全球气候变化对野生动物的影响

人类活动所引起的温室气体增加以及由此造成的全球气候变化和对全球生态环境的影响正越来越引起人们的关注,在全球气候变化对野生动物影响的研究中发现,随着全球气温变暖,野生动物的分布区整体上向北移,物修期提前,动物的繁殖及其种群大小,不同的种类做出不同的响应,有的受益于全球变暖,繁殖增加,成活率高,种群壮大,有的受制于这一变化,种群逐渐缩小甚至面临灭绝的威胁,总的来看,全球气候变暖使更多的野生动物无所适从,因此,加强对气候变化在不同层面上对野生动物影响机制的研究,调整野生动物保护措施,对野生动物及其生境的保护,维持生态系统多样性将显得十分重要。     

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。     

气候变化下极端高温对昆虫种群影响的研究进展

全球平均温度升高导致极端高温事件发生幅度、频率和持续时间增加,对生物和生态系统造成显著影响.以往气候变暖与昆虫种群关系的研究多关注平均温度的变化,常导致过高地估计了温度升高对昆虫的正面作用,而忽视了自然界存在的极端高温的不利影响.本文综述了气候变化下极端高温对昆虫种群地理分布、种群统计参数和种群增长、行为及种间关系等影响的研究进展.极端温度通过限定昆虫的适宜温度阈限和耐受温度范围决定其在不同纬度、海拔和景观地区的分布.极端高温通过即时和后续效应抑制昆虫的发育、存活、繁殖等核心生命参数,进而改变了昆虫种群统计参数和种群增长.极端高温可通过影响昆虫的体温调节、取食及扩散等行为改变其发育、繁殖等核心生命参数.昆虫对极端高温的反应具有物种特异性,不同种类昆虫对气候变化的响应不同,导致相对优势度、群落结构、食物链等种间关系发生变化,进而影响生态系统的功能.目前关于极端高温对昆虫种群影响的研究多关注发生在夏季的热浪天气和日间极端高温.气候变化导致温度的升高在季节间具有非对称性,发生在春、秋、冬季节相对的极端高温对昆虫种群未来发展的影响将是未来该领域研究的重点.     

全球气候变化对野生动物的影响

全球气候变化及其影响引起了人们的关注。随着全球气候变暖,北半球物候期提前,一些野生动物的分布区北移,动物的繁殖、种群变化都发生了不同程度的变化,有的物种甚至灭绝。青藏高原是全球变化的敏感地区之一,位于青藏高原东北部的青海湖地区正向暖干化方向发展。与历史分布比较,青海湖地区现生动物的分布和组成发生了较大的变化。设计自然保护区时,考虑全球气候变化对野生动物的影响,有利于保护物种多样性,有利于保持生态系统的功能完整性。     

气候变化对野生植物的影响及保护对策

以温室气体浓度持续上升、全球气候变暖为主要特征的全球气候变化对野生植物及生物多样性造成的潜在影响, 已经引起了国际学者的高度关注。本文总结了全球气候变化的现状与未来趋势, 概述了中国野生植物的保护及管理现状, 从不同侧面综述了国内外关于全球气候变暖对野生植物影响的研究进展和动态, 包括气候带北移、两极冰山退缩、高海拔山地变暖、海平面上升、早春温度提前升高、荒漠草原土壤增温、旱涝急转弯等对野生植物造成的影响以及气候变暖对种间关系和敏感植物类群的影响, 并从气候变化背景下全球生态系统敏感度、植物多样性、物种迁移与气候槽(sink areas)、物种适应与灭绝以及物候节律5个方面分析了未来全球变暖影响野生植物的总体趋势。在以后的野生植物保护与管理中, 应确定全球气候变化的植物多样性敏感区, 重点关注对气候变化敏感的植物类群以及气候要素改变植物-动物互作关系中的野生植物, 自然保护区的建设要重点考虑全球气候变化的影响, 通过在全球范围内对野生植物分布和种群变化进行长期、系统的追踪监测, 建立有效的数据库, 发展野生植物迁地保护的保育技术及信息网络, 发展有关野生植物对全球气候变化响应的量化指标及相应的模型。最后提出应将全球气候变化下野生植物保护与管理列入相关基金会的研究重点。     

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。     

温度升高对昆虫发生发展的影响

全世界地表平均温度在上个世纪增加了0.74℃,并且在未来还会持续增加。在过去的20年,气候变暖对生物系统的影响吸引了大量的研究。本文综述了由温度升高为主要驱动因子的气候变化对昆虫适合度的影响,主要从昆虫越冬存活率、化性(世代数)、扩散迁移、发生分布、物候关系5个方面阐述气候变暖对昆虫发生发展的作用,认为未来应长期进行昆虫种群动态监测预警,更关注气候变暖下植物-害虫-天敌互作关系的研究。     

《昆虫种群生态学——基础与前沿》

该书由科学出版社2005年出版，徐汝梅、成新跃编。介绍了昆虫生态学的基础与前沿，包括昆虫种群数量的时、空动态规律、调节机制及有关的研究方法。同时，还特别强调了空间生态学在昆虫种群生态学研究中的应用;并介绍了当前昆虫种群生态学的研究热点，如种群变动的遗传机制、昆虫与植物的协同进化等；结合重大的生态学问题，对昆虫暴发的一般理论、昆虫濒危与生物多样性保育、种群扩散与生物入侵、全球变化与昆虫种群动态等进行了论述。     

蝴蝶对全球气候变化响应的研究综述

全球气候变化以及生物对其响应已引起人们的广泛关注。在众多生物中,蝴蝶被公认为是对全球气候变化最敏感的指示物种之一。已有大量的研究结果表明,蝴蝶类群已经在地理分布范围、生活史特性以及生物多样性变化等方面对全球气候变化作出了响应。根据全球范围内蝴蝶类群对气候变化响应的研究资料,尤其是欧美一些长期监测的研究成果,综述了蝴蝶类群在物种分布格局、物候、繁殖、形态特征变化、种群动态以及物种多样性变化等方面对气候变化的响应特征,认为温度升高和极端天气是导致蝴蝶物种分布格局和种群动态变化的主要因素。在此基础上,展望了我国开展蝴蝶类群对气候变化响应方面研究的未来发展趋势。     

冰川及雪线后退对河流水生生物影响的研究进展

冰川影响下的河流形成了独特的冷水生态系统, 为水生生物提供了多样的栖息地。然而在全球气候变暖的背景下, 冰川和积雪不断退缩、甚至加速消融, 破坏了原有的水生生态系统。文章综述了国内外有关冰川积雪融水对河流水生生物及环境因子影响的研究现状, 探讨了冰川流域水生生物研究存在的问题及未来相关的方向。冰川积雪融水对河流水生生物的群落结构及遗传多样性产生了不同程度的影响。同时某些水生生物在形态、生活史和行为适应能力等方面也产生了抵抗极端环境的进化。笔者提出应重点关注水生生物对冰川和积雪退化的响应机制与变化趋势, 以期为冰川流域水生生物多样性及保护提供一定依据。     

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。     

全球气候变暖对“植物-害虫-天敌”互作系统的影响

全球气候变化是近来人类关注的焦点问题,其最显著的特征是气候变暖。因为昆虫具有生活周期短、繁殖率高等特点,所以,气候变暖对昆虫的发育、繁殖和存活会产生强烈的直接影响。气候变暖促使一些昆虫提前春天的物候现象,向高纬度或高海拔地区迁移。然而,昆虫在自然界并非孤立地存在,它们与寄主植物和自然天敌相互联系、相互作用,并在长期的进化过程中逐渐适应特定区域的气候条件。因此,全球气候变暖对"植物-害虫-天敌"的种间关系必然产生直接或间接的影响,导致不同昆虫之间以及昆虫与其相关营养层的物种之间的相互关系在气候变化下呈现出时间上的异步性和空间上的错位,从而影响植物的适应性和抗虫性、害虫的发生规律和危害程度以及天敌的种群消长和控害效能。昆虫除了可以通过休眠或滞育的方式在时间上避开高温的影响外,还可以通过迁飞或移动的方式在空间上避开高温的影响,在这种迁移和扩散不同步的情况下可能使害虫食性和取食植物的害虫及其天敌的种类发生变化,从而改变生物群落的组成与结构,影响生态系统的服务和功能。     

重金属污染对昆虫生长发育的影响

重金属污染已经成为一个全球性的环境问题,对生物多样性和人类健康构成了严重威胁。作为全球生物多样性的重要组成部分,昆虫因重金属污染而受到的潜在影响同样引起了人们的普遍关注。过量重金属可对昆虫的生长发育产生影响。环境中的重金属可通过昆虫的呼吸、表皮和摄食等途径进入昆虫体内,进入昆虫体内的过量重金属不仅能引起昆虫细胞超微结构的变化和遗传物质的改变,还可诱导昆虫细胞凋亡并影响细胞的活力和增殖。但昆虫能将过量的重金属以金属颗粒形式储存在具消化、存储或分泌功能的器官中,也能将其转运至溶酶体中解毒。同时,金属结合蛋白和抗氧化酶在昆虫对重金属的解毒过程中具有重要作用。     

Complex patterns of global spread in invasive insects: eco-evolutionary and management consequences

The advent of simple and affordable tools for molecular identification of novel insect invaders and assessment of population diversity has changed the face of invasion biology in recent years. The widespread application of these tools has brought with it an emerging understanding that patterns in biogeography, introduction history and subsequent movement and spread of many invasive alien insects are far more complex than previously thought. We reviewed the literature and found that for a number of invasive insects, there is strong and growing evidence that multiple introductions, complex global movement, and population admixture in the invaded range are commonplace. Additionally, historical paradigms related to species and strain identities and origins of common invaders are in many cases being challenged. This has major consequences for our understanding of basic biology and ecology of invasive insects and impacts quarantine, management and biocontrol programs. In addition, we found that founder effects rarely limit fitness in invasive insects and may benefit populations (by purging harmful alleles or increasing additive genetic variance). Also, while phenotypic plasticity appears important post-establishment, genetic diversity in invasive insects is often higher than expected and increases over time via multiple introductions. Further, connectivity among disjunct regions of global invasive ranges is generally far higher than expected and is often asymmetric, with some populations contributing disproportionately to global spread. We argue that the role of connectivity in driving the ecology and evolution of introduced species with multiple invasive ranges has been historically underestimated and that such species are often best understood in a global context.     

Different effects of climate change on the population dynamics of insects

Climate change affects the pattern of population dynamics of insects in different ways. Global warming not only leads to greater over-winter survival, earlier appearance in spring, an increase in the number of generations in a year, lengthening of the reproductive season, etc., but also affects their biotic associations as a result of changes in interspecific interactions. Changes in the density of insects in response to unusually hot summers provide us with useful indications of the potential effects of global warming. Different insect guilds respond differently to hot summers, which sometimes result in an increase in density and sometimes a decrease. These effects may occur immediately or be delayed by 1 or 2 years. As long as the regime remains unchanged, the affected population can recover sooner or later. Even a single-year change in climate, however, if it allows predators to outbreak, may be strong enough to cause a regime shift. Most insects are susceptible to heat stress between 28 and 32 °C, global warming could have a more profound impact on the population dynamics and biodiversity of arthropods than has previously been predicted.     

Insect responses to heat: physiological mechanisms,evolution and ecological implications in a warming world

Surviving changing climate conditions is particularly difficult for organisms such as insects that depend on environmental temperature to regulate their physiological functions. Insects are extremely threatened by global warming, since many do not have enough physiological tolerance even to survive continuous exposure to the current maximum temperatures experienced in their habitats. Here, we review literature on the physiological mechanisms that regulate responses to heat and provide heat tolerance in insects: (i) neuronal mechanisms to detect and respond to heat; (ii) metabolic responses to heat; (iii) thermoregulation; (iv) stress responses to tolerate heat; and (v) hormones that coordinate developmental and behavioural responses at warm temperatures. Our review shows that, apart from the stress response mediated by heat shock proteins, the physiological mechanisms of heat tolerance in insects remain poorly studied. Based on life‐history theory, we discuss the costs of heat tolerance and the potential evolutionary mechanisms driving insect adaptations to high temperatures. Some insects may deal with ongoing global warming by the joint action of phenotypic plasticity and genetic adaptation. Plastic responses are limited and may not be by themselves enough to withstand ongoing warming trends. Although the evidence is still scarce and deserves further research in different insect taxa, genetic adaptation to high temperatures may result from rapid evolution. Finally, we emphasize the importance of incorporating physiological information for modelling species distributions and ecological interactions under global warming scenarios. This review identifies several open questions to improve our understanding of how insects respond physiologically to heat and the evolutionary and ecological consequences of those responses. Further lines of research are suggested at the species, order and class levels, with experimental and analytical approaches such as artificial selection, quantitative genetics and comparative analyses.     

转基因植物对农业生物多样性的影响

论述了近年来转基因植物对农业生态系统生物多样性影响的研究进展．主要在遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性3个层次上予以评述．包括转基因植物对作物遗传多样性的影响;转基因植物的外源基因向杂草和近缘野生种转移;转基因抗虫植物对目标害虫的影响。抗除草剂转基因植物对作物和杂草的影响,抗病毒转基因植物对病毒的影响;转基因植物对非目标生物的影响,对土壤生态系统的影响等．     

Insect-damaged fossil leaves record food web response to ancient climate change and extinction

Plants and herbivorous insects have dominated terrestrial ecosystems for over 300 million years. Uniquely in the fossil record, foliage with well-preserved insect damage offers abundant and diverse information both about producers and about ecological and sometimes taxonomic groups of consumers. These data are ideally suited to investigate food web response to environmental perturbations, and they represent an invaluable deep-time complement to neoecological studies of global change. Correlations between feeding diversity and temperature, between herbivory and leaf traits that are modulated by climate, and between insect diversity and plant diversity can all be investigated in deep time. To illustrate, I emphasize recent work on the time interval from the latest Cretaceous through the middle Eocene (67-47 million years ago (Ma)), including two significant events that affected life: the end-Cretaceous mass extinction (65.5 Ma) and its ensuing recovery; and globally warming temperatures across the Paleocene-Eocene boundary (55.8 Ma). Climatic effects predicted from neoecology generally hold true in these deep-time settings. Rising temperature is associated with increased herbivory in multiple studies, a result with major predictive importance for current global warming. Diverse floras are usually associated with diverse insect damage; however, recovery from the end-Cretaceous extinction reveals uncorrelated plant and insect diversity as food webs rebuilt chaotically from a drastically simplified state. Calibration studies from living forests are needed to improve interpretation of the fossil data.