社区生物多样性指南之气候变化篇

什么是气候变化?

气候变化是指气候平均状态随时间的变化,即气候平均状态和离差距平)两者中的一个或两个一起出现了统计意义上的显著变化。离差值越大,表明气候变化的幅度越大,气候状态越不稳定。通常用不同时期的温度和降水等气候要素的统计量的差异来反映。

气候变化的原因可能是自然的内部进程,或是外部强迫,或者是人为地持续对大气组成成分和土地利用的改变。既有自然因素,也有人为因素。在人为因素中,主要是由于工业革命以来人类活动特别是发达国家工业化过程的经济活动引起的。化石燃料燃烧和毁林、土地利用变化等人类活动所排放温室气体导致大气温室气体浓度大幅增加,温室效应增强,从而引起全球气候变暖。据美国橡树岭实验室研究报告,自1750年以来,全球累计排放了1万多亿吨二氧化碳,其中发达国家排放约占80%。

气候变化会带来哪些影响?气候变化导致灾害性气候事件频发,冰川和积雪融化加速,水资源分布失衡,生物多样性受到威胁。气候变化还引起海平面上升,沿海地区遭受洪涝、风暴等自然灾害影响更为严重,小岛屿国家和沿海低洼地带甚至面临被淹没的威胁。气候变化对农、林、牧、渔等经济社会活动都会产生不利影响,加剧疾病传播,威胁社会经济发展和人民群众身体健康。

目前的气候变化,全球科学家的共识是:有90%以上的可能是人类自己的责任,人类今日所作的决定和选择,会影响气候变化的走向。今日,地球比过去两千年都要热。如果情况持续恶化,于本世纪末,地球气温将攀升至二百万年来的高位。

图 19 全球范围内的气温上升,导致南北极的冰川加速融化,北极熊赖以生存的家园正在消失。(图片来源:中国科技网)444

气候变化从哪些方面影响物种多样性?

观测数据和研究表明,气候变化对物种的丰富度、物种分布格局、种间关系、物候和物种的行为都会产生深刻影响,并会增加物种入侵、物种灭绝的风险。例如,通过对1902-1949年、1975-1984年、1985-1999年的监测数据的分析,显示20世纪最后10年,随着气温的升高,荷兰的维管束植物中喜热植物种类增加;过去40年中,欧洲候鸟和留鸟丰富度因为气温升高而发生改变。气候变化引起的病害加剧一度使得北美的两栖类物种灭绝;对北欧和美国大量的鸟类观测显示,自20世纪中期以来,很多鸟类的产卵、孵化和迁徙都发生提前。对于植物而言,气候的暖化会导致生长季延长,开花提前、生长加速。气温对一些爬行与两栖类动物的孵化结果具有很大的影响,温度变化可以决定孵化出来的后代的性别。一些共生、寄生以及食物链上的一些物种,由于对温度的敏感不同,可能会造成不能同步,从而导致依赖关系紊乱。气候变化引起的温度和降水格局,尤其是水热组合的变化也使得一些物种发生改变。例如,北半球很多地方都报道蝴蝶、部分鸟类和哺乳动物都呈现北移趋势;对高山林线(tree line)的观测表明,气候变暖使得林线向高海拔迁移。气候变化还会引起有害生物泛滥,害虫和疾病爆发强度和频率增加。例如,研究表明干旱胁迫的加强能够改变害虫与寄主之间的关系,使害虫向高纬度和高海拔迁移,从而增加植被虫害的传染率。

未来,气候变化还将继续增加物种多样性的脆弱性。据分析预测,欧洲的1400种植物到2100年,约有10%可能消失,北欧有35%的入侵物种,南欧有25%的物种因无适应新的环境而发生局地灭绝。在英国,预测至2050年左右,极地高山物种的分布范围将丧失;地衣植物区系空间分布将发生改变。气候变化将使得长距离迁徙鸟类的丰富度增加,短距离迁徙鸟类丰富度下降。预测表明,温度升高0.8-1.7℃条件下,全球将有18%的物种灭绝,升高1.8-2.0℃,将有24%的物种灭绝,升高高于2℃,将有约35%的物种灭绝。

图 20 气候变化对物种的影响555

生物多样性怎么影响气候变化?

生物多样性和气候变化之间的影响是双向的。生物多样性在基因与物种水平的改变会导致生态系统的结构、功能的改变,以及生物地球化学循环相互作用的改变,从而进一步影响到地区或全球的气候。

人类活动导致的土地覆被的变化,已经显著地为大气中贡献了温室气体。碳主要储存在森林系统、泥炭地和湿地里,森林大火或砍伐森林时,二氧化碳就会释放到大气中。据估计从1850到1998年间释放到大气中的二氧化碳有1/3来自于陆地,绝大多数是由于森林毁灭。另外,全球土壤中的碳将近1/3储存在沼泽和泥炭地里。每当沼泽或泥炭地退化或被烧毁、排干变为农业等其他用途的用地时,温室气体就会释放到大气中。森林的蒸腾作用和热反射率会影响一个地区的水循环,因此植被覆盖率的减少会导致地区干旱频率和持续时间的延长。亚马逊河流域50%的降水都来自流域内植物的蒸腾作用,当地森林的砍伐已经减少了20%的降水,并造成了季节性的干旱,使温度升高了2℃,从而反过来促使热带雨林的进一步衰退并使其向更干燥的落叶林演替。

生物多样性对气候变化的影响也可通过改变云量等途径实现。例如,某些海藻向大气释放硫酸二甲酯等化学物质,而硫酸二甲酯与云的形成有关。全球温度变暖引起海洋温度升高,某些海藻种群量迅速增长,释放更多的硫酸二甲酯,形成大量的云层覆盖,减少了到达地球表面的总热量,反而有助于降低温度。

气候变化对社区发展有哪些影响?

气候变化导致全球变暖影响社区多样性的发展。随着全球变暖,气温升高还会导致农业病、虫、草害的发生区域扩大,危害时间延长,作物受害程度加重,从而增加农业和除草剂的施用量。此外,全球变暖会加剧农业水资源的不稳定性与供需矛盾。

气候变化导致海平面上升影响社区生态系统多样性的发展。例如沿海地区洪水泛滥及严重破坏、侵蚀海岸线、海水污染淡水、沿海湿地及岛屿洪水泛滥、河口盐度上升,一些低洼沿海城市及村落均会受影响。一些对岛屿以及沿海地区人口尤其重要的资源,如沙滩、淡水、渔业珊瑚礁环礁野生生物栖息地均会受到威胁。面临洪灾、海水入侵、土地侵蚀流失、强热带风暴的威胁,人口密集、经济发达的长三角珠三角黄河三角洲城市群是最脆弱的地区。

气候变化导致物种灭绝,影响社区物种多样性的发展。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)2007年发布的第四次评估报告指出,未来六七十年内,气候变化会导致大量的物种灭绝。现在已经可以确信气候与一些蛙类的灭绝有关,而这仅仅是冰山一角。气候变化导致的物种灭绝风险将会比地球历史上5次严重的物种灭绝还要大规模。而唯一的预防方法,便是于未来几十年内迅速减少排放量。拯救生物的时间所剩不多。例如老鼠和狗能在很艰难的环境生存,但考拉却只能在有桉树的地方生活。人类活动导致气候变化,气温、降雨量及海平面上升,摧毁了一些生物的栖息地,而破坏的速度比生物移居的速度还要快。

例如,位于甘肃省东部的环县,处在陕、甘、宁三省交界地带,属黄土高原沟壑区。由于气候变化导致的暴雨冰雹也是环县频繁出现的一种气象灾害,对林木、花果造成机械砸伤,并常伴大雨出现。环县地处毛乌素大沙漠南缘,四季风沙较大,气候变暖,进一步加剧大风的危害,大风造成土壤风蚀,肥力下降,林草的幼苗易发生风抽死亡,并造成林木机械损伤,危害较大。气候变暖造成植物生长期延长,早、晚霜冻不但缩短林草生长期,还可以造成林草受冻死亡。