生物多样性保护导论03-全球变化和生物多样性课件.ppt
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1、生物多样性保护导论3:全球变化和生物多样性全球变化(全球变化(Global Change)的定义)的定义 问题一:什么是全球变化?全球变化(全球变化(Global Change)的定义)的定义 全球变化是指改变我们的生物、社会和体制等环境的各种因素,主要人为因素。这些因素正在导致物理性或者生物性的改变,例如气候变化或海平面上升 可能是受社会和经济因素的驱使,例如人口增长,对食品需求的增加;或者由于新的管理政策导致,例如权力下放和共同管理等。总之,这些新趋势改变了整个大环境,也增加了我们管理地球上最珍贵地区的不确定性。生物物理变化生物物理变化Biophysical Change 问题2:有哪些全
2、球性的生物物理变化?气候变化Climate Change 海平面上升Sea Level Rise 栖息地丧失和片断化Habitat Loss and Fragmentation 外来入侵种Invasive Alien Species 陆地水资源变化In-land Water Change 全球气候变化全球气候变化历史上的气候变化对生物区系的分布有十分重要的作用 南美洲最南端的开花植物有四五十种和北美洲和欧洲的相同,甚至与欧洲更相似 美洲赤道地区的高山上,有大群独特的属于欧洲属的物种 非洲的阿比西尼亚山上,生长着几种欧洲特有的类型和少数好望角植物的代表类型 爪哇高山上采集的植物好像是欧洲丘陵上的
3、植物 婆罗洲山顶上生长的植物竟然代表了澳洲的特殊类型 澳洲南部山上有欧洲的物种历史上的气候变化对生物区系的分布有十分重要的作用 全世界热带地区的高山上生长着的某些植物,和南北温带平原的植物是同种或同一个物种的变种。历史上的气候变化对生物区系的分布有十分重要的作用 海洋生物也有类似情况 新西兰的甲壳动物和英国的非常相似 新西兰和欧洲有25种海藻是相同的,但在它们中间的热带海洋里却没有这些海藻 从大约两百万年前的更新世,到一万年前左右开始的全新世,地球气候经历了多次周期性波动,在干冷期(冰川期)和温湿期(间冰川期)之间交替更迭。据估计,在过去的260万年中,地球经历了至少50次的循环更替。每一次更
4、替都会持续几千年,这给老虎留出了足够多的时间去适应环境变化。最近的一次大型寒冷期,即最后一次冰川期大约出现在2万年前。历史上的气候变化对生物区系的分布有十分重要的作用 例如第四纪冰川 但北半球经受冰期严寒的时候,南半球实际上是温暖的。南北冰期交替 这个过程是目前物种分布格局形成的重要因素全球气候变化全球气候变化Global Climate Change 现在的气候变化是指什么?气候变化是指自1900年代以来发现的地球上气候的变化。最近我们看到的和预计今后80年将发生的变化,主要是由于人类的行为引起而非自然变化。莱索托的Thaba-Tseka村。因为降雨要么过早,要么过晚,所以莱索托境内崎岖山区
5、的庄稼不断减产。还有大冰雹和龙卷风。过早出现的霜冻冻死了大部分在前一段奇怪的天气中幸存的玉米苗。村里的老人都相信宇宙已经乱套了。他们说:“上帝一定是对我们发怒了,但是我们不知道为什么。”这个村庄和其他近四百万非洲人正面临被饿死的危险,他们可能是全球气候变化的首批牺牲品之一Observed changes in(a)global average surface temperature;(b)global average sea level from tide gauge(blue)and satellite(red)data and(c)Northern Hemisphere snow cove
6、r for March-April.All differences are relative to corresponding averages for the period 1961-1990.Smoothed curves represent decadal averaged values while circles show yearly values.The shaded areas are the uncertainty intervals estimated from a comprehensive analysis of known uncertainties(a and b)a
7、nd from the time series(c).From IPPC(2007)809010011012013020304050 -0.5-0.5 -0.3-0.3 -0.1 -0.1 0.1 0.1 0.3 0.3 0.5 0.5 0.7 0.7 中 国 年 平 均 最 低 气 温(TN)趋 势(C/10a)分 布 图(1951 1999)近近5050年来,我国北方地区最低气温显著升高,暖冬年份连续出现。年来,我国北方地区最低气温显著升高,暖冬年份连续出现。中国气候变化中国气候变化问题:为什么气候会变暖?温室气体使地球保持温暖 如果没有温室气体,地球会比现在低30度 大气的 99%由 7
8、8%氮气nitrogen和21%氧气oxygen组成。它们对气候调节基本没有直接的作用。温室气体温室气体Greenhouse Gases 问题:温室气体有哪些?在剩下的1%左右的大气中有小部分:二氧化碳Carbon dioxide 甲烷Methane 一氧化二氮Nitrous oxide 臭氧Ozone 水蒸汽Water vapour 卤烃Halocarbons温室气体温室气体Greenhouse Gases 问题:什么原因造成温室气体增加?温室气体增加的原因 煤、石油和天然气燃烧后产生二氧化碳 森林破坏降低了植被的二氧化碳吸收能力 温室气体状况 CO2 浓度现在大约比自然状况高30-35%甲
9、烷、一氧化二氮 25%的商业性能量消耗来自交通人类活动产生了过多温室气体人类活动产生了过多温室气体 政府间气候变化调查组The Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC)(1988)2001,其第三次评估报告估计到世纪末,全球气温将升高 1.4 5.8.获得2007年诺贝尔和平奖IPCC关于气候变化的陈述关于气候变化的陈述 Most of the observed increase in global average temperatures since the mid-20th century is very likely due to t
10、he observed increase in anthropogenic GHG concentrations.2001,最近50年来观察到的变暖现象很可能是由于人类活动造成的most of the warming observed over the last 50 years is likely to be attributable to human activities.1995,可辨别的人类对气候的影响discernible human influence on the climate IPCC关于气候变化的陈述关于气候变化的陈述From IPPC(2007)The long-term
11、 risks to unique and threatened systems A 1-2C increase in global mean temperature above 1990 levels poses significant risks to many unique and threatened systems including many biodiversity hotspots.An increasing risk of species extinction and coral reef damage is projected.Approximately 20-30%of p
12、lant and animal species assessed so far are likely to be at increased risk of extinction if increases in global average temperature exceed 1.5-2.5C over 1980-1999 levels.From IPPC(2007)The long-term risks to unique and threatened systems Corals are vulnerable to thermal stress and have low adaptive
13、capacity.Increases in sea surface temperature of about 1-3C are projected to result in more frequent coral bleaching events and widespread mortality.Increasing vulnerability of indigenous communities in the Arctic and small island communities to warming is projected.From IPPC(2007)全球温度在过去300年上升超过了0.
14、7,因此气候变化已经发生。20世纪温度增加了 0.5。最严重的变暖发生在 19101940年间和1976年至今。最近1000年内,90年代是最温暖的,5个最温暖的年度有4个发生在90年代。1998年是1861年有记录以来全球最温暖的一年。1995年是225年以来炎热天数最多的一年,超过20的天数为26天。而冷天的数量(平均温度低于0)则从20世纪以前的每年1520天,减少到最近几年每年大约10天。关于全球气候变化的关键点:关于全球气候变化的关键点:2007年月日,美国国家冰雪数据研究中心报告说,北极海冰覆盖面积已经缩减,达到有记录以来的最低值。2008年月,美国的卫星观测显示,北极历史最久、最
15、厚的“老冰”正不断缩减。这些“终年海冰”曾经覆盖北极至的面积,但今年月的覆盖面积还不足。一些科学家甚至预测,未来年到年内,北极可能出现夏季无冰的极端情况。关于全球气候变化的关键点:关于全球气候变化的关键点:气候变化导致全球海平面在过去100年中平均上升了0.10.2米。20世纪,平均每年上升12毫米,预计19992100年,上升0.090.88米,比20世纪高24倍。世界大部分地区降雨明显增加,北半球的中高海拔区每10年增加0.51,严重降雨事件发生率增加了24。亚洲和非洲过去几十年旱灾的频率和严重程度都一直在增加。关于全球气候变化的关键点:关于全球气候变化的关键点:目前已有清楚的迹象表明生物
16、多样性开始在对全球气候变化作出反应 有哪些反应?生物多样性对全球气候变化的反应包括 地理分布的改变 生理发生改变 生活周期发生改变 迁徙习性和栖息地发生改变 生存能力降低全球气候变化和生物多样性全球气候变化和生物多样性 生物学的改变 蛙类提早产卵 蝴蝶分布区向北方扩展 英国的鸟类卵孵化速度加快 东欧的树木提早开花 一些生物多样性丰富区已经受到影响 哥斯达黎加的鸟类 坦桑尼亚和印度尼西亚的蚊子 加利弗尼亚的蝴蝶 不能耐受霜冻的植物上升到新的海拔高度全球气候变化和生物多样性全球气候变化和生物多样性 数以百计的物种从蝴蝶到鸟类,植物,蝙蝠,甚至老鼠,都向极地迁移了300公里。这些惊人的数字只是一个序
17、幕,它只是上世纪0.6摄氏度这一极小的温度升高引发的结果 全球气候变化和生物多样性全球气候变化和生物多样性8.6CApril temperatureKBTKGT/aln(Blue tit Cyanistes caeruleus)ln(Great tit Parus major)KGTKBT/aTime(year)1970198019902000Number of breeding pairs0102030405060ln(N1,t+1)=a10(TMar,t)+(1+a11)ln(N1,t)+a12ln(N2,t)a20+(1+a22)ln(N2,t)+a21ln(N1,t)ln(N2,t+1
18、)=b20+(1+b22)ln(N2,t)+a21ln(N1,t)otherwisewhere a10(TMar,t)is given as the following linear model:a10(TMar,t)=a10+a13TMar,t if TApr,t a20+(1+a22)ln(N2,t)+a21ln(N1,t)1964-2006Ghent,BelgiumEcology-Climate studies based upon long-term data 哥斯达黎加的Monte Verde森林 最后一次见到是1987 70年代以来,由于温度上升,云层升高导致鸟类、爬行和两栖类种群
19、的变化,有21种蛙类消失 Monte Verde特有种Monte Verde Golden ToadBufo perglenes 绝灭 加利福尼亚北到加拿大,南到墨西哥 在其南部分布区内正在绝灭,向北部和高海拔地区扩展斑蝶Ediths Checkerspot ButterflyEuphydryas editha分布转移 分布区转移,同时携带着疾病转移 转移到更高海拔的地区,以前从来没有疟疾(Malaria)或其他蚊子传播的疾病,也开始发生 1997年坦桑尼亚和印度尼西亚的热带高地第一次爆发了疟疾。登革热(Dengue Fever)以前只在1000米以下的地区发生,现在在墨西哥近2000米地区也
20、有报道。在哥伦比亚超过2000米的地区发现了登革热和黄热病(Yellow Fever)的媒介昆虫蚊子 出现在更高海拔 哥斯达黎加Monte Verde森林,气候变化导致厚嘴巨嘴鸟筑巢地位置上升 捕食凤尾绿咬鹃Resplendent quetzals(Pharomachrus moccino)的幼雏 凤尾绿咬鹃没有更高的海拔区可以筑巢Keel-billed Toucan厚嘴巨嘴鸟Ramphastos sulfuratus 分布转移 Brandts voles(Microtus brandti)are small native mammals that inhabit the grasslands
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