摘要: 自21世纪以来，随着全球气温持续上升，气候变暖对生态系统的影响已成为当今世界关注的焦点问题。食物网模型由于能够较好地刻画物种之间的相互作用关系，而常常用来研究生态系统动力学的演化行为。本文在基于性状的食物网模型的基础上，考虑温度因素... 展开 自21世纪以来，随着全球气温持续上升，气候变暖对生态系统的影响已成为当今世界关注的焦点问题。食物网模型由于能够较好地刻画物种之间的相互作用关系，而常常用来研究生态系统动力学的演化行为。本文在基于性状的食物网模型的基础上，考虑温度因素，探讨气候变暖对食物网动力学的影响。这里的性状刻画了物种的三个维度即个体大小、栖息地特征以及最佳生理温度，性状不同，物种也不同。本文的具体研究内容如下: 第1章概述了全球气候变暖的现状及未来趋势，然后基于当前已有的研究结果，分别从个体、种群和群落三个生态层面阐述了气候变暖对生态系统动力学的主要影响,进而给出了本文的研究内容和技术路线。 第2章详细阐述了基于性状的食物网模型的构建理论，刻画了温度对物种生理功能的影响，并对模型做了无量纲变换。此外，本章细致描述了生态系统的数值重建过程，并且基于已经获得的全球气候变暖数据，量化了三种气候变暖模式包括均匀上升、正态分布式上升和波动式上升。 第3章从四个生态系统功能指标上，研究了气候变暖对封闭生态系统短期（升温速度快）和长期（升温速度慢）影响。数值结果表明:生态系统功能如物种丰富度、初级生产力和最大营养级在气候变暖长短期影响下均呈现下降趋势，且在长期气候变暖情况下，这些指标的减小幅度相较于短期更为显著。另外，生态系统中物种的平均最佳生理温度在多次模拟中始终从10℃上升至约12℃,表明长期和短期气候变暖情境下，温度性状较大的物种竞争力较强。 第4章考虑气候变暖对开放的生态系统的长短期影响。不同于封闭生态系统，开放生态系统允许外来物种入侵。本章首先结合物种入侵数据，分析了全球生物入侵的现状，根据物种所处的营养层级设计了三种物种入侵的方式:高营养级物种入侵、低营养级物种入侵和随机入侵。在第3章的基础上，本章模拟了不同温度上升方式与物种入侵方式耦合下生态系统指标的变化情况。研究结果表明，物种入侵模式的差异对生态系统结构和功能的变化至关重要。当物种随机入侵时，生态系统各项功能在气候变暖情况下会增强，仅有初级生产力略有下降。然而，在另外两种入侵方式下，生态系统功能会受到气候变暖的负面影响。这表明，较大或者较小物种的入侵会加剧气候变暖的负面效应。此外，与封闭生态系统结论一致的是，气候变暖的长期影响导致开放生态系统中物种丰富度增长，最大营养级减小。 最后一章对本研究成果进行了总结，并对未来的研究提出了一些思考和展望。本研究旨在为理解气候变暖对生态系统的影响提供更多的科学依据，进一步揭示全球生态系统在气候变暖背景下的演变规律，并为制定有效的生态保护措施提供参考。 收起