恢复生态学

• 1990年统计我国历年采矿占用的土地面积 约为20万公顷，由采矿每年约废弃土地 2000公顷。
• 2000年，我国共有国营矿山企业8000个， 个体矿山达23万多个，破坏的土地面积以 每年约4670公顷速度增长。
1-3生态退化的类型与成因
3.1生态退化的定义及类型
1、定义(degraded ecosystem) 生态系统结构和功能的破坏和丧失、生态系 统的服务功能和能力下降，称之为生态系统 退化(李洪远和鞠美庭, 2005); 从景观或区域尺度看，生态系统退化还包括 景观生态系统、人类-自然复合生态系统结构 和功能的破坏(章家恩, 1999).
• 人类面临着合理恢复、保护和开发自然 资源的挑战。20世纪80年代，恢复生态学应 运而生。
1-2矿区生态系统退化
矿区生态因矿业活动而失衡 人类的采矿活动形成的各类废弃土地。 也产生了矿业固体废弃物，处理不当就会造成环境危害，对 矿区生态的严重破坏。 露天采矿场、排土场、尾矿场、塌陷区以及受重金属污染的土地 称为矿业废弃地。煤矿的矸石山、电厂粉煤灰、金属矿山尾矿等 矿山固体废弃物是矿区的一大公害，它不仅侵占大量土地，还造 成严重的环境污染 。 空气污染、水体酸化、土壤质量下降、生物多样性丧失、自然景 观破坏等，并威胁到人体健康。长期的生态损失积累、新产生的 毁损与治理恢复数量质量上的差异，以及少有节制的采矿活动， 使得矿区生态问题不再是单纯的环境污染问题，而是关系到一个 国家、民族经济发展和人类生存的根本性问题。
• 我国干旱、半干旱地区，即可能发生沙 漠化的地区的总面积是256.6万km2，占 国土总面积的26.7％
• 90年代后期，我国沙漠化的扩展速度已 达每年3436km2
• 不仅沙漠化面积急剧增加，沙化的强度 也在增强
湿地退化
• 不合理的开发利用导致湿地面积锐减 • 湿地生态环境恶化，生物多样性减少，
3.3生态退化的原因
间接影响
气候变化
人类活动
直接影响
生态系统
图1-2 人类活动对生态系统的干扰：通过全球变化产生的间接影响和生境破坏产 生的直接影响（Urbanska et al. 1997）
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• 退化生态系统的成因
• 引起生态系统结构和功能变化而导致生态系统退 化的原因很多，干扰作用是主要原因。由于干扰 打破了原有生态系统的平衡状态，使生态系统的 结构功能发生变化，造成破坏或恶性循环，从而 导致生态系统的退化。
草地退化
• 目前，我国90％的草地存在不同程度的 退化，其中中度退化以上的草地面积将 近一半
• 全国“三化”草地（退化、沙化、盐渍 化 ）面积已达1.35亿hm2，并且每年还在 以200万hm2的速度增加
• 草地超载
中国生态系统退化 十分严重，每年草 原退化面积占总面 积的0.5%。
荒漠化严重
3.5生态系统退化的特征
1生物多样性变化：系统特征种类的优势种类（竹子大熊猫）首先消失，与之共 生的种类、依赖其提供环境和食物的物种；
2层次结构简单化：食草动物喜食的草种减少，导致植物群落简单化； 3食物网结构发生变化：生态结构变化导致食物网破裂，食品物网简单化，食物
链缩短，断裂和解环 4能量流动（energy flow）出现危机和障碍：能量通过食物链逐级传递，系统光
水土流失
• 一方治理多方破坏，点上治理面上破坏，部分 地区破坏大于治理。
森林退化
• 森林资源数量型增长，质量型下降；结 构简单，生物多样性低；生态系统服务 功能降低
• 我国林分的每公顷蓄集量仅为78.06m3, 人工林每公顷蓄集量只有35m3，远低于 114m3/hm2的世界平均水平
目前虽然加大护林保林的力度，林 地面积有所增长，但质量却在下降，增 加的主要是经济林和用材林，生态功能 较好的原始天然林面积显著缩小，森林 生态功能降低。
2、类型
依据成因类型：分为裸地(包括原生裸地或次生裸 地)、森林采伐地、弃耕地、沙化地、采矿废弃地 和垃圾堆放场等6种类型(彭少麟, 2000);
根据尺度大小：分为局部生态系统退化、区域生 态系统退化和全球生态系统退化(章家恩, 1999)；
根据生态系统类型：分为陆地系统退化、水生系 统退化、大气系统退化和人类-自然复合生态系统 退化等4个方面。
恢复生态学
Restoration Ecology
教学情况介绍
教学目标 通过该课程的学习，强化生态学基本理论知识，
掌握恢复生态学的重要概念、核心思想、理论框架 和关键技术，并能应用所学的恢复生态学知识进行 生态系统保护和管理。 教学量安排 （共9周） 共18次课，其中17次课堂讲授，1次复习。
内容提要
能固定作用减弱、能流过程发生变化，捕食减弱或消失，能流损失增加； 5物资循环不良变化：系统中水循环、 P循环N循环由生物控制转变为系统控制，
1-1全球生态退化问题
1.1生态退化现状
目前，全球43%的陆地生态系统生产能力下 降，为人类社会提供的生态服务减少。
科技进步？干扰！
生态系统退化与生态恢复
人口增长
工业化
城市化
资源过度利用
生态系统严重退化
生态 恢复
水土流失
土地荒漠化
空气污染
生物多样性锐减
森林减少
水体污染
淡水资源短缺
核心问题是土壤
• 模拟欧洲、美国与加拿大等国的工业污染环境，并 将三组蝌蚪喂养在含雌性激素污染物的环境中，以 研究青蛙性别的改变。在实验前，三组蝌蚪中雌性 的比例都被控制在50%——自然界中，这是一种正 常比例。
• 实验结果令人震惊：其中一组小蝌蚪生活在雌激素 浓度最低的污染物环境下，它们长成雌性青蛙的比 例，是实验前雌性小蝌蚪的两倍。另两组小蝌蚪被 喂养在最高剂量雌激素的污染物环境中：其中一组 有95%的蝌蚪变成雌性，而另一组的性别改变率则 为100%。
• 干扰能减弱生态系统的功能，使系统功能丧失。 干扰的强度和频度决定生态系统退化的程度，干 扰类型分自然因素和人为因素。
退化生态系统的干扰因素
自然因素： 全球气候变化（如暖干化）、自然灾害（火灾、水灾 等）、外来种入侵（包括人为引种后泛滥成灾的入侵）
人为因素： 过度垦殖、过度放牧、过度樵采、过度采挖、长期不合 理的灌溉、矿山开发、基础设施建设、工农业污染等。 据Daily（1995）对人为因素造成的退化生态系统排序： 过度开发占34%，毁林占30%，农业活动占28%，过度 收获薪材占7%，生物工业占1%。
中国生态系统退化十分严重，全国水土流失面积356万 km2，占国土面积37.1%。
特点：分布范围广、面积大，侵蚀形式多样，类型复杂， 土壤流失严重[最近出版的《国家环境安全战略报告》 （解振华，2005]
——常见生态系统退化——
• 水土流失 • 森林退化 • 草地退化 • 荒漠化严重 • 湿地退化 • 冰川退化 • 生物多样性锐减
我国野生水稻、大豆等遗传资源保护不力，70％ 以上的野生稻已被破坏
2019/10/24
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生态系统退化
• 最新报道：环境污染导致青 蛙变性，1/3蛙类面临灭绝
如果所有青蛙都变成雌性， 世界将变成什么样子？
• 法国媒体2月28日报道称，环境污染对生态系统与 动物性别的影响，如今在实验室有了最明显的证据。 瑞典进行的一项新研究表明，雄性蝌蚪在类似自然 界中含雌性激素的污染物环境下，最终会长成雌性 青蛙。
• 第一章 绪论 • 第二章 生态恢复的理论基础 • 第三章 矿区生态恢复 • 第四章 矿山废弃地的生态恢复技术 • 第五章 退化生态系统的生态恢复 • 第六章 全球变化与生物入侵
第一章绪论
• 1-1全球生态退化问题 • 1-2恢复生态学的定义 • 1-3恢复生态学的研究内容 • 1-4恢复生态学的发展过程
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生态系统在一定的时空背景下，由于自然因素、人为因 素或二者的共同干扰，导致生态要素和生态系统整体发 生的不利于生物和人类生存的量变和质变的过程(张金屯， 2003)。
生态系统的结构和功能发生与自然的平衡状态或进化方 向相反的位移(displacement)，位移的结果打破了原有 生态系统的平衡状态，使系统的结构、功能受损(王伯荪 等，1997)。
生态系统退化与生态恢复
生态系统退化是当前人 类面临的一个全球性生 态问题
全球有近20亿hm2土地（是美国和 加拿大面积的总和），承受着人类 造成的退化，使得近10亿人口的 生活陷入危机。每年还有2000万 hm2耕地不是退化到无法耕种，就 是被城市扩张所侵吞。 非洲和亚 洲60%的面积受到土地退化的影响， 欧洲约为11%，北美洲大约8%(联 合国千年宣言)。
污染日益严重 • 湿地生态系统调蓄洪水、生物多样性维
持、净化污染以及物质产出等各项生态 服务功能日益下降
冰川退缩
• 冰川和冰盖进一步退缩 • 海平面升高0.09-0.88米
加拿大环境学家日前在北
极拍摄到的令人震撼的一幕， 两只北极熊小心翼翼地站在浮 冰上，加拿大野生生物局的伊 恩•斯特灵博士说：“对北极熊 来说，游100多公里不是什么难 事。但是，因为气候变暖，浮 冰离陆地越来越远，游到陆地 需要消耗更多的能量，这样使 它们的生存受到越来越多的威 胁。”不久前，有4只北极熊被 发现淹死在美国阿拉斯加海岸。
水土流失
• 我国是世界上水土流失最严重的国家之一。全国几乎 每个省都有不同程度的水土流失，其分布之广，强度 之大，危害之重，在全球屈指可数。水土流失已成我 国头号生态环境问题。
• 每年流失土壤50亿吨，占世界的19.2%。 黄河流域年土壤流失量22亿吨。
• 大部分地区自然生态平衡遭到严重破坏，森林覆盖率 为12%，有些地区不足2%。到2009年，全国水土流 失总面积达356.92万平方公里，亟待治理的面积近 200万平方公里，全国现有水土流失严重县646个，其 中82.04％处于长江流域和黄河流域。