《生态与气候变化》课件

生态与气候变化本课件旨在全面介绍生态系统与气候变化之间的协同关系，帮助我们理解当今地球环境面临的挑战通过系统化的讲解，我们将探索生态系统与气候变化的相互作用、影响以及应对策略课件共包含50页内容，从基础概念入手，逐步深入讨论气候变化的驱动机制、生态系统受到的影响，以及人类社会如何应对这一全球性挑战通过学习，我们将深入理解生态与气候变化的复杂关系，提高环境保护意识目录基础概念与现状介绍生态系统基本组成、气候系统及其变化现状，建立对生态与气候关系的基础认识气候变化的驱动与机制探讨自然因素与人为因素如何推动气候变化，解析温室效应、碳循环等关键机制生态系统的影响与案例分析气候变化对不同生态系统的影响，通过全球和中国案例展示实际后果应对策略与未来展望介绍国际社会和中国在应对气候变化方面的政策与行动，展望未来合作前景生态系统概述能量流动太阳能通过光合作用转化成有机物物质循环碳、氮、水等元素在系统内循环流动食物网关系生产者、消费者、分解者相互联系生态系统组成生物群落与其环境共同构成功能单元生态系统是指在特定环境中，生物与周围非生物环境相互作用形成的功能单元其中生物之间通过食物链和食物网建立联系，而物质与能量则通过复杂的网络不断流动与循环，维持着整个系统的平衡与稳定生物圈与地球系统生物圈水圈地球上所有生物及其活动范围海洋、河流、湖泊、地下水等组成大气圈岩石圈包围地球的气体层地球表层岩石层与土壤系统生物圈是地球上最大的生态系统，包含了所有生命体存在的区域它与地球其他圈层（大气圈、水圈、岩石圈）密切相互作用，共同构成了一个复杂而统一的地球系统在这个系统中，生物与非生物环境相互影响、协同进化，形成了现今地球独特的生态环境理解这种相互作用对于研究气候变化及其影响至关重要全球生态系统类型地球上的生态系统多种多样，主要包括森林、草原、湿地、沙漠、海洋等类型每种生态系统都有其独特的气候条件、生物组成和生态功能森林生态系统主要分布于热带、亚热带和温带地区，是重要的碳汇；草原生态系统广布于大陆内部；湿地系统在水陆交界处形成；沙漠系统则在干旱区域发展；而海洋生态系统则占据了地球表面的大部分区域，对全球气候调节具有重要作用什么是气候、气候系统大气圈气候系统的核心组成，包含各种气体、云和气溶胶水圈地球表面液态水体，调节热量分布冰冻圈包括极地冰盖、冰川和季节性积雪岩石圈地球表面的土地和山脉生物圈所有生物及其活动气候是指一个地区长期（通常为30年）的天气平均状态及其变率，而天气则是大气状态的短期表现气候系统由五大组成部分相互作用而成，它们共同决定了地球表面的气候特征理解气候系统的各组成部分及其相互作用，对于研究气候变化的机制与影响至关重要这些组成部分通过复杂的物理、化学和生物过程相互影响，共同塑造地球气候全球气候类型分布热带气候温带气候赤道附近区域，常年高温多主要分布在中纬度地区，四季雨，季节变化不明显，是热带分明，降水适中包括地中海雨林和季雨林的主要分布区气候、温带海洋性气候、温带包括热带雨林气候、热带季雨大陆性气候和温带季风气候等气候和热带草原气候类型寒带气候高纬度地区，气温极低，生长期短包括亚极地针叶林气候、苔原气候和极地气候等类型全球气候类型的分布受到太阳辐射、大气环流、海陆分布、地形等因素的共同影响其中，气压带和风带的影响尤为显著，它们决定了各区域的气温和降水特征气候变化的定义气候变化气候变率指气候状态的任何显著变化，持续较长时间（通常为十年或更指气候状态在所有时间和空间尺度上的自然变化，通常表现为年际长），可能由自然过程或人类活动引起间气候状态的波动根据《联合国气候变化框架公约》，气候变化特指由人类活动直接这种变化主要源于气候系统内部过程的自然波动，如厄尔尼诺南方或间接导致的、改变全球大气组成的气候变化，叠加于自然气候变涛动，不一定反映长期趋势气候变率与气候变化的区别在于其时率之上间尺度和持久性近百年来，全球气候呈现出明显的变暖趋势，这种变化不同于自然气候变率，具有持续性和方向性，已成为国际社会共同关注的重大问题气候变化的主要表现全球均温升高极端气候频发根据世界气象组织数据，工业热浪、干旱、暴雨、寒潮等极革命以来全球平均温度已上升端天气事件发生频率与强度明约

1.1°C近几十年来，变暖速显增加例如，全球热浪天数率明显加快，2011-2020年是在过去50年中增加了近一倍，有记录以来最暖的十年极端降水事件增加了约30%降水格局变化全球降水分布发生显著变化，湿润地区变得更湿，干旱地区变得更干季风系统强度和时间也出现异常，导致农业生产面临更大挑战除此之外，气候变化还表现为海平面上升、北极海冰减少、冰川退缩等现象，这些变化共同构成了全球气候变暖的证据链，对生态系统和人类社会产生深远影响气候变化的监测与数据近期重大气候事件举例年全球极端高温20162016年被记录为有气象记录以来最热的一年，全球平均温度比工业化前水平高出约

1.1°C北极地区温度比平均水平高出3°C以上，引发广泛关注年超强飓风季2017-20182017年大西洋飓风季出现了艾尔玛、哈维和玛丽亚等多个超强飓风，造成巨大人员伤亡和经济损失这些极端天气事件的强度被认为与海洋温度升高有关年欧洲极端洪水20212021年7月，德国和比利时等欧洲国家遭遇百年一遇的洪水灾害，造成超过200人死亡科学家分析认为，气候变化使得这类极端降水事件的发生概率增加了

1.2至9倍这些极端气候事件的频繁发生不仅造成了巨大的经济损失和人员伤亡，也为我们敲响了气候变化加速的警钟通过分析这些事件，科学家们正在更好地理解气候变化与极端天气之间的关联中国生态与气候现状主要生态区概况典型气候区及代表性数据中国幅员辽阔，生态系统类型多样，从北到南依次分布有寒温带针中国气候类型丰富，从北到南跨越寒温带、温带、亚热带和热带气叶林、温带落叶阔叶林、亚热带常绿阔叶林和热带雨林等候带近50年来，中国年平均气温上升了约

1.4°C，高于全球平均水平西北地区以荒漠和草原为主，青藏高原则是高寒生态系统的代表这些生态区各具特色，共同构成了中国丰富的生态景观北方地区干旱化趋势明显，降水减少；而南方极端降水事件增多，导致洪涝灾害频发青藏高原作为亚洲水塔，其变暖速率是全球平均水平的两倍以上中国作为一个发展中大国，既面临着自身生态保护和气候变化的严峻挑战，也正积极参与全球气候治理理解中国的生态与气候现状，对于制定针对性的应对策略具有重要意义气候变化的自然驱动因素太阳活动变化太阳辐射是地球能量的最主要来源，太阳活动的周期性变化（如11年太阳黑子周期）会影响到达地球的辐射量，从而对气候产生影响历史上的小冰期就可能与太阳活动极小期有关火山喷发大型火山喷发会向大气中注入大量硫化物气溶胶，这些气溶胶可以反射太阳辐射，导致全球短期降温例如，1991年菲律宾皮纳图博火山喷发后，全球平均温度在次年下降了约

0.5°C地球轨道参数地球绕太阳运行的轨道周期性变化（米兰科维奇周期），包括轨道偏心率、地轴倾角和岁差，这些变化会影响地球接收的太阳辐射分布，是冰期-间冰期循环的主要驱动因素，但其影响在万年尺度上虽然这些自然因素在漫长的地质历史中曾多次导致气候变化，但它们无法解释近百年来观测到的快速变暖趋势科学研究表明，当代气候变化主要由人类活动引起，尤其是温室气体排放的增加人为驱动力温室气体排放全球升温的科学依据观测证据全球气温、海洋热含量、极地冰盖融化和海平面上升等多项观测指标均显示出一致的变暖趋势这些观测数据来自不同国家和机构，使用不同的测量方法，但结果高度一致历史气候重建通过树轮、冰芯、珊瑚和沉积物等代用资料重建的历史气候记录表明，当前升温速率远高于过去几千年中的任何时期这表明近期变暖不太可能是自然变率的结果气候模型模拟当仅考虑自然因素时，气候模型无法重现观测到的变暖趋势；只有加入人为温室气体排放因素，模型结果才与观测数据吻合这种归因分析是确定人类活动对气候变化贡献的关键方法政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告明确指出人类影响已经使大气、海洋和陆地变暖是毋庸置疑的，并以极高置信度确认人类活动是当前全球变暖的主要驱动力这一结论代表了全球气候科学界的共识温室效应原理太阳辐射进入短波太阳辐射穿过大气层到达地表，部分被反射回太空，部分被地表吸收地表再辐射地表吸收太阳能后变暖，以长波红外辐射形式向太空释放热量温室气体吸收大气中的温室气体（二氧化碳、甲烷等）吸收部分长波辐射，阻止热量直接逃逸到太空热能再分配被温室气体吸收的能量部分重新向地表辐射，导致地表和低层大气进一步升温温室效应是地球气候系统的自然过程，没有它，地表平均温度将比现在低约33°C，不适合生命存在但人类活动增加的温室气体浓度强化了这一效应，导致更多热量被滞留在地球系统中主要温室气体包括水汽（最丰富但人类影响有限）、二氧化碳（浓度最高的人为温室气体）、甲烷（单位质量温室效应是CO₂的28倍）和氧化亚氮（单位质量温室效应是CO₂的265倍）全球碳循环简述大气碳库陆地碳库大气中主要以二氧化碳形式存在，约850吉吨植被和土壤中储存约2500吉吨碳碳人类活动海洋碳库每年释放约10吉吨碳进入大气海洋中溶解的无机碳约38000吉吨碳循环是地球系统中最重要的生物地球化学循环之一在自然状态下，大气、陆地生态系统和海洋之间的碳交换基本平衡植物通过光合作用从大气中吸收二氧化碳，动物和微生物通过呼吸将碳返回大气人类活动主要通过两种方式干扰碳循环一是燃烧化石燃料，将埋藏数百万年的碳释放到大气中；二是改变土地利用方式，减少了陆地生态系统储存碳的能力目前，约有45%的人为碳排放留在大气中，30%被海洋吸收，25%被陆地生态系统吸收其他大气成分影响气溶胶的双重作用大气气溶胶（悬浮微粒）对气候有复杂影响硫酸盐等反射性气溶胶可以散射太阳辐射，产生降温效应；而黑碳等吸收性气溶胶则吸收太阳辐射，产生增温效应气溶胶还能作为云凝结核，影响云的形成过程和微物理特性，进而影响地球辐射平衡总体而言，人为气溶胶的净效应是冷却地球系统，部分抵消了温室气体的增温效应臭氧变化的影响臭氧在不同高度有不同作用平流层臭氧减少（臭氧洞）使更多紫外线到达地表，而对温度影响较小；对流层臭氧（地面附近）增加则是一种强效温室气体，对气候变暖有贡献人类活动产生的空气污染物（如氮氧化物、挥发性有机物）是增加对流层臭氧的主要原因同时，气候变化也会通过温度、辐射和大气循环的变化反过来影响臭氧的分布研究这些复杂的气候强迫因子及其相互作用对于准确理解和预测气候变化至关重要与二氧化碳相比，气溶胶和臭氧的大气寿命较短，减少这些短寿命气候强迫因子的排放可能带来更快的气候效益气候变化与海洋海洋升温1海洋吸收了超过90%的多余热量海洋酸化吸收CO₂导致pH值下降约

0.1个单位海平面上升热膨胀和冰川融化导致海平面上升洋流变化温盐环流可能减弱，影响全球气候海洋覆盖了地球表面的71%，是全球气候系统的关键组成部分自1970年代以来，海洋一直在吸收全球变暖产生的多余热量，减缓了大气温度上升的速度，但这导致了海洋生态系统面临严峻挑战同时，海洋每年吸收约25%的人为二氧化碳排放，导致海水酸化这种酸化对贝类、珊瑚等钙化生物构成威胁，影响整个海洋食物网海洋温度和化学性质的变化，加上海平面上升，正在改变全球海洋生态系统的结构和功能极端气候事件机制热浪高压系统长时间停滞，热量累积；干燥土壤减少蒸发冷却；热岛效应在城市地区加剧高温气候变暖使热浪频率增加30%-50%，强度也明显提高暴雨气温升高使大气含水量增加（每升温1°C，大气持水能力增加约7%）；极端降水事件强度和频率增加；洪水风险上升干旱高温加速水分蒸发；降水型态改变导致干湿季更加极端；土壤水分减少农业干旱和生态干旱风险增加厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）是影响全球气候的重要自然变率模式在厄尔尼诺期间，热带太平洋东部海温异常升高，导致全球多地降水和温度异常气候变化可能会影响ENSO的强度和频率，使其波动更加剧烈理解极端气候事件的机制有助于提高预测和防范能力科学研究表明，气候变化正在改变极端事件的基线，使得过去被视为罕见的极端事件变得更加常见，给社会和生态系统带来更大挑战全球气候模型简介气候模型原理排放情景全球气候模型（GCM）是基于流体力学、热力学和辐射传输等物为了预测未来气候变化，科学家们设计了不同的温室气体排放情理定律开发的数学模型，通过计算机模拟地球气候系统的行为景模型将地球表面和大气分割成三维网格，每个网格点上计算温度、•代表性浓度路径（RCP）基于辐射强迫设定，如RCP

2.6湿度、风速等变量的演变现代气候模型不仅包含大气过程，还集（低排放）、RCP

8.5（高排放）成了海洋、陆地、冰雪和生物圈的相互作用•共享社会经济路径（SSP）考虑社会经济发展因素，如SSP1（可持续发展）、SSP5（化石燃料密集型发展）这些情景代表了人类社会可能采取的不同发展道路，及其对气候系统的影响气候模型是理解过去气候变化和预测未来气候的重要工具虽然不同模型在细节上可能有差异，但在大尺度气候变化趋势上达成了高度一致的结论，为气候政策制定提供了科学依据未来气候变化预测结果°

1.5-

5.7C全球升温范围到2100年与工业化前水平相比

0.28-

1.01m海平面上升21世纪末相对于1995-2014年倍2-4极端高温增加极端高温事件频率增加倍数70%生物多样性损失高温情景下可能丧失物种比例IPCC第六次评估报告预测，在所有排放情景下，全球温度将继续上升至少到本世纪中叶在低排放情景下，温度升幅可能限制在

1.5°C左右；而在高排放情景下，本世纪末可能达到4°C以上气候变化将使极端天气事件更加频繁和强烈高温热浪的频率可能增加2-4倍，极端降水事件强度增加7%-14%，而热带气旋中心降水率可能增加约15%这些变化对生态系统和人类社会构成严峻挑战，突显了采取紧急减排行动的必要性生态系统对气候变化的敏感性温度敏感性降水敏感性自动调节能力温度是影响生物分布和生理活动的关键降水格局的变化直接影响水资源可用性生态系统具有一定的自我调节能力，可因素气温升高加速了植物的生长和呼和生态系统的功能降水减少导致干旱以适应一定范围内的环境变化这种能吸速率，改变了生物物候期，如开花、加剧，影响植物生长和物种组成；而降力取决于生物多样性水平、遗传多样授粉和迁徙时间，打破了生物间的协同水增加或极端降水事件则可能导致洪涝性、系统复杂性等因素然而，快速的关系同时，高温也增加了生物体的热灾害，破坏栖息地，加剧土壤侵蚀气候变化可能超出许多生态系统的适应应激风险能力，导致功能退化不同生态系统对气候变化的敏感性各异一般而言，极地、高山、珊瑚礁和干旱区生态系统对气候变化最为敏感，而温带森林和深海生态系统相对稳定了解这些差异对于制定有针对性的保护策略至关重要主要生态系统的气候响应森林生态系统温带森林边界向高纬度和高海拔移动，每十年移动约10-40公里森林结构和组成发生变化，耐旱物种比例增加北方森林生长季延长，但病虫害和火灾风险也随之增加湿地生态系统全球湿地面积持续减少，气候变化加速了这一趋势高温和蒸发增加导致湿地干化，淡水湿地面积在过去100年减少了约50%湿地碳储量释放，从碳汇转变为碳源荒漠生态系统气候变暖和降水减少导致全球荒漠化进程加速荒漠边缘地区的脆弱生态系统退化，生物多样性锐减中国西北地区荒漠化面积在过去50年扩大了约15%，影响农牧业生产和居民生活气候变化正以前所未有的速度改变全球生态系统这些变化不仅影响生态系统本身，还通过反馈机制影响气候系统例如，森林退化减弱了陆地碳汇，而永久冻土融化释放甲烷，都会进一步加剧气候变暖物种多样性变化植被带分布变化气候变暖导致全球植被带向高纬度和高海拔移动在我国，北方针叶林向北推进了约200公里；青藏高原林线上移了约80-100米；南方亚热带常绿阔叶林北界北移约100公里；内蒙古草原与农业交错带向西北推进这种快速的植被带移动给许多物种带来了巨大的生存压力对于生长缓慢的树种、迁移能力弱的物种以及已经处于山顶或高纬度地区的物种而言，它们难以适应这种变化，面临局部灭绝的风险同时，植被带的移动也改变了生态系统的结构和功能，影响生态系统提供的各种服务水资源与水生态变化冰川消融全球山地冰川普遍退缩，青藏高原冰川面积减少约18%冰川消融短期内增加径流，长期将导致水资源减少径流变化降水格局改变导致径流季节性分配变化北方地区径流量减少，南方洪水频率增加水文极端事件更加频繁湖泊萎缩内陆湖泊因高温蒸发和降水减少而萎缩例如，近50年来中国西北内陆湖泊面积减少约30%，水质恶化湿地退化气候变化加速湿地干化和退化，三江平原湿地面积减少约50%湿地生物多样性下降，碳储量减少水资源变化直接影响人类社会和生态系统健康气候变化通过改变降水模式、加速蒸发和改变融雪时间，使水资源时空分布更加不均这不仅加剧了水资源短缺地区的压力，也通过改变水生态系统结构影响了水质和水生生物多样性土壤与碳储存土壤有机质变化陆地碳汇变化气候变暖加速了土壤有机质的分解研究表明，全球土壤温度每上陆地生态系统是重要的碳汇，每年吸收约25%的人为二氧化碳排升1°C，土壤呼吸速率可能增加10%-20%，导致更多的碳释放到大放森林、草原、湿地和农田土壤共储存约2500吉吨碳，是大气气中碳含量的三倍多土壤水分的变化也影响有机质分解在干旱地区，水分减少抑制了气候变化通过多种途径削弱了陆地碳汇能力高温增加植物呼吸；微生物活动，减缓分解；而在湿润地区，温度升高促进了分解过干旱限制光合作用；极端天气事件（如森林火灾）导致碳储量快速程长期来看，土壤碳库可能从碳汇转变为碳源释放这种碳汇能力的减弱构成了气候变化的正反馈机制保护和增强土壤碳储量是应对气候变化的重要策略通过改进农业管理方式、恢复退化土地、保护自然生态系统等措施，可以增强土壤固碳能力，同时提高生态系统韧性这些措施往往具有多重环境和社会效益，是应对气候变化的自然解决方案海洋生态影响珊瑚白化现象海洋酸化影响鱼类资源与浮游生物变化海洋升温导致珊瑚礁生态系统面临严重威海洋吸收大气中的二氧化碳后形成碳酸，海洋升温改变了鱼类分布，许多商业鱼类胁当海水温度超过珊瑚的耐受阈值时，导致海水pH值下降，这一过程称为海洋正向高纬度迁移研究预测，在高排放情珊瑚会排出体内的共生藻，导致白化现酸化自工业革命以来，海洋表面水pH景下，全球渔业潜在捕捞量可能减少20%象2014-2017年的全球珊瑚白化事件影值已下降约

0.1个单位（酸度增加约以上同时，浮游生物群落结构变化影响响了全球70%以上的珊瑚礁如果全球温30%）海洋酸化减弱了钙化生物（如贝了整个海洋食物网，小型浮游生物比例增度上升超过

1.5°C，预计将有70%-90%的类、珊瑚）形成钙化结构的能力，威胁整加，导致能量传递效率下降珊瑚礁消失个海洋食物网海洋生态系统变化对依赖海洋资源的沿海社区和全球渔业构成了严峻挑战减缓气候变化的速度、建立海洋保护区网络以及发展可持续渔业管理，对于保护海洋生态系统健康至关重要生态系统服务减弱气候调节碳固定与储存森林、湿地等生态系统通过固碳和调节水循环影植被和土壤是重要的碳汇，但高温和干旱限制了响局地和区域气候气候变化导致这些系统退植物光合作用，同时加速有机质分解，减弱固碳化，气候调节功能减弱，形成恶性循环能力生物多样性维持水源涵养与净化3生态系统为生物提供栖息地气候变化导致栖息森林和湿地具有储存、净化水源的功能生态退地适宜性下降，物种多样性减少，生态系统稳定化和极端天气增加导致这些功能减弱，水文调节性降低能力下降生态系统服务是指生态系统为人类福祉提供的各种惠益，包括供给服务（如食物、水、调节服务（如气候调节、洪水调蓄）、文化服务（如游憩、教育）和支持服务（如土壤形成）气候变化通过影响生态系统结构和功能，减弱了这些服务的质量和数量生态系统服务的减弱不仅影响生态环境，也对经济和社会发展构成挑战例如，授粉服务减弱影响农业生产；洪水调蓄能力下降增加灾害风险；水源净化功能降低增加了水处理成本这些变化突显了保护和恢复生态系统的重要性气候变化对农业的挑战-6%全球粮食减产每升温1°C的平均影响+15%作物病虫害增加温度升高导致病虫害发生率上升-30%干旱地区产量下降如不采取适应措施的潜在影响+5%部分高纬度地区增产生长季延长带来的短期效益气候变化对农业的影响具有明显的区域差异总体而言，中低纬度地区（主要是发展中国家）受到的负面影响更大，而高纬度地区（主要是发达国家）在短期内可能受益于生长季延长中国作为横跨多个气候带的大国，面临着复杂的影响北方地区水资源短缺加剧，西北干旱区农牧业受到威胁；而东北地区则可能因生长季延长而增产除了直接影响产量外，气候变化还通过多种途径影响食物安全极端天气增加了农业生产的不确定性；病虫害范围扩大增加了用药需求；营养成分变化（如二氧化碳浓度升高导致部分作物蛋白质含量下降）影响食物质量这些挑战要求我们发展更具气候韧性的农业系统气候变化与人类健康疾病分布改变热相关疾病增加空气质量影响气候变暖扩大了多种媒介传播疾病的地理范高温热浪直接增加了热相关死亡率研究表气候变化通过影响大气污染物的形成、转化和围疟疾、登革热等蚊媒传染病向高纬度和高明，全球每年约有37%的热相关死亡可归因扩散过程，改变空气质量高温促进地面臭氧海拔地区扩散例如，近年来登革热已在中国于人为气候变化城市热岛效应加剧了这一影形成，增加呼吸系统疾病风险；更频繁的野火南方和欧洲南部出现，以前这些地区几乎没有响，老人、儿童和慢性病患者尤其脆弱也增加了空气污染物排放疫情报告气候变化对健康的影响还包括极端气候事件导致的伤亡；粮食和水安全问题引发的营养不良；气候压力导致的心理健康问题等这些健康风险在不同地区和人群间分布不均，社会经济条件差的群体往往面临更大威胁全球生态灾害案例澳大利亚森林火灾2019-2020前所未有的干旱和高温导致澳大利亚历史上最严重的火灾季灾害规模超过1860万公顷土地被烧毁，相当于韩国国土面积生态后果估计近30亿只动物受影响，包括考拉等标志性物种气候联系研究表明，人为气候变化使此类火灾风险增加了30%以上亚马逊森林火灾也是气候变化和人类活动共同作用的结果2019年，亚马逊地区火灾数量同比增加80%，大面积原始森林被烧毁这不仅造成生物多样性损失，还释放了大量二氧化碳，形成恶性循环研究表明，气候变暖使亚马逊旱季延长，增加了火灾风险同时，森林砍伐和土地利用变化为火灾蔓延创造了条件这些全球生态灾害案例警示我们，气候变化已经不是遥远的威胁，而是当前的现实它们展示了气候变化如何与人类活动相互作用，导致生态系统功能崩溃，并可能触发不可逆转的变化中国典型案例一青藏高原生态变化冰川退缩青藏高原是亚洲水塔，拥有约

3.6万条冰川由于气候变暖，高原冰川加速退缩，面积减少约18%长江、黄河等重要河流源头的冰川退缩尤为明显，如长江源头的姜根迪如冰川年均退缩速率达15米以上水源变化冰川退缩短期内增加了径流量，但长期将导致水源减少高原湖泊呈现南增北减态势，与区域降水格局变化一致永久冻土层活动深度增加，导致地下水位下降，草地退化，沼泽化面积减少高寒生态系统退化高原升温速率是全球平均水平的两倍，导致植被带上移、高寒草甸退化三江源区草地退化面积超过30%，鼠害发生频率增加生物多样性面临威胁，雪豹等旗舰物种栖息地缩小青藏高原生态变化的影响远超其地理范围作为亚洲重要水源地和亚洲水塔，高原变化直接影响下游数十亿人口的水安全同时，高原生态系统的碳源/汇平衡变化对全球碳循环具有重要影响青藏高原已成为全球气候变化研究的天然实验室，其变化过程对理解气候系统和生态系统响应具有重要科学意义中国典型案例二北方沙漠化气候变化影响温度升高和降水减少加剧干旱植被萎缩草原退化，沙漠边缘扩展生态修复三北防护林等工程取得显著成效持续挑战气候变化使修复成果面临新威胁中国北方干旱半干旱地区是全球气候变化敏感区和生态脆弱区近几十年来，受气候变化和人类活动共同影响，该地区沙漠化趋势明显监测数据显示，内蒙古草原生产力下降15%-20%，荒漠化和沙化土地面积持续扩大这一变化不仅影响当地生态系统功能，还导致沙尘暴频率增加，影响京津冀等下风向地区的空气质量面对这一挑战，中国实施了一系列生态修复工程，包括三北防护林工程、退耕还林还草工程和京津风沙源治理工程等这些努力已取得显著成效，沙漠化扩展趋势得到初步遏制，部分地区实现了沙漠逆袭变绿洲然而，持续的气候变化仍对这些脆弱生态系统构成威胁，需要科学规划和长期投入来保持修复成果极端天气事件下的物种生存极端天气事件下，动物表现出多种行为适应研究发现，在热浪期间，许多鸟类、哺乳动物会改变活动时间，避开高温时段；一些昆虫通过改变体色吸收更少的热量；而两栖类动物则通过提前或延迟繁殖来避开不利条件然而，这些行为适应往往有限，无法完全抵消极端气候的影响，尤其是当极端事件频率增加、强度增强时鸟类迁徙时间的变化是气候变化影响的典型例证全球变暖导致春季提前到来，许多鸟类相应提前迁徙和繁殖欧洲的研究显示，某些候鸟春季到达时间平均提前了8-10天然而，不同物种对气候信号的响应程度不同，导致生态同步性破坏例如，当候鸟到达时，它们所依赖的昆虫可能已经完成了生命周期的关键阶段，导致食物短缺生态系统临界点与不可逆变化生态系统拐点概念热带雨林失衡案例生态系统拐点或临界点是指系统状态亚马逊热带雨林是潜在拐点系统的典型例发生突然且通常不可逆转变化的阈值当子森林通过蒸腾作用产生大量降水，维环境压力（如气候变化）超过系统的恢复持自身湿润环境气候变化导致干旱加能力时，生态系统可能从一种稳定状态快剧，加上森林砍伐，可能触发正反馈循速转变为另一种状态这种转变往往难以环森林减少→降水减少→更多森林死亡预测，且一旦发生就难以逆转一旦超过临界点，部分雨林可能永久转变为草原生态系统北极海冰急剧减少北极海冰覆盖面积急剧减少是另一个临界点案例白色海冰反射阳光，减少热量吸收；当海冰融化，露出深色海水时，吸收更多热量，进一步加速融化这种冰-反照率反馈机制已导致北极海冰以超出模型预测的速度减少，夏季无冰北极可能在本世纪中叶出现识别和理解这些临界点对于有效管理生态系统至关重要科学家们正在努力确定各种生态系统的临界阈值，并开发早期预警指标从政策角度看，预防性原则尤为重要——即使面临不确定性，也应采取行动防止潜在的不可逆转损害生态系统恢复与自我调节能力生态系统复原力生态系统复原力是指系统在面对干扰后恢复原有结构和功能的能力它取决于多个因素，包括生物多样性水平、功能冗余度和生态连通性高复原力的系统能够适应环境变化并维持基本功能恢复生态学原理生态恢复是指协助受损、退化或被破坏的生态系统恢复的过程有效的恢复需要理解系统的参考状态、考虑景观连通性，并促进关键生态过程的重建在气候变化背景下，恢复目标可能需要调整，关注功能恢复而非完全复制历史状态人类干预的作用人类干预在生态恢复中扮演关键角色从被动恢复（移除压力源，让系统自然恢复）到主动干预（如引种、栽植、重建栖息地），不同策略适用于不同情况长期监测和适应性管理对于确保恢复成功至关重要全球范围内的生态恢复案例证明了精心设计的干预措施的有效性例如，中国黄土高原的生态恢复工程显著提高了植被覆盖度和水土保持能力；欧洲的河流重建项目恢复了自然蜿蜒和洪泛区，增强了洪水调蓄功能；澳大利亚的珊瑚礁恢复通过培育耐热珊瑚种群，提高了系统对海洋热浪的抵抗力在气候变化背景下，增强生态系统复原力成为恢复工作的核心目标这包括维护和增强生物多样性、保护气候避难所、建立生态廊道以促进物种迁移，以及发展更具适应性的管理方法生态系统保护红线气候变化的国际共识年《联合国气候变化框架公约》年《巴黎协定》19922015这一里程碑协议确立了应对气候变化的基本框架，明确了共同但有区别的责任原则公标志性协议，确立了将全球温升控制在2°C以内、努力限制在

1.5°C的目标采用自下而上约为全球气候治理建立了制度基础，几乎所有国家都已加入的国家自主贡献方式，要求各国制定并定期更新气候行动计划年《京都议定书》1997首次为发达国家设立具有法律约束力的减排目标，建立了碳排放交易等市场机制虽然实施效果有限，但推动了早期气候行动《巴黎协定》的核心减缓目标是在本世纪实现全球碳中和协定要求发达国家带头减排并向发展中国家提供资金、技术支持；同时也鼓励所有缔约方根据自身能力采取行动协定还建立了全球盘点机制，每五年评估全球进展并提高行动力度目前，已有超过130个国家承诺到本世纪中叶实现碳中和然而，根据联合国环境规划署的排放差距报告，各国现有承诺仍不足以实现《巴黎协定》目标，需要大幅提高气候雄心和行动力度全球减排与气候治理碳达峰与碳中和概念差异化责任与能力多层次气候治理碳达峰是指二氧化碳排放量达到历史最高全球气候治理遵循共同但有区别的责任原有效的气候治理需要多层次、多主体参值，之后开始下降的时间点碳中和则是则发达国家应率先大幅减排并提供资金与国际层面提供框架和协调；国家层面指人为二氧化碳排放与移除之间实现平技术支持，反映其历史排放责任和更强经制定政策和目标；地方政府、企业和公民衡，净排放量为零碳中和是实现《巴黎济能力发展中国家则根据自身国情和能社会则在实施中发挥关键作用非国家行协定》目标的必要条件根据IPCC分析，力确定气候行动，同时保障发展权利这动者的参与（如城市网络、企业联盟）日限制升温在

1.5°C需要全球在2050年前后实种区分对于确保气候治理的公平性和有效益成为气候治理的重要补充力量现碳中和性至关重要全球减排需要系统性转型，涉及能源系统、工业生产、交通运输、建筑和土地利用等多个领域这种转型不仅是技术变革，也是经济模式和生活方式的根本性变化各国需要根据自身国情制定转型路径，同时确保转型过程的公正性，特别关注弱势群体和高碳产业从业者的利益中国应对气候变化的政策双碳目标宣示2020年，中国宣布力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和政策框架构建发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》等纲领性文件重点领域行动能源、工业、建筑、交通等领域制定专项实施方案碳市场建设建立全国碳排放权交易市场，初期覆盖电力行业，逐步扩大范围中国的双碳目标体现了对全球气候治理的责任担当作为全球最大的能源消费国和碳排放国，中国承诺从碳达峰到碳中和仅用30年时间，远快于发达国家的转型速度这一目标将推动中国经济社会发展全面绿色转型，实现高质量发展绿色低碳转型的新举措包括大力发展可再生能源，到2030年风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上；推进产业结构优化升级，严控高耗能高排放项目；加快城乡建设绿色低碳转型；推广低碳交通工具；增强生态系统碳汇能力这些举措共同构成了中国应对气候变化的系统性行动生态补偿与经济激励生态补偿机制典型生态补偿案例生态补偿是指通过政府或市场渠道，对生态系统保护者给予经济补新安江流域生态补偿是中国跨流域生态补偿的成功案例上游安徽偿，弥补其机会成本并激励持续保护行为中国自2000年代初开省与下游浙江省建立谁污染谁付费，谁保护谁受益的机制，根据始实施各类生态补偿制度，如退耕还林还草、森林生态效益补偿、水质目标完成情况进行资金结算该机制激励上游加强生态保护，草原生态保护补助等改善了流域水质，促进了区域协调发展国家重点生态功能区转移支付是最大规模的生态补偿机制之一该另一典型案例是贵州省赤水河流域生态功能区补偿该地区通过建机制对承担重要生态功能、发展受限的地区给予财政转移支付，支立生态产业基金、培育绿色产业，使当地居民从生态保护中获得经持其加强生态保护和改善民生到2021年，中国已划定818个重点济收益，实现了生态保护与脱贫致富的良性互动长期以来，赤水生态功能区县，年转移支付超过850亿元河水质保持优良，成为国内为数不多的保持自然流状态的大型河流生态补偿机制不仅有助于保护生态系统和应对气候变化，也促进了区域协调发展和乡村振兴随着中国生态文明建设深入推进，生态补偿机制正向多元化、市场化方向发展，如探索生态产品价值实现机制、建立碳汇交易市场等，为实现生态环境保护和经济发展双赢提供了新思路绿色能源发展碳汇与生态恢复实践植树造林规模与成效草原修复重要进展湿地恢复关键案例中国是全球森林资源增长最快的国家之一自20中国草原是重要的碳汇系统通过实施退牧还湿地是单位面积碳储量最高的生态系统之一中世纪80年代以来，中国开展了世界上最大规模的草、草畜平衡、禁牧休牧轮牧等措施，中国草原国通过湿地保护与恢复工程，遏制了湿地萎缩趋人工造林活动，实施了三北防护林、天然林保生态状况明显改善内蒙古、青海等地草原植被势标志性案例包括江西鄱阳湖湿地恢复、浙江护、退耕还林等重大工程截至2020年，中国森盖度提高20%-30%，草原碳汇功能逐步恢复钱塘江河口湿地保护等这些项目通过水位调林覆盖率达到

23.04%，较改革开放初期提高10草原修复不仅增强了碳汇，也改善了区域生态环控、植被恢复等措施，提高了湿地的碳汇能力和个百分点以上境生态服务功能中国林业碳汇提升体现了生态恢复与气候行动的协同效应研究表明，2010-2020年间，中国森林每年吸收约2亿吨碳，相当于工业排放的5%左右未来，随着国家植树造林行动、国家公园体系建设和三北工程等持续推进，中国生态系统碳汇潜力有望进一步释放，为实现2060年碳中和目标提供有力支撑公众参与与生态环保教育公民气候行动中国公民环保意识不断提高，越来越多的人通过日常生活方式改变参与应对气候变化低碳出行、节约能源、减少食物浪费等行为日益普及各类环保组织在宣传教育、政策建议和社区动员方面发挥着重要作用校园环保教育环境教育已纳入中国国民教育体系从小学到大学，生态文明和可持续发展理念贯穿各阶段教育许多学校开展绿色学校创建活动，通过环保社团、主题活动和实践项目，培养学生的环境责任感和行动能力社区生态实践社区是公众参与环保的重要场所垃圾分类、节能改造、绿色社区创建等活动在全国各地蓬勃开展一些创新性社区项目，如城市屋顶花园、社区共享农场等，正在重塑城市生态空间，增强社区气候韧性公众参与对于应对气候变化和生态保护具有不可替代的作用研究表明，仅通过家庭节能和生活方式改变，就可以减少约20%的个人碳足迹更重要的是，公众参与可以推动政策制定和企业行为改变，放大个体行动的影响力提高公众参与的有效途径包括增强气候变化科普教育，使复杂议题通俗化；提供便捷的参与渠道和有意义的行动选项；强调个人行动与集体福祉的联系；展示成功案例，树立积极榜样政府、企业、学校和社会组织需要协同努力，共同构建支持可持续生活方式的社会环境自然为本的气候与生态治理保护现有生态系统恢复退化生态系统维护自然森林、湿地、草原的完整性和连通性通过主动干预恢复生态功能和生物多样性创建绿色基础设施可持续管理自然资源在城市和农村构建多功能绿色网络3兼顾生态保护和可持续利用，如混农林业自然为本的解决方案（Nature-based Solutions,NbS）是指保护、可持续管理和恢复自然或经过改造的生态系统，以应对社会挑战并同时提供人类福祉和生物多样性效益的行动在气候变化背景下，NbS既能增强适应力（如通过湿地恢复减轻洪水风险），又能促进减缓（如通过森林保护和恢复增加碳汇）全球范围内，NbS项目正在蓬勃发展中国的海绵城市建设是城市NbS的典范，通过恢复城市湿地、建设雨水花园等措施，提高城市对暴雨的适应力长江中游的退耕还湖工程恢复了湖泊调蓄功能，减轻了洪涝灾害云南石漠化地区的生态修复则展示了如何在恢复生态的同时改善社区生计这些项目都体现了生态保护、气候行动和可持续发展的协同效应前沿技术助力气候与生态保护卫星遥感和大数据监测正革新生态研究和保护工作高分辨率卫星影像可实时监测森林砍伐、冰川融化和城市扩张；大数据分析则帮助科学家理解复杂的生态过程和预测未来变化中国的高分卫星系列和地球大数据科学工程已成为生态环境监测的重要工具，支持碳排放核算、生物多样性评估和生态红线监管气候工程（地球工程）是一类旨在大规模干预地球气候系统的技术，包括太阳辐射管理（如向平流层注入气溶胶反射阳光）和二氧化碳移除技术（如直接空气捕捉）这些技术引发了广泛争议支持者认为它们可能是应对气候危机的必要补充；批评者则担忧其潜在风险和道德问题国际社会普遍认为，气候工程不能替代减排，应在严格的国际治理框架下谨慎研究持续挑战与未来展望气候变化不确定性气候系统的非线性特征增加预测难度公平转型挑战确保转型过程中不同群体利益平衡全球合作需求气候变化需要前所未有的国际协调创新与希望科技进步和意识提高带来积极变化尽管人类对气候系统的理解不断深入，但气候变化仍存在诸多不确定性气候敏感度（温室气体浓度翻倍导致的温度上升）的准确范围尚未确定；关键临界点的触发条件和后果难以精确预测；区域尺度的气候变化影响更加复杂这些不确定性要求我们采取适应性强、能应对多种可能性的策略生态系统韧性是应对不确定性的关键增强生态系统韧性需要多管齐下保护生物多样性，维持生态系统功能冗余；保障生态廊道连通性，促进物种迁移适应；减少非气候压力因素，如污染和过度开发；发展适应性管理，根据监测结果及时调整策略国际合作尤为重要，气候变化是全球挑战，需要共同但有区别的责任、共享但各具特色的方案总结与思考知识是行动的基础理解生态与气候变化的科学基础合作是成功的关键各国、各部门、各层级共同应对行动刻不容缓每个人都是生态文明建设的参与者本课程系统介绍了生态与气候变化的基本概念、驱动机制、影响后果和应对策略通过学习我们认识到，生态系统与气候系统高度耦合，相互影响气候变化导致生态系统结构和功能改变，而生态系统变化又可能加速或减缓气候变化进程面对气候变化这一人类共同挑战，我们既需要减缓措施（如减少温室气体排放、增加碳汇），也需要适应措施（如增强生态系统和社会韧性）重要的是，这不仅是政府和企业的责任，也是每个公民的责任通过我们的日常选择和行动，我们都能为建设生态文明、应对气候变化贡献力量希望本课程能激发大家的思考和行动，共同守护我们唯一的地球家园。