植物生态学作为气候和全球变化的指标raybet雷竞技最新

Michael d . Morecroft

NERC生态与水文中心Crowmarsh吉福德,瓦林福德0 8 x10 BB,英国

莎莉a基斯

保护生态和环境变化,中心的伯恩茅斯大学的蕨类植物巴罗普尔BH12 5 bb,英国

1。介绍5。植物的生长

2。物候学6的变化。结论

3所示。分布变化的引用

4所示。社区组成

1。介绍

的分布植被类型世界各地的显然是与气候有关。raybet雷竞技最新不同组合的温度、降雨量和季节性生产全球各种各样的生物群落,从热带雨林到苔原,我们认为是理所当然的。在细尺度植被变化我们可以看到更多的局部气候变化在山上等条件成为冷却器高度[1,2]。raybet雷竞技最新个别物种也有分布模式的界限,在很大程度上是由气候在全球范围内定义的。raybet雷竞技最新这些分布模式反映了气候的影响raybet雷竞技最新植物生存、生理学和增长,加上气候对生态相互作用的影响,如竞争、授粉和食草性。不同类型的植物是适应不同的气候条件耐寒性快速增长,但生长缓慢的高山植物,树木在潮湿的热带地区。

因此合理预计气候变化将导致物种分布和群落组成的变化。raybet雷竞技最新这些变化已近几十年来积累的证据7 [3]。然而,我们来评估这些证据之前,我们应该考虑一些一般性的原则。

raybet雷竞技最新:观察到的气候变化对地球的影响

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确定气候变化的生态影响和信心,有必要都能够可靠地检测到一个生态系统的变化和属raybet雷竞技最新性到气候的变化[6 8]。检测一个环境变量中的任何更改都需要一个可靠的和重复测量在一段时间内的数据集。好仪器记录气候本raybet雷竞技最新身回去100多在许多国家,但是很少有生物数据集扩展这么远。雷竞技手机版app在许多情况下,气候变化的影响raybet雷竞技最新必须从re-surveys推断的早期作品进行了完全不同的目的。归因的影响气候变化需要一个建立和气候之间的关系和影响raybet雷竞技最新变量变化的其他潜在原因排除。气候变化对植物的影响是复杂的(raybet雷竞技最新图1),一个物种的存在与否从一个特定的位置并不仅仅取决于其能力容忍物理条件。在许多情况下气候限制取决于气候对植物的影响与其他物种的竞争能力[9]。raybet雷竞技最新raybet雷竞技最新气候变化也可能干扰植物和之间的相互作用

图1复杂性的一个例子在植物对气候变化的反应。raybet雷竞技最新影响因素的影响,温度对温和的竞争力,昆虫授粉的植物。注意,这是一个简化的图,不考虑所有因素,交互或其他气候变化因素的作用如降水或极端事件的变化。raybet雷竞技最新实箭头表示积极的影响,虚线箭头表示负面影响,虚线箭头表示可以积极或消极的影响。

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他们的传粉者,mycorhizae食草动物和病原体。气温上升是最好的理解方面的气候变化,但从长远来看降水或一次性的极端事件的变化,难以预测,或许更为重要。raybet雷竞技最新大气成分发生改变,包括二氧化碳浓度,还可以对植物的影响性能和相互作用[10]。

进一步的问题是,许多植物群落组成的长寿物种变化缓慢,只有针对增量气候变化[11]。raybet雷竞技最新这与许多无脊椎动物物种的发现了清晰的信号变化的分布(12、13);大多数这些物种有短代时间和在许多情况下高机动性。

2。物候学的变化

物候学季节性时间的生物事件的记录发叶、开花等提供了一些不同寻常的长期数据集的例子。一个特别好的例子是Marsham家庭记录“春天的迹象”关于200年二十动植物物种在诺福克,英国[14]。对这些数据的分析,特别是相关性同样漫长的气候数据,提供了重要的信息在过去气候物候事件的影响,进而被用来预测未来这些物种预计气候变化的响应。raybet雷竞技最新

Marsham数据形成一个更大的一个组成部分,欧洲大荟萃分析的物候学和温度之间的关系[15]。承诺书,荟萃分析包括542种植物物候趋势数据来自21个国家。雷竞技手机版app有一个清晰的温度之间的相关性和春季物候学的早期发病(leaf-opening和开花)在78%的植物显著(31%)。相比之下,秋天开始指标更模糊,没有整体的模式与温度相关,虽然个别事件与温度。本文演示了一个的意思是在春天和夏天物候学每十年2.5天近几十年来[15]。

在全球范围内,最新的评估报告由联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)提出了一个综合当前的气候变化对物候学的知识。raybet雷竞技最新它的结论是春天的开始每十年2.3 5.2天早些时候已经成为过去30,而这是与增加温度[6]。16然而,研究指出,没有一个是位于南半球。这种偏见对北半球是一种常见的主题在研究气候变化对生物多样性的影响。raybet雷竞技最新卫星遥感然而允许不同,更多的全球生物气候学方法。指数基于反射的光的光谱组成的地球表面,如正常化的区别植被指数(NDVI),可以量化

温带地区的绿化了春天。这些技术有基于地表的研究广泛证实的发展春天的18 [16]。

物候学因此提供了明确的气候变化的指标raybet雷竞技最新对植物的影响。本身不改变物候学可以说是一个主要问题,如果物种继续坚持当前位置。然而,有证据表明,改变物种的物候学可以有重要的生态影响传粉者[19],食草动物[20]和竞争对手[21]。

3所示。分布的变化

物候学后,最常报道的变化植物生态学应对气候变化的物种的地理分布的raybet雷竞技最新变化。的映射分布的物种和植被类型,是否本地、国内或国际的规模,比当代气候变化的兴趣早了几十年或更多。raybet雷竞技最新Re-surveys分布提供一个机会来测试是否变化与气候变化的影响正在发生(22、23)。raybet雷竞技最新研究这种影响的一个重要组成部分在IPCC报告的第三和第四次评估报告[6]。

很好的例子的变化分布高度的研究中可以看到。温度通常与高度下降^ 6.5°Ckm_1[24],虽然这随其他因素,如湿度。因而植物群落变化与高度显著。最明显的例子就是树的存在,除了树不会长。许多解释树线的发生,但植物被认为应对温度变化的组合,大气中的二氧化碳浓度、养分有效性和太阳辐射[25]。不管确切的机制,不同情况下,自然树线(没有改变的森林管理)主要取决于气候,特别是温度。raybet雷竞技最新因此气候变暖将会导致树线转raybet雷竞技最新向高海拔。这方面的证据被发现与树线变化利率0.01 - 7.5 m-a_1,取决于所涉及的树种和气候类型迫使[3]。数据收集的长度也可能影响平均每年转移(在本和其他变量),因为长数据集将受到一个平滑的趋势通过自然变异和开关信号。纬度的树线变化也被观察到,与温暖的夏季气温[25]。

树线变化受时间他们对环境变化的反应迟钝,因为树的生成时间长,因此,尚未木质化的植物和矮灌木的变化可能会更敏感的[3]。高度的分布变化的证据被发现为高山植物[22]。re-survey的维管植物在意大利北部阿尔卑斯山,52岁的93个监控维管植物被发现在高海拔在1950年代,向上移动23.9米的速度每十年[26]。物种丰富度最大的改变是海拔,经历过的永久冻土融化,与空气温度增加[26]。

4所示。社区组成

分布模式的变化依赖于当地物种灭绝和殖民物种距离利润率。因为这是气候变化的影响在哪里最有可能被视为第一,他们提供了一个气raybet雷竞技最新候变化影响的早期敏感指标。他们还提供了一些基本信息在植物群落的变化。研究如沃尔特[3]和Parolo罗西[26]表明社区的本质是如何改变的殖民化,更多thermophilous物种。然而,这类研究的不会捕捉其他地区物种的丰富性的变化范围。罕见的变化丰富,反之亦然,对于任何给定的物种具有重要生态意义,但察觉如果物种存在与否已经记录在原始调查。

潜在的植被组成的变化是实质性的和实验操作的气候造成了重大变化的社区。raybet雷竞技最新持续时间最长的一个例子是一个实验的子任务高山带的美国洛矶山脉),植被自1990年以来一直使用红外加热灯。灌木,艾tridentata(艾草)增加了这种治疗和草本物种拒绝30 [27]。在这种情况下,全球变暖的影响是通过介导的夏季水资源的减少的结果雪融化。

可靠地检测不同物种之间的平衡的改变在un-manipulated社区通常只可以通过永久的长期监测示例图。大多数监测项目不回去早于1970年代,至今很难找到可以自信地归因于气候变化,在文献中。raybet雷竞技最新的一个例子可能的气候变化对物种组成的影响被科比et al .[31]报道raybet雷竞技最新,发现英国林地地面植物的变化与增长相关生长季长度在1971年和2001年之间。

作为主要变化的相对组成不同类型的物种预计在未来几十年,开发了各种监测项目来检测他们。在英国,环境变化网络是一个很好的例子,植物群落组成监测在永久样[32](www.ecn.ac.uk)。在这个网络植被样方形成一个更大的生态系统监测项目的一部分,动物种群也监控,在一起raybet雷竞技最新气候、土壤养分和水分含量和其他潜在原因的变化,比如空气污染。这展示了草原的物种组成的变化,特别是增加杂草物种在回应干旱[33]。杂草植物是那些生长和繁殖迅速,他们殖民缺口打开了在应对干旱的草原,之前被竞争对手排除潮湿条件返回。

另一个网络是亚马逊森林调查网络(RAINFOR)组成的长期森林监测情节在亚马逊雨林[34]。网络图提供了证据改变社区组成的亚马逊原始森林,生长缓慢,树属是减少和快速增长的树属正在增加在主导地位或密度(34、35)。也增加密度和主导地位的藤本植物在这些森林。这些变化是由于相对自信大气中二氧化碳浓度的增加[34]。

个人主义的物种反应和相互作用的性质的变化将导致植物群落的性质发生变化。组合的物种可能有时可能会改变目前认可的社区到另一个地方。然而,它是可能在许多情况下,物种将开发的新型组合物种应对气候变化在不同的利率。raybet雷竞技最新古生态学提供了这方面的证据以前期间发生的气候变化事件,表明non-analogous社区的形成,是不同的成分从目前的任何认可[36]raybet雷竞技最新。这将为社区和生态系统的功能有着重要的意义和挑战目前的保护政策是基于定义,历史的社区。

5。植物的生长

任何物种分布的变化或社区组合可能是之前改变植物增长。因此植物生长可能影响气候变化的一个敏感指标。raybet雷竞技最新本身也是感兴趣的驱动生产的食品、材料和燃料和负责的封存碳。植物的增长的两个主要类别是测量作物和树木。作物在17章处理,但我们会考虑树木生长。

树木的生长响应,以及其他植物、气候不同物种之间,取决于他们的生态生理学和生活史特征。raybet雷竞技最新例如,Morecroft et al。[37]表明,无花果树的生长(宏碁pseudoplatanus)被干旱不利影响更大程度上比有梗的橡木(Quercus栎树)和灰(Fraxinus精益求精)在英国林地。这是与降低光合速率在干燥的土壤条件和可能反映了相对浅加油。Broadmea-dow等。[38]模仿丘陵山地树种的生长反应未来气候使用模型基于经验数据的物种特定增长率及其相关性方面的气候。raybet雷竞技最新他们发现水限制在英格兰南部可能会导致降低增长和增加死亡率,山毛榉(Fagus sylvatica)受影响最严重。

树的领域之一的增长率是一个特定主题的研究兴趣是亚马逊雨林,与RAINFOR网络原始森林的情节再次提供长期观测证据的变化[34]。的情节显示证据最近几十年增长率和生物量的增加。更重要的是在考虑亚马逊森林的碳汇功能,还有增加营业额热带森林的树木这被认为是一个函数后死亡率增加更多的快速增长。这些反应,像相关的社区组成的变化,最吝啬地解释为应对更高的二氧化碳浓度,可能加上营养浓缩产生的火山灰沉积越来越多的森林火灾[34]。在某些招聘/死亡率比率,增加森林营业额可能减少的碳汇潜力亚马逊[34]。

大多数温带的树干和一些热带树木有年轮,反映了季节性的增长速度的差异。这些提供了一个特别有价值的历史记录的增长率和经常使用的代理估计过去的气候。raybet雷竞技最新树木的年轮数据气候变化的指标很有用,因为他们提供的一面使记录气候raybet雷竞技最新响应在单个树的一生,从而绕过获取长期监测数据的挑战。树木年轮宽度可以与环境数据。除了评估总体趋势在树木生长在气候趋势,树的年轮是非常有用的用于检查树木极端气候事件的反应。raybet雷竞技最新减少生产力通过减少树木的年轮宽度的老山毛榉森林在意大利,归因于最近的干旱在作物生长季节[39]。

进一步的使用强度年轮数据作为气候变化的一个指标是变化可以探索在更长时间框架的背景下,可能增加我们理解当前的趋势。raybet雷竞技最新Touchan等。[40]分析了树木的年轮记录从北非洲西部大约600最后确定干旱的影响,发现最近的干旱(1999 2002)可能是十五世纪以来的最严重的和一致的预测全球环流模型。

6。结论

有明显的证据表明,植物应对气候变化通过改变物候学和分布模式,对寒冷地区与物种趋于分散。raybet雷竞技最新更深远的社区组成的变化开始得到认可,有可能在未来几十年里变得越来越明显。反应温度是迄今为止最清晰的在全球范围内,但从长远来看,当地降水或极端事件的变化可能比全球变暖趋势更重要。也有可能是在生态系统和复杂的交互与其他压力,我们需要理解和模型如果试图缓解气候变化和适应它是成功的。raybet雷竞技最新

引用

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