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。     

植被变化对气候的反馈机制及调节效应

植被通过光合作用固定大气中的CO₂来减缓温室效应，同时植被也通过改变地表能量收支影响温室效应。在过去的气候-植被研究中，大多关注气候变化对植被的影响，而植被对气候反馈的研究相对较少。植被通过调节地表能量收支、水通量等重要地气过程影响局地、区域乃至全球气候，在气候变化中的作用十分重要。因此，需要厘清植被对气候的反馈效应机制及其结果，并识别其地域差异。从生物地球物理和生物地球化学过程两方面分析植被与气候之间的作用机制，对全球及关键区域内植被变化对局地、区域乃至全球的气候反馈效应进行了系统总结：（1）生物地球物理反馈的区域特征明显，生物地球化学反馈则表现在全球尺度上，二者相互作用但难以统一；（2）植被破坏带来的气候影响在气温效应方面与生态系统的类型及地理分布相关：热带森林破坏带来增温效应，北方森林破坏带来降温效应，温带森林破坏则会通过增加森林反照率抵消丢失的固碳降温效应，气温效应表现不明显；（3）当前研究对关键过程机制考虑不够完善，不同研究方法的结果差异较大，且缺乏高质量观测数据的验证；同时考虑生物地球物理和生物地球化学的净气候反馈研究尚无法支撑植树造林对气候变化单一减缓作用的常规理解。本文可为科学评估植树造林对气候变化作用的方向与强度提供理论依据。     

昆虫分布南界的形成原因及影响因素

生物都有一定的适生区,低温导致其分布北界的形成是不争的事实,然而一些种类还存在分布上的南界。昆虫的生长发育与环境的关系非常密切,研究其分布南界的形成原因对预测昆虫种群的扩散和暴发具有重要意义。从环境、寄主和人类活动等方面总结了北半球昆虫分布南界形成的机制及影响因素。低纬度地区夏季高温引起昆虫死亡率上升、生殖率下降、昆虫体内共生菌解体和冬季低温过高导致昆虫滞育节律被破坏等是昆虫分布南界形成的主要原因。此外,寄主的分布和人类活动也对昆虫分布南界存在一定影响。气候变暖对不同种类昆虫的分布南界影响不同,大部分昆虫的分布范围会扩大,但一些受环境限制的昆虫分布南界往往北移。建议今后对全球气候变暖背景下昆虫分布南界的变化、检疫性害虫在其原产地和入侵地分布南界的差异及其原因进行研究,以期为分析昆虫分布的变化提供依据,也为害虫防治提供新的可能途径。     

全球气候变化与生物入侵

近年来,人们能越来越明显地感受到全球气候的变化,例如气温升高、降水量增加和极端气候事件增多等。而生物入侵由于对生物多样性和经济造成了巨大影响,也逐渐受到研究人员和各国政府的重视。全球气候变化因素众多,不可避免地影响到了生物入侵进程和成功率,而大规模生物入侵对森林和海滨生态系统的破坏反过来也将对全球气候造成影响。本文探讨了全球气候变化与生物入侵的关系,以及造成这些关系的相关机理。     

全球变化情景下的中国木本植物受威胁物种名录

生物多样性正面临快速丧失的风险, 气候和土地利用变化已成为生物多样性的主要威胁之一。受威胁物种名录是区域和全球生物多样性保护的重要基础数据, 也是保护区规划的基础。作为一个生物多样性大国, 中国已开展了高等植物受威胁状况的系统性评估, 建立了受威胁植物名录, 为植物多样性保护规划提供了支撑。但由于数据和方法限制, 现有受威胁植物名录制定时未定量考虑全球变化对植物分布的潜在影响, 因而可能低估物种的受威胁等级及未来生物多样性的丧失风险。本研究基于高精度的木本植物分布数据和物种分布模型, 评估了未来气候和土地利用变化对木本植物分布的潜在影响。基于每个物种适宜分布区大小的变化, 并依据IUCN红色名录评估指标A3c的阈值标准, 更新了木本植物的受威胁等级, 补充了未来中国潜在受威胁木本植物名录。结果显示: 综合不同的气候变化情景(RCP 2.6、RCP 6.0和RCP 8.5)和扩散情景(完全扩散、20 km/10年、不扩散), 约12.9%-40.5%的木本植物被评估为受威胁物种。该名录将为制定木本植物保护优先级、开展保护区规划、提升全球变化情景下的生物多样性保护成效提供基础数据, 也为其他类群制定全面的受威胁物种名录提供参考。     

植物对环境的响应--定量重建古气候的研究进展

生物演化的本质是生物遗传物质与外部环境的辩证统一。一方面,植物和环境的协调发展推动植物界自身的演化;另一方面,外部环境的改变在植物的形态结构、生理功能、繁衍机理,以至最终在遗传物质上留下痕迹,这就是植物对环境的响应。从长时间尺度上(可以达到上亿年)研究植物界的发生发展,是一个探讨和理解植物起源与演化的生命科学问题,也是从宏观角度认识生物演化和全球变化的相关关系的环境科学问题。目前,国际上对全球环境变化的研究,正在加大研究的时间尺度和提高研究的精确程度,即在距今百万年至数千万年,甚至更长的时间范围内,从定性到定量的研究和理解全球变化的过程、规律和机制,以便更有效地预测气候的未来变化。本文介绍了最近10年里,采用特有种气候分析法、共存分析法、叶相分析法、植物气孔参数与古大气CO2浓度变化的相关性,定量研究古环境和古气候方面所取得的进展。     

植物对环境的响应——定量重建古气候的研究进展

生物演化的本质是生物遗传物质与外部环境的辩证统一。一方面,植物和环境的协调发展推动植物界自身的演化;另一方面,外部环境的改变在植物的形态结构、生理功能、繁衍机理,以至最终在遗传物质上留下痕迹,这就是植物对环境的响应。从长时间尺度上（可以达到上亿年）研究植物界的发生发展,是一个探讨和理解植物起源与演化的生命科学问题,也是从宏观角度认识生物演化和全球变化的相关关系的环境科学问题。目前,国际上对全球环境变化的研究,正在加大研究的时间尺度和提高研究的精确程度,即在距今百万年至数千万年,甚至更长的时间范围内,从定性到定量的研究和理解全球变化的过程、规律和机制,以便更有效地预测气候的未来变化。本文介绍了最近10年里,采用特有种气候分析法、共存分析法、叶相分析法、植物气孔参数与古大气CO2浓度变化的相关性,定量研究古环境和古气候方面所取得的进展。     

苔藓植物对全球变化的响应及其生物指示意义

苔藓植物由于其结构相对简单,对大气成分浓度和全球气候等各方面的环境变化非常敏感,因此苔藓植物可以作为全球变化、环境污染、养分状况、森林整体性有生态系统健康等方面的生物指示材料,国内应深入开展苔藓植物对全球变化的响应与适应及其生物指示作用等研究。     

名词解释

生态因素(ecological factor) 生态因素亦称生态因子。指影响生物特性和分布的环境条件。其中包括:(1)气候条件,光、温度、湿度、雨量和空气等因子。(2)土壤条件,土壤组成和物理、化学特性。(3)生物条件,动植物和微生物条件。(4)地理条件,地理位置、地势和地界条件。(5)人为因素,开垦、采伐、引种、栽培等。人为因素,特别是环境污染,可以引起气候、土壤、生物条件的变化,对生物产生不良影响。     

四照花物种分布格局模拟及冰期避难所推测

气候是影响物种多样性的重要自然因素,同时也影响生物的生长发育及其分布。该文以广泛分布于中国的观花植物四照花为研究对象,通过植物标本库查询和野外实地调查确定四照花在中国的分布情况,利用MaxEnt模型和ArcGIS软件模拟四照花的历史分布格局、当前分布格局及未来的分布趋势,计算不同时期物种分布面积的变化并分析物种分布变化产生的原因。研究结果显示:四照花当前的分布主要受降水量变异系数、最冷月份最低温、最冷季节平均温度和温度季节变化4个生物气候因子影响。此外,基于四照花在末次盛冰期、全新世中期和当前的分布格局的变化推测:冰期来临时,中西部的大巴山地区和东部天目山地区是四照花潜在分布的核心区,为四照花的冰期避难所。     

A review of influences of land use and land cover change on ecosystems

随着人口的增长和人类社会的发展, 土地利用与土地覆盖变化已经是不可避免。土地利用与土地覆盖变化不仅对生态系统的要素、结构和功能产生深远的影响, 也会对全球变化产生反馈作用。针对土地利用与土地覆盖变化的过程、驱动机制以及在各个方面可能产生的生态环境效应的科学研究已经全面开展。该文综述了土地利用与土地覆盖变化对气候、土壤、生物地球化学循环、生物多样性以及区域生态环境等影响方面的研究进展, 并提出了相关研究的前沿方向展望。随着新技术的不断发展, 学者们将更多地侧重预测未来全球变化背景下的土地利用与土地覆盖变化趋势、合理性以及适应性, 为可持续发展提供基础资料和理论依据。     

土地利用与土地覆盖变化对生态系统的影响

随着人口的增长和人类社会的发展, 土地利用与土地覆盖变化已经是不可避免。土地利用与土地覆盖变化不仅对生态系统的要素、结构和功能产生深远的影响, 也会对全球变化产生反馈作用。针对土地利用与土地覆盖变化的过程、驱动机制以及在各个方面可能产生的生态环境效应的科学研究已经全面开展。该文综述了土地利用与土地覆盖变化对气候、土壤、生物地球化学循环、生物多样性以及区域生态环境等影响方面的研究进展, 并提出了相关研究的前沿方向展望。随着新技术的不断发展, 学者们将更多地侧重预测未来全球变化背景下的土地利用与土地覆盖变化趋势、合理性以及适应性, 为可持续发展提供基础资料和理论依据。     

人工气候室的发展和应用

大家知道,自然界的气候是千变万化的,而一切生物都是生存在这种不可控制的环境中,环境的变化对生物的生命活动产生直接影响。能使它们的生产量降低直至死亡。在自然环境条件下,要把影响植物生长发育和     

北极进化论新说

由于现代的山系,如阿尔卑斯和喜马拉雅山的拔地高起,因而引起世界性气候的改变。中生代的后半期,世界大部分地区的气候都属热带和亚热带;这些地方,季节性的变化不大。而当大山脉和新的山系升起、形成时,季节的迭更也就十分显著了;特别在气候条件剧烈的变化下。后来发展到更新世的大冰期,于是气候的变迁达到高峰。加诸大陆的漂移,气候的分化和被子植物的发展等等,进一步促使生物向前发展。所以现代有些科学家认为,一些植物和哺乳动物的进化,最初是在热带和亚热带地区,最后才迁移到寒冷的北方的。     

冰川·生物·人类

近年来,世界各地气候波动的幅度和频率都有所增大,出现了所谓“气候异常”。气候变迁问题涉及的面很广,这里仅从第四纪气候变迁与动植物进化、人类发展的关系方面,谈谈我们对这个问题的一些看法。地球上不断变化着的气候毛主席在《矛盾论》中指出:“整个地球及地球各部分的地理和气候也是变化着的”。地球上的地质、地理、气候和生物等等,都不是一成不变的,它们都有着自己发生、发展的过程。自从地球在大约50亿年前生成以来,大规模的气候变迁有过好几次,达到象大冰期那样寒冷的时期至少有3次。距今6亿年以前的震旦纪冰期,我国大约发生在距今7一7.5亿年左右(有人     

植物物候变化的全气候生产要素影响机制与模型研究

物候是气候变化的重要指示指标,不仅是植被动态模型的重要参数,也是陆地碳循环模型和大气环流模式的重要参数.本文从物候变化机制和物候模拟模型两方面综述了植物物候研究最新进展,剖析了物候研究趋势,指出当前物候研究大都仅考虑单一气候因子或少数几个气候因子的影响,涉及多气候因子相互作用影响的研究仍很少,还没有开展植物全气候生产要素相互作用影响物候的研究;受物候变化机制认识与研究物种的限制,现有物候模型仍不能反映植被生长的真实性,也不能有效模拟物候变化.本文指出,全面认识物候变化的机制迫切需要考虑影响植物物候的全气候生产要素及其相互作用,为物候模型发展提供依据.本文基于植物光合作用是最主要的物候影响因子的研究结论,提出采用气候生产潜力作为植物物候变化驱动因子,不仅体现气候环境因子对植物生产的综合作用及其在植物生长全过程中的一致性,还体现了生物因子、环境因子及其相互作用以及极端天气气候事件的影响,从而实现物候的准确模拟.本文提出的未来物候研究方向,有助于丰富物候认知、提升陆地碳循环和大气环流模式模拟的准确性.     

利用物候现象预测第一代棉红铃虫发生期

物候是指自然界各种生物现象出现的季节规律,一定地区内气候条件的变化,可直接或间接地由当地动、植物的生长发育反映出来。棉红铃虫也是在一定的季节才出现,只要通过多年的观察,便可以确定某些物候现象作为棉红铃虫发生期预测的依据。     

东北地区森林凋落叶分解速率与气候、林型、林分光照的关系

在东北长白山、张广才岭、小兴安岭、大兴安岭的主要森林类型中设置26块样地,进行为期3a(2004—2006年)凋落叶分解实验,以研究气候、林型、林冠透光率对凋落叶分解速率的相对影响大小。结果表明,不同林型凋落叶分解速率依次为:落叶阔叶林针阔叶混交林落叶针叶林常绿针叶林岳桦林。对分解速率影响因素的分析表明,气候因子(热量和水分)对分解速率有较强的解释力,分别解释了分解常数k和分解95%所需时间(t95%)的55.5%和65.0%的变异。但是,气候对分解速率的影响在很大程度上是通过与林型、林冠透光率的协同作用而实现的,其独立解释力并不大(9%)。气候的变化导致林型(物种组成)的变化、进而影响分解速率,这一因素解释了分解参数变异的46.8%(k)和56.8%(t95%)。与此同时,气候和林型的变化还导致林冠透光率的变化,随着热量水平的上升林冠透光率下降、间接提高分解速率。这一因素分别解释了k值和t95%变异的23.9%和22.3%。研究结果表明,气候对凋落叶分解的影响主要是通过对物种组成、林冠结构(影响透光率)等生物因素的间接作用实现的。忽视这些生物因素、简单研究气候和分解速率的关系可能难以正确预测未来气候变化对凋落物分解的影响。     

植物物候与气候研究进展

植物物候及其变化是多个环境因子综合影响的结果,其中气候是最重要、最活跃的环境因子。主要从气候环境角度分析了植物物候与气候以及气候变化间的相互关系,概述了国内外有关植物物候及物候模拟等方面的研究进展。表明,温度是影响物候变化最重要的因子;同时,水分成为胁迫因子时对物候的影响也十分重要。近50a左右,世界范围内的植物物候呈现出了春季物候提前,秋季物候推迟或略有推迟的特征,从而导致了多数植物生长季节的延长,并成为全球物候变化的趋势。全球气候变暖改变了植物开始和结束生长的日期,其中冬季、春季气温的升高使植物的春季物候提前是植物生长季延长的主要原因。目前对物候学的研究方向主要集中在探讨物候与气候变化之间的关系,而模型模拟是定量研究气候变化与植物物候之间关系的重要方式,国内外已经开发出多种物候模型来分析气候驱动与物候响应之间的因果关系。另外遥感资料的应用也为物候模型研究提供了新的方向。物候机理研究、物候与气候关系以及物候模型研究将是研究的重点。     

秦岭自然保护区群的生物多样性

秦岭自然保护区群的生物多样性秦岭位于我国中部地区,是我国南北地理和气候的分界线及长江、黄河两大水系的分水岭。秦岭高大的山体及其对南北气候的屏障作用,使生物在种类分布上,具有明显南北差异,为多种生物生存繁衍创造了条件。秦岭独特的地理位置和复杂的气候特征...