地表物研究之一：生物影响冰川的研究(摘自辽宁科技学院2009.4)

zhouqiang15898

转载说明：全世界上百个有关冰川形成的理论中，唯一由中国人提出的冰川形成理论！

生物影响冰川的研究

代国林

（沈阳市于洪区教育局 沈阳 110141）

E-mail: daiguolin18 @126.com

摘  要：冰川的主体由降雪积累而成。只有在大量的云被顺畅地输送到高纬度和高山地区，降雪量才能大于融雪量，继而形成冰川。对比研究7亿年至今的生物群落，发现历次冰川形成时期，有两个重要条件：首先，在足够宽阔的低纬度海域，那些能使云凝结核大量释放的生物群落大发生，其次，在中高纬度有利于水汽畅通输送的生物群落分布极广。当前者锐减时则冰川消失，而后者的变迁则对冰川进退的影响甚巨。因此得出结论：生物对冰川的形成、消失和进退的影响是起决定性的。

关键词：凝结核，生物，水汽输送，冰川

中图分类号：P343/Q782

1 引言

冰川的重要气候现象之一就是低温[1~4]。而低温主要是由于云和冰雪的覆盖度增加，使得全球吸收太阳辐射的总量减少，加之冰川的“冷却作用”所导致的[3、4]。尽管低温会给冰川的进退带来一定的影响，并影响中高纬度生物群落的分布[4~6]。但是，低温只能算作冰川形成后的一种结果或伴生现象。而迄今为止，在上百个有关冰川形成的理论中[2]，多以低温为研究重点[1~7]，从水汽输送方面的研究不多，更鲜见生物对冰川形成影响的研究。研究生物对冰川的影响，为相关学科和解决目前的气候问题开拓了一个新的思路。

7亿年来，影响云量和水汽输送状况的因素中，基本稳定的有太阳辐射、大气成分和大气结构[2、4、7]（二者亦受生物控制）；变化的有低纬度海域的面积[8]、洋流等。而变化最显著的却是影响DMS（云凝结核）释放的生物群落[4、9、10]和控制水汽输送状况的生物群落，也正是生存所需使这些生物群落决定着不同时期全球的水汽状况。

2史前生物对云量和云团的影响

云凝结核（DMS）的前身β-二甲巯基丙酸（DMSP）是浮游植物合成的，用来维持细胞与海水间的渗透平衡以防止脱水的物质，是海水浮游生物维持生命的必需物质[4、9~12]。

2.1 蓝-绿藻和绿藻DMS的释放量最大

20多亿年来，以蓝-绿藻和绿藻（单细胞和多细胞）为主的微小浮游植物在数量上一直占有绝对优势[13、14]。另外，微小浮游植物DMSP的含量远大于大型浮游植物还有以下三个原因：（1）同等生物量的藻类体积越小总体表面积越大；（2）微小浮游生物的生命周期远远小于后者[8]；（3）大型藻类只有最外层细胞接触到海水，且大型藻类大都在外部包裹一层阻隔盐分渗透的黏膜状分泌物。而微小浮游植物的细胞则全方位接触到海水。

在微小浮游植物中只有硅藻的DMSP的含量明显低于其他藻类。但是硅藻和其他藻类一样一般多出现在中生代晚期，并从中生代到新生代生物量出现波动，到第四纪全部减少。

2.2 浮游动物的捕食可使DMS成倍释放

关于捕食压力存在下，可使藻类DMS的释放量增加 [12]，即浮游动物在时，浮游植物释放DMS的速率是浮游动物不在时的十倍[12、15~17]。

2.3 珊瑚和叠层石群落的大发生还可促使云团的产生

根据食物链的原则，以微小浮游生物为主要食物的珊瑚[13、14]大发生可以证明DMS大量的释放。而珊瑚属腔肠动物，具有消化腔短小、食物停留时间短、吸收含硫物质较少等特征，且珊瑚释放DMS可在群落上空形成的云雾，这对其生长、发育和繁衍有重要意义 [18]。叠层石则主要由蓝-绿藻和细菌组成的，其生存环境与珊瑚相近同样生长在低纬度浅海海域。

在赤道的强光和对流的作用下，DMS的集中释放有利于云团的大量形成。而生长在低纬度海域的珊瑚礁和叠层石却能够使DMS大量、集中地释放。

3史前生物对水汽输送的影响

生物是地球上水分交换最快的[13、14]，且分布最为广泛的植物所释放的水分均以水汽形式排到大气中，而水汽对保持水汽通道的低层大气的稳定、温度和湿度至关重要。

3.1海洋上空的水汽输送

海洋下垫面受热和大气分层比较均匀。虽然随着纬度的增高，DMS的释放也随着生物群落渐次减少而减少，但蒸发的水汽对低层大气的稳定性、温度和湿度的影响尤为重要，尤其对输送过程中水汽损失的及时补充，更是不可替代。

3.2 大陆上空的水汽输送

陆地上森林的持水能力、蒸散量均为最大[19]，森林1.5~2Km的上空湿度与低纬度海域上空的湿度相近。森林不仅可以稳定低层大气，同时还能及时补充水汽输送过程中因降水和汽化等原因散失的水汽，这些条件可保障水汽更畅通的输送。有利于水汽输送的陆地地表状况依次为：森林＞灌丛＞草原＞荒漠＞冰川。

4生物对冰川历次形成的影响

根据煤炭石油[20]和古化石[2、8]等制作的图1和图2，此图说明冰川期DMS的释放量远远高于大间冰期；陆地生物群落中以高大的阔叶乔木（蒸腾强）为主的森林分布及其广泛。

4.1震旦纪大冰期

震旦纪是叠层石出现过的唯一一次极盛时期，且以小型低等为主的浮游动物出现并迅速扩展[8]，

使得DMS的释放总量达到了空前的高度。由于震旦纪的陆地面积小且分散，而浮游微古植物的丰度和分布广度却达到了较高的状态，导使得全球云量的产生最大和云的输送达到最畅通的状态，进而形成了范围最广、持续时间最长的第一次大冰期。

4.2石炭-二叠纪和第四纪大冰期

石炭—二叠纪和第四纪的两次大冰期有着明显的共性特征。即珊瑚的大爆发（仅有的两次）和陆地阔叶森林植被覆盖达到高峰。

无论是石炭-二叠纪的高大的蕨类植物还是第三纪至今的高大被子植物，它们都具有自身含水量大（在70%以上）、枝繁叶茂且叶片薄而宽大等有利于蒸腾的共同特征。尤其蕨类植物在构建畅通的水汽通道的同时，也逐步进化成更适宜潮湿、弱光的条件下生存。

4.3冰川的结束

水汽通道下的所有生物群落，不但支持、维系水汽的输送状况，同时也利用水汽通道使之逐渐适应这种环境。一旦，影响释放DMS的生物群落突然减少，水汽通道源头的云量锐少，不但使适应了近亿年的生物群落出现集群绝灭，也加快了冰川的结束。

释放DMS的生物群落减少的原因尚不是很清楚，但前两次大冰期结束时，均出现不利于叠层石和珊瑚群落的因素，如低纬度海域面积减少，洋流巨变等。

5 生物对冰川进退的影响

冰川的扩展，势必导致洋流变化和冷气团的增加等因素的形成[1~3、7]。但由于生物群落的适应力、控制水汽的能力和拓展速度等方面的不同，对冰川进退的影响也有很大的差别。

5.1海洋进退频率的缓慢

海洋环境相对稳定，冰川对海洋生物的影响相对迟缓，冰川的进退一般以百万年甚至千万年为单位 [3]，如震旦纪大冰期和志留纪冰期。

南极冰心中由DMS生成的甲磺酸的浓度，末次冰期时比现在高25倍[4]，而全球珊瑚群落的状况变化却不大，可见水汽通道阻滞的影响之大。

5.2陆地进退频率高且不均匀

在第三纪南极冰川就已经形成了，但直到第四纪北半球冰川才开始活跃[5]。短短的200万年里，在北半球大陆就有6~9次的显著的冰川进退。受陆地生物群落影响的冰川的进退大体一致（如图3）。虽然冰川的进退频率高，但局部地区却不均匀，这是由于生物登陆后，陆地落群的生物越来越丰富[5、6]，而不同植被对温度和光强度的适应力、植被演替规律 [13]以及对水汽输送影响的显著不同，使得水汽通道的状况和变迁有着显著的差异。

新石器时代以来，支持水汽输送最主要的植被——森林遭到人类巨大的破坏。使水汽输送逐渐出现不同程度的阻滞，这直接导致北半球云遮蔽度的减少（反射减弱），冰川得到降雪补给减少，气温却在升高，加快了北半球冰川融化的速率。同时被阻滞的水汽不仅导致全球性降水不均，同时仅那些携带巨大潜热能的水汽在陆地上空局部区域大量地聚积容易形成龙卷风；而在低纬度海域大量聚积，则容易演变成台风[21]。

6 结论

生物对冰川的形成、消失和进退的影响是决定性的。可以利用生物群落控制水汽输送的功能，在全球有计划恢地复植被，用以解决全球性水资源短缺、极端气候频发和遏制冰川融化过快等问题。

参考文献

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[7] 迈克尔·阿拉贝.气候变化.马晶译.上海：上海科学技术文献出版社。2006.

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atmospheric sulphur，cloud albedo and climate.Nature 326,655-661.

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68(12):5804-5815. Leck C,Larsson U,Bagander LE,Johansson S,Hajdu S.1990.

[11] Dimethylsulfide in the Baltic Sea:Annual variability in relation to biological activity.J.Geophys.Res.95(3):3353-3363.

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[18] 新华网：央视国际.珊瑚礁可能会“自制”云调节气温.2005年02月07日14：00.

[19] 贺庆棠.中国森林气象学.北京：中国林业出版社.2001：50-61.

[20]
（法）B.P.蒂索，（德）D.H.威尔特.石油形成和分布—油气勘探新途径.郝石生等译.北京：石油工业出版社.1982：9-13.

[21] 代国林. 植被对台风形成的影响.沈阳：《科技成果纵横》杂志社.2007：（92）：45~47.

  

Study on the Organism Effect on Glacier Cycling

Dai guo lin

Yuhong Education Bureau, Shenyang 110141

Dai guolin18@126.com

Abstract
The main body of glacier was formed by the accumulation of snow. Only when plenty of clouds were smoothly transferred to high latitude and mountainous area could there be more fallen snow than melted snow, which gave rise to the glacier. By comparative study on biocoenosis from 7 million years ago till now, it was found that two critical conditions determined the formation of glacier. First, the organism mass outbreak released cloud condensation nuclei on wide enough low latitude sea areas. Second, the organism that could transfer water vapor easily and widely spread on the high latitude. When the first condition decreased dramatically, the glacier vanished, whereas the changes of the second condition greatly impact glacier cycling. Organism determined the formation, vanishing and cycling of the glacier.

Key words:
condensation nuclei, organism, transportation of water, glacier

zhouqiang15898

这篇文章是在全世界上百个有关冰川形成的理论中，唯一由中国人提出的冰川形成理论！

这里感谢代国林先生辛勤的付出！

   中国在历史上是冰川最多的国家之一，这也是煤炭最多的一个很重要的原因！但是研究冰川的并不是很多，特别是对国内的冰川研究的更少！研究冰川最著名要算原气象局局长秦大河先生，曾经自费考察南极，这点是值得佩服的，也是中国科考队一直对南极情有独钟的一个原因！但秦先生一直忽略考察国内的冰川，是非常遗憾的！因为中国的冰川是一直很丰富的，但随着经济步伐的加快冰川也消失的很快，究竟为什么，秦先生一直也没思考过，也很遗憾一直也没提出过冰川形成的理论！

zhouqiang15898

某海洋大学一个姓廖的教授在其博文《第四纪冰川期的形成》写道：
真正造成裸子植物和被子植物消失和演化的因素，主要是森林大火。森林大火在石炭纪就有发生，且主要发生在冰期或寒冷期（Graham, et. al., 1995; Berner, 1997），造成了小冰期冰川的缩小。
这个解释冰川缩小是很可笑的!呵呵,连煤是怎么产生的可能也不知道!还谈冰川!

   其实很简单:森林植被越好,水汽越畅通,降雪量越大,冰川也就越大,大到一定的时候就要崩盘,这些崩盘的冰川把大量的森林植被埋在了山脚下(就象泥石流一样)!随着被埋植被的减少和冰川的崩盘,森林就减少,水汽就没有那么通畅,冰川就开始退缩!
   随着冰川退缩,森林又慢慢开始恢复,水汽又开始通畅,冰川又开始增加!森林和冰川这样的周期来回不断拉锯,也就是退缩和前进!而森林大量被埋在冰川下,不能被细菌腐烂,在缺氧的情况就炭化成现在的煤!(虽然森林已经有五亿多年的历史,但只有在冰川期才能形成煤就是这个原因!)通过这个冰川和植被的不断拉锯,煤也就分出很多层!如果有兴趣,可以去山西煤层看看,哪个层次很明显,而且偶尔还能看到被炭化的整棵大树!

    所以冰川退缩和增加的原因也是煤产生的原因!
   
    至于森林大火说,呵呵，只怕容易烧坏了脑子!

zhouqiang15898

为什么越是气候冷，陆地上的冰（水）反而更多了

其实代国林先生已经说明了：森林植被越好，水汽越畅通，自然冰川增加越多！但同时水汽越多（也就是云越多）遮挡阳光也越多，气候自然相对就变冷！没有阳光照射，那有不变冷的啊！

r6144

森林不仅可以稳定低层大气，同时还能及时补充水汽输送过程中因降水和汽化等原因散失的水汽，这些条件可保障水汽更畅通的输送。

如果森林对保障水汽输送的作用就是指补充因降水等原因而损失的水汽（而非对高水汽含量空气的流动产生直接影响），那就说得通了。但是，如果没有山挡着，也没有出现台风之类极其猛烈的降雨，那么在水汽因降水而消耗完之前，通常可以输送很长一段距离，因此一个局部地区森林的存在与否，对下游水汽条件的影响应该还是比较有限的，数百万平方公里的大面积毁林，倒可能对气候产生较大的影响。

至于凝结核的因素，其实进入大气的水汽最终大部分都要以降水的形式回到地面（海面），如果缺少凝结核会使得某些地方的水汽严重过饱和却暂时无法凝结的话，那么随着蒸发不断地进行，水汽积累到一定程度以后总还是会形成那么多云的吧，只不过云系和降水的分布未必那么均匀而已。从实际观测结果来看，空气中水汽严重过饱和（探空测得的相对湿度基本达到100%）而没有形成云的情况似乎很少见到。

zhouqiang15898

5# r6144

讨论理论请直接跟代国林先生讨论，特别是他的文章！他的水平远远高于我的水平，而且实践也远远比我强多了，他二十多年来跑遍了全国各省份考察，为了写这篇文章，二上*青XX藏*高原和各地雪山考察，差点还丧命于*青XX藏*高原！其实我的理论水平跟您们这些高手都是没法比的，比您们差远了，要多多向您们学习！

我对事实比较感兴趣！看到事实我就会兴奋，看到理论我就头痛。

yulouex

6# zhouqiang15898
可您目前在说的仍然是理论
好比您说CISK只是猜想
可是CISK可以无一例外的解释所有的事实
至少您是暂时无法举出反例的

zhouqiang15898

7# yulouex

除了说台风是水汽被阻,我几乎没有一个理论,但难道这不是事实吗?!


您这些问题已经问过好几次了


我也给您回复了,引用一下:"

八百年历史,是事实吧?

     南美洲是事实吧?

      波斯湾是事实吧?

      渤海湾是事实吧?


兄弟,难道非要我解释吗?
    八百年历史记载是事实吧?别的地方我不知道,在中国大陆当时八百年里是没有台风吧,这个理论在这记载的八百年里怎么就失效了,就不适用了?这样的事实还不能说明问题吗?
   其他事实您自己去想吧,我就不再解释啦,以后这样的问题也不再灌水!

而且这篇文章不是讨论台风的地方,以后讨论台风问题还是去台风文章下面讨论!

Mars

看第一句就失去兴趣了。

摘  要：冰川的主体由降雪积累而成

这句话显然是不正确的。以北极冰川为例。北极冰川的形成实际上主要是由海水冻结而成，降雪是次要理由
所以后面的大段理由就没必要看下去了。
PS：

兄弟,难道非要我解释吗?
    八百年历史记载是事实吧?别的地方我不知道,在中国大陆当时八百年里是没有台风吧,这个理论在这记载的八百年里怎么就失效了,就不适用了?这样的事实还不能说明问题吗?
   其他事实您自己去想吧,我就不再解释啦,以后这样的问题也不再灌水!

这段话显然也是不对的。别的史料我不多说了，就元朝忽必烈两次入侵日本的史料而言，很显然那时是有台风的。只是那时没有“台风”这个词而已。也不知道LZ怎么查的史料就这么断言。哎……

公元1274年，进攻日本的远征军由朝鲜扬帆出海，驶往九州岛，远征军共两万五千人，其中蒙古人和高丽人大约各占一半，还有部分女真人和少量汉人。远征军的统帅为蒙古人忽敦，两位副统帅为高丽人洪茶丘和汉人刘复亨。元军航行至博多湾，首先攻占并蹂躏了对马岛和壹歧岛，然后分三处在九州登陆攻入内陆。三路入侵军队中，一路为主力，两路为策应，主力部队的登陆地点大约在长崎附近。
面对第一次“蒙古来袭”，日本镰仓幕府调集部分正规军迎战，九州沿海各藩也紧急组织武士和民兵参战。惨烈的战斗进行了二十多天，日本人战术较为落后，在开始的战斗中蒙受巨大伤亡，但他们仍然成功地阻止了元军的推进。在相持了几天后，日本人渐渐适应了蒙古人的战术，于是开始反击。主要由武士组成的日本重骑兵队尤为英勇，他们在弓箭手的支援下冒着箭雨列阵冲击敌人，与敌军贴身近战，使蒙古人的弓箭优势失效。刘复亨在激战中阵亡，元军折损大半后退回海滩依托回回炮防守。至此元军伤亡惨重，进展无望，他们的败局已不可避免，由于箭和给养都即将用尽，元军无力继续守住阵地，他们只得上船撤退。在返回朝鲜的路上，元军的舰队遭风暴袭击，遭受了一些损失，不过大部分船只安全回国。此次战役日本史称“文永之役”，蒙古人在东亚第一次遇到了装备训练和勇气都不逊于自己的对手。

公元1281年，元帝国庞大的远征军由江浙和朝鲜两地同时出发。此次出征的军容十分壮观，共有大小船舶近五千艘，军队约二十万，其中蒙古人四万五千，高丽人五万多，汉人约十万，其中汉人大半为新附军（收编的南宋军），远征军中蒙古人自然是作战的中坚。北方出海的舰队于五月底如日本人所料抵达博多湾，在等待南方舰队期间，蒙古人轻易攻占了博多湾的几个岛屿，岛上的居民全部遭屠杀，岛上的建筑物也被尽被毁坏焚毁。六月上旬，南方舰队抵达，两支庞大舰队在九州外海会合，之后元军开始登陆作战，登陆地点九龙山距上次战争主力部队登陆的地点不远。这次远征军遇到了更顽强更有效的抵抗，日本军队以石墙为掩护，不断击退元军的进攻，还伺机组织反冲锋。日本人最成功的一次反击击溃了高丽军主力，高丽军统帅洪茶丘被俘杀，几名蒙古高级指挥官也相继阵亡。激烈的战斗持续了一个多月，远征军的损失已超过三分之一，但依然不能突破石墙。到七月下旬，元军的粮草和箭已基本告罄，此时无论蒙古人还是日本人大概都以为这次战争的结局将和上次相同，会以元军的撤退收场。

　　八月一日，太平洋上突然刮起了猛烈的飓风，风暴持续四天，元军南方舰队的舰船基本被毁，北方舰队的舰船也损失大半。北方舰队剩余的舰船搭载指挥官以及部分蒙古军和高丽军逃离战场驶返高丽。南方军的指挥官和部分高级官员眼看回天无术，也只得丢下大部队，乘南方舰队残存的几艘船逃离。此时九龙山的海滩上尚留有近十万元军，这些人失去了补给和退路，又无力突破日军的防线，现在只得等死。三天后，日本人开始反攻，将残存的元军驱赶至一处名为八角岛的狭窄地区，然后纵兵攻击。元军大部被杀，剩余的两万多人作了俘虏。日本人按照蒙古人的标准把俘虏分四等，前三等，即蒙古人，色目人，女真人，高丽人和北方汉人全部被处死，四等的唐人（南方汉人）免死后成为部民（贱民）。今天的博多湾还有一座名为“元冠冢”的小山，据说是当年元军将士的集体墓地。在这次惨败中，南方军只有三名士兵逃脱，他们拼凑了一艘小船，幸运地漂回中国。忽必烈透过这三位幸存者终于知道了战败的真相，此次战争的副统帅范文虎被斩首，其他官员也受到不同程度的处罚。

r6144

从事实的角度上来说，希望楼主能对水汽受阻这一现象给出更确切的定义（否则别人很难看懂），说明该现象本身（而非它可能导致台风加强之类的后果）能否观测，有没有现成的观测数据说明某时某地的水汽确实受阻了，这样可以跟同一时期的植被状况和台风发展情况等作比较，检验该理论正确与否。

我个人是把你所说的水汽受阻认定为水汽的低层辐合，可用水汽通量的散度来表示，从而可从探空和地面测量到的湿度和风速数据推算出来。但如果是这样的话，从现有的观测数据看，水汽强烈辐合区与毁林与否似乎关系并不是很大。