自然地理学-12.碳循环与全球变化

生态系统碳循环与全球变化的关系研究随着工业化进程的加速，大量的化石燃料被燃烧，导致大气中的CO2浓度不断上升，全球气候变暖加剧，海平面上升，灾难频发。

为了应对全球变化的挑战，对于生态系统碳循环与全球变化的关系进行深入研究，也就显得尤为重要。

碳循环是什么？碳循环是指大气、海洋、陆地生态系统之间，碳物质在其中的循环过程。

它包括三个部分：大气碳、植物生物量碳和枯萎腐殖质碳。

在大气中，二氧化碳的浓度持续上升，使得全球生态系统碳循环发生了变化。

碳物质的输入和输出都与全球变化有着密切的关系。

生态系统碳循环是如何影响全球变化的？生态系统的碳循环直接影响全球变化中的许多要素，例如气候、海平面、生物多样性、生产力等等。

以下是一些常见的情况：1. 借助植物植物积极吸收二氧化碳，在光合作用中将二氧化碳转化为有机物，并通过呼吸作用释放出氧气。

植物的生产量会随着二氧化碳浓度的升高而增加。

这也是为什么一些地区的森林可长时间储存大量的二氧化碳的原因。

2. 森林伐木森林资源被广泛利用，伐木导致大量的二氧化碳释放。

尤其是热带雨林的砍伐，它们的碳库相当于全球的18个人均碳排放，对全球变化和碳交换有着极为重要的意义。

3. 土壤呼吸土壤中存储的碳物质是全球碳储量中最大的一部分之一。

随着全球变化，土壤中的呼吸作用加强，使得土壤中的碳物质释放出来，对全球变化产生了直接的影响。

4. 海洋吸收二氧化碳海洋的碳循环是全球碳循环中最大的一部分，海洋中有着比大气和陆地更多的碳物质储存。

海洋吸收二氧化碳，减少了二氧化碳污染物在大气中所带来的负面影响，但同时海洋温度升高，对水生物和沿海居民产生了负面影响。

总的来说，生态系统碳循环和全球变化存在很大的联系。

特别是将碳物质的分布和流动视作生态系统的一部分，从而可以更好地理解全球变化的运作机制，预测气候变化趋势，改进森林经营管理，对于国家应对全球变化产生的挑战具有重要意义。

面对全球变化的挑战，生态系统碳循环的深入研究更是显得尤为重要。

全球变化与生物地球化学循环随着人类社会的快速发展，全球变化问题日益受到关注。

全球变化主要包括气候变化、大气污染和物种消失等方面的变化。

而生物地球化学循环是指物质在地球上的循环过程，包括碳循环、氮循环和磷循环等。

全球变化与生物地球化学循环之间存在着密切的关系。

本文将从全球变化的影响、生物地球化学循环的重要性以及二者之间的相互作用等方面进行探讨。

首先，全球变化对生物地球化学循环产生了显著影响。

气候变化是全球变化的关键要素之一，而碳循环是地球上最重要的循环之一。

气候变化导致了温度的升高和降水模式的改变，进而影响了植物的生长和分解速率。

植物通过光合作用吸收二氧化碳，将其转化为有机物，并释放氧气。

然而，温度升高会加快植物的光合作用速率，导致植物对二氧化碳的吸收和固定能力增强，从而促进碳循环。

与此同时，由于温室气体的排放导致温室效应加剧，全球气候变暖，使得冰川融化、海平面上升等现象频繁发生，对土壤碳储存和氮循环等生物地球化学循环过程产生直接影响。

其次，生物地球化学循环对于全球变化具有重要作用。

生物地球化学循环是地球生命系统的基础，维持着地球生态系统的稳定性。

其中，氮循环是生命体所需的营养元素，直接影响着植物的生长和动物的繁殖。

氮化合物的过量释放会导致水体和土壤的富营养化，造成藻类过度生长，对水质造成污染，形成"赤潮"等现象。

另外，碳循环是影响全球气候变化最重要的循环之一。

通过生物地球化学循环，二氧化碳被吸收和释放，在地球大气系统中维持着稳定的碳平衡。

植物通过光合作用吸收大量的二氧化碳，将其转化为有机物固定在植物体内，同时释放氧气。

这一过程对于减缓温室气体的排放，稳定地球气候具有重要的意义。

最后，全球变化与生物地球化学循环之间存在着密切的相互作用。

全球变化改变了地球的物质循环模式，从而进一步加剧了全球变化问题。

例如，温度升高导致海洋的水温上升，进而影响海洋生态系统中的生物地球化学循环。

海洋的温度升高会减缓大部分海洋生物的生长和代谢过程，从而影响二氧化碳的固定和氧的释放。

碳循环与全球气候变暖研究综述李镜尧*(华东师范大学资源与环境科学学院地理系，上海200062）摘要：九十年代以来，大量观测和研究表明全球气候逐渐变暖，并同时导致其他一系列的全球变化问题。

CO2作为主要的温室气体之一，越来越受到人们的重视，碳循环也成为了国际全球变化研究的重要主题。

笔者总结了当前国际上有关碳循环与全球气候变暖研究的主要内容和研究方法.主要包括：（1)人类活动对碳排放的影响;(2）森林生态系统的碳循环与管理；（3)河流碳循环对全球变化的影响；（4）土壤呼吸作用和全球碳循环。

在总结了碳循环与全球气候变化研究动态的同时,提出了今后研究中应该重视的问题。

关键词:碳循环；全球变化；人类活动0 引言气候变暖近年来一直是全球变化领域研究热点和国际环境谈判的焦点[1].IPCC第四次评估报告表明：1906～2005年，地表平均温度已经上升了0。

74℃［2]；世界气象组织评估认为，2010年为全球有记录以来最热年份，比1961～1990年间平均气温高了0。

53℃，中国2010年平均气温较常年偏高0.7℃，是1961年以来第十个最暖年，也是第十四个连续气温偏高年[3]。

全球气候变暖的主要原因有人为因素也有自然因素，虽然究竟哪类因素起主导作用任然存在争议，但这不属于本文讨论范围，笔者认为人类活动与温室效应的影响是导致气候变暖的主要原因.地球温室效应是由于人类在长期生产和生活叶，不断向大气层大量排放各种各样有害气体而造成的.在这些有害气体中，最主要的是二氧化碳。

此外，还有氟、氯化碳、臭氧、甲烷、氢氧化物、氯化物等40多种微量气体。

二氧化碳等有害气体不能吸收太阳短波辐射，而让太阳热辐射顺利通过大气层到达地而,而且它们能够吸收大部分地面长波辐射，而使地面辐射热无法散发到外层间去，像温室的作用一样,从而导致地面和低层大气温度逐渐升高［4］.这就是地球温室效应.因气温效应的气体称为温室效应气体。

人类活动通过化石燃料的燃烧以及将森林、草原转换成农业或其它低生物量的生态系统，将岩石、有机体以及土壤中的有机碳以CO2的形式释放到大气中从而增加大气中CO2的含量。

地球化学中的碳循环与全球变化碳是生命中不可缺少的元素之一，它在地球上的循环过程被称为碳循环。

在碳循环中，碳通常以三种形式存在：二氧化碳、甲烷和生物有机体。

这三种形式的转化和循环直接影响着地球的气候和生态系统。

碳循环的过程可以概括为碳固定、碳蓄积、碳交换和碳释放四个环节。

碳固定是指将二氧化碳通过光合作用转化为植物有机物的过程，该过程在陆地和海洋上都有发生。

碳蓄积指的是碳在地球上的不同储存方式，如化石燃料、土壤有机质、海洋或湖泊沉积物等。

碳交换是指碳储存在不同储存体中的转移过程，如大气二氧化碳的吸收和排放、植物有机物的分解等。

碳释放是指各种储存体向大气中释放碳的过程。

碳循环与全球变化密切相关。

人类活动通过燃烧化石燃料、大规模砍伐森林、过度畜牧和大规模排放温室气体等活动，改变了地球上的碳循环过程。

导致了全球气候变化和生态系统变化，如海平面上升、气温上升和降水模式变化等。

碳固定是碳循环的重点和基础。

光合作用可以将二氧化碳转化为植物有机物，并在此过程中将光能转化为生物能。

植物有机物的转化可以通过呼吸作用、分解、火灾等过程释放二氧化碳。

因此，光合作用和植物有机物的转化是碳循环中的关键过程，这也是植物与气候变化相关的重要因素。

然而，由于过度的人类活动和气候变化，碳固定过程正在受到威胁。

全球变暖和极端气候事件的频繁发生，如干旱和洪涝灾害，已经对植物的生长和分布产生了显著影响。

同时，各种自然和人为的干扰因素，如土地利用变化、生物入侵、污染物等都会影响植物的生态效应和碳固定过程。

碳释放是碳循环的另一个关键环节。

因为碳在各种储存体中的含量和形式不同，导致了碳释放的形式也多种多样。

例如，化石燃料的燃烧是二氧化碳向大气中排放的主要来源。

另外，土壤有机碳的过度耕作和作物收割、森林的大规模砍伐，也会导致二氧化碳的释放。

此外，甲烷的释放也是全球变化的一个重要因素，尤其是森林和湿地。

为了应对全球变化和减缓碳排放，许多国家和地区都在采取行动。

《全球变化》课程教学大纲课程编码：12014007课程名称：全球变化英文名称：Global Change课程类型：专业核心课总学时：64讲课学时： 50 讨论：14学分数：4适用对象：地理科学、资源环境与城乡规划先修课程：自然地理学、人文地理学、经济地理学、自然资源学原理执笔人：陈永金审核人：张金萍一、课程性质、目的和任务全球变化是目前全人类对地球知识关注的焦点，它是一种新的地球观，以地球系统的概念为基础，从整体上研究地球系统在各个时间尺度上随时间的变化，集中研究那些把系统中所有部分紧密地联系在一起的、并导致系统发生变化的过程和机制。

人类活动导致的全球变化及人类对全球变化的适应受到特别的关注。

狭义理解的全球变化主要是指人类生存环境的恶化。

该课程阐述了地表自然环境在历经了漫长的演化过程后，随着人类的出现和人类文明的高度发展，受到的人类活动深刻影响。

阐明人类赖以生存的地表环境的自然演化过程、全球环境的控制因子（太阳辐射、大气、海洋、冰川等）的相互作用机理及其反馈机制、环境变化对人类社会已经或可能造成的影响和人类在发展过程中如何实现人类与自然协调相处等重大科学问题。

二、课程教学和教改基本要求通过课程的学习，使同学了解在全球尺度上的由于自然和人为原因造成的环境变化问题的实质以及人类如何应对全球环境变化问题，帮助学生从时间维认识地理环境的过程、区域特征的形成以及人地关系等问题，使学生建立起地理科学是时空耦合的综合科学的观念。

增强学生关注地球、关注环境和从整个地球系统认识环境变化的意识。

讲课过程中重视学生的参与，实行探究式学习课堂教学模式改革，重视理论与实践的结合，通过作业、报告等将知识技能转化成自身素质。

三、课程各章重点与难点第一章地球系统与全球变化一、本章重点：地球系统的构成全球变化研究内容二、本章难点：三、教学要求：掌握地球系统的概念与组成，理解全球变化的内涵以及全球变化研究内容，了解全球变化主要时空特征。

全球变化对陆地生态系统碳循环的影响及其机制分析随着工业化的快速发展和经济的繁荣，全球变化已经成为当今世界面临的重要挑战。

全球变化的根源是人类活动对自然生态系统的破坏，而陆地生态系统是地球生命支撑系统之一，其对全球碳循环的贡献至关重要。

本文将介绍全球变化对陆地生态系统碳循环的影响及其机制分析。

一、全球变化对陆地生态系统碳循环的影响（一）降水和气温变化众所周知，气候变化会导致全球气温变暖和降水变化，这些变化直接影响着陆地生态系统。

气候变暖导致陆地生态系统蒸散作用增加，植物呼吸作用也逐渐增强，因此碳排放量增加，从而导致二氧化碳浓度的增加。

同时，气温上升还导致土壤温度升高，矿化作用加速，有机碳的分解加快，这也会导致土壤二氧化碳排放。

（二）人类活动全球变化的另一大原因是人类的活动。

人类活动如林地砍伐、草原放牧、农业生产等，都会对陆地生态系统造成一定的影响，导致土壤有机碳分解和二氧化碳排放。

尤其是森林砍伐和土地利用变化，对碳循环影响最为明显。

（三）自然灾害自然灾害如火灾、洪水等也会对陆地生态系统造成重大影响。

灾害过后，枯萎植被逐渐分解，这会导致大量碳排放，同时也破坏了生态系统碳固定能力。

二、全球变化对陆地生态系统碳循环的机制分析（一）植被因子和土壤因子的协同作用相比于植被因子，土壤因子对生态系统碳吸收和排放扮演着更为重要的角色。

土壤中的有机碳含量越高，其对碳循环的贡献就越大。

同时，植被对土壤中的有机碳含量也会有很大的影响，一方面植物会通过根系将碳输送到土壤中，另一方面枯萎植被的分解也会导致碳排放。

因此，植被和土壤因素两者之间的协同作用对生态系统碳循环影响极大。

（二）人类活动影响下的碳循环在现代人类社会，人类活动对生态系统的影响主要表现在土地利用变化、林地砍伐、农业生产、使用化肥等方面。

特别是在农业生产中，过量的化肥使用会导致土壤有机碳的流失，这对生态系统的碳固定和排放都造成了负面影响。

另一方面，人类活动也可以通过生态修复等措施来达到良好的碳循环效果。

生物碳循环与全球变化生物碳循环是地球生态系统中一个十分复杂的过程，它涉及到植物、动物、微生物等许多生物体之间的相互作用。

生物碳循环的关键是碳的转换与循环，而这种碳的转化和循环直接影响全球的大气环境、水文循环和地球气候。

随着全球气候变化问题的持续发展，生物碳循环对人类和地球变化的重要性越来越突出。

首先，我们需要理解生物碳循环中的一些基本概念和过程。

从一个概念上看，生物碳循环是指生物体（如植物、动物、微生物等）中的碳元素在不同环境下的转换与循环，包括生物体内的碳交换、生物体与相邻环境的速率不同、生物体的死亡和腐烂、碳长期存储在土壤等过程。

换句话说，生物碳循环是一种区域性和全球性的过程，它不仅发生在陆地和海洋生态系统中，也涉及到人类活动的影响。

在这个过程中，植物是最具有代表性生物体，因为它们可以吸收和转化二氧化碳（CO2）。

通过光合作用反应，植物补充自己的能量和营养，同时将大气中的CO2通过气孔吸入新鲜的空气，并在叶绿体内转化为一些复合有机物质。

植物的生长是一个长期的过程，其间在不同的生长阶段，它们所吸收的CO2、氮、磷等元素的形式和数量都会发生变化。

此外，由于植物长时间受到气象因素和土地管理等影响，它们的生长状况也会产生变化，这些因素都对生物碳循环产生了直接或间接的影响。

不论植物在何种条件下生长，当它们死亡或变老时，所释放的CO2又重新进入大气，并成为一个新的碳循环。

当生物体死亡，从植物、动物和微生物等生物体中释放的CO2组成了一个有机质层，这层有机质可以部分地改变土壤中的pH值，然后是其它生物利用，包括细菌、真菌和动物等。

这些生物体不仅将碳循环了，还将氧气、水分和空气有机地结合起来，把生态系统所需的有机物或营养物质保留下来。

如果这种循环过程受到破坏或受到过量的人为干扰，它对生态系统、生物多样性、土地使用和人类健康都会产生广泛而显著的影响。

例如，过度开垦和森林采伐等现象使得森林面积减少，因而减少了全球反应光合作用的可用表面积及二氧化碳固定能力。

全球碳循环及其变化和影响***(西北大学地质学系地质学基地班;2009110***)摘要全球碳循环研究是全球变化科学中的研究重点之一,尤其是随着近些年温室效应的加强及人类活动对碳循环的影响,全球碳循环体系中,已经发生了初步的变化,作为全球主要碳库的大气、海洋、陆地的作用也在发生变化，主要表现在：（1）陆地由最初的碳汇逐渐转变成现在的弱碳源；（2）大洋作为全球碳循环中最主要的碳汇的作用在减弱；（3）大气中的CO2明显增多，其成为了主要的碳汇。

这些变化对自然界的演化、对人类的生存、对环境等都有着严重的影响，为了了解这些变化产生的原因及减缓这些变化，我们有必要对全球碳循环作进一步的了解，本文将分别从草地、森林、海洋、气候等几个方面去探讨引起碳循环及其变化的原因，并对减缓碳循环变化提出几点看法及建议。

关键词碳库；碳循环；碳源；碳汇；气候变暖为了研究碳循环，我们首先要了解一下地球上的碳库。

在碳循环过程中，我们所计算的是碳参与的数量而不是二氧化碳的数量。

地球上总共约1017吨的碳，他们中的大部分都以化石燃料和石灰岩等碳酸盐岩石的形式存在。

碳、煤、石油和天然气等化石燃料含有4×1012吨的碳，他们大部分由植物的遗骸分解后形成。

甲烷水合物含有的碳为8×1012吨，它们主要存在于冰晶结构之中，分布于海底和部分的陆地沉积岩中。

岩石、化石燃料、和甲烷水合物组成了地质碳库。

大气中的碳库含量也达到了7300亿吨（受四季气候波动），主要是二氧化碳。

其实，地球上大部分的碳还是贮存在海洋中。

空气中的二氧化碳溶解于水后形成溶解的无机碳（DIC）。

另外，水中的微生物、植物和动物的身体组织里也含有碳。

它们所产生的废物及死后的遗骸等也含有碳并溶解于水，被称为溶解的有机碳（DOC）。

河水将无机碳和有机碳带入海洋，所以海洋中的碳库大约是3.8万亿吨。

此外，陆地上的碳库由土壤和有机物组成，其中土壤中的碳含量为1.5万亿吨（一部分是有机物死亡后分解产生的碳；另一部分是土壤颗粒间的空隙容量所吸收的大气中的二氧化碳），有机物所含的碳为5000亿吨，其中大部分来自于植物。