人类对自然生态系统的干扰与生态恢复

恢复生态学中涉及的几个重要概念
生态恢复：研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢 复与重建的技术与方法、生态学过程与机理的科学。 重建（rehabilitation），即去除干扰并使生态系统恢复原 有的利用方式； 改良（reclamation），即改善环境条件以便使原有的生 物生存，一般指原有景观彻底破坏后的恢复 改进（enhancemen），即对原有的受损系统进行重新修 复，以使系统某些结构与功能得以提高 修补（remedy），即修复部分受损的结构 更新（renewal），指生态系统发育即向新的水平或层次 的演替 再植（revegtation），即恢复生态系统的部分结构和功能， 或恢复当地先前土地利用方式。
Hobbst and Norton 的临界阈值理论，该理论假设生 态系统有4种可选择的稳定状态，状态1是未退化的， 状态2和3是部分退化的，状态4是高度退化的
（3）生态恢复的标准
1. 可持续性（可自然更新） 2. 不可入侵性（象自然群落一样能抵制入 侵） 3. 生产力（与自然群落一样高） 4. 营养保持力 5. 具有生物间的相互作用
采用最大多样性方法，一般生长快的物种会形成树冠 层，生长慢的耐荫物种则会等待树冠层出现缺口，有 大量光线透射时，迅速生长达到树冠层。 因此可以配种10%左右的先锋树种，这些树种会 很快生长，为怕光直射的物种遮挡过强的阳光，等到 成熟阶段的物种开始成长，需要阳光的时候，选择性 地砍掉一些先锋树，砍掉的这些树需要保留在原地， 为地表提供另一种覆盖。留出来的空间，下层的树木 会很快补充上去，过大的空地还可以补种一些成熟阶 段的物种。
应用物种框架方法的物种选择 标准：
抗逆性强：这些物种能够适应退化环境的恶劣条 件。 能够吸引野生动物：这些物种的叶、花或种子能 够吸引多种无脊椎动物（传粉者、分解者）和脊椎动 物（消费者、传播者）。 再生能力强：这些物种具有“强大”的繁殖能力， 能够帮助生态系统通过动物（特别是鸟类）的传播， 扩展到更大的区域。 能够提供快速和稳定的野生动物食物：这些物种 能够在生长早期（2-5年）为野生动物提供花或果实 作为食物，而且这种食物资源是比较稳定的和经常性 的。
第七章人类对自 然生态系统的干 扰与生态恢复
干扰与干扰生态学
干扰是自然界一个重要而又广泛存在的现象。 从生态因子角度考虑，干扰的定义是：群落外部不连 续存在、间断发生的因子的突然作用或连续存在因子超 “正常”范围的波动，这种作用或波动能引起有机体、 种群或群落发生全部或部分明显变化，使其结构和功能 受到损害或发生改变。 干扰的特性 1.干扰范围：是指干扰体作用的空间范围的分布特点。 2. 频率和周期：是指同一空间范围或同一组织水平内， 单位时间某一干扰发生的次数。倒数即周期。 3. 干扰强度：是指干扰发生时，干扰因素所表达出的能 力值。 4. 时间尺度：是指干扰发生的具体时刻及其持续的时间 跨度。
制约学科发展的理论和实践问题
1. 生态系统恢复的不可确定性 2. 生态系统恢复要求综合考虑生态、经济和社会因素， 但对时间、空间上存在异质性的生态系统而言，很难 恢复到理想状态，在有持续干扰情况下尤其如此 3. 由于生态系统的复杂性，对生态系统退化程度和干扰 因子很难概括出一些易测定、又能反映实质的具体指 标 4. 生态系统恢复和群落的自然演替是一个动态的过程， 在研究实践中，对两者的区分常常很困难 5. 生态系统恢复的时间到底要持续多长，这需要进行可 重复和长期的试验及观测，短时间尺度的研究不能准 确回答这个问题 6. 生态系统恢复的机理还不清楚，尤其是重新引进当地 消失的物种在恢复中的作用与角色还难以正确判断
退化生态系统的类型
1. 2. 3. 4. 5. 1) 裸地(barren)：分为原生和次生两种 森林采伐迹地(logging slash) 弃耕地(abandoned till, sidcard cultivated) 沙漠及荒漠化(desert) 采矿废弃地(mine derelict) 由剥离表土、开采的废石及低品位矿石堆积所形成 的废石堆废弃地 2) 随着矿物的开采而形成的大量采空区域，即开采坑 形式的废弃地 3) 由各种分选方法选出精矿后的剩余物的排放而形成 的尾矿渣废弃地 4) 开采石料而形成的采石矿废弃地
6. 垃圾堆放场(wastes stack bank) 7. 污染的水域
退化生态系统的特征
1. 种类组成变化 2. 结构变化
3. 生物生产力的变化
4. 土壤和小环境的变化 5. 生物之间生态关系的变化
中国退化生态系统的现状
中国的脆弱生态系统
脆弱生态系统是指自身稳定性差、对外界干扰抵抗能力 低的生态系统。
恢复生态学的基本理论
1. 自我与人为设计理论 2. 生态学理论 3. 生态恢复理论 （1） 生态恢复原则 自然法则 社会经济技术原则 美学原则 （2）生态恢复机理 Hobbs and Mooney指出，退化生态系统恢复和重建的 可能发展方向一般要包括：退化前状态、持续退化、 保持原状、恢复到一定状态后退化、恢复到介于退 化与人们可接受状态间的替代的状态或恢复到理想 状态等几个阶段和过程。
定义：是相对于健康生态系统而言的。它是一类“病 态”生态系统，是指在一定的时空背景下，生态系统 受自然因素、人为因素或二者的共同干扰下，使生态 系统的某些要素或系统整体发生不利于生物和人类生 存要求的量变和质变，系统的结构和功能发生与其原 有的平衡状态或进化方向相反的位移（displacement） 具体表现为生态系统的基本结构和固有功能的破坏或 丧失、生物多样性下降、稳定性和抗逆能力减弱及生 产力下降，故又称为“受损或受害”生态系统 （damaged ecosystem)。 原因：多方面，自然和人为干扰是两大触发因子
恢复生态学及其基本理论
恢复生态学的学科任务及与其他学科的关系 恢复生态学（restoration ecology）诞生于20世纪70年 代。学科任务是：致力于研究自然灾变和人类活 动压力条件下，受到破坏的自然生态景观的恢复 和重建问题。 理论研究内容： 1. 生态系统的结构、功能以及生态系统内在的生态 学过程与相互作用机制 2. 生态系统的稳定性、多样性、抗逆力、生产力、 恢复力与可持续性研究 3. 先锋群落与顶极群落的发生、发展机理与演替规 律研究 4. 不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机 制研究 5. 生态系统退化的诊断及其评价指标体系研究 6. 生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预 测研究
生态恢复的方法 以天然植被恢复为例
大自然具有很强的恢复能力，大多数情 况下，人类需要的是减少对生态系统的 干扰，采取适当的措施控制火灾、虫灾 和杂草，自然界所具有的顽强能力，将 逐渐恢复并实现生态系统的各种功能。 不过除了自然恢复以外，我们还可以采 用生态恢复的方法。
生态恢复要以实现当地的原始天 然植被覆盖为最终目标
干扰的类型 按干扰动因——自然干扰和人为干扰 按干扰来源——内源干扰和外源干扰 按干扰性质——破坏性干扰和增益性干扰 人为干扰的主要形式
1. 对森林和对草原植被的砍伐与开垦 2. 污染 3. 采集 4. 采樵 5. 狩猎和捕捞 新的形式——旅游、探险等
人为干扰的特点 广泛性、多变性、潜在性、协同性、累积性、放大性 干扰的生态学意义 1. 有利于促进系统的演化 2. 是维持生态系统平衡和稳定的因子 3. 能调节生态关系 干扰生态学及学科任务 是研究各类干扰对生命系统作用规律的科学 任务一：通过对干扰类型、方式、强度、频率、时间等 特性的研究，揭示不同干扰对生物个体、种群、群落和 生态系统方式、机制及其退化的影响原因。 任务二：对干扰的性质及发展趋势做出科学年预测，为 受损生态系统修复、重建和科学管理提供理论依据。
“生态恢复”指通过人工方法，按照自然规律， 恢复天然的生态系统。“生态恢复”的含义 远远超出以稳定水土流失地域为目的种树， 也不仅仅是种植多样的当地植物，“生态恢 复”是试图重新创造、引导或加速自然演化 过程。人类没有能力去恢复出真的天然系统， 但是我们可以帮助自然，把一个地区需要的 基本植物和动物放到一起，提供基本的条件， 然后让它自然演化，最后实现恢复。因此生 态恢复的目标不是要种植尽可能多的物种， 而是创造良好的条件，促进一个群落发展成 为由当地物种组成的完整生态系统。或者说 目标是为当地的各种动物提供相应的栖息环 境。
1. 始于20世纪20年代 2. 1973年3月，在美国弗吉尼亚召开题为“受损生态系统 的恢复”的国际会议 3. 1985年，Aber and Jordan 首次提出了“恢复生态学”的 科学概念 4. 1996年在美国召开了恢复生态学国际会议，标志着恢复 生态学的研究和实践已步入新的阶段 20世纪80年代以来，在生态恢复的研究基础上，有一系列 的著作 Gairns(1980) The recovery process in damaged ecosystem Bradshaw and Chdwick(1980) The restoration of land, The ecology and reclamation of derelict and degraded land Jordan(1987) Restoration ecology—A synthetic approach to ecological research 我国在这一方面的研究基本与国际同步，有些领域处于领 先地位
生态恢复的方法有物种框架方法和最大 多样性方法。
物种框架方法
是指建立一个或一群物种，作为恢复生态系 统的基本框架。这些物种通常是植物群落中 的演替早期阶段（或称先锋）物种或演替中 期阶段物种。这个方法的优点是只涉及一个 （或少数几个）物种的种植，生态系统的演 替和维持依赖于当地的种源（或称“基因 池”）来增加物种和生命，并实现生物多样 性。因此这种方法最好是在距离现存天然生 态系统不远的地方使用，例如保护区的局部 退化地区恢复，或在现存天然斑块之间建立 联系和通道时采用。
应用技术研究内容
1. 退化生态系统的恢复与重建的关键技术体系研究
2. 生态系统结构与功能的优化配置及其调控技术研究 3. 物种与生物多样性的恢复与维持技术 4. 生态工程设计与实施技术 5. 环境规划与景观生态规划技术 6. 典型退化生态系统恢复的优化模式试验示范与推广 研究
恢复生态学的研究进展ຫໍສະໝຸດ 内涵：1. 这类系统的正常功能一旦被打乱，系统常发生 不可逆变化而失去恢复的能力 2. 系统发生的变化常常是深刻和全面的，它不仅能影响 当前或近期人类的社会生产、生活和对自然资源的利用， 甚至能长期改变一个地区的生产结构、生产和生活方式； 3. 系统退化后的恢复是比较困难的。 脆弱生态系统受到干扰后极易成为退化的生态系统。但 二者不是一个概念。
干扰生态学的基本研究内容
1. 研究特定生态系统的干扰因子类型、干 扰状况和干扰体系，即干扰因子及其存 在规律和发生行为 2. 研究生物个体对干扰的适应行为及其机 制 3. 研究生态系统各组分对干扰的反应 4. 研究干扰与生态系统的发展进化 5. 研究干扰的生态学意义在生态管理中的 应用
退化生态系统（degraded ecosystem)的类型及其成因
脆弱生态系统的形成原因 自然因素——如地质脆弱因子、地貌脆弱因子、生物 群体结构、气候脆弱因子 人为因素——如过度垦殖土地、过度放牧、长期不合 理灌溉、工农业污染等 我国脆弱生态系统的分布 范围广、面积大（194万平方公里） 北方半干旱-半湿润区——如黄土高原 西北干旱脆弱区——如新疆 华北平原区——如河北 南方丘陵区——如湖南 西南石灰岩山地——如泉洲 西南山地和青藏高原区——如西藏
物种框架方法种植的物种需要能 够吸引多种传粉和传播动物
最大多样性方法
是尽可能地按照该生态系统退化以前的 物种组成及多样性水平种植物种进行恢复， 需要大量种植演替成熟阶段的物种，先锋物 种被忽略。这种方法适合于小区域高强度人 工管理的地区，例如城市地区和农业区的人 口聚集区。这种方法要求高强度的人工管理 和维护，因为很多演替成熟阶段的物种生长 慢，而且经常需要补植大量植物，因此需要 的人工比较多。