第九章-景观生态学与全球环境变化

一、全球环境变化全球变化是指可能改变地球承载生物能力的全球环境变化，包括气候变化、森林减少和退化、荒漠化、水资源减少以及生物多样性丧失等。狭义的全球变化是指大气中温室气体浓度增加、臭氧层耗损、大气中氧化作用的减弱和全球气候变暖，即我们常说的全球气候变化。2019/10/202（一）森林锐减森林是地球上功能最完善、生物生产量最大的陆地生态系统，也是维持生态平衡的主要力量，因此，森林是地球上生物圈的主体，同时森林在维护地球上地圈、大气圈以及水圈的平衡也起着不可磨灭的作用。但是，人类活动的加强，已经正在毁灭我们赖以生存的森林。2019/10/203（二）荒漠化土地荒漠化的形成主要是发生在脆弱生态环境下(如戈壁、荒漠等干旱及半干旱地区)，由于人为过度活动(如过度放牧和采伐)或自然灾害(如干旱、虫害等)所造成的原生植被的破坏、衰退甚于丧失，从而引起沙质地表、沙丘等的活化，导致生物多样性减少、生物生产力下降、土地生产潜力衰退以及土地资源丧失的过程。2019/10/204（三）生物多样性减少森林的毁灭是物种消失的直接原因，尤其是热带雨林的破坏；与物种丧失几乎是同义词。虽然全球热带雨林仅占陆地面积的7％，仅其拥有的物种数量却占全球物种总数的50％以上。此外，生境的破碎化或称景观破碎化也是生物多样性减少的一个原因。2019/10/205（四）水资源短缺据统计表明，全球淡水资源大约有4.2*1016m3,占全球水量的3%，其中77.2%是冰盖和冰川，22.4%是地下水和土壤水，0.4%为湖泊、沼泽和河水。虽然目前的水储量据估计能维持80亿人口的生活，但是水资源的分布极为不均，加上水资源污染和浪费很严重，造成水资源紧缺。2019/10/206（五）全球气候变化2019/10/2072004年美国国防部曾给总统布什提供了一份秘密报告:“世界将因为气候变化造成的环境灾难和资源紧缺引发生存之战”，“气候变化的影响将远远大于恐怖主义的影响”。1961-1990年的均值1961-1990年均值10年滑动平均过去140年温度变化红柱—年平均，据器测数据；黑线—10年滑动平均；黑色区间线—95%的置信区间；20世纪内地球表面平均温度上升了0.60.2oC在北半球，20世纪90年代很可能是有器测记录（1861）以来最热的年代，1998年是有器测记录以来最热的一年；20世纪内两次增温期最为明显：1910-1945，1976-2000。过去140年地球表面气温的变化结论IPCC有关气候变化的其他结论气温和海温1950-1993年期间，陆地表面的日最低气温以每十年0.2oC的速度递增，超过日最高气温递增速度的两倍。使中高纬度许多地区的无霜期加长；海平面温度的上升速度是陆地表面平均气温上升速度的一半；2019/10/2011雪被和冰被卫星资料显示，1960年代末以来，全球雪被面积很可能减小了10%；地面观测显示，20世纪北半球中高纬度地区湖泊和河流封冻期很可能缩短了半个月；极地以外的高山冰川在20世纪出现广泛的消退现象；IPCC有关气候变化的其他结论海平面上升，海洋热储增加20世纪全球平均海平面上升了0.1-0.2m；1950年代以后海洋热储增加。降水20世纪北半球中高纬度大陆地区，每十年的降水量很可能增加了0.5-1%。热带地区可能每十年增加了0.2-0.3%。而亚热带地区可能减少了0.3%;20世纪后半叶，北半球中高纬度地区，强降水天气可能增加了2-4%。全球气候变暖的原因：温室气体的增加•一般认为，温室气体特别是CO2增高是全球变暖的主因温室气体的含量与作用温室气体–包括CO2、CH4、N2O、CFCs（氟氯化碳）、O3，只占大气组成的1%；还有H2O（约1%）–靠吸收地面红外辐射起到增温作用–没有温室气体，地表温度-18℃；目前温度15℃，温室气体增温33℃各种温室气体增温作用的相对大小–CO2:60%–CH4:15-20%–N2O,CFCs,O3:20%温室气体的变化：大气CO2浓度增加的纪录•根据美国冒纳罗亚气象台的记录显示：–最近大气中二氧化碳平均浓度达到379ppm，比一年前上升了3ppm，创下历史新高；–而过去10年中大气二氧化碳含量年平均增长幅度为1.8ppm；–50年前，大气二氧化碳含量平均每年仅增1ppm；•有关研究显示，在人类尚未进入工业化时代和大规模使用矿物燃料之前，地球大气中的二氧化碳浓度保持在280ppm左右；•由联合国环境规划署等建立的政府间气候变化专业委员会曾预测说，如果各国不采取行动遏制温室气体排放，大气中二氧化碳浓度到2100年将达到650至970ppm。科学家们预计冰川融化，到2050年，全球大约1/4以上的山地冰川将消失，到2100年可能达到50%。北极地区是气候变化的敏感地带，预计到2100年，北极地区的冰将在夏天出现全面融化。二、景观变化对全球气候变化的影响2019/10/2018景观变化景观结构变化景观功能变化景观中能量变化水分循环的改变水分重新分配全球气候变化大气中水汽含量变化景观元素循环的改变大气中痕量气体浓度变化(一)景观变化与全球气候变化的关系•2.1森林景观（1）森林景观在全球碳平衡中的作用–森林通过光合作用调节大气中CO2浓度。–森林生态系统的碳储量最大，占整个植被碳储量的90%。–森林维护着大量的土壤碳储量。2019/10/2019(二)景观变化在全球气候变化中的作用（2）森林景观的变化2019/10/2020森林景观种植园景观农业景观草地景观农、林轮作景观休闲地景观荒漠景观①森林景观的破坏将导致森林植被中的碳直接释放。–树木燃烧、用作家具、枯叶分解释放。②森林景观的破坏改变了土壤表面的小气候，对土壤碳库产生巨大的影响。③森林景观的破坏，可能引起洪水的泛滥，导致湿地景观面积的增加，从而增加甲烷的排放源。④森林景观的破坏还有可能改变全球水循环以及地表反射率等，从而直接引起气候变化。森林景观的破坏如何影响气候变化？2.2湿地景观的变化湿地景观是大气中甲烷（CH4）的主要来源。CH4是大气中重要的温室气体之一，其增温效应远大于CO2，因此，大气中甲烷浓度的少量变化就足以引起全球气候的显著变化。2019/10/2023湿地景观变化主要是人类活动引起的。一方面，人类为了生产的需要，对自然湿地进行排灌，使湿地景观转变为农业景观，从而造成湿地景观的萎缩；另一方面，由于森林砍伐，造成洪水泛滥，使流域下游地区的低洼地转变为湿地景观，使湿地面积扩大。2019/10/2024总体来说，全球湿地景观的面积在不断地萎缩。湿地景观的萎缩，对温室气体排放的影响首先表现在甲烷排放源的减少；其次，出于湿地的温湿条件改变，导致甲烷排放减少，但CO2排放增多。2.3农业景观的变化（1）由森林、草地、湿地等自然景观转变为农业景观将导致原有景观中的碳大量损失，并以CO2、CH4等温室气体的形式排放到大气中，从而增加大气中温室气体的浓度，这是农业景观由自然景观扩展的必然结果。2019/10/2026（2）大量地使用化肥，造成土壤中人工物质的增加，导致土壤微少物的活性加强，加速了土壤碳库的释放；（3）农业景观中人工湿地的增多也增加了温室气体的排放源，尤其是水稻田的不断扩张，使大气中甲烷的来源不断地增加。（4）农业景观转变为种植园、草地以及农业撂荒地等景观类型，则可以吸收大气中的CO2，使之以碳素的形式在景观系统中积聚，减缓了温室效应。2.4城市景观的发展（1）城市的发展不断地侵吞其周边的土地，是当前耕地资源减少的主要原因之一。（2）城市的道路和建筑物由于大量地使用混凝土及玻璃等材料，增加了地表的反射率，造成局部增温效应，即“热岛效应”。2019/10/2028（3）由于城市景观，大量使用化石燃料等能源的输入和使用，并释放出大量的CO2等温室气体和其他大气污染物，对全球气候的变化也有相当大的影响，（4）城市景观所输出的固体废弃物（如垃圾）也是城市化的主要问题之一，是大气甲烷的主要来源之一。（5）城市景观中大量污水的输出也会影响到其周围的景观，造成土壤退化；而且释放大量CH4。三、景观对全球气候变化的响应3.1海平面上升对海岸景观的影响•沿海低地景观的淹没•土地退化•海水倒灌与洪水加剧•风暴加剧•对岛屿景观的影响2019/10/2030冰川冰盖消融气温上升地面下沉海水量增加海水体积膨胀海平面相对上升沿海低地淹没海水倒灌海浪升高风暴增加生物多样性减少土地丧失土地质量下降，淡水资源受污染，洪水泛滥海岸冲刷作用加强，防海工程受到危害沿海建筑受威胁陆地生态系统受破坏海平面上升海平面上升的原因与后果2019/10/2031