物候对全球变暖的响应

    受环境（气候、水文、土壤）影响出现的以年为周期的自然现象，都是物候现象。它包括各种植物的发芽、展叶、开花、叶变色、落叶等现象，候鸟、昆虫以及其他动物的飞来、初鸣、终鸣、离去、冬眠等现象，还有一些水文气象现象，如初霜、终霜、结冰、消融、初雪、终雪等。

    目前，物理学研究已成为生态系统的分析和管理的一个方面，在物候区划、农作物的合理配置、山区垂直分布带土地的合理利用、防止环境污染和三废利用等方面，正进行者大量的物候学研究工作。近几十年所发生的物候现象则为研究全球变暖的影响与响应提供了实证。在过去的100多年里，全球气候正发生着显著的变化，全球平均温度在过去的100多年显著上升，到目前已经增加0.6±0.2℃，近20年是20世纪最温暖的时期，20世纪可能是过去1000年中增温最大的世纪。

    世界各国越来越多的研究表明：随着全球气候变暖物候正在发生变化，许多植物和动物通过改变与春天的到来和秋天的开始相关的同步活动以适应变暖而带来更长的生长季。物候变化不仅是生物圈对气候变暖响应的且容易观察到的指示计，而且也会产生多方面的影响：在生态学方面，如碳的固定、氮和水循环、物种竞争、害虫与疾病、鸟类迁徙与繁殖以及物种之间的相互作用；在农业生产方面，如农作物的适应能力、产量潜力、生长季长度、严寒灾害的风险、害虫和疾病的传染、杀虫剂使用的时间和用量以及食物质量等；在卫生方面如花粉季节持续时间以及疾病的分布与人口数量。关于物候对全球变暖的响应研究正成为物候学研究的一个新领域，也是全球变化研究关注的热点。

    在过去20多年中，遥感技术和电子计算机技术取得了飞速发展，为物候学研究提供了新的手段。由遥感数据生成的标准化植被指数（NDVI）能够在很大覆盖范围内相当精确地反映植被的绿度和光合作用强度，能够较好地反映植被的代谢强度及其季节性变化和年际间变化，因而该指数被广泛地运用于植被的监测、分类、物候分析、农作物估产，在全球变化研究中也常常用于计算植被的初级生产力、研究植被与气候变化关系等方面。

植物物候变化对气候变暖的响应

    大多数动植物的生命循环周期是和温度、降水及光照的季节性变化紧密相联的。全球变暖使植物开始生长和结束生长的日期发生相应的变化。尽管这种变化的时间长度在不同物种、不同地区是不同的，但变化的倾向是相同的。根据地面物候资料，加拿大西部山杨比半个世纪前提早了26天发芽。1959——1993年间北美地区春季的生物物候提早了6天。在欧洲，1959——1993年期间，叶子提早6天发芽，秋季叶子推迟5天变色，即春季事件平均提前大约6天，而秋季事件平均推迟大约5天。

    还有研究表明，欧洲地区的生物物候在1969——1998年春天提早了8天。在地中海地区的生态系统中，现在大多数常落叶性植物叶子的生长比50年前平均提早了16天，而落叶时间平均推迟了13天。对于海洋生态系统而言，1948——1995年间北大西洋地区变暖的海水与浮游植物生长季长度和数量都相关。基于遥感观测的生长季变化研究支持近20年植物生长季提前，而结束时间推迟的结论，至少在北半球高纬度地区如此。北半球高纬度地区1981——1991年间植被生长季提早了8天，而衰落时间推迟了4天，被认为春季温度的增加给高纬度的植被带来了更长的生长季。

动物物候变化对气候变暖的响应

    昆虫与两栖动物的物候变化动物生活周期也依靠气候。比如，昆虫对变暖的响应就是更快地度过幼虫阶段，更早地成虫。过去25年中，英国的蚜虫在其生活周期的不同阶段提早了3——6天；过去20年，英国蝴蝶不仅出现的时间提早而且飞行期延长了。从1975——1994年间在荷兰最常见的微鳞翅目昆虫的最大个体数出现时间平均提早了12天。在西班牙东北部，蝴蝶出现的时间也比1952年提早了11天。1990——1999年间，美国纽约州青蛙鸣叫的时间比1900——1912 年间提早了大约10天。

    鸟的迁徙和繁殖时间也对温度的变化相当敏感，所以全球变暖会导致鸟类春季活动更早地开始。在欧洲，鸟类提早筑巢部分归因于植物生长的提早及由此引起的鸟赖以为食的昆虫的提早生长。

    区域分析表明，春天冰雪消融的提早趋势与在高纬观察到的不断变暖是相一致的。在苔原、冻土地带和北方生物带上，冰雪的消融期比上个世纪至少提早了一个星期。由春季提前导致的冰覆盖期的缩短已潜在地影响生产、生命史和水生生物的繁殖。北极海冰的提前解冻（或推迟冻结）缩短了某些海洋哺乳动物进食和繁殖的有效时间，这也可能影响海洋动物健康或改变总的数量。对北美哈得逊湾北极熊的研究表明，与20世纪70年代中期相比，哈得逊湾西部的冰解冻平均提前3个星期。因为冰的提前消融，现在北极熊没有太多的时间去海冰上捕猎，它们不得不在猎食小海豹以补充其脂肪之前返回岸上。在温带，河流和湖泊冰覆盖的减少导致乱流的增加和沉积物的混合，这可能会干扰某些鱼类的孵卵。另一方面，春季融冰的提早延长了水生系统的生长期，因此增加了来年冬天鱼苗的存活率。

物种间物候变化的不同步性及其对植被的影响

    物候和鸟类迁徙、海洋动物活动等变化都表明气候变暖可能导致物种间相互作用的脱节，比如，植物和它们的授粉者之间或者在鸟类和它们的植物及昆虫食物供给之间。不仅平均温度的改变而且温度分布形式的改变都会影响、甚至强化这些相互作用，因为这样的变化可能改变物种间的同步性。例如，鸟在任何年份都能够通过飞到更北的地方来适应气温的变暖，但它们赖以生存的植物（或捕获的食物）可能要花数十年或更长的时间做出相应的调整。不同的物候响应可能改变不同物种间的竞争能力以及他们的生态保护，这样导致对群落结构和生态系统功能的不可预见的影响。

    尽管不同的物种对气候变化的响应不尽相同，但大量的物候变化都表明了春季提早、生长季延长的现象，物候已经对最近20多年的气候变暖发生了显著的响应。