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气候变化对物种的影响

花匠小妙招
2024-10-22 01:52

气候变化从哪些方面影响物种——

气候变化对物种的丰富度、物种分布格局、种间关系、物候和物种的行为都会产生深刻影响，并会增加物种入侵、物种灭绝的风险。例如，通过对 1902-1949 年、1975-1984 年、1985-1999年的监测数据的分析，显示 20 世纪最后 10 年，随着气温的升高，荷兰的维管束植物中喜热植物种类增加；过去 40 年中，欧洲候鸟和留鸟丰富度因为气温升高而发生改变。

气候变化引起的病害加剧一度使得北美的两栖类物种灭绝。对北欧和美国大量的鸟类观测显示，自 20 世纪中期以来，很多鸟类的产卵、孵化和迁徙都发生提前。对于植物而言，气候的暖化会导致生长季延长，开花提前、生长加速。气温对一些爬行与两栖类动物的孵化结果具有很大的影响，温度变化可以决定孵化出来的后代的性别。一些共生、寄生以及食物链上的一些物种，由于对温度的敏感不同，可能会造成不能同步，从而导致依赖关系紊乱。

气候变化引起的温度和降水格局，尤其是水热组合的变化也使得一些物种发生改变。例如，北半球很多地方都报道蝴蝶、部分鸟类和哺乳动物都呈现北移趋势；对高山林线(tree line)的观测表明，气候变暖使得林线向高海拔迁移。气候变化还会引起有害生物泛滥，害虫和疾病爆发强度和频率增加。例如，研究表明干旱胁迫的加强能够改变害虫与寄主之间的关系，使害虫向高纬度和高海拔迁移，从而增加植被虫害的传染率。

根据 IPCC2007 年第四次评估报告，如果全球平均温度增幅达 1.5℃–2.5℃，全球大量物种面临灭绝风险（占所评估的物种的 20%–30%）；如果全球平均温度升高超过约 3.5℃，这种灭绝风险将进一步增加(占所评估物种的 40%-70%)（政府间气候变化专门委员会决策者摘要，2007）。未来气候变化还将继续增加物种多样性的脆弱性。据分析预测，欧洲的 1400 种植物到 2100 年，约有 10%可能消失，北欧有 35%的入侵物种，南欧有 25%的物种因无适应新的环境而发生局地灭绝。

在英国，预测至 2050 年左右，极地高山物种的分布范围将丧失；地衣植物区系空间分布将发生改变。气候变化将使得长距离迁徙鸟类的丰富度增加，短距离迁徙鸟类丰富度下降。预测表明，温度升高0.8-1.7℃条件下，全球将有 18%的物种灭绝，升高 1.8-2.0℃，将有 24%的物种灭绝，升高高于 2℃，将有约 35%的物种灭绝。

气候变化会使得陆地生态系统的结构和功能以及多样性发生改变。有研究表明，降水时空格局的改变，使得 20 世纪 70 年代美国奇瓦瓦荒漠木本灌丛密度增加 3 倍，以前常见动物数量减少，稀有动物数量增加；气温升高也使荒漠植被地理分布发生改变，动物和植物种多样性变化。

气候变化使高纬度陆地生态系统植物生产力增加，生态系统碳氮循环过程改变。生态交错带是对气候变化最为敏感的区域之一，例如，观察发现，我国长白山脉半苔原过渡带变宽；五台山高山草甸和林线过渡带中一些植物向高海拔迁移。气候变化使高纬度和高海拔的植物生长季显著延长，使北方森林以每 1℃按 100～150 km 速度向北扩展，冻原中草本和地衣植物丰富度改变，阿拉斯加一些北方森林变成沼泽湿地。

气候变化对物种影响最直接的是偏远的北部和南部山区。这些区域物种的栖息地相对固定，物种无法迁移，而全球变暖使生态区域向两极和高海拔区域移动，温度每升高1℃，地球上的生态区域将发生 160 公里的移动，因此种群较小且栖息地破碎的物种，或者呈岛屿型分布的物种对气候变化相对更加脆弱(Wilfried Thuiller, 2007)。

据研究预测，未来的气候变化将导致海洋生态系统结构功能改变。海水温度上升、冰盖减小、盐度、氧气改变，海洋生物分布和物候发生改变，高纬度海洋中藻类、浮游生物和鱼类都向极地迁移，生态系统的生物丰富度、生产力、群落结构等都将发生改变。根据 IPCC 报告，全球温度升高 1℃，全球珊瑚礁普遍白化，海平面上升将导致沿海湿地被淹没,估计到 2080 年 20% 湿地将丧失，红树林生态系统将受到较大影响。气候变化将对海洋浮游生物造成较大的影响，尤其是极地生态系统。许多海洋和淡水生物物候与分布也伴随水温增加、冰盖变化、氧气含量和环流变化而改变，海藻、浮游生物和鱼类在范围和丰富性方面向极地迁移，从而在各个方面影响生态系统。

自然状态下，物种对气候变化的适应方式可分为自然适应和人为辅助适应，适应的目的是减少脆弱性。自然适应包括物种持续地迁移，寻找更适合的栖息地；改变自身生活习性或生理特性，以适应新的环境；如无法适应变化后的环境则走向灭亡。

以动物来说，有研究提出“判断动物是否能够适应气候变化的一个依据是，它们的身体尺寸或毛色是否变化得足够快”。但目前人们对物种自然适应气候变化的能力的研究认识还远远不够。在加强对物种监测与观察、重视开展物种自然适应机制的科学研究的同时，为促进珍稀濒危物种适应气候变化，需要采取必要的人为辅助适应对策，如研究物种适应机制，加强就地保护，促进种群繁衍，开展迁地保护，建立气候变化物种避难所，人工培育抗旱抗高温的品种、保存物种遗传资源、减少其它胁迫（比如栖息地破碎化、污染和外来种引入）、调整保护地边界、人为对生态系统干预和调节及控制，使生态系统保持结构功能的稳定等。

物种的适应性分为自适应和人工辅助适应两种(Holling 1996；Carpenter et al. 2001; IPCC,2001）。自适应是指物种在外界干扰条件下承受和维持原有状态的自组织和再生措施。在全球变暖背景下，大量的敏感性优势种群丧失或大幅度降低，这时耐抗性物种就会补偿这些优势种群的功能，维持生态系统的平衡（Elmqvist et al.,2003)。此外，物种迁移到新的环境也是适应气候变化的所采取的自适应方式,一些物种（如草本、灌木、木本、鸟类、蝴蝶、两栖动物等）主动调节物种分布范围和物候期来适应气候变暖(Cunningham et al., 2002)。这些物种分布范围常常以每十年平均6.1±2.4 公里速度向北或向高海拔区域移动，春季物候每十年平均提前 2.3 天。

但是对于那些不能很快追踪气候变化物种或者是受人为和自然的阻隔，无法移动的物种来说，就需要人工辅助其适应气候变化。人工辅助适应指利用当前和未来全球变化信息制定适合当前和未来的行动方案、政策和基础设施的物种保护策略（Don al d; 200 6；Fü sse l，200 7）。适应的目的是人为辅助减少物种的脆弱性，其主要适应对策包括基因、物种和生态系统三个不同层次的适应。基因适应性保护策略主要包括：对一些濒临灭绝物种采取种质基因保存的对策。种质基因保存包括染色体、基因资源库和种子库保存，以及进行基因选择，培育适应性强的新品种等。

物种和气候变化之间的影响是双向的。物种在基因与物种水平的改变会导致生态系统的结构、功能的改变，以及生物地球化学循环相互作用的改变，从而进一步影响到地区或全球的气候。

人类活动导致的土地覆被的变化已经显著地为大气中贡献了温室气体。碳主要储存在森林系统、泥炭地和湿地里，森林大火或砍伐森林时，二氧化碳就会释放到大气中。据估计从 1850 到 1998 年间释放到大气中的二氧化碳有 1/3 来自于陆地，绝大多数是由于森林毁灭。据IPCC 估计,全球陆地生态系统储存着大量的有机碳，总碳汇量约为 24770 亿吨，其中土壤占 80%，植被占 20%，是大气碳库的三倍多。如果物种受到破坏，将不可避免的导致生态系统退化，大幅减少碳的吸收和固持能力，从而导致大量二氧化碳的释放。另外，全球土壤中的碳将近 1/3 储存在沼泽和泥炭地里。每当沼泽或泥炭地退化或被烧毁、排干变为农业等其他用途的用地时，温室气体就会释放到大气中。

根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次报告，仅毁林和生物量丧失一项就占温室气体排放总量的 17.3%。森林的蒸腾作用和热反射率会影响一个地区的水循环，因此植被覆盖率的减少会导致地区干旱频率和持续时间的延长。亚马逊河流域 50%的降水都来自流域内植物的蒸腾作用，当地森林的砍伐已经减少了 20%的降水，并造成了季节性的干旱，使温度升高了 2℃，从而反过来促使热带雨林的进一步衰退并使其向更干燥的落叶林演替。

物种对气候变化的影响也可通过改变云量等途径实现。例如，某些海藻向大气释放硫酸二甲酯等化学物质，而硫酸二甲酯与云的形成有关。全球温度变暖引起海洋温度升高，某些海藻种群量迅速增长，释放更多的硫酸二甲酯，形成大量的云层覆盖，减少了到达地球表面的总热量，反而有助于降低温度。

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