全球生态系统.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二节 全球生态系统,作者：郭琳,点击添加标题,厄尔尼诺,点击添加标题,氮循环,气候变暖,生物多样性,1,、大尺度大气,-,海洋系统对于生态系统的全球影响。,2,、土地利用和景观的变化对于生物多样性的影响。,3,、人类活动通过人工固氮对于全球尺度氮循环的影响。,4,、人类活动通过增加大气二氧化碳对于全球温度的影响。,大气臭氧浓度随高度的变化,臭氧的浓度随高度的分布，具有不连续或突变现象。大气中,O,3,主要存在于,10,50 km,的大气层中，绝大部分集中在平流层，对流层只占了,10%,左右。近地面层臭氧含量少，从,10 km,高度开始增加，到,35,40km,高度浓度达到最大值，称为,“,臭氧层,”,，再往上逐渐减少，到,50Km,以上就极少了。这是由于不同高度上,O,3,的形成条件不同造成的。,可见光,大气逆辐射,吸收,O,3,CO,2,，,H,2,O,地面辐射,CO,2,，,H,2,O,大气逆辐射的量，取决于大气中,CO,2,，水汽的量。,“,太阳暖大地”,“,大气还大地”,“,大地暖大气”,太阳辐射,大气的保温作用,1,2,3,厄尔尼诺,全球氮循环,全球土地利用格局与生物多样性,全球生态学,4,5,大气二氧化碳浓度与全球气候变暖,全球生态学研究与工具,蝴蝶效应,一、厄尔尼诺,-,南方涛动的生态影响,大尺度大气和海洋系统在全球范围内对生态系统产生的影响称,El Nino,现象。,通常在每年的圣诞节期间在秘鲁西海岸出现暖流，因此称,El Nino,（义为,Christ child,）,在,El Nino,过程中，大风暴形成的地点向东移动。,在东热带太平洋出现的海面温度低，平均气压较高的现象称,La Nina,在此期间，太平洋形成的风暴向西移动。,El Nino,和,La Nina,分别代表了,ENSO,周期的两个极端的气候现象,秘鲁鯷鱼,鹈鹕,厄尔尼诺现象对海洋生物种群的影响,美国大盐湖,澳大利亚,红大袋鼠,陆地生物种群,湖泊生态系统,海洋生物,厄尔尼诺现象发生时，秘鲁渔场的鱼大量死亡，其成因有以下几种可能：,1.,温暖海水大规模南下，改变了鱼类的生存环境，导致鱼类的大量死亡。,2.,东南风减弱，使上升补偿流减弱，营养盐类减少，浮游生物减少，鱼类缺乏食物死亡。,3.,水温升高，海水的含氧量等物理、化学成分改变，使鱼类死亡。,秘鲁渔场是由秘鲁沿岸的上升补偿流形成，而补偿流的形成和东南信风密切相关。同时，秘鲁寒流冷海水上泛，带来丰富的营养盐类和浮游生物，从而形成冷水性渔场,暖流赶走了鹈鹕的主要食物，秘鲁渔民不得不给鹈鹕喂食,PICTURE,鹈鹕,美国大盐湖,Great Salt Lake,位于北美洲内陆，受到,1982,1983,年的厄尔尼诺现象的影响降水量明显高于往年，其水位升高,3.7m,，盐度由,100g/L,降至,50g/L,由于,Great Salt Lake,湖水的盐度高于海水约,4,倍，所以只有很少一部分耐盐生物能够存活，但是随着盐度的下降，物种得以入侵（捕食性昆虫）并使得小虾由,12000,个,/,米,3,降至,74,个,/,米,3,，藻类大量生长，湖水变得混浊，营养元素含量减少,1987,1990,年湖水盐度才恢复,澳大利亚,El Nino,带来澳洲的干旱，,La Nina,带来澳洲丰富的降水。因此，在澳洲,ENSO,的影响表现为干旱期和丰富降水期的交替出现。,PICTURE,蛇麻草,24,厄尔尼诺与袋鼠种群数量的关系,降水的减少会导致袋鼠的食物来源减少，雌袋鼠性成熟时间会推迟（,15,到,20,个月推迟到,3,年）,袋鼠种群数量随降水而波动,天然氮,13010,12,g,人工固氮,13010,12,g,14510,12,g,轮种、混种豆科植物和苜蓿等大约每年增加,30,10,12,工业途径生产氮肥大约每年,80 10,12,汽车和其他内燃机产生的大约每,25,10,12,二、人类活动与全球氮循环,陆地上生物固氮总量每年,100,10,12,海洋中生物固氮总量每年,20,10,12,雷电固氮每年,10,10,12,另一个报道认为，通过化学燃料，包括内燃机、发电机等产生的每年,35,10,12,人工固氮,20,世纪初，德国化学家,F.Haber,发明了用氮和氢合成氨的技术，开创了人工固氮的时代。并在,1919,年获得诺贝尔化学奖。,100,200,0,陆地固氮,海洋固氮,雷电固氮,化石燃料,工业固氮,作物固氮,天然固氮,人工固氮,人工固氮总量以超过天热固氮总量,最早的合成氨工厂于,1913,年出现在德国，年产量仅,6000,吨。,二次世界的大战以后的,50,年代，年产量开始迅速增加，到了,80,年代末就到达到了,80,10,12 g,年产量。,第二次世界大战以后氮消费量的指数式增长是与世界人口的指数增长平行出现的。,0,1,2,3,4,5,6,100,40,60,80,1990,1950,1975,世界人口,10,9,氮肥消费量,10,12g,20,世纪全球氮肥消费与世界人口增长,合成氮的发展,人工固氮对于全球碳循环的不利后果,全球变化,局部卫生,深至地下水,高达同温层,可耕土壤的酸化,造成水体富营养化,水体硝酸盐,NO3,浓度对于生物是危险的,-,蓝婴病,污染,水体,土壤,生物多样性下降,一氧化二氮，由细菌作用于土壤中硝酸盐。,笑气,1772,年，英国化学家普利斯特利发现了一种气体。他制备一瓶气体后，把一块燃着的木炭投进去，木炭比在空气中烧得更旺。他当时把它当作“氧气”。但是，这种气体稍带“令人愉快”的甜味，并且溶解度也大得多。它是什么，成了一个待解的“谜”。,事隔,26,年后，普利斯特利实验室来了一位年轻的实验员，他的名字叫戴维。凡是他制备的气体，都要亲自“嗅几下”。当戴维吸了几口这种气体后，奇怪的现象发生了：他不由自主地大声发笑，还在实验室里大跳其舞，过了好久才安静下来。因此，这种气体被称为“笑气”。,戴维发现“笑气”具有麻醉性：“我并非在可乐的梦幻中，我却为狂喜所支配；我胸怀内并未燃烧着可耻的火，两颊却泛出玫瑰一般的红。我的眼充满着闪耀的光辉，我的嘴喃喃不已地自语，我的四肢简直不知所措，好象有新生的权力附上我的身体。”不久，以大胆著称的戴维在拔掉龋齿以后，疼痛难熬。他想到了令人兴奋的笑气，取来吸了几口。果然，他觉得痛苦减轻，神情顿时欢快起来。,汉弗莱,戴维,普利斯特里,他在同温层中与氧反应，破坏臭氧，从而增加大气的紫外线辐射,它在对流层作为温室气体，促进气候变暖,一氧化二氮值得重视的两个过程,2000,年,9,月,6,号,臭氧层破坏,臭氧层破坏,1985,年英国南极探险家,J.C.Farman,提出南极出现,“,臭氧空洞,”,臭氧空洞形成的原因,人工合成的含溴和含氯的物质：哈龙、氟利昂等,甲烷,氧化亚氮,一氧化碳,二氧化碳,臭氧层层破坏的危害,对人体健康的影响,引发和加剧咽部疾病、皮肤癌和传染性疾病,对生态系统的影响,植物形态改变、生物蛋白质和核酸分子结构破坏、生物多样性降低,对空气质量和全球变暖的影响,对材料的影响,加速建筑、喷涂、包装及电线、电缆等尤其是高分子材料的老化,三、大气二氧化碳浓度与全球气候变暖,图为,1921,年拍摄的西藏绒布冰川,。,2007,年，绒布冰川,14,万年前全球,CO2,明显上升，随后逐渐下降,近,1000,年来,CO,2,浓度的变化,03,01,02,近十六万年大气二氧化碳浓度的变化与全球温度变化相平行，即二氧化碳浓度与高全球温度一致,近二个世纪来，大气二氧化碳浓度增高很多,大气二氧化碳的高浓度，很可能与工业革命中大量消耗化石燃料有关,结论,01,02,03,04,排干沼泽以建设城市和机场,砍伐森林、开垦草场以发展农田和牧场,围海围湖造田，改变河道以调节淡水的分布,建设高速公路以发展交通,四、全球土地利用格 局与生物多样性,人类主要通过,农业,和,城市化,改变了土地利用格局，至今大约有,3/1,到,2/1,的地球上无冰陆地面积已经失掉了原来面貌。,热带雨林生态系统的重要意义,1,、热带雨林生态系统支持了全球物种多样性的一半或者更多。,2,、热带雨林面积的大规模减少影响全球的气候。,Vitousek,认为，土地利用格局的变化是威胁全球生物多样性的重要原因。下面以热带雨林面积迅速减少为例，说明土地覆盖度变化对生物多样性的影响及机制,39,世界热带雨林的分布,小森林片段暴露的边缘相对地较长，那里就有更多的风和太阳辐射，两者结合改变了片段内部的物理环境，即片段边缘比较热、干燥和具有更强的太阳辐射。,森林斑块大小与间隔程度对于森林面积减少的影响,物理环境的变化影响了群落结构，森林片段边缘上的乔木死亡率比较高林冠层更加稀薄，而林下植被更加稠密,片断化也影响许多动物类群的多样性，包括猴、鸟、蜂和食腐肉和粪便的甲虫。某些动物种群的减少将影响到生态系统的关键过程，例如传粉和分解过程,五、全球生态学研究与工具,研究新工具：,卫星遥感、超级计算机（进行复杂的全球模拟研究）。,研究现状：,美国长期生态研究网（,LTER,）、中国科学研究院站台网已经建立、,1993,年第一次国际长期生态研究网会议。,谢谢观赏,资料可以编辑修改使用,学习愉快！,课件仅供参考哦，,实际情况要实际分析哈！,感谢您的观看,