第十三章-全球变化与响应对策-恢复生态学.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,第十三章,全球变化及响应对策,第一节 全球变化现象,第二节 全球变化产生的影响,第三节 全球变化的应对策略,第一节 全球变化现象,一、全球变化的概念,(,一,),全球变化的定义,全球变化,(global change),是指地球生态系统在自然和人为影响下所导致的全球问题及其相互作用下变化的过程；,美国的,全球变化研究方案,一书中，将全球变化定义为：“可能改变地球承载能力的全球环境变化,(,包括气候、土地生产力、海洋和其他水资源、大气化学以及生态系统的改变,)”,。,概括地说，目前的全球变化生态研究是关于区域及全球变化趋势、原因、机制和效应的研究，主要由三个相互独立、相互依存的科学计划组成：,以研究气候系统中物理方面问题为主的世界气候研究计划,（,World Climate Research,Programme,，,WCRP,）,以研究地球系统中的生物地球化学循环及过程为主的国际地圈生物圈计划,（,International,Geosphere,and,Biosohere,Programme,，,IGBP,）,以了解导致全球环境变化的人类因素为主的全球环境变化的人类因素计划,（,International Human Dimension of Global Environmental Change,Programme,，,IHDP,）,一、全球变化的概念,(,三,),全球变化研究,全球变化研究的目的在于探索由于人类活动所引起的全球环境变化对人类赖以生存与持续发展的陆地生态系统与人类生存环境的作用及其反应，以期找出应对的科学策略，最大限度地减小全球变化的不利影响，使地球朝着有利于人类生存与持续发展的方向发展。,一、全球变化的概念,(,一,),土地利用和土地覆盖的变化,对全球变化研究而言：,土地利用变化是指人为土地利用方式的改变，以及反应土地利用目的的土地管理意图,土地覆盖变化是指土地物理或生物覆盖物发生的变化，包括生物多样性的变化、实际和潜在的初级生产力的变化、土壤质量的变化、径流与沉积率的变化等。,二、全球变化研究的主要内容,(,三,),人口增长,二、全球变化研究的主要内容,近几十年来，发展中国家的人口增长率一般都比发达国家高。众多人口给全球生态系统施加了巨大压力，人类活动正在改变着世界的运转方式，而且人类工农业活动以及对自然资源的耗费将对全球变化造成巨大的影响，人类正在改变着地球。,(,四,),生物多样性丧失,事实表明，随着全球人口的激增、人类经济活动的加剧，作为人类生存最重要基础的生物多样性也受到最严重的挑战。研究表明，物种灭绝的速率是人类干预出现之前自然速率的,100010000,倍。更为严重的是生物多样性的丧失是不可逆转的，一个物种一旦消失，就永远不会再现。,二、全球变化研究的主要内容,全球,CO,2,变化的,Keeling,曲线,二氧化碳浓度在近,200,年中增加了,25,，年均增加,0.5,。现在的增加速度更快，在美国夏威夷,Mauna Lao,的长期观测记录证实了这一点（,Keeling,曲线）,二、全球变化研究的主要内容,由于全球气候变暖，水分蒸发量必然增加，这将导致全球平均降雨量增加，但雨量增加也是不平衡的：,高纬度地区和极地增加幅度较大，且季节变化较大。在高纬度地区，因为高蒸发量土壤水分在夏季将减少，在冬季则增加。,在中纬度地区降水量也有所增加，但由于温度升高，蒸发量加大，积雪溶化提早，雨季也提前，故夏季也将更加干燥，土壤水分减少，内陆干旱矛盾可能在某些地区更为突出。,雨量增加的地区性差异和季节性变化，在某些地区可能导致严重的洪灾，但究竟哪些地区更干旱，哪些地区发生涝灾，尚难以定论。,二、全球变化研究的主要内容,GCM,模型,预测结果,全球平均增温,/,全球平均增雨量,/%,OSU,2.8,7.8,GFDL,4.0,8.7,GISS,4.2,11.0,UKMO,5.2,15.0,GCM,模型预测的,2050,年气温和降水变化,二、全球变化研究的主要内容,一、全球变化对农业生产的影响,(,一,),二氧化碳增加对作物生产的影响,对作物光合作用的影响,二氧化碳浓度升高，光合作用增强，植物生长加快，植物生产力提高；,C,3,植物（如小麦、水稻、大豆等）对二氧化碳浓度升高呈较高的正反应，但,C4,植物（如玉米、高粱等）对二氧化碳浓度增加的反应较弱。,对作物水分利用效率的影响,蒸发加快和蒸腾减少是否能达以平衡，目前尚难以预料,对作物品质的影响,二氧化碳浓度的升高可能会导致农作物品质的下降。,一、全球变化对农业生产的影响,(,二,),气候变化对农业生产布局的影响,温室效应会使大气温度升高，这样对热量有限的地区来说，可以延长生长季节；,在北半球高纬度地区农业生产区因气候变化而大幅度北移，因热量不足而分布区受限的作物的分布北界也会大幅度北移，山地分布上界会向上移动，这样中纬度和高纬度地区的作物布局和面积将会发生较大的变化。一些模拟研究表明，在北半球中纬度地区，若平均气温升高,1,，作物的北界一般可以向北移动,150200km,，而海拔向上移动,150,200m,。,一、全球变化对农业生产的影响,(,三,),气候变化与农业气候灾害,气候变暖会使热带风暴增强，从而对低纬度地区，尤其是海岸线上的农业有重大影响；,气温升高，大气热浪将会频繁发生，从而影响农业生产，像冬小麦主产区的干热风可能会使小麦大幅减产；由于气温升高，大气层中气流交换增强，大风天气会增加，风暴频率和强度都会有所增强，某些区域（如我国黄土高原地区）风蚀作用导致水土流失会加剧，从而影响农业生产；同时，温度升高会使某些要求低温春化阶段的作物受到一定的影响。,大气温度升高后会导致土壤耗水量加大，尤其是植被覆盖度低的干旱和半干旱地区耗水量会更大，旱灾会更严重地发生而威胁农业的发展。,一、全球变化对农业生产的影响,(,四,),气候变化与农业病虫害,全球气候变暖会使农业病虫的分布区发生变化：,低温往往限制某些病虫害的分布范围，气温升高后，这些病虫害的分布区可能扩大，从而影响农作物生长。同时温室效应还使一些病虫害的生长季节加长，使多世代害虫繁殖代数增加，一年中危害时间延长，作物受害可能加重；,在温带地区某些病虫害目前危害程度不大，但如温度升高，危害会加重；,全球温度和水分变化还可能导致害虫种间及它们的天敌种群问相互作用关系发生变化。,一、全球变化对农业生产的影响,(,五,),海平面升高对农业的影响,海平面升高，沿海岸线一些地势低下的农田可能会被淹没，同时会造成周围盐化土壤扩展，海潮、海岸侵蚀和海浪灾害会加剧。,如果海平面升高,1 m,全球可能会有,11 800,万农业人口的生计受到灾害威胁。据预测，到,2100,年海平面平均将升高,11.5 m,，埃及会损失,1,土地；而孟加拉国损失最大，可能达,17.5,的土地被淹没；另外中国、丹麦可能是农业损失较大的国家。,二、对土壤的影响,(,二,),气候变化对土壤枯枝落叶分解的影响,气候变化对枯枝落叶分解的作用是十分明显的。全球枯枝落叶的分解速率会加快。这是由于二氧化碳浓度升高，光合速率提高，生产力增加，输入到土壤中的枯枝落叶量会增加，但因温度效应，留存于土壤中的枯枝落叶总量相对减少，在海拔较高的山地和高纬度地区，土壤中总枯枝落叶留存量减少更明显。,二、对土壤的影响,(,三,),气候变化对土壤,N,动态的影响,气候变化的情况下，植被覆盖度、枯枝叶输入量、土壤条件都会受到影响，从而影响土壤中有机质的分解和稳定，影响,N,的动态；,在气候变化的情况下，全球土壤有机,N,库贮量也将减少，这同土壤,C,动态变化相一致。但在不同的生态系统中，其变化是不平衡的。这同样是受到土壤有机质输入和输出量变化的影响。,二、对土壤的影响,(,四,),气候变化对土壤生物多样性的影响,在大气二氧化碳浓度升高、气候变暖的情况下，地面植被的光合、生物生产的质和量要发生变化，因此，输入到土壤的有机物的质和量也会受到影响，从而影响到土壤微生物和土壤动物的种类组成；,实验研究表明，土壤微生物群落种类组成与其土壤所含的植物枯枝叶的种类密切相关，不同的生态系统类型土壤中的生物多样性受气候变化影响的程度是不同的。,(,一,),对植被结构的影响,美国南部的长序列调查资料显示，过去,100,多年中（,18601990,），受气候变化的影响，美国南部地区的植被结构发生了明显变化。,三、全球变化对植被的影响,(,三,),对植被分布格局的影响,三、全球变化对植被的影响,全球环境的变化，可使植被分布格局发生改变，即植被带迁移、一些物种和生态系统丧失。,温带山地仿真试验结果表明：气候继续变暖特定气候带的物种和生态系统可能消失，同时在很多山区,冰川的数量和覆盖区、永久冻结带、季节雪被等都会减少（引自,Child,2003,）。,四、全球变化对荒漠化进程的影响,赵宗慈利用,GFDI,、,GISS,、,NCAR,、,OSU,与,UKMO,5,个应用较广的全球大气与海洋环流模型的模拟研究结果表明：由于大气中二氧化碳浓度增加，将导致全球地面气温增暖大约,4,，其中引人注目的是中纬度地区土壤湿度可能减小，而荒漠化土地面积将扩大,;,Emanuel,等人预测，当大气中二氧化碳含量增大时，将导致气候变化，由此荒漠化面积会增加,17,。,第三节 全球变化的应对策略,一、全球变化的控制对策,全球变化是可能改变地球承载生命能力的全球环境变化，包括气候变化、土地利用和覆盖变化、养分生物化学循环变化、生物多样性丧失和生物入侵等内容。其中，气候变化是对生态系统健康和持续发展最为严重的全球气候变化现象之一。近年来，全球不同领域的科学家、政策制订者、管理人员通过广泛研讨和实证，一致认为,减缓,和,适应措施,是目前可用于响应气候变化影响的两大策略。,二、全球变化的减缓措施,(,一,),碳固定,碳固定,（,Carbon sequnstration,）,是指通过广泛植树造林，加强绿化，用植物光合作用大量吸收和固定大气中的,CO,2,。通过植被恢复重建，增加地表覆被，提高土壤的固碳能力，因为许多研究表明，退化土地是,CO,2,的源（释放,CO,2,的库），而健康生态系统是,CO,2,的汇（吸收,CO,2,的库）。,二、全球变化的减缓措施,(,二,),节能减排,温室气体,的排放量与能源的消耗量往往成正比，,近百年来全球大气中,CO,2,浓度的迅速升高，绝大部分是发达国家排放造成的，节能减排已成为减缓全球气候变暖的主要措施。其中最著名的两个国际公约：,气候变化框架公约,、,京都议定书,。,二、全球变化的减缓措施,(,三,),清洁生产,实行清洁生产，积极倡导绿色工业，增加资金投人，改进生产工艺，建立无（少）废工艺系统，加强废弃物无害化处理和循环利用，提高资源利用率。采取切实有效的措施，尽可能地削减排污量，实施产业生态工程，推动环保产业的发展，减少全球变化发生的潜在威胁。,三、全球变化的适应对策,全球变化的影响面广（如农业生产、资源利用、生命健康等）、影响范围大（全球陆地、海洋甚至南极），其适应对策需要区域和行业的协调行动。,目前，适应对策开展得较为成功的欧洲水资源管理和日本的海平面上升适应对策。,在水资源领域，欧共体制订了“水资源框架指南”，提出的气候变化适应性措施包括：长期观测、政策研究、制度建设、技术投资、空间规划和常规措施，在观察到趋势之上的洪水预防和管理海滨风暴潮以及缺水干旱管理等。,还有一些其他欧共体相关策略，例如，洪水风险评估和管理，专门管理由于气候变化导致的洪水风险问题；海域策略提供一个管理海域的一体化策略，并且制订欧洲海域适应性措施；渔业策略在管理欧洲鱼类数量方面起关键作用，并且将气候变化对鱼类的实际的影响也考虑在内；还有欧共体在干旱和水资源短缺方面的策略等，都提出了减少温暖气体的适应性措施。,三、全球变化的适应对策,（一）欧洲水资源管理,三、全球变化的适应对策,（二）日本海平面上升的适应对策,针对气候变暖、海平面可能上升的问题，日本制定了综合适应策略：建设海岸防护堤坝等工程技术措施防止海水入侵；,有计划地逐步改变当地农作物的种类和品种，以适应逐步变化的气候，例如，日本北部因为夏季过凉，过去并不种植水稻，或者产量很低。但是由于培育出了抗寒抗逆品种，现在连最北的北海道不仅也能长水稻，而且产量还很高，这将为海平面上升、耕地减少提供了良好的应对策略。,思考题,什么是全球变化？,全球变化对生态系统带来的主要影响是什么？,应用自己掌握的实际例证，说明全球变化现象。,结合查阅文献，说明全球变化的最新应对策略。,