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生态水文学

指数 生态水文学

生态水文学是生态学和水文学的交叉学科,主要研究地球上水和生态系统相互作用关系。这些相互作用过程可能发生在河流、湖泊、湿地等水体中或者森林、草地、荒漠等陆地生态系统中。生态水文学的重点研究领域是环境中植物-水分相互作用,包括蒸腾、植物水分利用策略、植物对水环境的适应、植被对河流流量和功能的影响,以及生态生理过程与水文循环之间的相互作用机制。.

33 关系: 半干旱气候含水量大气层天气密度岩石圈微分方程包气带光合作用疏林草原生物圈生态学生态系统联合国粮食及农业组织荒漠草地辐射蒸发蒸腾作用雨林通量林冠森林比熱容氣候水循环水汽压水文学气孔河流湿地湖泊

半干旱气候

半干旱气候,又称草原气候,是降水量低于潜在的蒸散量,但又不像干旱气候那么极端的一种气候类型。柯本气候分类法提供的更精确定义是生态特征在沙漠气候和潮湿气候之间的气候。本气候的植被主要是灌木丛生植物,通常由禾本科植物或灌木覆盖。 若一个地区的年平均降水量低于规定值,但高于规定值的一半,则列入BS。.

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含水量

含水量(又称水分含量,含湿量)是指某材料中水的多少,该材料可能是指土壤、岩石、陶瓷亦或水果、木头等等。含水量在诸多科技领域中均有广泛应用,它一般用比值来表示,其大小可以从零(完全干燥)到与该材料的孔隙度相同(即含水量达到饱和状态)。含水量通常有体积含水量和重量含水量两种表示方式。.

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大气层

大氣層,均源自及也許是一層受到重力吸引聚攏在擁有巨大質量天體周圍的氣體,而如果重力夠大且氣體的溫度夠低,就能長期保留住。有些行星擁有許多不同的主要氣體,並且有非常深厚的大氣(參見氣體巨星)。 恆星大氣層這個名詞描述的是恆星外面的區域,典型的範圍是從不透明的光球開始向外的部份。相對來說是低溫的恆星,在它們外面的大氣層也許可以形成複合的分子。地球大氣層,不僅包含有多數有機體呼吸所使用的氧和植物與海藻和藍綠藻行光合作用所使用的二氧化碳,也保護生物的基因免於受到太陽紫外線輻射的傷害。它目前的組成是古大氣層生活在其中的有機體經過數億年的生物化學修改後的結果。.

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天气

天气是大气状态的一种表徵,反映大气是冷还是热、是乾还是湿、是平静还是狂暴、是晴朗还是多云等等。绝大多数天气现象发生在平流层之下的对流层。Glossary of Meteorology.

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密度

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岩石圈

岩石圈是地球的表層,薄而堅硬。岩石圈在軟流圈之上,包含部分上部地幔和地殼。地殼在地幔之上,由莫氏不連續面作為分界。根據板塊構造學說,岩石圈并非整体一块,而是由许多板块组成。 岩石圈相對於其下的軟流圈,屬於較剛性、脆性的一部分。在這種情況下,岩體仍然有足夠的強度來累積能量,發生地震。 岩石圈与软流圈的区别在于对应力的不同响应:岩石圈在很长时间内保持刚性、弹性形变、最终可能发生脆性断裂;软流圈黏滞变形,在应力下塑性形变。 岩石圈的厚度因地而異。一般而言,大陸地殼的岩石圈厚度大於海洋地殼的岩石圈厚度,但是其具体深度存在争议。岩石圈的下界是上地幔岩石从脆性转变为黏性的等温线。超过此温度(~1000°C),上地幔中最软弱的矿物——橄榄石将黏性形变。洋底岩石圈典型厚度为50–100公里厚(但在大洋中脊下的岩石圈厚度仅相当于地壳厚度),大陆岩石圈的厚度约40公里到可能的75公里;其上部的~30到~50公里是大陆地壳。岩石圈的地幔部分主要由橄榄岩组成。地壳与上地幔的化学组成成分有很大不同,二者的分界面即莫霍面。.

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微分方程

微分方程(Differential equation,DE)是一種數學方程,用來描述某一類函数與其导数之间的关系。微分方程的解是一個符合方程的函數。而在初等数学的代数方程裡,其解是常数值。 微分方程的应用十分广泛,可以解决许多与导数有关的问题 。物理中许多涉及变力的运动学、动力学问题,如空气的阻力為速度函數的落体运动等问题,很多可以用微分方程求解。此外,微分方程在化学、工程学、经济学和人口统计等领域都有应用。 数学领域对微分方程的研究着重在几个不同的面向,但大多数都是关心微分方程的解。只有少数简单的微分方程可以求得解析解。不过即使没有找到其解析解,仍然可以确认其解的部份性质。在无法求得解析解时,可以利用数值分析的方式,利用电脑来找到其数值解。 动力系统理论强调对于微分方程系统的量化分析,而许多数值方法可以计算微分方程的数值解,且有一定的准确度。.

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包气带

包气带(Vadose zone)是指位于地球表面以下、潜水面以上的地质介质。有时人们也把包气带称为非饱和区(unsaturated zone),但是这两个概念的含义不完全相同。非饱和区一般不包括潜水面之上的毛细上升区(capillary fringe)和季节性饱和区域。 B V Category:土壤物理学.

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光合作用

光合作用是植物、藻類等生產者和某些細菌,利用光能把二氧化碳、水或硫化氢變成碳水化合物。可分为產氧光合作用和不產氧光合作用。 植物之所以称为食物链的生产者,是因为它们能够透过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量,其能量轉換效率約為6%。通过食用,食物链的消费者可以吸收到植物所贮存的能量,效率为10%左右。對大多數生物來説,這個過程是賴以生存的關鍵。而地球上的碳氧循环,光合作用是其中最重要的一环。.

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疏林草原

疏林莽原或译稀树莽原(Taíno阿拉瓦克语:sabana),分布於熱帶地區的又稱熱帶草原,主要分佈於非洲、巴西和澳大利亞的部分地區,草類高大茂密,且有稀疏的林木散佈其間。因高溫而有長乾季,植物均有耐旱特性。因食物資源豐富,草食性動物相當繁盛,有垂直分層覓食特性,長頸鹿、大象食用較高層樹葉,黑犀牛、大羚羊食用較低矮樹和灌木,小羚羊吃最低層的樹葉,斑馬吃草類頂部,而蹬羚則啃食嫩草。.

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生物圈

生物圈(Biosphere)是指地球上所有生態系的統合整體,是地球的一个外层圈,其範圍大約為海平面上下垂直約10公里。它包括地球上有生命存在和由生命过程变化和转变的空气、陆地、岩石圈和水。从地质学的广义角度上来看生物圈是结合所有生物以及它们之间的关系的全球性的生态系统,包括生物与岩石圈、水圈和空气的相互作用。生物圈是一個封閉且能自我調控的系統。地球目前是整个宇宙中唯一已知的有生物生存的地方。一般认为生物圈是从35亿年前生命起源后演化而来的。 簡單來說地球上所有的生物體和賴以生存的環境,合稱生物圈。.

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生态学

德國生物學家恩斯特·海克爾(左)和丹麦植物学家尤金纽斯·瓦尔明(右),两位生態学的建立者 生态学(Ökologie),是德国生物学家恩斯特·海克尔于1866年定义的一个概念:生态学是研究生物体与其周围环境(包括非生物环境和生物环境)相互关系的科学。德语Ökologie(最初:Oecologie)是由希腊语词汇Οικοθ(家)和Λογοθ(学科)组成的,意思是“研究居住在同一自然环境中的动物(Lebewesen)的学科”,目前已经发展为“研究生物与其环境之间的相互关系的科学”。环境包括生物环境和非生物环境,生物环境是指生物物种之间和物种内部各个体之间的关系,非生物环境包括自然环境:土壤、岩石、水、空气、温度、湿度等。 在1935年英国的Tansley提出了生态系统的概念之后,美国的年轻学者Lindeman在对Mondota湖生态系统详细考察之后提出了生态金字塔能量转换的“十分之一定律”,也就是同一條食物鏈上各營養級之間能量的轉化效率平均大約為百分之十左右。由此,生态学成为一门有自己的研究对象、任务和方法的比较完整和独立的学科。近年来,生态学已经创立了自己独立研究的理论主体,即从生物个体与环境直接影响的小环境到生态系统不同层级的有机体与环境关系的理论。它们的研究方法经过描述——实验——物质定量三个过程。系统论、控制论、信息论的概念和方法的引入,促进了生态学理论的发展。如今,由于与人类生存与发展的紧密相关而产生了多个生态学的研究热点,如生物多样性的研究、全球气候变化的研究、受损生态系统的恢复与重建研究、可持续发展研究等。 生态学是生物学的一个分支,生物学的研究对象向微观和宏观两个方面发展,微观方面向分子生物学方向发展,生态学是向研究宏观方向发展的分支,是以生物个体、种群、群落、生态系统直到整个生物圈作为它的研究对象。生态学也是一个综合性的学科,需要利用地质学、地理学、气象学、土壤学、化学、物理学等各方面的研究方法和知识,是将生物群落和其生活的环境作为一个互相之间不断地进行物质循环和能量流动的整体来进行研究。.

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生态系统

生态系统(Ecosystem)是指在一个特定环境内,相互作用的所有生物和此一环境的統稱。此特定環境裡的非生物因子(例如空氣、水及土壤等)與其間的生物之间具交互作用”Biology Concepts & Connections Sixth Edition”, Campbell, Neil A. (2009), page 2, 3 and G-9.

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联合国粮食及农业组织

联合国粮食及农业组织(L'Organisation des Nations Unies pour l'Alimentation et l'Agriculture,缩写为ONUAA; Food and Agriculture Organization of the United Nations,缩写为FAO),简称粮农组织,是一个联合国专门机构,带头开展战胜饥饿的国际努力。粮农组织以中立的论坛运作,为发达国家和发展中国家服務;在该论坛上,所有国家均平等相处,共同磋商协议,讨论政策。粮农组织也是知识和信息的来源,帮助发展中国家和转型国家实现农业、林业和渔业现代化和发展,确保人人获得良好的营养和粮食安全。它的拉丁文格言「fiat panis」翻译成中文就是“让我们有面包”。截至2013年10月,FAO有194个成员国、1个成员组织(欧洲联盟)和有2个准成员(法罗群岛、托克劳群岛)。.

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荒漠

荒漠(Desert)是降水量非常少、地球表面生物存在和活动稀少的地區或自然景觀。大部分荒漠的年平均降水量少于。通常的定义将真正的荒漠定义为年平均降水量少于的地区,半干旱气候或称草原气候定义为年平均降水量介于到的地区。 荒漠还可以被定义为是蒸发量大于降水量的地域。柯本氣候分類系統中,沙漠被歸類於熱帶沙漠(BWh)或溫帶沙漠(BWk)型氣候。在桑思韦特气候分类系统中,荒漠则被归为干旱高温气候。.

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草地

草地或草坪是指受人為控制的種滿草(草本植物)之土地,多見於庭園、公園、校園等,或將草裁切為固定長度供各種體育運動如足球、欖球、棒球、壘球、網球、高爾夫球等使用。建造或修理人工草地常常是以預先種好的,一塊塊的「草皮」鋪在地面。 傳統農業社會草是要除去的東西,因為其會吸走作物養分。 美國的草皮問題近年來被多方討論:多樣性低問題、外來草種種類問題、水資源浪費問題、肥料使用過度問題、人力浪費問題。故而愈來愈多人將草皮改植為灌木或花園。.

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辐射

物理學上的輻射指的是能量以波或是次原子粒子移動的型態,在真空或介質中傳送。包含.

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蒸发

蒸发是液体表面汽化的过程,與另一汽化過程「沸腾」不同的是,蒸發只會發生於液體的表面,而且可在任何溫度發生。在工业生产中,一般需要加热,可以在低于沸点时蒸发,也可以在沸点时进行沸腾蒸发。不同液体的沸点也不同,有的液体在沸点或低于沸点时会氧化或分解,需要进行减压蒸发(真空蒸发)。 蒸發的發生是由於液體粒子流動時互相發生不同程度的碰撞,這些碰撞使接近液體表面的粒子擁有足夠能量從液體中逃逸出去,做成蒸發現象。蒸發是水循環的重要途径,太陽的能量使海洋、湖泊裡的水,泥土中的水汽蒸發,形成雲。在水文學中,蒸發和蒸騰(植物葉片氣孔中水分的蒸發)合稱蒸散。 在蒸发時,液体表面會有數個平均自由程的蒸氣薄膜,稱為克努森層。.

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蒸腾作用

--(transpiration,或稱--)蒸騰作用是通過植物的水分運動和從植物的地上部分蒸發的過程,如葉,莖和花。水對植物是必需的,但只有少量的水被根吸收用於生長和新陳代謝。剩下的97-99.5%由於蒸騰和而損失。葉子表面上點綴著稱為氣孔的毛孔,在大多數植物中,它們在葉子下側更多。氣孔與保衛細胞和它們的氣孔輔助細胞(一起稱為氣孔複合體)鄰接,這些細胞打開和關閉孔隙。蒸騰通過氣孔發生,並且可以被認為是與氣孔打開相關的必要“成本”,以允許空氣中的二氧化碳氣體擴散進行光合作用。蒸騰作用還可以冷卻植物,改變細胞的滲透壓,並使礦物質營養物質和水分從根部向地上部分大量流動。 水分在植物表面由液體變成氣體,這過程需要能量,這能量稱為汽化热,在大自然中能量是由太陽供應的。.

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雨林

林是雨量甚多的生物區系。雨林依位置的不同分热带雨林和溫帶雨林。雨林大多数靠近赤道,在赤道经过的非洲、亚洲和南美洲都有大片的雨林。湿润的气候保证了树和植物的快速生产。同时,树和植物也为雨林中的成千上万种生物提供了食物和庇护所。雨林曾經覆蓋了14%地球土地表面,但現在只剩下6-8%土地表面,即整體表面的2%。虽然雨林只覆盖地球的6%的土地,但却有一半以上的动物和植物的品种在雨林中出现。 雨林有時被稱為「世界最大藥廠」,因為大量自然藥物或藥物的原材料都在雨林中找到。全球所用的藥物中,幾乎一半來自雨林。科學家相信更多疾病的解藥將來可以在雨林中找到。雨林地区往往有大河流过,如南美洲的亚马逊河。许多雨林在一年中有几个月会暴发洪水。.

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通量

通量,或稱流束是通過一個表面或一個物質的量,是一个物理学概念。在热学和流体力学领域中,是指在单位时间内通过单位面积的流量,它是一个向量;在电磁学领域中,是指在单位面积上垂直于其表面的磁场或电场的强度,它是一个标量。.

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林冠

在生物學中,林冠是指植物羣落或農作物裡的離地部分,特別是樹林中各棵樹的樹冠。包括樹冠所有的叶片、枝条、小枝及附生植物。 有時該術語林冠是用來指個別樹或一組的樹木的葉子的外層的範圍。通常一棵樹有茂密的樹冠,会阻止阳光照到在低处生長的植物。.

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森林

森林,是一个高密度树木的区域(或历史上,森林是一个为狩猎而留出的荒地),涵蓋大約9.4%的地球--面(或30%的佔總土地面積)。森林覆盖着全球面积的9.4%,全球陸地面积的30%(在工業化前約佔全球面积的15.6%,全球陸地面积的50%),森林对二氧化碳下降、动物群落、调节水文湍流和巩固土壤起着重要作用,是地球生物圈中最重要的生境之一。 森林中的生物量主要是以樹木為主,不同的文化會對森林有不同的定義,包括其規模以及其中有的生物。森林一般是指一塊有許多樹木的區域,但任何植物密度高的區域都可以視為森林,例如水底的植被(海藻林),甚至也包括真菌。 典型的森林會由林上(林冠)或是組成。林下可以再細分為灌木層,草本層和苔蘚層、以及土壤中的微生物。在一些複雜的森林中,也會有一些較低的樹木。森林提供人類許多不同的資源,對人類非常重要:包括儲存二氧化碳、調節氣候、淨化水源以及減輕像洪水等自然災害。森林中也包括地球陸地上90%的生物多樣性。.

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比熱容

比熱容(Specific Heat Capacity,符號c),簡稱比熱,亦稱比熱容量,是熱力學中常用的一个物理量,表示物体吸热或散热能力。比热容越大,物体的吸热或散热能力越弱。它指單位質量的某種物質升高或下降單位温度所吸收或放出的熱量。其國際單位制中的單位是焦耳每千克開爾文,即令1公斤的物質的溫度上升1开尔文所需的能量。根據此定理,最基本便可得出以下公式: m是质量,单位千克(kg)。 ΔT是温度变化,单位开尔文(K)。 當比熱容越大,該物質便需要更多熱能加熱。以水和油為例,水和油的比熱容分別约为4200 J/(kg·K)和2000 J/(kg·K),即把水加熱的熱能是油的約2.1倍。若以相同的熱能分別把水和油加熱的話,油的温升將比水的温升大。 比熱容的符號是c,必須為小写,而大写C則為熱容的符號。以水為例,一千克(kg)重的水需要4200焦耳(J)來加熱一开尔文(K)。根據比熱容,便可得出: 比热容在国际单位制中的单位为焦耳每千克开尔文。也可读作焦每千克开、焦耳每千克凯尔文、焦耳每公斤克耳文等。写作J/(kg · K)。焦耳每千克摄氏度与焦耳每千克开尔文在数值上等同。.

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氣候

气候包括温度、湿度、气压、风力、降水量、大气粒子数及众多其他气象要素在很长时期及特定区域内的统计数据。与气候相比,天气是指这些气象要素在近两周内的实时状态。 一个地方的气候是受该地的纬度、地形、海拔、冰雪覆盖情况、以及附近水体及其水流状况影响的。气候可根据不同气象要素的平均范围和特殊范围进行分类,最常采用温度和降水量,其中最普遍使用的分类系统是柯本气候分类法。1948年开始使用的桑斯维特费气候分类系统,在温度和降水量两个变量的基础上增加土壤水分蒸散量,该系统应用于研究动物物种多样性和气候变化的潜在影响。伯杰龙和空间天气分类系统侧重于通过气团的形成来确定某些地区的气候状况。 古气候学是对古代气候的研究和描述。由于19世纪前气候无法通过直接观察获得,因而古气候是通过代理变量推断得到的,这些代理变量包括非生物迹象如在湖床和冰核中发现的沉积物,以及生物迹象如树木年轮和珊瑚生物。气候模型是指包括古代,现代和未来的气候的数学模型。季節分配比較均勻。.

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水(化学式:H2O)是由氢、氧两种元素组成的无机物,在常温常压下为无色无味的透明液体。水是地球上最常见的物质之一,是包括人类在内所有生命生存的重要资源,也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。人类很早就开始对水产生了认识,东西方古代朴素的物质观中都把水视为一种基本的组成元素,水是中國古代五行之一。人體有百分之七十是水。.

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水循环

水循環是指水由地球不同的地方透過吸收太陽以來的能量轉變存在的模式到地球中另一些地方,例如:地的水分被太陽蒸發成為空氣中的水蒸氣。而水在地球的存在模式包括有固態、液態和氣態。而地球中的水多數存在於大氣層中、地面、地底、湖泊、河流及海洋中。水會透過一些物理作用,例如:蒸發、降水、滲透、表面的流動和表底下流動等,由一個地方移動至另一個地方。如水由河川流動至海洋。.

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水汽压

大气中水汽所产生的那部分压力称为水汽压,一般用e表示。它的单位和气压一样,也用hPa(百帕)表示。.

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水文学

水文学属于地理學,研究的是关于地球--面、土壤中、岩石下和大气中水的发生、循环、含量、分布、物理化学特性、影响以及与所有生物之间关系的科学。.

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气孔

气孔是植物用来与外界交换气体和水的器官。一般来说气孔由两个腰果状的保衛细胞组成,它们形成一个可以開閉的孔。 一般气孔位于植物叶子的背面,禾本科植物叶子两面都有气孔,只有叶面铺在水面上的水生植物的气孔只位于叶面上方。.

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河流

河流(江、河、川、江河、河川、河道)是自然汇入海洋、湖泊的流水,通常为淡水。在少数情况下,河流流入地下或者在汇入另一水体之前便干涸。河流有時會匯入另一條河流。较小的河流可能会被称作溪、支流等。 河流是水循环的一环。河流中的水主要来自其流域降水形成的地表径流和其他诸如地下水补给、泉以及自然积雪(比如冰川)存水融化。河川学是研究河流的科学,湖沼学则是研究内陆水体的科学。 地球外星球上尚未发现河流,尽管在土卫六上有大量烃形成的类河流。其他行星上的峡谷可能是曾经有过河流的证据,特别是火星,理论上推理认为在適居帶的行星或卫星上也可能存在。.

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湿地

-- 濕地是位於陸生生態系統和水生生態系統之間的過渡性地帶,在土壤浸泡在水中的特定環境下,生長著很多溼地的特徵水生植物。溼地廣泛分佈於世界各地,擁有眾多野生動植物資源,是重要的生態系統。很多珍稀水禽的繁殖和遷徙離不開溼地,因此溼地被稱為「鳥類的樂園」。溼地強大的生態淨化作用,因而又有「地球之腎」的美名。 在人口数量急剧增加和經濟快速發展的雙重壓力下,20世紀中後期大量溼地被改造成農田,加上過度的資源開發和污染,溼地面積大幅度縮小,溼地物種受到嚴重破壞。 在世界上最大的湿地包括亚马逊盆地和西西伯利亚平原。另一个大湿地是潘塔納爾溼地,横跨在南美洲的巴西,玻利维亚和巴拉圭。 為保護溼地,保護溼地中的豐富物種,1971年2月2日建立了全球政府間保護公約溼地公約。到2014年1月為止已有168個締約國,2170塊溼地列入國際重要溼地名錄。.

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湖泊

湖泊是内陆洼地中相对静止、有一定面积,不与海洋发生直接联系的水体。全世界共有约1.17亿个湖泊,共覆盖了地球近500万平方公里。 從地球歷史上來看,湖泊只是暫時性存在的水體,會受到泥沙淤積而慢慢陸化;除了少數古老湖泊,如貝加爾湖,絕大多數湖泊的形成年代都只能回溯到更新世冰河時期。.

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