全球變暖及其生態(tài)積累效應

1、全球變暖及其生態(tài)積累效應蘇梅琳，王文華（中國礦業(yè)大學 環(huán)境與測繪學院， 江蘇 徐州市 2210088）摘要：全球的變暖所引起的生態(tài)問題已逐漸顯著，它對生態(tài)系統(tǒng)的破壞已經(jīng)引起全世界人們的關(guān)注。本文從生態(tài)積累效應的角度，深入研究全球變暖的問題，并運用生態(tài)積累的理念來分析前人的研究成果，并提出全球生態(tài)積累效應模式，以及在人為因素影響下全球變暖形成機制循環(huán)模式。關(guān)鍵字：全球變暖；生態(tài)系統(tǒng)；生態(tài)積累效應Global Warming and Ecological Accumulation EffectSU Mei-lin，WANG Wen-hua(School of Environment Science

2、 and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology, Xuzhou, 221008)Abstract: Ecological problems brought global warming have been very significant. People all over the world have paid their attention on the ecological system destruction. In the point of ecological accumulation effec

3、t, the paper studied the ecological accumulation effect problems brought by global warming and analyzed the date gotten by many experts from different fields, in the end, got the mode of global ecological accumulation effect and gave the mode of the vicious circle between global warming and ecologic

4、al accumulation effect.Keywords: global warming; ecological system; ecological accumulation effect 1 引言生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）是指在一定的空間內(nèi)生物成分和非生物成分通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動相互作用、相互依存而構(gòu)成的一個生態(tài)學功能單位。1生態(tài)積累效應是因為自然或人為作用對生態(tài)環(huán)境長期影響使生態(tài)環(huán)境的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，且這種變化在時空過程中逐漸累積而產(chǎn)生一些效應問題2。圖1 人為作用下全球變暖形成機制循環(huán)模式隨著全球的變暖,人們不斷的研究由全球的變暖所引起的地球環(huán)境系統(tǒng)的改變1-4。這些改

5、變在時空上不斷的積累而產(chǎn)生許多生態(tài)效應。這些效應包括氣溫的變化、冰川的消融、凍土的變化、海平面的上升，生物生境的變化等等，很多專家學者致力于這些效應的研究。本文根據(jù)前人觀測的全球變暖的數(shù)據(jù)資料，用生態(tài)積累的理念詮釋全球變暖對地球生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的影響，提出了控制全球變暖的建議措施。2全球變暖及其成因分析通過對18601992年間逐年年均溫全球平均值進行估算3。結(jié)果顯示，在過去的一個多世紀中，全球年均溫升高了0.30.6C，但是增溫的趨勢不是均勻的，以19101940年和19751992年兩個時段的增溫比較顯著，而18601910年期間增溫不顯著，19401975年期間還出現(xiàn)了微弱降溫的趨勢。值得注

6、意的是，20世紀80年代是最暖的10年，1990年是這一序列中最高溫度年。具最新的統(tǒng)計資料，1998年是近千年來全球溫度最高的一年。作者簡介:蘇梅琳（1983-）,女,漢,陜西蒲城,在讀研究生,環(huán)境地理方向.email:全球變暖的原因來自自然因素和人為因素兩方面。自然因素是因為在地球軌道周期性變化的自然過程控制下，大氣的溫度有冷暖周期性的變化。周期尺度有長有短，可以從幾年到萬年。人為因素對大氣的影響是近一百多年的事，但是其影響顯著，人類燃燒煤、石油、天然氣等化石燃料向大氣排放CO2、甲烷等溫室氣體，特別是工業(yè)革命以后。2007年大氣中二氧化碳濃度達到了379ppmv，是地球歷史上65萬年以來的

7、最高值4。在碳循環(huán)中，植物通過光合作用吸收空氣中的CO2將之轉(zhuǎn)化成有機碳，從而減少空氣中CO2的含量，可以使地表溫度維持在一個相對平衡的、對生物的生長繁殖有利的水平。實驗證明在植被覆蓋良好的地區(qū)地表的溫度較沒有植被時下降許多，但是因為大量溫室氣體的排放，再加上森林大面積被砍伐使得維持全球溫度的綠地減少，致使全球溫度惡性發(fā)展，結(jié)果使一個動態(tài)平衡的物質(zhì)碳循環(huán)被打破；而全球的變暖又使生境被破壞，致使生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，從而降低了植物對大氣中CO2的吸收能力（如圖1），更加惡化了全球生態(tài)的平衡。圖2 全球生態(tài)積累效應模式4 生態(tài)積累效應在全球變暖的背景下，各個季節(jié)、各地區(qū)溫度變化不一致，所以各個地區(qū)的生

8、態(tài)積累效應也各有特點。主要表現(xiàn)在以下幾個方面（參見圖2）：4.1 冰川的消融及其生態(tài)積累效應從安第斯山脈到北極，全球變暖導致冰川消融速度在加快。研究數(shù)據(jù)顯示2006年世界冰川的平均厚度減少了1.5米,而2005年這個數(shù)字僅為50厘米。與其他地區(qū)相比，歐洲山區(qū)冰川損失最為嚴重，其中包括阿爾卑斯山脈，比利牛斯山脈和北歐山區(qū)。例如，挪威一片冰川的厚度2006年減少了3.1米，法國坐落在比利牛斯山脈的冰川2006年厚度減少3米，意大利的馬拉瓦里冰川2006年厚度減少1.45。中國許多冰川也發(fā)生了后退和萎縮6-12。如祁連山的“七一”冰川，隨著全球的升溫，1980 年代后期到現(xiàn)在,“七一”冰川趨于退縮且

9、消融速度在最近幾年加快，2006年消融量為近年觀測的最大13-14。幾千年來，冰川壓著地表。隨著冰川的消融，壓在地面上的重量得以減輕,地表慢慢回彈，如得阿爾卑斯山和其他山脈的高度在過去一個世紀中經(jīng)歷了緩慢的回彈過程15。因全球變暖加速了冰川的融化，這些山脈回彈的速度也在加快。冰川的消融引起區(qū)域氣候、水環(huán)境的改變，一些脆弱的生態(tài)系統(tǒng)正受到威脅。其變化在不同地區(qū)有不同的體現(xiàn)。例如，由于海冰的逐漸消失，依賴其休息、捕食和繁殖的北極熊的生存受到威脅；白鶴是一種極度瀕危的遷徙性濕地鳥類，隨著全球氣候不斷變暖，白鶴棲息的北極圈內(nèi)苔原預計會減少大約70%16；未來海平面的上升將淹沒當前尚存的幾個大規(guī)模亞洲虎

10、棲息地印度紅樹林；中國河西走廊地區(qū)冰川的消融，加上人為作用使得河西走廊的地表水文和地下水環(huán)境發(fā)生改變影響了當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。使森林面積與建國初期相比減少約16.5%，黑河流域總體退化草地面積達28.101104 hm2，沙化草地面積29.35104 hm217。全球變暖引起海平面的上升。Douglas（1991）由21個世界驗潮站記錄數(shù)據(jù)研究認為過去100a 全球海平面平均上升率為1.8 mm/a，IGBP（1992）認為海平面平均上升率為 12mm/a6 ;長期監(jiān)測結(jié)果表明,中國沿海海平面近50a來呈上升趨勢 ,平均以 1.03.0 mm/a 的速率上升。.海平面升高的原因，主要是海水熱膨脹和地

11、球南北兩極的冰山融化。海面上升使海岸線被沖蝕,沿海和島國上的歷史文化遺產(chǎn)、世界級大城市占世界1/3的人口將受到威脅。例如紐約、倫敦、威尼斯、曼谷、悉尼、上海等經(jīng)濟發(fā)達、人口稠密的大城市，埃及、曼谷等文化名城古跡，中國的長江三角洲、珠江三角洲、黃河三角洲，以及印度和孟加拉間的恒河三角洲、越南和柬埔寨間的湄公河三角洲等富饒的河口三角洲地區(qū)將受到威脅18。為了預防全球變暖所引起的海平面上升效應，英國當?shù)卣畽C構(gòu)不得不先后88次加高防洪堤壩，以保障倫敦人的生命財產(chǎn)安全。全球變暖，冰川消融導致海平面上升，迫使生物向新的生境遷移，物種的滅絕是很容易發(fā)生的。例如目前全球沿海紅樹林等濕地已遭到很大破壞，物種多

12、樣性隨之減少；另外，海平面上升引發(fā)的鹽水入侵現(xiàn)象也使生境發(fā)生改變，引發(fā)物種遷移或滅絕現(xiàn)象。4.2 全球變暖引起海洋溫度變化海洋由于其巨大的熱容量，在氣候系統(tǒng)的熱量儲存和輸送方面發(fā)揮著重要的作用。目前隨著全球的變暖,各大洋都出現(xiàn)不同的增溫現(xiàn)象。其中南大洋中層溫度80年代比50年代升高了0.17，大于全球其他海域。印度洋和太平洋900 m深的海水溫度在1962-1987年間升高了0.519。海洋表面溫度的升高導致生物多樣性減少，19511993年加利福尼亞南部海岸帶伴隨海水溫度的升高動物性浮游生物的密度減少了80%20。海水溫度的升高導致色彩斑斕的珊瑚正逐漸失去光彩，面臨生存的威脅。例如澳大利亞海

13、域水溫升高導致珊瑚大量死亡。1998年為全球近百年來最熱的一年，全球的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)大范圍的、災難性的、空前嚴重的珊瑚白化并死亡現(xiàn)象18。海水溫度升高導致物種生存的生境遭到破壞，如海藻、浮游生物和甲殼綱動物等物種棲息的珊瑚礁和極地海岸周圍的沙架遭到破壞。生境的破壞使一些生物為了生存不得不向氣候較冷的地方遷移，食物鏈發(fā)生破壞導致一些較大動物如鯨、企鵝和海獅等的食物來源減少了。4.3 全球變暖引起災害性天氣頻繁出現(xiàn)若全球地面年平均氣溫升高1,在中國登陸的臺風將增加1.19倍。臺風強度隨海面溫度升高而增強,在海面溫度28時,最大風速為75m/s,溫度升高到29時,最大風速將增大到79 m/s。厄

14、爾尼諾是指赤道東太平洋海域表面水溫突然升高, 比正常高25, 持續(xù)時間長達615 個月, 對全球氣候有顯著影響, 影響全球農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境。在全球變暖的同時, 厄爾尼諾現(xiàn)象的發(fā)生也越來越頻繁。20世紀10個最明顯的厄爾尼諾中有七個與當年全球溫度有正相關(guān)關(guān)系21。伴隨著厄爾尼諾發(fā)生的是各類自然災害如洪澇、干旱、生物災害等頻繁出現(xiàn)并加劇。4.4 全球變暖引起凍土變化及其生態(tài)積累效應凍土 , 一般是指溫度在0 或0 以下 , 并含有冰的各種巖土和土壤。按土的凍結(jié)狀態(tài)凍土一般可分為短時凍土、季節(jié)凍土、以及多年凍土。在全球變暖背景下, 近幾十年來中國地區(qū)的凍土總體表現(xiàn)為最大凍土深度減小, 凍結(jié)時間推遲,

15、融化時間提前, 凍結(jié)持續(xù)日縮短, 多年凍土面積萎縮, 以及凍土下界上升的總體退化趨勢22。氣溫升高導致凍土層發(fā)生變化，凍土的變化對建立其上的生態(tài)環(huán)境造成很大的影響,其中各種生態(tài)要素如植被群落結(jié)構(gòu)、生物生產(chǎn)量以及生物多樣性等發(fā)生了顯著變化。凍土的解凍引起一些地區(qū)地表水分趨于干燥，這將有利于中旱生和旱生的植被類型如高寒草原生長；凍土的解凍引起某些地區(qū)地表水分會增加，這將有利于濕地植被的生長，如草甸和沼澤植被增長。所以氣候變暖，將導致區(qū)域高原高寒草甸和高原草原上生物量的減少，區(qū)域高寒濕地面積的萎縮、沼澤濕地的退化，寒凍濕地生態(tài)系統(tǒng)的變化直接導致區(qū)域土壤性質(zhì)發(fā)生劇烈改變，形成巨大的土壤水分和CO2循環(huán)

16、變化效應，將對區(qū)域地球系統(tǒng)產(chǎn)生深刻影響。目前因全球變暖，北極凍土層解凍，湖水滲透到土壤里，導致北極周邊地區(qū)125個湖泊消失23。4.5 全球變暖引起區(qū)域荒漠化加劇土壤的性質(zhì)和過程（包括有機物組成、淋溶、土壤水分結(jié)構(gòu)等）可能受氣候變化的影響。例如在全球變暖的大背景下,極端氣候事件（如大風和暴雨）次數(shù)增加將加劇土壤侵蝕。并且持續(xù)干旱可以導致多年生植物的急劇減少和破壞以及植被結(jié)構(gòu)的簡化，失去永久植被保護的土壤表面很容易被風蝕、水蝕、動物踐踏以及因蒸發(fā)而導致鹽堿化。氣候的變干、變暖以及局地性暴雨的增強可以導致沙漠化進程的加快。大氣中CO2含量增大一倍導致氣候變化將會使全球荒漠化面積增加17%。容許有1

17、0%誤差存在,若 CO2 倍增,溫度上升 1.5 時,我國干旱區(qū)面積（包括半干旱和半濕潤干旱區(qū)在內(nèi))將擴大18.8 萬 km2 ,濕潤區(qū)縮小15.7 萬 km2 24。由于缺少水分和土壤的肥力下降，植物生產(chǎn)量降低，能供養(yǎng)的動植物數(shù)量銳減，許多個體由于饑餓而死亡，物種滅絕很容易發(fā)生，而個別物種的滅絕在脆弱的生態(tài)系統(tǒng)中極易導致連鎖性的滅絕事件發(fā)生。4.6全球變暖引起降水量從新分配、氣候帶遷移全球變暖將引起降水量在時間和空間上重新分配，氣候帶的遷移。生物多樣性是生物與環(huán)境長期相互作用的結(jié)果，全球變暖將對生物多樣性產(chǎn)生深遠影響。全球溫度的變化使陸地氣候帶發(fā)生遷移，而相對滯后的生物地帶遷移會導致物種組成

18、發(fā)生變化。短時間的氣溫變化必將導致適應性較差的物種死亡、滅種。例如對于能適應很窄溫度范圍的熱帶生物，特別是昆蟲等冷血動物，即使較小的升溫，它們對溫度變化的強烈敏感性也會將它們置于危險的境地25。而全球變暖，使許多極地生存的生物因缺少食物而滅亡。4.7全球變暖對人類健康造成威脅氣候作為人類賴以生存的自然環(huán)境的一個重要組成部分，以不同的方式和程度全方位、多層次的對人類健康產(chǎn)生影響。世界衛(wèi)生組織指出,每年僅因氣候變暖而死亡的人數(shù)超過10萬人，如果這一情況不能得到改善，到2030年，全世界每年將死于氣候變暖有30萬人26。這是由于氣候變暖使熱浪襲擊頻繁或嚴重程度增加，熱浪、高溫使病菌、病毒、寄生蟲更加

19、活躍，損害人體免疫力和抵抗力，導致與熱浪相關(guān)的心臟、呼吸道系統(tǒng)等疾病的發(fā)病率和死亡率增加；氣候變暖使暴風雨、颶風、干旱水災等極端天氣事件發(fā)生的頻度和嚴重程度均有所增加,除直接導致死亡率、傷殘率上升外，還為瘧疾、登革熱、霍亂、腦炎等傳染病提供傳染環(huán)境而間接損害人體健康，影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定；另外，氣候變暖將加重空氣污染，使空氣質(zhì)量下降,氣喘病等呼吸系統(tǒng)疾病加??；全球變暖還致使紫外線輻射增強并由此會引發(fā)一些疾病，如強烈陽光下的急性暴露引起紅斑和雪盲，長期暴露則與皮膚癌和白內(nèi)障有關(guān)27。5 小結(jié) 自然和人為的因素導致全球變暖，全球變暖后所產(chǎn)生的生態(tài)積累效應顯著。產(chǎn)生的惡性后果將打破全球生態(tài)系統(tǒng)平衡，致使

20、生物鏈發(fā)生變化，破壞生物多樣性，嚴重影響人類的健康。所以我們要采取一些措施來彌補，這主要從兩方面來做：一方面我們要采取措施減少溫室氣體的排放，提倡清潔生產(chǎn)、健康消費等等來緩解全球變暖的問題，另一方面，對全球變暖所引起的以及將引起的生態(tài)環(huán)境改變，我們要積極采取措施去適宜這個改變。參考文獻：1 HYPERLINK /view/24042.htm /view/24042.htm2 王憲禮,胡遠滿,布仁倉.遼河三角洲濕地的景觀變化分析.地理科學, 1996, (3) , 260265 3 陳效逑.自然地理學原理M.北京:高等教育出版社,2006.14 HYPERLINK /distribution/2

21、008/06/06/ldzq_2000-2008-06-06-801.html /distribution/2008/06/06/ldzq_2000-2008-06-06-801.html5 莉莉. 世界冰川消融速度創(chuàng)紀錄J.農(nóng)村實用技術(shù).2008(5):286 Shen Yongping, Liu Shiyin, Zhen Lili, et al. Fluctuations of glacier mass balance in watersheds of Qilian Mountains and their impact on water resources of Hexi regionJ.

22、Journal of Glaciology and Geocryology, 2001 , 23(3): 244-250. 7Shi Yafeng , Shen Yongping, Li Dongliang , et al. Discussion on the present climate change from warm2dry to warm2wet in Northwest ChinaJ. Quaternary Sciences, 2003, 23(2): 153-164. 8 Ye Baisheng, Han Tianding, Ding Yongjian. Some changin

23、g characteristics of glacier stream flow in Northwest China J .Journal of Glaciology and Geoeryology, 1999, 21(1): 54-58. 9 Wang Jian , Shen Yongping , Lu Anxin , et al. Impact of climate change on snowmelt runoff in the mountainous regions of Northwest ChinaJ .Journal of Glaciology and Geocryology,

24、 2001,23 (1):28-33.10 Ding Yongjian, Ye Baisheng, Liu Shiyin. Impact of climate change on the alpine stream flow during the past 40a in the middle part of the Qilian Mountains, Northwestern China J. Journal of Glaciology and Geoeryology, 2000, 22 (3):193 -199. 11 Wang Guoya, Shen Yongping, Mao Weiyi

25、. Climate warming at headwater of rmqi River, Xinjinag in past 44 years and its impact on glacier shrinking J.Journal of Glaciology and Geogeryology.2005, 27(6):813 - 819. 12 Ye Baisheng, Ding Yongjian, Yang Daqing, et al. Regional patterns of climate change in Northwest China during the last 50 yea

26、rs viewed from annual discharge change J. Journal of Glaciology and Geocryology.2006, 28(3):308 - 311.13 宋高舉,王寧練,陳亮等. 祁連山近期七一冰川融水徑流特征分析J.冰川凍土.2008,4(2):321-328.14 Pu Jianchen , Yao Tandong, Duan Keqin, et al. Mass balance of the Qiyi Glacier in the Qilian Mountains: A new observation J.Journal of Glaciology and Geocryology. 2005, 27(2 ):199- 204.1