现在甲烷排放源的减少;其次,出于湿地的温湿条件改变,导致甲烷排放减少,但CO2排放增多。,2019/6/9,24,2.3 农业景观的变化,(1)由森林、草地、湿地等自然景观转变为农业景观将导致原有景观中的碳大量损失,并以CO2、CH4等温室气体的形式排放到大气中,从而增加大气中温室气体的浓度,这是农业景观由自然景观扩展的必然结果。,(2)大量地使用化肥,造成土壤中人工物质的增加,导致土壤微少物的活性加强,加速了土壤碳库的释放; (3)农业景观
11、中人工湿地的增多也增加了温室气体的排放源,尤其是水稻田的不断扩张,使大气中甲烷的来源不断地增加。 (4)农业景观转变为种植园、草地以及农业撂荒地等景观类型,则可以吸收大气中的CO2,使之以碳素的形式在景观系统中积聚,减缓了温室效应。,2019/6/9,26,2.4 城市景观的发展,(1)城市的发展不断地侵吞其周边的土地,是当前耕地资源减少的主要原因之一。 (2)城市的道路和建筑物由于大量地使用混凝土及玻璃等材料,增加了地表的反射率,造成局部增温效应,即“热岛效应”。,(3)由于城市景观,大量使用化石燃料等能源的输入和使用,并释放出大量的CO2等温室气体和其他大气污染物,对全球气候的变化也有相当
12、大的影响, (4)城市景观所输出的固体废弃物(如垃圾)也是城市化的主要问题之一,是大气甲烷的主要来源之一。 (5)城市景观中大量污水的输出也会影响到其周围的景观,造成土壤退化;而且释放大量CH4。,2019/6/9,28,三、景观对全球气候变化的响应,3.1 海平面上升对海岸景观的影响 沿海低地景观的淹没 土地退化 海水倒灌与洪水加剧 风暴加剧 对岛屿景观的影响,2019/6/9,30,冰川冰盖消融,气温上升,地面下沉,海水量增加,海水体积膨胀,海平面相对上升,沿海低地淹没,海水倒灌,海浪升高,风暴增加,生物多样性减少,土地丧失,土地质量下降,淡水资源受污染,洪水泛滥,海岸冲刷作用加强,防海工程受到危害,沿海建筑受威胁,陆地生态系统受破坏,海平面上升,海平面上升的原因与后果,2019/6/9,31,