全球变化对森林生态系统的影响.doc

全球变化对森林生态系统的影响目前，全球环境的变化逐渐加强了对土地利用/土壤植被覆盖方面的研究，而土壤植被的变化又会对区域的生物多样性和生态系统生产力、物种的适应能力产生更为深刻的影响。2004年，在“全球变化与生态系统和生物多样性国际研讨会”上提出：地球经历了冰期与间冰期的演替，对生物圈产生了显著的影响。第四纪以来，由于人类进化与发展，对自然界的影响也越来越显著，全球环境发生了很大的变化。工业革命以来，全球变暖，森林砍伐严重，绿地减少，对地球的生命系统产生了巨大地威胁。Robert K. Dixon1等人（1999）指出，森林生态系统已对全球变化产生强烈的反馈作用。这在几个发达国家已经做了成功的研究，但是在发展中国家并没有研究到位。目前，已经有55个国家运用通用的方式与模型估算森林中的碳库，并预测未来全球变化对森林的影响。在将来，如果没有相应的保护管理措施与政治条例，那么各个纬度和地方的森林都会减少，温室气体则会增加。要解决这个问题，需从环境因素和人文因素两方面来控制。全球环境的变化，主要是CO2浓度的增加和气候变暖，一方面可以增加植物的光合作用，延长生长季节，使一些地区更加适宜发展农业；另一方面，全球环境的变化，也可使世界许多地区的农业和自然生态系统无法适应或不能很适应这种变化，造成很大的损失，大范围的森林被破坏，大片农田受到损害。Pekka E. Kauppi2等人（1992）指出：由于环境的变化而使CO2及其他污染物的含量有所增加，但是大气中污染物中有很多具有肥力，虽然它们也会对作物产生损害，但其对植物生长的促进能力有时可以掩盖其对作物的破坏程度。另外，大气CO2浓度升高所引起的森林生态系统生态稳定性的变化会导致森林的结构和功能的变动。由于大气CO2浓度升高出现了额外多的C供应，这些额外多的C经大气一植物土壤途径流动。赵平,彭少麟3等人(2001)研究了大气CO2浓度的升高与森林结构和功能的相互关系，探讨了大气CO2浓度升高对森林植物生长，冠层结构的影响，并对此引发的生物量增量的分配，凋落物质量和根质量的变化进行了分析；最后指出：这些受影响的生物要素和生态过程会引起群落内植物间对资源的竞争关系发生变化，对资源竞争格局的变化最终将会导致森林结构和功能的改变。气候变暖也是当今全球变化研究的一项重要内容。由人类活动所引起的温室效应及造成的全球气候变化和对全球生态环境的影响正越来越引起人们的关注。作为全球陆地生态系统一个重要组分，森林对未来气候变化的响应更是人们关注的重点。刘国华4(2001)、王叶5(2006)等系统地总结了全球气候变化对森林生态系统分布、生态系统生产力、森林树种以及森林土壤的影响，论述了未来气候变化对森林生态系统树种组成、林分结构、分布和生产力的潜在响应，指出了现阶段该领域研究中存在的一些问题，并对今后需要加强的一些核心问题与研究重点作了展望。气候变化对森林生态系统的正常运作产生了一定的干扰作用，但是干扰是森林循环的驱动力,它导致了森林生态系统时空异质性,是更新格局和生态学过程的主要影响因素，可以改变资源的有效性，再者，干扰导致的林隙是森林循环的起点。王纪军6等（2004）回顾了目前研究森林演替的几种方法,即马尔科夫模型、林窗模型( GAP) 、陆地生物圈模型(BIOME) 和非线性演替模式等；介绍了气候变化对森林演替的影响;并在已有成果的基础上,提出了目前研究存在的问题及未来的发展方向。MARK EMMERSON7等人（2005）根据经验数据详细描述历年分布在社区的影响和方法，分析气候变化对食物链的影响，表明气候变化不仅仅取决于物种数量，还涉及到降水、养分循环和温度等属性。目前，森林是地球表面最主要的植被类型之一，在全球变化的过程中具有不可替代的作用。全球的森林面积有4.1*109公顷，植被和土壤中含有1146皮克碳，其中37%在低纬，14%在中纬，49%在高纬。2/3以上的碳集中于土壤与泥炭沉积层中。低纬度的碳的总量变动较大，中高纬变动相对较小，减缓森林的砍伐可以维持碳的总量。R. K. Dixon8等人（1994）提出：在目前，全球变化与土地利用状况尚不确定的情况下，森林中的碳量依然增增减减不确定。利用模型预测的一些结果表明，在将来，森林依然将有可能是地球的碳库。森林生态系统碳循环及其管理是全球变化研究的重要主题，同时也是人类维持全球生态系统的物质、能量平衡和自然资源循环再生的一个重要生态学途径。王邵军9等人（2011）在分析森林碳循环的基本特征及其与全球变化相互联系的基础上，阐述了碳循环及其管理在全球变化研究中的地位和作用，并提出了森林生态系统碳循环管理的内容、方法、措施及途径。森林在碳循环的过程中扮演了一个非常重要的角色，在寒带，温带和热带建立有益的管理区，可以使生物圈中碳的循环比较稳定。Robert K Dixon10等人对94个国家和地区的森林试验样点在生物学和经济学角度进行分析与研究，得出：适度的森林面积可以保证碳的循环，维持森林生态系统的多样性。现今，碳循环与碳收支平衡的模拟，已经应用到计算机模型中，模型中着重分析森林中生物、土壤、碳库的相关数据。目前，最为先进的科学知识已经应用到森林碳通量与碳流量的检测中。Michael J. Apps11等人（1991）已使用动态模型去检测，他们检测到：1986年，加拿大森林只是一个很小的碳库，随着全球的变化，该碳库也会发生相应的变化。MARK E. HARMON12等人（1989）在对碳储量的模拟实验中，得出：森林老新的交替过程中，二氧化碳的量并没有太大变化，并且这一点已经得到公认。若只是在一个点上采集样本，则这个点上的二氧化碳变化比较明显，但在200年以内，不会影响到二氧化碳的总量。若是木材行业迅速发展，森林被大面积砍伐，造成大气中二氧化碳总量迅速增加。在western oregon 和 washington 在近100年间，有5*106公顷的老林被砍伐，大气中增加了1.51.8*109兆克的碳量。所以，如何合理利用森林资源，减少CO2的排放已是当务之急。Winjum, Jack K.13等人（1998）指出：碳源与碳库变化的动态平衡与一个国家森林的砍伐程度有关，而木材利用量的大小又与一个国家温室气体的量有关。国家碳库存的估计有两种方法：大气流动法与库存变化法。从国家、地区乃至世界范围内估计森林的产出量，进而估计碳源与碳库的收支平衡。在开采木材时，关于如何选择其中一种或两种方法，这需要相关政策的指导，并且要配合奖励与惩罚的措施等。在人类出现以前，物种的形成与灭绝都是一种自然的过程，处于相对平衡的状态。但是自出现人类以来，由于人口的增长及活动的加剧，导致了全球性质的变化，生物多样性正在以前所未有的速度丧失。如何采取有效措施，拯救这些逐渐走向灭亡的物种已成为一个重要的研究内容。另外，野生动植物栖息地的丧失也是十分惊人的，许多大洲都存在这种情况。物种灭绝、栖息地丧失导致的生物多样性下降已引起世界广泛的关注。1992年，在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会，通过了生物多样性公约，呼吁各国采取积极措施，保护全球生物的多样性。人类活动引起的土地利用/ 覆盖变化、气候变化、大气CO2 浓度增高和氮沉降加剧等使得生物有机体的性状、种间关系、分布格局与生物多样性发生改变, 进而影响生态系统过程和功能, 并最终影响人类的生存和社会经济的可持续发展。苏宏新14等（2010）应用全球变化实验，结合环境梯度研究方法, 就我国主要的森林生态系统和草地生态系统对全球变化的响应与适应作了初步研究。基于已开展的实验研究和数据积累, 以协同研究为主要手段, 结合我国独特的自然条件, 今后将加强以下四个方面工作: 开展长期的多因子实验; 构建动态物种分布模拟体系; 构建数据- 模型融合系统; 生态系统对全球变化的区域响应和适应性的集成分析。人们对生物多样性与生态系统功能之间已产生了浓厚的兴趣和强烈的争议。目前，很少有研究关注到生物多样性的变化会影响到生态系统的过程。Duffy, J. E. 15（2002）和David Tilman John A.Downing16（1994）对生态系统进行了长期的研究，指出：系统中食物链的破坏，使森林的结构和功能发生了一系列的变化，森林生态系统的复杂程度影响着生物总量及各物种之间的动态关系；得出每一种生物的缺失，都会对环境产生重要的影响，进而影响到人类活动与全球变化。研究表明，保持生物多样性是维护生态系统稳定性的本质和基础。近几十年来，由于物种多样性的减少而引起的生态环境的严重后果已得到人们的广泛重视，最重要的是物种多样性与生态系统过程之间的关系。在确定建群物种和反映潜在机制方面作了大量的工作。但是两者之间的相互关系依然有待研究。M. Loreau,S.17（2001）指出在生态系统中，许多生物的量过大，需要减少这些生物量以改善环境。一个最重要的挑战就是研究动态的生物多样性、生态系统过程与非生物因素间的相互关系。由于严重的人类干扰, 全球热带森林面积迅速减少, 现存森林的生物多样性与生态系统功能也受到严重威胁. 因此, 热带雨林能否恢复以及如何恢复是一个亟需回答但仍尚无定论的科学问题, 针对这一问题的长期研究则尤为缺乏。任 海 李志安18等人（2006）利用中国南方热带北缘的极度退化光裸地, 依据恢复过程的不同阶段建立了3 个集水区样地, 即光裸地、桉林与阔叶混交林, 并开展了45 年的长期森林恢复实验。人工辅助建立的阔叶混交林具有很高的生物多样性与很强的生态系统功能,经45 年的恢复后已具有热带季雨林的主要特征。由于生物多样性的急剧减少，我们必须制定并采取一定的措施。目前，人类都是以聚落的方式生存。这样通常会导致本地生物的灭绝或者迁移。热带原林的生态系统是聚合与分散的统一体，保护森林中的农田景观是重中之重。森林系统中的生物量和种类都非常多，一个群落、一片小森林、甚至一块草坪，都可以看做是一个生态系统。Ivette Perfecto John Vandermeer19 （2008）提出：一个运用农业生态规则、低投入的系统是建立高质量区域模型的首选，这样可以缩小农业与原林之间的距离，通过组织农民的社会工作、保育工作，创建一个农业与原林相结合的、可持续发展的生态系统。因为气候的变化，需要制定一些保护环境与适应环境变化的措施。其中保护生物的多样性是其重中之重，并且需要研究气候变化对生物多样性的多方面的影响。JULIANE GEYER20(2011)通过对7个国家20个样本区的分析和相关的研究报告，得出气候的变化不仅影响到个体和种群，还影响到生物的生存环境，进而影响到生态系统的结构和功能。生物多样性与环境的改变又可以对气候的变化产生反馈作用。进入21 世纪以来, 生态系统研究取得了重要进展, 在国际上形成了一系列的研究热点, 包括生物多样性与生态系统功能、生态系统管理、生态风险与生态安全、全球变化的生态响应与效应等, 表现出向着机理深化、多尺度系统监测与模拟、社会经济自然综合评价与管理对策等多维方向发展的总体趋势。中国的资源环境问题已经成为经济社会发展所面临的重要挑战。为应对挑战, 我国开展了大规模生态保护、生态恢复重建等方面的生态工程。傅伯杰21 （2010）对生态系统研究提出了一系列亟待解决的科学问题，在综合分析中国国情和国际学术研究前沿领域与发展趋势的基础上, 提出了我国未来生态系统研究的优先领域和重点方向。全球环境的变化对人类社会的影响与它对其他动物的影响有一致的方面，最终导致人类社会与自然环境状态相平衡。全球变化通过三个途径对人类构成影响。首先是直接对人类的健康产生影响；有时全球变化事件也可能对某些社会事件的发生产生影响；但更主要的是，通过资源和灾害的变化改变自然系统的承载力，影响为人类提供物质基础的人为环境系统的生产能力，进而影响人类的供需平衡，并进一步影响人类与人类社会。全球变化对人类的影响按其所达到的程度可以分为土地承载力、生产系统、经济与生活、社会政治四个层次。其中第一、二个层次主要属于全球变化的环境影响，主要是指自然生态系统在全球变化中的稳定性，全球变化对全球农业、林业、渔业生产潜力等人类生存环境和人类支持系统的影响等，以及这些系统适应和减缓全球变化影响的潜力和机理；另两个层次属于全球变化的社会经济影响，主要是指全球变化造成的或可能造成的社会和经济后果，如全球变化对人的生理与健康的影响，全球变化对社会经济各个部门的生产和发展的影响，以及对社会发展的影响等。当全球变暖成为不争的事实，气候变化成为全世界共同面对的挑战。面对气候变化，发达国家和发展中国家有着不同的主张，两大阵营矛盾的焦点是减排责任分担、资金提供和技术转让。作为世界上最大的发展中国家，中国在气候变化问题上的一举一动越来越受到各方的关注。为了减轻气候变化对我们的不利影响，推进中国的可持续发展战略,我们建议对全球变化开展以下应对措施：（1）加强水利基础设施建设，提高防洪、抗旱、供水能力及其应变能力，将气候变化对水资源承载能力的影响作为约束条件考虑，并使这一要求具体落实到建设项目中；（2）继续植树造林，提高物种对环境变化的适应能力，加强对自然保护区的保护和管理力度，加强森林火灾的预防以及病虫害的防治；（3）继续加强致病气象灾害的预报，监测和监控网络；（4）加大宣传力度，提高人民的对全球气候变化的意识，建立有助于减少温室气体排放的生活方式和消费方式。全球变化，是全人类的问题，我们每个人都应该为保护地球，保护环境贡献出自己的力量。参考文献：1 Robert K. Dixon , Joel B. Smith , Sandra Brown , Omar Masera ,Luis J. Mata , Igor Buksha; Simulations of forest system response and feedbacks toglobal change: experiences and results from the U.S.Country Studies Program; Ecological Modelling 122 (1999) 289305;2 Pekka E. Kauppi, Kari Mielikainen, Kullervo Kuusela；Biomass and Carbon Budget of European Forests, 1971 to 1990；SCIENCE * VOL. 256 ，3 APRIL 1992；3 赵平,彭少麟,曾小平.全球变化背景下大气CO2浓度升高与森林群落结构和功能的变化J.广西植物,2001,21(4):287-294.4 刘国华,傅伯杰；全球气候变化对森林生态系统的影响；自然资源学报；第16 卷第1 期；2001 年1 月；5 王叶 延晓冬; 全球气候变化对中国森林生态系统的影响; 第30卷第5期；2006年9月；6 王纪军 裴铁璠；2004；气候变化对森林演替的影响；应用生态学报2004 年10 月第15 卷第10 期 7 MARK EMMERSON, MARTIJN BEZEMERw , MARKD. HUNTER and T. HEFIN JONE；Global change alters the stability of food webs；Global Change Biology (2005) 11, 490501, doi: 10.1111/j.1365-2486.2005.00919.x8 R. K. Dixon, S. Brown, R. A. Houghton, A. M. Solomon, M. C. Trexier, J. Wisniewski；Carbon Pools and Flux of Global Forest Ecosystems；SCIENCE * VOL. 263 * 14 JANUARY 1994；9 王邵军，阮宏华；全球变化背景下森林生态系统碳循环及其管理；南京林业大学学报（自然科学版）；第卷第期 年月；10 Robert K Dixon,Jack K Winjum,Paul E Schroeder；Conservation and sequestration of carbon: The potential of forest and agroforest management practices；11 Michael J. Apps, Werner A. Kurz;ASSESSING THE ROLE OF CANADIAN FORESTS AND FOREST SECTOR ACTIVITIES IN THE GLOBAL CARBON BALANCE; World Resource Review;VOL 3 NO 4 (1991);12 MARK E. HARMON, WILLIAM K. FERRELL, JERRY F. FRANKLIN；Effects on Carbon Storage of Conversion of Old-Growth Forests to Young Forests；（1989）13 Winjum, Jack K.;Brown, Sandra;Schlamadinger, Bernhard；Forest Harvests and Wood Products: Sources and Sinks of Atmospheric Carbon Dioxide；Forest Science, Volume 44,Number 2, 1 May 1998 , pp. 272-284(13)14 苏宏新 马克平；生物多样性和生态系统功能对全球变化的响应与适应: 进展与展望；Chinese J our nal of N atur e Vol. 32 No. 6；2010；15 Duffy, J. E. 2002. Biodiversity a