昆虫对全球气候变暖的响应

过去的100年全球地表平均温度显著上升,全球气候变暖对生物的影响引起世界范围内的广泛关注。和其他生物一样,昆虫也受到了气候变暖的影响,如繁殖发育速度增快、遗传变异、种群多样性降低、分布区扩大、种群爆发、外来入侵、种群灭绝等等。全球变暖引起的昆虫响应对农林业以及人类健康存在潜在风险,因此本文主要从物候、分布区、生长发育及繁殖、形态、行为与生理、分子水平这些方面综述全球气候变暖背景下昆虫如何响应,并讨论了目前研究动态和未来的研究方向,意在为气候变化条件下昆虫科学管理策略(如种群监控、模型预测、风险评估、遗传多样性、抗性遗传等)提供指导意义。     

大连气候变暖及其对农业的影响

选取大连地区7个观测站1961—2007年历年月平均气温、最高气温、最低气温、≥0 ℃积温、≥10 ℃积温、<0 ℃负积温和无霜冻等指标,统计分析了近47年其变化特征,研究了大连地区热量资源对气候变暖的响应及其对农业生产的影响。结果表明: 月平均气温、最高气温、最低气温、≥0 ℃积温、≥10 ℃积温1988—2007年比1961—1987年的平均值明显增高(多),尤以最低气温增幅最大,冬季升温幅度大于夏季,大连地区气候变暖主要来自最低气温升高的贡献;<0 ℃负积温绝对值明显减少;初霜推后,终霜提前,无霜期日数增多;20世纪80年代后期大连气候明显变暖,尤其是21世纪初异常偏暖事件频发,热量资源增加,对冬季大棚蔬菜等设施农业的生产有利,病虫等越冬存活率上升,农业投入增加,气候变暖对大连地区农业影响是利弊并存。     

气候变暖可能对东北三省农业生态环境的影响及其对策

随着未来气候变暖,我国东北三省农业生态环境可能发生较大的变化,其变化趋势为,热量条件变好,作物生育期延长,冷害频率降低,积雪期缩短,湿润条件变差,干旱频率增大,蒸发量增加。未来气候变暖,若平均气温升高2℃,那时东北三省粮食产量可增加36%左右,农业地带将大幅度地向北推移,并且提出相应的农业对策。     

气候变暖对昆虫影响研究进展

"全球气候变化"已成为国内外最受关注的环境问题。气候变化中以温度升高为特征的气候变暖对变温动物昆虫自身及其所在的生物群落产生直接或间接影响。从研究内容与研究方法2个方面综述了气候变暖对昆虫影响研究的国内外进展。气候变暖导致昆虫发生期提前,地理分布向更高纬度和海拔地区扩散,低温适生种种群密度下降,高温适生种种群密度增加。气候变暖改变寄主植物—害虫—天敌的物候同步性和昆虫原有种间互作关系,影响植食性昆虫的寄主植物范围和取食为害程度。长期的气候变暖带来的强烈的选择性压力引起某些昆虫种群的基因组发生变异。以日均温升高、日最高气温升高和昼夜温差变化等为主要特征气候变暖对昆虫发育、繁殖及存活等生态学指标产生重要影响。研究方法上主要是利用野外直接观察法、回归预测模型、有效积温模型、CLIMEX和GIS等生态风险评估软件、生物化石比较技术、人工气候下生态试验、检测标记基因频率变化等方法来研究气候变暖对昆虫的影响。最后简要评述了已有研究的不足并指出未来的研究方向:(1)气候变暖情景下开展昆虫种间互作研究并拓展研究对象;(2)高温下昆虫适应性研究;(3)建立完善人工模拟气候下的实验方法;(4)构建昆虫有效生态机理模型。     

内蒙古典型草本植物春季物候变化及其对气候变暖的响应

为了解气候和物候变化规律,指导农业生产和环境监测,用线性倾向估计法分析了1982—2006年内蒙古地区草本植物春季物候及其前期温度的变化趋势,并分区域分析了植物春季物候与温度的关系,通过逐步回归分别建立了中西部和东部地区植物始花期的温度回归模型,通过模型对未来气候变化情景下内蒙古地区草本植物始花期变化进行了预估。结果表明：20世纪80年代以来植物始花期变化为提前趋势,温度变化为增温趋势,春季变暖比冬季明显;温度和始花期的变化趋势均有明显的地域特征,中西部地区增温趋势和植物始花期提前剪势均大于东部地区,春季温度和植物始花期在两区域平均变化趋势均显著,冬季温度在中西部地区变化显著,而在东部地区变化不显著;植物始花期与其前期温度呈明显的负相关,春季温度是影响开花的主要因子,未来如温度上升1 ℃,始花期提早3.1～5.0 d。     

气候变暖对陆地生态系统碳循环的影响

作为全球变化的主要表现之一,气候变暖对全球陆地生态系统碳循环的影响巨大,揭示这一作用对于精确理解碳循环的过程和相关政策的制定具有重要的指导意义。该文综述了此领域近十几年来的主要研究工作,总结了陆地生态系统碳循环对气候变暖响应的主要内部机制及其过程,简述了相关模型的发展及其主要应用,并指出以往研究中存在的主要问题以及未来研究的主要方向。在气候变暖条件下,陆地生态系统碳循环的变化主要体现在以下几个方面:1)低纬度地区生态系统NPP一般表现为降低,而在中高纬度地区通常表现为增加,而在全球尺度上表现为NPP增加;2)土壤呼吸作用增强,但经过一段时间后表现出一定的适应性;3)高纬度地区的生态系统植被碳库表现为增加趋势,低纬度地区生态系统植被碳库变化不大,或略微降低,在全球尺度上表现为植被碳库增加;4)地表凋落物的产量和分解速率增加;5)土壤有机碳分解加速,进而减少土壤碳储存,同时植被碳库向土壤碳库的流动增加从而增加土壤碳库,这两种作用在不同生态系统的比重不同,在全球尺度上表现为土壤碳库的减少;6)尽管不同生态系统表现各异,总体上全球陆地生态系统表现为一个弱碳源。生物物理模型、生物地理模型和生物地球化学模型陆续被开发出来用于研究工作,并取得了一定的成果,但是研究结果仍然存在很大的不确定性。在未来的数年甚至是数十年间,气候变暖与全球变化的其它表现间的协同影响将是下一步的研究重点,气候变暖和陆地生态系统间的双向反馈作用机制是进行更准确研究的理论基础,生态系统结构和功能对气候变化的适应性是准确理解和预测未来气候情景下陆地生态系统碳循环的前提。     

气候变暖对老秃顶子林线结构特征的影响

运用样带样方法和年轮气候学方法对大海林地区的气候因子和样地数据进行了分析。结果表明 ,近 30 a来老秃顶子地区气候变暖明显 ,尤其是冬季增温最明显 ,月份增温中以 2月份最大 ;寒冷时期 (12月份、翌年 1和 2月份 )和温暖时期 (6～ 9月份 )的温度都有增加 ,但是寒冷时期温度的增加幅度较大 ;冬季与夏季温差稍有减少 ,但积温有所增加 ,整年的热量正在增加。全球变暖导致的大海林地区增温对老秃顶子林线结构特征产生了很大的影响 ,由样地调查和分析可知 ,全球变暖导致林线中上部幼苗、幼树的更新和存活增多 ,森林密度加大 ,树木平均年龄降低 ,年龄结构呈倒 J字型 ,并且多呈聚集分布 ;而在林线的下部 ,幼苗更新很少 ,主要以中龄林存在 ,并且多呈零散分布形式。通过年轮分析得出 ,气候变暖导致林线树木径生长和高生长增加 ,而且增加的趋势和近 30 a来温度的变化基本一致。通过对年轮指数与气候因子的相关性分析 ,表明林线树木年轮指数与温度的相关性较强 ,而与降水的相关性较弱 ,并且年轮指数与温暖时期温度和积温呈正相关 ,而与寒冷时期温度和年平均温度呈负相关 ,表明温暖时期温度和积温控制着林线的海拔高度 ,而寒冷时期的温度和年平均温度主要对林线树种类型起着决定性的作用。从敏感度分析看出 ,林线     

西北干旱区玉米对气候变暖的响应

摘要: 利用地面观测资料,就西北干旱区河西走廊绿洲作物玉米(Zea mays L.)对变暖的响应进行了初步的探讨。结果表明:近二十多年来,西北干旱区作物玉米对变暖的响应以生长季提前和生长期缩短为主要方式。但是,存在一个临界温度,当玉米生长期间平均气温小于临界温度时,增温使玉米生长期缩短;当玉米生长期间平均温度大于临界温度时,增温使玉米生长期有不再减小的趋势。未来的持续增温可能导致玉米生长期平均气温超过临界温度,从而可能使西北干旱区玉米生长期延长。西北干旱区作物玉米对变暖的响应还表现出一定的阶段差异,增温使玉米拔节期以前的营养生长阶段缩短,抽雄-槭乳熟期的生殖生长阶段延长, 乳熟-成熟期的生殖生长阶段缩短。西北干旱区作物玉米对变暖响应的这种特点可能与绿洲的气候特点、作物的生理特性及增温的季节差异有关,而其响应的生物学机制可能与变暖使自然植被秋季生长季延长的生物学机制不同。     

西北干旱区玉米对气候变暖的响应

利用地面观测资料,就西北干旱区河西走廊绿洲作物玉米(Zea mays L.)对变暖的响应进行了初步的探讨.结果表明:近二十多年来,西北干旱区作物玉米对变暖的响应以生长季提前和生长期缩短为主要方式.但是,存在一个临界温度,当玉米生长期间平均气温小于临界温度时,增温使玉米生长期缩短;当玉米生长期间平均温度大于临界温度时,增温使玉米生长期有不再减小的趋势.未来的持续增温可能导致玉米生长期平均气温超过临界温度,从而可能使西北干旱区玉米生长期延长.西北干旱区作物玉米对变暖的响应还表现出一定的阶段差异,增温使玉米拔节期以前的营养生长阶段缩短,抽雄-槭乳熟期的生殖生长阶段延长,乳熟-成熟期的生殖生长阶段缩短.西北干旱区作物玉米对变暖响应的这种特点可能与绿洲的气候特点、作物的生理特性及增温的季节差异有关,而其响应的生物学机制可能与变暖使自然植被秋季生长季延长的生物学机制不同.     

云杉幼苗对气候变暖和UV-B辐射增强的光合响应

采用开顶式有机玻璃罩(OTCs)及紫外灯分别模拟气候变暖和紫外辐射B(UV-B)增强,对位于气候变暖和UV-B增强突出的青藏高原东缘、高山峡谷地云杉(Picea asperata)幼苗的光合气体交换和叶绿素荧光参数进行测定分析,探讨云杉幼苗对气候变暖和UV-B增强的光合响应特性。结果显示:(1)UV-B辐射增强显著抑制了云杉幼苗茎和根的伸长生长以及生物量的累积,显著降低了云杉幼苗的净光合速率(Pn)、最大光合速率(Pmax)和表观量子产量(Φ),但是提高了光补偿点(LCP);UV-B辐射增强导致了云杉幼苗光合系统Ⅱ(PSⅡ)的光抑制,使PSⅡ有效量子产量(ΦPSⅡ)显著降低。(2)单纯OTC模拟增温显著提高了云杉幼苗的Pn和Pmax,而对气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和Φ无显著影响。(3)模拟增温缓解了UV-B增强对云杉幼苗光合作用的抑制作用,显著提高了UV-B胁迫下幼苗的Pn、Pmax、PSⅡ的潜在量子效率(Fv/Fm)和有效量子产量(ΦPSⅡ),并且提高了UV-B胁迫下幼苗茎、根的生长以及生物量的累积。研究表明,在未来气候变暖和UV-B辐射增强同时存在时,气候变暖能够在一定程度上缓解UV-B增强对云杉林光合作用的抑制作用。     

气候变暖对我国棉铃虫适生分布区的模拟预测

利用DYMEX软件构建生物气候模型并通过ArcGIS进行图形处理,对棉铃虫在我国当前和气温升高后的潜在适生分布区进行了模拟预测.模拟结果表明,棉铃虫的高度适生区分布在河南中南部、安徽和湖北北部、江西和福建南部、湖南、广西、广东等华北、华南部分地区,以及陕甘交界处天水地区、川藏交界处巴塘地区等;中度适生区在黄河和长江流域的大部分省份;低度适生区主要分布在东北三省、新疆、西藏、青海地区.模拟21世纪末气温升高3℃预测,棉铃虫中度适生区北界由营口、北京、石家庄、太原、延安、兰州、巴塘一线北移至沈阳、呼和浩特、酒泉、格尔木、拉萨一线,纬度北移约3.,海拔升高300～500 m;新疆大面积地区由低度适生区成为中度适生区.气候变暖使棉铃虫当前的少部分高度适生区(天水、巴塘等)面积扩大,但也使部分分布区(华北地区、华南地区、中国台湾、香港和海南地区等)收缩.最后,结合棉铃虫生物学特性对预测结果进行了讨论.     

全球气候变暖对中国鸟类区系的影响

近百年来,气候系统变暖是毋庸置疑的.政府间气候变化专门委员会(IPCC)的第4次评估报告中指出,最近100年中(1906～2005年)气温上升了约0.74℃.已经有充分的研究表明全球气候变暖对鸟类分布,种群动态以及物候等方面产生了影响.根据作者以往研究经历以及对近20年来中国鸟类分布变化的资料进行统计分析,已知受气候变暖而改变分布范围的鸟类共120种,其中东洋界鸟类88种,古北界鸟类12种,广布种鸟类20种.因受全球气候变暖影响,中国鸟类区系的变化速率加快.本文初步探讨气候变化对我国鸟类产生的影响,并对今后该领域的研究提出一些建议.     

气候变暖情境下松材线虫在我国的适生区范围

基于历史气象数据(1971—2000),利用CLIMEX软件对松材线虫Bursaphelenchus xylophilus在我国的潜在适生区进行了预测,结果显示:松材线虫在我国的适生范围广、适生程度高,全国除黑龙江、吉林省无适生区外,其余各省市区均有适生区域,其中约2/3的适生区为高度适生区,覆盖整个南方地区,分布北界达内蒙古通辽地区,西至西藏的日喀则地区;进一步结合英国气候变化研究中心提供的气候变暖情境下未来气候模拟数据TYNSC2.0,利用CLIMEX软件预测出未来30年内(2010-2039)松材线虫在我国的潜在适生区,结果发现同历史气候条件下相比,未来30年内松材线虫在我国的适生分布区将呈现范围增加、适生程度增加、向北扩散的趋势,其中分布北界将到达吉林省西部,分布西界则与历史气候条件下预测结果相差无几。     

甘肃陇东黄土高原秋季冬小麦异常旺长对气候变暖的响应

使用甘肃西峰试验田的地面平行观测资料,分析了2006年陇东黄土高原冬小麦异常旺长的气候特征、多年秋季冬小麦生长高度对气候变暖的响应。结果表明：2006年秋季冬小麦异常旺长是发生概率相对较小事件;10月平均气温≥10．0℃时,多年秋季冬小麦高生长高度随气温的上升而显著增高,在≥10℃积温达到580℃以上时,随着积温的增加高生长高度明显增加;10月平均气温每升高1℃,叶面积指数增加0．4,在≥10℃积温达到550℃以上时,随着积温的增加叶面积指数明显增加;大蘖数随着10月平均气温和≥10℃积温的增加呈反抛物线型增加;为达到主动控制冬小麦冬前异常旺长和减少水分及养分不合理消耗的目的,秋播应推迟5d左右,积极有效地应对气候变暖对冬小麦的负面影响。     

气候变暖背景下春兰和蕙兰的适生区分布预测

为了阐明气候变暖背景下春兰(Cymbidium goeringii)和蕙兰(C. faberi)在我国的适生区分布变化情况,根据157条分布记录和19个生物气候变量,应用最大熵物种分布模型,对2070年4种温室气体排放情景下春兰和蕙兰在我国的适生区分布进行预测,并筛选影响其地理分布的主要气候因子。结果表明:(1)2070年春兰和蕙兰分布点的年均温(bio1)、最冷月最低温度(bio6)和最冷季平均温度(bio11)等均升高,气候有变暖趋势;(2)受试者工作特征曲线下面积(AUC)值在0.9—1.0之间,模型预测结果可信度较高;(3)影响春兰、蕙兰当前和2070年地理分布的限制性气候因子主要有最冷月最低温度(bio6)、最冷季平均温度(bio11)、年均降水量(bio12)和最干月份降水量(bio14);(4)气候变暖将会对春兰和蕙兰的适宜生境范围和面积产生影响。预测2070年春兰的适宜生境面积将会有所减小,而蕙兰的适宜生境面积将会增加,且整体有向北迁移的趋势。研究结果为野生春兰和蕙兰的生态风险评价和引种提供了重要依据。     

气候变暖对中国西北地区农作物种植的影响

采用对农作物生长有指标意义的≥10℃积温和<0℃负积温与农作物适宜种植面积、生长发育速度及产量进行对比统计分析研究,指出气候变暖对中国西北地区农作物种植结构发生了较大改变,冬小麦种植区西伸北扩,棉花面积迅速扩大,多熟制向北和高海拔地区推移.农作物生长发育速度发生了明显变化,春播作物提早播种,喜温作物生育期延长,越冬作物推迟播种,生育期缩短.棉花气候产量明显增加.     

全球气候变暖对凋落物分解的影响

凋落物分解作为生态系统核心过程,参与生态系统碳的周转与循环,影响生态系统碳的收支平衡,调控生态系统对全球气候变暖的反馈结果。全球气候变暖通过环境因素、凋落物数量和质量以及分解者3个方面,直接或间接地作用于凋落物分解过程,并进一步影响土壤养分周转和碳库动态。气候变暖可通过升高温度和改变实际蒸散量等环境因素直接作用于凋落物分解。气候变暖可引起植物物种短期内碳、氮和木质素等化学性质的改变以及群落中物种组成的长期变化从而改变凋落物质量。在凋落物分解过程中,土壤分解者亚系统作为主要生命组分(土壤动物和微生物)彼此相互作用、相互协调共同参与调节凋落物的分解过程。凋落物分解可以通过改变土壤微生物量、微生物活动和群落结构来加快微生物养分的固定或矿化,以形成新的养分利用模式来改变土壤有机质从而对气候变化做出响应。未来凋落物分解的研究方向应基于大尺度跨区域分解实验和长期实验,关注多个因子交互影响下,分解过程中碳、氮养分释放、地上/地下凋落物分解生物学过程与联系、分解者亚系统营养级联效应等方面。     

陆地生态系统过程对气候变暖的响应与适应

陆地生态系统包含一系列时空连续、尺度多元且互相联系的生态学过程。由于大部分生态学过程都受到温度调控, 因此气候变暖会对全球陆地生态系统产生深远的影响。近年来, 全球变化生态学的基本科学问题之一是陆地生态系统的关键过程如何响应与适应全球气候变暖。围绕该问题, 该文梳理了近年来的研究进展, 重点关注植物生理生态过程、物候期、群落动态、生产力及其分配、凋落物与土壤有机质分解、养分循环等过程对温度升高的响应与适应机理。通过定量分析近20年来发表于主流期刊的相关论文, 展望了该领域的前沿方向, 包括物种性状对生态系统过程的预测能力, 生物地球化学循环的耦合过程, 极端高温与低温事件的响应与适应机理, 不对称气候变暖的影响机理和基于过程的生态系统模拟预测等。基于这些研究进展, 该文建议进一步研究陆地生态系统如何适应气候变暖, 更多关注我国的特色生态系统类型, 并整合实验、观测或模型等研究手段开展跨尺度的合作研究。     

气候变暖对陆地植被-土壤生态系统的影响研究

由于自然因素及人类活动的长期影响,全球气候变化已经成为不容置疑的事实,并对陆地生态系统的植被及土壤产生了深远影响。陆地植被一土壤生态系统在全球气候变化中的反应与适应等过程已成为众多科学家所关注的问题。为更好地了解陆地植被一土壤生态系统对全球气候变化的响应机制,综述了气候变暖对植物的物候与生长、光合特征、生物量生产与分配,以及土壤呼吸等方面的影响,并对分析得到的结论进行了总结。分析指出,随着全球气候变暖,植物个体和群落特征以及土壤特性都会发生相应改变,高海拔地区的植被高度有增加趋势,而低海拔地区的植被可能出现矮化。然而,在以下方面还存有不确定性：（1）气候变暖导致的植被特征变化是否会减弱全球气候变化;（2）在较长时间尺度上气候变暖如何影响植物的物候和生长,特别是植物的体型;（3）高寒生态系统冬季土壤呼吸对气候变暖如何响应。     

中国北方春小麦生育期变化的区域差异性与气候适应性

利用北方18个农业气象观测站春小麦主要发育期和气象观测等资料,通过相关性分析等方法,研究了北方春小麦生育期间气候和发育期变化特点及发育期变化区域差异性形成原因。结果表明,我国北方春小麦生长季普遍增温,大部分观测站春小麦生育期间和灌浆期的平均气温显著升高,有效积温显著增加,生育期显著缩短。然而,稳定通过0 ℃初日没有显著提前,表明增温主要发生在生长季后期。春小麦主要发育期和生育期与不同生育阶段的平均气温和有效积温的相关性分析表明,后期增温并没有完全显著提前成熟期,春小麦生育期缩短是播种期推迟和成熟期提前共同作用的结果。春小麦生育期间的平均气温与生育期的相关性比有效积温与生育期的相关性更高,能更好地定量刻画北方春小麦生长发育客观规律。春小麦品种改良变换、播种期调整以及其它适应性措施的实施以及措施实施程度在区域上的差异性是春小麦生育期变化区域差异的主要原因。北方春小麦生长发育的区域性差异是各自适应气候变化的结果。