沿海快速城市化地区能值生态足迹变化分析

当前我国经济的快速发展和生态环境之间的矛盾日益显著,不利于城市可持续发展。生态足迹目前已成为普遍接受的可持续发展指标,选定生态足迹改进方法——能值生态足迹模型,以城市化地区厦门市为研究区进行计算分析,以期发现快速城市化过程中可能面对的问题。首次计算分析了厦门市1980年至2010年的能值生态足迹动态变化,并对其可持续发展进行了评价。结果表明,30年间厦门市人均生态足迹需求从1980年的8.6 ghm2持续增长至2010年的52.8 ghm2,而供给方面的人均生态承载力却从1980年的181.2 ghm2持续下降为47.5 ghm2,2009、2010年该市由生态盈余转为生态赤字。同时,从生态足迹组分及其比例来看,30年间化石燃料用地和建设用地的生态足迹增长迅速,二者对厦门市人均能值生态足迹变化贡献最大,并且成为2000年后总体足迹中所占比例最大的组分,各自占比超过20%。结果分析显示,厦门市开始面临逐渐加重的生态环境压力,需要开始重视其可持续发展。因此调整厦门市的产业结构和控制城市化发展非常必要。一方面,应该降低第二产业的比例,降低对化石能源的使用,同时促进第三产业的发展和第一产业的现代化,以此为城市提供更多的资源供给并降低资源需求,特别是化石能源的需求。     

气候变化影响与风险研究的理论范式和方法体系

以全球变暖为主的气候变化将会在本世纪持续,针对气候变化影响与风险而采取适应和减缓措施,得到了国际社会的广泛认同。然而,气候变化影响与风险研究领域理论和方法并不规范,研究结果缺乏可比性。基于科学哲学家库恩提出的理论范式和构造范式概念,梳理、集成气候变化影响与风险研究的"脆弱性-要素分离-不确定性-风险"理论框架,总结相应的方法体系包括实地观测与科学实验、数值模型和统计方法、风险定量化评估框架等。气候变化影响与风险研究应遵循理论范式"四要素"的逻辑关系,综合运用多种分析方法,力求相关研究的整体性和系统化,以利增强气候变化影响与风险研究的科学性及其成果的应用指导意义。     

周边区域湿地景观变化对洪河保护区涉禽栖息地的影响

以三江平原洪河国家级保护区及其周边3个农场为研究区域,利用GIS技术和栖息地评价模型方法,探讨了周边区域湿地景观变化对保护区内景观结构以及丹顶鹤、东方白鹳栖息地的影响。结果显示：（1）自1983年区域土地开发以来,周边区域湿地景观面积减少了63％,景观类型多样性趋于单一化;（2）保护区内湿地景观结构改变明显,类型多样性呈降低趋势,丹顶鹤和东方白鹳栖息地面积和空间分布均发生变化;（3）保护区与周边区域湿地景观连通度降低了70％,其结果严重改变了保护区与周边区域的景观生态联系,削弱了保护区原有湿地景观多样性和涉禽栖息地功能;（4）必须从景观尺度,恢复保护区周边一定面积的湿地景观结构,维持保护区与周边区域适当的景观生态联系,是有效管理和维护保护区可持续发展的最佳手段之一。     

流域土地利用变化对不同重现期洪水的影响——以奉化江皎口水库流域为例

土地利用变化对流域洪水过程产生显著影响,并导致设计洪水发生变化。为进一步指导流域防洪及水库洪水设计,以浙东沿海奉化江皎口水库流域为例,应用HEC-HMS水文模型模拟分析土地利用/覆被变化(LUCC)对不同重现期暴雨洪水事件的影响。结果表明,流域内1985—2003年土地利用变化引起不同重现期洪水过程与洪水量级发生改变,其中,洪量和洪峰均增加,洪量较洪峰变化明显。LUCC对小洪水过程影响更明显,5年一遇以上洪水的洪峰和洪量分别平均增加3%和7.6%,而小于2年一遇洪水的洪峰和洪量分别平均增加5.41%和11.91%。同时,LUCC使100年、50年和25年一遇洪水重现期分别提前了15、6a和2a,即其对量级最高的特大洪水的重现期影响最大。此外,不同的土地利用转变方式对洪水的影响程度不一,其中,林地向裸地转变对洪水影响最大,林地向灌草地转变次之,林地向耕地变化对洪水影响最小,且这种差异性在低重现期洪水表现更明显。     

面向生态系统服务的森林生态系统经营:现状、挑战与展望

森林生态系统是地球陆地生态系统的主体,它具有很高的生物生产力和生物量以及丰富的生物多样性,对全球生态系统和人类经济社会发展起着至关重要和无可替代的作用。伴随着人口的不断增长和经济社会的迅猛发展,对森林资源和森林生态系统服务的需求不断高涨,而且人类对森林资源价值的认识也发生了很大程度的改变。推进森林资源可持续经营,增加森林总量、提高森林质量、增强生态功能,已成为中国林业可持续发展乃至推进中国生态文明建设和建设美丽中国的战略任务。本文全面综述了森林生态系统经营发展历程,分析了森林生态系统经营的现状和存在问题,在此基础上,提出整合基于生态系统管理与满足现代人类福祉对森林多重需求的新的森林生态系统经营理念,面向生态系统服务的森林生态系统经营理念是未来的发展趋势。森林经营发展战略表现为:1)从单纯的森林面积数量扩张,转变到提高单位面积的森林生产力和森林质量;2)从单一追求木材生产逐步转变为多目标经营,将森林林产品单一的经营目标转变为广泛的生态、经济和社会等多目标经营;3)森林经营重点从林分水平转变为森林景观的经营,强调森林景观的时空异质性和动态变化,权衡和协同多种生态系统的服务功能,倡导森林景观的多样性和连通性,提高森林与其它土地利用模式镶嵌构成的复合景观的可持续性和稳定性,增强森林生态系统对气候变化影响的适应能力;4)森林生态系统经营将从依赖传统经验的主观决策转变为信息化、数字化和智能化的决策,发展森林生态系统经营决策支持系统和森林景观恢复与空间经营规划系统。     

40年岷山地区白河自然保护区川金丝猴的生境格局动态

好的生境质量是野生动物生存和繁衍的必备条件,生境质量的变化将对动物的生存产生深远影响,定量客观的评估生境变迁过程显得尤为必要。川金丝猴作为我国一级保护动物,评定其生境质量变化过程有利于制定有效的保护措施。3S技术的不断发展与广泛应用为研究川金丝猴生境格局的动态变化提供了有利的工具。以岷山白河自然保护区为例,利用陆地资源卫星的MSS/TM/OLI遥感影像,并基于专家知识的决策树分类方法对遥感影像进行分类,获取了5个时期的覆被类型空间分布图;根据NDVI与郁闭度的相关性获取了研究区郁闭度的时空变化信息。然后,通过对野外观测数据的数理统计与空间分析,获取了川金丝猴的生活习性特征,并结合AHP方法构建了川金丝猴生境质量的评价体系,对5个时期的生境质量进行了评价,最后定量分析了40年来川金丝猴的生境格局的动态变化趋势。研究表明,近40年来白河自然保护区内及周边的生境经历了由良好到不断恶化,再到逐渐恢复的过程,其中最适宜和适宜生境呈现先降低后逐渐升高的趋势,而不适宜和勉强适宜则表现为先增加后减小的趋势。1975—1982年时段内,各生境等级变化剧烈,尤以最适宜和不适宜等级变化显著,生境质量整体呈恶化趋势;1982—1994年,各生境等级变化剧烈程度较前一时期有所缓和,生境质量得到较大改善,呈良性发展趋势;1994—2003年时段内,研究区内生境质量进一步改善,环境恶化状况得到了缓解;2003—2014年时间段内整体质量改善的速度明显减缓,生境质量达到平衡状态。除1975—2014时段外,前4个时段的各综合变化指标呈现递减趋势,前期生境等级变化剧烈,后期趋缓。气候变化和人为干扰为导致生境变化的主要因素,其中20世纪80年代生境变化与气候变化关系密切,而20世纪90年代之后人为干扰因素明显增加。研究有助于理解气候变化与人为干扰背景下,川金丝猴生境格局时空变化特征,为野生濒危动物生境保护管理和政策制定提供科学依据。     

Meta‐analysis suggests negative,but pCO2‐specific,effects of ocean acidification on the structural and functional properties of crustacean biomaterials

Crustaceans comprise an ecologically and morphologically diverse taxonomic group. They are typically considered resilient to many environmental perturbations found in marine and coastal environments, due to effective physiological regulation of ions and hemolymph pH, and a robust exoskeleton. Ocean acidification can affect the ability of marine calcifying organisms to build and maintain mineralized tissue and poses a threat for all marine calcifying taxa. Currently, there is no consensus on how ocean acidification will alter the ecologically relevant exoskeletal properties of crustaceans. Here, we present a systematic review and meta‐analysis on the effects of ocean acidification on the crustacean exoskeleton, assessing both exoskeletal ion content (calcium and magnesium) and functional properties (biomechanical resistance and cuticle thickness). Our results suggest that the effect of ocean acidification on crustacean exoskeletal properties varies based upon seawater pCO₂ and species identity, with significant levels of heterogeneity for all analyses. Calcium and magnesium content was significantly lower in animals held at pCO₂ levels of 1500–1999 µatm as compared with those under ambient pCO₂. At lower pCO₂ levels, however, statistically significant relationships between changes in calcium and magnesium content within the same experiment were observed as follows: a negative relationship between calcium and magnesium content at pCO₂ of 500–999 µatm and a positive relationship at 1000–1499 µatm. Exoskeleton biomechanics, such as resistance to deformation (microhardness) and shell strength, also significantly decreased under pCO₂ regimes of 500–999 µatm and 1500–1999 µatm, indicating functional exoskeletal change coincident with decreases in calcification. Overall, these results suggest that the crustacean exoskeleton can be susceptible to ocean acidification at the biomechanical level, potentially predicated by changes in ion content, when exposed to high influxes of CO₂. Future studies need to accommodate the high variability of crustacean responses to ocean acidification, and ecologically relevant ranges of pCO₂ conditions, when designing experiments with conservation‐level endpoints.     

内蒙古土地利用变化对生态系统防风固沙功能的影响

土壤风蚀是内蒙古的严重环境问题之一。在对内蒙古2000年到2010年的土地利用变化特征进行分析的基础上,分析了内蒙古土地利用变化的主要特征,以RWEQ模型估算了内蒙古2000年和2010年的固沙物质量,采用空间统计分析评估了固沙功能对土地利用变化的响应,结果表明:(1)2000—2010年土地利用变化以城镇高速发展、草地和湿地面积锐减、林地灌丛有所恢复以及荒漠环境改善为主要特征。(2)2000—2010的十年间内蒙古固沙物质总量增长了17.75%,草地总面积虽有所降低,但是部分区域草地覆盖度的上升增强了草地固沙能力,而林地的固沙物质量则由于农田、草地改为林地的短期内地表保护力的下降而有所降低。(3)十年间农田退耕还草、荒漠环境的改善、草地质量提高等土地利用变化方式有益于生态环境质量的提高,使生态防风固沙功能得以增强,造成固沙物质量提高了约0.25亿t。(4)农田开垦、城镇发展、荒漠化发展、湿地萎缩以及草地的退化等土地利用变化会使生态环境质量降低,生态系统防风固沙功能下降,累计造成的固沙物质量的减少总量约为0.19亿t。从十年间综合来看,内蒙古的土地利用变化对区域固沙功能有一定的增强作用,但是尚存在城镇发展过快、草地湿地转化压力过大、草地退化、荒漠化对固沙功能的弱化问题,需要在今后的土地利用规划和管理工作中予以改进以进一步增强区域固沙功能,构建北方地区生态安全屏障。     

The ecology of the planktonic diatom Cyclotella and its implications for global environmental change studies

The fossil record of diatoms in lake sediments can be used to assess the effects of climate variability on lake ecosystems if ecological relationships between diatom community structure and environmental parameters are well understood. Cyclotella sensu lato taxa are a key group of diatoms that are frequently dominant members of phytoplankton communities in low‐ to moderate‐productivity lakes. Their relative abundances have fluctuated significantly in palaeolimnological records spanning over a century in arctic, alpine, boreal and temperate lakes. This suggests that these species are sensitive to environmental change and may serve as early indicators of ecosystem effects of global change. Yet patterns of change in Cyclotella species are not synchronous or unidirectional across, or even within, regions, raising the question of how to interpret these widespread changes in diatom community structure. We suggest that the path forward in resolving seemingly disparate records is to identify clearly the autecology of Cyclotella species, notably the role of nutrients, dissolved organic carbon and light, coupled with better consideration of both the mechanisms controlling lake thermal stratification processes and the resulting effects of changing lake thermal regimes on light and nutrients. Here we begin by reviewing the literature on the resource requirements of common Cyclotella taxa, illustrating that many studies reveal the importance of light, nitrogen, phosphorus, and interactions among these resources in controlling relative abundances. We then discuss how these resource requirements can be linked to shifts in limnological processes driven by environmental change, including climate‐driven change in lakewater temperature, thermal stratification and nutrient loading, as well as acidification‐driven shifts in nutrients and water clarity. We examine three case studies, each involving two lakes from the same region that have disparate trends in the relative abundances of the same species, and illustrate how the mechanisms by which these species abundances are changing can be deciphered. Ultimately, changes in resource availability and water clarity are key factors leading to shifts in Cyclotella abundances. Tighter integration of the autecology of this important group of diatoms with environmental change and subsequent alterations in limnological processes will improve interpretations of palaeolimnological records, and clarify the drivers of seemingly disparate patterns in fossil records showing widespread and rapid changes across the northern hemisphere.     

2004-2013年珠江流域植被变化及其胁迫分析

植被对区域气候调节、水文循环等有着重要作用,在近年来中国南部地区极端气候频发的背景下,研究植被变化及胁迫意义重大。以珠江流域为研究区,利用MODIS EVI分析了植被的变化规律,并通过美国军事气象卫星DMSP灯光数据和气象数据探讨分析了人类活动和自然环境对植被变化的胁迫。结果显示：2004年到2013年期间珠江流域内年平均EVI介于0.33-0.38之间,EVI从高到底依次是常绿阔叶林 > 混交林 > 多树的草地 > 常绿针叶林 > 草地,不同植被类型的EVI变化趋势基本一致,同一植被类型EVI年际变化较小,其中混交林和草地年际最大变化量分别为0.07和0.04,而常绿阔叶林、常绿针叶林和多树的草地年际最大变化量均为0.06;在2004年至2013年年间,城市化水平增长了约71%,其年发展变化与EVI的年变化趋势相反;通过对比分析发现珠江流域人类活动对植被变化影响高于自然环境,即DMSP灯光变化与EVI变化的相关系数明显高于气温和降水。