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1、第六章 全球环境问题分析,第一节 全球气候变化与臭氧层破坏,温室气体： 大气中的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O) 、臭氧(O3)和氟氯烷烃(CFCs)等可以使太阳辐射的短波几乎无衰减地通过，但对地球的长波辐射的波段却有很强的吸收能力，这些气体为温室气体。,温室效应与全球气候变化,温室效应 气体吸收长波辐射并再反射回地球，从而减少向外层空间的能量净排放，大气层和地球表面将变得热起来。,驱使全球气候变暖,改变了大气的组成,温室气体的释放,人类活动,气候变化是由于气候系统内部的变化，以及与外部因子（自然的与人为的）共同作用的结果。,GISS (Goddard institut
2、e for space studies)美国国家航空航天局（戈达德空间科学研究所）,冰河国家公园 （Glacier National Park）,Going-to-Sun Road,罗根隘口（Logan Pass）,St. Mary Lake,全球变暖的危害,这是这是美国路易斯安那州新奥尔良市“超级穹顶”体育馆在遭受“卡特里娜”飓风袭击前后的对比图片。飓风来袭前，体育馆四周车水马龙，流光溢彩，一片繁华景象；遭 遇飓风后，体育馆四周陷入黑暗之中，已没有丝毫的昔日繁华景象。,新奥尔良飓风过后面目全非的建筑,自从8月29日飓风卡特里娜在美国登陆以来，美国路易斯安那、密西西比和亚拉巴马等州遭到巨大破坏
3、，整个受灾范围几乎与英国国土面积相当，被认为是美国历史上损失最大的自然灾害之一。这是美国路易斯安那州新奥尔良市在遭受“卡特里娜”飓风袭击前后的对比图片。建筑在飓风来袭时严重损毁，“卡特里娜”给美国经济造成的损失将是美历史上最大的一次 。,酷暑、干旱、森林火灾、空气污染成为今夏欧洲各大报纸每日社会版的要闻。这场肆虐两周多的“热魔”杀死了成千上万的欧洲人,在2002年，政府间气候变化委员会(IPCC)在对2500多篇论文总结的基础上认为:,这些文章研究的超过500种鸟类、两栖动物、植物和其他生物中： 有80 以气温变暖能够预期的方式改变了其繁殖和迁徙的时间、生长季节的长短、物种的规模和分布。,作者
4、得出结论：“在20世纪，地域气候的变化，尤其是气温的升高，给生物系统造成了明显的影响。”,在这些文章中，有很多报道了至少过去20年间物种与气温之间的关系。,适应对策之一-提前发育和生殖,全球变暖改变植物生长节奏,不同的植物在不同的时间成熟。这种自然现象减少了各种植物间对有限自然资源的竞争，实现了共生的目的。然而，有证据显示，气候变化可能会改变植物间这种精美的平衡。 在自然界，物种经过进化将自己的生长微调到与季节相吻合适时意味着一切。如果气候变化改变了植物生长的节奏那么它将产生多米诺骨牌效应，影响依赖植物生存的动物的进食、繁衍和迁徙模式。”,在英国牛津附近，比较整个90年代与过去40年间植物的开
5、花期，许多植物物种开花时间平均提前了45天。 共有60个物种的较小亚群， 开花时间平均提前了整整两周。,雌性红松鼠的繁殖期比它们的曾祖母时代提早了1 8天。这个数据意味着每一代红松鼠的繁殖期平均提早了6天,在加拿大育空地区与过去10年相比该地区的春季温度大约增加了4摄氏度。,通过迁移、扩散1）高海拔2）高纬度 适应、生存、灭绝,适应对策二-分布区的变化,总结全球各大洲以鸟类为主题的200多篇学术文章发现: 许多科学依据都表明全球变暖正在影响鸟类的行为。,全球变暖使得一些鸟类被迫改变迁徙时间和路线，还有一些鸟类甚至无法完成迁徙行动。,越来越多的鸟类无法适应所处生态系统的发展变化，其中海鸟和候鸟是
6、对全球变暖最敏感的群体。,气候的转变同时在改变动物已有千百年历史的迁移和繁殖模式：,在2004年9月中旬，一只北美洲的紫燕首次在苏格兰被人看到，远离其常规的路线干百英里。 它们成群从它们那个通常暖和舒适的地中海栖息地来到邻近伦敦的地区觅食。 一般传统的高山火绒草(一种喜欢寒冷天气的山地常绿植物)现在却以每l0年1至4米的速度爬到阿尔卑斯山更高的地方，被山下越来越暖和的天气推向海拔更高的地方。,向高海拔地区的扩张,Ungerer等（1999）预测：美国东南部森林的重要害虫瘤额大小蠹（Dendroctonus frontalis）在年均最低温上升3后北部分布边界可延伸170km。,117种蝴蝶中，
7、有15种显著向山上移动,花斑翁鸟的食物昆虫提前16天的繁殖高峰侯鸟繁殖时间仅提前1周。,为什么欧洲的花斑翁鸟下降，有些物种灭绝？,捕食者和被捕食者(山雀和毛虫)之间的关系,尽管山雀(捕食者)的生活步调没有随着气候变暖而变化， 山雀用来喂养幼鸟的冬蛾幼虫(猎物)的步调却变了。单位面积内的毛虫(猎物)数量，或者鸟类可捕食获得的总肉食量比1985年提前两周达到峰值。 过去，毛虫(猎物)数量几乎恰巧是在山雀(捕食者)孵化幼鸟最需要食物时达到最大。 现在，大多数幼鸟(捕食者)孵出时，毛虫丰季已经逐渐减退，食物开始变稀少了。这样，只有最早出生的幼鸟(捕食者)才能吃到虫子。,动物与植物(毛虫和橡树)之间的关
8、系,在该食物链中，不只是鸟类和蛾类在丧失同步性，毛虫与其食物(橡树幼嫩叶)之间的关系也受到很大影响。 为了生存，蛾的幼虫(毛虫)必须在准确接近橡树叶生长、叶芽绽开时期开始孵化。与20年前相比，橡树现在发芽的时间大约提前了10天，毛虫孵化期则提前了15天，现在它们平均要等许多天才能得到食物。,云杉色卷蛾的爆发通常与干旱和干燥的夏天有关,干旱可以增加对宿主树木的胁迫并增加云杉色卷蛾的产卵量（25条件下产卵量比15条件下产卵量增加50以上）。,云杉色卷蛾也会随着温度的升高，而向高纬度区扩张并与干旱发生的频率增加相伴，导致它爆发频率和强度的增加。,位于孟加拉湾沿岸的孙德尔本斯森林区是世界上最大的红树林
9、区，同时也是世界最大的老虎栖息地。近年来，由于全球气候变暖导致海平面上涨，海岸受侵蚀，当地老虎的生存状况进一步面临威胁。,在世界上已知的5743种两栖动物(包括蛙类、蝾螈类和蚓螈类)中，接近一半的种类数量正在下降，有13的物种面临灭绝危险，栖居地的减少、污染以及气候变化都是造成两栖动物种类和数量减少的原因。图为生活在哥斯达黎加蒙特韦尔德云林保护区的青蛙。,物种灭绝,更严重的是，全球变暖使许多鸟类面临灭绝危险。 科学家指出，如果全球气温比工业化时代以前上升2摄氏度，欧洲将有38的鸟类灭绝，而在澳大利亚东北部这一比例将高达72。,全球变暖影响动物进化,科学杂志上发表论文指出，他们在研究基因变化与气
10、温升高之间的关系时发现: 全球变暖正在对一些动物的进化产生影响.科学家已经在松鼠、鸟类和昆虫身上发现一些可遗传的基因变化，为适应全球变暖。,分布在中欧地区的黑顶林莺现在越来越多地飞往英国越冬，而不是去西班牙和葡萄牙所在的伊比利亚半岛。 这种鸟中有一个种群在基因上发生了变化，更倾向于选择英国为越冬地，而该种群的规模正在不断扩。,气温的上升还对欧洲大山雀的进化产生了影响，因为它们用来喂养幼鸟的毛虫在春天发育成熟的时间提前了。 能更早产卵的大山雀就能在繁衍后代方面获得优势，而产卵的时间由基因决定。,研究者发现: 在育空地区, 自然选择在红松鼠身上清晰并迅速地进行着：在同一繁殖季节出生的红松鼠中 出生
11、较早的红松鼠幼仔显得更健壮而且在抢占地盘的时节采临时，它们在对上一个冬天因一些成年红松鼠死亡而留下的空白区域进行的争夺中面临的竞争更少。,人们通常认为进化是一种缓慢的、循序渐进的过程，而北美红松鼠的例子表明在全球变暖的情况下，动物可以做出迅速反应， 通过自身的遣传变异以适应变化的环境。,全球变暖物种北迁威胁农林业和渔业,在美国，包括黑斑森莺在内的一些鸣禽类已经开始北迁加拿大，这让美国护林人员头疼。如果这些鸣禽离开原来的活动区域，当地云杉林就可能遭遇云杉蚜虫的肆意攻击，因为云杉蚜虫的天敌就是这些鸣禽。如果失去天敌，它们将大肆繁殖，导致云杉枯死。,地域气候的变化，尤其是气温的升高，给生物系统造成了
12、明显的影响。在超过500种鸟类、两栖动物、植物和其他生物中： 有80 % 以气温变暖能够预期的方式改变了其繁殖和迁徙的时间、生长季节的长短、物种的规模和分布。,预测未来害虫发生的趋势发展害虫防治的新技术,阐明生物对全球气候变化响应的一般规律揭示“作物-害虫-天敌”对全球气候变化响应的机制,昆虫是生物多样性最重要的组成成分,昆虫个体小、世代短、繁殖率高,昆虫对温室气体（CO2 O3）响应昆虫对全球变化、干旱和气候异常的响应,全球气候变化与昆虫关系,害虫是影响农业生产的重要因子,实验室CCED研究,田间OTC和FACE,模型分析,理论上,实践上,1) 密闭式动态CO2气室, Ventostat 8102 CO2浓度测控仪 HPG280H型人工气候箱 普通CO2钢瓶 减压表 电磁阀 继电器 变压器 通气管,2)开顶式气室（OTC),控制系统,室外CO2/O3开顶式控制箱(OTC),CO2,O3,3)开放式大气CO2浓度控制区(FACE),China FACE Project - (Rice-Wheat Rotation),
