未来气候变化对山地生物气候类型分布的影响--以四川省为例

使用生物气候分类法评估气候变化下生态系统变化的区域,对于气候变化下生态系统的保护有着重要的意义。但是现有的研究由于分析尺度较大,难以反映气候变化对于山地生态系统的影响。选取四川省为研究区,使用区域气候模型(Reg CM4.0)对未来气候变化进行预估,在此基础上按照柯本生物气候分类法划分原则,分别对当前1981—2010,未来2011—2040,2031—2060以及2070—2099时段四川省柯本气候类型进行识别并分析各类型的转变。结果表明(1)当前四川省分布的柯本气候类型共包括3个主要类型,分别为暖温带气候带(C),冷温带气候带(D),极地气候带(E),其面积分别占四川省总面积的54%,22%和24%。(2)在未来各时段内,四川省柯本气候类型总体分布格局并无明显变化。但是未来气候变化程度足以使得部分区域内的生物气候类型发生转变,其中最大的转变发生于E类型向D类型的转变。相比当前时段,到2070—2099时段C类型和D类型增加面积占当前分布面积的13%和20%,E类型减少面积占当前分布面积的48%。对比不同时段的转变速率,近期的气候变化对于生物气候类型的影响要大于远期的气候变化。(3)由于受气候变化的影响,各柯本气候类型分布的平均海拔均向高海拔区域上移,C类,D类和E类型分布平均海拔的上移速率分别为2.9,3.4 m/a和1.8 m/a。此外,经统计生物气候类型发生变化区域的海拔主要为3800—4500 m。     

过去4000年中国降水与森林变化的数量关系

历史时期陆地森林覆被的变化是影响气候变化的重要因素。通过应用历史回推、理论推导和统计分析方法,研究了过去4000a中国降水与森林变化的数量关系。结果表明:近4000a来全国年均降水量由918mm,下降为20世纪70-80年代的612mm,再提高到21世纪初年的628mm。全国森林厚度约由9.38mm,减少到20世纪70年代的1.03mm,再恢复到21世纪初的1.58mm。由于森林相对农田、草原、城市等土地利用类型具有更强大的蒸散作用,加之中国东南季风的特殊气候动力条件,致使中国的森林对降水有重要影响。森林厚度每变化1mm,则影响降水变化37mm。中国20世纪70-90年代出现的罗布泊干涸、青海湖水位降至历史顶点、黄河断流、土地沙漠化扩大等气候干旱现象不是偶然的,从大尺度上说,是我国近4000a来森林资源破坏达于极点而导致气候干旱化达于极点的必然结果。历史上森林破坏时空上的不均匀性可能导致了气候变化的阶段性和突变,280-1230年,受人口南迁和人口数量增长的影响,中国南方亚热带和热带森林受到大规模破坏,致使在此期间中国气候表现为持续干旱化。可见我国南方森林影响全国尤其是北方气候变化的作用值得重视。治理中国北方地区的沙漠化在根本上要靠森林资源的增加,不仅要提高森林覆盖率,更要增加森林厚度。中国土地沙漠化加剧的主要原因在于气候的干旱化,而气候干旱化的主要原因则是中国森林资源的减少。在未来,只要中国森林的厚度增加了,全国年均降水量就会增加起来,中国的沙漠化就会得到治理,西北地区大面积土地的生产潜力就会逐渐得到挖掘和发挥。     

黑龙江省未来气候生态与森林的作用研究

本文在扼要概述全球气候变化背景的基础上,根据近百年气候历史资料以及海温、太阳黑子活动、火山爆发、ＣＯ２浓度变化、Ｏ３浓度变化、大气环流指数特征等因子与我省气修变化的定量与定性关系,分析了各因子的综合影响,预测了我省未来十年气候变化趋势。结果表明：我省未来十年气候以温暖、干旱为主,年际间仍存有波动。虽然总的气候变化趋势与全球变化是一致的,但具有明显的区域特征。同时提出了气候变化可能对森林的影响,初步探讨了应采取的森林对策。     

功在当代,利于千秋:祝贺《中华大典-生物学典-动物分典》出版问世!

<正>当今世界,全球变化是世界各国关注的话题。人口爆炸、环境破坏、气候变化等给人类的生存和可持续发展带来严重挑战。评估人类活动和气候变化对地球生态环境变化的影响十分必要。过去,人们主要依靠冰心、年轮、化石、花粉、石笋、树轮、沉积物等代用资料来了解和重建过去的历史环境变迁。而历史资料作为古代人类亲眼所见的事实资料对于研究古代气候和环境变化具有其独特的价值。但由于世界上具有长期、连续历史记载的国家较少,加之古文对大多数现代     

高山生物多样性对气候变化响应的研究进展

高山带是指自然气候森林边界即林线到雪线之间的无林区域。受低温限制的高山生物对气候变化具有高度的敏感性, 因此高山带被视为监测气候变化的理想试验场所。气候变暖加速了高山冰雪消融, 也加剧了高山生物多样性的波动, 因而高山生物多样性变化对于指示全球气候变化具有十分重要的意义。目前, 高山生物多样性对气候变暖响应的研究主要集中在高山物种组成和群落结构的变化、物种的分布格局和适宜生境的变化、林线交错带的位移、种间关系的变化等方面。气候变化与人为干扰等因素的叠加效应为预测未来生物多样性的变化增加了很多不确定性, 从长期来看, 气候变化效应相对于其他因素会显得越来越重要。未来的重点研究领域包括高山带生物多样性对极端气候变化的响应、全球气候变化背景下生物多样性与生态系统过程的关系、高山带地上/地下生物多样性的相互作用关系及其对气候变化的响应与适应、全球气候变化与人类活动干扰的叠加效应对高山生物多样性格局的影响等。     

气候变暖背景下秦岭陕西段植被潜在分布区格局变化

植被分布在一定程度上受控于气候因子,在气候变化背景下,利用生物气候指标研究地带性植被的潜在分布区格局变化对于区域生态系统应对气候变化具有有益的参考价值。从生态气候学角度出发,利用植被热量指标——有效温暖指数(EWI),研究1959—2020年以及未来气候模式下秦岭山地陕西段植被潜在分布格局的变化。结果表明：(1)气候变暖导致植被热量指标发生变化,近62年来,秦岭山地陕西段EWI总体呈上升趋势,并于2001年发生上升突变。(2)基于EWI对秦岭陕西段植被类型的潜在分布区划分发现,2001年以前秦岭北坡无暖温带落阔常绿混交林的分布区,2001年后秦岭北坡渭河东部出现了该植被类型的潜在分布区。(3)随着气候变暖,秦岭陕西段暖温带植被潜在分布区不断扩张,而温带、寒温带以及高寒植被分布区持续缩减,同时各植被类型分布区的平均海拔高度均呈上移趋势。从面积及海拔变化幅度来看,秦岭南坡较北坡植被对气候变化更为敏感,高海拔区较低海拔区植被对气候变化更为敏感。(4)在代表性浓度路径4.5及8.5(RCP4.5及RCP8.5)情景下,未来50年,秦岭南北坡均将可能出现亚热带常绿阔叶林潜在分布区,亚热带常绿阔叶...     

贵州白鹇湖沉积物中孢粉记录的5.5kaB.P.以来的气候变化

通过对白鹇湖沉积物柱芯孢粉组合的剖面变化分析,在有机质14C定年基础上,探讨了白鹇湖地区过去5.5 ka calB.P.以来的植被演替和气候变化过程.研究结果表明,5500-4500 aB.P.期间,各类植被比较丰富,气候温暖湿润;4500-2750 aB.P.期间,干旱草本和蕨类植物开始出现,是气候转变过渡期;2750-1500 aB.P.期间,木本植物组合类型发生明显变化,喜湿草本减少,耐旱草本增加,气候向温凉干旱化发展;1500 aB.P.至今,木本植被和喜湿草本继续减少,中生耐旱草本和蕨类植物数量继续大幅增加,干旱化趋势明显,植被组合向典型石漠化植被组合类型发展.白鹇湖沉积物剖面孢粉组合变化表明,该地区近5000a来气候变化以温度下降、降水减少为主要趋势,并存在明显的陆地植被退化现象.研究还揭示了自然气候变化事件(如气候持续干旱)可导致喀斯特地区发生石漠化,证实了喀斯特地区生态环境具先天脆弱性.科学评估白鹇湖地区气候干旱化趋势及其生态环境影响对指导该地区科学应对气候变化具重要意义,亟待加强.     

气候变化对中国东北主要森林类型的影响

应用林窗模型-FAREAST,模拟未来气候变化对中国东北主要类型森林演替动态的影响.根据大气环流模型ECHAM5-OM和HadCM3预测的气候变化资料,模拟选择了目前气候情景、增暖情景、增暖且降水变化情景3种气候情景.结果表明:维持目前气候不变,东北森林树种组成和森林生物量基本维持动态平衡.气候增暖不利于东北主要森林类型生长,主要针叶树种比例下降,阔叶树比例增加;温带针阔混交林垂直分布带有上移的趋势;增暖幅度越大,变化越明显.气候增暖基础上考虑降水变化,东北森林水平分布带有北移的趋势,降水对低海拔温带针阔混交林影响不大.     

寒区生态系统中多年冻土研究进展

近地表面的多年冻土是陆地生态系统重要的组成部分,其研究是生态、水文和工程建设研究者关心的重要议题。气候是多年冻土重要的影响因子,国内外研究中,与气候变化相结合的多年冻土研究是当前研究的重要方面;同时,多年冻土的水文学、生态学意义研究也在广泛开展。我国的多年冻土研究一直与寒区经济建设和开发紧密联系,在冻土分布、类型、温度、冻土退化及冻土区开发利用等方面取得了丰硕的成果。未来还应注重高分辨率冻土分布制图、融深变化的研究,并建立长期的多年冻土变化监测机制,以便更好地研究气候变化下,陆地生态系统对全球变化的响应与反馈。     

定量分析第三纪以来环境变化的新方法：—特有种气候分析法

1　全球气候变化研究新动向自 2 0世纪 80年代以来 ,全球气候变化研究至今仍方兴未艾。全球气温波动、大气中温室气体丰度变化、气候格局改变、气候带迁移和降水量增减 ,都影响到社会经济的发展和人类生活质量的提高。各国政府对全球气候变化的研究 ,如气候演变的过程、短期和长期气候变化的预测和自然灾害的防治都给予极大关注和财力支持[1] 。目前全球气候变化的研究正向两个方向发展。1.1　加大全球气候变化研究时间尺度 ,从研究当今气候发展到研究地质历史时期气候变化全球气候变化 ,如大气中ＣＯ2 浓度的变化、温度的升降和降水量的变…     

四大春季,四大飞跃——"天地生人"系列讲座(20)

据地质学家研究 ,地球演变的历史是井然有序的 ,不是杂然无章的 ;据古生物学家研究 ,生物进化的历程也是井然有序的 ,也不是杂然无章的。它们究竟依什么为序 ?《周易》说 ,“与四时合其序”。这是与事实相符的。当代的物理学家对时间的本质缺乏认识。在本系列讲座之(17) ,我曾引了爱因斯坦的话 ,“对我们这些坚信物理学的人来说 ,过去 ,现在和未来之间的区别 ,尽管老缠着我们 ,不过是一个幻觉而已。”因此 ,以爱因斯坦为代表的物理学家对时间的本质尚无认识。我们认为 ,时间的本质是四时 :春夏秋冬。 1997年 7月 15日我在以“生物进化论为主…     

树轮异常结构的研究进展

树轮作为反映气候变化的一个重要介质,在年代学、古气候学和古生态学研究中具有独特的优势。树轮是形成层细胞分裂和分化的结果,一般形成层对外界环境比较敏感。在恶劣的环境条件下,树木形成层活动和细胞分化受阻,导致树体的结构和功能发生改变。异常轮结构就是树木为适应环境突变产生的特殊痕迹,伪年轮或多层轮、霜轮、缺轮、浅轮、断轮、火疤、应力木、创伤性树脂道等异常轮的发生与温度、降水、光照等气候因子的变化密切相关。因此,通过分析这些树轮异常结构可探讨其产生的气候背景并用于重建森林干扰的历史以及预测未来森林变化动态,也是对基于树轮资料探究各类极端事件和自然灾害发生史等内容的补充。文章综述了异常轮的主要类型、成因、特征及其在极端事件中的应用和相关研究进展,以探讨其在重建过去气候变化中的潜在优势。     

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。     

青藏高原东北部5000年来气候变化与若尔盖湿地历史生态学研究进展

全球变化背景下古气候学的研究越来越受到关注。利用多年来的文献记载和自然证据,对青藏高原东北部气候变化进行重建。并以若尔盖湿地为例,梳理了区域5000 a来气候变化对湿地植被类型、泥炭沼泽发育和文化发展产生的影响,探讨了气候变化、文化发展、沼泽发育三者之间可能具有的相互关系。指出青藏高原东北部5000—3000 a B.P.之间气候较为暖湿,其平均温度要高出现在2℃左右;3000 a B.P.至今为气候干冷期,其中1000 a B.P.左右是过去5000 a中最寒冷时期,近1000 a来气温呈缓慢回升趋势。区域的气候变化决定了植被类型,对泥炭沼泽的形成和发育发挥了重要作用,对文明进程的影响主要体现在气候变化通过影响沼泽的演替,从而改变人类活动的范围与早期文明的形成,同时人类的过度活动也在一定程度上影响了沼泽的分布格局及动态。但气候变化、沼泽发育和文化发展三者之间的关系有赖于多因素耦合,其具体机理有待更深入的研究。     

变化环境下火干扰研究进展

火是地球系统的重要过程,也是一种剧烈的环境干扰因素。火是生态系统变化的驱动力和催化剂,调节着生态系统的结构和功能,同时反馈给气候系统。近年来,世界多个国家相继爆发了历史上罕见的极端火事件,使得火干扰、气候变化和人类活动之间的相互作用关系得到了空前的关注。主要从3个方面回顾了变化环境下火干扰研究的进展,包括(1)火干扰的时空格局;(2)火干扰的驱动机制;(3)火干扰的生态效应。概括起来,遥感技术的发展使得火监测精度不断提高,对火时空格局的刻画由过去侧重火燃烧面积单一因素转向具有多重属性的火干扰体系。气候变化和人类活动共同决定着火干扰的分布格局、频率和强度,考虑气候的季节性能够提高火干扰的预测能力。火干扰调节着生态系统的草木平衡,对于生物多样性和生境的维持非常重要。此外,火干扰通过生物质燃烧释放的大量温室气体影响大气组成和空气质量,同时通过改变地表状况和陆-气相互作用来影响气候系统。正确理解气候-植被-火之间的相互作用和反馈机制有助于未来火干扰体系的预测。随着高温、大风、干旱等极端气候事件增多,未来全球大部分区域火发生的风险增加,但是人类活动可能会使火和气候之间的关系发生解耦。可持续的火管...     

气候变化条件下红脂大小蠹在中国的潜在适生区预测

红脂大小蠹作为一种国际性重大林业害虫,传入我国后,立即成为油松的致命性害虫并迅速在我国扩散开来。本研究利用中国历史气候数据(1981-2010年)和未来气候数据(2011-2040年),以CLIMEX软件和红脂大小蠹的生物学特性资料为理论依据,分析、预测、比较在历史气候条件下和未来气候条件下红脂大小蠹在中国的气候适生区。结果表明:在历史和未来气候条件下,红脂大小蠹的适生区域均集中在我国南方和华北地区,高度适生区所占比例最大。而在未来气候变暖条件下,由于各地的气候条件将发生变化,红脂大小蠹的适生区将向西北和东北方向扩增。研究表明气候变化会对红脂大小蠹的适生区有一定的影响,会导致其适生范围变大,适生边界北移,大部分地区适生程度增大。研究结果可为未来红脂大小蠹在我国的检疫防控、控制其扩散暴发提供一定的理论依据。     

树轮数据揭示的强火山喷发对青藏高原地区气候的影响

强火山喷发是影响全球气候变化的重要因素。过去几十年,不同学者基于青藏高原地区树木年轮重建了多条气候变化序列,并依据这些序列研究了全球强火山喷发对青藏高原地区气候的影响。结果表明: 探讨强火山喷发对青藏高原气候影响的树轮序列主要分布在青藏高原东部。利用序列对比法和时序叠加法分析发现,中低纬度的强火山喷发对青藏高原地区温度和干湿变化影响显著,并在强火山喷发后的1～2年内出现降温或者发生干旱,而高纬度的强火山喷发影响较小。此外,连续的多次强火山喷发能导致该区出现年代际的冷期。影响强火山喷发气候效应的因素主要包括火山喷发位置、喷发强度、大气环流等。最后结合国内外研究现状,对未来需要开展的研究方向进行了展望。     

土地利用约束下中国东部南北样带生产力和植被分布对全球变化的响应

对现有的区域植被动态模拟模型进行了改进,使之包含了土地利用分布格局对植被和生态系统相关过程的影响。改进后的模型被用地研究中国东部南北样带(NSTEC)植被和净第一性生产力对未来气候变化的响应。模拟结果显示土地利用格局对未来气候条件下植被分布的变迁和生产力形成过程有非常显著的影响。与没有土地利用约束的情形相比较,土地利用作为限制条件缓减了植被类型之间的竞争,从而减少了模拟的样带区域内常绿阔叶林,但增加了模拟灌木和草地的分布。土地利用约束使得模拟得到的当前条件下的净第一性生产力更为接近实际情况,且未来气候条件下的生产力改变量更为可信。对未来CO2倍增条件下7个大气环流模型预测的气候情景的模拟结果表明：落叶阔叶林将显著增加,但针叶林、灌木和草原的分布将下降。未来气候条件下NSTEC样带的净第一性生产力总量将增加。预测样带北部的净第一性生产力的变化范围大于样带南部。温度变化比降水变化对样带的生产力具有更强的控制。     

树木年轮中的微量元素含量与克山病关系的初步分析

森林是陆地生态系统中的一个重要组成部分,在一定程度上可以说它是“历史的见证”,因为在森林中记录了过去生态环境的一些变化和特点。 树木年轮是过去环境记录的一个重要各面,大家知道,通过观察树木年轮,可分析研究近千年来地球上气候的变化。这一方法在国内外已得到广泛的应用。但是从生物地球化学观     

气候变化情景下物种适宜生境预测研究进展

气候变化能够引起物种分布范围、生物物候等一系列生态现象和过程的变化,进而加速物种灭绝的速率。气候变化被认为是21世纪全球生物多样性面临的最主要威胁之一,将给未来的生物多样性保护工作带来严峻的挑战。利用物种分布模型预测气候变化情景下物种适宜生境的变化正成为当前的研究热点。本研究总结目前气候变化情景下物种适宜生境预测的最新方法及取得的主要成果。在研究方法上,多物种分布模型、多气候情景基础上的集合预测方法正成为目前研究采用的主要手段;在研究结果上,未来气候变化将有可能导致物种适宜生境面积减少,范围向高纬度、高海拔地区移动。最后本研究指出目前气候变化情景下物种适宜生境预测研究中存在的主要不足及今后的发展方向。