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地球化学生物
溶解氧生物多样性
氮和磷生物量和产量
溶解有机物食物链的关系
图1气候变化迫使物理环境的影响raybet雷竞技最新湖泊生态系统从而改变其化学和生物属性。这些变化影响湖泊提供生态系统服务的能力。P / E、降水蒸发比率。虚线表示积极的反馈效果,例如,通过降低冰层覆盖或从湖泊的释放温室气体到大气中。
的土壤。冰川湖泊,例如,那些隐藏在厚厚的冰架(epishelf湖泊),背后ice-jams在河流、冰川水坝,和沿海海冰障碍(stamukhi湖泊)很容易完成损失因为climate-dependent冰压裂和崩溃。raybet雷竞技最新
水平衡
降水的变化相对于蒸发(市盈率)引起的变化湖泊的水预算和水力停留时间,以及在他们的深度和面积。池塘和湿地尤其容易受P / E,因为它们的变化浅深和大型表面体积比。例如,一些岩盆池塘中加拿大高北极已经干涸在该地区由于气候变暖,也许第一次在几千年。raybet雷竞技最新即使是大,浅水湖泊可以接受主要由气候波动和损失。raybet雷竞技最新在西北部非洲乍得湖小于7米深,气候变化的反应大大在过去的几十年里。raybet雷竞技最新从1960年代开始,经历了一个急剧下降的降雨,这导致了湖地区的主要收缩,从25 000平方公里在1960年代早期在1990年代的1350平方公里。这种气候效raybet雷竞技最新应加剧了这些增加在这些需要灌溉农田干旱条件,和人类用水约占一半的湖泊面积减少。
冰川在世界的许多地方正在加速撤退,和美联储湖泊和冰川水库是因此特别容易受到流入政权的变化。例如,中国科学院估计,到2050年,64%的中国的冰川可能消失,严重后果的估计有3亿人居住在中国西部干旱和依赖这个至关重要的水的供应。日本琵琶湖,日本,减少流从周围的积雪山脉被认为是一种机制减少冷下溢发挥重要作用在充电与氧水湖的底部。
在另一个极端,全球变化可能影响极端暴雨事件的频率和洪水在某些地区。有证据表明,气候变暖导致海平面的风暴的强度和持续时间增加,因此某些沿海湖泊可能受到洪水和波增加侵蚀海岸线,以及增加水力冲洗和storm-induced混合。
冰盖
许多湖泊在北温带被冰覆盖着雪通过许多年。raybet雷竞技最新气候变暖已经显示影响这些湖泊冰破裂导致更早的日期,以及后来的冰冻期。2007年政府间气候变化专门委员会报告指出,对所有可用的湖和raybet雷竞技最新河冰数据在过去的150年里,分手日期已经成为(平均±2 sd) 6.5±1.2天每世纪早些时候,而冰冻期日期发生5.8±1.6天后每世纪。在极地纬度,早些时候发生的雨而不是雪可能会加速冰层融化的过程中,也受到风场变化的影响。的损失雪和冰讨论结果的一个重大转变水下发光机制,增加太阳能辐射加热的水柱,增加可用性可用photo-synthetically辐射(PAR)初级生产,并增加暴露于紫外线辐射(紫外线辐射)。后者将加速photobi-ological和光化学过程,与各种积极和消极的影响生态系统的结构和生产力。建模分析表明,冰盖损失可以在水下有数量级较大影响紫外线辐射暴露比温和的平流层的臭氧损耗。冰盖的长期损失也允许更长一段地表水的风致混合湖泊,并可能改变流入的运输途径和命运,在冰条件保留立即冰层下。
温度和分层
气温的升高导致通过传导温暖的表层水,虽然这可能是抑制了部分增加蒸发率。北温带湖泊,无冰条件持续时间的增加将使增加的表层海水变暖明智的传热(传导)和辐射传输(太阳辐射的渗透到水里列)。这些效应反过来导致湖泊的密度结构的变化,与一层温暖,轻水在表面,阻止热量的传输通过湍流混合湖的深处。这保留热量在上层水域充当一个积极的反馈机制,和增加加热热分层现象变得更强壮,更耐风致混合。surface-mixed层中吸收更多的热量,少即是用于加热列越低,和深水会变得凉爽气候变暖的结果。raybet雷竞技最新一个例子,气候变化对水温度的强烈影响当前的趋势在苏必利尔湖,Canadaraybet雷竞技最新-USA。这个湖的夏季表层水温上升了2.5°C / 1979 - 2006年期间,超过同期的空气温度升高。这主要归功于早期冰解体和每年的分层和气候变暖。在热带湖泊这个微分效果不明显,缺乏冬季冰雪覆盖,等水域似乎更紧密地跟踪区域气温的趋势。
高纬度地区,气候变暖可能会导致一个完整的分层变化和混合政权。深极地湖泊通常冷monomictic;下,他们仍然分层冰通过在一年的大多数时间里,然后混合在温度低于3.98°C(最大的温度水的密度)在夏季开放水域的条件。然而,如果水温温暖高于3.98°C在夏天,湖水会分层,因此dimictic今年夏天,混合时间之前和之后的时期。这种转变从冷monomixis dimixis是临界阈值,允许保留表层海水的热量,它可能会导致更高的生物生产力。Paleolimnological分析表明,这种转变发生在某些芬兰湖泊在过去200年里,和随之而来的生产力的增加导致生物转变向cladoc-eran浮游动物群体。
气候变化的化学效应raybet雷竞技最新
湖的影响
湖的水力停留时间(完全替换所有水所需要的时间在一个湖泊河流,地下水和降雨输入)影响湖泊水的化学成分通过控制操作时间可用于生物地球化学和光化学过程,积累和溶解损失的程度和颗粒材料,和持续时间与湖泊沉积物和生物地球化学的相互作用滨海区。湖泊中体验缺氧底水条件和沉积物的养分释放,延长停留时间引起的降水减少,资本流入会导致增加磷积累(内部磷负荷)和富营养化。相反,降水增加和水流的地区经验,浮游植物营养和冲洗的增加可能导致减少藻类生产。后者的效果可能会抵消增加流域营养丰富的土壤侵蚀和运输到湖如果风暴事件越来越频繁和严重。
更强大和更长期的分层湖水域也可能导致更多明显的梯度化学变量通过水柱。在丰富的湖泊,这可能触发从含氧转移到缺氧条件下在底部水域,穿越这个阈值通常是伴随着主要加速藻类营养物质的浓度,包括可用的磷、和各种有毒的化合物,尤其是硫化氢(H2S)。缺氧也会导致生态系统的氮损失增加了脱氮,硝态氮转化为氮气的细菌的过程。
集水效果
raybet雷竞技最新气候影响了许多景观特性,包括植被和土壤,进而产生强烈影响水的质量和数量接收湖盆。温度和降水的增加可能会导致增加岩石风化,从而影响径流溶质成分和浓度。长期研究Toolik湖阿拉斯加发现一倍的碱度随着时间的推移,这可能是由于climate-dependent增加活性层深度的冻土接触新的土壤材料风化。raybet雷竞技最新降水的变化可能影响地面和地下流的大小,从而改变营养物质的性质和数量,主要离子,不同土壤溶解有机碳(DOC)输入湖泊的视野。文档加载尤其对气候变化的响应,通过浸出和侵蚀土壤(加上极地冻土融化),微生物转化的微raybet雷竞技最新粒和溶解有机物的变化,并通过流域植被的变化。后者的影响是显而易见的从高纬度paleolimnological研究,这表明DOC浓度的增加与殖民的集雨有关木本灌木气候变暖时期和树木。raybet雷竞技最新增加运输的彩色部分医生(有色溶解有机物CDOM)可以有正面和负面的影响水生光合作用、着色细胞免受有害紫外线辐射和吸收PAR,否则可进行光合作用。
气候变化的生物效应raybet雷竞技最新
生物反应的物理和化学变化注意涉及多个交互,反馈和复杂的非线性响应,无法完全预测当前知识的基础上。然而,各种各样的直接和间接影响可以识别的一些可能的影响途径进行气候变化。raybet雷竞技最新这些操作在多尺度,从整个生态系统的结构和动力学的变化、生理和分子反应在个体和细胞水平,进而反馈到整体生态系统动力学。
生态系统完整性
在广泛的规模、气候变化有可能从根本上改变湖泊生raybet雷竞技最新态系统的物理结构,从而引起水生生物的灭绝或者变更。西伯利亚永久冻土层的融化是最引人注目的例子之一,其中11%的解冻池塘在一项大型研究领域最近排水和丢失,从而消除了水生生物群落的生境。大型浅水湖泊的萎缩也导致主要栖息地的丧失,甚至深湖可能会失去重要的生态特性的相对较小的水位波动。例如,沿海湿地北方的美国的五大湖是重要的候鸟,该地区大部分鱼类取决于这些沿海和岸上的繁殖的环境。小湖水平变化由于转移水平衡使这些环境特别容易受到气候变化影响。raybet雷竞技最新的变化之间的连接性水生栖息地由于水位上升或下降也会影响水生生物的物种组成,特别是鱼社区。
垂直栖息地结构
冰盖的变化,分层,混合,从而湖的垂直梯度特性,将会对远洋社区和生产深远的影响。光和营养会影响相关的变化浮游植物生产,因此高营养水平的可用性食物。一些高纬度系统,减少冰盖和更强的分层可能允许增加初级生产的辐照度供给和利率。例如,强烈的气候变暖raybet雷竞技最新Signy岛在南极海域一直伴随着过冬浮游植物生物量增加。这是由于减少湖冰雪覆盖夏天增长和改善光照条件,以及增加养分输入后集雨的冰川的消失。这种反应相比,仿真分析了北美五大湖显示预计气候变化的负面影响。raybet雷竞技最新早些时候夏季分层结果在减少时间内混合的营养从沉积物和更深的水域eupho-tic区,因此增加藻生长的养分限制。这些影响是加剧了预计云量增加,这将减少的可用性光进行光合作用。
在坦噶尼喀湖,目前气候变暖的趋势,降低了raybet雷竞技最新风速,增加水体稳定似乎导致减少养分供应的透光层通过混合,导致浮游植物产量下降了20%。这种效应的后果是严重的,因为大部分动物蛋白可用于周围的人群来自远洋渔业,估计这藻photo-synthetic利率下降导致了鱼的产量下降30%。
长期无冰期,北部温带湖泊,因此冬季冰雪覆盖的持续时间减少,一些鱼类可能是有利的。在特定的位置(例如,小,丰富湖泊在加拿大南部和美国北部),长时间的冬季分层导致完整的深水层氧气耗竭,导致鱼类资源的“冬季杀人”,这样的效果可能会减少的时期冰盖合同。
光合作用的社区
光线的变化和养分有效性伴随气候变化还将定性影响的物种组成和多样性主要生产水平,进而可能影响更高营养级。raybet雷竞技最新Paleolimnological研究表明,固着生物和浮游植物的硅藻组成池塘在北极环极许多网站在过去150年里的发展已经发生了显著的变化,符合一个强大的冰盖的减少,并可能增加营养供应。在古湖贝加尔湖,有证据表明,流行,cold-dwelling硅藻类群为支持当前的食物链将取而代之的是快速增长,nondiatom物种,包括picophytoplankton。湖水平的变化可能会影响水生大型植物群落的物种组成湖泊沿岸带的影响鸟类,鱼类和其他生物,取决于这些植物。
主要是温带气候变raybet雷竞技最新化关注的转变的前景浮游植物物种成分对物种形成有毒水华蓝藻的主导地位。这些生物创建许多水质问题湖泊和水库,包括口味和气味的化合物的释放,生产各种毒素,和生物量的生产过剩,厚底木屐水过滤器,扰乱了浮游动物喂食,并导致氧气消耗。Bloom-forming cyanobac-teria气候变暖可能青睐的几种机制。raybet雷竞技最新首先,他们的温度最优增长往往是高(25°C或以上),和温暖的条件将有利于他们的快速积累和主导地位。第二,这些物种可以调节他们的立场在水中稳定列的方式气体空泡允许他们水槽或增加光合作用的最适深度为或营养吸收。如上所述,未来气候变化情景预测分层和水柱稳定增raybet雷竞技最新加,支持这一战略。第三,气候变暖可能导致缺氧和内部raybet雷竞技最新磷负荷(也许还在外部加载在某些情况下),和bloom-forming蓝藻往往随着磷富集程度变得越来越普遍。最后,来自热带和亚热带地区的一种剧毒,Cylindrospermopsis raciborskii,越来越多的观察在温带湖泊。这个明显的入侵已被归因于气候变化,随气温升高而支持其休眠孢子的萌发早期(厚壁孢子)。raybet雷竞技最新
鱼社区和迁移
许多鱼类都敏感,即使是很小的周围环境温度的变化,并与气候变化相关的变暖趋势可能会导致许多类群的地理分布的变化。raybet雷竞技最新冷水物种如角膜白斑和鳟鱼在一些湖水域可能受此牵连,濒临灭绝,因为他们热超出公差,而其他物种可以在新的栖息地由于温暖的条件。Toolik湖,阿拉斯加,生物能学分析显示,3°C夏天湖水温度上升可能导致小的一湖鳟鱼消耗8倍目前的食物需要维护他们的条件,这将大大超过目前的粮食供应。安大略省湖泊,北方的小嘴鲈鱼目前受到温度的限制,因为生长季节的长度决定了冬季生存小的一批。在气候变化的情况raybet雷竞技最新下,这个物种能侵入一些额外的25 000年北部湖泊,而且因为它的强烈负面影响在其他鱼,这样的入侵可能会导致这些湖泊的消灭四本地鲤科的物种。
raybet雷竞技最新气候变化可能会影响一些鱼类的迁徙行为。红点鲑例如从湖泊迁移到更高的海洋食物可用性让他们成长为大尺寸。如果北极湖泊提高生产力由于气候变化,然后char迁移预计将减少,结果湖char将是规模较raybet雷竞技最新小的和更少的适合北部的土著社区的作为食物资源。
微生物处理
许多湖泊净异养呼吸(R)的有机材料来自原地(湖)和移置(外湖)超过光合作用(P)来源。异养微生物活动可能会加强在气候变暖,因为直接生理温度的影响,并在某些环境中有机碳和养分的增加,例如,从流域径流增加。raybet雷竞技最新光合作用另一方面强烈受光可用性和可能减少响应温度增加,甚至负面影响通过前面提到的机制。这种组合的效果将加剧- P / R平衡湖泊,并可能导致湖泊成为更大的净来源的二氧化碳到大气中。更强大的温室气体甲烷的生产将支持延长缺氧在某些环境中,而在北部高纬度冻土释放由其周围的解冻池塘。生产和释放的温室气体北极融化湖泊已被确定为一个潜在的重要的反馈机制,将加速气候变暖。raybet雷竞技最新
参见:滨海带;水库。
进一步的阅读
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