全球变化生态学

课程编码：280223071300P1002 英文名称：Global Change Ecology 课时：60 学分：3.00 课程属性：学科核心课 主讲教师：冯晓娟等

本课程是一门宏观与微观相互交叉、多学科相互渗透的前沿学科。在课程设计上，将从全球变化的内涵、气候变化的特点和原因、全球变化要素对生态系统组成、过程和功能的影响、以及生态系统各要素对全球变化的响应机制等几方面，重点介绍全球变化背景下的基本生态学问题，并有针对性地引导学生展开有关全球变化生态学研究前沿问题的探讨。

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第一章 绪论 3.0学时
第1节 课程介绍
第2节 全球变化生态学绪论
第3节 碳排放与全球变暖
第二章 全球气候变化 3.0学时
第1节 地球表层系统与全球变化
第2节 当代气候变化的证据
第3节 气候变化的诱因
第4节 当代气候变化的特点
第5节 当代气候变化的典型案例
第三章 气候变暖对生理生态过程的影响 3.0学时
第1节 光合作用对温度变化的响应与适应
第2节 呼吸作用对温度变化的响应与适应
第3节 生长对温度变化的响应与适应
第4节 物候对气候变化的响应与适应
第四章 降雨格局变化对生理生态过程的影响 3.0学时
第1节 水的吸收与运输
第2节 生理生态过程对干旱的响应与适应
第3节 生理生态过程对降水格局变化/极端降雨的响应
第五章 大气CO2浓度升高对生理生态过程的影响 3.0学时
第1节 光合作用对大气CO2浓度上升的响应
第2节 呼吸作用对大气CO2浓度上升的响应
第3节 暗呼吸对大气CO2浓度上升的响应
第4节 其它生理生态过程的响应
第六章 氮沉降对生理生态过程的影响 3.0学时
第1节 氮沉降变化的时空动态
第2节 植物对氮的吸收与利用
第3节 氮饱和与氮磷失衡
第七章 全球变化交互作用对生态系统的影响 3.0学时
第1节 全球变化交互作用对植被过程的影响
第2节 全球变化交互作用对土壤过程的影响
第八章 生物多样性与全球变化 3.0学时
第1节 气候变化对物种分布的影响
第2节 物种对气候变化的适应
第3节 气候变暖对食物网的影响
第九章 植被生产力 3.0学时
第1节 GPP/NPP/NEP的时空格局
第2节 GPP/NPP/NEP的影响因素
第3节 GPP/NPP/NEE对全球变化的响应
第十章 土壤呼吸及其对全球变化的响应 3.0学时
第1节 土壤呼吸的时空格局
第2节 土壤呼吸的影响因素
第3节 土壤呼吸对全球变化的响应
第十一章 土壤温室气体排放及其调控机制 3.0学时
第1节 土壤温室气体排放的时空格局
第2节 土壤温室气体排放的影响因素
第3节 土壤温室气体排放对全球变化的响应
第十二章 土壤系统碳动态：格局、过程与响应 3.0学时
第1节 土壤碳库大小、分布及其影响因素
第2节 土壤碳库的动态变化
第3节 土壤碳对全球变化的响应
第十三章 全球变化研究中的热点问题01：陆地碳汇及其形成机制 3.0学时
第1节 我国陆地碳汇
第2节 森林生态系统碳汇
第3节 草地生态系统碳汇
第4节 碳氮交互作用
第十四章 全球变化研究中的热点问题02：冻土碳循环与气候变化 3.0学时
第1节 冻土碳循环研究平台
第2节 基于样带调查的冻土碳循环研究进展
第3节 基于热融塌陷的冻土碳循环研究进展
第4节 基于热融湖塘的冻土碳循环研究进展
第5节 基于增温实验的冻土碳循环研究进展
第十五章 全球变化研究中的热点问题03：野外增温控制实验的技术与方法 3.0学时
第1节 野外增温控制实验的发展历程与原理
第2节 基于不同增温实验方法的典型研究案例
第十六章 生物地球化学循环1: 概述 0.5学时
第1节 生物地球化学循环及其当前研究的特点
第十七章 生物地球化学循环2: 水循环 2.5学时
第1节 全球水循环的库、通量与周转时间
第2节 土壤—植物—大气系统的周转与交互作用
第3节 水循环与陆地—海洋的物质搬运
第4节 水循环与全球变化案例研究
第十八章 生物地球化学循环3: 碳循环 3.0学时
第1节 全球碳库的分布与特点
第2节 陆地生态系统在全球碳循环中的作用
第3节 海洋在全球碳循环中的作用
第4节 碳循环热点问题（“碳失汇”）
第十九章 生物地球化学循环4: 氮循环 3.0学时
第1节 氮循环的意义
第2节 氮的主要形态、储库、周转时间
第3节 氮循环的主要过程与通量
第4节 人类活动对氮循环的影响
第5节 全球变化案例研究：氮限制与氮饱和
第二十章 生物地球化学循环5: 磷循环 3.0学时
第1节 磷循环的意义
第2节 磷的主要形态与储库
第3节 磷循环的主要过程与通量
第4节 人类活动对磷循环的影响
第5节 全球变化案例研究：水体富营养化的诱因
第二十一章 生物地球化学循环6: 硫、铁、硅循环 3.0学时
第1节 全球硫的储库及关键循环过程
第2节 全球铁的储库及关键循环过程
第3节 全球硅的储库及关键循环过程
第4节 全球变化最新研究案例分析
第5节 元素循环之间的耦合作用

方精云，男，博士，教授，博士生导师；中国科学院院士、第三世界科学院院士。主要从事全球变化生态学、植被生态学、生物多样性与生物地理，生态遥感、生态草牧业等方面的研究。在国内最早系统地开展了陆地生态系统碳循环研究，发展了我国陆地生态系统碳储量的计量方法，为中国陆地碳收支研究奠定了方法论基础；2009年，受中国科学院学部委托，对中国和世界主要国家的碳排放进行了较为详细的测算，并为我国相关的国际气候谈判政策提出了建议。对中国植物物种多样性进行过较为系统的调查，完善和发展了生态学代谢理论；较系统地研究了中国植物化学元素的计量特征，提出了“限制元素稳定性假说”；提出并发展了“草牧业”概念及其理论体系，并成为中国农业的一项重要政策。冯晓娟，女，博士，研究员，博士生导师，2014年获基金委“优秀青年基金”资助，2015年获科技部“青年973”项目资助，2020年获“国家杰出青年科学基金”项目资助。现任植物研究所副所长；担任中国土壤学会国际合作工作委员会副主任、国家自然科学基金委员会交叉科学部专家咨询委员会委员；Global Change Biology、Geochimica et Cosmochimica Acta、JGR-Biogeosciences、Journal of Plant Ecology等刊物副主编。获得中国科学院青年科学家奖、中国科学院朱李月华优秀教师奖、中国科学院优秀导师奖、中国生态学学会青年科技奖等奖励。主要从事土壤碳循环与全球变化研究，聚焦于“土壤有机质的分子生物地球化学”；应用生物标志物、有机单体同位素等分子水平的地球化学方法，结合生态系统控制实验，研究陆源有机碳在陆地以及河流系统中的循环及其对气候变化的响应。刘玲莉，女，博士，研究员，博士生导师，2015年获国家自然科学家基金委优秀青年基金资助，2021年获国家杰出青年基金资助。现任 Fundamental Research、Ecology Letters、Global Change Biology、Journal of Plant Ecology 编委，《植物生态学报》常务副主编，中国大百科全书第三卷《生态系统生态学》分支副主编；植被与环境变化国家重点实验室副主任、中国植物学会植物生态学会专业委员会秘书长、北京生态学会理事。主要从事陆地生态系统生物地球化学循环研究。利用野外控制实验、样带调查、数据整合等方法，系统解析了生态系统碳氮循环关键过程及其对全球变化的响应机制。近年来，在有机质分解的生物和非生物机制、地上-地下互作对养分循环的影响、土壤有机碳形成与周转的生态学机制、生理生态过程对大气污染的响应等方面取得了重要进展。杨元合，男，博士，研究员，博士生导师，以青藏高原高寒生态系统为研究对象，基于野外观测、控制实验、室内培养和模型模拟等手段，重点开展：(1)土壤与全球变化；(2)生态系统碳-氮-磷循环及其交互作用研究。