20世纪90年代以来《Science》关于全球气候变化研究述评
郑新奇,姚 慧,王筱明
山东师范大学人口·资源与环境学院,山东济南 250014
摘要:近年来气候变化引起人们关注。世界许多学者对气候变化开展了广泛研究,已经取得了丰硕成果。为了了解国际上气候变化研究的进展及前沿,作者查阅了《science》于20世纪90年代以来关于气候变化的相关文章400余篇。这些文章的内容涉及地球科学、医学、物理学、微生物学等许多领域。该文主要从地球科学角度归纳总结了全球气候变化与陆地生态系统、气候变化与碳循环、全球气候变化与土地利用方式、气候变化与人类活动等方面的研究,并进行了典型研究成果的透视分析。最后提出了需要进一步研究的建议。
关键词:气候变化;《science》;动态
中图分类号:P461 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2005)03-0422-07
气候是一个地区在一定时期内的平均天气状况,它的变化可以追溯到远古时期。所谓气候变化,从气象学角度看是指一个特定地点、区域或全球长时间的气候转换或改变,是以某些或所有的与平均天气状况有关的特征,如温度、风场和降水量等要素的变化来度量的。自从工业革命以来,全球规模的气候变化逐渐引人注目,并且这种变化与人类的生产、生活密切相关。目前,国际社会普遍认为,在气候自然变化的同时, 人类活动也改变了大气的化学成分,导致今天的气候变化,而这种变化反过来又困扰着人类社会的发展,阻碍了社会的进步和发展,甚至影响人类的生存。
为了了解国际气候变化研究的进展及前沿,查询了《Science》杂志上1992-2004年4月的关于气候变化的文章,共480余篇,其中原创性研究300余篇。内容涉及地球科学、医学、物理学、微生物学等许多方向。与地球科学有关的研究领域主要侧重于研究全球气候变化对陆地生态系统结构和功能的影响及陆地生态系统对全球气候变化的反馈作用;全球气候变化下的生物地球化学循环,特别是碳循环;土地利用变化与气候变化之间的关系;气候变化对人类社会影响的研究。
关于气候变化与海洋生态系统,主要表现在厄尔尼诺现象,这一研究有专著,研究比较深入,本文不再涉及。
1 全球气候变化与陆地生态系统
全球气候变化与陆地生态系统之间的关系表现为:全球气候变化对于陆地生态系统结构和功能有影响,而陆地生态系统对全球气候变化具有反馈作用。目前,国际上研究陆地生态系统与气候变化之间关系,主要有以下几个方面:①气候变化影响生物(主要是植物)的生理过程,引起生物的生理生态反应;②气候变化对森林、草原等生态系统的影响及这些生态系统的响应和反馈;③气候变化对高纬度、热带山区、荒漠、沿海等特殊区域陆地生态系统的影响。
全球气候变化与生物的生理生态反应
全球气候变化特别是气候变暖改变了生物的许多生理和行为特征,同时由于物种之间变化的差异性,进而影响生物群落的结构及物种间的基因交流;气候变暖也影响物种的进化,造成一些物种的灭绝。
气候变暖改变了生物的许多生理和行为特征,许多研究涉及鸟类、两栖类、昆虫类等动物种类及植物。比较典型的研究有气候变化对于植物开花的影响:通过对英国南部的中心地区长达47年的研究发现植物开花时间对气温变化十分敏感,特别是春季开花的植物。开花时间变化是植物受气候变化影响的一个信号。在近10年来385种植物开花时间比之前的40年的开花时间平均 d,其中16%的植物在90年代比之前的开花时间明显提前大约15 d;只有10种植物(占3%)的开花时间90年代比之前晚。其中一年生植物比同一种属的多年生植物更倾向于早开花,虫媒植物比风媒植物倾向于早开花,这些差异会影响植物群落的结构和物种间的基因交流[1]。这项研究历时长,植物种类多,具有很强的说服力。
气候变化会引起植被物种的进化,甚至一些物种会因来不及适应气候变化而灭绝。植被在历史时期对气候变化的响应是迁移和进化。化石证据表明许多物种在过去气候变化下能保存下来,是缓慢的气候变化为物种提供了机会去适应(在避难所或扩展到新的纬度,尽管存在着适应进化的约束)。但在现在及可预见的未来,栖息地的碎片化
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