西南生态安全格局形成机制及演变机理

我国西南地区地形地貌复杂,生态系统多样,生物多样性丰富,是研究地表复杂过程与生态系统演变规律的关键区域,也是我国重要的生态屏障区。但是同时该区域环境复杂、生态脆弱、灾害严重,在全球气候变化背景下,人类活动和经济发展导致该区域的生态环境问题比较突出,同时区域的社会经济发展地域分异大。突出表现在区域生态系统服务功能受损,区域生态安全水平降低。如何维护区域生态安全具有重要意义。针对生态安全问题,我国已开展生态区划、生态功能区划和生态红线等工作,但在生态安全格局的形成机制、与生态系统服务耦合关系、人类活动和气候变化对生态安全格局影响及其适应、区域社会经济可持续发展等方面需要加强深入研究,在我国西南地区的开展研究西南生态安全格局形成机制及演变机理具有典型性、代表性与紧迫性。     

全球气候变化对农业生态系统的影响研究进展

全球大气中CO2浓度升高、气温升高及降水量的变化等是全球气候变化对农业生产和农业生态系统影响最为重要的几个生态因子,其影响主要表现在对农作物产量、生长发育、病虫害、农业水资源及农业生态系统结构和功能等方面.在过去的几十年,全球气候变化已对我国农业和农业生态系统,特别是我国北方旱区农业造成重大影响,其中不少影响是负面的或不利的.本文综述了全球气候变化对农业水资源、农田土壤养分变化、农作物生长发育、农作物病虫害与杂草、粮食安全及农业生态系统的结构和功能等方面的影响.针对21世纪全球气候变化对我国农业生产和农业生态系统带来的挑战,探讨了今后研究的重点和难点问题.     

气候变化条件下全氟化合物对海岸带可持续发展的影响及管控策略

海岸带生态系统为人类提供了食物、水等丰富的物质以及文化、休闲等生态系统服务。但由于全氟化合物等污染物的排放和气候变化的影响,海岸带地区环境日益恶化、资源枯竭、极端气候灾害加剧。这些问题直接导致了海岸带水质下降、近海生物多样性减少、生物群落结构变化,海岸带生态系统可持续发展受到影响。全氟化合物在自然环境中难以降解,会沿食物链在生物体内累积和放大进而对人类健康造成风险。随着氟化工产业在我国的快速发展、新型全氟化合物的不断更替以及气候变化的加剧,全氟化合物对海岸带生态的影响面临着极大的不确定性。为了更好地服务海岸带生态系统的可持续发展,目前仍需要加快完善立法保障,在全国范围内对全氟化合物进行监测;将海洋与陆地作为一个有机整体,统筹陆地影响和海岸带管控,严格控制污染物的排放。     

跨越生境的资源补贴对生态系统的影响研究进展

跨越不同生态系统之间的物质、能量和营养元素流动,即资源补贴,是生态系统的基本属性,也是生态学研究的基本问题之一.常见的资源补贴包括落入水体的树叶凋落物和陆地昆虫、水生昆虫成虫、从海洋生殖洄游的鲑鱼等,这些外源性的资源补贴对接收生态系统的生物个体、种群、群落、生物多样性和生态系统功能都有影响,包括促进个体生长、增加物种丰度和多样性、改变群落结构、增加生态系统的生产力、改变食物链长度及影响食物网、影响生态系统的稳定性等.随着未来人类活动对环境扰动的增加,尤其在土地利用、气候变化、生物入侵方面,对跨越生态系统资源补贴的时空动态影响将加剧,因而生态系统将面临更加严峻的威胁.鉴于此,未来在该领域的基础研究应着重开展以下几方面研究:单一和多重环境胁迫对资源补贴和生态系统的影响;动态资源补贴在生态系统修复及管理中的应用;关注与污染物相关的资源补贴的负面影响;加强跨越生境资源补贴在热带和亚热带以及在我国的生态学基础研究.     

全球气候变化下的海洋生物多样性

正当前人类社会发展改变了整个地球生态系统,地球历史进入了全新的人类世(Anthropocene)阶段(Steffen et al,2007)。人类活动对海洋生态系统及其生物多样性造成越来越显著的影响,尤以全球气候变化(global climate change)对海洋生物多样性的改变最为深刻,且影响面较广。全球气候变化主要表现在人类活动造成的化石燃料向大气排放过多的CO2而引起海水表层升温、海平面上升、降雨改变、海洋表层海水酸化、海流变化及紫外线辐射增强等一系列环境改变     

海草生态学研究进展

海草床生态系统是生物圈中最具生产力的水生生态系统之一,具有重要的生态系统服务功能。作者根据海草生态学及相关领域的最新研究进展,对世界范围内海草床的空间分布、海草床的生态系统服务功能以及外界因素对海草床的影响等研究进展进行了综述。海草床生态系统服务功能主要包括净化水质、护堤减灾、提供栖息地和生态系统营养循环等。对海草床影响较大的外界环境因素包括盐度、温度、营养盐、光照、其他动物摄食、人类活动和气候变化等。海草普查、海草生态功能研究,影响海草床的主要环境因素,海草修复研究等将是我国海草研究的主要方向。     

气候变化与生物多样性之间的复杂关系和反馈机制

气候变化与生物多样性丧失是人类社会正在经历的两大变化。气候变化影响生物多样性的方方面面, 是导致生物多样性丧失的一个主要驱动因子; 反过来, 生物多样性丧失会加剧气候变化。因此, 阻止甚至扭转气候变化和生物多样性丧失是当前人类社会亟需解决的全球性问题,但我们对气候变化与生物多样性之间的复杂关系和反馈机制尚缺乏清晰认识。本文总结了近年气候变化与生物多样性变化的研究进展, 重点概述了不同组织层次、空间尺度和维度的生物多样性对气候变化的响应和反馈等相关领域的研究进展和存在的主要问题。结果发现多数研究关注气候变化对生物多样性的直接影响, 涉及到生物多样性的不同组织层次、维度和营养级, 但针对气候变化间接影响的研究仍然较少, 机理研究同样需要加强; 生物多样性对生态系统功能影响的环境依赖和尺度推演、生物多样性对生态系统多功能性的作用机理和量化方法是当前研究面临的挑战; 生物多样性对生态系统响应气候变化的作用机制尚无统一的认识; 生物多样性对气候变化的正、负反馈效应是国内外研究的盲点。最后, 本文展望了未来发展方向和需要解决的关键科学问题, 包括多因子气候变化对生物多样性的影响; 减缓和适应气候变化的措施如何惠益于生物多样性保护; 生物多样性与生态系统功能的理论如何应用到现实世界; 生物多样性保护对实现碳中和目标的贡献。     

基于潜在植被的中国陆地生态系统对气候变化的脆弱性定量评价

 陆地生态系统对气候变化的响应及其脆弱性评价研究是当前全球变化领域的重要内容之一。该研究在生态系统过程模型的基础上,耦合了潜在 植被对气候变化的动态响应,模拟气候变化对潜在植被分布格局和生态系统主要功能的影响,以潜在植被的变化次数和变化方 向定义植被分布 对气候变化的敏感性和适应性,以生态系统功能特征量的年际变率及其变化趋势定义生态系统功能对气候变化的敏感性和适应性,进而对生态 系统的脆弱性进行定量评价,分析不同气候条件下我国陆地生态系统的脆弱性分布格局及其区域特点。结果表明,我国自然生态系统气候脆弱 性的总体特点为南低北高、东低西高,气候变化将会增加系统的脆弱性。采用政府间气候变化委员会排放情景特别报告国内和区域资源情景, 即IPCC-SRES-A2气候情景进行的预测模拟表明,到21世纪末我国不脆弱的生态系统比例将减少22%左右,高度脆弱和极度脆弱的生态系统所占的 比例较当前气候条件下分别减少1.3%和0.4%。气候变化对我国陆地生态系统的脆弱性分布格局影响不大。不同气候条件下,高度脆弱和极度脆 弱的自然生态系统主要分布在我国内蒙古、东北和西北等地区的生态过渡带上及荒漠-草地生态系统中。总体而言,华南及西南大部分地区的生 态系统脆弱性将随气候变化而有所增加,而华北及东北地区则有所减小。     

面向人类世的自然与社会:景观生态学的挑战与展望——第十届国际景观生态学大会述评

第十届国际景观生态学大会于2019年7月1日至5日在意大利米兰举行,吸引来自世界各地950余名代表参会。其主题是"面向人类世的自然与社会:景观生态学的挑战与展望"。会议内容聚焦气候变化对景观格局的影响、生态系统服务与可持续发展,景观生态学与政策制定等。对我国景观生态学研究的启示主要有:(1)加强气候变化、人类活动与生态系统作用机制分析;(2)深化生态系统服务与可持续发展的动态连接;(3)拓展景观生态学研究成果在生态系统管理与可持续发展中的应用。     

大尺度区域生态环境治理及国家生态安全格局构建的技术途径和战略布局

陆地生态系统是地球生物圈系统的核心组分,是人类生活、生产及社会经济活动的场所.然而,人类文明发展和科学技术进步在不断地扩大对资源的利用规模和强度,也导致了严重威胁社会可持续发展的全球气候变化、生物多样性丧失、环境污染、资源枯竭、生态系统退化等环境问题.社会公众期望生态学研究能够为区域、大陆及全球尺度的生态系统的利用和保...     

Ecological roles of zoosporic parasites in blue carbon ecosystems

Pathosystems describe the relationships between parasites, hosts and the environment. Generally these systems remain in a dynamic equilibrium over time. In this review we examine some of the evidence for the potential impacts of change in dynamic equilibrium in blue carbon ecosystems and the relationships to the amount of stored carbon. Blue carbon ecosystems are marine and estuarine ecosystems along the coasts. Virulent pathogens can be introduced into ecosystems along with non-native hosts. Alteration of environmental conditions, such as temperature, pH and salinity, may cause parasites to dominate the pathosystems resulting in significant decreases in productivity and population sizes of producer hosts and in changes in the overall species composition and function in these ecosystems. Such changes in blue carbon ecosystems may result in accelerated release of carbon dioxide back into the ocean and atmosphere, which could then drive further changes in the global climate. The resiliency of these ecosystems is not known. However, recent evidence suggests that significant proportions of blue carbon ecosystems have already disappeared.     

全球环境变化对典型生态系统的影响研究:现状、挑战与发展趋势

随着全球环境变化和人类活动对生态系统影响的日益加深,生态系统结构和功能发生强烈变化,生态系统提供各类资源和服务的能力在显著下降。在这种背景下,全面认识生态系统的结构功能与全球环境变化的关系已成为当前生态学研究的热点之一。本文综述了全球环境变化对典型生态系统(包括森林生态系统、河口湿地生态系统、城市生态系统)影响以及全球环境变化适应的研究现状,分析研究面临的困难及挑战。在此基础上,提出对未来研究发展趋势的展望。在森林生态系统与全球环境变化研究上,未来应重视能更好模拟现实情景的、多因子、长期的全球环境变化控制试验,并注重不同生物地球化学循环之间的耦合作用。在湿地生态系统与全球环境变化研究上,未来应加强氮沉降、硫沉降及盐水入侵对湿地生态系统碳氮循环的影响,明晰滨海湿地的蓝碳功能,加强极端气候和人类干扰影响下湿地生态系统结构和功能变化及恢复力的研究。在城市生态系统与全球环境变化研究上,未来应深化城市生物地球化学循环机制研究,实现城市生态系统的人本需求侧重与转向,并开展典型地区长期、多要素综合响应研究。在全球环境变化适应研究上,未来应构架定量化、跨尺度的适应性评价体系,加强典型区域/部门的适应性研究以及适应策略实施的可行性研究,注重适应与减缓对策的关联研究及实施的风险评估。期望本综述为我国生态系统与全球环境变化研究提供一些参考。     

The future of the oceans past

Major macroevolutionary events in the history of the oceans are linked to changes in oceanographic conditions and environments on regional to global scales. Even small changes in climate and productivity, such as those that occurred after the rise of the Isthmus of Panama, caused major changes in Caribbean coastal ecosystems and mass extinctions of major taxa. In contrast, massive influxes of carbon at the end of the Palaeocene caused intense global warming, ocean acidification, mass extinction throughout the deep sea and the worldwide disappearance of coral reefs. Today, overfishing, pollution and increases in greenhouse gases are causing comparably great changes to ocean environments and ecosystems. Some of these changes are potentially reversible on very short time scales, but warming and ocean acidification will intensify before they decline even with immediate reduction in emissions. There is an urgent need for immediate and decisive conservation action. Otherwise, another great mass extinction affecting all ocean ecosystems and comparable to the upheavals of the geological past appears inevitable.     

Vegetation,environment, and time: The origination and termination of ecosystems

Terrestrial ecosystems originate when particular plant species attain dominance at specific locations under specific environmental regimes. Ecosystems terminate, gradually or abruptly, when the dominant species or functional types are replaced by others, usually owing to environmental change or severe and irreversible disturbance. Assessing whether current ecosystems are sustainable in the face of future environmental change can be aided by examining the range of environmental variation those ecosystems have experienced in the past, and by determining the environmental conditions under which those ecosystems arose. The range of environmental variation depends on the time scale at which it is assessed. A narrow time span (e.g. 200–300 years) may underestimate the range of variation within which an ecosystem is sustainable, and it may also underestimate the risk of major transformation or disruption of that ecosystem by environmental change. Longer time spans (e.g. 1000–2000 years) increase the range of variation, by encompassing a larger sample of natural variability as well as non‐stationary variability in the earth system. Most modern ecosystems disappear when the time span is expanded to 10000–15 000 years owing to secular changes in earth's climate system. Paleo‐ecological records can pinpoint the time of origination of specific ecosystems, and paleo‐environmental records can reveal the specific environmental changes that led to development of those ecosystems and the range of environmental variation under which those ecosystems have maintained themselves in the past. This information can help identify critical environmental thresholds beyond which specific modern ecosystems can no longer be sustained.     

淡水鱼类功能生态学研究进展

在全球变化和人类活动的影响下,生物多样性正以前所未有的速度丧失,全球生物正经受第六次生物多样性危机。淡水生态系统是最脆弱的生态系统之一。淡水鱼类作为淡水生态系统的重要组成部分,承受着日趋严重的气候变化、栖息地退化、生物入侵和过度捕捞等压力,面临巨大的威胁。在此背景下,如何准确评估鱼类种群和群落对环境变化的响应,以及鱼类群落结构和功能的变化对生态系统功能的影响是淡水鱼类多样性和淡水生态系统保护的关键问题。近年来,淡水鱼类功能生态学的快速发展为解答这一问题提供了一个框架。系统地介绍了淡水鱼类功能生态学主要研究内容、方法、进展及其应用,并着重介绍了淡水鱼类功能特征及其与环境的关系、环境变化下的功能生态学响应研究。据此提出了淡水鱼类功能生态学未来的重点研究方向,指出了其在鱼类多样性保护和资源利用等领域的应用前景。     

地震对山地生态系统的影响——以5.12汶川大地震为例

地震是人类面临的主要自然灾难之一,其对于自然生态系统也有着巨大的影响。地震往往会导致生态系统发生退化,尤其自身比较脆弱的山地生态系统。以5．12汶川大地震为例,系统总结了山区地震的基本特点,综述了地震对于典型山地生态系统、生物多样性、山地景观以及区域生态安伞的影响。地震对于山地生态系统可能会产生直接的影响（损毁动植物、破坏栖息地、改变水文过程）,也可能产生间接的影响（污染环境、改变动植物习性、影响生物化学循环）。无论是直接还是间接影响,都是以地震对山地生态系统地形地貌的改变为主导。山区由于地震而引发的次生灾害对于山地生态系统的影响也非常显著。建议应该加强有关地震对山地生态系统影响方面的研究,并指出了围绕此次5．12汶川大地震,应该重点开展的几个研究方向。     

磷的生物有效性对山地生态系统的影响

磷(P)的生物有效性对山地生态系统的发育和稳定至关重要。由于大气CO_2浓度升高和N沉降增加,生态系统C、N和P的化学计量比失衡,P的生物有效性受到更多关注。近年来山地系统中P的研究不断深入,2004—2013年间ISI Web of Knowledge中相关研究论文几乎是此前近百年的3倍。总结了山地生态系统中P的生物有效性的特点及其对植物物种多样性和初级生产力的影响。山地生态系统P的生物有效性因垂直高差和地形梯度空间变异明显,快速物质运移和生物过程是控制山地生态系统P的生物有效性的关键因素。P的生物有效性可以影响山地生态系统物种多样性和初级生产力,其对初级生产力的限制存在于全球范围内的山地生态系统。当P的生物有效性发生改变时,山地生态系统的结构越复杂,其植物物种多样性和初级生产力的响应可能会越平缓。全球变化的重要驱动因子(如增温和N沉降增加)可以直接或间接地改变山地生态系统P的生物有效性,因此需要在山地生态系统中加强长期监测和养分控制实验,并结合新型P分析技术,以期认识山地生态系统P的生物有效性的现状、变化趋势和对生态系统的影响,从而为适应全球变化背景下山地生态系统养分状况的改变提供依据。     

气候变化对陆地生态系统土壤有机碳储量变化的影响

通过研究气候变化对土壤有机碳储藏的影响,对预测未来气候变化下土壤有机碳动态变化与深入理解陆地生态系统变化和气候变化之间的相互作用有着极其重要的意义。本文归纳了土壤类型法、模型模拟法等途径对土壤有机碳储量估算的结果并分析它们各自的不确定性,综述了气候变化对土壤碳贮藏影响机理的研究与相应过程模拟的模型研究进展,并综合分析了当前研究中还存在的问题与不足。     

Crossing habitat boundaries: coupling dynamics of ecosystems through complex life cycles

Ecosystems are often indirectly connected through consumers with complex life cycles (CLC), in which different life stages inhabit different ecosystems. Using a structured consumer resource model that accounts for the independent effects of two resources on consumer growth and reproductive rates, we show that such indirect connections between ecosystems can result in alternative stable states characterized by adult-dominated and juvenile-dominated consumer populations. As a consequence, gradual changes in ecosystem productivity or mortality rates of the consumer can lead to dramatic and abrupt regime shifts across different ecosystems, hysteresis and counterintuitive changes in the consumer abundances. Whether these counter intuitive or abrupt responses occur depend on the relative productivity of both habitats and which consumer life-stage inhabits the manipulated ecosystem. These results demonstrate the strong yet complex interactions between ecosystems coupled through consumers with CLC and the need to think across ecosystems to reliably predict the consequences of natural or anthropogenic changes.     

全球变化联网控制实验的创新性设计:以我国草地生态系统水热要素联网控制实验为例

全球变化已对陆地生态系统结构和功能产生深远影响,明确生态系统对全球变化的响应和适应机制是实现人类对生态系统服务可持续利用的前提.联网实验是理解区域乃至全球尺度生态系统结构功能对全球变化要素响应和适应的重要手段.科学的顶层设计有利于实现联网数据间融合、比对以及分析,进而支撑普适性生态学理论的发展.本文从全球变化联网控制实...