植物对全球气候变化的响应

植物对全球气候变化的响应生命科学学院CYX

全球气候变化的概念：

全球气候变化是指全球气候平均值和离差值两者中的一个或两者同时随时间出现了统计意义上的显著变化。

导致全球气候变化的原因

全球气候变化表现在多个方面例如：北极气温在过去100年间已经增加到全球平均温度的2倍，冰覆盖量以每10年3%～5%的速率下降，而多年厚冰覆盖量以每年7%～10%的速率下降，俄罗斯的河流排泄量在增加，永久冻土正在融化,陆地积雪覆盖在减少。此外，在过去几年,格陵兰冰原已经损失了巨大的边缘,远远超过内部的增加积累量。一、气温升高

近百年来气温升高速度明显加快，且有越来越快的趋势。

温度地质年代增加率为0.0001℃/年或0.00001℃/年,而近百年的温度增加率是约1℃/100年≈0.01℃/年,是地质年代的100—1000倍[1]。

下图显示了1850年以来,全球平均的地表温度的变化及同时段的线性趋势。从图中我们可以明显的看出1850年以来全球平均气温呈现上升趋势。相对于1961—1990年的气候平均值。平滑曲线(蓝线)代表10年尺度的变化。从1850—1899时段到2001—2005时段总温度增加为0.76±0.19℃。二、CO2浓度升高

CO2浓度也在明显升高且有加快趋势。

现在温室气体的测量表明，CO2已从工业化前(1750年)的280ppm增加到了2005年的379ppm。2005年CO2的大气浓度值已远远超出了根据冰芯记录得到的65万年以来浓度的自然变化范围(180—280ppm)。并且近10年(1995-2005年)来CO2大气浓度的增长率(每年1.9ppm)比过去有连续直接大气测量以来的增长速率(1960—2005:每年1.4ppm)要高很多。

下图为过去10000年大气CO2浓度的变化(相对于2005年).这是从冰芯资料分析和仪器测量得到的.纵坐标是CO2的浓度,单位为ppm[2]。从图中我们可以直观的看到近50年来CO2的浓度显著上升。三、冰川融化

世界各地冰川变化观测和研究表明，小冰期结束以来全球范围内冰川退缩成为主导趋势。据IPCC小组估计，1960-1990年期间，山地冰川的总体物质平衡为-120±50Gt/年，相应地对海平面上升的贡献约为0.33±0.14mm/年；1990-2004年时段则增到-230±66Gt/年，海平面平均上升0.63±0.18mm/年，山地冰川物质平衡的变化对海平面的上升贡献很大[3]。阿尔卑斯山1850-1975年冰川面积缩小了35%，而到2000年，这一比例增至50%4]。南美冰川面积已由1950-1980年的2700~2800km2消减至20世纪末的不足2500km2[5]。近50年来中国西部82.2%的冰川处于退缩状态，冰川面积减少4.5%[6]。四、其他

此外，还有降水量变化，气温日较差降低，极端天气增多等。冰雹全球气候变化对植物的影响全球气候变化对生态系统的影响全球气候变化对农作物产量的影响植物对气候变化生理生态响应的不确定性全球气候变化对生态系统的影响

气候变化已经或正在对全球的生态系统和生物多样性产生着显著影响。

包括使生态环境退

化或丧失,物种灭绝

速度加快，物种分布

范围发生变化，生物

物候期和物种繁殖行

为发生改变，种间关

系发生变化等。全球气候变化对农作物产量的影响CO2浓度升高温度升高CO2浓度升高与温度升高的交互作用降水的变化气温日较差（DTR）的变化极端天气气候事件气候变化的综合影响

1、CO2浓度升高

野外环境控制试验及模型研究表明，随着CO2浓度增加,作物产量呈增加趋势。同时研究也表明，CO2浓度增加对不同类型作物产量的影响有明显差异,其中C3类作物增长率明显大于C4类作物，在CO2浓度为550μmol/mol时，C3和C4类作物的产量将分别增加10%-20%和0%-10%,这可能是由于C3和C4类作物对CO2的同化途径和CO2浓度饱和点不同决定的。

一些学者最近也指出,模型预测结果也许过高地估计了CO2浓度升高对作物的影响，因为植物生理学家和模型研究者认识到，现实状况下存在着许多制约因素，例如虫害、杂草、营养状况、资源的竞争、土壤水分和空气质量等,从而抵消掉了CO2浓度增加带来的正效应。尽管目前已经将基于过程的模型应用在估算气候和CO2浓度变化对产量可能产生的影响上，有些研究还考虑了水和氮素对作物产量的限制作用，但仍需进一步在长期及大尺度上开展CO2浓度升高所带来的影响的研究,开展气候和CO2浓度变化对作物生长和产量的共同影响研究,尤其是在限制状况下的研究是十分必要的。2、票温度亲升高许多粉研究而表明池，随店着温患度升辱高作梅物中笼的干连物质莫及产闪量会棍下降鸭。庸对删稻类站作物贤而言药，温续度的番升高喷首先矿会影降响稻愚穗的律不育剃率，乌在开鸣花期魂高温泼会阻同止花兵粉囊屋裂开败和花个粉散各发，减致使舱授粉穗率和膀谷粒永数量膨降低啊，不猾育率洒上升扛，产言量下织降知。温发度升里高还副会改厕变作乒物的闯生长阻速率距和生纽奉育期遥长度决,从恨而影板响产榆量。蛮温度经升高裙延长两了作医物的彩全年务生长叠期,脚这对轻无限粪生长银习性集或多旋年生眠作物码以及肤热量乱不足倘的地警区有商利,兆但对挪生育境期短变的作问物生眯长不残利。肃温度痕升高锅使作狗物生搁长发边育速斯度加饰快,控生育键期缩仁短。眯研究谷表明驰,作哀物生村长期贸间气括温每败升高班1℃讯，水懂稻生逃育期锻将缩酸短7卖～亚8d宽,霞冬小膊麦生窜育期忆将缩开短1饿7d钩,这镰就减悄少了城作物演光合睁作用箭积累戒干物润质的泉时间攻。由摘此,彩夜间测温度涝升高赤条件单下,蔬玉米牌、小至麦和易大豆茶产量芦的降锣低并尝不能织全部螺归因台于夜河间呼逮吸速币率的擦升高推,水饿分利符用效阁率的捐降低右和生追育期悔的缩恩短也滥是导武致作与物产患量下口降的笑原因烈之一川。3、CO呜2浓授度升但高与帆温度跟升高铸的交狠互作靠用二者亭的交敢互作齐用表陈现在威以下染几点绝：（1）随着雄大气贝CO夸2冻浓度大的升瓶高,绵净光符合速顶率的图最适守温度雪会增赛加5稻～10狂℃；（2）CO盘2序浓度呈的升冶高会逮降低差光呼孟吸膊，从宪而增犯加净炒光合康速率贿。（3）当温扔度接咏近作归物所粗能承新受的圆上限堵温度岩时，模不管肃CO化2浓场度如旷何,抹此时寄的温油度都顾会对焦产量浑产生肿抑制师作用遣。（4）温度要的升逗高还枯可能确会限控制或狮改变优CO涉2狱浓度塌给作宇物带营来的亏影响抓。（5饱）作物纪生长葡期间否温度小的升知高增晴加了商作物粮对水追分的继需求岗,这冠会间卸接地诉降低适CO川2确浓度酸的正到效应赴。因此糊不可蛋单纯联说二走者可拉以增迅加或蔑减少贝作物攻产量否。4、降水叮的变所化降水凝的增牙加或榨减少筑可能摆会改甘变土喂壤的叶蒸发喊、冠啄层的陵蒸腾框和土顾壤水送分含撒量,叛这些罢因素宝反过额来又俊会对嗓植物财的功心能以脉及水惧分的露收支棚产生担影响战。在吓干旱浪和半股干旱浪环境践条件凑下，傍降水拥格局样的变芽化对纺生态弄系统吉机理榜的影书响甚都至超爽过了疮CO爬2浓患度和师温度散升高宗单一签因子评或两蜜者共领同作餐用的泻影响示。除降报水量赞减少妈及分俊配不坛均给椒农业喊生产张造成料损失彻外,沾极端晓降水届事件疑的发顶生(瓣如暴馋雨)痒也会笋给作火物产填量带新来影捧响。5、气温疮日较徐差（筹DT掌R）弃的变框化白天播温度双增加太与夜诱间温岗度增游加会功对作悦物生管长产民生不章同的厉影响蒜，作冰物的蝴产量坑会随回着D谎TR颤的变添化而卖发生院改变东。若邪日平寇均气增温不戒变，姓DT湖R变总大对造产物忙生长脏有利识有弊驰。一方能面,阀DT纵R的领增加器会使蛛作物毯产量忧下降肠。这促是因辆为日引最高壮气温办的增誓加会致导致伍水分幕胁迫者发生陡，光伏合速册率下屿降而既且与年DT彩R毛升高传相联乞系的柱日最码低温辰度的谱降低勾也可回能会路对寒安冷地番区的轻作物绪产生价冻害饲或造暂成死忠亡从风而导吧致减窑产。另一扩方面腔,浸在某拿些情炉况下嘴，D忍TR鬼的增事加往洞往与衡较高叹的太庄阳辐给射相矮联系海，这拌对作根物产蔽量形替成非矿常有丢益,恼尤其烦是在邮施肥姻和灌妖溉良刊好的踏土地初上。遭在作合物生捡长和察灌浆歇速率堵对最标高和旺最低践温度牺较敏阔感的过情况因下,随较低魔的夜摄间温井度会般使作蓄物生及育期聪变长嚼,从垄而可障以生膏产出懂更多沃的干乞物质舍。较嫂低的冤夜间园温度冠还会从使一秧些水智果和狡坚果束树作掏物受级益,如DT薄R的厨增加妖对它竭们的址生长小十分落有利烟。6、极端厚天气直气候辩事件短期事的极它端气布候事收件,锣例如习高温农、暴匀雨和去洪水虚,以从及长姜期(术一年显内或瓣几十虏年)臭的气拆候极稳端事郊件和德大尺企度的役大气筋环流带变化柔,例控如厄脊尔尼乳诺和彼南方谈涛动蜓均会胁对作赛物生离产产市生重轧要的粗影响瞎。7、气候识变化按的综桑合影度响气候贱变化歇不仅俯直接拒影响陕作物敌的生贩长发饿育和树产量舅形成麻过程胡,而亿且还悬可能核影响跟作物恒布局肾、种循植制饥度和寸农技伸措施再等。植物芹对气混候变半化生赚理生殃态响疯应的中不确涌定性植物忆对气省候变舒化生恰理生格态响终应的返不确男定性祥包括撇植物驶响应性模式清的复膜杂性吹、多吓样性估及可丘变性腾等。造成窑这些狠不确齿定性做的主获要原绑因包完括:(1)利用景空间堆代替具时间换的样幻玉带研衣究中菌,往罗往忽陵略了类植物智的非孟线性典响应。(2猾)愁样带右及定凤点研酿究中拣,由佛于各院种气洽候因瓜子的羞耦合货,很连难确份定各输种气糠候因折子对第植物赵生理涝生态牵学特羽性的影响。(3语)斯定点坛控制浮实验姑中往龟往忽肉略了喘植物迁对气工候变眨化的加适应捆性,铺使实洞验结幼果很迈难代申表更格长时典间尺愧度上僚的反许映模旗式;(4倾)条在相素同的倚气候茧变化该条件肯下,燃不同若植物乖的响般应有锦可能温存在秃明显扭差异。植物合如何秋适应谣气候替变化气候吨变化裁会影崭响许腹多地坡区的吉气候桑。物喜种的蛾生存责能力楚将依拆赖于轮对新蝇环境玻的适悟应性洽。对颂中国弯东北顺地区殿植物扶的调细查研惕究显让示，龟植物加拥有协多种喷适应询性，宿这就足使之哑能够仙在过秩量的明降水绘下茁需壮成富长。侧适应合性的蹲多样卫化对砌未来大植物氏的生描存发彩展来夏说是车个好兔兆头劣。科学修家对一正种叫呢羊草摊的中杀国植薯物进历行了温适应帐性研秀究，防发现耻它能拍够通毫过改疲变自胀身的泊生理押结构渔和解敌剖结筐构来芒应对樱气候愿变化址。在中畜国东密北部快，气框候随闹地区橡变得溪越来乡丰越干万燥。羊草阵取样怜于光芹照相袄同，鸣海拔净和降薪水有芹差异紫的地吵区。炉这些泪地区星依次册有湿挨草地测，干朗草地裹，沙鸦漠。准对这统些植摆物进棚行研愉究发切现，铅它们统有特业殊的衔解剖杜结构雹和生烂理结垃构去痛应对页栖息吉地的纸降水映量变盗化。研究工表明梦：气候映变干筝燥时夫，羊揉草通伟过增究厚叶蔬片减吵小气趟孔来喇保持非水分导。气珠孔是界吸收述二氧斜化碳具，排叮放氧蕉气与肌蒸发熟水汽灵的微克小通技道。温在干套旱的舰地区钟，植虏物试截样具响有较寒发达理的维币管系除——泊用来脑从土混壤中屡吸收炎水分窜并把旷水运篮送到自叶片席。生纤长在勺干旱粘地区素的植阻物也负有其先生化牺适应殖性，抵它使冰细胞索维持剩水分漏免于统脱水被。受耐降水韵量影冈响的表许多胖因素弯也随阁海拔蜘的变膜化而乎变化。不同掉热起谷源的类植物熔适应绪气候糊变化财的能独力与芬叶片胃氮分附配格雁局和知代谢矮过程移有关资孙挡书存摔研究榨员课腿题组今向双攀博士敞在中臣国科询学院还公派热留学拜基金剃等助汪下，族与澳碍大利霸亚国旱立大犁学O听we胡n者At店ki京n教具授等渔合作撞，在讽澳大钟利亚是昆士摔兰州侮、维加多利晨亚州夺和塔阳斯马库尼亚雄州选澡择1傲2个韵温带交物种劳和1候3个觉热带念物种她进行丙研究墓，将亡来源怜于当绘地的介植物递幼苗稻种植老于水姿分和姜养分恨条件尾良好凶的控蚊温2剖5°播C（势大多归数植质被模猾型的岂模拟宪温度逗）的违玻璃但温室慈中，尚在生系长期斥间进搅行气填体交额换和祖相关路叶片直属性映的测丑定。研究辣发现惊：温带快植物锻较热加带植款物呈宾现出幅较高占的光欧合速备率和超呼吸吩速率旺；而波温带姜植物枣较高邻的气狸体交度换速愤率与餐叶片帅中相复应的级较高哲氮含遇量有扛关；这一卖研究凉揭示尚来自东不同唇热起酿源物储种的俘适应亭能力易是与呀其内园在的微氮投握资格搅局以罗及大漆气碳荒交换猎中植舍物关聋键代纤谢过丛程的保适应烛能力牛密切喂相关矿的。植物馋适应饶气候女变化榨和特召定基框因有深关据国编外媒水体1全0月流12辆日报约道，聪面对跃急剧消的环换境变听化，危促进缺农业显生产乐和成梅功保料护的骡能力帝要部她分依蠢赖于涨科学激家对慢植物娃如何习适应境当地栗气候振的理毫解。为了悲改善扰科学梦家对江这一权现象兄的理颤解，撇20抖11废年1狂0月吐7日惨发表克在《韵科学刷》杂并志的亏研究泊帮助坐人们旺明确庆植物厉适应梢当地猪气候何的基萄因基霸础。在不毯同自帽然原喜生范咳围内永种植拖了不干同组垂的芥康末植辛物拟括南芥葬菌株拳，比愚如芬沿兰、化德国究、英愁国和帆西班量牙。湖于是馋基因锹突变桃增加曾了植笔物对遇每个推分布坛地的鱼适应酱性得级到证掠实。拟南证芥结果俭显示：一个疼相对活小数懒量的戏基因馅赋予坚每组破拟南盾芥气商候偏个好。题不同盗的基防因组意控制搞对不杀同种答类型气候的适幼应性伞。就彻单个促植物驻来说趴，一猴组特妄定的饭气候泉基因旦的出副现不捐一定肥和另等一组沫特定怠气候规基因阿互相猎排斥辛。植物室正以示进化虑适应闷气候步变化联合柄早报罩报道熄因型为全彼球气诵候变鄙暖，吐自然学界的须生物塞正面际临越家来越株大的彻生存悄压力茄，英伶国几宽份科乐学杂柏志最庆近发通表报斜告指忆出，毅一些忘植物谊正发甚挥“忍适者彻生存什”的仇本能飞，通尖过改单变自张身生饥长规搂律来插适应屈环境款的改问变。英国抗《皇可家学平会生虑物学恩分会缠学报系》的差最新圆报告雾说，馒美国诱杜克萌大学馆研究数人员灿观察知了落踢基山促脉地帖区的鞋芥末亏植株映等植摩物从乞19法73息年到走20恭11袜年的岔开花奖时间扫变化念。结茫果发俯现，愿由于时当地浩冬天器越来搂越暖紫，山桌上积虏雪融抚化的掀时间堤提前塞，这洞些植恭物的普开花厌时间投提前干了1娇3天投。植物退提前哄开花可以示增强负后代丛对环陕境变棵暖的过适应纵力，鸭因为累提前驶开花话让后昼代可耐以更胀早生解长，老能更直多地滩利用院温暖沃的季弱节，墨在与藏其他耻植物大的竞袍争中求具有凝优势蒸。有些质生物淋还以壶另一百种方丢式与物气候漂变化聪赛跑忌，那框就是吗改变木自身岁形态。英国员《生班物学扛通讯济》的淡报告努说，配澳洲刘阿德悔莱德趴大学驻研究藏人员叫发现阿，当据地植窝物车辆桑子贷的叶驳片过例去一播百多两年来谊变窄仓了约恐2毫足米。逝在天兄气热蛮的地天方，估植物幻玉叶片瞒变窄岭，可醋以减享少水宗分蒸盆发。车桑道子过去谦曾经券发现龙因为陆气候践变化屡，动逝植物叮大多樱会改窝变生吃活习泳惯，掌或是央变换料栖息范地，山但是秋很少策有改棒变自忘身形搂态的栽例子直。植脑物自射身形钱态的君改变妄，通盏常在蚊时间香跨度母很大盼的古促生物吸学研隆究中咳才会鼠发现从。植物崭的这铸些反贺应说峰明，圣它们殿自身社具有乐适应熟气候严变化倒的能六力，关键柴是气伐候改灯变的姻速度铜要在解植物躺能承变受的旬范围任之内弯，否禾则植屿物就牧会在班这场给气候盾改变炎和自王身适领应的鞠比赛弹中被胳淘汰慎。但是唉，气腐候变璃化的野速度事越来壳越快肝，自躁然界俩中的芝动植万物能喷否跟限得上设环境泛变化稼的速镰度，亿还要昏看人汇类如变何对思抗气颗候变化。如丸果出牲现大独量生跳物灭巴绝的倍情况殃，对暴地球融的生炒态系疯统来摇说，位将是阀巨大业的灾幻玉难。濒临艰灭种毒的植绍物红豆福杉期英票国杜沫松灌榴木阿拉朗比卡旧玫瑰网珊瑚雅树南非狮野生确山药涛大动戟科道树改善全球气候聋变化池的几猫种方云法一、沙漠程造林沙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