气候变化对生物多样性的影响

工业革命全面开展280年后，人类面临了前所未有的生存危机，这个危机来自全球气候变化(简称全球变化)。以二氧化碳为主的温室气体大肆排放，造成了全球气温持续升高：20世纪以来，全球平均温度升高了0.3℃～0.6℃；5个最温暖的年度有4个发生在上世纪90年代；1995年是过去225年以来炎热天数最多的一年。随着气候变暖，北半球的冰雪覆盖量自1960年减少了大约10％，山脉冰川在20世纪期间明显退缩，北极的冰雪厚度在过去的40年间已经丧失了近40％。南北极冰川融化，导致海平面在过去100年中平均上升了0.1～0.2米。

　　全球气候变暖显然是人类惹的祸。地球大气由78％的氮气、21％的氧气及1％的其他气体组成，人类活动导致升高的“温室气体”就存在后面的1％中，包括二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、臭氧、水蒸汽、卤烃等。因这些气体具有类似“温室大棚”的作用(吸收长波的红光或红外光)被称为“温室气体”。国际政府间气候变化协调委员会(IPCC)的报告中谨慎地指出，地球上90％以上的“温室气体”升高是由人类开发活动引起的。那么，气候变化对生物多样性有哪些影响呢?

　　

　　气候变化对物种的影响

　　

　　越来越多的证据表明，气候变化对生物多样性产生危害，突出表现在以下几个方面。

　　第一，物种向“温凉”的地方迁移。研究发现，生活在北美洲和欧洲的斑蝶分布区已经向北迁移了最多达200千米。美丽的埃迪斯斑蝶每年在加利福尼亚北部到加拿大度过夏季，冬季到墨西哥越冬。由于气候变暖，南部分布区正在消失，改向北部和高海拔地区扩展；在洛矶斯山区，因温度上升，那些喜温凉的蝾螈沿自然山体向高处迁徙了100～200米。

　　第二，物种之间出现生态失调。气候变化一个明显后果是春天提早到来。植物开花、卵孵化，青蛙产卵都会提前。动植物为适应气候变化，不断地改变其活动范围和行为，有些造成生态灾难。例如，由于迁徙鸟类到达欧洲的时间太晚，以致其产下的后代错过了毛毛虫生长旺季，因缺少足够的食物而生存困难。

　　第三，物候期改变，生物节律被打乱。植物因不能移动，其“迁移”滞后于动物，它们主要通过改变物候期而适应逐渐升高的全球气温。在欧洲，树木呈现秋色过去每10年晚了0.3到1.6天；动物方面，许多迁徙的鸟类正在改变它们的旅行日程，英国蝴蝶春天出现的时间较20年前提前了6天。一些冬眠的动物如蛇类因气温上升而提前结束“冬眠”，生物节律受到影响。

　　第四，带菌或传染病传播生物爆发。随着温度的升高，带菌者的繁殖速度、数量增长；寄生虫的生长速度加快，传染期加长。受温度升高影响，有害生物如珊瑚虫病、牡蛎病原体、作物病原体、里夫特裂谷热和人类霍乱等，也将变得活跃起来。1997年坦桑尼亚和印度尼西亚的热带高地第一次暴发了疟疾。登革热以前只在海拔1000米以下的地区发生，现在墨西哥海拔2000米的地区也有报道。在哥伦比亚，超过海拔2000米的地区也发现了登革热和黄热病的媒介昆虫。

　　第五，物种濒危或消失。这是全球变化带来的最大危害。有人悲观地估计，当地球平均温度升高6℃时，地球上将有90％以上的物种消失。上世纪70年代以来，由于温度上升、云层升高，在哥斯达黎加森林里生活的鸟类、爬行类和两栖类种群发生了巨大变化，其中有21种蛙类在这个森林消失。对气候变化最敏感的珊瑚礁，目前正发生大规模白化现象，全球约16％的珊瑚死亡。

　　

　　土地利用格局的影响

　　

　　上述气候变化的影响在人类不适当的经济开发活动中变得更加剧烈，给地球脆弱的生态环境“雪上加霜”。在地球不同角落，人类已把自然生态系统改变为受人类支配的土地利用格局。因土地覆盖变化引起的土壤损失和生态退化，无疑极大地加剧了全球变化影响。由人类带来的对生物多样性产生重大影响的土地利用方式变化包括：森林砍伐、草原开垦、围海造田、围湖造田、天然森林改变成人工森林、单一种植、大型水电工程建设、矿山开发、城市化等等。

　　目前，全球三分之一到二分之一的陆地表面被人类活动所改变。一些重要的生态系统被分割成小的斑块，或已消失，如高草草原，干季落叶的热带森林等。拥有全球50％物种的热带雨林面积消失了一半；三分之一的温带森林已被砍伐；温带雨林已成为濒危生态系统类型。澳大利亚、新西兰、美国的湿地已消失一半；亚洲、拉丁美洲、西非的红树林损失严重；印度、巴基斯坦、泰国至少有四分之三的红树林受到损害。在中国，历史上森林覆盖率达50％，现在只约有不足14％；热带森林大部分被橡胶园和热带作物园取代；百年以上的老龄落叶阔叶林“凤毛麟角”，现存森林主要为中龄次生落叶阔叶林；红树林面积由历史上的约25万公顷减少到现在的不足1.5万公顷。由于过度放牧，严重退化草场达可利用草场面积的四分之一，由于各种原因引起的土地沙化面积达1.26亿公顷。

　　土地利用格局变化对生物多样性的巨大影响超过了其他任何全球变化成分，并且这种影响仍会保持几十年。

　　

　　来自生物入侵的危害

　　

　　全球变化对生物多样性的影响还夹杂者生物入侵带来的危害，这个危害同样多因人类引起。生物入侵是指外来物种通过非自然途径迁移到新的生态环境的过程。随着贸易、旅游业的发展，大容量、快速先进的交通工具的普遍采用，越来越多的物种在全球范围扩散。生物入侵是无意引入和传播发展起来的外来物种。入侵生物由于其有广泛的适应性、极强的繁殖能力，不仅对“入侵领地”的生物多样性构成威胁，破坏生态平衡，甚至给人类社会、环境造成巨大损失。在全球变化背景下，生物入侵造成的危害包括以下方面：

　　首先，扩张地盘，排挤本地物种。入侵物种在新的环境中不受食物来源及天敌制约，可无节制地繁衍，种群快速扩大，对入侵地生物多样性构成极大的威胁。水葫芦为多年生水生植物，具有无性和有性两种繁殖方式，在适宜条件下，5天就能繁殖成一个新植株；开花后每株可产生300粒种子，成熟种子在水中可存活5～20年。它原产南美洲委内瑞拉，约在20世纪30年代作为观赏植物传入我国，后来又作为猪食饲料和重金属污染水体修复植物而广为种植。由于过度繁殖，现已蔓延成灾。因水葫芦入侵，昆明滇池十几种水生植物相继灭绝，水生植物从68种下降到30种左右。

　　紫茎泽兰原产墨西哥，于20世纪80年代经东南亚传入云南，几年之内向北蔓延到四川等省。仅云南省受害面积就达2500万公顷。由于人们忽略了它的入侵潜力，错失了提早采取行动的宝贵时机，短短几年后，紫茎泽兰就漫山遍野地生长起来，所到之处几乎原有的本地物种均被排挤出去。

　　火炬树原产北美，为落叶灌木或小乔木，属漆树科植物。1959年由中国科学院植物研究所引入我国，1974年以来陆续向全国各省区推广。原来主要以黄河流域以北各省区栽培较多，目前长江流域也广泛栽培。该物种有非常强的侵占力，凡是海拔500～3000米，降水在300毫米以上、温度在25℃～45℃之间、年平均温度在8℃以上均能够繁殖。在原产地，该物种分布的海拔高度1300米～2200米之间，年降水量800～1200毫米，适应的最高温度42℃，最低温度35℃，因此具有极广阔的生态位。火炬树分布的地方，除了3～5种草本植物外，几乎难以见到本地种；个别地段将所有本地物种都排斥干净。

　　其次，生物入侵对农业和畜牧业影响。牛羊吃了紫茎泽兰后很快掉毛、生病，母羊怀不上胎，并接二连三地死去。据四川省凉山州统计，仅1996年一年就减少羊6万头，损失2100万元。紫茎泽兰进入香蕉林，香蕉林树矮果少；进入花椒林、桑树林，花椒和蚕茧当年就减产8％。另外，稻水象甲、美洲斑潜蝇、马铃薯甲虫、非洲大蜗牛等外来昆虫入侵近年来也相当严重，给入侵地农业生产带来灾难。

　　再次，生物入侵对人体健康的影响。生物入侵对多样性构成极大的威胁的同时，还会危及人类健康乃至生命。如豚草，原产北美，传入我国东北、华北、华东和华中后，不仅危害农牧业生产，其花粉还对人类健康产生危害，是引起“花粉过敏症”的致病原，引起过敏性鼻炎和支气管哮喘等疾病。

　　第四，造成农林产品质量下降，增大了生产成本。全球变化对农业的影响是粮食减产，影响粮食安全，入侵后加剧了粮食安全隐患。外来物种一旦入侵成功，要彻底根除相当困难，代价费用极为昂贵，我国仅每年对美洲斑潜蝇一项的仿治费用，就要花掉45万亿元。

　　第五，对水陆交通运输业的影响。水葫芦大量生长繁殖后覆盖水面，堵塞河道，影响河运，阻碍排灌；在汛期阻碍水流，增大洪水水位，严重影响防洪发电。种植5年左右的火炬树根系能够穿透坚硬的护坡石缝，对公路设施造成危害，有的甚至从排雨沟下进入到油路边的沙化路面上生长。在野外我们还发现，火炬树沿高速公路、省级快速路、区县级公路大量种植。生长20多年的火炬树母树开始枯萎，是一个典型的短命树。但是它的生命并没有结束，而是通过繁殖大量后代实现其不断扩张潜力。

　　

　　结语

　　

　　全球气候变化其实就发生在我们身边，只是我们没有意识到它的存在。以大气中的温室气体CO₂为例，25年前，当笔者还是大学生的时候，《植物生理学》教科书上指出的大气CO₂为290ppm(百万分之一单位)，那个时候科学家担忧空气中的CO₂不足影响作物产量；14年前，当笔者从事全球变化研究时，大气中的CO₂浓度就升高到325ppm了：11年前美国环境监测的CO₂浓度达350ppm。当时，许多人嘲笑我们的工作是“杞人忧天”，CO₂怎会像我们想象的升高那样快呢?温度怎会升高呢?3年前，美国长期监测的CO₂浓度突破379ppm!今年，全球200多个国家领导人共同意识到：如果没有切实可行的措施，小小的碳足以将称霸地球几百万年的人类赶出地球家园，人类将面临空前的生存灾难。