全球生態(tài)系統(tǒng)

第二節(jié)全球生態(tài)系統(tǒng)作者：郭琳點擊添加標(biāo)題厄爾尼諾點擊添加標(biāo)題氮循環(huán)氣候變暖生物多樣性1、大尺度大氣----海洋系統(tǒng)對于生態(tài)系統(tǒng)的全球影響。2、土地利用和景觀的變化對于生物多樣性的影響。3、人類活動通過人工固氮對于全球尺度氮循環(huán)的影響。4、人類活動通過增加大氣二氧化碳對于全球溫度的影響。大氣臭氧濃度隨高度的變化臭氧的濃度隨高度的分布，具有不連續(xù)或突變現(xiàn)象。大氣中O3主要存在于10～50km的大氣層中，絕大部分集中在平流層，對流層只占了10%左右。近地面層臭氧含量少，從10km高度開始增加，到35～40km高度濃度達(dá)到最大值，稱為“臭氧層”，再往上逐漸減少，到50Km以上就極少了。這是由于不同高度上O3的形成條件不同造成的。可見光大氣逆輻射吸收O3CO2，H2O地面輻射CO2，H2O大氣逆輻射的量，取決于大氣中CO2，水汽的量?！疤柵蟮亍薄按髿膺€大地”“大地暖大氣”太陽輻射123厄爾尼諾全球氮循環(huán)全球土地利用格局與生物多樣性全球生態(tài)學(xué)45大氣二氧化碳濃度與全球氣候變暖全球生態(tài)學(xué)研究與工具蝴蝶效應(yīng)一、厄爾尼諾---南方濤動的生態(tài)影響大尺度大氣和海洋系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響稱ElNino現(xiàn)象。通常在每年的圣誕節(jié)期間在秘魯西海岸出現(xiàn)暖流，因此稱ElNino（義為Christchild）在ElNino過程中，大風(fēng)暴形成的地點向東移動。在東熱帶太平洋出現(xiàn)的海面溫度低，平均氣壓較高的現(xiàn)象稱LaNina,在此期間，太平洋形成的風(fēng)暴向西移動。ElNino和LaNina分別代表了ENSO周期的兩個極端的氣候現(xiàn)象秘魯鯷魚鵜鶘厄爾尼諾現(xiàn)象對海洋生物種群的影響美國大鹽湖澳大利亞紅大袋鼠陸地生物種群湖泊生態(tài)系統(tǒng)海洋生物厄爾尼諾現(xiàn)象發(fā)生時，秘魯漁場的魚大量死亡，其成因有以下幾種可能：1.溫暖海水大規(guī)模南下，改變了魚類的生存環(huán)境，導(dǎo)致魚類的大量死亡。2.東南風(fēng)減弱，使上升補償流減弱，營養(yǎng)鹽類減少，浮游生物減少，魚類缺乏食物死亡。3.水溫升高，海水的含氧量等物理、化學(xué)成分改變，使魚類死亡。秘魯漁場是由秘魯沿岸的上升補償流形成，而補償流的形成和東南信風(fēng)密切相關(guān)。同時，秘魯寒流冷海水上泛，帶來豐富的營養(yǎng)鹽類和浮游生物，從而形成冷水性漁場暖流趕走了鵜鶘的主要食物，秘魯漁民不得不給鵜鶘喂食PICTURE鵜鶘美國大鹽湖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/米3降至74個/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)澳大利亞ElNino帶來澳洲的干旱，LaNina帶來澳洲豐富的降水。因此，在澳洲ENSO的影響表現(xiàn)為干旱期和豐富降水期的交替出現(xiàn)。PICTURE蛇麻草24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，雌袋鼠性成熟時間會推遲（15到20個月推遲到3年）袋鼠種群數(shù)量隨降水而波動天然氮130×1012g人工固氮130×1012g~145×1012g輪種、混種豆科植物和苜蓿等大約每年增加30×1012工業(yè)途徑生產(chǎn)氮肥大約每年80×1012

汽車和其他內(nèi)燃機產(chǎn)生的大約每25×1012二、人類活動與全球氮循環(huán)陸地上生物固氮總量每年100×1012

海洋中生物固氮總量每年20×1012雷電固氮每年10×1012另一個報道認(rèn)為，通過化學(xué)燃料，包括內(nèi)燃機、發(fā)電機等產(chǎn)生的每年35×1012人工固氮20世紀(jì)初，德國化學(xué)家F.Haber發(fā)明了用氮和氫合成氨的技術(shù)，開創(chuàng)了人工固氮的時代。并在1919年獲得諾貝爾化學(xué)獎。1002000陸地固氮海洋固氮雷電固氮化石燃料工業(yè)固氮作物固氮天然固氮人工固氮人工固氮總量以超過天熱固氮總量最早的合成氨工廠于1913年出現(xiàn)在德國，年產(chǎn)量僅6000噸。二次世界的大戰(zhàn)以后的50年代，年產(chǎn)量開始迅速增加，到了80年代末就到達(dá)到了80×1012g年產(chǎn)量。第二次世界大戰(zhàn)以后氮消費量的指數(shù)式增長是與世界人口的指數(shù)增長平行出現(xiàn)的。0123456100406080199019501975世界人口×109氮肥消費量×1012g20世紀(jì)全球氮肥消費與世界人口增長人工固氮對于全球碳循環(huán)的不利后果全球變化局部衛(wèi)生深至地下水高達(dá)同溫層可耕土壤的酸化造成水體富營養(yǎng)化水體硝酸鹽NO3濃度對于生物是危險的-----藍(lán)嬰病污染水體土壤生物多樣性下降一氧化二氮，由細(xì)菌作用于土壤中硝酸鹽。1772年，英國化學(xué)家普利斯特利發(fā)現(xiàn)了一種氣體。他制備一瓶氣體后，把一塊燃著的木炭投進(jìn)去，木炭比在空氣中燒得更旺。他當(dāng)時把它當(dāng)作“氧氣”。但是，這種氣體稍帶“令人愉快”的甜味，并且溶解度也大得多。它是什么，成了一個待解的“謎”。

事隔26年后，普利斯特利實驗室來了一位年輕的實驗員，他的名字叫戴維。凡是他制備的氣體，都要親自“嗅幾下”。當(dāng)戴維吸了幾口這種氣體后，奇怪的現(xiàn)象發(fā)生了：他不由自主地大聲發(fā)笑，還在實驗室里大跳其舞，過了好久才安靜下來。因此，這種氣體被稱為“笑氣”。

戴維發(fā)現(xiàn)“笑氣”具有麻醉性：“我并非在可樂的夢幻中，我卻為狂喜所支配；我胸懷內(nèi)并未燃燒著可恥的火，兩頰卻泛出玫瑰一般的紅。我的眼充滿著閃耀的光輝，我的嘴喃喃不已地自語，我的四肢簡直不知所措，好象有新生的權(quán)力附上我的身體?！?/p>

不久，以大膽著稱的戴維在拔掉齲齒以后，疼痛難熬。他想到了令人興奮的笑氣，取來吸了幾口。果然，他覺得痛苦減輕，神情頓時歡快起來。

漢弗萊·戴維普利斯特里他在同溫層中與氧反應(yīng)，破壞臭氧，從而增加大氣的紫外線輻射它在對流層作為溫室氣體，促進(jìn)氣候變暖一氧化二氮值得重視的兩個過程2000年9月6號臭氧層破壞臭氧層破壞

1985年英國南極探險家J.C.Farman提出南極出現(xiàn)“臭氧空洞”臭氧空洞形成的原因人工合成的含溴和含氯的物質(zhì)：哈龍、氟利昂等甲烷氧化亞氮一氧化碳二氧化碳臭氧層層破壞的危害對人體健康的影響引發(fā)和加劇咽部疾病、皮膚癌和傳染性疾病對生態(tài)系統(tǒng)的影響植物形態(tài)改變、生物蛋白質(zhì)和核酸分子結(jié)構(gòu)破壞、生物多樣性降低對空氣質(zhì)量和全球變暖的影響對材料的影響加速建筑、噴涂、包裝及電線、電纜等尤其是高分子材料的老化三、大氣二氧化碳濃度與全球氣候變暖圖為1921年拍攝的西藏絨布冰川。2007年，絨布冰川14萬年前全球CO2明顯上升，隨后逐漸下降近1000年來CO2濃度的變化030102近十六萬年大氣二氧化碳濃度的變化與全球溫度變化相平行，即二氧化碳濃度與高全球溫度一致近二個世紀(jì)來，大氣二氧化碳濃度增高很多大氣二氧化碳的高濃度，很可能與工業(yè)革命中大量消耗化石燃料有關(guān)結(jié)論01020304排干沼澤以建設(shè)城市和機場砍伐森林、開墾草場以發(fā)展農(nóng)田和牧場圍海圍湖造田，改變河道以調(diào)節(jié)淡水的分布建設(shè)高速公路以發(fā)展交通四、全球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。熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)的重要意義1、熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)支持了全球物種多樣性的一半或者更多。2、熱帶雨林面積的大規(guī)模減少影響全球的氣候。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制39世界熱帶雨林的分布小森林片段暴露的邊緣相對地較長，那里就有更多的風(fēng)和太陽輻射，兩者結(jié)合改變了片段內(nèi)部的物理環(huán)境，即片段邊緣比較熱、干燥和具有更強的太陽輻射。森林斑塊大小與間隔程度對于森林面積減少的影響物理環(huán)境的變化影響了群落結(jié)構(gòu)，森林片段邊緣上的喬木死亡率比較高林冠層更加稀薄，而林下植被更加稠密片斷化也影響許多動物類群的多樣性，包括猴、鳥、蜂和食腐肉和