生态学研究应用及局限性论文

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气候变化对陆地生态系统水循环功能的 影响（主要对中国的影响）姓名：罗深学号：291305116专业:生物化学与分子生物学年级：2009级 一 引言 全球气候变化对人类的生存环境造成了极大地影响。最近几年，海啸，台风，地震等自然灾害，在不断的发生。最近几周中国一些大的城市也遭受了洪涝灾害，而前一段时间，中国的大部分地区正经受了严重的干旱灾害，这种极端的气候对大到人类的生存化境小到人民的生活都造成了极大的影响，而这些影响的由来则正是“气候变化”。气候变化同样对陆地水循环产生了一定程度的影响，在此对气候变化对陆地水循环产生的影响做简单叙述。二 气候变化对陆地生态系统调节陆地水分循环功能的影响（一） 气候变化 气候变化是指气候平均状态随时间的变化，即气候平均状态和离差（距平）两者中的一个或两个一起出现了统计意义上的显著变化。离差值越大，表明气候变化的幅度越大，气候状态越不稳定[1]。气候变化（climate change）主要表现为三方面：全球气候变暖（Global Warming）、酸雨（Acid Deposition）、臭氧层破坏（Ozone Depletion），其中全球气候变暖是人类目前最迫切的问题，关乎到人类的未来！本文所说的气候变化默认为全球气候变暖。过去100年间地球气温虽然有波动出现，但总体上上升了℃。北半球地面平均气温上升幅度约在℃，且随着纬度的升高而加大：北纬0°-30°N纬度约上升°，30°-60°N纬度约上升1℃，60°-90°约上升2℃[2]。气候变化对水循环的影响有直接和间接两种方式．直接影响主要来自大气环流变化引起的降水时空分布、强度和总量的变化、雨带的迁移以及气温、空气湿度、风速的变化等．间接的影响主要来自陆面过程，土地利用、地表反照率、粗糙度及界面水汽交换乃至土壤水热特性的变化．这些下垫面因素的变化是气候变化和人类活动综合影响的结果，同时又对气候系统有着反馈作用．因此气候变化引起了不同时空尺度的降水、土壤水、蒸发、地表水及地下水的变化．水循环陆地分支由降水、出入本区的径流、蒸发及土壤水含量的变化组成。陆地水循环是大气环流的重要组成部分，它既受大气环流的支配，又通过陆—气间的水量能量交换对大气进行反馈。 表 一 全球十大受灾人数最多的灾害（1900-2008） [3]国家 灾害类型 年份 受灾人数印度 旱灾 印度 旱灾 中国 水灾 中国 水灾 印度 旱灾 1972 中国 水灾 ．30 中国 水灾 印度 水灾 中国 水灾 中国 水灾 （二） 全球水循环的变化 陆地上因气温升高和灌溉的范围的扩大等增加了蒸发。特别是北半球中高纬地带的内陆与海洋的普遍曾暖，将导致明显的蒸发量的增加。由此导致的高纬温带地区空中的云量增加，以及该地区的降水量也有多增加。在我国，全球温度变化与我国各地降水变化趋势不仅存在成片的正相关区与负相关区，而且其空间分布特征也相当清晰，在我国西北，内蒙古至东北北部的夏季风边缘地区，即在北方干旱带中轴线以北以西的地区，当全球变暖时降水同步增加，变冷时降水同步减少。而在半干旱带以南以东一夏季风盛行的潮湿区，除了长江中下游干流区和东南沿海等区域外，大部分地区在全球变暖时降水有所减少，全球变冷时降水有所增加[4]。Hardy认为，全球平均年降水量将会增加10%以上，但有季节性和区域性差异[5]。随着全球气温上升，水循环加快，21世纪全球的的降水液将有增加的趋势。（三） 中国水循环的变化1 云南高原上的降水变化 大陆近地面的增暖，产生陆地上升气流的增强，一则造成地球表层区域性大气环流的增高，特别是自海洋向陆地气流活动的增强；二则产生陆地上空水汽凝结高度及降落的变化。中国云南省受地理位置及山地高原地形复杂的影响，云南省也比较复杂，云南高原绝大部分地区成为雨季，具体表现为云多，湿度大，日照时间短而降水集中。 表 二 云南省行政分区多年平均降水量长短系列对比 （据金德山，2004）行政区 雨量站点数 年平均降水量 长短系列偏差/% 1956-1979年 1956-2000年 昆明 44 856．7 曲靖 48 玉溪 32 昭通 36 楚雄 35 红河 47 文山 34 思茅 30 版纳 13 大理 30 保山 23 德宏 20 丽江 27 怒江 10 迪庆 14 临沧 36 通过上表可知云南高原，大部分地区长系列多年平均年降水量明显的减少，但是原来降水比较丰富的西侧山地区，近二十年来降水明显的增多。2 西北干旱地区的对气候变化的响应 中国西北干旱地区深居亚欧大陆的中部，本来是十分典型的温带大陆性气候，气温年变幅与日变幅大，降水稀少，区内高山与盆地，内补水平方向与垂直方向的气候差异也相当明显。该地区对全球变化的响应自然是全球最关注的问题之一。西北干旱区平均气温呈升高趋势，近五十年西北干旱区得气温平均上升率为℃/10a表 三 西北干旱区各年代降水量距平百分率/%年代 全年 春季 夏季 秋季 冬季1956-1960 2．1 由上表可知，西北干旱区年降水量增加趋势明显。春季降水量变化趋势不大，夏季降水量又增加趋势，秋季略有增加趋势而冬季增加趋势明显。西北干旱区除了河西内陆河径流量变化不大外，其他内陆河流都又增加的趋势。气候变化对径流有明显的影响，对于以降水为主要补给源的山区，径流变化主要取决于降水的变化，气温升高的影响其次。对于以冰川积雪融化为径流主要补给源的山区，气温升高将使冰川积雪消融，短期可以使山区径流量增加，但随着冰川变薄后退及小冰川的消失，冰川对年经流的调节作用将减弱。3 长江流域的影响 对温室气体增加导致的全球变暖，长江流域的升温显得滞后而较弱，各个地区有着不同的区域响应。20世纪80年代以来，长江中下游地区升温为℃，长江上游地区降温℃左右，长江流域增温℃值主要出现在长江三角洲地区[6]。随着全球变暖，水循环加快，长江流域的降水也发生了变化。从1951年以来，长江流域年降水在中下游地区呈不显著意义的微上升趋势，上游地区呈现下降趋势[7]。表 四 20世纪后50年长江流域各区各年代平均降水量距平变化特征表/mm年代 1950 1960 1970 1980 1990宜昌以上 汉口以上 大通以上 34．1 对长江流域1950-2000年107各气象站20cm蒸发皿蒸发量进行计算分析，表明长江流域年蒸发在全域上中下游均呈现显著下降的趋势，而且中下游是下游趋势最显著的区域。汛期5-9月蒸发在全流域各个区域也都呈现下降趋势，但在上游不明显。从季节蒸发趋势来看，上游地区蒸发季节变化不大，各季节没有明显的变化趋势，而全流域与中下游变化趋势较一致，夏秋季均呈现下降趋势尤以夏季下降趋势更加明显。长江流域降水充沛，径流丰富。年际变率小，加上长江流域集水面积广阔，因此长江流域径流的年际变化也较小。 三 总结与展望 全球气候变化给人类带来的影响是全方位的，多尺度和多层次的，对灾害频率和强度生态环境等造成了重大影响。例如最近最近几年世界各地频繁发生大的海啸和洪水灾难等，同时中国在这半年来先后在一些省份遭受了旱灾和洪涝灾害，这些事件与全球气候变暖导致的降雨变化有着密切关系。 （一） 为实现对全球气候变化的适应，至少需要在两个关键科学问题上开展工作:要认识多面临的全球环境变化问题。全球环境变化本身是一种自然现象，然而在其身后可能存在人类的驱动作用;要认识到全球环境变化可能造成的后果及规避风险的可能途径。 （二） 面对气候变化带来的影响，我们应采取的应对措施:推行适应气候变化的对策，把气候变化及其影响纳入社会经济发展规划;控制温室气体的排放，减少其在大气中的含量;加强气候变化的监测和研究;加强森林和植被保护，加快流域水土流失治理;重视气候变化问题的宣传，教育这一点尤为重要[8]。参考文献 [1] 国家气候变化对策协调小组办公室：全球气温变化——人类面临的挑战.17页，北京，商务印书馆，2004[2] 郑国光.正确认识并应对全球气候变暖.中国环境观察，2007（1）[3] 胡鞍钢，管清友.中国应对全球气候变化，北京：清华大学出版社，2009:62[4] 张素琴，任振球，李松琴.全球温度变化对我够降水的影响.应用气象学报，1994,5（3）：333-339[5] Hardy J T. Climate Change .England :John Wiley & Sons Ltd, 2003,240[6] 沙万英，邵雪梅，黄玫。20世纪80年代以来中国的气候变暖及其对自然区域界限的影响.中国科学，2002,32（4）：317-326[7] 苏布达，姜彤，施雅风等.1990年长江流域降水趋势分析.湖泊科学，2003,15（增刊）：38-48[9] 杨达源，姜彤.全球变化与区域响应，北京：化学工业出版社，2005:184-185

生态学与城市建设内容摘要 1.城市化及其对社会的影响 ,城市是社会生产力发展到一定历史阶段的产物，是人类文明的结晶。据历史资料和考古的研究，城市的出现至少已有五千余年的历史。自从工业化以来，城市化的速度不断加快。这个集中过程表现为两种形式：一是城市数目的增多，二是各城市人口规模不断扩大......1.城市化及其对社会的影响城市是社会生产力发展到一定历史阶段的产物，是人类文明的结晶。据历史资料和考古的研究，城市的出现至少已有五千余年的历史。自从工业化以来，城市化的速度不断加快。这个集中过程表现为两种形式：一是城市数目的增多，二是各城市人口规模不断扩大，从而使城市人口占总人口的比例不断提高。国内外城市的发展表明，城市化具有正、负两个方面的效应。一方面，城市化可以促进经济的繁荣和社会的进步。城市化能集约地利用土地，提高能源利用效率，同时能促进教育、就业、健康和社会服务的进行。另一方面，城市化在为人们带来许多益处的同时，又产生一系列严重的生态环境问题，对自然生态系统和人民健康产生影响。这些问题主要表现在三个方面：一是城市的气候变化（如热岛效应）和环境污染，包括水、空气、噪声和固体废弃物污染等；二是自然资源的耗竭与短缺，特别是淡水、化石燃料、耕地的过度利用和生物多样性的减少；三是城市人口的增加导致大量的社会问题，如住房紧张、交通拥挤、绿地减少、教育与卫生滞后，其中住房问题一直是许多城市面临的主要问题之一。2.城市生态学的形成与发展正是因为上述原因，世界各国都开始重视城市的生态建设问题。特别是从1992年的联合国环发大会后，人居环境问题成为实现可持续发展的重要因素。近代城市的发展正在摆脱过去传统的以建筑和视觉为中心的发展模式，而探索一条人与自然协调发展的道路。生态城市建设应运而生。新的城市历年对生态学提出了新的要求，而生态学也正是在这样的条件下取得了新的发展，以至于形成了一门新的分支学科———城市生态学。众所周知，生态学是研究生物与环境关系的一门科学。长期以来，生态学是以自然界的有机体或生态系统为研究对象的。20世纪60年代以后，随着世界上人口的增长和资源与环境等全球性问题日益激化，生态学家在投身解决社会问题的过程中，逐渐摆脱了其初期的狭隘的纯自然的倾向和学科局限，把人类活动包括在其研究的范围之内，把自然———社会———经济复合系统作为宏观领域的发展方向，在理论和研究方法方面都有了明显的发展，展现出了勃勃生机，以崭新的面目跻身于现代科学之林。城市生态学是生态科学和城市科学的交叉学科，形成于20世纪70年代，但是古代的中国人居环境、欧洲城市和美国西南部印第安人的村庄都体现了城市生态学的思想理念。20世纪70年代一批生物学家开始从生物学的角度研究城市。他们的研究重点在于城市环境影响下动植物区系的变化历史。20世纪70年代初，罗马俱乐部发表的第一篇研究报告———《增长的极限》。其对世界工业化、城市化发展前景所做的估计，进一步激起了人们从生态学角度研究城市问题的兴趣。1971年在联合国教科文组织的领导下开展了一项国际性的研究计划———人和生物圈（MAB）计划，其目的在于研究日益增长的人类活动对整个生物圈的影响以及世界各地可能发生的环境过程和环境压力，找出人类合理管理生物圈的途径和方法。此外，国际生态学会（INTECOL）于1974年在海牙召开的第一届国际生态学大会成立了“城市生态学”专业委员会，并组织出版了季刊《城市生态学》杂志。世界气象组织（WMO）、世界卫生组织（WHO）、国际城市环境研究所（IIUE）、国际景观生态学协会（IALE）、欧洲联盟（EU）、经济合作与发展组织（OECD）都开展了相关研究。我国城市生态学的起步稍晚，但发展很快。20世纪80年代初，城市生态学传入我国，引起了生态学家、经济学家、地理学家以及城市规划和城市科学家的广泛兴趣。1984年12月在上海举行了首届全国城市生态科学研讨会，重点讨论了城市生态学的研究对象、目的、任务和方法。1986年6月在天津召开了全国第二届城市生态科学研讨会，其重点在于城市生态学的理论研究以及城市生态学在城市规划、建设和管理中的实际应用问题。1987年10月联合国教科文组织“人与生物圈”委员会在北京召开了城市及其周围地区生态与发展学术讨论会，为促进我国城市生态学研究与国际的广泛交流与合作创造了条件。1997年12月，全国第三届城市生态学术讨论会和“城镇可持续发展的生态学”专题讨论会在深圳和香港的相继召开，对“探索有中国特色的城镇可持续发展的生态学理论、方法与实践”这一主题进行了专题研讨。1990年中国生态学会在珠海和澳门展开了生态城市研讨会，特别需要指出的是2002年8月在中国深圳召开了国际生态城市大会，并讨论通过了生态城市建设的深圳宣言。这些都对我国的城市生态学的发展和生态城市建设发生了深远的影响。城市生态学是以生态学理论为基础，应用生态学和工程学的方法，和多学科的综合与融会，研究以人为核心的城市生态系统的结构、功能、动态，以及系统组成成分间和系统与周围生态系统间相互作用的规律，并利用这些规律优化系统结构，调节系统关系，提高物质转化和能量利用效率以及改善环境质量，实现结构合理、功能高效和关系协调的一门综合性学科。3.生态城市建设生态城市这一概念是在联合国教科文组织（UNESCO）发起的“人与生物圈（MAB）计划”研究过程中提出的，与“绿色城市”、“健康城市”、“园林城市”、“山水城市”、“环保模范城市”等概念虽有联系，但又具有一定的差别。生态城市目前虽然没有统一的定义，可以理解为与生态文明时代相适应的人类社会生活新的空间组织形式，即为一定地域空间内人与自然系统和谐、持续发展的人类住区，是人类住区（城乡）发展的高级阶段、高级形式。生态城市的特征主要有：整体性、和谐性、高效性、多样性和全球性。生态城市是一个由自然、经济和社会三部分组成的复合系统，各子系统既相互制约，又互为补充。建设生态城市包括以下5个层面：即生态安全、生态卫生、生态产业、生态景观和生态文明。生态城市要求具有良好的区域景观和生态环境，各类土地得到合理的利用，因地制宜地确定植被的覆被率和乔、灌、草合理的组成与结构；大气环境、水环境达到清洁标准，噪声得到有效控制，固体废弃物的综合利用和回收效率高；保护生物多样性及其生物环境，人工环境与自然环境相融合，生态建筑得到广泛的应用。生态城市要求建立生态经济体系。生态经济是以产业生态学为基础的生产体系，他包括生态农业的实施；实现清洁生产，以全过程的污染控制代替末端污染处理；能源结构更为合理，可再生清洁能源成为能源结构的主体；此外，生态交通、生态建筑、生态旅游等也是生态城市经济发展的重要组成部分。建立以“生态文化”为核心的新文化体系，包括消费模式的生态化，即可持续消费模式；倡导生态文明；人们在生理上、心理上保持健康，人性得到充分的发展；法律、法规体系完善，社会管理效率高；社会保障体系和服务体系健全，综合服务能力强；人口结构优化；交通方便。目前对生态城市的评价应用了多种不同的方法。如城市代谢方法（urbanmetabolismmethod）、生态足迹法（Footprintmethod）、生命周期评价法（Lifecycleassessment）、模糊数学方法（fuzzymethod）、单指标评价（individualindicatorassessment）和综合指标评价模型（integratedassessmentmodels）等。目前在我国应用的比较多的是单项和综合指标评价的方法。当前我国正在研究评价指标的规范化问题。评价指标的选择至关重要，其选取应遵循以下3方面的原则：第一，代表性。在科学分析的基础上，选取具有代表性的指标，所选指标要能反映该城市的本质特征、复杂性和质量水平。第二，全面性。指标体系应具有综合性，全面反映自然、经济和社会系统的主要特征及它们之间的相互联系，并且应使静态指标和动态指标相结合。第三，规范性。指标的选择应遵循使用国内外公认、常见的指标的原则，使指标符合相应的规范要求。此外，香港在研究城市生态时成功地运用了城市代谢法。在广州和青岛等城市生态的研究中则引入了生态足迹的方法。4.展望根据城市化发展要求及生态环境保护的需要，在今后一段时间内，城市生态学研究和生态城市建设方面，应当着重于下面几个方面：第一，重视城市生态学理论的探索，特别是不同规模城市的结构与功能的研究；第二，扩大城市科学研究的范围，即从由单一的城市为对象的研究，转变为对城乡复合生态系统的研究，包括半城市化地区的研究和乡村工业化与城市群的研究；第三，发展生态城市建设适用技术体系，促进现有技术的生态化；第四，为生态城市建设提供生态景观规划和生态文化的方法论上的指导；第五，建立相应的政策、法令和奖惩制度，促进生态城市的发展；第六，加强教育、培训和生态城市的能力建设，增强生态意识；第七，加强国际间、城市间和社区间的合作与交流。

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