全球生态学资料

PAGE3-1.对气候变化的敏感性、适应性与脆弱性敏感性:指一个系统对气候变化的响应程度。适应性:指系统在其运行、过程或结构中对预计或实际气候变化的可能调节程度。脆弱性:指气候变化对一个系统的破坏程度。它既取决于一个系统对于特定气候变化的敏感性，又取决于此系统对于该变化的适应性。全球变化“全球变化”（GlobalChange）一词首先出现于20世纪70年代，为人类科学家所使用。全球变化指由于自然和人为因素造成的全球性的环境变化，主要包括气候变化、大气组成变化，如CO2浓度及其它温室气体的变化，以及由于人口、经济、技术和社会的压力引起土地利用的变化。土地利用与土地覆盖土地利用(landuse)：指人类依据土地的特点，根据一定的经济与社会目的，采取一系列的生物和技术手段对土地进行的长期性或周期性经营活动，把土地的自然生态系统变为人工生态系统的过程。土地覆盖(landcover)：指自然营造物和人工建筑物所覆盖的地表诸要素的综合体，包括地表植被、土壤、冰川、湖泊、沼泽湿地及各种建筑物(如道路等)，具有特定的时间和空间属性，其形态和状态可在多种时空尺度上变化。温室气体与温室效应温室气体:是指在10微米附近（8~10mm）的红外光谱波长上吸收辐射、对地表有一种遮挡作用的气体，并导致地球大气的增温，如CO2,CH4,N2O,O3和H2O等。温室效应:是指地球大气中高浓度的CO2等温室气体象温室的玻璃罩一样只允许太阳辐射到达地面，却吸收从地面反射的红外辐射，而导致地球大气温度升高的效应。大气环流模式指由流体力学方程组和热力学方程组组成的一组用于定量描述发生在大气、海洋、冰和陆地的各种过程的方程组。该方程组可以综合地反映相耦合的大气－海洋－陆地－生物圈系统内的物理、化学、生物和社会过程的相互作用，预测大气运动的变化。是进行天气和气候预测的基础，是对用于天气预报和气候预报的大气数值模式的总称。植被、植被区划与植被类型植被：是植物生长着、繁殖着，为动物和人类提供食物与隐蔽所，并通过截留雨水与养分循环稳定土壤的植物群落。植被区划:是在一定地段上依植被类型及其地理分布的特征划分出高、中、低各级彼此有区别、但在内部具有相对一致性的植被类型及其有规律组合的植被地理区。植被类型是植被区划的主要依据。又称盒(box)或分室(compartment)指以某一物理、化学或生物特征定义的大量物质。在特定条件下可被认为是均一的。通量(flux)：单位时间从一个库传输到另一个库的物质量，以F表示。汇(Sink)：进入库中的物质通量，通常以Q表示。源(Source)：从库中流出的物质通量，常以S表示。收支(budget)：是指一个库中的所有源和汇的总和。周转时间(turnovertime)：一个库的周转时间是指库的容量M与库所有汇S的和的比率或指库的容量M与库所有源Q之和的比率。周转时间是指在汇保持不变且无源的条件下库被用空所需的时间。循环(cycle)：由2个或多个相关联的库组成的系统，物质以一种循环的方式在该系统内传输。如果所有物质在该系统内循环，则该系统是封闭系统。二、理解1.描述地球系统及其组成特点，并指出气候系统与地球系统的异同地球系统是由大气圈、水圈、岩石圈、冰冻圈和生物圈组成的，其中岩石圈不仅包括土壤和山脉地形等，还包括深层的地壳和地幔等。组成特点：地球系统是一个由若干个开放系统组成的准封闭系统。其只与外界进行能量交换而基本上没有物质交换，而各个子系统则属于开放系统，彼此之间既有物质的交换又有能量的交换。相同点：（1）二者组成成分相同，都包括大气圈、水圈（含冰雪圈）、岩石圈和生物圈；（2)二者都属于准封闭系统，与外界只有能量交换，没与物质交换；（3）二者都是很复杂的而且是高度非线性的系统；（4）二者的动力都主要来自太阳能。不同点：（1）地球系统范围更广，除了地质过程和气候系统，还有生态系统、海洋系统以及人类作用过程等；（2）气候系统具有可预报性，地球系统没有；（3）地球系统的关键过程是能量流动和生物地球化学循环，气候系统只包括与气候相关的能量和物质的交换。阐述气候－植被分类定量研究的3个阶段及其特点气候－植被分类定量研究的3个阶段：①以植被类型与气候相关性为特征的气候－植被分类阶段特点：以现实自然植被类型与气候之间的相关性为特征,还没有将对植物生理活动具有明显限制作用的气候因子作为植被分类的指标，也没有考虑植物的生长过程，是非机理性的。②以影响植物生理活动的气候因子为指标气候－植被分类阶段特点：以对植物生理生态活动具有明显限制作用的气候因子作为气候－植被分类的指标。这类模型又称为生物地理模型(Biogeographymodel)，主要描述了植被的结构特征，如叶面积指数等，不足的是这类模型关于植被类型与气候之间相互关系的描述是静态的，即植被与气候处于平衡状态，也没有反应植被的结构与功能的综合作用。③以植被结构和功能变化为特征的气候－植被分类阶段特点：将植物的结构和功能的变化在植被的分类上得到综合体现。3.遥感在现实陆地植被生产力监测中的作用及其缺限作用：（1）可用卫星资料来判别植被的疏密度、木材产量及森林类型。（2）根据卫星遥感资料推算生产力，是植物生物量和生产力动态监测的有效工具，如CASA模型。（3）遥感数据比气象台站观测的数据和土壤图提供的数据精度要高。缺陷：（1）不能协调遥感数据与其他来源的数据之间的精度。卫星资料提供的初始数据只反映土地覆盖在某一时刻的状态，并不等同于土地利用及植被分类图。（3）分析或模拟的结果往往只适用于特定的研究区域，而不具备普适性。（4）数据统计不能与基本的生态属性有机地联系在一起。（5）卫星数据存在辐射误差和地理上的定位误差。试述植物的总初级生产力、植物净第一性生产力、净生态系统生产力、净生物群区生产力之间的相互关系NBP=GPP-RA-RH-NR=NPP-RH-NR=NEP-NRNR为非呼吸代谢消耗的光合产物。植被通过光合作用形成总初级生产力（GPP），即光合产物。GPP是生态系统初始物质与能量，也是C循环的基础，随不同植被类型而异。在植被GPP中，约有一半通过植被自身的呼吸作用重新回到大气中；另一部分成为植被净第一性生产力（NPP），植物利用来生长和繁殖。植物生长形成的有机碳即植被净第一性生产力(NPP)流向主要有两种：1.大部分以凋落物的形式进入地表，它们或成为土壤有机质的一部分或以凋落物分解形式回到大气；2.其余部分则成为系统的净生态系统生产力（NEP），构成植物的生物量。净生物群区生产力(NBP)：指从NEP中减去自然和人为干扰(如火灾、病虫害、动物啃食、森林间伐以及农林产品收获等)等非生物呼吸消耗后所余下的部分。试述模型的重要性及其生命力重要性：（1）是认识生态系统的关键：许多生态现象和资源管理问题包含了许多相互作用，凭借目前关于生态系统的认识对于生态系统过程的预测还很困难。（2）是理解自然的有效方法：对了解很有限的复杂现象，试图凭借简单的假设或因果推理来进行解释是不可能的。模型则是综合地研究这一复杂现象，建立反映这一复杂现象的综合模型，且利用该模型来预测这一复杂现象及其对于扰动的反应。生命力：（1）模型可以作为预测的工具。在模型建立过程中所获得的新信息很少，模型的价值在于它们能做什么，而不在于模型怎样被建立。（2）模型可被用作启发式的练习。即一种研究和综合分析我们所想了解的系统的方法和确定我们还不了解但希望或需要了解的系统的方法。一个已经建立的模型用途并不大，许多模型在其建立后从未用过。这些模型的价值在于模型的发展而不在于这一完成的产品。简述全球变化生物圈模型的分类及其特点①陆地表面模型；②生物地理模型；③生物地球化学模型。三类模型的特点平衡状态：三类模型都是独立发展的，都只反映了生物圈的不同方面，主要模拟的是平衡时的生态系统状态，没有综合地考虑生物地球化学过程对植被分布的反馈作用和生物圈过程对气候的反馈作用，使得模拟生物圈的状态及其与气候系统的潜在作用显得有些力不从心。植被结构与功能的分离：三类模型对陆地表面过程、植被生态学和生物地球化学之间的许多关键联系的描述也不够，没有将植被的结构与功能综合考虑。迫切需要建立一个更综合的模型：以模拟陆地生物圈与大气之间的相互作用，特别是模拟陆地生态系统在不同时间和空间尺度上的动态。7.试述“全球变化与陆地生态系统”核心项目的研究目标与核心科学问题目标：①预测气候、大气成分和土地利用的变化对陆地生态系统的影响，包括农业、森林、土壤和生态复杂性；②确定这些影响对于大气和物理气候系统的反馈作用。全球变化与陆地生态系统的研究就是要从生态系统的物质循环与能量平衡的角度，研究地圈—生物圈—大气圈的相互作用，探讨全球变化的成因与控制机制、空间格局变化规律、未来趋势的预测，以及生态系统变化对全球变化的响应与反馈，研究全球、大陆和流域尺度复杂生态系统的动态过程、系统内部各亚系统间的耦合关系，以及各种生态环境问题的相互作用等科学问题，其中以生态系统碳循环与全球变化、生态系统水循环与水资源、全球变化与生物多样性为其三大优先研究领域。核心科学问题：①驱动力：气候、大气成分和土地利用；②尺度问题：时间尺度与空间尺度。当前研究工作的重点集中在：1生物圈代谢与水循环过程及其耦合机制和生态系统要素间的相互作用关系与作用机制。2区域尺度的地圈—生物圈—大气圈之间的相互作用与全球变化的关系。3陆地生态系统对全球变化的响应与反馈作用的机制，以及关键生态学过程对环境变化的适应机制。4全球、大陆和流域尺度复杂生态系统的动态过程、系统内部亚系统间的耦合关系以及生态与环境问题间的相互作用。8.简述全球变化陆地样带及其选择标准、特征及其全球分布区域定义：由一系列沿着某种具有控制陆地生态系统结构、功能和组成，生物圈－大气圈痕量气体交换和水分循环的全球变化驱动力、温度、降水和土地利用梯度分布的生态研究站点、观测点和样地组成的，其长度应不小于1000公里以确保覆盖气候和大气模式以及决策尺度，并有足够宽度(数百公里)以涵盖遥感影像范围。选择标准:具有一系列连续的样点、生态实验站和观测点反映全球变化驱动力一定的空间范畴为若干IGBP的核心项目提供有用资源已经建成或随着研究样点的选择而积极发展的研究队伍特征：可比性、重复性、综合性、协作性、应用性。可比性：比较研究一直就是理解生态系统过程和格局的有效研究手段重复性：沿着某一环境梯度重复生态系统水平的实验，可用于分析环境因子及其与生态系统各组分之间的相互关系。综合性：样带是分散研究站点的观测研究与一定空间区域综合分析的桥梁以及不同时空尺度模型间耦合与转换的媒介，其研究成果可反映不同时空尺度及人类活动的现实协作性：可推动在同一地点开展研究的不同学科科学家，特别是IGBP各核心项目的协作研究，提高资源的有效利用应用性：可促进从较小尺度过程的研究应用到决策和地球系统科学的其它研究者感兴趣的区域和全球研究范畴全球分布区域包括：潮湿热带地区（卡拉哈里样带、稀树草原样带、北澳大利亚热带样带）。中纬度半干旱地区（阿根廷样带、中国东北样带、北美中纬度样带）高纬度地区（西伯利亚远东样带、西西伯利亚样带、欧洲样带、北方林样带、阿拉斯加纬向样带）。半干旱热带地区（亚马逊样带、迈澳姆宝灌丛样带、亚洲东南样带）。寒温带至热带森林区域（中国东部南北样带）试述导致未来气候预测不确定性原因及未来全球变化与陆地生态系统研究需重视的方面。不确定性因素:对气候变化的过程、反馈机制与原因的认识还非常有限；影响气候变化的因子很多。目前的预测因子只考虑了太阳黑子与气候变化的联系以及人类排放温室气体和硫化物气溶胶浓度增加对气候变化的可能影响，并没有考虑多种因素的相互作用、相互反馈和影响。特别是，对于下述方面的描述还不完善：(1)温室气体的源和汇。它们影响着对未来浓度的预测；(2)云。云对气候变化的幅度有很大影响；(3)海洋。影响气候变化的发生时间和发展；(4)极地冰盖。它影响对海表面上升的预测。为减少评估与预测全球变化影响的不确定性，未来拟加强以下研究:(1)不同尺度比较研究：从分子、细胞、器官、个体、种群、群落、生态系统研究各尺度