7退化生态系统的恢复与重建

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
§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)
§7
退化生态系统的恢复与重建
－恢复生态学
§7－1
退化生态系统
§7－2
§7－3
恢复生态学
退化生态生系统的恢复
§7－1
退化生态系统
一、 退化生态系统的概念及其诊断特征
二、 退化生态系统形成的原因
三、 退化生态系统的分布状况
§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
二、 恢复生态学理论
三、 恢复生态学研究与发展概况
§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) 重建（rehabilitation）、改良（reclamation）、改进 （enhancemen）、修补（remedy）、更新（renewal）、 再 植（revegetation）
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 (水平配臵) 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)
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
§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. 中国 脆弱 生态 系统
半干旱半湿润区 西北干旱脆弱区 华北平原区 南方丘陵区 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%
§7－2
恢复生态学
一、 生态恢复和恢复生态学的相关概念
§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
§7－3 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
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？
与生态恢复和恢复生态学的相关概念
§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)
生态系统退化的过程
环境污染对生物多样性的影响 基本观点 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 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
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：
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范围还有多大差距。
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
§7－1 退化生态系统
二、 退化生态系统形成的原因
自然干扰
人为干扰
强度 持续时间 规模
叠 加 与 加 速
人类活动对生态系统造成退化 的排序(Daily，1995) 过度开发(含直接破 坏和环境污染)占35% 毁林占30% 农业生产活动占28% 收获薪材占7% 生产工业占1% 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)
§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
是指自身稳定性差、对外界干扰抵抗能力低的 生态系统。
脆弱生态系统定义
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。
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
§7－3 退化生态系统的恢复
九、生态恢复实例
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。 二、问答题 1. 生态系统退化特征主要表现在哪些方面？
§7－3 退化生态系统的恢复
五、退化生态系统恢复的机理
§7－3 退化生态系统的恢复
五、退化生态系统恢复的机理
§7－3 退化生态系统的恢复
五、退化生态系统恢复的机理
§7－3 退化生态系统的恢复
六、恢复成功的标准
SER建议:
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。
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%的陆地植被的生态服务功能受损)
§7－1 退化生态系统
三、 退化生态系统分布状况
1995年中国退化的主要生态系统类型及其面积 2. 中国 退化 生态 系统 类型 与面 积 生态系统 类型 农田 草地 林地 荒漠 淡水水面 废弃矿地 总面积 /106hm2 140 400 165.2 0.130 0.743 2 退化面积 /106hm2 28 132 31.2 0.245 比例/% 20 33 25 32 -
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 以美的享受
§7－3 退化生态系统的恢复
三、生态恢复的方法
§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 后续监测与 评价
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)。 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。
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)
§7－3 退化生态系统的恢复 一、 生态恢复的目标
§7－3 退化生态系统的恢复
五、退化生态系统恢复的机理
未退化 退化生态系统恢 复的可能发展方 向(Hobbs &Mooney,1993) 部分退化
部分退化
极度退化
大量投入
§7－3 退化生态系统的恢复
五、退化生态系统恢复的机理
§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
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。
§7－2 恢复生态学
三、恢复生态学研究与发展概况
Leopold (19wenku.baidu.com5)最早开展实验研究 20世纪50～90年代是大发展时期：
§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:
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
单一
开放或封闭 高 弱 低 高 低 低
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
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
2. 退化 生态 系统 的诊 断特 征
在能量学方面
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
§7－1 退化生态系统
一、 退化生态系统的定义及其诊断特征
退化生态系统 <1 低 直线状、简化 成熟生态系统 =1 高 网状、以碎食链为 主
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
2. 退化 生态 系统 的诊 断特 征
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