试论大地热流对地表环境与生态演变的影响

从地表自然生态系统发育与环境演变的一些难解之迷追索到地球内部能量的影响，对比世界各地主要地理单元的大地热流特征与生态环境特征发现，各地生态环境的优劣与区域大地热流的高低有密切的关系。典型森林生态系统的大地热流比较高，而典型荒漠生态系统的大地热流均比较低。大地热流不仅可能影响区域气候的干湿程度，而且还可能决定一个地区地表生态系统能量供给的下限，是区域生态系统发育与演变过程中一个重要的物种限制因子。大地热流低可能是导致一些盆地生态体系发育不良，进而演变成为沙漠的重要原因。研究大地热流对生态环境退化的影响和机理，了解区域生态体系和现代环境格局形成背景，以及区分环境和生态演化中自然和人文因素的作用具有重要意义，同时将为区域环境和生态建设以及管理决策提供科学依据。     

大地热流--影响西部环境与生态演变的重要自然因素

世界各地生态环境的优劣与区域大地热流的高低有密切关系。一般认为“生态系统的来源于太阳福射”。但是,太阳辐射的昼夜反差很大,季节变化明显,区域生态系统必须随这种能源供应的显波动,其生物的多样性将受到限制,区域生态系统必然变得比较脆弱,对人类活动影响的随能力非常有限。大地热流比值较高的地区,大地热流成为驱动区域生态体系发育演化的重要能源。这种能源比较稳定,对生物发育的限制要少得多,其生物多样性比较丰富,区域生态系统比较稳健,对人类活动的影响有较大的随能力。研究大地热流对西部生态环境退化的影响和机理,将为西部地区的环境、生态建设及管理决策提供科学依据。     

鄂尔多斯盆地中生代晚期以来大地热流的变化及其对生态环境格局和演变的影响

鄂尔多斯盆地的西北部、东北部和南部三个区域现今大地热流平均值分别为56．3、67．3和65．3mW／m^2，对应的生态环境格局也有明显的差异。研究表明，大地热流每增加4～5mW／m^2可使年均地表温度升高约l℃，使最低月均地表温度升高2。C以上。鄂尔多斯盆地东北部的平均大地热流比西北部高出11mW／m^2，东北部年均地表温度可能比西北部高出2～3℃，其最低月均地表温度可能比西北部高出4～6℃。西北部的大地热流平均值已经低于维持地表生态系统延续所需大地热流的临界值(57mW／m^2)，其自然生态系统整体上已经处于脆弱境地；东北部和南部的大地热流均大于57mW／m^2，自然生态系统均尚较稳健。东北部的沙漠化可能是风沙侵入的结果，其生态应该是可以恢复的。整个西北部作为一个整体看，72万年以前大地热流就已衰减到临界值以下，区域生态系统渐趋脆弱，开始整体上向荒漠化演变。     

基于居里面深度对中国东北部大地热流的研究

大地热流值是表征地球热状态的重要参数,也是进行深部地温预测和评价一个地区地热资源的最基本数据。受钻孔测温的影响,盆地外的无钻孔测温地区缺少实测的大地热流值。目前的热流分布图都是依据相邻盆地的实测值进行插值绘制的,无钻孔区热流值可信度较低。由于岩石居里点与温度密切相关,可以通过居里面深度来研究地表热流值。本文依据东北地区现有的居里面深度分布图,结合实测的岩石热导率、岩石生热率数据和相应的地壳分层状况,计算了东北地区的大地热流值,重新绘制了中国东北地区精细的大地热流分布图。东北地区整体大地热流处于42.5~95 mW/m 2 之间,热流高值位于五大连池及敦化 密山断裂带海龙—牡丹江一带,松辽盆地内部、小兴安岭和长春 延吉缝合带也有局部的高热流值。热流高值与居里面隆起区域有较高的一致性,即居里面隆起处热流较高,而坳陷区热流较低。本次研究填补了中国东部地区热流实测值空白,为该区深部地温预测和地热资源评价提供了更加准确的参数。     

中国西部生态环境变化与对策建议

中国西部地区生态环境的历史演变过程与未来可能变化趋势是科学界面对的一大难题,正确认识西部地区生态环境的演变过程与变化趋势,是西部地区社会经济可持续发展必须面对的课题,是正确制定西部大开发战略方针的重要科学基础。依托中国科学院牵头完成的《中国西部环境演变评估》研究成果,介绍了中国西部地区生态环境演变的主要特征与基本事实,主要强调近50年来全球变暖与人类活动在西部生态环境演变中的重要作用;指出未来的气候与环境变化对西部地区的经济社会发展将产生重要影响;提出了西部地区生态保护与可持续发展的对策与建议,指出西部地区的生态建设必须综合治理、突出重点,特别强调要强化对西部地区的科学研究,为西部大开发服务。     

喀斯特区域生态系统多样性刍议

本文详细地阐述了喀斯特区域生态系统多样性的概念及特性,初步探讨了喀斯特区域生态系统多样性（类型）的形成条件,并对描述喀斯特区域生态系统多样性特征的一些指标作了定量表达,概略地提出了加强喀斯特生态系统多样性保护的对策和建议,为在喀斯特地区开展生态系统多样性的研究与保护工作提供了某些依据      

论甘肃中东部地热资源

一个地区大地热流场的高低及时空分布特征与该地区的整体生态环境有关。甘肃中东部分布着诸多地热异常点 (泉、孔 )及地热田 ,通过对其所处的地质构造、地下水资源和地层环境背景的分析 ,就已获得的地质、地球物理等信息与地热异常之间的关系进行探讨 ,以寻求更多更好的有开发前景的地热资源。     

伸展盆地地表热流值的模拟计算—以渤海湾盆地济阳坳陷为例

伸展盆地的大地热流值可以认为是由地幔热流，地壳内部和盆地沉积物生热效应以及岩石圈和沉积物导热性质等多个因素综合叠加的结果。本文根据传热学理论，分析了纯剪切模式条件下伸展盆地内的地表热流值贡献的分布规律及其与伸展因子的理想关系，认为深部热源的能量，伸展因子大小，地壳浅层的生热性质以及盆地构造位置是控制盆地热流高低和展布的关键因素。结合沉积地层的导热性质，放射性元素的生热效应，岩浆区的现今地表热流分布，得到了与正演模拟相接近的结果，验证了该方法思路的有效性。同时对该地区幕式伸展裂陷过程中的地表热流值变化趋势进行了模拟，认为在不同的伸展裂陷幕地表热流值表现为阶段式的升高，在末期达到最大值。     

中国西部干旱区生态环境演变与调控研究进展与展望

国家重点基础研究发展规划项目"中国西部干旱区生态环境演变与调控研究"实施 2年来,在古气候重建和环境变化,绿洲的演变规律与驱动力,绿洲水盐平衡与主要水文过程,绿洲生态系统的结构、生态过程与稳定性,山地、绿洲、荒漠三大生态系统耦合机理,生态景观演变规律及其对气候变化的响应,重大工程行为的生态环境效应,荒漠化成因及时空分布等研究方向和内容上取得了重要进展。在此基础上,项目后 2年的研究重点将继续以绿洲安全机制研究为核心,在时间序列上,重点研究近 2 000年来绿洲的形成演变规律,特别是近百年及近50年来西部干旱区气候变化与绿洲形成演变的关系,定量辨识绿洲发展演化的驱动力;在空间结构上,阐明绿洲格局的动态过程,深入探明山地、绿洲及荒漠生态系统耦合关系、绿洲生态系统稳定性机理与安全、高效、持续发展模式等;结合西部大开发工程建设和产业发展的进程,研究开发重大工程的生态环境效应,建立不同类型的生态建设示范区;配合国家重大工程时段,对西部干旱区生态环境演变趋势进行预测,提出生态系统的调控体系和管理模式,为西部开发和可持续发展服务。     

关于中国西部干旱区生态环境演变与调控研究的思考

从中国西部干旱区的界定、自然条件特点的分析出发,结合国家西部大开发战略的实施,指出进行该区生态环境演变与调控研究的重大意义。提出了在时间序列上进行生态环境演变研究,在空间结构上开展生态系统结构、功能及生态过程研究,在时空耦合界面上探讨重大生态环境问题,进行生态系统的调控与管理研究的思路。并从生态环境形成演变、生态系统结构和功能、重大生态环境问题及生态环境管理等方面探讨了研究工作的技术路线。同时,指出了主要研究内容和需要解决的关键科学问题以及将要实现的研究目标。     

从地球过程到人地和谐--关于地球系统研究科学战略的思考

较为详尽分析了地球系统科学的由来与发展、我国地球系统科学研究所面临的机遇与挑战,阐明了我国开展地球系统科学研究的基本思路,从而提出8个战略重点：区域气候环境系统变化与适应;水系统、水循环与水安全;生态系统与全球碳循环;人类活动与地球表层系统;地球内部动力学与地球系统演化;地球灾变事件与生命过程;地球观测系统与地球系统模拟以及耦合过程动力学、响应动力学、适应和预测理论。     

生态系统响应全球变化的陆地样带研究

为从机理上理解、评估和预测陆地生态系统对全球变化的响应,国际地圈生物圈计划在全球共启动了15条全球变化陆地样带,其中2条在中国,即中国东北样带和中国东部南北样带。从植物碳氮代谢、生物多样性、生态系统功能与碳收支及样带生态系统的变化趋势等方面较系统地总结了围绕中国这2条全球变化陆地样带的最新研究进展,加深了全球变化与陆地生态系统相互作用过程与机制的理解,提出未来中国全球变化陆地样带研究应充分利用我国特殊的生态与环境及区域特色,重点针对陆地生态系统对全球变化的适应性、地球系统相互作用的生物—物理—化学—社会过程与管理、土地利用变化的动力学过程与机制、灾害性天气气候的生态效应及其调控机制和全球变化模拟预警系统开展研究,做出一些在国际上既有显示度又服务于我国社会经济可持续发展的研究成果。     

陆地生态系统水—碳耦合循环与过程管理研究

陆地生态系统的水循环与碳循环是地球表层系统物质循环与能量交换的核心，也是最基本的耦合的两个生态学过程。区域或全球尺度生态系统的水管理与碳管理是全球变化科学与可持续发展研究的两大主题，是人类维持全球生态系统的物质与能量循环、自然资源循环再生的重要生态学途径。我们在综合评述现代应用生态学研究的发展趋势，陆地生态系统水和碳循环与生态系统管理关系的基础上，提出了陆地生态系统水循环与碳循环过程管理的内容与思路，阐述了生态系统水和碳耦合循环机制与模拟综合研究的新设想。     

纵向岭谷区生态系统变化及西南跨境生态安全研究

位于我国西南、以纵向山系和大河为主体特征的纵向岭谷区,其地表主要自然物质、能量输送和人类活动等,表现出明显的“通道—阻隔”作用,产生了复杂多样的关联效应：使其成为亚洲大陆主要的纵向生物走廊、避难所和我国与东南亚重要的生态廊道,拥有北半球除沙漠和海洋外的各类生态系统,是全球生物物种的高富集区和世界级基因库,但其生态脆弱、灾害频发;主导了区内多民族沿河谷分布、在山间盆地聚居的“大分散、小聚居”格局,其社会经济发展地域分异大。因此,该区一直是地学和生物学等研究地表复杂环境系统与生命系统演变规律的关键地区,在全球具有不可替代性;同时,该区资源富集,短期开发行为多、环境退化加剧、贫困普遍,保护与发展矛盾极为突出,在西部具有典型性和代表性。     

中国西部流域水循环研究进展与展望

由于中国西部水文循环的地区特性、生态系统的脆弱性和社会经济发展对水资源需求的增加,使得中国西部开发面临十分现实和严峻的水资源问题。从中国西部流域水循环的特点及存在的问题出发,探讨了中国西部流域水循环研究基础科学问题。同时,对21世纪中国西部流域水循环科学问题的研究进行了展望。核心的方面是：自然变化和人类活动影响的西北干旱地区水资源演变规律是什么？在西部生态环境建设中如何估算生态需水量？西北干旱地区的水资源究竟能够承载多大规模的社会经济发展需求？如何合理分配与调控水资源,最大限度地发挥其潜力,促进该地区社会经济的可持续发展？     

海洋沉积物中的动物多样性及其生态系统功能

海洋沉积物中的动物群是海洋生态系统中的重要组成部分,其多样性对地球生命支持系统至关重要。从海洋沉积物生境、沉积物中的动物类群、个体大小、食性、生态系统功能等方面探讨了海洋沉积物中的动物多样性现状,讨论了沉积物动物多样性在生态系统过程中的重要作用。海洋沉积物环境多种多样,为沉积物动物多样性提供了基础。在海洋沉积物中,动物的类群繁多、物种多样性极高,不仅形态差别很大,食性丰富多样,而且分化出多种多样的功能群。海洋沉积物动物群参与全球物质的循环和污染物的代谢、转化、迁移,在生态系统能流过程及沉积物移动和稳定性方面也起着重要的作用。最后,提出了研究和保护海洋沉积物动物多样性的若干建议。     

桂西南岩溶生态脆弱区生态承载力分析及可持续发展状况评价——以广西平果县为例

以平果县这一典型岩溶生态脆弱区为例,依据1990、1995、2000及2002年的调查统计数据,对区域生态系统的生态足迹和生态承载力进行测算,并以测算结果为依据,对区域生态系统可持续发展状况进行评价。结果表明,在1990年、1995年、2000年、2002年,平果县区域生态足迹呈不断增加的趋势,人均生态足迹从0．8004hkm^2增加至1．4444hkm^2,净增加了0．644hkm^2;生态承载力总体也呈增长的趋势,2002年比1990年增长了26．83％,其增长值主要来源于森林（果园）面积的增加,而耕地和草地的面积却呈现负增长。区域生态承载力阈值很小,远低于广西区及全国的同期水平;除森林（果园）表现为轻微生态盈余外,耕地、草地、水域均表现为生态赤字,以致区域生态总体表现为较大的生态赤字,且呈逐渐增加趋势,表明区域生物生产土地面积的需求量已经严重超过区域生态系统的承载能力,区域可持续发展的前景不容乐观。[