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全球气候变化对景观的影响---生态视角下景观规划设计研究成果

时间:2023-09-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:景观变化与全球气候变化的关系表现为相辅相成,互为影响。由此可见,只要森林景观发生变化,就会改变它的源—汇功能,从而改变大气中CO2浓度,导致全球气候发生变化。由于原有系统中不同的树木物种及其不同的年龄阶段对CO2浓度上升及由此引起的气候变化的响应存在很大差别,因此,气候变化将强烈地改变森林生态系统的结构和物种组成。因此,气候变化将不可避免地对湿地景观产生影响,进而促使湿地景观格局发生动态变化。

全球气候变化对景观的影响---生态视角下景观规划设计研究成果

景观变化是指由于在自然和人类的干扰下,组成景观的各个要素,在一定的时间和空间尺度内发生变化,从而引起景观的空间结构(如斑块的形状和大小等)和功能(物质流和能量流等)发生改变。景观变化例子比较普遍,如景观本身的发育过程就是一个长期变化的过程。此外,城乡间的变化以及突发性的灾变等,都是景观变化的典型范例。人们常说的全球气候变化是指大气中温室气体浓度增加、臭氧层耗损、大气中氧化作用减弱和全球气候变暖。它对景观的影响有:森林锐减,荒漠化,生物多样性减少,水资源短缺,内陆河湖水量减少或消失,高纬度地区湖泊和河流封冻期缩短,冰川面积减小,雪线上升,冰川融化,海面上升等,还能改变全球地表的景观结构。适合农业发展的亚热带和温带地区会因为气候变干而变成草原或荒漠。而较干旱的中高纬度大陆地区会因为降水量增加而变得湿润,从而改变全球的农业景观。

景观变化与全球气候变化的关系表现为相辅相成,互为影响。

(一)森林景观

1.森林景观在全球碳平衡中的作用

森林是地球上陆地植被的主体,是陆地生态系统中最稳定的类型。它不仅在区域环境保护和区域气候调节上具有重要作用,而且在维系全球碳循环的平衡中也有不可替代的作用。这是因为:森林通过光合作用调节大气中CO2的浓度,从而影响气候的变化;森林生态系统的碳储量最大,占整个陆地植被碳储量的90%;森林维护着大量的土壤碳储量,森林土壤的碳库(927 Pg碳)(1 Pg=1 Gt=1×1015g)占全球土垠碳库(1272 Pg碳)的73%.虽然近期对植被碳储量的估计值有不同程度的变化,但是森林是陆地植被中最大的碳库这一点是不容置疑的。由此可见,只要森林景观发生变化,就会改变它的源—汇功能,从而改变大气中CO2浓度,导致全球气候发生变化。

2.全球气候变化对森林景观结构和物种组成的影响

森林景观的结构和物种组成是系统稳定性的基础。生态系统的结构越复杂、物种越丰富,系统论定性越高,其抗干扰能力越强。长期以来,不同物种为了适应不同的环境条件,形成了各自独特的生理和生态特征,从而形成现有不同森林生态系统的结构和物种组成。由于原有系统中不同的树木物种及其不同的年龄阶段对CO2浓度上升及由此引起的气候变化的响应存在很大差别,因此,气候变化将强烈地改变森林生态系统的结构和物种组成。

(1)温度胁迫。温度是物种分布的主要限制因子之一。高温限制了北方物种分布的南界,而低温是热带和亚热带物种向北分布的限制因素。据预测,未来全球平均温度将升高,尤其是冬季低温升高,这对于一些嗜冷物种来说无疑是灾害,因为这种变化打破了它们原有的休眠节律,使其生长受到抑制。但这对于嗜温性物种来说非常有利,温度升高不仅使它们无须忍受漫长而寒冷的冬季,而且有利于其种子的萌发,加快演替更新的速度,提高竞争能力。

(2)水分胁迫。虽然现有大气环流模型预测全球降雨量将有所增加,但是由于地区和季节的不同而存在很大差别。如在中纬度内陆地区降雨会相对减少,尤其是在夏季,在一些热带地区其干旱季节也将延长,此外,气温升高也将导致地面蒸散作用增加,使土壤含水量减少,植物在生长季节中水分严重亏损,生长受到抑制,甚至出现落叶和顶梢枯死等现象。但是对于一些耐旱能力强的物种(如旱性灌丛)来说,这种变化会使它们在物种间的竞争中处于有利地位,从而得以大量地繁殖和入侵。

(3)物候变化。冬季和早春温度的升高还会使春季提前到来,从而影响到植物的物候,对在早春完成其生活史的林下植物产生不利影响,甚至使其无法完成生命周期而导致灭亡,改变森林生态系统的结构和物种组成。

(4)日照和光强的变化。日照时数光照强度的增加有利于阳性植物的生长和繁育,但耐阴性植物的生长将受到严重抑制,其后代的繁育和更新将受到严重影响。

3.全球气候变化对物种和森林景观类型分布的影响

气候是决定森林类型(或物种)分布的主要因素,影响森林景观特点和分布的两个最为显著的气候因子是温度的总量和变量以及降水量。当前,人们正是基于气候与植被(或物种)间的关系来描绘未来气候变化下物种和森林分布的情形。而另一个有利于气候变化对物种和森林分布影响的证据来自全新世大暖期物种的迁移和灭绝。但是,与全新世相比,未来全球温度升高的速率更快,全球自然景观也因人类活动的影响而发生巨大的变化。因此,未来气候变化将给物种和森林的分布带来更为严重的影响。

(二)湿地景观(www.xing528.com)

作为地球重要的生态系统之一,湿地是由陆地和水生生态系统各种生态过程在不同尺度上综合作用的结果,具有显著的空间异质性。景观格局是指大小和形状不一的景观斑块在空间上的配置,是景观形成因素与景观生态过程长期共同作用的结果,反映了景观形成过程和景观生态功能的外在属性。景观类型与格局的完整性是湿地生态系统健康的基础,湿地景观格局的变化将影响湿地景观的演变过程及湿地生态系统的结构与功能。因此,研究湿地景观格局的动态变化可以把握湿地景观在结构单元和功能方面随时间的变化,探明其内部景观组合特征及整体性特征,为湿地的保护、修复和管理提供理论依据。

全球性的气候变化已成为不争的事实,主要表现为气温升高、全球降水量重新分配,冰川和冻土消融,海平面上升等。湿地景观是在气候、地貌、土壤、植被、水文和生物等自然因素和人为干扰作用下形成的有机整体,其中气候是湿地形成和发育的驱动力,并且湿地是对气候变化最敏感的生态系统。作为景观分析的最主要因素,气候常常在较大的时空尺度上作用于湿地景观格局并且影响结果,具有累积效应。因此,气候变化将不可避免地对湿地景观产生影响,进而促使湿地景观格局发生动态变化。气候变化对湿地景观格局的分析,即是研究在气候动态变化影响下湿地景观结构组成和空间配置关系的响应。

随着气候变化研究的深入,湿地景观格局越来越多地表现出整体面积萎缩、平均斑块面积减小、破碎度增大和景观多样性减少等特征,气候变化对湿地景观格局影响的研究日益受到关注。近年来各国主要针对气候变化,对湿地水资源面积、湿地土地利用格局、湿地植被空间格局、湿地生物多样性格局等方面的外在影响,以及由此产生的湿地生物地球化学循环、生态环境效应变化等内在影响做了较多研究,并取得了显著成果。

1.对湿地水资源面积的影响

20世纪,北美洲、欧洲及澳大利亚和新西兰等地特有的一些湿地,50%以上已经发生了改变;我国3期全国湿地分布遥感制图也显示,近20年间我国湿地总面积减少了11.46%,这些都与气候变化不无关系。

2.对湿地土地利用格局的影响

气候变化可以改变湿地景观的外观特征。大尺度上的气候因素为景观格局提供了物理模板,气候因素通常决定景观在大范围内的空间一致性。气候变暖引起的海平面上升可能使得沿海地区的湿地景观被海水淹没,同时气候变化会对土壤的发育过程及土地利用格局产生影响。Hansen应用土地利用模型分析得出,当2100年海平面上升80 cm时,地势的湿地景观受到的影响最大。

3.对湿地植被空间格局的影响

湿地演替动态是目前国内外研究的热点之一,其中较典型的是结合景观生态学方法研究植被的演替。气候与植物维持生命所需的水分及能量密切相关,气候变化必然将影响植物的生命过程;同时温度和降水量也共同决定湿地主要植被类型的空间格局。因此气候变化可以影响植被生长发育及地理分布状况,改变湿地景观植物群落的演替模式以及植被的类型和比例。

(三)城市景观

全球气候变化对城市景观人类社会经济的影响,最集中地体现在沿海城市和沿海地区。因为海岸带是世界有海岸国家和地区人口、产业、城市、财富高度集聚的黄金地带,同时也是海、陆两大自然地理单元的结合部,最易受到来自全球气候变暖所造成或加剧的海平面上升、风暴潮、盐水入侵、海岸侵蚀、湿地生态退化等海洋灾害和沿海生态事件的影响。特别是在河口海岸地区,由于地处陆、河、海三者的交汇处,更是具有人类强势活动与自然一人工复合生态系统复杂、敏感、脆弱的双重特征和叠加因素,一旦受到全球气候变化的影响,极易产生一系列衍生效应和放大效应,从而造成严重的人员伤亡和社会经济损失,并对其他地区产生明显的影响和波及效应。

随着海平面上升,目前沿海地区高出海平面的低地景观有可能被海水淹没,使大量土地资源流失,其中受影响最大的是沿海地区的湿地景观。据估计,海平面升高将使美国沿海25%~80%的湿地景观被淹没。此外,世界上不少沿海城市的海拔都较低,一旦海平面上升,这些城市地区就有被淹没的危险。而一些地势较低的国家,如“低地之国”荷兰约有1/3的国土海拔在1 m以下,一旦海平面大幅上升,要么任其被海水淹没,要么花费巨额投资提高和加固拦海大堤,付出巨大的代价。我国受海平面升高的影响也十分严重。

现有的海岸建筑物和港口建设均是依据当前海平面而设计的。一旦海平面上升,现有的港口设备和海岸建筑物或是被海水淹没,或是遭受到强烈的侵蚀和冲刷。此外,大片低地受海水浸没会导致地下水位上升,使地基软化,也会对沿海地区的建筑物构成威胁。虽然有些沿海地区不会因海平面上升而直接被淹没,但当海平面上升时,这些地区的海滩和海岸也会受到海浪的无情冲刷。据估计,当美国东海岸海平面上升0.1 m时,海岸维持工程的耗费高达数百亿美元。沿海滩涂是人们发展水产养殖业的地方,一旦海平面上升,原有的生产体系和设施就会受到影响。

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