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气候变化对野生植物的影响及保护对策(上)   (4)

时间:2016-03-21 11:07 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:黎磊看,陈家宽 点击次数:


  从单个物种来看,不同物种向更高海拔迁移的速度各不相同。一些仅在高山生存的物种迁移较快,而在低地生存的植物迁移速度相对较慢。不同植物功能类群对气候变化的响应模式也不同:生命周期较短、物种更新频率相对较高的草本植物迁移较快,而木本植物的迁移速度和扩展速度相对滞后(Liu&Yin,2013)。不同物种迁移速度不同,意味着气候变化正在把高山物种的种间关系打乱,使整个高山生态环境的构成和功能发生变化,这可能导致一些物种走向灭绝。
  气候变暖还将导致适宜生境的丧失和破碎化,从而引起高山植物灭绝或被其他物种取代(陈建国等,2011;Klanderud&Totland,2008)。Pauli等(2012)发现,欧洲南部山脉地区大量物种的数量在过去10年里正在逐步减少,在地中海地区14个山脉顶部,有8个地区的物种数量正在递减。随着许多物种向高海拔迁移,一些物种将由于分布区逐渐缩小而最终灭绝。此外,高山植物种类在迁移过程中,必然面对原生植物的激烈竞争,或自身衰落或使原生植物种类退化消失,进而引起高山植物多样性的大幅度降低。
  4.3海平面上升,海滨植物大面积萎缩、生物入侵加剧
  海滨生态系统是承受全球气候变化引起的海平面上升等影响最为前沿的缓冲带(Christian&Mazzilli,2007;邓自发等,2010)。据最新研究报道,如果全球变暖持续下去,即使气温只升高2°C,到2300年,海平面也将比现在平均升高1.5-4m,最乐观的估计也是2.7m(Schaefferetfl/.,2012)。还有研究表明,由于C〇2大量排放,未来1,000年,全球海平面至少会上升3.96m。海平面上升与海上风暴的作用相耦合,将对海滨生态系统造成巨大影响。在美国,21世纪海平面抬升将至少淹没正处于灭绝境地的80个物种的全部生境。根据更为极端的预测,世界上许多岛屿将完全被淹没,危及其上分布的所有动植物,在周围受干扰的陆地也无法为它们找到合适的生境(许再富,1998)。
  由于受到陆相和海相的双重影响,生长于热带与亚热带海滨滩涂的红树林可能是全球气候变化影响的早期指示者(卢昌义等,1995)。当海平面上升速率在9-12cm/100年时,红树林就会受到威胁甚至消亡(Ellison&Stoddatr,1991)。联合国环境项目报告显示,海平面上升将对太平洋地区16个岛国的红树林造成影响,到本世纪末,13%的红树林将被淹没,某些岛屿半数以上的红树林将逐步消失,最严重的是美属萨摩亚群岛、斐济、图瓦卢和密科罗尼西亚群岛。在红树林后缘地貌和地层条件适合其生长的条件下,红树林将大规模向陆地迁移,否则红树林则很少向陆地演化,最终随着海平面上升被淹没(高如峰,2012)。但是一些红树林海岸的地貌在海平面上升时会发生改变,如泥滩向陆地移动、沙丘消失等,这将显著改变红树林生态系统(谭晓林和张乔民,1997)。需要指出的是,随着海平面的上升,红树林分布区向陆地扩展的情况仅仅可能发生在没有障碍物阻挡的条件下,而硬质海岸大堤的构筑可能将使红树林的生境彻底消失(韦兴平等,2011)。在过去30年里佛罗里达州滨海地区的红树林分布区域向北部扩展了近一倍,而其南侧的分布线则变化甚微。海平面上升后巨浪和风暴潮等极端灾害发生的频率和强度增加,会加速植物根系周围有机质的流失,降低外来沉积物的淤积速率,导致植物生长和滩面淤积速度跟不上海平面上升速度,植被结构简单、种类组成单一,生物多样性降低。
  随着海平面上升,海水入侵将加剧,海滨生境中盐度增加,影响植物生长(邓自发等,2010),长时间海水淹没将导致盐沼初级生产力下降。入侵海滨生态系统的外来种比土著种更能承受生境水位和盐度的变化,使得外来种的分布区在海平面上升的作用下扩大,进而造成海滨植被面积减少、结构简单,甚至彻底消亡。据报道,入侵植物互花米草的耐盐性远高于本地种,其庞大的克隆体系为缓解淹水胁迫提供了结构保障,因此在盐沼湿地形成单优群落。Wang等(2010)预测,按照目前的扩散趋势,本地种海三棱薦草将最终被互花米草取代。
  4.4气候变暖与种间关系
  在全球气候变化的背景下,水、热等条件发生的变化必将打破自然生态系统内动植物种类间经过长期适应进化形成的相互关系,进一步导致生态系统内生物多样性格局发生改变,进而引起生态系统结构及功能的改变(陈建国等,2011)。有研究表明,高山生物带内植物物种的竞争优势可能因气候变暖而减弱,造成高山特有植物种类的消失(Hughes&Eastwood,2006)。随着高山地区温度上升,土壤营养状况等环境因子将发生相应的改变,导致(Brooker,2006),某些植物种类竞争力被削弱而某些种类竞争力得以提升,同时低海拔的物种迁往高海拔地区可能也会改变高山生物的种间关系并提高杂交发生的几率(刘洋等,2009;陈建国等,2011)。近年来的许多研究证实,随着海拔的升高,在诸如强辐射、极低气温和营养贫乏等极端恶劣的环境条件下,高山冰缘带上本土植物之间的促进关系更为明显。全球范围的大量研究显示,垫状植物生活型适应于高山极端生境,可以通过改善微环境提高其他物种的存活率和丰富度。由智利安第斯山中部垫状植物营造的适宜微环境可以提高外来植物的光合速率和叶片气孔导度,进而提高其幼苗的成活率。然而,随着全球变暖的加剧,高山地区的环境胁迫逐渐减弱,物种之间的关系也可能由相互协作转变为中性以至竞争关系(Klanderud,2005)。

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