湖泊与湿地生态系统对全球变化的响应及生态恢复对策研究

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1、项目名称:首席科学家:起止年限:依托部门:湖泊与湿地生态系统对全球变化的响应及生态恢复对策研究沈吉中国科学院南京地理与湖泊研究2012.1至2016.8中国科学院一、关键科学问题及研究内容1.关键科学问题我国湖泊与湿地生态系统的演化具有明显的区域特色。针对不同区域湖泊与湿地水资源、生态资源严重退化等问题、以及应对气候变化的生态保护和恢复决策需求，本项目拟重点研究过去2000年来我国不同区域湖泊与湿地生态系统演化的历史和对气候变化与人类活动干扰的响应和适应机制，进而提出适合不同区域的生态系统保护和恢复理论与对策。主攻的关键科学问题是：（

2、1）表征不同区域湖泊与湿地生态系统特征的指标系列我国不同区域气候和自然环境差异明显，这就决定了湖泊与湿地生态系统结构功能及其演化具有明显的区域特色。因此，开展牛态系统演化对全球变化响应的研究，首先必须了解各个区域湖泊与湿地的现生生物种类组成、群落结构及其与环境因子的关系；分析沉积物中生物遗存的组成，选择并建立能有效指示不同区域湖泊与湿地生态系统特征的指标体系，这是开展项目研究的关键。此外，依据现代湖泊与湿地的观测、分析和遥感解译数据，确定气候与生物、主要环境要素之间的函数关系，为定量序列的建立、模拟和综合集成研究提供支撑。（2）不同区

3、域湖泊与湿地生态系统对气候变化响应的规律与模式，生态系统突变或灾变的阈值与早期信号湖泊与湿地生态系统对胁迫或干扰的响应可能呈现三种基本模式：1）近似线性的渐变模式；2）在某一临界值发生剧变的灾变模式；3）多稳态的灾变模式。我国湖泊与湿地牛态系统类型多，在不同的气候带和不同人类活动强度下演变的模式和机理不同，诊断湖泊与湿地生态系统对气候变化响应的模式及机制，分析系统的敏感性、弹性或恢复力、突变（灾变）的阈值及其早期信号，这些是预测未来发展趋势和分析系统脆弱性、制定生态保护与恢复对策的科学依据。（3）气候变化和人类活动对湖泊与湿地生态系统

4、演化影响的定量识别区分人与自然对牛态系统的影响迄今仍是许多国际计划和学术界需要解决的瓶颈问题。开展该关键科学问题研究的意义在于揭示并分辨气候对关键环境过程（水文、营养循环）、生态系统与生物多样性的影响作用，并将这些影响设计到减缓和适应未来气候变化的策略中，以减少预测结果的不确定性。未来的湖泊与湿地生态系统状况并不会简单地响应于气候变化，还必须考虑人类活动的影响和不同驱动因子Z间的相互作用。在这种情况下，必须了解不同时间尺度上生态系统综合响应气候变化与人类活动的行为方式和特点，并用定量化指标加以表达，通过模拟手段加以区分。2、主要研究内

5、容（1）不同区域湖泊与湿地生态系统特征及关键控制因子根据我国湖泊与湿地分布和气候变化影响的特征，分区调查不同环境梯度湖泊与湿地生态系统结构，确定影响生态系统的功能群、关键生态和环境因子、及其在表层沉积物中的记录，依此建立表征我国不同区域典型湖泊与湿地生态系统结构的指标体系；结合环境梯度分析与定点观测和遥感数据，明确牛态系统特征（生物种类组成、群落结构、生物多样性等）与关键环境因子（水文、盐度、营养盐等）和气候要素（气温、降水）的关系，为定量重建气候要素、环境因子的变化过程奠定基础。（2）典型湖泊与湿地生态系统的历史演化过程分析我国不同

6、区域典型湖泊与湿地的沉积记录，建立以年代为标尺的高分辨率理化与生物/生物标志物指标序列，定量提取气候要素（温度和降水）、湖泊水文（水位和盐度）、水质（营养盐）变化信息，重建过去2000年来典型湖泊与湿地生态系统和生物多样性演化历史，剖析生态系统演化的行为特征，包括生态系统灾变的早期信号和阈值，揭示不同区域生态系统演化的差异，同时开展气候变化对湖泊与湿地碳埋藏通量影响的研究。（3）气候变化和人类活动对湖泊与湿地生态系统演化的驱动机制在建立我国不同区域典型湖泊与湿地生态系统的环境因子及生物指标序列的基础上，应用统计模型和数值模拟方法阐明生

7、态系统结构、生物多样性演变与环境因子的关系；通过比较不同人类活动强度和不同气候影响的湖泊与湿地生态系统演化特征，结合不同区域的气候参数、人类活动信息、以及历史文献记载，定量区分人类活动和气候变化对湖泊与湿地生态系统演化影响的贡献，揭示不同区域和不同类型湖泊与湿地生态系统演化的自然和人为驱动机制。(4)不同区域应对气候变化的湖泊与湿地生态系统恢复对策在确定我国不同区域湖泊与湿地生态系统演化特征及其与人类活动、气候变化关系的基础上，建立包括气候、水量、水质、生物等的生态系统演化综合模型,通过模型参数选定和不同情景设置，对未来气候条件下湖泊

8、与湿地生态系统的演变趋势进行模拟预测，揭示不同区域的牛态演变模式及其差异特征；结合不同区域人类活动的特征与强度，提出应对气候变化的生态系统恢复和保护对策，包括建立生态恢复的参考目标、降低人类活动与气候变化的综合彫响、提高