气候波动频率与古人类演化

正随着时代的发展和人类文明的进步,人们越来越意识到自然环境是人类生存、繁衍的物质基础,气候、环境的变化对人类生存产生的重大影响。面对日益多变的气候变化,人们采取如何的应对策略是目前人类面临的重要问题。今天的气候变化的特点是晚新生代地球环境演变而来的,那么在漫长的人类起源和演化历史上,气候变化如何影响我们祖先的起源、演化和灭绝等事件呢?古人类学研究表明,人类起源和演化具有阶段性,随着考古发现和环境科学的发展,科     

周期性气候变化与人类适应

从古至今,气候变化特别是周期性气候变化,一直深刻影响着人类社会的变革和发展,从旧石器时代人类起源迁移、新石器时代文化文明演变、历史时期王朝兴衰更替,到工业化以来社会经济发展动荡等,无不留下周期性气候变化影响的烙印。本文依据近年来古气候、古人类、环境考古等研究的新证据、新进展,从周期性气候变化的角度审视人类社会各个发展阶段、关键节点的气候特征;通过典型案例,介绍和分析旧石器、新石器、历史时期不同时空尺度周期性气候变化和人类活动之间复杂的相互作用关系,讨论自然科学和人文社会科学对气候变化与人类活动关系认识的异同,阐述在学科交叉背景下研究气候与人类活动关系的新范式。     

1982-2015年黄土高原植被变化特征及归因

黄土高原植被对于黄河中下游泥沙量减少以及区域生态安全维持发挥着重要作用。气候变化和人类活动是驱动黄土高原植被覆盖度变化的两大因素,然而先前研究多基于统计方法建立植被覆盖度与气候变化的线性关系,忽略了植被覆盖度与气候变化之间复杂的非线性关系,限制了对黄土高原植被变化驱动机制的理解。基于1982-2015年黄土高原植被覆盖度(GIMMS NDVI)数据,以1999年退耕还林工程开始实施为界限,采用随机森林和残差阈值法等手段量化并分析了1982-2015年植被变化特征及气候变化和人类活动对植被变化的影响。结果表明:(1)1982-2015年黄土高原植被覆盖度整体上呈现增长趋势,1999年之后植被覆盖度增加的面积大于1999年之前, 1999年以前显著增长的区域只占总面积的54.68%,1999年以后显著增长的区域面积占比增长至85.11%;(2)在考虑时滞效应的基础上,1982-1998年黄土高原超过80%的区域的逐月温度、降水、日照时数与植被覆盖度存在显著的正相关关系,表明1999年以前植被覆盖度变化主要与气候变化有关。随机森林算法能较好地模拟植被覆盖度与气候因子之间的关系,99.71%的区域拟合的决定系数R²达到0.5以上;(3)2000-2015年,气候因素和人类活动对植被覆盖度的影响具有空间异质性。人类活动对植被覆盖度产生积极影响的面积增加了55.94%,气候消极影响的面积减少了42.58%,气候积极影响的面积减少了12.86%。研究提出的量化气候变化与人类活动对植被覆盖度影响的方法能够更好的区分黄土高原植被覆盖度变化的驱动因素,为黄土高原生态建设以及黄河流域的生态安全和高质量发展提供数据支撑。     

中国古代人类遗骸的骨折病例

本文记述了作者从河南淅川下王岗新石器时代、湖北长阳深潭湾青铜时代、山西朔州汉代及大同市郊北魏时代等遗址收集的骨折骨骼标本的特征。同时还收集一些已发表的有关古代人类骨骼骨折的资料用于对比,为了解我国古代居民的骨折特征和类型,探索古代人类的行为、环境适应性及疾病历史提供重要依据。     

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     

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。     

我国三北地区植被变化的动因分析

地表植被变化是气候变化、人类活动等多种因素共同作的结果。然而,以往的研究要么集中在与气候变化有关的气象因素,要么集中在与人类活动有关的人为因素,鲜有基于长期数据监测下对自然与社会因素之间相互作用的定量评估。因此,气候变化和人为因素对地表植被变化的相互作用并不明确,各个因素对植被变化影响的量化贡献仍然不确定。为了评价生态修复项目对荒漠化防治的效果、以及在土地荒漠化防治中自然与社会因素对我国植被变化的影响、及其复杂的相互作用机理,该研究应用卫星遥感影像资料,通过面板数据混合回归模型大数据分析方法,计算了1983年至2012年气候变化和人类活动对我国北方地区植被变化的贡献率。结果表明,气候变化和人类活动对NDVI变化均有重要作用,其中人类活动对植被覆盖度变化的影响占58.2%—90.4%、气候变化占9.6%—41.8%;不同地区表现出不同的地理分异特征,并存在时滞效应。由此可见,荒漠化防治必须充分考虑不同因素的综合作用和地域特征,才能取得事半功倍的效果。研究结果较好地体现了卫星遥感影像资料在大尺度(省域尺度)下与社会经济统计指标的融合,为进一步中尺度(县域尺度)研究提供了方法借鉴。     

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。     

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...     

长江流域水环境碳循环研究进展

碳循环是地球系统中最重要的物质循环之一，对全球气候变化和人类生存发展具有根本性的意义。河流中的碳物质常常反映了流域气候与环境的变化，是全球碳循环的关键组成部分。长江流域是我国最大的流域，广泛分布碳酸盐岩，具有巨大的生态系统固碳潜力。由于长江流域的自然环境变化的复杂性，我们对全球变化背景下长江流域水环境碳循环的认识还十分有限。本文对长江流域水环境碳物质的时空分布与来源以及流域岩石风化碳汇等资料进行了回顾和梳理，发现有机碳的来源和分布主要受人类活动的影响，而无机碳主要来源于长江流域岩石的化学风化，同时岩石风化具有巨大的碳汇潜力。在全球变化影响下，这些碳物质发生迁移转化，可能引发新的生态环境问题，这对预测未来的环境变化具有重要意义，也为长江流域碳循环研究提供了基础。     

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。     

近30年来青藏高原高寒草地NDVI动态变化对自然及人为因子的响应

草地生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,在调节气候、水土保持、防风固沙、保护生物多样性等方面发挥着重要作用。青藏高原是全球海拔最高的独特地域单元,平均海拔超过4000 m,素有“世界第三极”之称,亦是我国重要的生态安全屏障,其对气候变化敏感且易受人类活动的影响,属于气候变化敏感区和生态脆弱带。近年来,由于气候变化和人类活动的不断加剧,青藏高原区域气候和环境发生了重大变化,气候变暖、水污染、草地退化和沙化等问题已严重阻碍了当地社会经济的可持续发展。高寒草地是青藏高原主要的植被类型,在气候变化和人类活动加剧的背景下,青藏高原高寒草地植被的动态变化受到人们的广泛关注。归一化植被指数（Normalized difference vegetation index, NDVI）因能有效地反映植被覆盖程度和生长状况而被广泛应用于植被动态的研究中。气温与降水被认为是影响青藏高原植被动态的主要气候因子,放牧强度与人口数量则是主要人为因子。因此,研究高寒草地植被对气候变化和人类活动的响应机制对预测未来草地变化有着重要的意义。基于青藏高原生长季草地的NDVI、气温、降水、放牧强度及人口数量等数据,在县区尺度上,采用趋势分析法探究了1982—2013年青藏高原143个县区生长季草地NDVI动态变化、气候变化及人类活动的变化,同时采用面板数据模型分析了32年来青藏高原143个县区气候、人为因子变化对草地NDVI变化的相对贡献。研究结果显示：（1）青藏高原高寒草地生长季NDVI总体呈增长趋势,草地植被生长状态呈现“整体改善、局部退化”趋势;（2）青藏高原生长季平均气温与降水量整体增加,气候呈现“暖湿化”趋势;（3）在长时间尺度上,气候因子主导了青藏高原高寒草地NDVI的变化,降雨和气温的增加促进草地NDVI的增加,放牧强度的持续增加则导致草地NDVI的减少。     

牙齿化石吐露气候变化的秘密

图１生活在北美中新世自然环境中的马群,植被正由干旱类型向湿润类型转化一般人都会感觉到不同的年份之间气候条件会有变化,而更长周期的气候变化在自然界也明显存在。对大多数人来说,都更关心今后气候变化的趋势。但是,过去是未来的一面镜子,要能做到准确地预测未来的情况,我们必须了解气候的历史变化过程。对于地质学家和古生物学家来说,地质历史时期的全球环境变化是目前一个极为重要的研究领域,许多的手段都得到运用,但人们总是不满足的,因为需要得到更高精度的研究结果。古生物学家通常利用化石群的组合特征来判断过去时代的…     

安徽省石塘湖过去150年来枝角类亚化石记录及环境演化

近百年来长江中下游地区普遍经历了气候变化及日益增强的人类扰动,在多重环境压力胁迫下,该区众多湖泊的环境生态功能出现了明显变化。枝角类是水生生态系统的重要组成部分,且处于湖泊食物网的中间环节,敏感地响应于湖泊及其流域的环境变化,因此湖泊沉积物中枝角类亚化石具有重要的环境指示意义。本文通过对安徽省安庆市石塘湖沉积柱中枝角类亚化石序列的建立,结合当地的历史资料和监测数据,揭示了该湖百余年来的历史环境演变过程及驱动机制。研究结果表明,石塘湖枝角类群落长期以象鼻溞(Bosmina)占优,湖泊环境在1980年左右发生明显的状态转变,枝角类属种从附生圆形盘肠溞(Chydorussphaericus)及底栖属种龟状笔纹溞(Graptoleberistestudinaria)为主的组合向尖额溞(Alonaintermedia、Alonarectangular等)及简弧象鼻溞(Bosmina coregoni)的组合转变。1980年以前,自然环境条件为影响枝角类种群动态的主控因素,此后人类活动的影响越来越明显并最终成为枝角类种群动态的决定性因素。本研究揭示出浅水湖泊中枝角类亚化石对湖泊营养富集及人类活动扰...     

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。     

南极生态简史

正在当前的全球环境变化研究中,极地生态与环境演化历史的模拟复原和反演有重要的不可替代的作用。企鹅和海豹等海洋生物在极地无冰区的活动历史,反映出与冰盖进退、气候变化、海平面升降和海洋生产力的大小存在着联系,探讨它们之间的相互关系将有助于深入认识生态对全球变化的响应,并为评估和预测气候变化对南极生态系统的影响提供充分的科学依据。     

1994-2016年和田绿洲植被覆盖时空变化分析

监测植被变化对评价区域生态环境质量及生态过程具有重要意义。基于Landsat数据影像,运用归一化植被指数、像元二分模型、重心迁移模型等方法分析和田绿洲植被覆盖时空变化。结果表明：（1）和田绿洲植被分布总体以玉龙喀什河和喀拉喀什河为轴线,从高到低向外展布,高覆被以大面积片状集中于绿洲中部,低、中覆被相对零散围绕高覆被分布;（2）过去23年,和田绿洲植被覆盖面积和植被覆盖度均呈升高趋势。2016年相比1994年,绿洲植被覆盖面积增加553 km²,增长了19.6%;（3）和田绿洲覆被变化存在阶段性和区域性差异。时段上,2000-2005年覆被面积增加最明显;区域上,西部覆被增加最显著;（4）气候变化对和田绿洲覆被变化存在一定影响,但人类活动影响最直接。其中耕地开垦、作物种植是和田绿洲覆被增加的最主要因素,而城市基建是引起绿洲覆被减少的最主要因素。同时,因农耕区水耗增加挤占天然覆被生态用水,引起天然覆被退化,威胁绿洲未来发展;（5）过去23年,绿洲覆被重心整体西移。     

全球变化与野生物种:观测和预测

由于人类活动的影响,世界正在变暖。迅速的全球变化很可能对野生物种产生巨大影响,同时伴随着城市化、农垦和造林实践所引起的自然生境的丧失和破坏。观测和预测的气候变化对野生物种的影响着眼于4个方面：生活史的时间、物种分布与种群格局、迁移对策以及重要地点。许多物种可能因气候的变化而灭绝,而气候变化所造成的野生物种分布的变化很可能对人类产生长期久远的影响。     

量化气候和土地利用变化对生态资产变化的相对贡献——以房山区为例

生态资产与人类福祉密切相关,开展生态资产评估并定量区分气候和人类活动对生态资产变化的相对贡献,对于评估区域生态文明建设成效、生态补偿、干部离任的自然资产审计等均具有重要意义。在单位面积价值当量因子方法的基础上,重新定义了标准生态服务价值当量因子,并构建了一个能够定量区分气候变化和土地利用变化对生态资产变化相对贡献的方法,以北京市房山区为例,分析了2000年至2019年房山区生态资产的变化,以及气候变化和土地利用变化对生态资产变化的相对贡献,结果表明:(1)房山区2019年生态资产总价值177.14亿元。森林、草地、农田和湿地的生态资产分别占生态资产总价值的82.33%、11.76%、5.25%和0.095%。(2)房山在2000-2019年期间,生态资产总价值增加了2.275亿元,气候变化使得房山区的生态资产总价值增加了2.689亿元,而土地利用变化使得生态资产总价值减少了0.414亿元。(3)房山区生态资产西高东低,其中霞云岭乡生态资产总价值最高;琉璃河镇的生态资产增加最多,而拱辰街道下降最显著。过去20年是房山区社会经济快速发展的时期,由于气候变化和生态保护与修复使得生态资产增加,抵消了由于建设用地扩张所带来的生态资产损失。     

没有文字的记录——化石

一提到沒有文字的記录,人們总会想到結繩記事,象形文字……等等。所有这些全是人类活动的历史写照,尤以后者已具有文字的雛形。在沒有人类活动,即人类出現以前,自然界已有很多种生物渡过了它們的一生,在长久的历史过程中,它們各自有它們的出現、繁盛、衰亡过程,它們的生存历史反映出当时的自然环境。古代生物的演化早在人类出現以前,所以我們人类是沒有經历过的。可巧的是,过去的一切并不是烟跡无存,如巨厚的石灰岩告訴我們过去是海洋所在地,薄层的砂岩或大小卵石結成的砾岩层,說明过去水流流經那里;今日开采的煤层与褐炭是往时的森林和沼