陆地生物圈模型的发展与应用

陆地生物圈与大气圈和水圈之间能量、水和碳氮等元素的交换和循环对整个地球系统产生了深刻的影响。陆地生物圈模型(TBM)是研究陆地生态系统如何响应和反馈全球变化的重要方法和工具。通过对从生态系统到区域和全球陆地生物圈不同空间尺度的植被动态、生物地球物理和生物地球化学循环过程、水循环和水文过程、自然干扰和人类活动等过程时间动态的模拟, 陆地生物圈模型被广泛地应用于评估和归因过去陆地生物圈的时空变化和预测陆地生物圈对未来全球变化的响应和反馈。该文简要回顾了陆地生物圈模型的发展, 总结了模型对陆地生态系统主要过程的刻画和模型在生态系统生态学的应用, 并对未来陆地生物圈模型的发展和应用进行了展望。     

生态平衡概述

生态系统是生物圈固定能量和贮存物质的基本功能单位,它是生物和环境以及生物各种群之间长期相互作用而形成的一个相互依存、制约、协调的统一整体,包括自然生态系统和社会生态系统。前者包括受人类影响较少的各类自然生态系统,诸如森林生态系统、革原生态系统、荒漠生态系统、水生生态系统等。后者是以人类活动为中心的各种生态系统,诸如城市生态系统、农村生态系统、工矿生态系统等。人类在生态系统中具有特殊地位,既是生态系统中食物网络结构的组成成分,又是整个生态系统的控制和支配力量,可以能动地直接和间接控制、改造或者破坏     

能在天外再造一个家吗

地球如果真的有一天要完蛋了,人类能不能在天外造个家?"杞人忧天"的事情还真有人去做,这就是举世闻名的"生物圈2号"(Biosphere 2)试验。要想在天外造个家,就先在地球上造一个试试看。"生物圈2号"实际上就是一个模拟地球生物圈的试验,它相对于地球生物圈——"生物圈1号"——而得名,设计者想建造一个完全封闭的环境,来模拟地球生态系统中的能量流动和物质循环,让一个封闭的"生物圈"运转起来,这也是未来人类在太空建造长期生存空间的必然模式。这是个非常     

生态系统服务功能与可持续发展

本文阐述了生态系统服务功能,生态系统不仅为人类提供了食品、医药及其它生产生活原料,更重要的是维持了人类赖以生存的生命支持系统,维持物质的生物地化循环与水文循环,维持生物多样性,净化环境,维持大气化学的平衡与稳定;分析探讨了生态系统服务功能及其与可持续发展研究的关系,可持续发展要以保护生态环境为基础,与资源和环境的承载能力相协调,而人类活动对森林、湿地和其他生态系统的破坏,已严重危害了生态系统的服务功能,保护生态系统服务功能已刻不容缓;从而提出了保护生态服务功能的对策。     

生态系统服务功能及其生态经济价值评价

生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。它不仅为人类提供了食品、医药及其它生产生活原料,更重要的是维持了人类赖以生存的生命支持系统,维持生命物质的生物地化循环与水文循环,维持生物物种与遗传多样性,净化环境,维持大气化学的平衡与稳定。人们逐步认识到,生态服务功能是人类生存与现代文明的基础。近年来生态系统服务功能的研究已引起了人们的广泛重视,生态学家、经济学家纷纷探讨生态系统服务功能的内涵与定量评价方法,并已成为当前生态学与生态经济学研究的前沿课题。本文拟系统地分析生态系统服务功能的研究进展与趋势,生态系统服务功能价值的评估方法,并探讨生态系统服务功能及其与可持续发展研究的关系.     

陆地生态系统服务与生物多样性研究进展

在生物多样性迅速消失的压力下,人类面临生态系统服务质量严重下降的威胁。为了使生态系统的重要功能更直观的展现在人们面前,许多学者把生态系统服务对人类的惠益进行整理分类,最有影响力的是千年生态系统评估(MA,Millennium Ecosystem Assessment)把生态系统服务分为供给、调节、文化和支持服务四类,服务的核心是生态系统的产品、过程和格局。生态系统服务的识别与分类是生态系统功能的对象化过程,也是以人类需求来审视生态系统的过程。生态系统通过结构-过程-功能这一途径来实现生态系统服务,各种服务的直接动力来源于自然界生物地球化学循环,生物多样性通过生态系统属性和过程来影响生态系统服务形成和维持。生物多样性越高,生态系统功能性状的范围越广,生态系统服务质量就越高、越稳定。全球变化中的土地利用和土地覆盖变化是生物多样性快速下降的主要原因,也是目前影响生态系统服务最广泛、最剧烈的驱动力,而这正是人类活动造成的,人类需求和生态系统有限的服务能力之间在不同尺度表现出严重冲突。要提高生态系统服务质量,要在不同区域进行重点不同的布局,尽可能的扩大生态系统规模和提高生态系统功能,核心是提高生物多样性水平。     

生态工程——生态系统原理的应用

在生态系统动态过程中,有两个起主要作用的基本功能,即(1)通过一定相互协调的结构与功能所形成的动态平衡;(2)以多层营养结构为基础的物质转化、分解、富集与再生,此两个功能效率高低决定生态系统的兴衰及其稳定状态。每个过程中都包含复杂的物理过程、化学过程和生物过程,其中生物起着传递、触媒乃至建造者的作用(参看附图1、2、3、4)。在长期演化和适应过程中,不仅建立了相互制约的食物链类型的联系,而且形成了独特生活习性的明确分工,分级利用自然界提供的物质,正是由于此种原因,使有限空间内能     

共生

共生是生物群落中常见的自然现象。人们早就发现一些生物相互结合,形成彼此有利的联盟。共生使自然界物质循环和能量流动和谐,使生态系统自我调节能力不断完善。生物类群中最典型的共生是地衣门中的各类地衣。由于真菌和藻类的巧妙结合,使它们具有其他植物所没有的特殊功能。裸露的岩壁,不毛的瘠地,北极的苔原,千年的树干,海龟的壳背都能找到地衣的踪迹。有的地衣世世代代生活在180℃的热水泉口,有的能长期忍耐缺水而不死亡。地衣同蓝藻一样,是地球最早的拓荒者,为地球生态系统的昌盛立下了丰功伟绩。     

中国微生物学会地质微生物学专业委员会正式成立

正微生物是地球上生物量最大的生物类群,在生物圈和地球其它各圈层的物质和能量循环中发挥着重要的作用,也在生态系统演化、地球环境变迁、资源能源形成等一系列地质过程中扮演着极其重要的角色,没有微生物也就没有地球表层系统的一系列地质过程。地质微生物学(Geomicrobiology)涉及地质学和微生物学,是一门研究地质环境与微生物相互作用的交叉学科。地球早期微生物的起源得益于地球环境的演化,而微生物活动反过来又改造地球环境,加速     

农业生态系统的变化与病虫发生关系的探讨

农业生产是人类根据生物圈的“能量流”和“物质流”的基本规律,利用各种生物(包括动、植物和微生物)特有的生理、遗传等机能,与阳光、空气、水、土等自然环境的相互作用,通过合理利用自然界的物质和能量并经济有效的投入劳动力,进行生物再生产,提供人类所需要的食物、原料和生物能源,创造人类生活和生产的良好环境条件。农作物是构成农业生态系统的主要组成部分之一,也是病虫赖以生存的栖息场所和营养来源。在某种意义上,作物生长好,产量高,客观上为病虫生存、繁殖提供了有利条件。作物病虫与有益生物之间的关系是相当复杂的,它们相互依存,相互制约,共同受温度、湿度、雨、风、土、气等非生物因子的影响。农作物的变化又直接或间接地引起病虫和有益生物的波动。     

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

通量观测是定量描述土壤-植被-大气间物质循环和能量交换过程的基础。涡度相关技术作为直接测量植被冠层与大气间能量与物质交换通量的技术手段, 已经逐步发展成为国际通用的通量观测标准方法。随着涡度相关技术在全球碳水循环研究中的广泛应用, 长期连续的通量观测正在为准确评价生态系统碳固持能力、水分和能量平衡状况、生态系统对全球气候变化的反馈作用、区域和全球尺度模型的优化与验证、极端事件对生态系统结构与功能影响等方面的研究提供重要数据支撑和机制理解途径。通过站点尺度通量长期动态观测, 明确了不同气候区和植被类型生态系统碳水通量强度基线及其季节与年际变异特征。通过多站点联网观测, 在区域和全球尺度研究生态系统碳通量空间变异特征, 揭示了区域尺度上温度和降水对生态系统碳通量空间格局的生物地理学控制机制。该文概括地介绍了涡度相关技术的基本原理、假设与系统构成, 总结了涡度通量长期联网观测在陆地生态系统碳水通量研究中的主要应用, 并对通量研究发展前景进行了展望。     

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

通量观测是定量描述土壤-植被-大气间物质循环和能量交换过程的基础。涡度相关技术作为直接测量植被冠层与大气间能量与物质交换通量的技术手段,已经逐步发展成为国际通用的通量观测标准方法。随着涡度相关技术在全球碳水循环研究中的广泛应用,长期连续的通量观测正在为准确评价生态系统碳固持能力、水分和能量平衡状况、生态系统对全球气候变化的反馈作用、区域和全球尺度模型的优化与验证、极端事件对生态系统结构与功能影响等方面的研究提供重要数据支撑和机制理解途径。通过站点尺度通量长期动态观测,明确了不同气候区和植被类型生态系统碳水通量强度基线及其季节与年际变异特征。通过多站点联网观测,在区域和全球尺度研究生态系统碳通量空间变异特征,揭示了区域尺度上温度和降水对生态系统碳通量空间格局的生物地理学控制机制。该文概括地介绍了涡度相关技术的基本原理、假设与系统构成,总结了涡度通量长期联网观测在陆地生态系统碳水通量研究中的主要应用,并对通量研究发展前景进行了展望。     

江苏省太湖地区养分循环平衡状况的初步探讨

农业生产的本质是物质循环和能量转化的过程。人类要想合理地利用自然,获得高产、优质、低消耗的农业生态结构,必须进行物质循环和能量转化的研究。关于物质循环的研究国外开展较早。通过农田养分收支平衡的估算,为改进施肥措施和进行合理的作物布局提供了科学依据,取得了较好效果。1976年,在荷兰Amsterdam首次召开了农田生态系统中矿质营养元素循环的国际会议,会上发表了65个国家或地区不同类型农业生态系统中养分循环平衡的文章。这方面的研究工作目前正在不断深入中。     

海洋浮游生物的生态化学计量学研究进展

生态化学计量学可以简单定义为从分子到生物圈的元素生物学,其跨越了环境和生命的各个层次,是构建从分子到生态系统统一化理论的新思路,是生态科学发展的必然趋势.海洋生物占地球生物圈总生物量的50%,是全球生物地球化学循环的重要组成部分,而浮游生物作为海洋生态系统物质循环和能量流动的重要环节,在海洋生态系统元素循环过程中起着关键作用.但是目前关于海洋浮游生物生态化学计量学的研究较零散和缺乏.因此,本文从限制元素影响海洋浮游生物的生态现象和机理、生化物质对营养限制的响应、营养限制的食物链传递与反馈4方面,对海洋浮游生物化学计量学研究进行综述,分析了该领域当前存在的问题,并对我国海洋浮游生物生态化学计量学研究的发展重点提出了展望.
     

广东省生态环境若干问题

在地球上,动物、植物、微生物等生物集团与其周围环境,即水、土、气、光、温等因素之间,由于长期的自然选择和自然进化,逐渐形成了一种相互联系、相互依赖和相互制约的关系。它们之间不断地进行物质循环和能量交换而自成体系,这就是生态系统。森林、河流、农田、城市等,都是性质不同的生态系统。生态系统中各种生物种群(分为生产者——主要是绿色植物、消费者——主要是各种动物、还原者——主要是微生物)物质和能量的运动,遵循一定的规律和维持相对稳定的状态;其物种和个体数量     

生态学简介(五)

三群落与生态系统在一定的自然区域内,许多不同种生物的总和叫做生物群落,或简称群落(biotic community or biocoenose)。群落及其环境组成了自然界的基本功能单位——生态系统(ecosystem)。生态系统的基本思想是整体观,它强调动物、植物、微生物,一切生物彼此之间以及生物与环境之间的密切联系,通过能量流动和物质循环联成一个整体,并以此整体作为研究的对象。虽然生物群落和生态系统是具有明确区别的概念,但从群落生态学和生态系统生态学实际内容来讲,两者是相同的。其原因很简单,生态学是研究生物与环     

农业生态系统养分循环研究概况

营养物质循环作为农业生态系统的主要过程及基本功能,是系统生产力及持久性的决定因素,也对生物圈化学环境有重大影响。早在本世纪初,人们就从植物营养生理的角度开始了营养物质循环平衡的研究［１］。１９５５年Ａｌｉｓｏｎ将系统和整体的观点引入生态系统物质循环的...     

麦棉套种模式的生态功能与利用

麦棉多作套种技术在我国有很悠久的历史.本文对该技术在生态系统物质、能量循环方面的研究进展进行了综述.概括了麦(小麦)棉(棉花)多作套种复合生物生态系统的特征以及共生生物群落的组分和结构,分析了麦棉多作套种循环模式复合生物配置的生态系统功能与作物之间的互作效应.对未来有待进一步研究的方向进行了展望,提出构建麦棉多作套种复合生物共生循环配置模式,实现棉田生物多样性、维持棉田生态系统平衡、提高土地和资源利用效率,实现较高的生态和经济价值.     

生物生产力的“4P”概念、估算及其相互关系

生物生产力是指从个体、群体到生态系统、区域乃至生物圈等不同生命层次的物质生产能力,它决定着系统的物质循环和能量流动,也是指示系统健康状况的重要指标。表示生物生产力的概念有总初级生产力（GP P）、净初级生产力（NPP）、净态生态系统生产力（NEP）和净生物群区生产力（NBP）,本文简称“4P”。主要探讨了“4P”概念的内涵和估算以及全球变化对它们的影响;通过生态系统的碳循环,建立“4P” 之间的相互联系,并对若干衍生概念进行定义。尽管生态系统的最终产物（NBP或现存量）占光合总产量的很少一部分,但它是决定物质再生物的资本,维持和决定生态系统的物质再生产。     

湿地生物地球化学过程研究进展

1　湿地生物地球化学过程的概念及内涵营养物质在生态系统之间的输入和输出以及在生物各圈层之间进行的物质和能量交换称为生物地球化学循环 (ｂｉｏｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ) [4 ] ,它实质上是指生物有机体及其产物与无机环境之间进行的物质交换和能量转换过程。湿地是介于陆地生态系统和水生生态系统之间的过渡地带[3 ] ,它是一种特殊的生态系统 ,其独特多样的生物条件显著影响着生物地球化学过程。这些过程不仅改变了物质的化学组成 ,而且使它们在湿地内发生空间位移以及生物地球化学转化。湿地生物地球化学过程是…