植物物候对气候变化的响应

植物物候对气候变化的响应
植物物候对气候变化的响应

第26卷第3期

2006年3月生 态 学 报ACT A EC O LOGIC A SI NIC A V ol.26,N o.3Mar.,2006

植物物候对气候变化的响应

陆佩玲1,于 强23,贺庆棠1

(11北京林业大学资源与环境学院,北京 100083;21中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101)

基金项目:国家自然科学基金资助项目(40328001)

收稿日期:2005207213;修订日期:2005212220

作者简介:陆佩玲(1964~),女,江苏苏州人,博士,副教授,主要从事森林气象和森林生态研究.E 2mail :pllu2004@https://www.360docs.net/doc/eb14754069.html,

3通讯作者Author for correspondence.E 2mail :yuq @https://www.360docs.net/doc/eb14754069.html,

Found ation item :The project was supported by National Natural Science F oundation of China (N o.40328001)

R eceived d ate :2005207213;Accepted d ate :2005212220

Biography :LU Pei 2Ling ,Ass ociate profess or ,mainly engaged in forest meteorology and forest ecology.E 2mail :pllu2004@https://www.360docs.net/doc/eb14754069.html,

摘要:植物物候的变化可以直观地反映某些气候变化,尤其是气候变暖。植物生长节律的变化引起植物与环境关系的改变。生态系统的物质循环(如水和碳的循环)等过程将随物候而改变。不同种类植物物候对气候变化的响应的差异,会使植物间和动植物间的竞争与依赖关系也发生深刻的变化。目前欧洲、美洲、亚洲等许多地区均有关于春季植物物候提前,秋季物候推迟,使植物的生长季延长,从而提示气候变暖的趋势。植物物候的模拟模型构成生态系统生产力模型的重要部分。

关键词:植物物候;气候变化;生长季;物候模型

文章编号:100020933(2006)0320923207 中图分类号:S153 文献标识码:A

R esponses of plant phenology to climatic change

LU Pei 2Ling 1,Y U Qiang

23,HE Qing 2T ang 1 (11College o f Forest Resources and Environment ,Beijing Forestry University ,Beijing 100083,China ;21Institute o f G eographical Sciences and Natural Resources Research ,Chinese Academy o f Sciences ,Beijing 100101,China ).Acta Ecologica Sinica ,2006,

26(3):923~929.Abstract :Changes in plant phenology directly manifests the change of climate ,especially climate warm ing.The changes in rhythm of plant growth may alter plant 2environment relationships ,hence the mass cycles ,such as water and carbon ,in the ecosystem.Individual plant species respond to climatic changes differently ,which may cause great changes in com petition and dependence am ong different species and plant 2animal interactions.In the past few years ,many reports showed that the plant phonology toward early in spring and late in autumn in Europe ,America ,and Asia.The changes in plant phenology result in a lengthening growing season ,and indicate a warm ing climate.Phenological m odel is an im portant com ponent of ecosystem productivity m odels ,which may play a key role in analysis of vegetation 2atm osphere interactions.

K ey w ords :plant phenology ;climatic change ;growth season ;phenology m odel

研究由环境因子驱动的植物发育期的物候学(Phenology )是一门古老学科,物候学主要是研究自然界动植物与环境条件(气候、水文、土壤条件)周期性变化之间相互关系的科学

[1]。物候学研究植物的生长荣枯、动物的季节活动,从而了解气候变化对动植物影响以及自然季节变化规律

[2]。由环境因子驱动的植物和动物的季节活动对环境变化敏感并且容易观测[3]。因而,物候是气候变化的重要感应器。近100a 来,尤其是在最近20多

年,气候变暖已成为全球关注的重要问题。物候对全球变暖的响应研究正在成为物候研究的一个新的热点领域[4]。本文将简要概述国内外气候变化对植物物候影响的研究进展,并对我国将来物候研究提出建议和展望。1 植物物候对气候变化响应的研究意义

111 物候研究的意义

植物物候是指植物受生物因子和非生物因子如气候、水文、土壤等影响而出现的以年为周期的自然现象,

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它包括各种植物的发芽、展叶、开花、叶变色、落叶等现象。物候是监测气候对植被影响优秀仪器,气候变化可以通过物候年变化(如叶片的展开、开花)等来监测[5]。当研究对生物圈有影响的因子时,研究气候变化对植物发育的影响非常重要[6]。物候易于观测和理解,物候资料和物候的变化容易被普通大众所接受,能作为气候变化对生态影响的感应器,因此,必须建立基于气候变化公约的物候监测计划[7]。

基于21世纪温室气体的增加,科学家预测地球上温度将继续升高114到518℃,这将对地球上的自然系统和人类社会产生相当大的后果,过去10a的气候变化已大大影响到物候期,20世纪温度的升高已经延长了生长季平均3个星期,将来的气候变化将毫无疑问影响到自然历[8]。物候资料对于管理农业和林业、控制病虫害、保护生物多样性、以及人类健康起了关键性的作用[9]。S parks[1]指出生态学家和政策决策者目前对物种将怎样受气候变化影响非常关注,不幸的是关于动植物的监测很少,无法显示物种响应气候的长期趋势。

物候是由环境因子驱动的动植物季节性活动的传统学科,已经发现与全球气候变化的研究有密切关系[10]。物候对环境监测起到越来越重要的作用,它能监测与生态系统有关的气候参数[11]。物候观测为植物生长和发育模型的设计和试验提供了资料,由温度驱动的热量累积对植物发育有很大影响,因此,自然物种的物候观测能用来描述气候[12]。目前全球气候变化研究焦点在于物种如何响应过去以及将来的气候变化[13,1]。Chmielewski[14]认为在确定植物如何响应区域气候条件和气候变化方面,物候观测是最敏感的资料之一。因此,近来物候已经成为生态研究的重要热点之一[15],它在全球模型、全球监测和气候变化问题方面的研究具有重要作用[10,12,16,17]。物候在气候变化研究中对全球模型、遥感和影响评估非常重要[7]。从以上分析看出,物候研究具有重要的理论意义,同时在生产实践上具有很大的应用潜力。

112 物候是国际前沿关注的焦点之一

国际生物气象学会(IS B,International S ociety of Biometeorology))物候委员会的主要宗旨是加强对气候变化影响植物动态的理解;监测动植物物候和生物多样性的变化,为生态系统全球变化监测和预报形成一个有效地的研究系统。全球物候监测网(G PM,G lobal Phenological M onitoring)创始于国际生物气象学会“植物动态、气候和生物多样性”委员会,全球物候监测园主要建立在中纬度地区,选择了大量物种观测气候的物候响应,它的主要目标是连接局地物候监测网,鼓励建立和增加全球物候观测网,进一步加强世界物候学家之间的交流与合作,收集物候研究信息和建立资料库,鼓励气候变化、全球变化监测、农业、人类健康等方面的物候研究;物候学家已经建立了物候信息国际互联网站,如欧洲物候观测网(EPN,The European Phenology Netw ork)和英国物候观测网(UK PN,The United K ingdom Phenology Netw ork)等[18]。

2 气候变化对植物物候的影响

就气候变化而言,物候是生态系统响应的感应器,由气候驱动的植物动态变化将影响到物种之间的相互作用和最终影响到生态系统的组成和结构,生物多样性也将响应这种变化,已经有许多关于气候变化对生态系统影响方面的研究[1,13,19~22]。

近50a来,随着全球变暖,我国北方绝大部分地区,夏季明显增长,平均增长518d;冬季变短,平均缩短516d,春夏季明显提早,秋冬明显推迟1季节变化势必引起作物生长季和成熟期的变化[23]。徐雨晴等[24]分析了北京近50a春季物候的变化规律及其对气候变化的响应,近十几年来北京春季物候持续偏早,与北京近年持续的暖冬相一致,估计未来10多年春季物候仍持续偏早。郑景云、葛全胜等[25,26]根据中国科学院物候观测网络26个观测点的物候资料,分析了近40a我国木本植物物候变化及其对气候变化的响应,研究得到由于20世纪80年代以后我国大部分地区春季增温及秦岭以南地区降温,东北、华北及长江下游等地区物候期提前,西南东部、长江中游等地区物候期推迟。

长期物候观测资料对环境监测非常重要,由于有大量的观测资料,物候趋势在欧洲已经被研究[7,27~29],仅欧洲国际物候园(IPG,International Phenology G arden)就已经总结了欧洲中西部地区区域尺度的物候观测资料[29,30],这些研究显示现在的春季物候比50a前提前10~20d,变化速率在物种之间、地区之间和年际之间有差异。S parks和Carey[1]用200年Marsham物候观测资料发现冬季温度的升高与某些植物开花提前相关,在过

去80a 里爱沙尼亚春季提前了8d 。英国的物候趋势已经被Fitterd 等

[31]以及S parks 和Carey [1]所描述,总的预测是全球温度升高315℃,春季开花将提前2周左右。Walkovszky [6]比较了匈牙利1851~1994年期间3个不

同时段刺槐树开花期图,发现开花期明显提前了3~8d ,这种变化可能与春季平均温度有关。大量的物候研究报道了春季物候的提早[15]。Ahas [7]在欧洲爱沙尼亚3个观测点,收集了132a 云雀到来的资料,78a 银莲花、

樱桃树、苹果树和紫丁香开花期等物候资料,分析结果是在过去80a 里,春季物候已经平均提前8d 。S parks

[9]研究了英国11个植物物种58a 的平均开花时间,结果表明由于气候变暖,春季和夏季物种的开花时间将会进一步提前。从1951起瑞士已经开始了全国物候观测,清楚的趋势是春季物候的提前和秋季物候的推迟[28]。Ahas [32]研究得到欧洲中西部春季物候提前4周,白桦树、苹果和紫丁香的春季物候每年提前013d 。

物候对气候变化的监测有贡献[33]。物候期对气象条件的年际变化极其敏感,尤其在中纬度春季

[34],长期的物候记录提供了在特定地点某个生物对气候变化响应[1]

。研究显示在北美东北和西北部物候也有显著变化,在过去的40a 里春季物候平均提前4~5d

[35,36]。Beaubien 和Freeland [35]报道了加拿大Edm onton ΠAlberta 白杨树在1990~1997年中首次开花时间每10a 提前217d ;1936~1996年期间樱桃树的春季首次开花时间每10a

提前113d 。

3 气候变化对植物生长季的影响近年来,大尺度范围内陆地植被生长季的确定已经成为全球气候变化重要的科学问题。物候生长季成为一个全球陆地碳循环模型和净初始生产力模型的重要参数

[37],植物物候发生的时间和物候生长季长度是估算季节和年际气候变化对陆地植被影响,及其估算植被对C O 2季节循环作用的主要状态变量。一些研究已经显示出在北半球生长季节的伸长

[16,38]。陈效逑[39]探讨了德国中部T aunus 山区3个地点的树木物候生长季节与气温生长季节年际波动特征之间的关系,春季温度越高,温度>5℃初日越早,物候生长季越长;春季温度越低,>5℃初日越晚,物候生长季越短。为了用陆地数据标准化植被指数(NDI V )资料获得精确的生长季估算,建立局地生长季和区域生长季之间以及表面物候生长季和卫星感应生长季之间的相互关系,这是研究全球变化影响的关键

[40]。Myneni [16]利用1981~1991年卫星资料注意到在北纬45~70°N 生长季延长了8d 。Menzel

[3,42]分析了欧洲1959~1996年期间国际物候园物候观测资料发现,叶片展开每年已经提前了613d ,而叶片变色每年已经推迟了平均415d ,因此平均年生长季增长了1018d 。Chmielewski 等

[14]利用1969~1998年国际物候园物候资料,研究了近年来欧洲气候变化对植物发育的影响,研究结果是在早春2~4月份变暖1℃将导致生长季提前7d ,年平均气温增加1℃将导致生长季节延长5d 。Menzel

[30]分析了德国20种植物1951~2000年物候观测资料,研究发现春季温度每上升1℃物候提前215~617d ,生长季延长214~315d 。

4 植物物候与气候变化模拟模型的研究物候是研究由环境因子特别是气候因子驱动的季节性植物活动,因此已经逐渐被生物圈模型学家关注[10,16]。植物生长季是植被冠层光合作用活跃期,它是驱动陆地初始生产力和全球碳循环的主要因素,目前

物候模型在区域生态系统模拟模型

[43,44]和生物圈2大气圈综合环流模型中起了相当显著的作用[45]。Schwartz [17]认为物候模型将最终提供关键性的参数,这个参数在全球气候模拟中是必需的,目前这些值都来

自于卫星遥感资料[45]。

确定植物物候响应环境变化的类型和机制,对预测气候变化对植物和植物生态系统的影响是非常必要。过去研究主要注重某一植物开花期预测模型的研究上,还没有研制出比较不同植物的物候期模型[1]。近100a

来,学术界对植物物候的研究有两个主要方面:(1)注重植物发育期与非生物环境因素如光周期、平均温度、积温、水分和积雪等之间的关系;(2)注重植物物候的遗传基础和自然过程[46]。

为了定量研究气候变化对植物生长的影响,有必要开发各种物候模型用来描述气候驱动与植物物候响应之间的因果关系。物候模型或物候—气候模型是相当经验性的,它们的建立要求对长期观测资料进行统计分析,在一些文献刊物中,有大量的模型描述物种物候对温度的响应,模型方法有各种统计分析模型[47]、机理模

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型[48],这种模型通常仅仅基于温度的影响,或考虑温度与光周期或其他光因子的综合影响[49,50];有关水分与物候之间相互关系的研究就相应很少。通用模型通常是精确描述资料的统计模型,然而作为统计模型,并不能描述气候与物种之间的机理关系,它们估算将来气候变化的潜力是有限的[12]。

Snyder[51]认为热量通常被用来预测植物物候发育速率,发育速率作为空气温度的函数,随温度的增加接近与线性增加,热量如度2小时、度2天被用于定量计算物候发育速度。植物发育预报通常是用度2日方法进行,如适当的界限温度和基本温度的选择,以及累积温度起始时间的准确选择等,有计算温度曲线的积分法、三角形方法、正弦波方法等[52,53]。另外,模型的改进可以是用度2日方法计算加入上限温度或加入影响物候的其他环境因子如水分、光量和光质[54,55]。模拟物候期最古老最广泛使用的是积温方法,累积某一界限温度以上平均温度被作为独立变量,如树木发芽,瞬时温度被认为直接同发芽速率有关,而积温代表芽的发育状态,按传统的积温方法,芽的发育速率假设同温度是线性关系,然而已经提出了不同的响应函数[56],在动力发芽模型中,这种响应有时代替温度的线性函数[49]。S parks[9]表明开花期对温度的响应被认为是接近线性关系。在Marsham物候资料的分析中曲线关系是很明显的[1]。Ahas[57]利用爱沙尼亚1948~1996年3个气象站24个物候期编辑了物候历,并分析了气候变化上下2℃变化后物候的可能变化,用线性统计分析显示春季和夏季物候提前,而秋季推迟。Leinonen[56]评论了不同的动力物候模型方法,并利用一个基于过程的森林生态系统模型估算了光合作用持续时间对北方针叶林净初始生产力和总初始生产力的重要性,模型预测到由于气候变暖导致了光合作用持续时间的延长。

局地尺度上物候模型的近期进展是充分地改进区域物候模型,自从20世纪80年代,几种物候模型已经被改进[58,59],这些基于过程的模型,它们的假设是基于物候对各种环境变量响应的实验结果,即使它们是在局部地区拟合的,但允许大尺度的预测。物候模型的尺度能力从来没有被预测过,是因为无论在内部条件[48,60]还是在外部条件下拟合总是不精确,通过模型拟合方法和模型统计假设的改进[59,61],模型的有效性已得到改进。Chuine[62]利用19世纪末美国俄亥俄州物候资料以及20世纪Ontario、Québec与Maryland空中花粉资料进行了研究,结果显示特殊物种物候模型尽管是在局部地区拟合的,但也能预报区域性物候,植物Ulmus americana的开花时间每年提前012d,此模型能预测与气候变化有关的物候趋势。

从个体树种物候到区域生态系统物候的移植,首先要求估算在局部尺度开发的物种物候模型在区域尺度上的有效性。在个体生物尺度上已经初步得到研究,但是目前必须外推到气候模型的区域尺度和全球尺度,遥感资料已经起了重要的作用,如冠层覆盖度标准差植被指数(NDVI)[63]、叶面积指数[64]和生产力等资料,某些研究已经用NDVI资料来估算区域物候[65],以及开发区域尺度的物候模型。遥感技术的发展通过产生同生物圈有关的精确而广泛的资料库,也对物候的发展规律做出了贡献[66]。White等[42]提出了一个基于温度和积温的落叶阔叶林生长物候回归模型,从个体树木物候到区域生态系统物候的过渡,首先要求估算局地尺度物种物候模型在区域尺度上的有效性,NDI V资料提供了植被物候,空中花粉资料提供的是生产力物候,进一步说,NDVI提供了整个生态系统的响应而没有考虑遗传特征,空中花粉资料提供了遗传因素对气候的响应,虽然物候不能被用在初始生产力模型中,但它能有效地反映全球气候变化对植被的影响[67]。

随着全球变化和气候年际变化发生,物候资料被认为是生物圈响应精确模型必要的输入项[10,18]。描述由气候季节性驱动影响树木物候的机理模型将得到开发和试验,仅仅用这种模型可以就气候变化对森林生态系统功能和生产力影响作出评估[33,68]。K ramer[33]利用模型预测到温度升高1℃植物Fagus sylvatica展叶将提前316d。K ramer等[69]综述了与北方针叶林、温带落叶林和地中海针叶林森林生态系统有关的物候模型,将这些物候模型偶合到基于过程的估算不同气候变化对生长影响的森林模型中,结果显示各类森林物候都大大影响到一定气候变化下的生长发育,然而这些物候模型、生长模型、参数变量的获得等方面都有很多不确定性。预报野生植物开花期对人类活动特别是对农事活动都是有用的,Cenci等[70]根据意大利中部(G uidonia)1960~1982年500个物种开花期原始资料,建立了57个野生物种开花期预报3个物候2气候模型。

森林树木发芽、落叶、光合作用开始和结束时间等物候期和生长季都对北方森林年光合生产力有很大影

响[16],随着全球温度的升高,物候变化可能是影响将来北方森林碳储存潜力最重要的因子之一,春季温度强

烈影响发芽期或光合作用,在北方森林生态系统模型中,树木物候是最重要的过程之一,春季温度是影响树木发芽时间最重要的因子之一,建立发芽期与气象因子(如月平均气温)的经验模型[47],但需要精确的气象资

料如日平均温度、最低和最高温度等。动力模型方法给出更精确的预测,发芽动力模型主要基于春季发芽率依赖于气温这个事实,这个模型通常包含一个确定的界限温度,低于这个界限温度发育速度为零,而高于这个界限温度就假设有一个定量的温度响应(线性或非线性的)

[16]。

5 结语目前全球特别是欧美国家关于植物响应气候变化的研究已经取得了很大进展,我国物候研究也取得了一定的成果,但下列诸方面的研究尚有待于加强:

(1)应该加强我国物候期出现时间、物候期同生物因子和非生物因子的关系、以及同一物种及不同物种之间物候的相关关系的研究。气候变化将引起物种物候的变化,这将导致物种之间生产和竞争的改变以及物种之间相互作用的变化,这也应该是研究的重点。

(2)尽管我国拥有大量的长期物候观测资料,但是监测评估和预测气候引起物候变化方面的研究很少,有待于进一步加强。在我国有价值的历史物候资料没有被充分利用,并由于目前资料拥有者不知道用它做什么或没有资金来对资料作数字化处理而面临资料的浪费和毁坏。

(3)在我国区域和国家物候监测网之间几乎没有或仅有有限的合作和交流,缺少资料综合的途径;不同学科之间和学科内部(如生态、农业和人类健康等),对物候的监测、资料储存、资料分析和研究结果等方面缺少交流和有效的利用;没有看到物候资料潜在有效性,必须促进物候资料在我国乃至全球气候变化研究方面的实际应用。应该利用已有的长期物候观测资料提出有关生态、农业和人类健康方面的科学决策。

(4)气候变化对生态系统、农业和人类健康的影响,在全球、中国、区域等各个尺度,同环境和社会经济政策有密切联系。为了有效监测、评估和预测气候引起的物候变化及其影响,必须加强国际间的合作,有效利用来自不同国家的物候资料。报纸和电视等新闻媒介应当关注物候的变化,物候监测的信息和研究结果应该通过网络来介绍,并要开发面向学校的教育资料。

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陆佩玲 等:植物物候对气候变化的响应 

植物物候观察

https://www.360docs.net/doc/eb14754069.html,/f?kz=292957991 一、植物物候观察要点 植物长期适应于一年中温度节律性变化而形成的植物发育节律,叫作物候。在植物一年的整个生长发育周期中,每一个生长发育阶段,叫做物候期。 植物物候观察,就是对植物各个物侯期定期进行观察记载,以发现植物物候规律的科技活动。 物候是综合性气象条件对植物影响的反映,利用物候指导农业生产和各种科研工作,比平均气温、积温和节令都要准确。因此,我国各地都有人长期从事植物物候观察活动。 大自然的季节变化是大范围的,各地区之间互相联系。一个地区的物候观察资料,要供全国各地使用。而且物候观察都是用眼观看,用手记录,不用仪器测定,容易发生偏差。因此,就要求各地区观察的种类、观察标准和观察方法都一致。 一、物候观察的植物种类 为了使全国各地的物候观察工作协调一致,我国已经拟定了统一观察的种类,供各地选用。 (一)木本植物 萌动期、展叶期、显蕾期、开花期、果熟期、果实脱落期、秋色期和落叶期。各物候期的观察标准如下: 1.萌动期。分为芽膨大开始期和芽开放期。 ⑴ 茅膨大开始期在阔叶树种方面,当植株的1~2个小枝上,芽的鳞片开始分开,侧面显露淡色的线形或角形时,便进入了芽膨大开始期;针叶树种的标准稍有不同,当它们的顶茅鳞片开裂反卷,出现淡黄褐色缝线时,便进入了芽膨大开始期。 ⑵ 茅开放期阔叶树种有鳞片的芽,当鳞片开裂、芽的上部出现绿色尖端时;阔叶树种的隐蔽芽明显长出绿色叶芽时;针叶树种的芽伸长成圆柱形时,都是进入芽开放期的标志。 对于花芽、叶芽分开的种类,应分别记载两种芽的萌动期。 2.展叶期。分为开始展叶期和展叶盛期。 ⑴ 开始展叶期阔叶树种1~2个小枝上初次出现了还没有发育完全的小叶,但已能明显看见叶的形状时,就进入了开始展叶期:针叶树种则是当幼针叶从枝条芽上开始出现时进入了开始展叶期。

气候变化对森林生态系统的影响及对策

气候变化对森林生态系统的影响及对策 摘要:近年来,随着人类活动的频繁和深入,越来越明显的气候变化对我们赖以生存的森林造成了很大的困扰,很多物种都在相继绝迹。基于这个背景,文章论述了气候的变化对森林生态的影响并探讨其对策,以唤起人们对森林生态的重视。 关键词:气候变化森林生态系统影响 森林生态系统具有很高的生物生产力和生物量以及丰富的生物多样性,是重要的地球陆地生态系统之一,也是陆地上最为复杂的生态系统。虽然其面积仅占陆地的26%,但碳储量却占整个陆地植被碳储量的80%以上,而且森林每年的碳固定量约占陆地生物碳固定量的2/3。森林不仅向人类提供木材、淀粉、蛋白质等众多产品,而且还能够涵养水源、减轻自然灾害、调节气候、孕育和保存生物多样性等生态功能。此外,森林还具有医疗保健、陶冶情操、旅游休憩等社会功能。所以,森林有维系地球生命系统平衡的作用。 由于森林与气候之间存在着密切的关系,因而气候的变化不可避免地对森林产生一定的影响。随着全球气候的变化,我国未来主要森林分布可能发生明显变化,除云南松和红松分布面积有所增加外,其他树种的面积都将有所减少,减少幅度约为2%~57%,草原和荒漠分布范围将向中国西部和高海拔地区扩展。同时,气候变化引起的生态系统变化还将使得生物多样性减少,许多珍贵的森林树种将面临灭绝。为了不让珍贵的森林树种再继续丧失,我们应该高度关注,共同探讨气候变化对森林生态的影响并思考其对策。 一、气候对森林生态的影响 (一) 对系统组成结构的影响 森林生态系统包含着丰富生物资源,具有生物多样性的特点。相关研究表明,大气二氧化碳浓度倍增时的气候变化,将使主要植被类型过渡带在水平方向上向北移动100~300km,垂直高度向上移动150~300m,加上降水量及其时空分布的变化,将使森林生态系统面临前所未有的气候与环境的剧烈变化。由于森林群落优势树种不可能在短期内改变其生态特性而在超出其气候适应范围的条件下生长,所以有可能导致某些森林群落的消失或脆弱化,甚至导致某些森林生境将恶化或消失。这些变化的速度超出某些物种的适应能力时,一些不易迁移的物种将会就地灭绝。同时,由于气候变化对不同植物的生长速度、繁殖及扩散能力等都将产生不同的影响,某些侵略性物种或杂草可能得益,从而增强其在群落中的竞争能力,导致群落原有的竞争和协调关系发生变化,使某些物种灭绝,甚至导致某些群落类型消失。 (二) 对森林生产力的影响

植物对干旱胁迫的响应及其研究进展

植物对干旱胁迫的响应及其研究进展 学院:班级: 姓名:学号: 摘要:植物在经受干旱胁迫时,通过细胞对干旱信号的感知和传导,调节基因表达,产生新蛋白质,从而引起大量形态、生理和生化上的变化.干旱胁迫对植物在细胞、器官、个体、群体等水平的形态指标有显著影响,也会影响其光合作用、渗透调节、抗氧化系统等生理生化指标.植物对干旱胁迫分子响应较复杂,包括合成一些新的基因如NCED、Dehydrin基因和CBF、DREB等转录因子.另外,干旱胁迫还能造成蛋白质组学的变化. 关键词干旱胁迫;生态响应;生理机制;研究进展干旱作为影响作物生长发育、基因表达、分布以及产量品质的重要因素之一,严重限制了作物的大面积扩展。植物对干旱的适应能力不仅与干旱强度、速度有关,而且更受其自身基因的调控。在一定干旱阀值(drought threshold)胁迫范围内,很多植物能够进行相关抗旱基因的表达,随之产生一系列生理、生化及形态结构等方面的变化,从而显现出抗旱性的综合性状。因此,从植物本身出发,深入研究植物的抗旱机理,揭示其抗旱特性,提高植物品种的抗旱耐旱能力,以降低作物栽培的用水量,同时最大程度提高作物的产量和品质,科学选育适宜广大干旱、半干旱地区种植的优良作物品种,已成为国内外专家学者们所特别关注和研究的热点问题,对于水资源的合理利用和生态环境的改善均有着重要的意义。 目前,生存资源、环境与农业可持续发展之间的矛盾日益突出,这就要求人们更应高度重视农业综合开发过程中作物逆境生物学的基础研究。 一、植物抗旱基因工程研究新进展 (一)与干旱胁迫相关的转录因子研究 通过转化调节基因来提高植物脱水胁迫的耐性是一条十分诱人的途径.由于在逆境条件下,这些逆境相关的转录因子,能与顺式作用重复元件结合,从而调节这些功能基因的表达和信号转导,它们在转基因植物中的过量表达会激活许多抗逆功能基因的同时表达.胁迫诱导基因能增强胁迫反应的耐力,不同的转录因子参与胁迫诱导基因的调控.遗传研究已经鉴

实验二物候期观察

实验二、经济林树木物候期观察 一、实验目的 物候期的观察是在一定的条件下,随一年中季节气候的变化,观察记载经济林树木器官相应的生长发育进程。在经济林栽培生产上要进行物候期的观察,积累资料,进行比较,作为制定栽培技术措施时的参考。 二、实验材料与设备 直尺、温度计、放大镜、记录本等 三、实验方法与步骤 1.经济林木物候期观察要点 经济林木年生长周期可划分为生长期和休眠期,而物候期的观察着重生长期的变化。其观察记载的主要内容有:芽萌动、展叶、开花、果实成熟、落叶等。具体到个别树种,物候期还可能会有各种不同的记载方法,甚至在每个物候内亦根据试验要求,分出更细微的物候期。观察时各树种间物候期的划分界线要明确,标准要统一。在具体观察时应附图说明,以便参考比较。 (1)叶芽的观察 芽萌动期:芽开始膨大,鳞片已松动露白。 开绽期:露出幼叶,鳞片开始脱落。 (2)叶的观察 展叶期:全树萌发的叶芽中有25%的芽的第一片叶展开。 叶幕出现期:85%以上幼叶展开结束,初期叶幕形成。 叶片生长期:从展叶后到停止生长的期间。要定树、定枝、定期观察。 叶片变色期:秋季正常生长的植株叶片变黄或变红。 落叶期:全树有5%的叶片正常脱落为落叶始期,25%叶片脱落为落叶盛期,95%叶片脱落为落叶终期。最后计算从芽萌动起到落叶终止为果树的生长期。 (3)枝的观察 新梢生长期:从开始生长到停止生长止,定期定枝观察新梢生长长度,分清春梢、秋梢(或夏梢)生长期、延长生长和加粗生长的时间,以及二次枝的出现时期等;并根据枝条颜色和硬度确定枝条成熟期。 新梢开始生长:从叶芽开放长出1厘米新梢时算起。 新梢停止生长:新梢生长缓慢停止,没有未开展的叶片,顶端形成顶芽。 二次生长开始:新梢停止生长以后又开始生长时。

气候变化背景下我国森林火灾灾害的响应特征及展望_孙龙

第29卷第1期2014年1月 灾害学 JOURNAL OF CATASTROPHOLOGY Vol.29No.1 Jan.2014 孙龙,王千雪,魏书精,等.气候变化背景下我国森林火灾灾害的响应特征及展望[J].灾害学,2014,29(1):12-17.[Sun Long,Wang Qianxue,Wei Shujing,et al.Response Characteristics and Prospect of Forest Fire Disasters in the Context of Cli-mate Change in China[J].Journal of Catastrophology,2014,29(1):12-17.] 气候变化背景下我国森林火灾灾害的 响应特征及展望* 孙龙,王千雪,魏书精,胡海清,关岛,陈祥伟 (东北林业大学林学院,黑龙江哈尔滨150040) 摘要:系统阐述了气候变化对森林火灾灾害的影响,论述了当前发生的以气候变暖为主要特征的气候变化背景下,森林火灾灾害对气候变化的响应特征,重点剖析了火行为对气候变化的响应,火险天气与防火期对气候变化的响应,火周期对气候变化的响应。并提出了气候变暖背景下实现碳减排增汇效应的科学的林火管理策略与合理林火管理路径。最后对今后尚需加强的一些重点研究领域及发展方向进行了展望。 关键词:气候变暖;森林火灾灾害;火行为;火险天气;火周期;林火管理策略 中图分类号:P467;X43;S762.1文献标志码:A文章编号:1000-811X(2014)01-0012-06 doi:10.3969/j.issn.1000-811X.2014.01.003 0引言 近100年来,全球气候正经历着一次以气候变暖为主要特征的显著变化。政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告指出,最近100年(1906-2005年)全球年均地表气温升高了0.74?。近十年来,气候变化引发了经济、社会与生态等诸多方面的严重问题,引起学术界以及国际社会的高度关注。随着全球气候持续变暖,极端天气事件发生会更加频繁,森林火灾灾害频率不断加重。 近年来,森林大火频繁发生,如2007年8月23、24日希腊两天连发170场森林大火,火灾面积占国土面积一半以上。2009年2月,澳大利亚大火创下了1908年以来的历史纪录,死亡人数超过230人,受灾面积超过3.3?105hm2[1]。随着气候变化的影响,我国近年来森林火灾频繁发生,火灾面积及强度加剧。2002年以来,森林火灾发生有所增加,1999-2007年年均火灾次数为8700次,年均森林受害面积为147671hm2,2002-2007年年均次数为10486次,年均受害森林面积为220285hm2,相对于1999-2002年年均火灾次数6468次,年均受害森林面积为56905hm2,火灾次数增加了62.12%,受害森林面积增加了287.11%[2]。从近年火灾数据显示,森林火灾次数、受害森林面积均有上升的趋势[3]。当前和今后一段时期内,受气候变化影响,森林可燃物分布格局及载量均将发生显著变化,导致火险等级提高[4]。 森林火灾灾害的防灾减灾是21世纪全球减灾战略实施的重点内容之一[5]。然而随着全球气候持续变暖和干旱天气增加,在未来20 100年里,我国森林防火形势更为严峻。为此,加强气候变化与森林火灾灾害交互关系研究,尤其是森林火灾灾害对气候变化响应特征的研究,进一步把握森林火灾灾害对气候变化的响应特征,对制定科学合理的森林火灾灾害预防与管理策略,减少森林火灾灾害,提高碳减排效应,实现碳增汇效应,促进森林生态系统的可持续经营与发展均有重要意义。 1气候变化对森林火灾灾害的影响 气候变化的主要特征就是暖干化,而森林火 *收稿日期:2013-07-08修回日期:2013-08-20 基金项目:国家自然科学基金项目(31070544);黑龙江省科技攻关重点项目(GA09B201-06);霍英东基金基础项目(131029);中央高校基本科研业务费专项资金项目(DL12CA07) 作者简介:孙龙(1976-),男,黑龙江五常人,副教授,博士,主要从事林火生态学研究.E-mail:sunlong365@https://www.360docs.net/doc/eb14754069.html, 通讯作者:陈祥伟(1966-),男,吉林抚松人,教授,博导,主要从事林业生态工程和森林生态学研究. E-mail:wqx890711@https://www.360docs.net/doc/eb14754069.html,

全球气候变化对对生物多样性的影响

《保护生物学》期末考查 姓名: 学号: 一、简述生物多样性的价值 生物多样性具有直接价值、间接价值、选择价值、遗传价值及存在价值,还具有巨大的无形资产。 1、直接价值 生物多样性的直接价值表现在当地消耗使用价值(如食物,消费等)和生产使用价值(野外收获进入贸易市场)。地消耗使用价值,是指诸如猎物、薪柴等在当地消耗而不进入国内或国际市场的物品的价值。生产使用价值是指从野外收获、在国内或者国际商品市场销售的产品价值。 2、间接价值 生物多样性的间接使用价值一般表现为涵养水源、净化水质、巩固堤岸、防止土壤侵蚀、降低洪峰、改善地方气候、吸收污染物,并作为二氧化碳汇集在调节全球气候变化中的作用,以及宜人价值(生态旅游、自然史与教育)等。 3、选择价值 生物多样性的长期价值也是选择价值或者潜在价值。今天,没有人敢确定现在还未被利用的那些物种在将来也不会有利用的价值(一些具药用的物种)。栽培植物的野生亲缘种究竟能提供多少对农林业发展有用的遗传材料也很难确定。 4、存在价值 生物多样性的存在价值,指伦理或道德价值,自然界多种多样的物种及其系统的存在,有利于地球生命支持系统功能的保持及其结构的稳定。存在价值常常受保护愿望来决定,反映出人们对自然的同情和责任。一个物种的存在价值有多大,它的消失究竟带来多大的损失,目前人们还难以准确评估,正如人们不能评估一只恐龙的存在价值一样。生物多样性的存在价值也可以是收益价值或遗产价值——为保护子孙后代的某种价值而愿意支付的价值总和。

二、论述全球气候变化对对生物多样性的影响 全球变暖研究最早从1824年法国物理学家Fourier提出温室效应的概念开始,至今己开展了将近200年,现在全球变暖己成为一个公认的事实。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告指出,1880-2012年全球地表平均温度己升高0.85℃。自1950年以来,气候系统的许多变化是史无前例的,科学家认为1983-2012年可能是北半球近1400年来最暖的30年,如果没有积极有效的措施,预计到21世纪末,全球年平均气温将比前工业时代至少上升1.5℃[1]。 1950-2010年间,全球有约5.7%的陆地面积发生了主要气候类型的转变,包括:干旱气候类型以及高纬度大陆气候类型的扩张、极地和中纬度大陆性气候类型的缩减、温带、大陆性以及极地气候的显著向极移动、热带和极地气候的海拔增长[2]。在中国,到2010年,己经能在气候带交界地区(约全国7.5%的陆地面积)诊断到气候带的变化,包括:东北地区温寒混交林气候向温带落叶林气候的转变:青藏高原苔原气候(ET)的消失;中国西南地区温带冬早气候的西进北抬。到21世纪末,全国将有超过52.6%的面积发生气候类型的转变[2]。 全球气候变暖对生物多样性具有大尺度的综合性影响。过去的气候变化已使物种物候、分布和丰富度等改变,使一些物种灭绝、部分有害生物危害强度和频率增加,使一些生物入侵范围扩大、生态系统结构与功能改变等。未来的气候变化仍将使物种物候和行为、分布和丰富度等改变,使一些物种灭绝、使有害生物爆发频率和强度增加,并将可能使生态系统结构与功能发生改变等[3]。 我将从陆地、湖泊和海洋生物多样性三个方面论述全球气候变暖对生物多样性的影响。 1、对陆地生物多样性的影响 气候带北移、两极冰山退缩,植物向高纬度地区、高海拔山地移动[1,4,5]。到2100年,全球陆地表面49%的植物群落以及全球陆地生态系统37%的生物区系发生改变,同时在无任何减排努力、全球升温4℃的最悲观模型中,全球植物多样性的平均水平将下降9.4%[4]。海平面上升,海滨植物大面积萎缩、生物入侵加剧;植物种间竞争关系发生改变,优势种改变;早春温度提前升高,植物物候节律改变;荒漠草原区土壤增温使得植物群落发生演替,植物数量减少,植物物种加速灭绝[4]。以及森林群落生产力下降,森林火灾和病虫害威胁加大[1,5]等。 野生动物的分布区整体上向北移,如鸟类的北扩或西扩[6],昆虫向两极和高海拔地区扩展[7],种群灭绝风险增加、物种多样性降低,如蝴蝶[8]。物候期提前,加快昆虫的生长发育,

水分胁迫

科技名词定义 中文名称:水分胁迫 英文名称:water stress 定义1:因土壤水分不足或外液的渗透压高,植物可利用水分缺乏而生长明显受到抑制的现象。 所属学科:生态学(一级学科);生理生态学(二级学科) 定义2:因土壤水分不足而明显抑制植物生长的现象。 所属学科:土壤学(一级学科);土壤物理(二级学科) 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 1水分胁迫 water stress 水分胁迫(water stress)植物水分散失超过水分吸收,使植物组织含水量下降,膨压降低.正常代谢失调的现象。 植物除因土壤中缺水引起水分胁迫外,干旱、淹水、冰冻、高温或盐演条件等不良环境作用于植物体时,都可能引起水分胁迫。不同植物及品种对水分胁迫的敏感性不同,影响不一。在淹水条件下,有氧呼吸受抑制,影响水分吸收,也会导致细胞缺水失去膨压,冰冻引起细胞间隙结冰,特别是在严重冰冻后遇晴天,细胞间隙的冰晶体融化后又因燕腾大量失水,易引起水分失去平衡而姜蔫。高温及盐演条件下亦易引起植物水分代谢失去平衡,发生水分胁迫。干旱缺水引起的水分胁迫是最常见的,也是对植物产量影响最大的。水分胁迫对植物祝谢的影响在植物水分亏缺时,反应最快的是细胞伸长生长受抑制,因为细胞膨压降低就使细胞伸长生长受阻,因而叶片较小,光合面积减小;随着胁迫程度的增高,水势明显降低,且细胞内脱落酸(ABA)含量增高,使净光合率亦随之下降,另一方面,水分亏缺时细胞合成过程减弱而水解过程加强,淀粉水解为糖,蛋白质水解形成氨基酸,水解产物又在呼吸中消耗;水分亏缺初期由于细胞内淀粉、蛋白质等水解产物增亥,吸呼底物增加,促进了呼吸,时间稍长,呼吸底物减少,呼吸速度即降低,且因氧化碑酸化解联,形成无效呼吸,导致正常代谢进程紊乱,代谢失调。水分胁迫对植物的严重影:由于水分胁迫引起植物脱水,导致细胞膜结构破坏。在正常情况下,由于细胞膜结构的存在,植物细胞内有一定的区域化(compartmentation),不同的代谢过程在

植物物候观测

植物物候观测 【实验目的】 1.学习植物物候的观测和记录方法 2.分析生境差异对植物物候的影响 【实验原理】 一、植物物候观察要点 物候是植物长期适应于一年中温度节律性变化而形成的植物发育节律。在植物一年的整个生长发育周期中,每一个生长发育阶段,叫做物候期。植物物候观察,就是对植物各个物侯期定期进行观察记载,以发现植物物候规律的科技活动。 物候是综合性气象条件对植物影响的反映,利用物候指导农业生产和各种科研工作,比平均气温、积温和节令都要准确。因此,我国各地都有人长期从事植物物候观察活动。大自然的季节变化是大范围的,各地区之间互相联系。一个地区的物候观察资料,要供全国各地使用。而且物候观察都是用眼观看,用手记录,不用仪器测定,容易发生偏差。因此,就要求各地区观察的种类、观察标准和观察方法都一致。 (一)木本植物和草本植物各物候期的观察标准 为了使全国各地的物候观察工作协调一致,我国已经拟定了统一观察的种

类,供各地选用。 木本植物:萌动期、展叶期、显蕾期、开花期、果熟期、果实脱落期、秋色期和落叶期。 各物候期的观察标准如下: 1.萌动期。分为芽膨大开始期和芽开放期。 ⑴茅膨大开始期。木本植物(乔木、灌木)的芽具有鳞片,芽的鳞片开始分离,侧面显露淡色的线形和角形,果树和浆果树从鳞片之间的空隙可以看出芽的浅色部分时为芽膨大期。裸芽不记芽膨大期,例如刺槐是裸芽,则不观测芽膨大期。 芽膨大期是记录芽膨达到最大时的日期,而不是记录最先出现的日期。花芽和叶芽按其出现的先后顺序分别进行记录。一般地讲,先出现芽膨大期后出现芽开放期。 在阔叶树种方面,当植株的1~2 个小枝上,芽的鳞片开始分开,侧面显露淡色的线形或角形时,便进入了芽膨大开始期;针叶树种的标准稍有不同,当它们的顶茅鳞片开裂反卷,出现淡黄褐色缝线时,便进入了芽膨大开始期。 ⑵茅开放期。 有鳞片的芽当鳞片裂开,芽的上部现出新鲜颜色的尖端或形成新的苞片而伸长,为芽开放期。芽开放期一般是记录有10%的芽开放时的日期。

气候变化对森林生态系统的影响及研究对策.

第19 卷第1 期中国农业气象1998 年 2 月 气候变化对森林生态系统的影响及研究对策 肖扬郭晋平 田双宝 薛俊杰 (山西农业大学,太谷030801 (太原市林业局 (山西农业大学 摘要在系统地分析和讨论全球气候变化背景的基础上,全面介绍了我国近 年来气候变化研 究方面的主要成果,探讨了我国未来气候变化的可能情景,重点分析了气候变化 对森林生态系统初级生产力、地理分布格局、组成结构和生物多样性、以及生态脆弱带和特殊生态系统等几方面的影响,讨论了各方面的研究现状、主要结论和发展趋势,指出了今后研究中需要重点解决的关键问题,并提出了为解决这些问题应采取的研究对策和重点研究领域。 关键词: 气候变化;森林生态系统;研究对策气候变化及其对全球生态系统和人类生存环境的影响,已经成为举世关注的重大科学问题。森林是陆地生态系统的主体,对维持生物圈的稳定,维护全球生命支持系统的功能具有举足轻重的作用。研究气候变化对森林生态系统的影响,研究在未来气候变化的挑战面前林业和森林 资源管理的对策,对保护生态环境和生物多样性,实现森林资源可持续利用都具有极为深远的意义。1 全球气候变化背景 工业化以来,由于大量化石燃料的燃烧、不合理的土地利用、森林的大面积砍 伐等人类活动,导致大气中“温室气体”浓度急剧增加,使全球气候在自然变率以外获

得一个额外的增温,并将进一步导致全球环境及生态系统的变化。据政府间气候变 化委员会(IPCC 1 990年公布的研究结果,按照现有大气二氧化碳浓度增长速率,到2060年,大气二氧化碳浓度将比工业化前增加一倍;大气二氧化碳浓度倍增将使下世 纪末全球平均气温上升3C (1.5~45C ,降水增加3%~ 15%;其中陆地升温速率比海洋快,北半球高 纬度地区的升温比全球平均快。各区域变化规模和速率差异很大。由于海洋热膨胀和大陆冰的融化,全球海平面平均升高速率将达到6c m 10年(3~10c m 10年预计2030年全球海平面平均上升20c m ,到下世纪末上升65c m [15,16]。2 中国气候变化2.1 中国古气候变迁特征 中国气候变化是全球气候变化的区域表现。从气候变迁的历史背景来看,现代 气候处于第四纪大冰期的一个亚间冰期2冰后期。研究表明,在较大时间尺度上,气候表现出暖湿2干冷为特征的波动式变化过程。但变化速率相对来说是缓慢的,过 去1万年以来年均温变幅在±3C以内,过去3000年以来的温度变幅为1~2C。全国各区域气候变化细节不同,但变化趋势和特征基本一致。目前处于自1700年代(小冰期1550~1850年以来的波动式转暖过程中②。变化趋势与同期全球气 02?吆王开发.根据抱粉分析推断1万年来的气候变迁.全国第四纪学术会议 文件.1979 国家自然科学基金资助项目(39600115 第一作者简介:肖扬,男,1947年生,大学,副教授收稿日期:1997-01-06候变化趋势一致,但位相不同[11]。 2.2 中国近百年的气候变化

干旱胁迫对植物的影响

干旱胁迫对植物影响 摘要:胁迫严重影响着植物的生长发育,如干旱胁迫,可造成经济作物产量的逐年大幅下降[1],它们不能逃避不利的环境变化, 它 们需要快速的感应胁迫刺激进而适应各种环境胁迫。大多数植物遭受干旱逆境后各个生理过程都会受到不同程度的影响。我们都知道 ,水分在植物的生命活动中起着重要的作用,不仅是光合作用的原料之一,而且还维持着植物的正常体态。因此,我们要用各种预防途径来减少干旱对植物的影响。 关键词:干旱胁迫植物影响 Drought stress impact on plants Abstract : stress seriously influence the plant growth and development, such as drought stress, which can cause economic crop production has fallen dramatically year by year [1], they cannot escape from adverse environmental change, they need fast induction stress stimulation and adapt to various environmental stresses. Most plants by drought adversity after various physiological processes are subject to the influence of different level. As we all know, water in the plant life activities play an important role, not only is one of the raw material of photosynthesis, but also maintains the normal posture of plants. Therefore, we want to use a variety of preventive ways to minimize the effects of drought on plant.

植物物候观测

植物物候观测 植物长期适应于一年中温度节律性变化而形成的植物发育节律,叫做物候。在植物一年的整个生长发育周期中,每一个生长发育阶段叫做物候期。物候是综合性气象条件对植物影响的反映,利用物候指导农业生产和各种科研活动,比平均温度、积温和节令都要准确。 物候观测简单易行,随地可做。主要用眼睛观察,用手记录,不需要仪器设备。但是,大自然的季节变化是大范围的,各地区之间互有关联,同时又因为不用仪器观测,容易发生偏差,所以就要求各地区的观测对象、观测标准和观测方法必须一致,否则观测记录就不能和其他地区比较,费了人力,却不能普遍使用。 一、物候观测的植物种类 物候观测最主要的问题是选定观测的植物种类,以便使全国各地的物候观测工作协调一致。我国已经拟定了统一观测的种类供各地观测时选定。现将中国温带、亚热带地区物候观测常见植物种类列举如下。 1.木本植物 (1)乔木 侧柏Platycladus orientalis(L.)Franco 圆柏(桧)Sabina chinensis(L.)Ant. 水杉Metasequoia glyptostroboides Hu et Cheng 加杨Populus canadensis Maench. 小叶杨Populus simonii Garr. 垂柳Salix babylonica L. 胡桃Juglang regia L. 栗Castanea mollissima Blume 栓皮栎Quercus variabilis Blume 榆Ulmus pumila L. 桑Morus alba L. 玉兰Magnolia denudata Desr. 苹果Malus pumila Mill.

小学植物生长观察记录文本表

_________ 我们看到了一个生机勃勃的生命! 我们看到了一个无比美妙的世界!

我的观察日记 _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 我所查到的关于该植物的信息 _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 时间 颜色、形状 (画下来并涂上颜色) 对植物的照顾(对应处打“√”) 第 ( ) 周 晒太阳( ) 施肥料( ) 一周天气情况 浇水( ) 一周平均气温 和植物聊天( )

森林与全球气候变化问题

森林与全球气候变化问题 现在全世界都感受到了气候变暖、气候异常、厄尔尼诺现象、洪涝灾害、强烈的热带风 暴。简单说来就是气候正发生剧烈的变化。那么气侯的剧烈变化是由什么引起的呢?温室气 体在气候变化中起什么作用?森林在温室气体和气侯变化方面起什么作用?气候变化对森林 本身又有什么影响?我们在本文中向读者介绍一下国际国内在这方面的研究及行动对策的进 展。 温室气体。大气中的主要成分是氮和氧,但它们在地球的热量平衡和气候变化中不起大 的作用。而某些微量气体,如二氧化碳、甲烷、氮氧化物等,虽然在大气中的含量很少,却 能大量吸收来自太阳和地球的长波辐射,起着阻止地球向宇宙散失热量的作用,从而使地球 大气增温,这就是温窒气体。 二氧化碳是所有温室气体中数量最大、影响最大的、据估计大气二氧化碳的温室效应占 全部温室气体总温室效应的61%。从1860年左右开始的工业革命到现在,大气中二氧化碳浓 度已由280ppm上升到353ppm,增长26%。目前的年增长速度为1.8ppm,即0.5%。按目前的 增长速度计算,到2050年,大气中的二氧化碳浓度将达到550ppm。根据现有的研究确定,大 气中二氧化碳的迅速增长主要是由于人类活动造成的,其中最主要的是由于工业的发展而大 量使用化石燃料造成的。当然,发达国家在过去一二百年中的工业发展并大量使用化石燃料 是大气二氧化碳迅速增长的最主要原因。此外,在工业发展过程中对森林的破坏也是大气二 氧化碳迅速增长的主要原因。据某些研究估计,从1850年至1950年,由于化石燃料的燃烧, 总计向大气排放的碳为1500亿吨~1900亿吨。而在1850年至1950年间,由于森林的破坏而排 放的碳总量估计为9O0亿吨~1200亿吨。 除了人类活动以外,自然界也存在许多温室气体的源和汇。例如火山爆发是温室气体的 一个很大的源,海洋是一个很大的汇,此外,土壤也可能是一个汇。目前对于这些源、汇的 数量还不能很准确地计算出来。 森林对全球大气二氧化碳的影响。森林与温室气体的关系主要是指森林与大气二氧化碳

气候变化对农业的影响

植物作为生物圈生态系统的重要成员,既是环境的感受着,又是环境的改造者。一般认为根系和叶片是植物体内污染物的主要场所。农作物容易受大气污染物危害是因为叶面积大,同大气接触并进行气体交换活跃,无循环系统缓冲外来影响。一般情况下,大气温度、湿度增加和光照增强,有利于生物生长,能促使作物叶片气孔开度加大,从而增加对大气污染物的吸收,作物对大气污染物的抵抗能力随之减弱,受害程度加重,这种情况在春夏季节最为严重。 当叶面上的气孔张开时,各种气体污染物以及粒径小于1μm的雾点、烟尘即可进入作物组织进而产生伤害作用,而气孔的开关则取决于作物体内的水分、光照、风俗等多种原因。 气候资源分为:光能、热能、水分,风和大气等 农业气候资源所指的光能资源包括光合作用直接利用的可见光及其间接农业意义的红外线、紫外线。其作用表现为热效应,光形态效应以及光合效应。 植物将吸收的70%太阳辐射能转换为热能。 太阳高度角越小,穿越大气层的路劲越长,辐射能量就越少,长波成分增加,短波成分减少,导致有效光合辐射减少。然而光合作用主要吸收0.38~0.72微米的可见光,喜光作为要求较多的短波直射辐射。 强光有利于作物繁殖器官的发育,而弱光有利于植物营养生长,生育期长的品种和C4作物要求更多的有效辐射,有更大的增产能力。二氧化碳浓度倍增时温度升高可以延长作物的生长期,对热量不足的高纬度地区和高海拔地区的农业生产有利,然而对该地区生长期短的作物则是不利的。 气候变暖,中国水稻种植界限北移,小麦生态适应性减少,种植面积压缩。 AAAAAA

土壤冻结会致使冬小麦及多年生林木停止生长,而且不同作物开始和停止生长的温度是不同的。 我国地面接受的天阳辐射总量为355~83KJ/(cm2.a) 青藏高原670 KJ/(cm2.a) 银川以西、酒泉、敦煌以北以西388 KJ/(cm2.a) 新疆准格尔盆地544~586 KJ/(cm2.a) 北纬42 o以北东北大部500 KJ/(cm2.a) 引起全球气候变暖的气体如甲烷、氧化亚氮、二氧化碳等产生于农业生产本身有着密切的关系。大气中能产生问世效应的气体约30种,90%由于二氧化碳引起,其余约10%则是甲烷,二氧化氮以及CFCs 应对当前气候变化对农业的危害进行试验,力求为未来农业的高产提供一定的理论依据。由于二氧化碳、甲烷等温室气体的认为排放造成了全球范围内的温室效应,使得农业生产不得面对温室效应带来的考验。并且由于化肥使用过度造成土壤中的营养物质发生变化,农作物对营养物质的吸收受阻,其中由于土壤中营养物质浓度的不正常致使农作物吸收营养困难最终发生变异或死亡的情况也正在全球范围内发生。 就农业化肥的使用情况对小麦施肥进行如下处理: 《联合国气候变化框架公约》第二条明确阐述了气最终目标是“降大气中温室气体的浓度稳定在防止气候系统受到危险的认为干扰的水平上,从而使生态系统能够自然地适应气候变化,确保粮食生产免受威胁,并使经济发展能够可持续地进行”。欧盟根据多年的研究经验提出2℃是人类社会可以容忍的最高升温,以及二氧化碳全球平均浓度稳定在450ppm。 引用公约提供的相关数据,对小麦实验做如下处理: 利用红外增温设备对氮肥足量磷肥不同量处理分别进行增温0、1、2℃试验; 利用二氧化碳调控设备对磷肥足量氮肥不同量分别进行二氧化碳浓度380、460和自然条件试验。 相对于其他污染物,温室效应对全球的影响缓慢而且不易明显察觉。 AAAAAA

城市常见观花植物花期物候观测报告c(精)

城市常见观花植物花期物候观测报告 ①乔灌木 1、白玉兰(木兰科木兰属) 时间地点:3月10日化工院旁边的小树林 习性:喜阳光充足和湿润的环境,不宜长期在碱性土壤生长,栽植应选择避风向阳、排水良好和肥沃的地方。花前应有充足的水份和肥料,以促其花大香浓。 花期物候:白玉兰是落叶乔木,高达25米,径粗可达200厘米,树冠幼时狭卵形,成熟大树则呈宽卵形或松散广卵形。冬芽密被淡灰绿色长毛。叶互生。花先叶开放,直立,钟状,芳香,碧白色,有时基部带红晕。聚合果,种子心脏形,黑色。花期2—4月,果期9—10月 2、樱花(蔷薇科李属) 时间地点:3月25日樱花大道 习性:多为落叶灌木。对气候,土壤适应范围较宽。喜光、耐寒、抗旱,在排水良好的土壤上生长良好。 花期物候:落叶乔木,树皮暗栗褐色、光滑。叶卵形或卵状椭圆形,缘具芒半成熟齿;花白色或粉红色,花期4月。 3、红花继木(金缕梅科继木属) 时间地点:3月27日校园绿篱 习性:喜光,稍耐阴,但阴时叶色容易变绿。适应性强,耐旱。喜温暖,耐寒冷。萌芽力和发枝力强,耐修剪。耐瘠薄,但也适宜在肥沃、湿润的微酸性土壤(pH 以5.5-6.5为宜)中生长。

花期物候:常年红小灌木,小枝有茸毛,叶革质卵形,嫩叶淡红,4~5月间开淡紫色花 4. 深山含笑(木兰科含笑属) 时间地点:2-3月地球仪旁 习性:喜温暖、湿润环境,有一定耐寒能力。喜光,幼时较耐阴。自然更新能力强,生长快,适应性广,4~5年生即可开花。抗干热,对二氧化硫的抗性较强。喜土层深厚、疏松、肥沃而湿润的酸性砂质土。根系发达,萌芽力强。该树种材质好、适应性强、繁殖容易,病虫害少少,是一种速生常绿阔叶用材树种。 5、西府海棠(蔷薇科苹果属) 时间地点:4-5月地球仪旁 习性:喜阳光,不耐阴,对严寒有较强的适应性。耐干旱,喜土层深厚、肥沃微酸性至中性土壤。 6、红叶李(蔷薇科李属) 时间地点:3月25日 19栋门口 习性:喜光,在蔽荫条件下叶色不鲜艳。喜较温暖、湿润的气候,不甚耐寒。较耐湿,可在粘质土壤生长。根系较浅。萌枝力较强,生长旺盛。 花期物候:落叶小乔木。幼枝、叶片、花柄、花草、雌蕊及果实都呈暗红色。叶片椭圆形,卵形,具重锯齿。花常单朵,有时2~3朵聚生,粉红色,果实近球形。花期3—5月,果期6—7月。 7、垂丝海棠(蔷薇科李属) 时间地点:3月25日 19栋门口

全球气候变化对植物的影响

全球气候变化及其对植物的影响 摘要:本文综述了全球气候变化及其对植物的影响情况。论述了气候变化的影响因素,反映出人们应 对气候变化问题更加关注的主题。重点介绍了气候变化对农作物的7个具体影响因素:CO2浓度升高、温度升高、CO2浓度升高与温度升高的交互作用、降水的变化、气温日较差的变化、极端天气气候事件及气候变化的综合影响。最后指出了植物对气候变化生理生态响应具有不确定性,仍需在以后的研究中不断完善与改进。 关键词: 气候变化;CO2浓度升高;作物产量 Review on the global climate change and its influence on plants 当今世界气候变化已经成为各国政府及普通民众日益关注的热点问题。诸如两极冰川融化、卡特里娜飓风、印度洋海啸、印度热浪以及我国的南方雨雪冰冻灾害等灾害无时无刻不在提醒着我们全球气候的巨大变化。地球作为我们赖以生存的家园,不仅孕育着人类文明,更承载和维持着整个生态系统,其上的动物、植物、微生物,高山、河流、湖泊、海洋都为人类的生存与发展提供者必不可少的条件。然而全球气候变化正在严重的威胁着整个地球生态系统的稳定。 1全球气候变化概况 全球气候变化表现在多个方面,例如:北极气温在过去100 年间已经增加到全球平均温度的2 倍,冰覆盖量以每10 年3 %~5 %的速率下降,而多年厚冰覆盖量以每年7 %~10 %的速率下降,俄罗斯的河流排泄量在增加,永久冻土正在融化,陆地积雪覆盖在减少。此外,在过去几年,格陵兰冰原已经损失了巨大的边缘,远远超过内部的增加积累量。 1.1气温升高 近百年来气温升高速度明显加快,且有越来越快的趋势。 温度地质年代增加率为0. 0001℃/年或0. 00001℃/年, 而近百年的温度增加率是约1℃/100年≈0. 01℃/年,是地质年代的100—1000倍[1]。 下图显示了1850年以来,全球平均的地表温度的变化及同时段的线性趋势[2]。从图中我们可以明显的看出1850年以来全球平均气温呈现上升趋势。相对于1961—1990年的气候平均值。平滑曲线(蓝线)代表10年尺度

小学植物生长观察记录表

我领养的植物是:_________ 页脚内容

页脚内容 我们看到了一个生 机勃勃的生命! 我们看到了一个无 比美妙的世界! 我的观察日记 _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 时间 颜色、形状 (画下来并涂上颜色) 对植物的照顾(对应处打“√”) 第 ( ) 周 晒太阳( ) 施肥料( ) 一周天气情况 浇水( ) 一周平均气温 和植物聊天( )

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植物水分胁迫诱导蛋白研究进展

植物水分胁迫诱导蛋白研究进展 施俊凤1,孙常青2  (1.山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所,山西太原030031;2.山西省农业科学院作物遗传研究所,山西太原030031) 摘要 干旱是影响植物正常生长发育的一种最主要的逆境因子,研究发现了大量的植物应答水分胁迫的蛋白。笔者综述了这些蛋白的特性和功能,以提高人们对于植物抗旱机理的认识。关键词 水分胁迫;功能蛋白;调节蛋白;植物中图分类号 S311 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009)12-05355-03P rogress in P roteins R esponding to W ater Stress in P lants SHI Jun 2feng et al (Institute of Farm Products S torage ,Shanxi Academ y of Agricultural Sciences ,T aiyuan ,Shanxi 030031)Abstract Drought is an im portant stress factor ,which im pacts the grow th and developm ent of plants.At present ,a series of proteins responding to water -stress in plants have been reported.T he study summ arizes the characters and functions of these proteins for enhancing integrated understanding to the m echanism of proteins inv olved in the tolerance to water stress in plants.K ey w ords W ater stress ;Functional protein ;Regulatory protein ;Plant 作者简介 施俊凤(1977-),女,山西代县人,助理研究员,从事抗旱 分子研究。 收稿日期 2009202206 干旱在我国是影响区域最广、发生最频繁的气象灾害。植物在遭受干旱胁迫时,会做出各种反应来避免或减轻缺水对其细胞的伤害。随着分子生物学技术和理论的发展,抗旱相关基因不断被克隆,现已证明一些基因表达产物可增强植物的抗逆性。根据其功能,可分为调节蛋白和功能蛋白两大类。 1 调节蛋白 调节蛋白在逆境胁迫信号转导和功能基因表达过程中起调节作用。目前,已发现的主要有转录因子、蛋白激酶、磷脂酶C 、磷脂酶D 、G 蛋白、钙调素和一些信号因子等。 1.1 转录因子 转录因子对水分胁迫的响应非常迅速,一 般数分种即可达最高水平,转录因子C BF1、C BF2、C BF3、C BF4和DRE B1a 、DRE B1b 、DRE B1c 、DRE B2通过与顺式作用元件 CRT/DRE 结合,引起一组含顺式作用元件CRT/DRE 的抗旱 功能基因表达。在拟南芥等多种植物中,DRE 顺式作用元件普遍存在于干旱胁迫应答基因的启动子中,对干旱胁迫诱导基因的表达起调控作用。 转录因子A BF 和bZIP 可与顺式作用元件A BRE 特异结合,通过依赖A BA 的信号转导途径调控植物对冷害、干旱和高盐碱等环境胁迫的反应 [1] ;MY B 和MY C 可与MY BR 和 MY CR 特异结合,引起相应抗旱功能基因的表达;WRKY 调控 的目标基因启动子是具有W 框的顺式元件,在拟南芥中约有100个WRKY 成员,存在于根、叶、花序、脱落层、种子和维管组织中,参与植物胁迫反应的很多生理过程 [2] 。 1.2 蛋白激酶 目前已知的植物干旱应答有关的蛋白激酶 主要有受体蛋白激酶(RPK )、促分裂原活化蛋白激酶 (M APK )、转录调控蛋白激酶(TRPK )等。RPK 与感受发育和 环境胁迫信号相关;M APK 与植物对干旱、高盐、低温等反应的信号传递有关;TRPK 主要参与细胞周期、染色体正常结构维持等的基因表达[3]。 M AP 激酶级联信号转导途径由M AP 激酶(M APK )与M AP 激酶激酶(M APKK )和M AP 激酶激酶激酶(M APKKK )组 成。植物细胞感受环境胁迫(如损伤、干旱、低温等)后,通过受体蛋白激酶、M APK 4、蛋白激酶C 和G 蛋白等上游激活子顺次激活M APKKK 、M APKK 和M APK 。M APK 被激活后进入细胞核,通过激活特定转录因子引起功能基因的表达或停留在胞质中激活其他酶类如蛋白激酶磷酸酶、脂酶等,最终引起植物细胞对内外刺激的生理生化反应。目前已经在植物中鉴定出多个由干旱胁迫所诱导的与M APK 信号通路有关的蛋白激酶,如A T MPK3、A T MEKK1和RSK 等。利用酵母双杂交系统,M iz oguchi 等证明A T MEKK1参与拟南芥对干旱、高盐、低温和触伤胁迫信号传递的M APK 级联途径[4]。 最近,T aishi 等报道,在拟南芥中有一种蛋白激酶SRK 2C 可响应干旱胁迫诱导,将该基因敲除后的突变体srk2c 对干旱极敏感[5]。另外,用花椰菜病毒的35S 强启动子构建超表达SRK 2C 的转基因植株,其抗旱性也明显增强。 1.3 与第二信使生成有关的蛋白酶 P LC 是主要的磷酸二 酯酶,水解磷酸二酯键,根据水解的磷脂不同,可产生IP3、 DAG 、PA 等。IP3可提高细胞质溶质中的C a 2+浓度,诱导抗 性相关基因的表达[6]。DAG 和PA 可通过诱导活性氧(ROS )的产生,引起相关抗性基因的表达,从而增强植物抗旱性。 C a 2+是最受关注的第二信使,在保卫细胞中,干旱信号 导致C a 2+浓度增加,引起气孔关闭。C a 2+与其受体蛋白钙调素结合发生构象变化,通过C a 2+/C aM 依赖性蛋白激酶 (C DPK )起作用,使蛋白质的S er 或Thr 磷酸化,引起下游信号 传递,使抗旱相关基因表达。 2 功能蛋白 功能蛋白往往是整个水分胁迫调控通路的终 端产物,直接在植物的各种抗旱机制中起作用。当植物遭受水分胁迫时,其本身作为一个有机整体能从各方面进行防御。K azuk o 等将植物水分胁迫功能蛋白分为渗透调节相关蛋白、膜蛋白、毒性降解酶、大分子保护因子和蛋白酶5大类[7]。 2.1 渗透调节相关蛋白 当植物遭受渗透胁迫时,会积累 大量渗透调节物质,如脯氨酸、甘露醇、甜菜碱、可溶性糖和一些无机离子等。这些物质可使植物在胁迫条件下保持吸收水分或降低水分散失,维持一定的细胞膨压,保持细胞生长、气孔开放和光合作用等正常生理过程。现已发现很多渗 安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2009,37(12):5355-5357,5385 责任编辑 胡剑胜 责任校对 况玲玲

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