全球生態(tài)學(xué)-大尺度生態(tài)學(xué)

第十一章大尺度生態(tài)學(xué)1第二節(jié)全球生態(tài)學(xué)大尺度大氣—海洋生態(tài)系統(tǒng)對于生態(tài)系統(tǒng)的全球影響；土地利用和景觀的變化對于生物多樣性的影響；人類活動通過人工固氮對于全球氮循環(huán)的影響；人類活動增加二氧化碳對全球溫度的影響。2溫室效應(yīng)氣體地球最原始的生物出現(xiàn)于35億年以前，當(dāng)時(shí)大氣中幾乎不含有氧氣，二氧化碳和水蒸氣占是主要成分；大約20億年前大氣的成分開始發(fā)生變化（藍(lán)綠藻類開始出現(xiàn)，并進(jìn)行光合作用），直到形成目前的大氣成分目前人類的活動對全球的大氣結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響3厄爾尼諾南部厄爾尼諾南部擺動（ElNinoSouthernOscillation）厄爾尼諾最早指秘魯海岸出現(xiàn)的溫暖洋流，南部擺動指在太平洋上擺動的氣團(tuán)。1924年英國統(tǒng)計(jì)學(xué)家Walker通過分析氣象資料發(fā)現(xiàn)東太平洋大氣壓和印度季風(fēng)的相關(guān)性：東太平洋大氣壓的降低會伴隨著西太平洋大氣壓的升高，相反的情況也會發(fā)生，即南部擺動。4如今氣象學(xué)家用南部擺動指數(shù)（SouthernOscillationIndex）來監(jiān)視南部擺動1957～1958年JacobBjerknes觀測到一次厄爾尼諾現(xiàn)象并首先將南部擺動與溫度相互聯(lián)系起來，闡述了其形成的過程3.目前的厄爾尼諾現(xiàn)象當(dāng)厄爾尼諾現(xiàn)象出現(xiàn)的時(shí)候東太平洋熱帶海域的海水溫度高于往年，氣壓也較低，此時(shí)在東太平洋形成的風(fēng)暴數(shù)量也會增加，使得南北美地區(qū)降水增加；此時(shí)西太平洋海水溫度較低，造成西太平洋地區(qū)的干旱，圖54.厄爾尼諾現(xiàn)象對海洋生物種群的影響對海洋第一性生產(chǎn)力的影響5.厄爾尼諾現(xiàn)象對湖泊生態(tài)系統(tǒng)的影響6.厄爾尼諾現(xiàn)象對陸地生物種群的影響對澳洲紅袋鼠的影響第三節(jié)人類對熱帶雨林的砍伐熱帶雨林是地球上生物多樣性最豐富的生態(tài)系統(tǒng)之一，全球熱帶雨林集中分在10個(gè)國家，人類的砍伐使得熱帶雨林?jǐn)?shù)量迅速減少，圖6第四節(jié)人類活動對大氣成分的影響1.人類活動導(dǎo)致大氣中CO2濃度增加在過去的16萬年中全球的氣溫與CO2的濃度密切相關(guān)人類活動與大氣中CO2濃度的增加有著密切的關(guān)系化石燃料的大量使用是造成大氣中CO2濃度增加的主要原因72.人類活動對全球氮循環(huán)的影響目前人類活動固氮量已經(jīng)超過自然固氮總量，圖區(qū)域性的氮元素過量會改變植物與固氮菌的共生關(guān)系，并且威脅到生態(tài)系統(tǒng)的健康，此外還會導(dǎo)致植物的枯萎，減少物種的多樣性8溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)（N2O、CH4、CO2、CFC）氣體對長波輻射有強(qiáng)烈的吸收作用9人類活動對全球環(huán)境的影響10南部擺動指數(shù)指數(shù)數(shù)值越低澳洲、印尼、非洲部分地區(qū)發(fā)生干旱可能性越高，加拿大冬季溫度也與此有關(guān)11厄爾尼諾、拉尼娜和Walker循環(huán)121982～1983年厄爾尼諾現(xiàn)象對全球降水的影響13厄爾尼諾造成表層海水溫度的變化南美地區(qū)在東南信風(fēng)和東風(fēng)的作用下冷海水發(fā)生上涌（b）厄爾尼諾形成初期東風(fēng)減弱，暖海水向東移動；到成熟期時(shí)，暖海水出現(xiàn)在整個(gè)南美西海岸，海水上涌停止（a）14厄爾尼諾對海洋第一性生產(chǎn)力的影響紅色和桔黃色為海水上涌地區(qū)15厄爾尼諾與袋鼠種群數(shù)量的關(guān)系降水的減少會導(dǎo)致袋鼠的食物來源減少，雌袋鼠性成熟時(shí)間會推遲（15到20個(gè)月推遲到3年）袋鼠種群數(shù)量隨降水而波動16土地利用格局與生物多樣性人類主要通過農(nóng)業(yè)和城市化改變了土地利用格局，至今大約有3/1到2/1的地球上無冰陸地面積已經(jīng)失掉了原來面貌。例如，排干沼澤建設(shè)城市和機(jī)場，砍伐森林發(fā)展為農(nóng)田。Vitousek認(rèn)為，土地利用格局的變化是威脅全球生物多樣性的重要原因。下面以熱帶雨林面積迅速減少為例，說明土地覆蓋度變化對生物多樣性的影響及機(jī)制17世界熱帶雨林的分布18巴西熱帶雨林的熱成像照片1975、1986、1992年熱帶雨林景觀變化19淺褐色代表半干旱地區(qū)，以矮小植物為主紅色代表森林砍伐地區(qū)，1978～1988年，森林砍伐的面積有明顯的增加20森林被砍伐后造成的景觀破碎的森林所處的環(huán)境與大片森林相差很大，從而造成其樹木死亡率大大增加21華盛頓溫帶森林被砍伐的情況2214萬年前全球CO2明顯上升，隨后逐漸下降23近1000年來CO2濃度的變化24不同歷史時(shí)期CO2濃度的變化25Suess效應(yīng)大氣中14C的含量相對固定，但是化石燃料的形成大都在百萬年以上14C幾乎沒有（14C的半衰期是5730年）26對GreatSaltLake的影響GreatSaltLake位于北美洲內(nèi)陸，受到1982～1983年的厄爾尼諾現(xiàn)象的影響降水量明顯高于往年，其水位升高3.7m，鹽度由100g/L降至50g/L由于GreatSaltLake湖水的鹽度高于海水約4倍，所以只有很少一部分耐鹽生物能夠存活，但是隨著鹽度的下降，物種得以入侵（捕食性昆蟲）并使得小蝦由12000個(gè)/米3降至74個(gè)/米3

，藻類大量生長，湖水變得混濁，營養(yǎng)元素含量減少1987～1990年湖水鹽度才恢復(fù)2728人為固氮量增長示意圖29人為固氮與非人為固氮的比較30大氣中CO2捕捉熱量的方法與溫室類似，大氣中的二氧化碳能夠阻止地面向空間輻射熱量，導(dǎo)致大氣層增溫，形成了溫室效應(yīng)。資源壓力及生態(tài)環(huán)境惡化環(huán)境污染加劇31大氣污染全球環(huán)境面臨威脅和挑戰(zhàn)32大氣污染嚴(yán)重33沙塵暴34海洋遭受污染后產(chǎn)生的災(zāi)難性海洋現(xiàn)象全球環(huán)境面臨威脅和挑戰(zhàn)--赤潮35亂伐森林全球環(huán)境面臨威脅和挑戰(zhàn)保護(hù)環(huán)境，保護(hù)我們共有的家園——地球3