气候变化对生物灾害发生的影响及对策

　　摘要：分析了我国气候变暖的特点，总结了气候变暖对生物灾害的影响机理和研究方法，并据此提出了对策。

　　关键词：气候变暖；生物灾害；影响；研究方法；对策

　　全球大气CO2浓度从1750年工业化开始的约280mg/kg增加到2005年的379mg/kg，近10年大气CO2浓度每年以1.8mg/kg的速率增长，远高于过去50年每年1mg/kg的平均增幅。由于温室效应，全球平均温度比工业化前上升了2.0～4.5℃，以100年为单位计算，近100年来升高了（0.6±0.2）℃，升温幅度大于过去1000年以来的任何时候。自1850年以来，根据全球地表温度的器测，最近100年（1906—2005年）的温度线性趋势为0.74℃（0.56～0.92℃），全球温度普遍升高，在北半球高纬度地区温度升幅较大，陆地区域的变暖速率比海洋快。我国是全球气候变暖最显著的国家之一。近100年来，平均气温升高（0.65±0.15）℃，比全球略高；最近50年来，我国气温增速（0.22℃/10年）明显高于全球或北半球（0.07℃/10年），从1986年至今，已经历20余个暖年，特别是2001年、2002年、2006年、2007年、2010年广大北方地区的气温一次次冲破已有的气象记录，成为50年来最热的年份。据国家气候中心、国家气象信息中心资料室提供的气象统计数据表明，在我国，全国月平均气温冬、夏两季气温增高明显，其他月份则不十分明显。我国西北、华北和东北等北方地区气候变暖明显高于长江以南地区，春季（3—6月）气候变暖显著高于夏季（7—9月）。而在长江中下游地区，则主要表现为冬季气温升高。

　　1、气候变暖对生物灾害发生的影响

　　据目前研究资料分析，气候变暖以及厄尔尼诺-南方涛动（ElNino&southernoscillation，ENSO）等其他气候事件，对生物灾害的发生，都有明显的相关性，其中尤以气候变暖最为明显。生态学研究证明，由范霍夫定律（Vanthoff’sLaw）可知，气候变暖，使有害生物体内生理过程加快，适生期延长，加快了有害生物发育速率，增强了生殖力，增加了存活率尤其是越冬基数，直接导致其始见期、迁飞期、种群高峰期提前，世代数增加，发生程度加重，暴发周期缩短。气候变暖，还使有害生物发生区域北移和向高海拔区蔓延，扩大了有害生物适生区域。由于气候异常，气象灾害增加，导致生态系统健康水平下降，天敌种群数量下降，有利于有害生物的发生成灾。气候变暖，还使寄主发生变化，有害生物也随之调整寄生关系。上述因素的综合作用，还会导致有害生物种群的基因组成发生变化，并有可能产生不可逆的进化适应（evolutionaryadaptation）。

　　1.1有害生物适生区拓宽

　　气候变暖，拓宽了有害生物的适生区，使得发生范围扩大，向高海拔区和两极方向扩展。如果没有暖冬，在一般情况下，一些有害生物在越冬时，会因为极端低温而导致种群密度急剧下降，翌年不会产生灾害。而由于暖冬，导致越冬基数逐年增加，从而产生危害。据笔者研究，安徽省潜山县在1951—2010年间，马尾松毛虫（Dendrolimuspunctatus）垂直发生范围上限由海拔300m提高到750m，水平范围沿东经116°34′45″向深山区延伸了21km，年发生面积（y）与1—2月平均气温（x1）、1—2月最低气温（x2）高度相关，关系为：y=-69237.127270668+10031.0449373888x1-3454.92501966642x2（r=0.998709979，F=193.420357）。赵铁良等根据1961—2001年的历史资料研究表明，冬季温度偏高的年份，病虫害发生严重，其线性相关关系达到0.6684，全国病虫害发生总面积与冬季平均温度追随作用明显，模糊贴近度达到0.6607。气候变暖，使得我国粘虫（Mythimnaseparata）越冬北界北移1个纬距，稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocismedialis）越冬北界北移1～2个纬度，稻飞虱越冬北界北移1～2个纬度。

　　1.2有害生物发育速率提高

　　温度是决定有害生物生长发育速率最重要的因子，气候变暖使得有害生物适生期延长，加快了有害生物发育速率，导致其始见期、迁飞期、种群高峰期提前，世代数增加。

　　由于气温升高，一些有害生物越冬迟，出蛰早，危害加重。笔者通过对20世纪80年代安徽省潜山县的森林病虫害普查数据、有关马尾松毛虫科研项目资料和20世纪90年代的灯光诱蛾、21世纪前10年的灯光诱蛾监测、性诱剂监测、中心测报点标准地监测数据分析，研究发现，马尾松毛虫的发生期随着气温的上升而提前。在20世纪80年代初，马尾松毛虫（Dendrolimuspunctatus）越冬代成虫初见期在5月18日左右，到了21世纪初，则提前到了4月28日左右。发生期提前时间最多的是越冬代，其次是第1代，然后是第2代，依次逐代减少，这与潜山县的气温变化是一致的。发生期的提前，再加上暖冬造成越冬基数逐年增多，还使一些周期暴发性有害生物暴发周期缩短。笔者对1952—2010年安徽省潜山县马尾松毛虫年发生面积分析表明，1973年之前暴发周期为10年，1973年以后，暴发周期缩短为3～5年。

　　气候变暖对有害生物发生期、种群动态造成直接影响的基础是温度升高改变了有害生物发育历期、繁殖力及存活率等重要生命参数。气候变暖的特征主要表现在均温升高、极端气温升高和昼夜温差变化等方面。

　　1.3生物灾害发生频率增加

　　由于气候异常，气象灾害增加，导致生态系统健康水平下降，天敌种群数量下降，抗生物灾害能力和恢复力降低，这样不但有利于常发性有害生物滋生繁衍，还为次要有害生物发生发展提供了良好的环境条件，从而缩短了有害生物暴发周期，增加了有害生物发生的种类，提高了生物灾害发生的频率。大量观测表明，20世纪陆地和海洋表面温度都已经上升，降水格局已经发生了改变，特别是最近50多年来，温室气体大量增加已导致全球气候急剧变暖，海平面大幅度上升，并引发冰川融化，积雪减少，高温、干旱、热浪、飓风和洪水等极端气候事件频繁发生，这些改变已经对生物多样性产生了较为深刻的影响。同时，大量观测表明，许多物种的行为与物候、分布和丰富度、种群大小等都已发生改变；陆地、淡水和海洋生态系统的结构与功能也发生了极大的变化。据笔者对安徽省潜山县1950—2010年林业生物灾害发生数据分析，20世纪80年代之前，对潜山县造成灾害的林业有害生物只有3种，而进入21世纪则达到了15种。

　　通过1980年和2004年2次林业有害生物普查，1980年潜山县林业有害生物571种，2004年增加到785种；1980年安徽省林业有害生物777种，2004年增加至2047种。20世纪90年代以来，我国林业生物灾害发生面积一直高于近40年来的平均水平。气候变暖一方面虽然促进树木生长和森林恢复，另一方面却导致了树木变脆易折、抗干旱和抗病虫的能力下降，并且严重影响苗木生长和保存率，增加了林业生物灾害成灾的频率。据全国森林病虫害发生统计表显示，近10年来我国森林病虫害发生面积呈逐年上升趋势，其中年平均气温是影响森林病虫害发生的一个主要因子，其线性回归系数R=0.5516（＞0.393，α=0.01），表现出极为显著的相关水平，森林病虫害发生面积与年均温度变化曲线的模糊贴近度达到0.6187。1998年12月至1999年2月的暖冬、干旱、倒春寒，使得杨树烂皮病在北方城市暴发成灾。极端气候事件降低了森林健康水平，导致林业生物灾害发生面积增加。2008年初的南方冰雪灾害使近1733.33万hm2的森林受损，2008年的10月下旬至2009年波及我国15个省市的严重干旱使786.67万hm2森林受害，导致林业生物灾害面积明显增加。此外，气候变化导致ENSO事件频繁发生。

　　ENSO事件的发生，意味着降水和温度的变化。毕晓丽等对福建省马尾松毛虫发生与ENSO事件关联的进行了研究，发现ENSO事件引起降水和温度因子变化，改变了福建省马尾松毛虫的生存条件、栖息环境和资源的波动，有利于马尾松毛虫生长、发育、繁殖、迁徙，高温、高湿加速了马尾松毛虫的发育，使其危害的范围扩大，程度加剧。

　　1.4有害生物种群增长加快