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1、10.5 r平均气醐(V -O牌璋点褪蔬洛1担气候变化对生态系统的影响1.气候变化气候系统由大气、海洋、陆地表面、冰雪覆盖层和生物圈等五个部分组成。太阳辐射是 这个系统的主要能源。在太阳辐射的作用下，气候系统内部产生一系列的复杂过程，各个组 成部分之间，通过物质交换和能量交换，紧密地联结成一个开放系统。气候系统实际上就是 地球系统的表层系统。对气候变化，特别是对中长期气候变化原因的研究，不能仅限于气候 系统，而需扩大到地球系统。人们逐渐认识到，气候变化是地球系统各子系统相互作用在大 气圈中的反映，气候系统与深层地球系统是相互联系、密不可分的1,2。气候变化是指长时期内气候状态的变化。通常用不同
2、时期的温度和降水等气候要素的统 计量的差异来反映。变化的时间长度从最长的几十亿年至最短的年际变化。气候变化已经不 再仅仅是一个学科问题，而日渐成为人们共同关心的重大社会问题。人们对气候变化的认识 也经历了一个由静态到动态、由稳定到突变的过程。在20世纪70年代以前，气象科学家曾 认为用30年的气候平均就可描述气候特征，气候被看作是一个静态、大体稳定的孤立系统。 70年代提出的气候系统的概念，打破了这种形而上的观点，在各个不同时间尺度上都存在 气候变化的观点逐步得到了学术界的普遍认同3,4。地球历史上经历了气候的多次重大变化，毫无疑问这些气候变化对生态都具有重要的影 响：化石记录显示在过去的5亿
3、年里物种大灭绝都和主要的气候变化有联系。然而，当前的 全球气候变暖却不同于以往，它已经被人类活动极大地“加速”了。因此，气候变化很可能对物种及其生活环境产生重大影响一一简言之，就是对生态系统 产生影响。正如我们有责任保护生态环境一样，我们必须控制温室气体在大气中的浓度并且 帮助人类和生态系统适应地球变化的气候。气候变化主要体现在几个方面：全球气候变暖；酸雨；臭氧层破坏；气候极端事件的变 化。从1995年以后中国的年平均气温几乎呈直线增长，如果继续以这种速度增长必然会对 生态系统造成不可估量的威胁。下图表示近几年中国年平均气温的变化。中国年平均气温变化曲线图1.1已观察到的变化自十九世纪中叶以来
4、，全球平均气温增加了约0.6摄氏度，对全世界造成了影响。例如， 在二十世纪期间：全球平均海平面上升了 10到20厘米；瑞士的冰川总量减少了三分之二； 晚夏和早秋时节北极的冰层厚度降低了约40%；肯尼亚山92%的冰层和乞里马扎罗山82% 的冰层消失。已观察到的其他重大变化包括：位于尼日尔、乍得湖和塞内加尔的大型汇水流 域的可用水总量下降了 40-60%； 70%的沙地海岸线出现后退；气温每上升1摄氏度，阿拉 斯加的北极森林就向北移动约100公里。最近灭绝的金蟾蜍和蒙特弗尔德彩蛙就被认为属于 最早的气候变化受害者之列。此外，当前的气候变化已经使两个社区沦为“难民”。位于瓦 努阿图太平洋群岛中的拉图
5、聚居地和位于阿拉斯加一个小岛上的施施马拉夫村最近不得不 迁居，前者是为了躲避海平面上升，后者是由于永久冻结带出现退化，这都是当前和未来气 候变化效应造成的结果5。1.2对未来变化的预测电脑模式预测到2100年全球平均气温将上升1.4到5.8摄氏度。预计这种气温上升将带 来下列影响：全球平均海平面继续上升9到88厘米；温带和东南亚地区降雨增加，洪灾可 能性增加；中亚、地中海地区、非洲、澳大利亚和新西兰降雨减少；旱灾可能性增加；极端 天气事件（如炎热高温、暴风雨和飓风）的频率和强度增加；某些危险的“媒介传播疾病” （如疟疾）发病范围更为广泛；北极和南极进一步变暖，造成更多海冰消失。在全球变化背景下
6、，我国未来主要植被类型分布可能发生明显变化。针叶林面积可能显 著减少，北部温带草原可能北移且面积减少，最南部热带季风雨林面积可能增加。草原和荒 漠分布范围将向我国西部和高海拔地区扩展。这些都给草原，森林等生态系统带来了不可忽 视的影响。据对天山等地的观测发现近50年来冰川明显退缩。青海湖在近百年内下降了 12 米。近百年间，气候变化引起海平面上升了 2030厘米，使得河口湾生态系统和海洋生物 资源受到严重影响，将对我国的海岸经济带来严重冲击。同时，气候变化引起的生态系统变 化还将使得生物多样性减少，许多珍贵的生物资源丧失。2全球气候变化对生态系统的影响生态系统多样性指的是生态系统中的生物群落、
7、生境类型以及生态过程的丰富程度。生 态系统由无机非生物环境（包括光、土壤、空气、水分等）和生物环境（动物群落、植物群 落和微生物群落）所组成。系统内部的各个组分之间存在复杂的相互关系。生态系统中的生 态过程主要包括物质循环、能量流动、种间关系。全球气侯变化对生态系统多样性的影响也 是很显著的，主要变现为生态系统结构和功能的改变。下面我们讨论一下气候变化对以下几 个生态系统的影响2.1气候变化对极地生态系统的影响极地生态系统中生活着在世界上最极端条件下生存的一系列动植物。南极周围的海域中 有丰富的浮游生物，它们支持着丰富的海洋食物链，而北极支持着许多哺乳动物并在候鸟的 年度周期中起着重要的作用。
8、北极生物多样性是生活在北极的人们谋生的基础。极地地区目 前正在经历地球上最迅速和严重的气候变化，这将带来环境和社会经济变化，极地区极易受 气候变化的影响，在20世纪期间，北极气温上升了约5摄氏度。这比观察到的全球平均地 表温度增长速度快了十倍。预计在未来100年中，北极还将继续变暖4-7摄氏度。这些变化 已经严重威胁到极地物种的生存，对极地生态系统造成了严重的破坏。例如，研究表明在 1980年，加拿大西部哈德逊湾中雌性北极熊的平均体重为650磅。2004年，这一数字下降 为507磅。据悉，这是由于北极海冰融化时间逐年提前造成了北极熊平均体重下降。随着冰 面退化，南极磷虾和其他小型生物的种群数量
9、也在衰退。由于磷虾在食物链中的高度重要性， 整个海洋食物网将遭受不利影响。这也影响到了海洋生态系统6。2.2气候变化对农业生态系统的影响世界上陆地面积的三分之一用于生产粮食，在世界各地几乎都有农业生态系统。鉴于此， 气候变化对农业生物多样性的影响将是广泛和多方面的。人口迅速增长造成农业系统从传统 生产方式向精耕细作转变。气候变化有利于病虫害的传播，从而可能影响植物生长和产量。 预计其他影响包括：高温炎热天气增多；降雨模式变化；暴雨造成土壤营养物渗出；大风造 成水土流失加剧；干旱地区野火发生率增加。在多达三分之一的热带和亚热带地区，作物已 经接近可容忍的最高温度，进一步高温炎热和土壤干化可能会造
10、成减产。农业也是造成气候 变化的因素之一。土地利用变化、漫灌农田用于稻米和甘蔗生产、焚烧作物秸秆、饲养反刍 动物和施用氮肥等活动均向大气中排放温室气体7,8。2.3气候变化对森林生态系统的影响森林覆盖了地球表面的三分之一，并据估计，含有所有已知陆地物种的多达三分之二。 16森林生态系统也提供了广泛的产品和服务。在过去8000年中，地球上原始森林中约45% 已经被改造。森林极易受到气候变化的影响，因为即使温度和降水的微小变化也可能对森林 生长造成严重影响。已经证实温度每上升一摄氏度，就会改变森林的功能和成分。许多生活 在森林中的大型动物、一半的灵长类动物和所有已知树种的近9%已面临某种程度的灭绝
11、风 险。丛林树种根据气候条件的变化向极地方向转移的能力较弱。随着二氧化碳浓度的上升，起初某些森林可能生长速度加快。但是，气候变化可能迫使 某些物种迁移或改变其生活范围，变化的速度可能超出了它们所能承受的范围。某些物种可 能因此而消亡。例如，在加拿大，白杉树迁移的速度可能无法跟上气候变化的速度。此外， 森林可能会更多受到害虫和火灾的威胁，使他们更容易受到侵入物种的破坏。例如，近年在 英格兰出现了从前在该地区从未见过的植物害虫，因为冬天霜冻这些害虫原本无法在英格兰 存活。2.4气候变化对海洋生态系统的影响海洋占地球表面的70%，构成地球上最大的栖息地，而沿海地区蕴含着世界上最多样 化和最繁茂的生态
12、系统，包括红树林、珊瑚礁和海草。据估计，珊瑚礁（有时被称为“海洋 热带雨林”）提供的有益产品和服务价值约为300亿美元。虽然礁石只占海底总面积的0.2%， 却包含约25%的海洋物种24。海洋生态系统易受到气候变化的影响，因为它已经面临众多 压力，包括过度捕捞和商业性捕鱼活动对栖息地的破坏、沿海开发和污染等。气候变化和海 平面上升对海洋和沿海生态系统可能造成的影响包括：沿海水土流失加剧；沿海洪灾面积扩 大；暴风雨造成的洪灾水位增高；海水向陆地方向侵入入海口和含水土层；海洋表面温度增 高，及海冰面积减少；气候变暖还会导致海洋白化对依赖珊瑚生存的整个珊瑚礁生态系统造成很大的威胁。3小结生态系统与气候
13、变化之间的作用是相互的，气候变化已经给生态系统带来了不可忽视 的威胁，被破坏的生态系统将会导致更严重的气候变化，如果生活在生态系统中的我们还没 意识到这一问题的严重性的话，气候变化将威胁到人类的生存。我们要从自身做起，以步代 车，尽量少坐电梯，减少能源的使用从而减少二氧化碳的排放。国家也应该采取相关的政策 来保护生态系统。我们应该参与缔造人类的第三文明，承担起历史的责任。参考文献1 汤懋苍，高晓清.气候变化的“地心说”.地球科学进展，1995，10(1) : 4756.2 高晓清，汤懋苍，朱德琴.关于气候系统与地球系统的若干思考.地球物理学报，2004, 47(2): 364-368.3 张兰
14、生，方修琦，任国玉.全球变化M.北京：高等教育出版社，2001.1-341.4 张强，韩永翔，宋连春.全球气候变化及其影响因素研究进展综述.地球科学进展，2005, 20(9): 990-998.5 McCarthy, J. J., O. F. Canziani, N. A. Leary, D. J. Dokken and K. S. White. 2001. Climate Change 2001: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. IPCC, Cambridge University Press, UK.6 生物多样性与气候变化.7 肖国举，张强，王静.全球气候变化对农业生态系统的影响研究进展.应用生态学报, 2005, 18(8): 1877-1885.8 潘根兴，高民，胡国华，魏钦平，杨晓光，张文忠，周广胜，邹建文.气候变化对中 国农业生产的影响.农业环境科学学报，2011, 30(9):1698-1706.
