退化生态系统的恢复与重建PPT课件
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假设生态系统有五个重要参数(如种类、空间层次、生 产力、传粉或播种、种子产量或种子库的时空动态) ， 每一个参数都有一个波动幅度，比较这些参数是否已达 到正常波动范例或与该第范25页围/共还31有页 多大差距。
§7－3 退化生态系统的恢复
七、生态恢复的时间
Daiky(1995)通过计算潜在的直接实用价值:
全球荒漠化：36 ×108 hm2 (占干旱面积70%)
轻度退化：12.23 ×108 hm2 中度退化：12.67 ×108 hm2
严重退化：10 ×108 hm2
极度退化：0.72 ×108 hm2
全球：50 ×108 hm2
(43%的陆地植第6页被/共的31页生态服务功能受损)
§7－1 退化生态系统
二、问答题 1. 生态系统退化特征主要表现在哪些方面？ 2. 退化生态系统恢复的机理是什么？ 3. 以Bradsaw(1987)为例，退化生态系统恢复的
标准主要体现在哪些方面？
第30页/共31页
感谢您的观看！
第31页/共31页
第27页/共31页
评估过程
与参照生 态系统相 对比，从 不同层次 进行评 估，最好 要考虑到 景观层 次。
§7－3 退化生态系统的恢复
九、生态恢复实例
第28页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复
九、生态恢复实例
第29页/共31页
本章思考题
一、名词解释 1. 退化生态系统。 2. 脆弱生态系统。 3. 生态恢复与恢复生态学。
进行了大量在实践、理论研究与探讨 国际生态学会成立 各国均有有关恢复生态学的期刊与大量的论’ 文、因特网站等 在理论与实践的前列 欧洲(偏重于矿地恢复)和北美(则偏重于水体 与林地) 在实践的前列还有澳洲(心草原管理为主)和中 国(强调农业综合利用)
第13页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复
一、 生态恢复的目标 二、 退化生态系统恢复与重建的基本原则 三、 生态恢复的方法 四、退化生态系统恢复与重建的程序 五、退化生态系统恢复的机理 六、恢复成功的标准 七、生态恢复的时间 八、生物多样性在生态恢复中的作用 九、生态恢复实例
第21页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复 五、退化生态系统恢复的机理
第22页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复 五、退化生态系统恢复的机理
第23页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复 五、退化生态系统恢复的机理
第24页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复
六、恢复成功的标准
SER建议:
一是由于生物对突然发生的污染在适应上可能存在很 大的局限性，故生物多样性会丧失。 二是污染会改变生物原有的进化和适应模式，生物多 样性可能会向着污染主导条件下发展，从而偏离其自 然或常规轨道。 影响层次 遗传层次上：污染会导致生物的抵抗与适应，最终导致 遗传多样性减少。 在种群水平上：由于污染导致生境不再适宜定居或迁 入，导致亚种群消失或抵抗力弱的物种会消失。 在生态系统层次上：影响生态系统的结构、功能和动态
与生态恢复和恢复生态学的相关概念
重建（rehabilitation）、改良（reclamation）、改进 （enhancemen）、修补（remedy）、更新（renewal）、 再 植（revegetation）
第11页/共31页
§7－2 恢复生态学
二、恢复生态学的理论
自我设计与人为设计理论
自我设计理论认为，只要有足够的时间，随着时间推 移，退化生态系统将根据环境条件合理地实现自我组 织并会最终改变其组分；(生态恢复→生态系统层次上) 人为设计理论则认为，通过工程方法和植物重建，可直 接恢复退化生态系统，但恢复的类型可能是多样的。 这一理论把物种的生活史作为植被恢复的重要因子， 并认为通过调整物种生活史的方法可加快植被的恢 复。(生态恢复→个体与种群层次上)
生产量低、系统储存的能量低、食物链多为直
线状
在物质循环方面
总有机质存储少、矿质元素较为开放、无机营
养物质多储存于生物库中
在稳定性方面
生态学联系和生态学过程简化、对外界干扰显
得较为脆弱和敏感，系统的抗逆能力和自我恢
恢能力低
第3页/共31页
§7－1 退化生态系统
二、 退化生态系统形成的原因
自然干扰
叠 人类活动对生态系统造成退化 加 的排序(Daily，1995)
§7－3 退化生态系统的恢复
八、生物多样性在生态恢复 中的作用
生态恢复计划
恢复乡土种的生物多样性 在遗传层次上: 湿 度、土壤等的生态适 宜性 在种群层次上:阳、 中、阴生型合理搭 配、种的生物学特 性、种群动态变化特 征等 在生态系统层次:结构 和功能(动物、植物和 微生物的联系)
项目实施
生物控制(抚 育和管理、 病虫害控制 等) 建立共生关 系和物种替 代问题
与
过度开发(含直接破
加
人为干扰
速
坏和环境污染)占35% 毁林占30%
强度
农业生产活动占28%
持续时间 规模
收获薪材占7% 生产工业占1%
生态系统退化的过程
环境污染会影响生态系统各个 层次的结构、功能和动态，进 而导致生态系统退化(曲格平， 1984)
第4页/共31页
环境污染对生物多样性的影响 基本观点
第14页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复
一、生态恢复的目标
恢复退化生态系统目标 (Hobbs and Norton, 1996)
建立合理的内容组成 (种内丰富度及多度) 结构 (植被和土壤的垂直结构) 格局 (水平配置) 异质性 (各组分由多少个变量组成) 功能 (水、能量和物质等基本生 态过程的表现)
第8页/共31页
§7－1 退化生态系统
三、 退化生态系统分布状况
脆弱生态系统的分布
3.
半干旱半湿润区
中国
西北干旱脆弱区
脆弱
华北平原区
生态
南方丘陵区
系统
西南石灰岩山地区
西南山地和青藏高原区
脆弱生态系统总面积达194万km2，
约占国土面积的20%
第9页/共31页
§7－2 恢复生态学 一、 生态恢复和恢复生态学的相关概念 二、 恢复生态学理论 三、 恢复生态学研究与发展概况
2
-
-
第7页/共31页
§7－1 退化生态系统
三、 退化生态系统分布状况
3. 中国 脆弱 生态 系统
脆弱生态系统定义
是指自身稳定性差、对外界干扰抵抗能力低的 生态系统。
脆弱生态系统有三种内涵
其一是这类生态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； 其二是生态系统发生的变化常常是深刻和全面 的，它不仅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 个区域的生产结构、生产和生活方式； 其三是生态系统退化后的恢复是比较困难的。
轻度退化→3～5年 中度退化→10～20年 严重退化→50～100年 极度退化→200多年
余作岳等通过试验和模拟(1996)：
热带地区，极度退化(无A层土壤，缺乏种源)不能自然 恢复 人工启动条件下，恢复到森林生态系统→40年
恢复生物量→100年 恢复土壤肥力及大部分功能→140年
第26页/共31页
退化生态系统恢 复的可能发展方 向(Hobbs &Mooney,199 3)
未退化
部分退化
部分退化
极度退化 大量投入
第19页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复 五、退化生态系统恢复的机理
第20页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复 五、退化生态系统恢复的机理
排除干 扰、加 速生物 组分的 变化和 启动或 加速顺 向演替 的过程
比较恢复了的生态系统与参照生态系统的生物多样性、 群落结构、生态系统功能、干扰体系、以及生物的生态 服务功能。
Bradsaw(1987)提出：
可持续性（可自然更新） 不可入侵性（像自然群落一样能抵制入侵） 生产力（与自然群落一样高） 营养保持力
Careher and Knapp(1995)提出采用记分卡的方 法评价恢复度：
单一 开放或封闭
高 弱 低 高 低
低
第2页/共31页
成熟生态系统 =1 高
网状、以碎食链为 主
复杂 封闭
低 强 高 低 高
高
§7－1 退化生态系统 一、 退化生态系统的定义及其诊断特征
2. 退化 生态 系统 的诊 断特 征
在系统结构方面
物种多样性、生化物质多样性、结构多样性和
空间异质性低
在能量学方面
生态学理论
限制性因子原理、热力学定律、种群密度制约及分布格 局原理、生态适应性理论、生态位原理、演替理论、植 物入侵理论、生物多样性原理论以及缀块—廓道—基底 理论等。
第12页/共31页
§7－2 恢复生态学
三、恢复生态学研究与发展概况
Leopold (1935)最早开展实验研究 20世纪50～90年代是大发展时期：
第15页/共31页
基本要求
保持地基稳定性 恢复植被与土壤 增加种类组成 和生物多样性 实现自我维持能力 减少或控制人为干扰 增加视觉和美学享受
§7－3 退化生态系统的恢复
二、退化生态系统恢复与 重建的基本原则
基本 原则
后盾与支持
第16页/共31页
以美的享受
§7－3 退化生态系统的恢复
三、生态恢复的方法
严重污染→趋同性→无生物区 一般污染→改变结构→功能的改变 重金属或有机毒物→食物链→影响人类
第5页/共31页
§7－1 退化生态系统
三、 退化生态系统分布状况
调查表明(Daily，1995) ：
土地退化面积：20×108 hm2
(占植被分布区17%)
1. 全球 退化 生态 系统 类型 与面 积
轻度退化：7.5 ×108 hm2 中度退化: 9.1 ×108 hm2 严重退化：3.0 ×108 hm2 极度退化：0.09 ×108 hm2
§7－1 退化生态系统 一、 退化生态系统的定义及其诊断特征
1. 退化 生态 系统 的概 念
退化生态系统(degraded ecosystem)是一 类“病态”生态系统，它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)。
三、 退化生态系统分布状况
2. 中国 退化 生态 系统 类型 与面 积
1995年中国退化的主要生态系统类型及其面积
生态系统 类型
总面积 /106hm2
退化面积 /106hm2
比例/%
农田
140
28
20
草地
400
132
33
林地
165.2
31.2
25
荒漠
0.130
-
-
淡水水面 0.743
0.245
32
废弃矿地
第17页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复
四、退化生态系统恢复 与重建的程序
接受恢复项目
明确被恢复的 对象与边界
生态系统退 化的诊断
退化生态系 统健康评估
结合恢复目标和 原则进行决策
实地实验、 示范与推广
过程调整与 改进
第18页/共31页
后续监测与 评价
§7－3 退化生态系统的恢复 五、退化生态系统恢复的机理
第10页/共31页
§7－2 恢复生态学 一、生态恢复和恢复生态学的相关概念
生态恢复和恢复生态学的定义
生态恢复是使一个生态系统恢复到较接近其受干扰前的 状态。 (Cairns，1995 ；Jordan，1995 ；Egan，1996) 生态恢复是帮助研究生态整合性的恢复和管理过程的科 学，生态整合性包括生物多样性、生态过程和结构、区域 及历史情况、可持续的社会实践等广泛的范围。(Society for Ecological Restoration，1995) 恢复生态学是研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢 复与重建技术与方法、生态学过程与机理的科学。(余作岳 等，1996)
或者说，退化生态系统是指在自然或人为 干扰下形成的偏离自然状态的生态系统。
第1页/共31页
§7－1 退化生态系统 一、 退化生态系统的定义及其诊断特征
2. 退化 生态 系统 的诊 断特 征
生态系统特征 总生产量/总呼吸量 生物量/单位能流值 食物链
退化生态系统 <1 低
直线状、简化
生态联系 矿质营养物质 敏感性和脆弱性 抗逆力 信息量 熵值 多样性(物种、基因、 生境和生化物质等) 景观异质性
§7－3 退化生态系统的恢复
七、生态恢复的时间
Daiky(1995)通过计算潜在的直接实用价值:
全球荒漠化：36 ×108 hm2 (占干旱面积70%)
轻度退化：12.23 ×108 hm2 中度退化：12.67 ×108 hm2
严重退化：10 ×108 hm2
极度退化：0.72 ×108 hm2
全球：50 ×108 hm2
(43%的陆地植第6页被/共的31页生态服务功能受损)
§7－1 退化生态系统
二、问答题 1. 生态系统退化特征主要表现在哪些方面？ 2. 退化生态系统恢复的机理是什么？ 3. 以Bradsaw(1987)为例，退化生态系统恢复的
标准主要体现在哪些方面？
第30页/共31页
感谢您的观看！
第31页/共31页
第27页/共31页
评估过程
与参照生 态系统相 对比，从 不同层次 进行评 估，最好 要考虑到 景观层 次。
§7－3 退化生态系统的恢复
九、生态恢复实例
第28页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复
九、生态恢复实例
第29页/共31页
本章思考题
一、名词解释 1. 退化生态系统。 2. 脆弱生态系统。 3. 生态恢复与恢复生态学。
进行了大量在实践、理论研究与探讨 国际生态学会成立 各国均有有关恢复生态学的期刊与大量的论’ 文、因特网站等 在理论与实践的前列 欧洲(偏重于矿地恢复)和北美(则偏重于水体 与林地) 在实践的前列还有澳洲(心草原管理为主)和中 国(强调农业综合利用)
第13页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复
一、 生态恢复的目标 二、 退化生态系统恢复与重建的基本原则 三、 生态恢复的方法 四、退化生态系统恢复与重建的程序 五、退化生态系统恢复的机理 六、恢复成功的标准 七、生态恢复的时间 八、生物多样性在生态恢复中的作用 九、生态恢复实例
第21页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复 五、退化生态系统恢复的机理
第22页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复 五、退化生态系统恢复的机理
第23页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复 五、退化生态系统恢复的机理
第24页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复
六、恢复成功的标准
SER建议:
一是由于生物对突然发生的污染在适应上可能存在很 大的局限性，故生物多样性会丧失。 二是污染会改变生物原有的进化和适应模式，生物多 样性可能会向着污染主导条件下发展，从而偏离其自 然或常规轨道。 影响层次 遗传层次上：污染会导致生物的抵抗与适应，最终导致 遗传多样性减少。 在种群水平上：由于污染导致生境不再适宜定居或迁 入，导致亚种群消失或抵抗力弱的物种会消失。 在生态系统层次上：影响生态系统的结构、功能和动态
与生态恢复和恢复生态学的相关概念
重建（rehabilitation）、改良（reclamation）、改进 （enhancemen）、修补（remedy）、更新（renewal）、 再 植（revegetation）
第11页/共31页
§7－2 恢复生态学
二、恢复生态学的理论
自我设计与人为设计理论
自我设计理论认为，只要有足够的时间，随着时间推 移，退化生态系统将根据环境条件合理地实现自我组 织并会最终改变其组分；(生态恢复→生态系统层次上) 人为设计理论则认为，通过工程方法和植物重建，可直 接恢复退化生态系统，但恢复的类型可能是多样的。 这一理论把物种的生活史作为植被恢复的重要因子， 并认为通过调整物种生活史的方法可加快植被的恢 复。(生态恢复→个体与种群层次上)
生产量低、系统储存的能量低、食物链多为直
线状
在物质循环方面
总有机质存储少、矿质元素较为开放、无机营
养物质多储存于生物库中
在稳定性方面
生态学联系和生态学过程简化、对外界干扰显
得较为脆弱和敏感，系统的抗逆能力和自我恢
恢能力低
第3页/共31页
§7－1 退化生态系统
二、 退化生态系统形成的原因
自然干扰
叠 人类活动对生态系统造成退化 加 的排序(Daily，1995)
§7－3 退化生态系统的恢复
八、生物多样性在生态恢复 中的作用
生态恢复计划
恢复乡土种的生物多样性 在遗传层次上: 湿 度、土壤等的生态适 宜性 在种群层次上:阳、 中、阴生型合理搭 配、种的生物学特 性、种群动态变化特 征等 在生态系统层次:结构 和功能(动物、植物和 微生物的联系)
项目实施
生物控制(抚 育和管理、 病虫害控制 等) 建立共生关 系和物种替 代问题
与
过度开发(含直接破
加
人为干扰
速
坏和环境污染)占35% 毁林占30%
强度
农业生产活动占28%
持续时间 规模
收获薪材占7% 生产工业占1%
生态系统退化的过程
环境污染会影响生态系统各个 层次的结构、功能和动态，进 而导致生态系统退化(曲格平， 1984)
第4页/共31页
环境污染对生物多样性的影响 基本观点
第14页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复
一、生态恢复的目标
恢复退化生态系统目标 (Hobbs and Norton, 1996)
建立合理的内容组成 (种内丰富度及多度) 结构 (植被和土壤的垂直结构) 格局 (水平配置) 异质性 (各组分由多少个变量组成) 功能 (水、能量和物质等基本生 态过程的表现)
第8页/共31页
§7－1 退化生态系统
三、 退化生态系统分布状况
脆弱生态系统的分布
3.
半干旱半湿润区
中国
西北干旱脆弱区
脆弱
华北平原区
生态
南方丘陵区
系统
西南石灰岩山地区
西南山地和青藏高原区
脆弱生态系统总面积达194万km2，
约占国土面积的20%
第9页/共31页
§7－2 恢复生态学 一、 生态恢复和恢复生态学的相关概念 二、 恢复生态学理论 三、 恢复生态学研究与发展概况
2
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第7页/共31页
§7－1 退化生态系统
三、 退化生态系统分布状况
3. 中国 脆弱 生态 系统
脆弱生态系统定义
是指自身稳定性差、对外界干扰抵抗能力低的 生态系统。
脆弱生态系统有三种内涵
其一是这类生态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； 其二是生态系统发生的变化常常是深刻和全面 的，它不仅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 个区域的生产结构、生产和生活方式； 其三是生态系统退化后的恢复是比较困难的。
轻度退化→3～5年 中度退化→10～20年 严重退化→50～100年 极度退化→200多年
余作岳等通过试验和模拟(1996)：
热带地区，极度退化(无A层土壤，缺乏种源)不能自然 恢复 人工启动条件下，恢复到森林生态系统→40年
恢复生物量→100年 恢复土壤肥力及大部分功能→140年
第26页/共31页
退化生态系统恢 复的可能发展方 向(Hobbs &Mooney,199 3)
未退化
部分退化
部分退化
极度退化 大量投入
第19页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复 五、退化生态系统恢复的机理
第20页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复 五、退化生态系统恢复的机理
排除干 扰、加 速生物 组分的 变化和 启动或 加速顺 向演替 的过程
比较恢复了的生态系统与参照生态系统的生物多样性、 群落结构、生态系统功能、干扰体系、以及生物的生态 服务功能。
Bradsaw(1987)提出：
可持续性（可自然更新） 不可入侵性（像自然群落一样能抵制入侵） 生产力（与自然群落一样高） 营养保持力
Careher and Knapp(1995)提出采用记分卡的方 法评价恢复度：
单一 开放或封闭
高 弱 低 高 低
低
第2页/共31页
成熟生态系统 =1 高
网状、以碎食链为 主
复杂 封闭
低 强 高 低 高
高
§7－1 退化生态系统 一、 退化生态系统的定义及其诊断特征
2. 退化 生态 系统 的诊 断特 征
在系统结构方面
物种多样性、生化物质多样性、结构多样性和
空间异质性低
在能量学方面
生态学理论
限制性因子原理、热力学定律、种群密度制约及分布格 局原理、生态适应性理论、生态位原理、演替理论、植 物入侵理论、生物多样性原理论以及缀块—廓道—基底 理论等。
第12页/共31页
§7－2 恢复生态学
三、恢复生态学研究与发展概况
Leopold (1935)最早开展实验研究 20世纪50～90年代是大发展时期：
第15页/共31页
基本要求
保持地基稳定性 恢复植被与土壤 增加种类组成 和生物多样性 实现自我维持能力 减少或控制人为干扰 增加视觉和美学享受
§7－3 退化生态系统的恢复
二、退化生态系统恢复与 重建的基本原则
基本 原则
后盾与支持
第16页/共31页
以美的享受
§7－3 退化生态系统的恢复
三、生态恢复的方法
严重污染→趋同性→无生物区 一般污染→改变结构→功能的改变 重金属或有机毒物→食物链→影响人类
第5页/共31页
§7－1 退化生态系统
三、 退化生态系统分布状况
调查表明(Daily，1995) ：
土地退化面积：20×108 hm2
(占植被分布区17%)
1. 全球 退化 生态 系统 类型 与面 积
轻度退化：7.5 ×108 hm2 中度退化: 9.1 ×108 hm2 严重退化：3.0 ×108 hm2 极度退化：0.09 ×108 hm2
§7－1 退化生态系统 一、 退化生态系统的定义及其诊断特征
1. 退化 生态 系统 的概 念
退化生态系统(degraded ecosystem)是一 类“病态”生态系统，它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)。
三、 退化生态系统分布状况
2. 中国 退化 生态 系统 类型 与面 积
1995年中国退化的主要生态系统类型及其面积
生态系统 类型
总面积 /106hm2
退化面积 /106hm2
比例/%
农田
140
28
20
草地
400
132
33
林地
165.2
31.2
25
荒漠
0.130
-
-
淡水水面 0.743
0.245
32
废弃矿地
第17页/共31页
§7－3 退化生态系统的恢复
四、退化生态系统恢复 与重建的程序
接受恢复项目
明确被恢复的 对象与边界
生态系统退 化的诊断
退化生态系 统健康评估
结合恢复目标和 原则进行决策
实地实验、 示范与推广
过程调整与 改进
第18页/共31页
后续监测与 评价
§7－3 退化生态系统的恢复 五、退化生态系统恢复的机理
第10页/共31页
§7－2 恢复生态学 一、生态恢复和恢复生态学的相关概念
生态恢复和恢复生态学的定义
生态恢复是使一个生态系统恢复到较接近其受干扰前的 状态。 (Cairns，1995 ；Jordan，1995 ；Egan，1996) 生态恢复是帮助研究生态整合性的恢复和管理过程的科 学，生态整合性包括生物多样性、生态过程和结构、区域 及历史情况、可持续的社会实践等广泛的范围。(Society for Ecological Restoration，1995) 恢复生态学是研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢 复与重建技术与方法、生态学过程与机理的科学。(余作岳 等，1996)
或者说，退化生态系统是指在自然或人为 干扰下形成的偏离自然状态的生态系统。
第1页/共31页
§7－1 退化生态系统 一、 退化生态系统的定义及其诊断特征
2. 退化 生态 系统 的诊 断特 征
生态系统特征 总生产量/总呼吸量 生物量/单位能流值 食物链
退化生态系统 <1 低
直线状、简化
生态联系 矿质营养物质 敏感性和脆弱性 抗逆力 信息量 熵值 多样性(物种、基因、 生境和生化物质等) 景观异质性