生态学课件第6章2.pptVIP

2.1 陆地生态系统与全球变化;生物圈二号是1991年5月建在亚利桑那州的巨型人工生态系统，耗资2亿美元，是人类历史上规模最大的生态学实验，原本甚至计划送上火星，90年代由于无法封闭运转告失败，后哥伦比亚大学接受准备将其改造成生态系统实验室。2004年，由于校内利益因素，哥伦比亚大学正式退出改造计划，石油富商Bass失望之余决定拆除主体结构，将中心改建成住宅区，一代传奇至此尘埃落定。;举世闻名的“生物圈二号”实验在遭遇到种种意想不到的困难后被迫宣告失败。但是，作为世界上首次进行的运用生态系统原理而维持时间最长的封闭住人实验，它给我们带来了哪些经验与教训？对于在陆地上进行大规模的生态环境建设工程，哪些经验与教训值得我们“生物圈一号”人引起高度重视？人类能否建造一种完全脱离地球环境的生态系统？怎样才能使生态系统持续地为人类造福？;“生物圈二号”封闭住人实验令全世界震惊: “生物圈二号”在社会上招募“生物圈人”的消息刚一公布，就有来自美、英、德、法等国的科学家前来应试； 进入“生物圈二号”之前，在一个模拟的小圈内单独实验忍耐力； 经过严格筛选，由4男4女组成的科学家队伍形成了，包括：海洋学家、植物学家、气象学家、机械工程专家以及医学专家等。 第一阶段的实验持续了2年，第二阶段换人后进行了半年就被迫停止了。; “生物圈二号”真的这样不堪一击了吗？事实上，对于我们人类而言， “生物圈二号”所谓失败的教训正是我们值得珍重的财富，而它的失败也正是对地球人类最好的警示。;“生物圈二号”的教训;“生物圈二号”的宝贵经验; 哥伦比亚大学将“生物圈二号”变成“研究不同类型的生物尤其是植物对全球气候变化响应的独特场所”：主要利用内部升高和可控CO2浓度的特点，研究若干植物生理生态特性的变化，以及进行“生物圈”内碳、氮、水循环研究。;给“生物圈一号”敲起警钟： 哥伦比亚大学“生物圈二号”教育与研究中心将公民的环境意识教育与宣传放在重要位置。——今天“生物圈二号”存在的真正价值所在。 （1）营造一个类似于“生物圈一号”那样完美的人造生态系统是极其困难的； （2）地球上即使最恶劣的环境也比完全脱离地球环境的人工生态环境要更容易适应生物的生存； （3）地球是唯一能够支持生命的地方；动植物与其生存环境相依为命； （4）任何大规模的生态环境工程与人类改变自然的活动都要慎重。;?; 吐克森林的FACE实验开始于1994年。样地选在11年龄的次生松林(Pinus faedal)内。实验开始时树木高度已超过10m,叶面积指数为3左右.实验样地上共有8个直径为30m的CO2释放装置,其中4个只喷正常的空气作为对照;另外4个不停地喷出CO2加浓的空气使森林树冠层内的CO2浓度比对照组高出200ppm.这个项目的主要目的是研究温带森林生态系统的功能和结构对大气CO2增浓的反应.初步结果表明: 这种技术可以有效地控制处理组和对照组之间的CO2浓度差异,又没有明显改变生态系统的其它环境条件;第一年的结果也表明在大树上观察的结果和以往在小树苗上的研究结果有很大的差异。;封闭式生长室观察小树苗的生长和生理过程对CO2浓度加倍的反应; 与FACE实验结果存在很大的差异, 原因??? ;在小树苗上的观测结果并不能适用于推测大树和整个森林生态系统对CO2的反应;因为大树和小树苗有不同的生理和形态特征,因而它们对环境的反应也不尽相同; 生态系统中复杂的相互作用也不能在生长室里的小树苗丛中表现出来; 生长室处理不仅会提高温度, 还会限制植物的生长; FACE是一种最为先进的CO2增浓实验技术,它可以在不影响其它环境条件或不限制植物正常生长的情况下研究CO2增浓对陆地生态系统的影响.这一技术已经成功地应用在作物生态系统、草地生态系统以及荒漠生态系统。;2.定位观测与台站网络;（2）除了美国的长期生态学研究计划（LTER）以外，德国的陆地生态系统研究网络（TERN）和英国的环境变化监测网络（ECN）均比较有名. （3）中国生态系统研究网络自20世纪80年代开始筹建,目前有29个生态观测站,覆盖了全国不同的自然和人工生态系统类型.;; 定位观测的趋势是形成区域和全球定位观测站数据的网络化共享。定位观测所获取的数据是建立模型的基础。观测的内容涉及陆地生态系统内的环境条件、生产者、消费者、分解者的组成及其动态变化等各个方面。 1992年，由萨赫勒和撒哈拉观测计划（OSS），IGBP的全球变化与陆地生态系统（GCTE）核心项目以及人与生物圈计划（MAB），就有关全球陆地观测系统（GTOS）达成协议，其目的采用统一的观测手段和观测项目对全球陆地生态系统进行监测，以便阐明全球陆地生态系统结构和功能的变化并验证生态系统模型。随着网络技术的发展，数据共享的硬件条