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全球变化生态学古松南开大学1.1课程主要内容概述1、到目前为止，二氧化碳在大气中的浓度约为（）。
A、百分之四B、千分之四C、万分之四D、十万分之四正确答案：C2、对全球生态变化影响较大的圈层主要有（）个。
A、2B、3C、4D、5正确答案：D3、生态学主要研究（）之间的关系。
A、生物和资源B、人类和资源C、生物和环境D、人类和环境正确答案：C4、全球生态变化极易导致生态入侵现象的出现。
（）正确答案：×5、全球变化与每个人的利益都息息相关。
（）正确答案：√1.2全球变化研究的兴起1、从狭义上来讲，全球变化主要是指（）的变化导致全球气候全景的变化。
A、土壤B、生物C、水体D、大气正确答案：D2、最早提出大陆漂移学说的人是（）魏格纳。
A、法国人B、英国人C、美国人D、德国人正确答案：D3、海底扩张学说提出于（）。
A、20世纪60年代B、20世纪50年代C、20世纪40年代D、20世纪30年代正确答案：A4、20世纪70年代提出的地球系统科学开始将地球作为整体性的内容作为研究。
（）正确答案：×5、太阳辐射达到地球后，约有47%会被散射或反射到宇宙中。
（）正确答案：×1.3地球气体成分的变化1下列气体中不属于温室气体的是（）。
A、二氧化碳B、一氧化二氮C、甲烷D、氩气正确答案：D2、国际保护臭氧层日是（）。
A、9月13日B、9月14日C、9月15日D、9月16日正确答案：D3、臭氧层的问题最早提出于（）。
A、1840年B、1912年C、1974年D、1993年正确答案：C4、所谓的臭氧层空洞其实是臭氧层变薄，而非真正的消失。
（）正确答案：√5、大气中二氧化碳的来源主要是化石燃料的燃烧及海洋的释放。
（）正确答案：×1.4温室效应与土地退化1、全球每年约有（）平方公里耕地变为沙漠。
A、5000-7000B、7000-9000C、50000-70000D、70000-90000正确答案：C2、在人类释放的二氧化碳气体中，现阶段只查明了约（）二氧化碳的去向。
全球变化生态学（续）5.5全球变化对生态系统功能、组成及结构的影响1初级生产是指绿色植物固定并转化（A），生产有机物质的过程。
A、太阳能B、水分C、养分D、二氧化碳2现阶段土地覆盖转变所释放的量占化石燃料利用造成释放量的（A）左右。
A、30%B、50%C、70%D、100%3含豆科植物多的植被比含豆科植物少的植被对二氧化碳浓度增加表现的反应是（C）。
A、反应更大B、反应更小C、不确定D、没有区别4根据现阶段研究成果，生态系统中的生物种类维持在500种左右时最有利于生态系统的稳定。
（×）4净初级生产量是指初级生产者扣除呼吸消耗而真正积累的生产值。
（√）5.6陆地生态系统对全球变化的反馈作用1根据1980年到1989年平均统计数字，化石燃料利用和土地利用改变向大气每年输入（D）吨碳。
A、16亿B、32亿C、55亿D、70亿1受地表植被影响，亚马逊盆地的降水最终通过径流注入海洋的量占降水总量的（D）。
A、72.3%B、48.5%C、33.8%D、26%2植物通过光合作用，每年约滞留（D）吨碳在陆地生态系统中。
A、1220亿B、1200亿C、220亿D、20亿3人为造成的全球变化远比自然变化快得多，但究竟现阶段的变化速率是否属于安全速率仍然尚未确定。
（√）4目前全球变化研究最大局限之一是没有充分考虑生态系统生理过程和结构的相互作用。
（√）6.1水环境的性质1潮汐主要与月亮和太阳的（D）有关。
A、重量B、大小C、亮度D、位置2关于海洋生物，下列说法错误的是（B）。
A、绝大对数海洋生物比陆地生物适应的温度范围更小B、绝大多数水生生物体温的维持依靠代谢所获取能量C、绝大多数水生生物是变温生物D、绝大对数水生生物缺乏体温调节机制3关于水环境和陆地环境比热容的区别，下列说法错误的是（C）。
A、水环境的比热容比陆地环境大B、水环境比陆地环境在温度变化上缓冲性更大C、水环境放热比陆地环境更快D、水环境吸热比陆地环境更慢4湖泊由于边界的限制，水平和垂直流动及混合都相对较弱，有利于气体和营养物质的输运。
课程编号：课程名称（中文）：全球变化与生态系统生态学课程名称（英文）：Global Change and Ecosystem Ecology学分数/学时数：2/2开课单位/开课学期：生科院/第六学期课程类别：公共必修课面向专业：生态学课程负责人：彭少麟教授、李鸣光教授课程内容简介（中文）：本门课程是生命和环境科学领域的基础知识内容。
通过本课程的教学与一定的实践训练，使学生熟悉当前生态系统生态学和全球变化生态学的知识、发展趋势、研究方法与手段，为进行相关领域研究提供基础理论与方法。
本课程主要分为2部分，前半部分为生态系统生态学，主要讲述生态系统的概念、原理、结构、功能、类型和管理；后半部分为全球生态学，主要涉及全球变化的概念、形成原因与预测，全球变化对陆地生态系统的可能影响与预测的主要理论与研究方法，陆地生态系统对全球变化的响应与适应对策等。
主要内容：1. 生态系统生态学1.1 生态系统的概念1.2 生态系统的结构、原理1.3 生态系统的功能1.4 生态系统的类型1.5 生态系统的管理2. 全球变化生态学2.1 全球变化的特征2.2 全球变化的驱动力2.3 全球变化与植被－气候关系2.4 全球变化与陆地生态系统2.5 全球变化与水生生态系统2.6 全球变化的生物圈模型2.7 全球变化的适应对策2.8 全球变化的重要事件课程内容简介（英文）：The content of this course is the basis of theory for live science and environment science. After course teaching and course practical, the students know well the knowledge, developing tendency and research means in ecosystem ecology and global ecology. The course divides into two parts. The first is ecosystem ecology. It includes mainly the concept, elements, structure, function 功能、type and management of ecosystem. The second is global change ecology. It deals mostly with the concept and the driving factors of global change, the effect of global change on main ecosystems with varied types, the models and prognostication of global change, the response, feedback and adaptability of ecosystem on global change. The content is as follow:1. Ecosystem Ecology1.1 the concept of ecosystem1.2 the structure and principle of ecosystem1.3 the function of ecosystem1.4 the types of ecosystem1.5 ecosystem management2. Global Change Ecology2.1 the attribute of global change2.2 the driving factors of global change2.3 the relationships between vegetation, climate and global change 2.4 global change and terrestrial ecosystem2.5 global change and aquatic ecosystem2.6 modeling of global change2.7 the adaptability and countermeasure of global change2.8 the significant circumstance of global change课程名称（中文）：遗传学课程名称（英文）： genetics学分数/学时数：2/3开课单位/开课学期：生命科学学院/第六学期课程类别：必修课面向专业：生物科学及相关专业课程负责人：徐培林、吴玉萍课程内容简介（中文）：遗传学是生命科学主线.没有遗传学，生命的现象就无法解释。
全球生态学名词解释：全球生态学：研究整个地球的生态问题的生态学，又称生物圈生态学；研究全球范围内生物机体与其周围环境相互影响的过程，亦即生物圈与岩石圈、水圈和大气圈之间相互作用过程的学科。
物种：生物分类的基本单位，是能够或可能相互配育的、拥有自然种群的类群，这些类群与其他类群存在着生殖隔离。
遗传多样性：广义的遗传多样性是指地球上所有生物所携带的遗传信息的总和。
狭义的遗传多样性主要是指种内不同群体之间或同一群体内不同个体的遗传变异的总和。
生态系统多样性：生态系统是生物群落与其环境形成的生态复合体，是生命系统中重要的组织层次，是自然界的基本单位。
栖息地：又称为生境，是指生物的个体、种群或群落的生活地域的环境。
栖息地破碎化：由于人为因素或环境变化而导致景观中面积较大的自然栖息地不断被分隔破碎或生态功能降低而形成，表现在形态上的破碎化和生态功能的破碎化。
气候：气候是指对地球或者一个地区长期的、有规律性的天气特征（如温度、降雨量、风、日照和太阳光辐射等）加以概括总结，得到的大气平均状况。
气候系统：是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。
温室效应：又称“花房效应”，是大气保温效的俗称。
大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室。
乡土物种：在一个地区自然发生的物种，在长期进化历史中经自然选择而形成。
外来物种：在一定区域内历史上没有自然分布而被人类活动直接或间接引入的物种。
生物入侵：当外来物种进入一个新的地区并能存活、繁殖，形成野化种群，其种群的进一步扩散已经或即将造成明显的生态和经济后果，这一事件称为生物入侵，造成生物入侵的外来物种称之为外来入侵物种。
其他题型：作为一个独立物种，应具备哪些条件？(1)具有相对稳定的而一致的形态学特征，以便与其他物种相区别。
1.学习《全球变化生态学》这门课程的目的是？A、拓宽知识面B、增强环保意识C、全球变化与每个人息息相关2.全球气候变化目前最明显的特征是全球气候变暖？√3.到目前为止，二氧化碳在大气中的浓度约为（）。
C、万分之四4.5.生态学主要研究（）之间的关系。
C、生物和环境6.对全球生态变化影响较大的圈层主要有（）个。
D、57.全球生态变化极易导致生态入侵现象的出现。
（）×8.“地球系统科学”在什么时间被提出？D、20世纪80年代9.海底扩学说提出于（）。
A、20世纪60年代10.最早提出大陆漂移学说的人是（）魏格纳。
D、德国人11.从狭义上来讲，全球变化主要是指（）的变化导致全球气候全景的变化。
D、大气12.20世纪70年代提出的地球系统科学开始将地球作为整体性的容作为研究。
（）×13.20世纪后几十年全球变化研究发展的趋势之一是走向全球围的国际合作？√14.太阳辐射达到地球后，约有47%会被散射或反射到宇宙中。
（）×15.下列气体中不属于温室气体的是（）。
D、氩气16.国际保护臭氧层日是（）。
D、9月16日17.臭氧层的问题最早提出于（）C、1974年18.所谓的臭氧层空洞其实是臭氧层变薄，而非真正的消失。
（）√19.大气中二氧化碳的来源主要是化石燃料的燃烧及海洋的释放。
（）×20.“国际保护臭氧层日”是哪年决定的？C、1995年21.全球每年约有（）平方公里耕地变为沙漠。
C、50000-7000022.在人类释放的二氧化碳气体中，现阶段只查明了约（）二氧化碳的去向。
（）B、三分之二23.中国人工林固定的二氧化碳占森林总固定量的（）。
D、80%24.土地荒漠化造成的潜在经济损失远大于直接经济损失。
（）√25.区分扬尘和沙尘暴的标准是看能见度是否大于2公里。
（）×26.全球每年有50000平方千米-70000平方千米耕地变为沙漠。
√27.受人类砍伐和火灾的影响，过去一万年中地球森林面积缩小了（）。
1【单项选择题】以下地区中不属于水资源严重缺乏地区的是（）。
A、澳大利亚西北部B、南美洲北部C、美国西部D、中亚地区我的答案： B 得分：分2【单项选择题】受人类砍伐和火灾的影响，过去一万年中地球丛林面积减小了（）。
A、九分之一B、七分之一C、五分之一D、三分之一我的答案： D 得分：分3【判断题】物种灭绝是人类出生此后才开始的。
（）我的答案：×得分：分4【判断题】 20 世纪末处于灭绝边沿的哺乳动物超出了400 种。
（）我的答案：√1【单项选择题】地球人口从50 亿增添到 60 亿用了（）年时间。
A、8 年B、10 年C、12 年D、14 年我的答案： C 得分：分2【单项选择题】我国沿海海平面近50 年来均匀以每年（）的速度上涨。
A、1-3 毫米B、5-8 毫米C、1-3 厘米D、5-8 厘米我的答案：A得分：分3【判断题】我国正在踊跃开发可重生能源，估计2020年重生能源占到一次性能源的15%左右。
（）我的答案：√得分：分4【判断题】垃圾已经无孔不入，在太空轨道上已经有超出7000 个直径在10 厘米以上的废物碎块在高速运动。
（）我的答案：√1【单项选择题】生物圈的厚度大概为（）。
A、30 米B、300 米C、 3000 米D、30000 米我的答案： D 得分：分2【单项选择题】与外界只有能量而没有物质互换的系统是（）。
A、孤立系统B、关闭系统C、开放系统D、群系统统我的答案： B 得分：分3【判断题】大陆上地壳的均匀厚度约为35 公里，大海上均匀仅为5-8 公里。
（）我的答案：√得分：分4【判断题】地表系统指地球表面上、下拥有必定厚度的范围，包含高空但不包含内部。
（）我的答案：×1【单项选择题】盖亚假说中提出Gaia 系统中最重要的是（）。
A、水B、土壤C、植物D、微生物我的答案： D 得分：分2【单项选择题】土壤根源于（）。
A、荒漠B、大气C、岩石D、大海我的答案： C 得分：分3【单项选择题】盖亚假说主要重申的是（）。
全球生态学1.对气候变化的敏感性、适应性与脆弱性敏感性:指一个系统对气候变化的响应程度。
适应性:指系统在其运行、过程或结构中对预计或实际气候变化的可能调节程度。
脆弱性:指气候变化对一个系统的破坏程度。
它既取决于一个系统对类科学家所使用。
全球变化指由于自然和人为因素造成的全球性的环境变化，主要包括气候变化、大气组成变化，如CO2浓度及其它温室气体：指人类依据土地的特点，根据一定的经济与社会目的，采取一系列的生物和技术手段对土地进行的长期性或周期性经营活动，把土地的自然生态系统变为人工生态系统的过程。
土地覆盖(land cover)：指自然营造物和人工建筑物所覆盖的地表诸要素的综合体，包括地表植被、土壤、冰川、湖泊、沼泽湿地及各种建筑物(如道路等)，具有特定的时间和空间属性，其形态和状态可在多种时空尺度上变化。
4.温室气体与温室效应温室气体:是指在10微米附近（8~10μm）的红外光谱波长上吸收辐射、对地表有一种遮挡作用的气体，并导致地球大气的增温，如CO2,CH4,N2O,O3和H2O等。
温室效应:是指地球大气中高浓度的CO2等温室气体象温室的玻璃罩一样只允许太阳辐射到达地面，却吸收从地面反射的红外辐射，而导致地球指由流体力学方程组和热力学方程组组成的一组用于定量描述发生在大气、海洋、冰和陆地的各种过程的方程组。
该方程组可以综合地反映相耦合的大气－海洋－陆地－生物圈系统内的物理、化学、生物和社会过程的相互作用，预测大气运动的变化。
是进行天气和气候预植被：是植物生长着、繁殖着，为动物和人类提供食物与隐蔽所，并通过截留雨水与养分循环稳定土壤的植物群落。
植被区划:是在一定地段上依植被类型及其地理分布的特征划分出高、中、低各级彼此有区别、但在内部具有相对一致性的植被类型及其有规律组合的植被地理区。
植被类型是植被区划的主要依据。
植被类型：指在一定地带，由一定的植物种类组成的具有一定特征的植被型，其区系成分是植被区划的重要依据之一。
尤其重视植被的建群种、优势种以及一些“标志种”的地理－历史成分，它们对于植被区划具有标志性的意义，并可据以进行定量的统计。
7.气候－植被分类遥感是指在地面之上，根据地物在一定的电磁辐射波段内的反射或发射指生物及其群体，生命有机体的物质生产能力，随环境的不同而发生变化。
第一性生产力：指生态系统中绿色植物借助于太阳能同化CO2制造有机物的能力，亦即植物通过光合作用积累的能量是生态系统的初级能量，这种能量的积累过程为第一性生产或初级生产(Primary production)。
植物的总初级生产力(GPP:Gross Primary Productivity)：指单位时间内生物(主要是绿色植物)通过光合作用途径所固定的有机碳量，又称总第一性生产力。
植物净第一性生产力(NPP: Net Primary Productivity)：表示植物所固定的有机碳中扣除其本身的呼吸消耗部分。
这一部分用于植被的生长和生殖，也称净初级生产力。
NPP＝GPP - R A式中：R A表示自养呼吸(autotrophic respiration)，为自养生物本身呼吸作用所消耗的同化产物。
净生态系统生产力(NEP：Net Ecosystem Productivity)指单位时间单位空间内，土壤、凋落物及植物量等整个生态系统的有机物或能量的变化，亦即生态系统净初级生产力与异氧呼吸（土壤及凋落物）之差。
它表征了陆地与大气间的净碳通量或碳储量的变化速率。
NEP=(GPP-R A)-R H=NPP-R H式中:R A表示自养呼吸，R H表示异养呼吸(heterotrophic respiration)，亦即异养生物呼吸消耗量（土壤呼吸作用）。
净生物群区生产力（NBP: Net Biome Productivity）是指从净生态系统生产力中减去各类自然和人为干扰（如火灾、病虫害、动物啃食、森林间伐以及农林产品收获等）等非生物呼吸消耗后所余下的部分。
NBP = GPP-R A-R H-NR= NPP-R H-NR= NEP-NR式中：NR为非呼吸代谢消耗的光合产物。
10.模型概念：统计模型、遥感模型、过程模型；陆地表面模型、生物物理模型、生物地球化学模型统计模型：又称为气候相关模型，是利用气候因子估算植被NPP，大部分统计模型估算的结果是潜在植被生产力或称气候生产力。
是根据卫星遥感资料推算生产力，监测的有效工具。
代表模型：CASA模型，不足：还处于发展阶段，模型中许多参数的生态学意义还不清楚。
过程模型(Process-based model)：过程模型考虑生态生理和生物物理过程和这些过程确定的生产力的空间、时间特性,它根据植物生长规律，及该研究地点给定植被类型和土壤类型来模拟植被的净第一性生产力、碳及养分循环。
代表性模型：BIOME模型。
陆地表面模型(land surface models )：主要用于模拟土壤－植被－大气系统中能量、水分和动量平衡，且根据已给的植被地理分布以及土壤特征进行全球模拟。
代表性模型，如BATS模型,SiB模型,LSX模型,LSM模型不足：没有考虑对气候系统有影响的植被覆盖的潜在变化生物地理模型(biogeography model)：主要用于模拟全球植被的地理分布和植被的地理分布与气候之间的关系。
代表性模型，如DOLY模型，BIOME模型，MAPSS模型不足：没有反应植被结构与功能的综合作用。
生物地球化学模型(biogeochemistry model)：主要用于模拟植被、枯枝落叶和土壤有机质各汇内部以及各汇之间的碳和养分循环代表性模型：如CENTURY模型，TEM模型和BIOME-BGC模型不足：不能预测植被类型的变化11.全球变化陆地样带定义：由一系列沿着某种具有控制陆地生态系统结构、功能和组成、生物圈－大气圈痕量气体交换和水分循环的全球变化驱动力，一定温度、降水和土地利用梯度分布的生态研究站点、观测点和样地组成的，其长度应不小于 1000公里以确保覆盖气候和大气模式以及决策尺度，并有足够宽度（数百公里）以涵盖遥感影像范围。
12.描述和模拟生物地球化学循环的一些概念：库、通量、源、汇、收支、周转时间、循环库(reservoir)：物质在循环过程中被暂时的固定、贮存的场所称为库。
又称盒(box)或分室(compartment)指以某一物理、化学或生物特征定义的大量物质。
在特定条件下可被认为是均一的。
通量(flux)：单位时间从一个库传输到另一个库的物质量，以F表示。
汇(Sink)：进入库中的物质通量，通常以Q表示。
源(Source)：从库中流出的物质通量，常以S表示。
收支(budget)：是指一个库中的所有源和汇的总和。
周转时间(turnover time)：一个库的周转时间是指库的容量M与库所有汇S的和的比率或指库的容量M与库所有源Q之和的比率。
周转时间是指在汇保持不变且无源的条件下库被用空所需的时间。
循环(cycle)：由2个或多个相关联的库组成的系统，物质以一种循环的方式在该系统内传输。
如果所有物质在该系统内循环，则该系统是封闭系统。
二、理解1.描述地球系统及其组成特点，并指出气候系统与地球系统的异同地球系统是由大气圈、水圈、岩石圈、冰冻圈和生物圈组成的，其中岩石圈不仅包括土壤和山脉地形等，还包括深层的地壳和地幔等。
组成特点：地球系统是一个由若干个开放系统组成的准封闭系统。
其只与外界进行能量交换而基本上没有物质交换，而各个子系统则属于开放系统，彼此之间既有物质的交换又有能量的交换。
相同点：（1）二者组成成分相同，都包括大气圈、水圈（含冰雪圈）、岩石圈和生物圈；（2)二者都属于准封闭系统，与外界只有能量交换，没与物质交换；（3）二者都是很复杂的而且是高度非线性的系统；（4）二者的动力都主要来自太阳能。
不同点：（1）地球系统范围更广，除了地质过程和气候系统，还有生态系统、海洋系统以及人类作用过程等；（2）气候系统具有可预报性，地球系统没有；（3）地球系统的关键过程是能量流动和生物地球化学循环，气候系统只包括与气候相关的能量和物质的交换。
2.阐述气候－植被分类定量研究的3个阶段及其特点气候－植被分类定量研究的3个阶段：①以植被类型与气候相关性为特征的气候－植被分类阶段特点：以现实自然植被类型与气候之间的相关性为特征,还没有将对植物生理活动具有明显限制作用的气候因子作为植被分类的指标，也没有考虑植物的生长过程，是非机理性的。
②以影响植物生理活动的气候因子为指标气候－植被分类阶段特点：以对植物生理生态活动具有明显限制作用的气候因子作为气候－植被分类的指标。
这类模型又称为生物地理模型(Biogeography model)，主要描述了植被的结构特征，如叶面积指数等，不足的是这类模型关于植被类型与气候之间相互关系的描述是静态的，即植被与气候处于平衡状态，也没有反应植被的结构与功能的综合作用。
③以植被结构和功能变化为特征的气候－植被分类阶段作用：（1）可用卫星资料来判别植被的疏密度、木材产量及森林类型。
（2）根据卫星遥感资料推算生产力，是植物生物量和生产力动态监测的有效工具，如CASA模型。
（3）遥感数据比气象台站观测的数据和土壤图提供的数据精度要高。
缺陷：（1）不能协调遥感数据与其他来源的数据之间的精度。
（2）卫星资料提供的初始数据只反映土地覆盖在某一时刻的状态，并不等同于土地利用及植被分类图。
（3）分析或模拟的结果往往只适用于特定的研究区域，而不具备普适性。
（4）数据统计不能与基本的生态属性有机地联系在一起。
NBP = GPP-R A-R H-NR= NPP-R H-NR= NEP-NRNR为非呼吸代谢消耗的光合产物。
植被通过光合作用形成总初级生产力（GPP），即光合产物。
GPP是生态系统初始物质与能量，也是C循环的基础，随不同植被类型而异。
在植被GPP中，约有一半通过植被自身的呼吸作用重新回到大气中；另一部分成为植被净第一性生产力（NPP），植物利用来生长和繁殖。
植物生长形成的有机碳即植被净第一性生产力(NPP)流向主要有两种：1.大部分以凋落物的形式进入地表，它们或成为土壤有机质的一部分或以凋落物分解形式回到大气；2.其余部分则成为系统的净生态系统生产力（NEP），构成植物的生物量。
净生物群区生产力(NBP)：指从NEP中减去自然和人为干扰(如火灾、病虫害、动物啃食、森林间伐以及农林产品收获等)等非生物呼吸消耗后所余下的部分。
（1）是认识生态系统的关键：许多生态现象和资源管理问题包含了许多相互作用，凭借目前关于生态系统的认识对于生态系统过程的预测还很困难。
（2）是理解自然的有效方法：对了解很有限的复杂现象，试图凭借简单的假设或因果推理来进行解释是不可能的。
