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相似文献
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1.
河口三角洲是由水文、地貌和生态耦合作用形成的复合系统,其演变具有时空波动性强、响应高度敏感、边缘效应显著与环境异质性高的特性,属典型的易失衡区。从黄河三角洲水文-地貌-生态子系统演变过程、耦合作用关系以及多维调控理论与技术等方面,阐述了多重压力下的子系统自适应调整与状态特征,归纳了水文条件与河口地貌-生态系统演变的互馈关系,搭建了多维协同的水沙配置研究框架,并提出了基于水沙优化配置的多维调控策略。针对目前研究存在的问题,从连续性监测平台建设、全过程模型构建、失衡风险预测以及多维调控理论与技术研究等方面提出了未来研究的重点方向,以期为优化利用有限水沙资源维持河口系统稳定提供科学支撑。  相似文献   

2.
河口生态需水研究进展   总被引:4,自引:1,他引:3       下载免费PDF全文
针对陆海交互作用下河口生态需水影响因素多且时空差异性显著的特点,在系统分析淡水输入对河口生态系统水环境过程和生物过程影响的基础上,按生态需水目标的差异,将河口生态需水分析方法划分为基于典型生物资源保护目标、基于生境保护目标以及基于多目标整合分析3种类型。从生态需水目标筛选、生态需水目标对淡水输入响应关系以及生态需水计算方法实用性方面探讨了河口生态需水研究中面临的主要问题。结论认为生态系统健康综合表征指标的确定应成为分析河口生态需水的关键科学基础,筛选控制性生态要素构建河口关键生态水文过程模型可成为有效提高生态需水计算方法实用性的主要技术手段。  相似文献   

3.
生态水文科学研究的现状与展望   总被引:35,自引:5,他引:35  
生态水文科学研究是区域生态系统研究和区域水文科学研究的交叉领域 ,其核心内容是揭示不同环境条件下植物与水的相互关系机理 ,探索各种植被的生态水文作用过程。近年来 ,生态与水文相互作用过程的数学模拟和专门模型研制日益成为重要的发展领域 ,同时 ,生态水文学的研究十分注重尺度效应 ,把在一定尺度上获得的水文与生态原理或模型向其它不同尺度转换已成为最具挑战性的问题。山地生态系统成为全球变化研究最为重要的研究场所 ,开展与全球变化相关的生态系统物质与能量循环、生态过程的梯度效应及其与水文过程的耦合关系、生态系统结构与功能及其变化等方面的研究 ,是生态水文学研究最具活力的方向 ,其中建立包含区域气候变化因素的多元生态过程动态模拟模型 ,并使该模型具有不同时空尺度、不同地貌和生态带的广泛适应性是目前广泛关注的热点问题。  相似文献   

4.
生态水文科学研究是区域生态系统研究和区域水文科学研究的交叉领域,其核心内容是揭示不同环境条件下植物与水的相互关系机理,探索各种植被的生态水文作用过程。近年来,生态与水文相互作用过程的数学模拟和专门模型研制日益成为重要的发展领域,同时,生态水文学的研究十分注重尺度效应,把在一定尺度上获得的水文与生态原理或模型向其它不同尺度转换已成为最具挑战性的问题。山地生态系统成为全球变化研究最为重要的研究场所,开展与全球变化相关的生态系统物质与能量循环、生态过程的梯度效应及其与水文过程的耦合关系、生态系统结构与功能及其变化等方面的研究,是生态水文学研究最具活力的方向,其中建立包含区域气候变化因素的多元生态过程动态模拟模型,并使该模型具有不同时空尺度、不同地貌和生态带的广泛适应性是目前广泛关注的热点问题。  相似文献   

5.
关于中国西部干旱区生态环境演变与调控研究的思考   总被引:36,自引:1,他引:36  
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。  相似文献   

6.
中国西部干旱区生态环境演变与调控研究进展与展望   总被引:9,自引:0,他引:9  
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。  相似文献   

7.
针对2016年度国家重点研发计划项目"喀斯特断陷盆地石漠化演变及综合治理技术与示范"之课题一"断陷盆地生态环境地质分异及石漠化演变机理",旨在揭示喀斯特断陷盆地碳、氮、钙、水在生态系统中的迁移规律,阐明生态系统演替和石漠化演变过程及驱动机制。为此,选择蒙自盆地南洞地下河流域和泸西小江喀斯特盆地流域石漠化治理示范区,在对岩性、地形、地貌、生态水文、植被、社会经济、气象、土壤等因子分异特征研究的基础上,利用径流小区定位观测、同位素技术、生态化学计量学和模型模拟预测等技术手段,定量刻画典型流域植被与水文过程的交互作用,确立流域生态需水关键期及需水量,明确植被生态水文耦合过程对碳、氮、钙、水等物质传输的影响,评价生态系统碳固持能力,获取影响生态系统演替和石漠化演变过程的关键控制因素,预测生态系统演替和石漠化演变趋势,进而为喀斯特断陷盆地石漠化区面向生态的水资源合理配置和生态功能恢复提供理论依据。  相似文献   

8.
祁连山是我国西北重要的生态屏障,明确其生态系统服务时空分异及演变机制对区域生态保护修复和可持续发展具有重要意义。本文基于InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs)与CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型对2000—2020年间祁连山地区产水量、碳储存、土壤保持、水质净化、碳固定和生境质量六项生态系统服务进行计算,分析其在不同尺度上的时空变化及分布特征,识别其生态系统服务热点区域。研究发现:2000年以来,祁连山地区六项生态系统服务在区域整体以及不同土地覆盖类型供给量均呈增加趋势,山区是增量的高值区,热点分析中的Ⅲ类和Ⅳ类热点区面积呈增加趋势;在空间上,祁连山地区六项生态系统服务表现为“东高西低”的分异特征,林地与草地单位面积供给量值较高,不同地形梯度生态系统服务供给能力差异较大,多在海拔3100 m以上达到峰值,热点分析中的Ⅴ类热点区主要分布在东部山区。研究成果识别了祁连山地区六项生态系统服务时空分异特征以及探讨了影响其时空变化的自然和人类活动因素,可为祁连山地区制订针对性的生态保护战略以及高质量可持续发展的政策提供依据和建议。  相似文献   

9.
青藏高原草地生态系统碳通量研究进展   总被引:7,自引:3,他引:4  
青藏高原拥有我国面积最大的天然草地,区域内生态系统碳通量的长期定位观测研究具有重要意义.在总结生态系统碳通量主要研究方法基础上,对青藏高原不同植被类型碳循环的源、汇效应、时空变化及其与影响因子关系等研究领域所取得的重要进展进行了综合评述.现有研究表明,不同植被类型间CO2通量的季节变化、年际变化、交换量和碳源汇特征等存在明显差异,光合有效辐射、温度、降水、土壤水分和叶面积指数等是影响碳通量变化的主要驱动因子.最后,结合当前青藏高原地区生态系统碳通量研究的现实与需要,探讨了通量观测所面临的主要科学问题及解决途径.未来对青藏高原碳循环关键过程的研究工作还需要多尺度、长期生态实验和CO2通量观测数据支持,同时以此为基础发展新的数据处理、分析和跨尺度机理模拟方法,建立青藏高原生态系统碳循环模型.  相似文献   

10.
生态地球化学是生态学和地球化学相结合的学科,研究自然界中化学、物理、地质和生物过程,以及这些过程之间的相互作用及其对生态系统发生、发展所产生的影响,具体而言生态地球化学通过化学物质在生态系统中的分布、分配、迁移、转化规律研究,评价生态系统状态及发展方向.生态地球化学虽然形成较晚,西方科学家甚至很少用“生态地球化学”这一名词,但国内外都已取得了长足进展,形成了以生态地球化学填图为基础,生态安全和健康评价为目的的多个独立生态系统的生态地球化学研究方向,如城市生态地球化学、湿地生态地球化学等.山地是陆地最主要的地貌单元,具有独特的生态系统特性,国内外山地生态地球化学研究尚未系统开展,但在山地元素地球化学、生物地球化学和生态地球化学评价等方面均已有相当显著的成果,今后山地生态地球化学研究在加强理论研究的同时,要注重建立完善的方法体系、研究体系和生态效应评价体系,为山地生态地球化学预警和生态保护、恢复提供依据.  相似文献   

11.
Numerical modeling has emerged over the last several decades as a widely accepted tool for investigations in environmental sciences. In estuarine research, hydrodynamic and ecological models have moved along parallel tracks with regard to complexity, refinement, computational power, and incorporation of uncertainty. Coupled hydrodynamic-ecological models have been used to assess ecosystem processes and interactions, simulate future scenarios, and evaluate remedial actions in response to eutrophication, habitat loss, and freshwater diversion. The need to couple hydrodynamic and ecological models to address research and management questions is clear because dynamic feedbacks between biotic and physical processes are critical interactions within ecosystems. In this review, we present historical and modern perspectives on estuarine hydrodynamic and ecological modeling, consider model limitations, and address aspects of model linkage, skill assessment, and complexity. We discuss the balance between spatial and temporal resolution and present examples using different spatiotemporal scales. Finally, we recommend future lines of inquiry, approaches to balance complexity and uncertainty, and model transparency and utility. It is idealistic to think we can pursue a “theory of everything” for estuarine models, but recent advances suggest that models for both scientific investigations and management applications will continue to improve in terms of realism, precision, and accuracy.  相似文献   

12.
This study aimed at characterizing the diet of the oyster Crassostrea gigas along an estuarine gradient in the Bay of Brest (France), through stable isotope (δ13C and δ15N) measurements in primary producers and wild oysters. The contribution of different potential food sources to the diet of C. gigas was estimated at high spatial resolution (over a gradient of 40 km with samplings every 2 km) to identify ecological transition zones and highlighted the dominance of resuspended biofilm in oysters diet. Although the different primary producers did not display any obvious pattern along the estuarine gradient, the stable isotope signatures of C. gigas differed among estuarine, inner Bay, and open sea sites. In particular, a striking 15N depletion pattern was found along the gradient which allowed to identify seven homogeneous groups. Moreover, some unexpected values found at two stations within the estuary revealed localized anthropogenic disturbances. Overall, our results suggest that suspension feeders might be better indicators of ecosystem functioning than primary producers and reflect the different ecological processes occurring along estuarine gradients, including localized anthropogenic inputs. We suggest that the usefulness of suspension feeders as indicators of ecosystem functional typology lies in the dominance of benthic material in their diet, which results in locally occurring processes being reflected in oysters’ stable isotope ratios.  相似文献   

13.
Estuarine fronts have a role in estuarine circulation, productivity, sediment dynamics, and water quality. Despite their importance, our understanding is rather modest. While some insight can be drawn from studies of oceanic fronts, the shorter time scales of estuarine fronts often exclude the role of Coriolis forcing and geostrophy from the hydrodynamics and exclude the prospect of physiological adaptation from ecosystem dynamics. Conservative processes and rapid nonconservative processes like aggregation, settling, and behavioral responses are expected to be most important at estuarine fronts. Although generally short-lived, the recurrent periodic nature of estuarine fronts does include longer time scales and some attention should be given to the importance of this recurrence to longer time scale ecological responses.  相似文献   

14.
海洋中氮营养盐循环及其模型研究   总被引:17,自引:1,他引:17  
对某一海区营养盐的去向、不同形态间的相互转化及其与生物相关的过程的研究是研究整个海洋生态系统的基础和关键。氮是海洋环境中主要的营养元素之一,并被认为是大部分海区的限制营养元素。人们对于氮在海洋环境中的循环过程的研究随着分析方法及对化学和生物知识的掌握和理解而不断加深。模型研究是研究海洋生态系统的一个有效方法,营养盐循环模型是其中重要的环节,随着理论和观测数据的补充而不断发展。综述了海洋环境中氮营养盐循环主要过程的实验研究,主要包括:浮游植物的吸收、氮的再生、微生物在其循环中的作用、不同形态氮的化学转化、水体-沉积物界面等,及其相关过程近十年来模型化研究的进展。  相似文献   

15.
海洋生物地球化学模式研究进展   总被引:4,自引:1,他引:3  
海洋生物地球化学模式是定量认识物质的海洋生物地球化学循环、理解其控制机制以及预测体系变动的重要手段。20世纪90年代以来,该研究领域的进展主要体现在海洋生物地球化学循环的物理输送和生态动力学过程以及年际、年代际变动的模拟3个方面。物理过程模拟方面的进展,集中在寡营养海区上层海水营养盐的供应机制问题上,在经典的上升流、垂直扩散之外,提出涡旋可能构成一种重要的物理输入过程。而生态动力学过程的模拟方面,90年代前期考虑食物网基本结构,由浮游植物、浮游动物和细菌三大类群构成生物状态变量,氮和磷营养盐以及颗粒碎屑构成其他状态变量;90年代后期,开始引入铁和硅的限制问题,考虑不同浮游植物和浮游动物群落结构的影响,特别是浮游植物粒级结构变化的预测可能是未来该领域力图解决的一个技术问题。年际变化的模拟,多围绕ENSO事件对初级生产的影响及其机制问题展开;年代际和地质年代尺度的体系变动问题仍存在争论,相对缺乏有效的数值模拟研究。该研究领域未来应加强生物—化学过程的函数表达、物理模式、中尺度过程、边界交换以及资料获取技术等方面的研究,以应对目前面临的诸多问题与挑战。  相似文献   

16.
盐沼潮滩作为滨海湿地的一个重要类型,为河口海岸地区提供了多种关键的生态服务功能,具有重要的社会、经济与生态价值,其地貌演变规律的认知是海岸带保护修复和科学管理的基础。回顾国内外近一个世纪以来针对潮滩动力地貌过程的研究工作,发现研究热点已逐渐从传统的研究潮滩水-沙-地貌相互作用过渡到探索植物、动物、微生物等生物作用与动力、地貌之间的互馈机制,涉及海岸动力学、地貌学、沉积学、环境生态学等多个学科,是典型的交叉学科前沿研究领域。归纳了盐沼植被与潮滩多种因子的相互作用,总结了常用的盐沼潮滩地貌演变模拟手段及取得的机理认知,并提出今后在生物作用、陆海耦合动力地貌模型研发等方面的科学问题和发展方向。  相似文献   

17.
A simple computational framework is developed to include shoals and shallow embayments (SSE) and their interaction with main channels in estuarine modeling. The scheme, treating SSE as temporary storage areas, accounts for the water and material exchanges between SSE and main channels as the tide rises and falls, and for the biogeochemical processes affecting nonconservative substances such as water-quality parameters in SSE. The scheme, because of its simple nature, can be easily incorporated into one-, two- or three-dimensional models of estuaries with substantial SSE. The concept and the model implementation of the scheme are explained using a vertical two-dimensional model of estuarine hydrodynamics and water quality. The model application to the tidal Rappahannock River, a western shore tributary of Chesapeake Bay, demonstrates the scheme is simple and physically reasonable, and the importance of SSE in estuarine modeling. The inclusion of SSE in a water-quality model not only provides a framework, for computing water-quality conditions therein but also accounts for the interaction between SSE and the main channel. It is shown that significant errors may result if the effects of SSE are not properly accounted for in modeling of an estuary with extensive SSE.  相似文献   

18.
Climate impacts on coastal and estuarine systems take many forms and are dependent on the local conditions, including those set by humans. We use a biocomplexity framework to provide a perspective of the consequences of climate change for coastal wetland ecogeomorphology. We concentrate on three dimensions of climate change affects on ecogeomorphology: sea level rise, changes in storm frequency and intensity, and changes in freshwater, sediment, and nutrient inputs. While sea level rise, storms, sedimentation, and changing freshwater input can directly impact coastal and estuarine wetlands, biological processes can modify these physical impacts. Geomorphological changes to coastal and estuarine ecosystems can induce complex outcomes for the biota that are not themselves intuitively obvious because they are mediated by networks of biological interactions. Human impacts on wetlands occur at all scales. At the global scale, humans are altering climate at rapid rates compared to the historical and recent geological record. Climate change can disrupt ecological systems if it occurs at characteristic time scales shorter than ecological system response and causes alterations in ecological function that foster changes in structure or alter functional interactions. Many coastal wetlands can adjust to predicted climate change, but human impacts, in combination with climate change, will significantly affect coastal wetland ecosystems. Management for climate change must strike a balance between that which allows pulsing of materials and energy to the ecosystems and promotes ecosystem goods and services, while protecting human structures and activities. Science-based management depends on a multi-scale understanding of these biocomplex wetland systems. Causation is often associated with multiple factors, considerable variability, feedbacks, and interferences. The impacts of climate change can be detected through monitoring and assessment of historical or geological records. Attribution can be inferred through these in conjunction with experimentation and modeling. A significant challenge to allow wise management of coastal wetlands is to develop observing systems that act at appropriate scales to detect global climate change and its effects in the context of the various local and smaller scale effects.  相似文献   

19.
祁连山黑河干流山区水文模拟研究进展   总被引:2,自引:1,他引:1  
流域水文模拟是在认识水文规律的基础上, 对流域水文过程的一种数学描述.黑河流域作为典型的内陆河流域历来是研究寒区、 旱区水文过程的热点区域.祁连山黑河干流山区的水文模拟研究也备受学者们的关注, 经验模型、 概念模型和分布式水文模型在该区域均有应用, 虽然都对出山径流做出了准确的模拟, 但是引进的模型对高寒山区水文过程的刻画不够详细.内陆河高寒山区流域的水文模拟要充分考虑冰川、 积雪、 冻土等因素所引起的特殊寒区水文过程, 准确刻画这些水文过程是高寒山区流域水文模拟成功的关键.今后应该继续加强野外观测, 深入开展冻土水文过程、 冰雪水文过程的模拟研究, 发展真正适合于高寒山区流域水文过程的分布式水文模型.  相似文献   

20.
The nearshore land-water interface is an important ecological zone that faces anthropogenic pressure from development in coastal regions throughout the world. Coastal waters and estuaries like Chesapeake Bay receive and process land discharges loaded with anthropogenic nutrients and other pollutants that cause eutrophication, hypoxia, and other damage to shallow-water ecosystems. In addition, shorelines are increasingly armored with bulkhead (seawall), riprap, and other structures to protect human infrastructure against the threats of sea-level rise, storm surge, and erosion. Armoring can further influence estuarine and nearshore marine ecosystem functions by degrading water quality, spreading invasive species, and destroying ecologically valuable habitat. These detrimental effects on ecosystem function have ramifications for ecologically and economically important flora and fauna. This special issue of Estuaries and Coasts explores the interacting effects of coastal land use and shoreline armoring on estuarine and coastal marine ecosystems. The majority of papers focus on the Chesapeake Bay region, USA, where 50 major tributaries and an extensive watershed (~ 167,000 km2), provide an ideal model to examine the impacts of human activities at scales ranging from the local shoreline to the entire watershed. The papers consider the influence of watershed land use and natural versus armored shorelines on ecosystem properties and processes as well as on key natural resources.  相似文献   

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