哺乳動物應(yīng)對全球氣候變化的反應(yīng)

1、 生命科學 生命科學 學院2014級生態(tài)學專業(yè) 姓名 李玉鳳 學號20141506004（密）（封）（線）四川師范大學科學碩士（教育碩士）研究生學期作業(yè)（論文）專用封面作業(yè)（論文）題目： 哺乳動物應(yīng)對全球氣候變化的反應(yīng) 所修課程名稱： 植被生態(tài)學 修課程時間： 2014 年 9 月至 2014 年 12 月完成作業(yè)（論文）日期： 2014 年 12 月任課教師打分： 任課教師評閱意見：任課教師簽名： 年 月 日哺乳動物應(yīng)對全球氣候變化的反應(yīng)專業(yè):生態(tài)學學生:李玉鳳 指導教師:何磊摘要：全球的氣候變化已經(jīng)引發(fā)了一系列的負面影響，包括污染物的排放、氣溫的上升、降雨量的改變、海平面的上升、洪澇災害、

2、颶風增強、突發(fā)災害頻率增加、臭氧層空洞、生物多樣性丟失、干旱等，人類活動是造成全球氣候問題的主要原因。由于生活環(huán)境的惡化，生物都在為自己和種群的生存不斷地在適應(yīng)變化的環(huán)境。其中，哺乳動物在分布、行為、豐富度、種群大小和種間關(guān)系等方面都在不同程度的響應(yīng)全球氣候的變化。但是盡管如此，氣候的急劇變化已經(jīng)導致許多的哺乳動物瀕臨滅絕或者已經(jīng)滅絕，作為全球氣候變化的主要責任者，人類應(yīng)該更加關(guān)注氣候變化，并減緩或者防止氣候變得更加惡劣，還大自然一份美好，還地球生物一份舒適。關(guān)鍵詞： 全球氣候變化，哺乳動物，適應(yīng)，滅絕，保護哺乳動物應(yīng)對全球氣候變化的反應(yīng)1全球氣候變化的影響人類利用大量的自然資源來迅速地建立完

3、整的工業(yè)體系，極大地提高全球范圍的國民生產(chǎn)總值(GNP) ，迅速地發(fā)展經(jīng)濟，極大地提高與滿足人類自身的消費水平，迅速地提高尖端科學技術(shù)水平等。然而，人類現(xiàn)行的無視自己是地球生態(tài)系統(tǒng)的組分并以經(jīng)濟和科技發(fā)展為主導的思想方法和戰(zhàn)略措施，將自己從眾多的生態(tài)平衡關(guān)系中抽離出來，絕對地控制和任意地榨取地球有限的自然資源，從而使人類逐漸進入與自然界全面對抗和尖銳對立的時代，超出了大自然自身的調(diào)節(jié)控制能力范圍，導致了全球性的生態(tài)與環(huán)境危機 REF _Ref400967188 r h * MERGEFORMAT 1。隨著全球環(huán)境變化現(xiàn)象的突顯，氣候變化也逐漸被人類所關(guān)注，氣候變化對我們賴以生活的地球環(huán)境有許多

4、負面的影響，包括污染物的排放、氣溫的上升、降雨量的改變、海平面的上升、洪澇災害、颶風增強、突發(fā)災害頻率增加、臭氧層空洞、生物多樣性丟失、干旱等幾乎所有的負面影響 REF _Ref400967218 r h * MERGEFORMAT 2。 1.1 全球氣候變暖 通過大量的科學研究，目前許多的科學家認為，全球氣候變暖與人類在工業(yè)活動中向大氣中排放越來越多的CO2 等溫室氣體有關(guān)，另外，森林覆蓋面的減少也使這些氣體含量只增不減，這些氣體可以通過所謂的“溫室效應(yīng)”使地面溫度不斷升高 REF _Ref400967226 r h * MERGEFORMAT 3。近百年來由于各種人類活動而注入到大氣中的C

5、O2排放速度逐年在增長。除了CO2 之外，大氣中增長最快的溫室氣體還有CH4 、N2O 和氟里昂等。這些溫室氣體的含量增加可以明顯地改變和破壞大氣的能量收支平衡。據(jù)最粗略的估計，假設(shè)在其它條件不變的情況下，將大氣中的CO2濃度增加2倍，那么每平方米的地面放出的熱量將會減少4 W，這部分多余的熱量可以使地表溫度增加1.2 。如果加上大氣中許多其它過程的影響，那么地面溫度最低也會增加2. 5 ，這就是溫室氣體的含量變化所引起的增溫效應(yīng)。隨著全球變暖的加劇，北冰洋的環(huán)境正在發(fā)生著快速變化。北冰洋有著地球上最為獨特的海洋生境：極晝和極夜更替、寬闊陸架環(huán)繞的深海盆、海水的長消循環(huán)變化、以及中心海域常年海

6、冰覆蓋等。極地的升溫，即使是在北極點附近仍可見大片的無冰海域 REF _Ref400967238 r h * MERGEFORMAT 4。與此同時，受大氣中CO2濃度增加和海冰融化的影響，在北冰洋中心區(qū)次表層 REF _Ref400967264 r h * MERGEFORMAT 5、楚科奇海陸架區(qū) REF _Ref400967270 r h * MERGEFORMAT 6和加拿大北極群島外流北極水 REF _Ref400967275 r h * MERGEFORMAT 7中都發(fā)現(xiàn)了海洋酸化現(xiàn)象。全球氣候逐漸變暖導致氣溫不斷升高，冰川融化，海平面上升，颶風增強，降雨量分布不均，洪澇干旱災害頻發(fā)

7、等一系列變化。1.2 臭氧層空洞大氣中的臭氧(O3) 平均濃度約是300 個道普生(以測量臭氧濃度的儀器命名的單位) 。主要集中位于平流層大氣中，只有10 %左右在大氣的對流層。臭氧也是一種溫室氣體，但它扮演的主要角色是吸收進入地球大氣的太陽輻射能量中的過量的有害短波輻射（主要是紫外輻射），使地球上的生物免受過量紫外輻射的危害。70年代初，科學家們就發(fā)現(xiàn)全球大氣中的臭氧總含量(指從地面到大氣頂端的整個氣柱內(nèi)的臭氧含量) 正在以每年0.2%左右的速度在不斷地減少。臭氧的減少還同地理位置和季節(jié)有關(guān)。在南半球，夏季南極上空臭氧含量的減少最為劇烈，與周圍的大氣相比形成了一個明顯的臭氧含量低值區(qū)域，即稱

8、之為“臭氧洞”。在北半球，冬季北極上空的臭氧含量也在減少，并擴大到歐洲上空。我國科學家也發(fā)現(xiàn)，在青藏高原上空也存在大氣中臭氧含量的低值區(qū)域。臭氧層空洞會使生物遭受過量的紫外輻射。植物會因此降低光合作用的強度，人類則會增加皮膚癌與白內(nèi)障的患病率，臭氧每減少1%，皮膚接觸到紫外輻射的量就會增加2%，皮膚癌與白內(nèi)障的患病率就會增加4%，并會破壞大氣本身的自身免疫系統(tǒng) REF _Ref400967285 r h * MERGEFORMAT 8。1.3 生物多樣性丟失生物多樣性是指在一定時間和一定空間范圍內(nèi)所有生物（動物、植物和微生物）物種及其遺傳變異和生態(tài)系統(tǒng)的復雜性總稱。它是生物與其生存環(huán)境之間復雜

9、關(guān)系的體現(xiàn)，也是生物資源豐富多彩的標志。生物多樣性是人類賴以生存的基礎(chǔ)，一方面為人類提供基本的生活環(huán)境，另一方面又為人類的生活提供豐富的資源。生物多樣性通常被分為基因多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個層次。氣候是影響生物多樣性的主要自然因素，氣候各要素的變化將引起生物多樣性的改變。目前氣候變化對生物多樣性的影響和脆弱性研究（脆弱性通常指一個系統(tǒng)易于遭受外部脅迫傷害的狀態(tài)，包括系統(tǒng)對脅迫暴露的程度、對脅迫暴露的敏感性以及系統(tǒng)的適應(yīng)能力 REF _Ref400967292 r h * MERGEFORMAT 9還主要集中在物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性兩個方面，基因多樣性與氣候變化關(guān)系研究還比較欠

10、缺。生物多樣性體現(xiàn)在陸地、淡水和海洋各個環(huán)境的生物多樣性，氣候變化對生物多樣性的影響和脆弱性又分別從陸地、淡水和海洋生物多樣性方面展開相關(guān)研究 REF _Ref400968377 r h * MERGEFORMAT 8。大量觀測顯示，溫室氣體大量增加已經(jīng)導致全球氣候急劇變暖，海平面大幅度上升，并引發(fā)冰川融化、積雪減少，高溫、干旱、熱浪、颶風和洪水等極端氣候事件頻繁發(fā)生，這些改變已經(jīng)對生物多樣性產(chǎn)生了較為深刻的影響 REF _Ref400968984 r h * MERGEFORMAT 10。同時，陸地、淡水以及海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能也發(fā)生了極大的變化，生物生存生活環(huán)境的改變，已經(jīng)導致物種的物

11、候、行為、分布和豐富度、種群大小和種間關(guān)系、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能等都發(fā)生了不同程度的改變 REF _Ref400968957 r h * MERGEFORMAT 11，甚至引起個別物種的滅絕 REF _Ref400969005 r h * MERGEFORMAT 12。由此可見，未來全球氣候變暖將會對生物的多樣性產(chǎn)生更為深刻的影響 REF _Ref400967264 r h * MERGEFORMAT 5。另一方面，各種生物也在不斷地改變自身而適應(yīng)全球氣候變化導致的其生存生活環(huán)境的改變。2哺乳動物應(yīng)對全球氣候變化的反應(yīng)生物具有指示氣候環(huán)境的功能。氣候的冷暖、干濕，地形和地勢的變化，必然會在生物的

12、分布中得到反映。哺乳動物對氣候環(huán)境的變化非常敏感，因此哺乳動物應(yīng)對氣候環(huán)境的重大變化做出了許多響應(yīng) REF _Ref400968205 r h * MERGEFORMAT 13。2.1分布與豐富度的變化氣候變化已經(jīng)使一些物種在分布上發(fā)生了改變。在氣候變化下物種遷移和物種對特殊生境的需求與物種自然適應(yīng)氣候變化密切相關(guān)。氣候的一點點的變化，在沒有人為和自然的屏障的情況下，加拿大南部的陸生哺乳動物將會大量或者全部向北方遷移，從而使得陸生哺乳動物在加拿大陸地上的分布不平衡 REF _Ref400969024 r h * MERGEFORMAT 14。由于海冰消融，海象被迫大量前往楚科奇海沿岸。其中20

13、11年在海冰最少的月，海冰的消失導致萬頭海象轉(zhuǎn)場阿拉斯加陸地。擁擠導致更多幼崽死亡，而成體要獲取食物也需要耗費更多能量。亞北極魚類和海洋哺乳動物出現(xiàn)北移的跡象，這將直接影響以海冰作為棲息地的，如海象等物種的生存空間。另一方面哺乳動物的遷移也是為了適應(yīng)氣候的變化，假果沒有物種的遷移，非洲277 個哺乳動物中10%15%物種在2050 年左右將瀕臨滅絕，到2080 年將有25%40%物種瀕臨滅絕，如果物種能有效遷移，大概僅有10%20%物種瀕臨滅絕 REF _Ref400969032 r h * MERGEFORMAT 15。氣候變化也使一些物種的豐富度發(fā)生改變。例如，氣候變化使極地北極熊出生率下

14、降 REF _Ref400969038 r h * MERGEFORMAT 16；美國許多地區(qū)耐熱脊椎動物豐富度增加，南部哺乳動物豐富度降低，而在冷涼山區(qū)增加 REF _Ref400969045 r h * MERGEFORMAT 17；目前也觀測到物種對氣候變化適應(yīng)性的進化，哺乳動物的活動18適應(yīng)氣候變化而發(fā)生相關(guān)基因的變異。另有報道顯示，在全新世現(xiàn)存5307種哺乳動物中總共有249種哺乳動物滅絕，在滅絕的哺乳動物中有91.7 %生活在島嶼上，僅有8.3 % 是陸生哺乳動物。其中嚙齒目動物，偶蹄目動物，靈長類動物滅絕的比例顯著地比翼手目動物和食肉目動物高 REF _Ref400969054

15、r h * MERGEFORMAT 18。許多的哺乳動物在更新世的晚期和全新世的早期開始滅絕，一些哺乳動物如披毛犀、洞熊、大角鹿、猛犸象等被認為都主要是由于氣候的變化而走向滅絕的(e.g. Nogues-Bravo et al. 2008)。由此看出，物種依存于特定的環(huán)境 REF _Ref400969062 r h * MERGEFORMAT 19，不同的哺乳動物應(yīng)對全球氣候變化的反應(yīng)不同，不同哺乳動物對氣候變化的耐受性也各不相同。2.2 行為的變化全球氣候變暖導致北冰洋冰的覆蓋面積不斷減少，因此北冰洋與冰相關(guān)的哺乳動物如海象、環(huán)紋海豹、髯海豹、環(huán)斑海豹、斑海豹、豎琴海豹、冠海豹、北極露脊鯨、

16、白鯨、獨角鯨和北極熊等的產(chǎn)崽、休息以及遷移等各種行為都受到不同程度的影響。在過去，這些北極標志性海洋哺乳動物依托海冰平臺產(chǎn)崽、休息和遷移；北極熊毛色與冰雪環(huán)境一致，以適應(yīng)冰雪環(huán)境而隱蔽自己，而黑色的皮膚則能盡可能多地吸收陽光的熱量；獨角鯨、白鯨和北極露脊鯨能在冰下活動，并能在廣袤的海冰蓋中尋找到冰裂隙進行呼吸；環(huán)紋海豹和髯海豹通過在海冰打呼吸孔呼吸并上冰休息；海象在海底捕食的間隙依托浮冰進行休息。如今北冰洋環(huán)境惡化，這些依托海冰平臺生活的哺乳動物都受到各種威脅，其行為方式也將慢慢改變以適應(yīng)新的環(huán)境 REF _Ref400969081 r h * MERGEFORMAT 4。2.3 種群大小和種

17、間關(guān)系的變化 近一個世紀來，隨著全球氣候變暖，通過對美國Yosemite National Park (YNP)從海拔60m到3300m的范圍進行研究顯示，低海拔的種群在向高海拔擴張，而高海拔的種群在逐漸的縮小，這樣的變化將改變中高海拔處種群的結(jié)構(gòu)和組成 REF _Ref400969239 r h * MERGEFORMAT 20。另有分析顯示，北冰洋環(huán)境快速變化將顯著影響生態(tài)系統(tǒng)，包括與冰相關(guān)的食物鏈將在部分海域消失并被較低緯度海洋物種所替代、總初級生產(chǎn)力有望增加并為人類帶來更多的漁獲量、另外以海冰作為棲息和捕食場所的大型哺乳動物的生存受到威脅 REF _Ref400969243 r h *

18、 MERGEFORMAT 21。海冰的迅速消失和環(huán)境的快速變化留給了北冰洋生物更少的時間去適應(yīng)馬上就要面臨的新環(huán)境，北冰洋生態(tài)系統(tǒng)正在重建一個新的、未知的、需適應(yīng)更高水溫和更少海冰的系統(tǒng)。海洋生態(tài)系統(tǒng)的變化很可能包括短期的種群變化和長期的群落重建（若海冰消退持續(xù)）。海冰變化讓生活在那里的哺乳動物不得不考慮在一個更加溫暖、無冰時間更長的環(huán)境中獲得足夠的食物以及與更加適應(yīng)較高溫度的種類競爭 REF _Ref400969250 r h * MERGEFORMAT 22。最近的一個氣候變化對北極海洋哺乳動物的評估顯示，北極露脊鯨、北極熊和海象成為最容易受影響的動物。評估同時顯示亞北極哺乳動物會在犧牲真

19、正北極種類中獲益。海冰更早時間的在陸架海域消失意味著底棲群落產(chǎn)量的下降，會影響海象和灰鯨等以底棲生物為食的動物的生存。海冰的變化同樣影響食物組成，含脂豐富的食物種類將被含脂較低的喜溫種類所替代，會降低大多數(shù)現(xiàn)有的北極露脊鯨、獨角鯨、環(huán)紋海豹等海洋哺乳動物在短暫夏季所需脂肪的補充能力。對太平洋海象的環(huán)境影響和人類壓力綜合潛在影響評價顯示了明顯的種群惡化傾向。對北極熊的觀測表明，北極19個亞群中有個亞群出現(xiàn)了數(shù)量下降的趨勢，其中西哈德森灣和南波弗特海兩個亞群數(shù)量減少可以確定是氣候變化導致海冰減少的結(jié)果。海冰季節(jié)性可利用程度的改變已影響到了西哈德森灣北極熊的生存以及南波弗特海北極熊的生存率和繁殖率。

20、若北極的海冰儲量持續(xù)下降，預期其他一些亞群也將受到失去棲息地和減少獲取與冰相關(guān)的海豹等食物的威脅。2008年夏季中國第次北極考察期間，北冰洋高緯海域考察沿途北極熊的頻繁出現(xiàn)，反映了由于海冰面積減少導致了北冰洋北極熊活動區(qū)域被極大壓縮的殘酷現(xiàn)實 REF _Ref400969258 r h * MERGEFORMAT 23。3 討論與展望隨著全球環(huán)境變化現(xiàn)象的突顯，氣候變化也逐漸被人類所關(guān)注，也應(yīng)該為人類所重視。全球氣候的變化會導致物種遷移和滅絕，同時也為產(chǎn)生新物種提供可能性。物種像生物個體一樣，有生有滅但新的哺乳動物物種的形成過程往往要歷時數(shù)百萬年。每一種哺乳動物的消失都將帶來不可估量的損失，但

21、隨著人類社會經(jīng)濟的發(fā)展，人類活動加重并加速了氣候的變化，當代哺乳動物滅絕速率也逐年增加。值得注意的是，人類過度捕獵，傳播疾病，增加哺乳動物物種間的競爭，破壞動物的棲息地以及引入外來物種等活動也被認為是導致物種滅絕的因素，這樣的現(xiàn)象隨著時間的推移也越來越顯著 REF _Ref400969267 r h * MERGEFORMAT 24。哺乳動物在應(yīng)對全球氣候的變化和人為因素下總是朝著有利于自身物種的生存與繁衍的方向改變或者是開啟應(yīng)急模式盡量的挽救自身物種，從而使其能繼續(xù)的生存下去。為此，人類首先有責任改善已經(jīng)變化的全球氣候，同時也有責任保護為我們所傷害的哺乳動物，盡可能的減弱全球氣候變化以及人類

22、活動給哺乳動物帶來的災難。另外，不是所有的哺乳動物都面臨滅絕的威脅，因此保護組織不能盲目的選擇看似脆弱的動物進行保護，而忽略了真正需要受保護的瀕危動物 REF _Ref400969267 r h * MERGEFORMAT 24。全球氣候的變化導致物種的分布產(chǎn)生變化從而產(chǎn)生地理隔離，最終產(chǎn)生新物種 (Hewitt 2001, 2004)。例如，冰期影響了許多動植物的分布(Cagnin et al.1998; Battisti 2006)，在歐洲許多物種瀕臨滅絕，或者逃離到地中海半島(Hewitt 2001, 2004)。鑒于此，人類應(yīng)該減少對大自然的破壞或者應(yīng)該在已經(jīng)破壞的裸地上恢復原有生境，

23、從而為哺乳動物的遷移或者說是逃離提供可能性，促進其基因交流，擴大其活動范圍。另一方面，兩極冰雪消融而引發(fā)的一系列問題的解決也是備受關(guān)注的，于此人類有必要進一步提高監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，并對環(huán)境的物理、化學和生物學復雜的相互作用有一個更好的了解。機器人網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、衛(wèi)星、考察船以及固定在動物和冰上的設(shè)備可采集用于提高數(shù)值模式的數(shù)據(jù)，進而研究氣候變化持續(xù)情況下的極地生態(tài)系統(tǒng) REF _Ref400969299 r h * MERGEFORMAT 25。同時，應(yīng)盡快解決如何保護已經(jīng)受害的兩極哺乳動物，觀測與保護相互協(xié)作，提高對北冰洋生態(tài)系統(tǒng)的預測和保護。參考文獻彭少麟.全球氣候變化及其效應(yīng)J.生態(tài)科學,1997,1

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