英国全球生态学研究简介

英国全球生态学研究简介彭少麟（中国科学院华南植物研究所,广州５１０６５０）全球生态学（ｇｌｏｂａｌｅｃｏｌｏｇｙ）是继细胞、个体、种群、群落、生态系统水平,以更为宏观的尺度来研究人类与其环境相互关系的生态学分支学科。由于人类过度活动的影响—化石燃料的...     

地球生物学发展的机遇与挑战*

地球生物学已经引起了人们的广泛关注, 目前面临着机遇与挑战并存的发展局面。得益于现代技术方法的大发展, 地球生物学的研究对象经历了从宏体动植物向微体古生物再向地质微生物和地质病毒的发展, 研究主题从气候环境对生物演化的影响进一步拓展到生物演化如何影响气候环境乃至深地过程, 进而回答生命是如何塑造地球的宜居性这个地球科学的根本性难题。研究对象和研究主题的拓展也提升了地球生物学服务人类社会的能力, 资源能源安全的保障、气候—环境—生物多样性危机的协调应对等都需要地球生物学的支撑。同时, 地球生物学的发展也面临着诸多挑战。它首先需要技术方法的进一步革新来带动认识的创新, 其次需要回答生物演化的驱动力问题, 更需要破解生物演化如何影响深地过程, 包括板块运动、火山活动等地质过程, 只有这样才能全面而正确地评估生物是否改变了宜居地球的演化方向, 以及如何应对当前人类所面临的诸多全球性难题。     

青藏高原植被调查与制图评估

青藏高原植被调查与制图一直是青藏高原植被生态学研究的重要内容。历史上,我国多次开展青藏高原植被考察活动,在植被制图方面取得了一系列重要成果。本研究首先基于文献研读对青藏高原植被考察及其成果进行回顾,并对制图范围包括青藏高原的、使用比较广泛的植被图进行对比和分析;然后,基于第二次青藏高原综合科学考察获取的植被调查样点数据,与多幅植被图在数据一致性方面进行了对比。结果表明:(1)青藏高原植被调查的历史久远,但系统、科学的青藏高原植被调查开始于1949年新中国成立之后,期间获取了大量植被调查数据,出版了大量的专著和图志,《中华人民共和国植被图(1:4,000,000)》《中国草地资源图集(1:1,000,000)》和《中华人民共和国植被图(1:1,000,000)》是包含整个青藏高原、应用最为广泛的3幅植被图,《青藏高原现状植被图》是基于现阶段植被调查数据制作的青藏高原植被图。但是这4幅图在植被分类体系上存在较大差异,严重影响了图件之间的可比性。(2)对比发现, 4幅植被图之间均存在一定程度的不一致性。面积较大的植被型组,如森林和草本植被,在植被图之间的一致性较高;但面积相对较小的植被型组,...     

多地同质园实验揭示普通野生稻的表型可塑性与本地适应性

边缘种群的表型可塑性和本地适应性的解析是预测植物如何响应气候变化的基础。本研究以普通野生稻(Oryza rufipogon)的北缘种群为核心对象,以中心种群(中部、南部种群)为对照,进行3地同质园实验,以“空间换时间”的策略模拟未来气温变化情形下普通野生稻种群的表型表现。结果显示,普通野生稻各种群具有丰富的表型可塑性,种群间表型可塑性存在差异。北缘种群在株高、种子量和越冬存活率等指标上表现出明显的本地适应性,反映了对相对低温环境的适应。北缘种群无论北移还是南移都能够正常结实、完成生活史,说明在未来气温变化情形下也能生存;中部和南部种群在上海同质园都不能越冬存活,提示极端低温对于低纬度种群影响较大。这些结果表明,尽管普通野生稻存在明显的适应性分化,但有较强的表型可塑性能力,北缘种群和中心种群都能适应当前的气候变暖。     

洞庭湖流域植被光合物候的时空变化及其对气候变化的响应

为研究洞庭湖流域植被春季光合物候和秋季光合物候的时空变化,揭示其对气候变化的响应规律,为亚热带植被物候模型的建立和碳收支评估提供有益参考,该研究利用2000–2018年的日光诱导叶绿素荧光(SIF)遥感数据反演洞庭湖流域植被春季光合物候(春季光合作用开始的时间)和秋季光合物候(秋季光合作用停止的时间),分析植被春季、秋季光合物候的时空变化趋势及其对气候变化的响应机制。研究结果:(1) 2000–2018年,洞庭湖流域植被春季光合物候以0.75 d·a–1的速度显著提前,秋季光合物候以0.17d·a–1的速度呈延后趋势,植被生长季长度以0.90d·a–1的速度显著延长;(2)季前最高气温和最低气温是研究区春季光合物候提前的主要影响因素,秋季光合物候与季前降水量、最低气温、辐射强度均呈正相关关系,而与季前最高气温主要呈负相关关系;(3)研究区植被春季光合物候对气候变化的响应更敏感,尤其是季前最低气温的升高导致常绿针叶林、常绿阔叶林、灌丛和草地的春季光合物候显著提前。洞庭湖流域植被春季光合物候提前对生长季延长起主导作用,这表明在气候变暖的背景下,植被春季光合物候对增强研究区碳汇功能扮演着比秋...     

“2020年后全球生物多样性框架”进展及展望

“2020年后全球生物多样性框架”是当前《生物多样性公约》谈判的焦点议题之一。本文阐述了框架制定的背景, 介绍了“2020年后全球生物多样性框架”不限成员名额工作组(Open Ended Working Group, OEWG),的谈判过程, 综合分析了缔约方在各有关磋商进程中的观点, 以及目前缔约方对框架各个要素的共识和分歧, 评估了框架的制定进展, 并就框架的设计提出四点展望: (1)阐明转型变革的具体实施路径; (2)平衡反映公约三大目标; (3)加强与其他全球治理进程的协同; (4)强化框架对全球及缔约方履约进展的评估和审查。最后提出对我国的建议: (1)及时更新国家生物多样性战略与行动计划(National Biodiversity Strategies and Action Plans, NBSAP); (2)加强国内生物多样性工作的协调; (3)继续加强生态环境执法和责任机制。为缔约方更好参与框架制定进程, 深入了解框架及其磋商进展提供参考, 并为下一步框架制定提供参考。     

气候变化和经济发展对肾综合征出血热发生的影响

肾综合征出血热(hemorrhagic fever with renal syndrome, HFRS)是一种啮齿动物传播的自然疫源性疾病, 危害严重, 已成为全球重要的公共卫生问题。本研究采用数理统计模型及小波分析方法, 对陕西省西安市鄠邑区1984-2016年HFRS的发生与鼠类、气候和经济因素的关系进行分析, 探讨气候和经济因素对HFRS发生的影响。小波分析结果表明, 该地区的HFRS暴发史可能分为两个时期, 推测每个时期具有不同的主要宿主, 在2002年褐家鼠(Rattus norvegicus)可能取代黑线姬鼠(Apodemus agrarius)成为HFRS疫源地的主要宿主。广义可加模型模拟结果表明, HFRS的发生与1984-2001年黑线姬鼠密度间存在极显著非线性效应(F_2.06,9.02 = 102.415, P < 0.01), 两者间显现为正相关; 与2002-2016年的褐家鼠密度间呈正相关(F_1.67,9.02 = 73.929, P < 0.01); HFRS主要宿主的这种变化可能与当地气候变化和经济发展有关: HFRS的发生与年平均温度存在极显著的非线性效应(F_2.93,9.02 = 12.164, P < 0.01), 两者间呈负相关; 同样, HFRS的发生与上一年的国内生产总值(GDP)也存在显著非线性效应(F_1.70,9.02 = 2.917, P < 0.05), 两者间也呈负相关。结构方程模型通过直接和间接的影响途径证明了这种转移机制, 发现温度对HFRS发生有显著的直接负向影响以及通过褐家鼠的间接正向影响; GDP对HFRS发生有直接的负向影响。本研究表明HFRS的发生与气候变化和经济发展相关, 两者均能影响HFRS的暴发, 该结论有助于今后更好地对HFRS疾病进行预防和控制。     

土地流转背景下不同经营规模青田稻鱼共生系统的环境影响差异——基于碳足迹的实证研究

在快速工业化和城镇化的影响下,农业文化遗产的保护与管理正面临着适龄劳动力大量外流、土地抛荒、传统知识体系难以维持等诸多威胁与挑战。推动土地流转、进行适度规模经营,可在农业文化遗产的保护中产生积极作用。土地流转在给遗产地带来经济效益的同时,对当地生态环境产生的影响变化同样值得关注,但现有研究却少有涉及。本研究以全球重要农业文化遗产——浙江青田稻鱼共生系统为例,将不同经营规模的稻鱼共生系统分为小农户经营模式和规模化经营模式,运用生命周期法对两种模式的碳足迹进行核算。结果表明: 小农户经营模式和规模化经营模式的碳足迹分别为6510.80和5917.00 kg CO₂-eq·hm^-2,单位产值碳足迹分别为0.13和0.10 kg CO₂-eq·yuan^-1。与小农户经营模式相比,规模化经营模式温室气体排放更少,单位产值的环境影响更小。农户扩大经营规模后,当地温室气体排放减少了4097.20 kg CO₂-eq。农业生产过程中积累的CH₄在碳足迹中占比最大,农业生产资料中复合肥是仅次于CH₄的第二大温室气体排放来源。对于小农户经营模式,饲料中使用的玉米和小麦也对温室气体排放有重要的影响。因此,推动土地适度规模经营,有利于传统农业系统实现经济效益和环境效益的双赢,对于农业文化遗产保护具有重要作用。     

全球变化格局下重要传粉昆虫大蜜蜂的潜在适生区变化

【目的】当前全球气候变化、土地利用改变、人类活动加剧等正威胁着传粉昆虫的多样性及分布;蜜蜂是生态系统中重要的传粉昆虫类群,对气候、环境变化响应敏感。本研究以重要的传粉昆虫大蜜蜂Apis dorsata为对象,探讨全球变化格局下其潜在适生区变化以及影响其分布的关键因子。【方法】通过文献、馆藏和野外调查系统收集了全球范围内大蜜蜂的物种分布数据,使用13个环境变量通过MaxEnt模型模拟了大蜜蜂当前的潜在适生区;使用9个气候变量并结合公共地球系统模型(CCSM4)模拟了大蜜蜂过去、当前和未来的潜在适生区。【结果】AUC比率显示MaxEnt模型对大蜜蜂的潜在适生区模拟具有较高的准确性,模拟结果表明大蜜蜂的中高潜在适生区主要分布在南亚和东南亚湿润的热带雨林、热带季节性雨林和低地雨林。人类影响、温度季节性变化、等温性、最冷季均温和海拔是影响大蜜蜂潜在适生区的5个最主要因子;在人类影响下大蜜蜂的潜在适生区向山区和连片的湿润常绿森林区收缩,中高潜在适生区显著减少且呈破碎化趋势。基于9个气候变量和CCSM4气候模型对过去、当前和未来的模拟结果显示：在过去的末次冰盛期,东南亚地区可能是大蜜蜂的避难所;在未来,广布于热带地区的大蜜蜂适生区与当前的相近,且部分地区适生指数升高。【结论】基于气候的模拟结果显示大蜜蜂能积极应对未来气候变暖,但随人类活动的加剧及全球气候变化,大蜜蜂仍然面临较大的威胁,需要加强其在南亚和东南亚的中高潜在适生区的重视和保护。     

秦巴山地NPP及对气候变化响应的多维地带性与暖温带-亚热带界线

秦巴山地位于我国的南北过渡带,对我国生态地理格局产生重要影响。为了探索秦巴山地植被净第一性生产力(NPP,Net Primary Productivity)的时空格局及其气候响应的多样性和复杂性,为我国暖温带-亚热带界线的具体分布提供新的佐证,基于2000—2015年的MOD17A3的地表植被NPP数据和秦巴山地93个气象站点数据,从经度、纬度、海拔、坡向多个维度研究了秦巴山地地表植被NPP的分布及与气候因子的关系。结果表明:从2000—2015年,(1)秦巴山地中低山地区,自北向南随纬度降低,地表植被多年平均NPP呈现增加的趋势,体现了纬度地带性;年均NPP与温度的关系由负相关变为正相关,转折点出现在汉江;与降水的相关性减弱。(2)自西向东多年平均NPP值先增加后减少,秦岭一线地表植被年均NPP与温度由正相关变为负相关,与降水主要呈正相关,相关性先增加后减少。(3)随高度的增加,秦巴山地多年NPP值及增长率均呈现先增加后减少的趋势。(4)秦岭和大巴山多年平均NPP均呈现增加趋势,但是秦岭增长较大巴山更明显;2000m以下,秦岭南坡增长率明显高于北坡,大巴山北坡增长率明显高于南坡;2000—3000m,秦岭南北坡差异较小,但是大巴山差异明显;中山地区(1000—2500m),秦岭年均NPP与气温呈负相关,而大巴山则呈现正相关或弱相关;秦岭地区年均NPP与降水的相关性整体强于大巴山地区。这就意味着全球变暖、气温升高对秦岭植被尤其是中低山地区的植被产生不利影响,但是对大巴山则有利,而前者植被生长主要与降水增加有关。这也说明了基于汉江为界的秦岭和大巴山无论是地表植被NPP的均值还是其南北坡差异以及对气候因子的响应呈现了明显的差异,而汉江作为中山地区植被NPP与气温相关性由正相关性到负相关的转折点,与降水的关系由弱相关到正相关的转折点,更合适作为南北分界线。