毕业论文-气候变化对森林生态系统的影响及研究对策.doc

气候变化对森林生态系统的影响及研究对策摘要森林资源是人类赖以生存的基础，气候变化对森林生态系统的影响是十分重要。文章分析了气候变化对森林系统的影响，以及对生态系统脆弱性的研究，得出森林生态系统对气候变化响应的研究对策。关键词：气候变化 脆弱性 森林生态系统 AbstractForest resource is the foundation of human survival, the impact of climate change on forest ecosystem is very important. The impact of climate change on forest system is analyzed, and the study of ecosystem vulnerability, and concluded the research countermeasures of forest ecosystem response to climate change.Key words: climate change vulnerability forest ecological system目录摘要II目录III前言11气候变化对森林生态系统的影响21.1气候变化对深林类型分布的影响21.2 气候变化对森林生态系统结构和组成的影响21.3 气候变化对森林生产力的影响31.4 对森林灾害的影响32 森林生态系统对气候变化的脆弱性32.1 脆弱性的基本概念32.2 主要研究方法43 研究对策与建议43.1 植被研究43.2 珍稀物种研究53.3 森林群落组成研究53.4宏观植被生态研究54生态系统影响研究的现状与问题54.1影响研究的现状54.2建议与对策6致谢7参考文献8附录9- II -前言气候变化及其对全球生态系统和人类生存环境的影响, 已经成为举世关注的重大科学问题。森林是陆地生态系统的主体, 对维持生物圈的稳定, 维护全球生命支持系统的功能具有举足轻重的作用。研究气候变化对森林生态系统的影响, 研究在未来气候变化的挑战面前林业和森林资源管理的对策, 对保护生态环境和生物多样性, 实现森林资源可持续利用都具有极为深远的意义。工业化以来, 由于大量化石燃料的燃烧、不合理的土地利用、森林的大面积砍伐等人类活动, 导致大气中“温室气体”浓度急剧增加, 使全球气候在自然变率以外获得一个额外的增温, 并将进一步导致全球环境及生态系统的变化。据政府间气候变化委员会( IPCC) 1990 年公布的研究结果, 按照现有大气二氧化碳浓度增长速率, 到2060 年, 大气二氧化碳浓度将比工业化前增加一倍; 大气二氧化碳浓度倍增将使下世纪末全球平均气温上升3( 1. 5 4. 5) , 降水增加3% 15%; 其中陆地升温速率比海洋快, 北半球高纬度地区的升温比全球平均快。各区域变化规模和速率差异很大。由于海洋热膨胀和大陆冰的融化, 全球海平面平均升高速率将达到6cm/ 10 年( 3 10cm/ 10 年) , 预计2030年全球海平面平均上升20cm, 到下世纪末上升65cm 15, 1 6 。1气候变化对森林生态系统的影响目前全球气候变暖已是一个不争的事实，人们采用不同的方法对气候变化进行预测，其结果也大致相同，即全球的气温在不断的上升，气候带开始向极地方向位移，最低温度的增幅较快，降雨量总体上有所增加，但降雨的格局发生了变化，以上种种情况表明，全球气候变暖对生态系统的影响是十分巨大的。1.1气候变化对深林类型分布的影响目前我国的森林呈现多类型的分布，这主要是由于森林中的植被需要在适宜的气候下生存，所以气候是决定森林类型分布的主要因素，所以对未来的气候变化与森林分布的变化分析也是针对于这一点进行，目前的气候与森林分布图与未来预测的气候变化与未来的森林分布图进行相互比较，就很清晰的发现气候变化的情况对森林类型的分布的影响。在某一项预测中，是通过模型来对这二者之间的关系进行预测的，当未来气候发生变化时，森林类型的分布将会发生较大的转移，例多会从寒带变为寒温带，寒温带会变为暖温带等等，由于气候的变暖，寒温带和热带森林的面积则会有较大程度的增加。北方森林面积则会减少，而北方森林中的一些珍贵树种及频危树种则会有所减少，而相应的一些树种其所适宜的面积则会有所增加，同时在气候变暖的不断影响下，一些地带界限也会发生一定的改变。1.2 气候变化对森林生态系统结构和组成的影响在一个森林中包含有众多的物种，这些物种的生存都需要通过温度、水分、物候、日照和光强的变化来实现，这样在这些气候变化的影响下会使森林生态系统的结构和组成受到较大的影响。而且这些物种尽管都生存在同样的气候条件下，但其各自对气候变化的适应性则是不同的，所以当气候发生变化时，会有一些物种因无法适应而退出，而一些新的物种则会侵到这个生态系统当中，使原有的森林生态系统的结构和组成发生变化。因此在气候变化的情况下，会打破有生态系统的平衡性，使一些物种发生迁移或是灭绝，使森林的生态功能受到较大的影响。1.3 气候变化对森林生产力的影响目前我国对于树木的生长状况和生态功能的发挥水平都是通过森林生产力来衡量的，森林生态力作为一项重要的衡量指标，所以在对未来气候变化对森林生产力的影响上通过建立生产力模型来进行预测，从模型预测可以看出，在气候变化后，我国的森林生产力从东南向西北将会呈现递增的趋势，而且在气候变化影响下，树种变化也较大，其中会以兴安落中松其增益为最大，其他一些则为次之。1.4 对森林灾害的影响随着气候的不断变暖，使水热区域分布发生了较大的变化，温度的升高，可以使植被的生长季节得以延长，对森林生产力的提高具有积极的意义，但气候的变化也会导致在春季时倒春寒严重，从而发生冻害的可能性要大；另外，气温的上升，也会导致蒸发量增大，容易发生旱灾，而一旦出现旱情，则会导致森林火灾的系数上升，不利于森林防火。同时气候的变化，会使降水的分配产生一定的变化，这样在一些地方雪灾的发生机率则会提高。2 森林生态系统对气候变化的脆弱性2.1 脆弱性的基本概念脆弱性是指气候变化(包括气候变率和极端气候事件) 对系统造成的不利影响的程度。对森林生态系统而言,脆弱性取决于森林在气候条件下的暴露程度,对气候条件的敏感程度,以及应对气候变化的适应能力。另外,社会、政策、经济、以及历史因素等人为的影响,也在一定程度上决定了生态系统的脆弱性。中国的脆弱生态环境面积约为194 万km2 ,主要分布在7 个地区:北方半干旱、半湿润脆弱区,西北半干旱脆弱区,华北平原脆弱区,南方丘陵脆弱区,西南石灰岩山地脆弱区,西南山地脆弱区和青藏高原脆弱区。2.2 主要研究方法脆弱性评价主要的研究方法可以归纳为3 类:模型模拟、指标评价以及对比研究 。采用跨尺度的机理模型进行模拟研究是当前最常用、发展最迅速的研究方法之一。 用BIOME3 模拟植被的分布情况和植被的第一性生产力(NPP) ,确定以NPP 的变化量不超过多年平均的10 %作为划分系统脆弱与否的标准,并定义了“危急气候条件”作为气候变化的阈值。研究还预测到2100 年,气候变化将对欧洲约9 %13 %的自然生态系统脆弱性有显著影响,其中欧洲南部自然植被的脆弱性显著增加。定量评价脆弱性的另一种常用方法,就是采用系统状况及其敏感性、适应能力等指标构建脆弱性评价指标体系来衡量系统的脆弱性。李克让等采用了林地质量、林龄结构、森林灾害、薪材供应情况和类型变化、生产力变化、森林火险等指标分来衡量中国森林的现实脆弱性和未来脆弱性情况。研究表明,全球气候变化对我国森林影响最大的区域主要包括西南、华中和华南等地区,与现实的脆弱性分布大致类似。对比研究在脆弱性影响评价研究中也是常用的方法之一,这种方法的关键在于如何确定脆弱性评价的参照基准或气候变化的阈值 ,目前通常使用各自定义的基准点或阈值。脆弱性评价还有许多其他的方法,如基于系统论的自然生态分类法、线性规划法等 。3 研究对策与建议鉴于气候变化及其影响研究的现状, 以及森林在全球生态系统中的作用, 加强森林生态系统对气候变化响应的研究, 将成为森林生态研究中的重要课题。加强以下几方面的研究, 可提高在气候变化时对森林资源保护与管理的决策水平。3.1 植被研究进一步加强全国各植被类型区主要森林组成树种生理生态研究, 提供气候变暖及相应的湿润化或干旱化情景下生理生化特征及生物生产力的变化。3.2 珍稀物种研究进一步加强对珍贵、稀有、受威胁或濒危物种生理生态及遗传研究, 揭示其致濒机制、遗传变异规律及其对气候变化的反应, 阐明生态位幅度及分化规律, 为采取不同的保护措施提供依据。3.3 森林群落组成研究加强森林群落组成、结构与群落稳定性之间关系的研究, 并将群落水平的研究与典型林区森林景观的组成、结构、功能及其变化的研究相结合, 揭示气候变化及人类活动方式的改变对森林群落的可能影响。这种结合可能成为解决一些以往在群落或生态系统水平上难以认识的关键问题的有效途径。3.4宏观植被生态研究加强宏观植被生态研究, 不仅应进一步加强对现有森林类型的生态系统定位研究,同时应选择具有典型意义的生态过渡带和特殊生态系统建立更多的定位研究站点, 加强动态监测, 为进行系统研究提供可靠的和连续的资料。在宏观水平上, 继续研究森林植被的碳、氮循环途径及其数量的变化。从而揭示气候变化对森林生态系统作为大气碳、氮的源、汇及库的变化及其反馈影响。4生态系统影响研究的现状与问题4.1影响研究的现状虽然全球气候变化幅度因地域不同存在差异, 但毫无疑问全球气候变化势必对我国地处寒温带至热带的众多森林生态系统类型产生深刻的影响。全球气候变化对森林生态系统影响的研究正是森林生态学研究全球性的发展趋势和今后的重要发展方向之一。全球气候变化的研究已经提到我国生态学研究的重要议事日程上来, 我国政府早在1989年就成立了以全球变化研究为中心的中国IGBP即委员会, 并提出了中国IGBP的核心研究课题, 其中包括全球气候变化对森林生态系统影响的研究。中国科学院也设立了重大研究项目, 即“ 我国主要类型生态系统的结构、功能及其优化示范模式网络研究” , 其中包括森林生态系统定位研究网络。我国森林生态系统的定位研究已经具有30多年的历史, 从50年代以来, 我国的科研和教学单位就陆续在温带的针阔混交林和落叶阔叶林、亚热带的常绿阔叶林和热带雨林等原始林、次生林建立了20个森林生态系统定位研究站,积累了大量的资料, 这为我国开展全球气候变化对森林生态系统影响的研究奠定了坚实的基础。所有这一切充分说明我国政府、学者极为重视开展全球气候变化对森林生态系统影响的研究, 而且我们已经具备开展这方面研究的一些条件, 并且已经积累了大量的研究资料。但我们也不能不看到全球气候变化对森林生态系统影响的研究仍存在一些问题。4.2建议与对策森林生态系统定位研究站的网络有待进一步完善虽然我国目前20个主要的森林生态系统定位站的布局, 基本与我国森林分布相适应,但仍有一些重要的森林生态系统类型缺少定位研究站, 比如位于我国最北界大兴安岭寒温带明亮针叶林区的兴安落叶松林和樟子松林, 还缺乏长期定位研究, 人们对其生态系统结构于功能知之不多, 更为重要的是高纬度的寒温带气候变化将比低纬度地区大, 因此全球气候变化将对寒温带森林生态系统产生更大的影响, 为了更全面、综合地了解全球气候变化对我国森林生态系统的影响, 首先必须建立分布合理的森林生态系统定位研究站网络。鉴于目前我国森林生态系统定位研究站的分布, 有必要新建几个定位站, 如大兴安岭站。急需建立森林生态系统定位研究站监侧研究的标准化体系当前我国各森林生态系统定位站监测与研究的项目和方法, 存在极大的差异, 相互间缺少可比性与数据的共享性, 因此围绕全球气候变化对我国森林生态系统影响研究的总目标,急需建立森林生态系统定位研究站长期监测与研究的标准化体系, 统一监测方法内容, 统一监测仪器设备, 协调研究内容, 协调研究方法, 统一数据管理系统, 使之成为真正的台站网络, 达到数据的共享性与研究的可比性。 缺乏长期稳定的研究经费全球气候变化对森林生态系统影响是极为复杂和长期的过程, 它们所开展的研究多半是长期生态研究, 因此长期稳定的研究经费保证是必不可少的。目前除少数站有长期稳定的经费保障外, 绝大多数站尚没有解决这一问题。致谢本论文的完成是在我的导师李余生老师的细心指导下进行的。在每次论文设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了李老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感谢！导师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生。还要感谢和我同一设计小组的几位同学，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这