生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能對(duì)全球變化的響應(yīng)與適應(yīng)：進(jìn)展與展望＊

蘇宏新 馬克平

①助理研究員,②研究員,中國(guó)科學(xué)院植物研究所植被與環(huán)境變化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100093

＊國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(30590382)

生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能對(duì)全球變化的響應(yīng)與適應(yīng)：進(jìn)展與展望＊

蘇宏新①馬克平②

①助理研究員,②研究員,中國(guó)科學(xué)院植物研究所植被與環(huán)境變化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100093

＊國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(30590382)

森林生態(tài)系統(tǒng) 草地生態(tài)系統(tǒng) 協(xié)同方法

人類活動(dòng)引起的土地利用/覆蓋變化、氣候變化、大氣CO2濃度增高和氮沉降加劇等使得生物有機(jī)體的性狀、種間關(guān)系、分布格局與生物多樣性發(fā)生改變,進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程和功能,并最終影響人類的生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。應(yīng)用全球變化實(shí)驗(yàn)結(jié)合環(huán)境梯度研究方法,我們已經(jīng)就我國(guó)主要的森林生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球變化的響應(yīng)與適應(yīng)作了初步研究?；谝验_(kāi)展的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)積累,以協(xié)同研究為主要手段,結(jié)合我國(guó)獨(dú)特的自然條件,今后將加強(qiáng)以下四個(gè)方面工作：①開(kāi)展長(zhǎng)期的多因子實(shí)驗(yàn);②構(gòu)建動(dòng)態(tài)物種分布模擬體系;③構(gòu)建數(shù)據(jù)-模型融合系統(tǒng);④生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球變化的區(qū)域響應(yīng)和適應(yīng)性的集成分析。

1 全球變化對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能的影響

工業(yè)革命以來(lái),伴隨著人類社會(huì)的飛速發(fā)展,地球系統(tǒng)的生物地球化學(xué)循環(huán)也在不斷加速,土地利用/覆蓋已發(fā)生了巨大變化,大量的工業(yè)污染物和有害廢棄物累積于大氣、水體、土壤和生物圈中,所有這些變化正逐漸接近并有可能超出地球系統(tǒng)的正常承載閾值。同時(shí),這些變化會(huì)伴隨著全球化進(jìn)程逐漸擴(kuò)展到更大的空間范圍,從而誘發(fā)全球變化的正反饋效應(yīng)[1],主要包括全球變暖、降水格局變化、大氣CO2濃度升高、氮沉降增加、大氣氣溶膠增加、臭氧空洞等[2]。

圖1 全球變化對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能的影響[9](實(shí)線表示正向作用,虛線表示反饋)

生物多樣性(biodiversity)是地球生命經(jīng)過(guò)近40億年進(jìn)化的結(jié)果,是生命支撐系統(tǒng),是多樣化的生命實(shí)體群的特征,是所有生命系統(tǒng)的基本特征,包括所有植物、動(dòng)物、微生物以及所有的生態(tài)系統(tǒng)及其行程的生態(tài)過(guò)程[3]。全球變化背景下生物多樣性在物種水平上以前所未有的速度喪失并給生態(tài)系統(tǒng)功能帶來(lái)的嚴(yán)重后果,長(zhǎng)期以來(lái)一直受到高度地關(guān)注[4]。生物多樣性喪失的原因是多方面的(圖1)：在當(dāng)前,人類活動(dòng)引起的土地利用/覆蓋變化(包括森林變成農(nóng)田或草地及農(nóng)田或草地上造林、城市化、工礦活動(dòng)、交通及建筑等過(guò)程)是導(dǎo)致物種和生態(tài)系統(tǒng)有效棲息地破碎和散失的主要過(guò)程,從而成為生物多樣性受到威脅的首要驅(qū)動(dòng)因素,尤其是在熱帶雨林地區(qū)[5]。氣候變化是威脅生物多樣性的另一個(gè)主要因素。它一方面可以引起棲息地環(huán)境變遷,另一方面引起植物、動(dòng)物和微生物生理生態(tài)、物候期、生長(zhǎng)和繁殖的響應(yīng),改變物種之間的關(guān)系和相對(duì)優(yōu)勢(shì)度并最終導(dǎo)致物種的滅絕和生物多樣性的喪失[6]。另外,氮沉降的增加通過(guò)影響物種的生長(zhǎng)和競(jìng)爭(zhēng)能力等途徑打破群落中原有的種間平衡關(guān)系,對(duì)生物多樣性產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅,目前已成為全球尺度上第三大生物多樣性喪失的驅(qū)動(dòng)因子[7]。此外,相對(duì)于本地種(尤其是特有種)而言,外來(lái)入侵種在生存、繁殖和競(jìng)爭(zhēng)能力等方面具有非常明顯優(yōu)勢(shì),對(duì)本地生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成極大的威脅,進(jìn)而影響區(qū)域內(nèi)的生物多樣性[8]。生物多樣性的變化和喪失是由于上述各種原因不斷疊加,并且隨著時(shí)間的推移,在不同程度上相互助長(zhǎng)而造成的。

由于在物種之間存在復(fù)雜的相互作用,生物多樣性的變化和喪失不僅會(huì)引起食物鏈的缺損和不同物種之間的生態(tài)關(guān)系的斷裂,造成連鎖效應(yīng)促使其他物種的相繼滅絕,而且還可以通過(guò)物種性狀(species traits)改變個(gè)體生理生態(tài)特性(生物途徑)來(lái)直接調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程(ecosystem processes),也可以通過(guò)改變有限資源的可獲得性、微生境小氣候及干擾機(jī)制等(非生物途徑)來(lái)調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程最終導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)功能(ecosystem functioning)的改變[9]。同時(shí),全球變化的各項(xiàng)驅(qū)動(dòng)因子(CO2、溫度、降水和氮素等)也直接影響生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程,共同調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)功能。

最新的研究表明,生物有機(jī)體和生態(tài)系統(tǒng)一方面被動(dòng)受全球變化的影響,另一方面又通過(guò)自身改變主動(dòng)地去適應(yīng)環(huán)境變化[10-12]。這種適應(yīng)性(acclimation)是生物對(duì)環(huán)境變化初始反應(yīng)(primary reactions)的一系列生態(tài)生理調(diào)節(jié)性行為(adjustments)及其后果,它發(fā)生于生理過(guò)程、個(gè)體形態(tài)、種群關(guān)系和群落組成各個(gè)層次,一般在較長(zhǎng)時(shí)間尺度上(數(shù)年到幾十年)才表現(xiàn)出來(lái),是生態(tài)系統(tǒng)大尺度格局和結(jié)構(gòu)變化的機(jī)理基礎(chǔ)。因此,進(jìn)一步研究生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能對(duì)全球變化的響應(yīng)和適應(yīng),是保護(hù)生物多樣性、維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)其為人類社會(huì)提供產(chǎn)品(goods)和服務(wù)(services)可持續(xù)的關(guān)鍵。

2 基于樣帶的全球變化實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展

中國(guó)幅員遼闊,東西跨越50多個(gè)經(jīng)度,南北跨越30多個(gè)緯度,具有50多個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)類型區(qū)域,不僅具有特征鮮明的地帶性分布規(guī)律,而且占據(jù)著歐亞大陸森林和草地等生態(tài)系統(tǒng)樣帶的關(guān)鍵區(qū)位,為開(kāi)展生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能對(duì)全球變化的響應(yīng)與適應(yīng)性研究提供了得天獨(dú)厚的自然環(huán)境條件。中國(guó)科學(xué)家在全球化與陸地生態(tài)系統(tǒng)研究中做了大量卓有成效的工作,尤其在長(zhǎng)期生態(tài)學(xué)定位觀測(cè)和數(shù)據(jù)整合[13]、基于環(huán)境梯度的野外調(diào)查與樣帶綜合研究[14-15]以及模型模擬集成分析[16]等方面。但在野外自然條件下生態(tài)系統(tǒng)尺度上進(jìn)行全球變化控制實(shí)驗(yàn)卻很少,如1998—2002年由中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所與美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校合作在青藏高原完成的高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)增溫實(shí)驗(yàn)[17]。另一個(gè)比較成功的例子是2004年5月由中國(guó)科學(xué)院植物研究所發(fā)起多家科研單位參與,在內(nèi)蒙古多倫縣展開(kāi)的一項(xiàng)包括割草、施肥、增雨和增溫四種處理因子的全球變化多因子控制實(shí)驗(yàn),主要研究氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)于我國(guó)典型草原和農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響[18]。

2006年,由國(guó)家自然科學(xué)基金委資助,中國(guó)科學(xué)院植物研究所主持,中國(guó)科學(xué)院華南植物園、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)生態(tài)應(yīng)用研究所、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、東北師范大學(xué)等多家單位共同承擔(dān)的“生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能對(duì)全球變化的響應(yīng)與適應(yīng)”研究課題正式啟動(dòng)。該課題緊密圍繞當(dāng)前生態(tài)學(xué)研究的三大主題(全球變化,生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能),利用中國(guó)處于歐亞大陸森林和草地生態(tài)系統(tǒng)樣帶的關(guān)鍵地帶的區(qū)位優(yōu)勢(shì),以中國(guó)東部南北樣帶(North-South Transect ofEastern China,NSTEC)和中國(guó)東北樣帶(Northeast China Transect,NECT)為研究平臺(tái),以在兩條樣帶上具有良好研究基礎(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期定位研究站為基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)典型地帶性和過(guò)渡區(qū)植被生物多樣性的野外調(diào)查,結(jié)合樣帶上的主要生態(tài)系統(tǒng)定位研究站在野外自然條件下的生態(tài)系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn),包括南北樣帶上熱量梯度(長(zhǎng)白山森林站—闊葉紅松林、北京森林站—暖溫帶落葉闊葉林、古田森林站—中亞熱帶常綠闊葉林、鼎湖山森林站—南亞熱帶季風(fēng)常綠闊葉林)的降水實(shí)驗(yàn)和東北樣帶上降水梯度(長(zhǎng)嶺草原站—草甸草原、多倫草原站—典型草原、四子王草原站—荒漠化草原)的增溫實(shí)驗(yàn)以及兩者鑲嵌的施肥實(shí)驗(yàn),研究我國(guó)主要草地和森林類型生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能對(duì)全球變化背景下水熱與氮素復(fù)合因子漸變與突變的響應(yīng)與適應(yīng)機(jī)制,為模擬和預(yù)測(cè)全球變化對(duì)中國(guó)主要陸地生態(tài)系統(tǒng)的綜合影響提供可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(圖 2)。

圖2 課題實(shí)施技術(shù)路線

該課題主要利用野外自然條件下的生態(tài)系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)結(jié)合自然環(huán)境梯度研究方法回答以下兩個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題：①在溫度和水分梯度上水熱因子的突變以及養(yǎng)分有效性的增加怎樣影響草地和森林的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能?②在區(qū)域(樣帶)尺度上我國(guó)主要地帶性草地和森林類型生物多樣性如何隨溫度和降水梯度而變化?經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)施,課題已經(jīng)在 NSTEC和NECT主要站點(diǎn)上完成了野外生態(tài)系統(tǒng)全球變化控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè),收集了大量樣帶背景數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù),并取得了一些階段性研究結(jié)論：

(1)增溫可以顯著減少荒漠化草地群落的植物物種豐富度,而增溫或施氮肥對(duì)典型草地和草甸草地的植物物種豐富度都沒(méi)有影響。

(2)增溫對(duì)不同草地群落生物量和生產(chǎn)力無(wú)影響,但施氮肥顯著地增加生物量和生產(chǎn)力。

(3)草地生態(tài)系統(tǒng)氣體交換具有明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài),夏季是碳積累的高峰期,春季和秋季碳通量較小。增溫對(duì)三種草地態(tài)系統(tǒng)總初級(jí)生產(chǎn)力(gross ecosystem productivity,GEP),生態(tài)系統(tǒng)呼吸(ecosystem respiration,RE)和凈生態(tài)系統(tǒng)交換總量(net ecosystem exchange,NEE)的影響都很小,而施氮肥對(duì) GEP和NEE有顯著的促進(jìn)作用。

(4)增溫都促進(jìn)了三種草地態(tài)系統(tǒng)的土壤呼吸。但是氮素的施加削弱了土壤呼吸對(duì)增溫的響應(yīng)。

(5)在不同栽種方式(盆栽和池栽)下,幼苗的生物量及其生物量分配比例對(duì)水/氮處理響應(yīng)的差異顯著。

(6)施氮肥顯著促進(jìn)幼苗株高和基徑的生長(zhǎng),降水格局的改變則無(wú)影響。種間競(jìng)爭(zhēng)和降水格局改變具有顯著的交互作用。

(7)在區(qū)域尺度上,氣候是中國(guó)東部南北樣帶物種分布格局主導(dǎo)因素,人類活動(dòng)對(duì)物種多樣性分布格局的影響很小。沿著水熱梯度的上升,熱帶區(qū)系類型的物種多樣性增高,而隨著水熱梯度的下降,溫帶區(qū)系類型的物種多樣性增高;東亞區(qū)系類型及中國(guó)特有種與水熱因子的組合狀況相關(guān)性不大,說(shuō)明氣候因素對(duì)這兩種區(qū)系類型的物種分布沒(méi)有太大影響,二者分布的驅(qū)動(dòng)因素需要進(jìn)一步研究與探討。

3 研究展望

盡管根據(jù)樣帶上的全球變化實(shí)驗(yàn)和調(diào)查數(shù)據(jù)分析已經(jīng)得到了一些初步的研究結(jié)果,但它們只是代表部分全球變化驅(qū)動(dòng)因子的短期效應(yīng),而且在空間尺度上只局限于點(diǎn)上,直接利用其結(jié)果和結(jié)論的外推來(lái)探討生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)與全球變化的相互作用機(jī)制仍然存在很大的問(wèn)題。為了更深入了解和認(rèn)知,需要融合更多學(xué)科技術(shù)方法對(duì)其進(jìn)行更全面的研究,如：利用渦度相關(guān)技術(shù)來(lái)連續(xù)定位監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)碳/水通量、應(yīng)用定量遙感觀測(cè)生態(tài)系統(tǒng)空間格局動(dòng)態(tài)等。最近,Luo等[19]為了研究生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)與全球變化關(guān)系的復(fù)雜性,綜合了以上多方面的技術(shù)方法,提出了一套協(xié)同研究方法(coordinated approach),可以進(jìn)行多尺度觀測(cè)和跨尺度模擬分析：主要包括長(zhǎng)期定位觀測(cè)、全球變化控制實(shí)驗(yàn)、過(guò)程研究、梯度研究和模型模擬與集成分析。其中前四個(gè)研究手段互補(bǔ)互惠,共同為模型模擬與集成分析提供關(guān)鍵參數(shù)和獨(dú)立驗(yàn)證數(shù)據(jù),而模型模擬則通過(guò)信息反饋來(lái)指導(dǎo)各種觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)和研究的設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)收集。該方法系統(tǒng)、全面,能夠?qū)⒍嘣葱畔⒂袡C(jī)融合,是深入研究全球變化可行的途徑工具。今后,本課題將基于現(xiàn)有的研究平臺(tái)和各類觀測(cè)數(shù)據(jù)積累,以協(xié)同研究方法為主要手段,結(jié)合我國(guó)獨(dú)特的自然環(huán)境條件,加強(qiáng)以下四個(gè)方面的研究：

3.1 開(kāi)展長(zhǎng)期的全球變化多因子實(shí)驗(yàn)

已有研究表明生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化響應(yīng)的短期效應(yīng)與長(zhǎng)期效應(yīng)是不完全相同的[20],因此必須爭(zhēng)取更多的支持將目前短期的野外控制實(shí)驗(yàn)延續(xù)下去,重點(diǎn)研究全球變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的長(zhǎng)期效應(yīng)。

基于已收集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析(尤其是模型模擬試驗(yàn)),提出新的科學(xué)假設(shè),拓展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),爭(zhēng)取在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基礎(chǔ)上開(kāi)展全球變化多因子實(shí)驗(yàn),重點(diǎn)研究多因子間的相互影響及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)同作用。例如在NECT上已考慮利用自然降水梯度結(jié)合人為控制的增溫處理來(lái)研究草地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)與適應(yīng),但是已有研究表明年降水量、生物多樣性和群落組成都會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)[21-22],因此還需要在每個(gè)站點(diǎn)增設(shè)降水格局變化控制實(shí)驗(yàn),如果條件允許,甚至還可以考慮與水分、氮素密切相關(guān)的大氣CO2濃度作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)因子。在NSTEC上主要考慮利用自然溫度梯度結(jié)合人為控制的降水格局變化來(lái)研究森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)與適應(yīng),但是低緯度地區(qū)晝夜溫差小,季節(jié)之間溫度差異相對(duì)與高緯度地區(qū)也是較小的,與之相適應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)的存活溫度幅度比較窄,對(duì)未來(lái)氣候變化可能會(huì)更加敏感。然而NSTEC上的自然溫度梯度無(wú)法模擬這種溫度幅度的變化。因此,可考慮在每個(gè)站點(diǎn)增設(shè)相應(yīng)的增溫控制實(shí)驗(yàn)。

3.2 構(gòu)建動(dòng)態(tài)物種分布模擬體系

在NSTEC和NECT增加選擇重要區(qū)位尤其是氣候過(guò)渡帶上的典型生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象,采用生態(tài)系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)與野外樣帶調(diào)查和移動(dòng)觀測(cè)相結(jié)合的方法,將環(huán)境因子的突變效應(yīng)和漸變效應(yīng)、短期效應(yīng)和長(zhǎng)期效應(yīng)有機(jī)結(jié)合,研究重要生物種和生物類群對(duì)環(huán)境因子的反應(yīng)閾值與綜合適應(yīng)策略。在地理信息系統(tǒng)支持下,將樣帶調(diào)查數(shù)據(jù)、中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)(Chinese Ecosystem Research Network,CERN)、中國(guó)森林生物多樣性監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)(Chinese Forest Biodiversity Monitoring Network,CForBio)和中國(guó)數(shù)字植物標(biāo)本館(Chinese Virtual Herbarium,CV H)等生物多樣性信息系統(tǒng)與衛(wèi)星遙感信息整合起來(lái)構(gòu)建物種分布網(wǎng)格化平臺(tái)。將物種信息、環(huán)境因子及它們之間的相互關(guān)聯(lián)有機(jī)結(jié)合起來(lái)構(gòu)建一個(gè)整體動(dòng)態(tài)物種分布模型模擬框架(integrated dynamic species’s distribution model),綜合考慮氣候變量、生境異質(zhì)性、群落動(dòng)態(tài)和散播過(guò)程等,可動(dòng)態(tài)地模擬物種的分布范圍及其豐度,研究物種分布格局的機(jī)制以及氣候變化對(duì)生物多樣性可能產(chǎn)生的潛在影響。

3.3 構(gòu)建數(shù)據(jù)-模型融合系統(tǒng)

基于生態(tài)系統(tǒng)野外實(shí)驗(yàn)、長(zhǎng)期定位觀測(cè)和樣帶調(diào)查結(jié)果,結(jié)合最新的生態(tài)理論認(rèn)知,發(fā)展和完善已有的機(jī)理模型的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵過(guò)程描述,構(gòu)建能適用于東亞季風(fēng)條件下生態(tài)系統(tǒng)模型;將NECT和NSTEC上的野外生態(tài)系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、CERN和中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)通量觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)(ChinaFL U X)觀測(cè)的數(shù)據(jù)通過(guò)構(gòu)建數(shù)據(jù)-模型融合(data assimilation or data-model fusion)系統(tǒng)與機(jī)理模型有機(jī)結(jié)合,充分利用已有觀測(cè)數(shù)據(jù)的信息,通過(guò)數(shù)學(xué)方法調(diào)整模型的參數(shù)或狀態(tài)變量,使模擬結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)之間達(dá)到一種最佳匹配關(guān)系,從而更準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)和預(yù)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)的變化,提高全球變化條件下生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的預(yù)測(cè)能力。

3.4 生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球變化的區(qū)域響應(yīng)和適應(yīng)性的集成分析

基于已構(gòu)建的動(dòng)態(tài)物種分布模擬體系和數(shù)據(jù)-模型融合系統(tǒng),結(jié)合最新的生態(tài)理論認(rèn)知構(gòu)建等級(jí)模型系統(tǒng)(hierarchical model),在不同組織層次上綜合考慮氣候變化、土地利用/覆蓋變化、人類活動(dòng)、極端氣候事件與生物入侵等對(duì)生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)功能及其相互關(guān)系的影響,發(fā)展能夠體現(xiàn)群落-景觀-區(qū)域多尺度過(guò)程相互作用關(guān)系、綜合模擬生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過(guò)程、功能和格局變化的生態(tài)系統(tǒng)模型體系。分析和預(yù)測(cè)全球氣候變化驅(qū)動(dòng)下的我國(guó)陸地樣帶和重要區(qū)域的植被格局、生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能(包括生產(chǎn)力、水碳氮循環(huán)通量及其平衡等)的變化趨勢(shì)。

致謝 感謝“生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能對(duì)全球變化的響應(yīng)與適應(yīng)”課題組全體科研人員提供大量翔實(shí)的數(shù)據(jù)資料。

(2010年9月21日收到)

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(責(zé)任編輯：沈美芳)

Response and Acclimation of Biodiversity and Ecosystem Function to Global Change：Progress and Prospects

SU Hong-xin①,MA Ke-ping②
①Assistant Researcher,②Professor,State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change,Institute of Botany,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100093,China

Human-induced global changes(e.g.land use/land cover changes,climate change,elevated atmospheric CO2,atmospheric nitrogen deposition)have brought about several variations in the traits,interspecies relationship,species distribution,and biodiversity of biological organism.And further,as the biological organism is the main body of ecosystem,the changes have already had an impact on the ecosystem process and function,and consequently our human survival and social sustainable development.We have combined global change experiments with environmental gradient methods to study the response and acclimation ofmajor forest ecosystems and grassland ecosystems to global change in china.And we had already achieved some initial results.In view of the carried-out experiments and the obtained results,combined with our unique natural conditions,we should take a coordinated approach for future research in this dynamic field：①stable and increased support for long-term multi-factor experiments;②explicit inclusion of climatic suitability module,habitat availability/suitability module,population dynamics module and dispersal module in a dynamic specie distribution model;③better integration amongst experimentals,monitoring,and models by building a data-model fusion system;④assessment for the ecosystem response and acclimation to global and regional changes using a hierarchical modeling.

forest ecosystem,grassland ecosystem,coordinated approach

10.3969/j.issn 0253-9608.2010.06.007