生态恢复问题-生态系统健康与生态保育

有害生物的控制： 有害生物的控制：自然生态系统的生态过程维持 供养了有害生物的天地或竞争者， 供养了有害生物的天地或竞争者，限制了有害生 物的数量。各种生态系统过程结合起来， 物的数量。各种生态系统过程结合起来，保障和 提高了生态系统的稳定性， 提高了生态系统的稳定性，保证了生态系统的服 务功能。 务功能。 净化环境：植物对大气污染的净化作用、土壤－ 净化环境：植物对大气污染的净化作用、土壤－ 植物系统对土壤污染的净化作用、 植物系统对土壤污染的净化作用、藻类对水体污 染的控制和净化作用、 染的控制和净化作用、肉食或腐食动物对有机体 的净化作用等，通过摄取、 的净化作用等，通过摄取、吸收和分解的自然生 物学过程保证了物质在自然生态系统中的有效循 环利用，防止了物质的过分积累所形成的污染。 环利用，防止了物质的过分积累所形成的污染。
不稳定的 生态系统
干扰
不健康的 生态系统
干扰与生态系统健康、 干扰与生态系统健康、稳定性的关系
飞机草
紫茎泽兰
高速公路是外来物种入侵的通道
二、注重生态系统服务功能的 恢复与保护
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干扰
时 间
生态系统总稳定性(抵抗力与恢复力) 生态系统总稳定性(抵抗力与恢复力)关系
正常作用范围 功能轨迹曲线 生 态 系 统 功 能
恢复力的量度： 恢复力的量度：当一次 干扰结束后， 干扰结束后，若恢复的 时间一定时， 时间一定时，此区域的 越大( 越大 面积 越大 轨 迹 回复到 范 围越早 快) 正常 范围越早 越 快 ， 生态系统的恢复力越强
兰 州 来的 大 05 学 客 座 教 授 张
坏 的
正
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春
（一）、生态系统服务功能的概念 ）、生态系统服务功能的概念
定义： 定义： 生态系统的服务功能是指人类直接或间接 地从生态系统结构功能（即生态系统中的生境、 地从生态系统结构功能（即生态系统中的生境、生 物或系统性质及过程）中获取的利益： 物或系统性质及过程）中获取的利益： 生态系统不仅为人类提供了食品、 生态系统不仅为人类提供了食品、医药及其他 生活原料， 生活原料，更重要的是维持人类赖以生存的生命支 持系统，维持生命物质的生物地化循环及水文循环， 持系统，维持生命物质的生物地化循环及水文循环， 维持生物物种与遗传多样性，净化环境， 维持生物物种与遗传多样性，净化环境，维持大气 化学的平衡与稳定， 化学的平衡与稳定，为人类生存与现代文明提供重 要作用（Daily,1995,1997; Costanza, 1997,任海 要作用（ 1997,任海 2001）。 等，2001）。
生态恢复中注意的问题—— 生态恢复中注意的问题—— 生态系统健康与生态保育
一、生态系统健康与稳定 二、生态系统服务功能恢复与保护 三、生态保育
• 生态恢复中应注意将退化生态系统评价与 生态系统健康评价联系起来。退化生态系 统是非健康的生态系统。 • 生态系统健康最为关心的是生态系统功能 紊乱的辨识、诊断、有效指标的设计。
（三）、生态系统稳定性 、生态系统 ）、生态系统稳定性 健康与干扰的关系
生态系统的稳定性至少包含两方面的涵义 抵抗力 — 系统抵御外界干扰使自身不致受到伤害 的缓冲能力, 的缓冲能力, 抵抗力越强则系统越不容易出现伤 害或崩溃现象。 害或崩溃现象。 恢复力 — 系统遭外界干扰致使系统受损后迅速修 复还原自己的能力, 恢复力越强则系统恢复到正 复还原自己的能力, 常的时间越短。 常的时间越短。 两者难以兼得, 恢复力强则抵抗力弱, 反之亦然。 两者难以兼得, 恢复力强则抵抗力弱, 反之亦然。
（二） 、生态系统服务功能的内容
生产生态系统产品： 生产生态系统产品：生态系统可以为人类提供 动植物产品。据统计， 动植物产品。据统计，每年各类生态系统为人 类提供粮食1.8X10 肉类产品约6.0X10 类提供粮食1.8X108t，肉类产品约6.0X108t， 海洋提供鱼类产品约1.0X10 海洋提供鱼类产品约1.0X108t。 提供栖息休憩场所： 提供栖息休憩场所：陆地和水生生态系统为野 生鸟、 鱼提供必要的栖息环境， 生鸟、兽、虫、鱼提供必要的栖息环境，为人 们提供狩猎、垂钓、休闲等活动提供场所。 们提供狩猎、垂钓、休闲等活动提供场所。
（二）、生态系统健康的衡量标准 ）、生态系统健康的衡量标准
活力：生态系统的能量输入和营养循环量。 活力：生态系统的能量输入和营养循环量。在 一定范围内生态系统的能量输入越多， 一定范围内生态系统的能量输入越多，物质循 环越快，活力就越高。 环越快，活力就越高。 恢复力(弹性) 恢复力(弹性)：系统克服压力及反弹恢复的容 一般而言， 量。一般而言，受胁迫生态系统比不受胁迫生 态系统的恢复力小。 态系统的恢复力小。 组织：即系统的复杂性。一般认为， 组织：即系统的复杂性。一般认为，生态系统 的组织越复杂就越健康。 的组织越复杂就越健康。 生态系统服务功能的维持： 生态系统服务功能的维持：健康的生态系统服 务功能较强。 务功能较强。
钢筋混凝土建筑
茅屋
抵抗力强，但难恢复。 抵抗力强，但难恢复。
很容易恢复，抵抗力弱。 很容易恢复，抵抗力弱。
正常作用范围 功能轨迹曲线 生 态 系 统 功 能
抵抗力的量度： 抵抗力的量度：当一次 干扰的强度和作用时间 一定时， 一定时，此区域的面积 离 正常范 越大 ( 轨 迹偏 离正 常范 小) 围越晚 和幅度 越 小 ， 生态系统的抵抗力越强
生态健康评价： 生态健康评价：为了更方便实现生态系统健康研 有效管理，Ulanowicz和 究的最终目的 — 有效管理，Ulanowicz和 Rapport提出用活力 提出用活力（ ）、组织 组织( 和恢复力( Rapport提出用活力（V）、组织(O)和恢复力(R) 三项指标来评判生态系统的健康程度。 三项指标来评判生态系统的健康程度。 生态系统健康指数（HI）的测定公式为： 生态系统健康指数（HI）的测定公式为： HI = V × O × R 式中， 是系统活力、 式中，V是系统活力、新陈代谢和初级生产力的主 要标准； O为系统组织指数（0∼1），是系统组织 要标准； 为系统组织指数（ ），是系统组织 的相对程度，包括多样性和相关性； 的相对程度，包括多样性和相关性；R为系统弹性 指数（ ），是系统弹性的相对程度 是系统弹性的相对程度。 指数（0∼1），是系统弹性的相对程度。
减缓旱涝灾害：涵养水源、拦截雨水、减少径流、 减缓旱涝灾害：涵养水源、拦截雨水、减少径流、 固持土壤。 固持土壤。 维持土壤功能：维持土壤的生产能力、 维持土壤功能：维持土壤的生产能力、维持土壤 的生物功能、维持碳源、减少温室气体的排放、 的生物功能、维持碳源、减少温室气体的排放、 土壤污染的修复与改良、地下水的净化与保存。 土壤污染的修复与改良、地下水的净化与保存。 传播花粉种子：维持动物传播花粉、种子的功能， 传播花粉种子：维持动物传播花粉、种子的功能， 提高物种和生态系统的多样性，促进退化种群的 提高物种和生态系统的多样性， 恢复。 恢复。
特点：生态系统产品和生态系统功能的统一， 特点：生态系统产品和生态系统功能的统一，具 有生产和生态双重属性； 有生产和生态双重属性；生态系统服务的基础和 前提是生态系统的开放性。 前提是生态系统的开放性。 退化生态系统的恢复目标： 退化生态系统的恢复目标：恢复并维持生态系统 的服务功能，包括生态系统的产品、生物多样性、 的服务功能，包括生态系统的产品、生物多样性、 土壤形成、种子传播、废物的去毒和分解、保护 土壤形成、种子传播、废物的去毒和分解、 海岸带、防止紫外线辐射、净化空气和水体、 海岸带、防止紫外线辐射、净化空气和水体、调 节气候等。 节气候等。
（三）、生态系统服务功能价值的评估 ）、生态系统服务功能价值的评估
生态系统服务功能的价值分类：直接利用价值、 生态系统服务功能的价值分类：直接利用价值、间 接利用价值。 接利用价值。 直接利用价值：食品、 － 直接利用价值：食品、医药及其它工农业生产原 旅游和娱乐等带来的直接价值。 料、旅游和娱乐等带来的直接价值。直接使用价值 可以用产品的市场价格来估计。 可以用产品的市场价格来估计。 间接利用价值：生物地球化学循环与水文循环、 － 间接利用价值：生物地球化学循环与水文循环、 维持生物多样性、保持土壤肥力等。 维持生物多样性、保持土壤肥力等。间接利用价值 的评估根据生态系统功能的类型来折算， 的评估根据生态系统功能的类型来折算，通常有防 护费用法、恢复费用法、替代市场法等。 护费用法、恢复费用法、替代市场法等。
管理选择： 管理选择：健康的生态系统具有多种用途和管 理，不健康的生态系统不再具有多种用途和管 理选择。 理选择。 外部输入： 外部输入：健康的生态系统对外部输入的依赖 程度降低。 程度降低。 对相邻生态系统的破坏： 对相邻生态系统的破坏：健康的生态系统对临 近生态系统几乎没有破坏。 近生态系统几乎没有破坏。 对人类健康的影响： 对人类健康的影响：健康的生态系统对人类的 健康没有影响或影响较小。 健康没有影响或影响较小。 其中，活力、恢复力和组织是最重要的 个指标。 是最重要的3 * 其中，活力、恢复力和组织是最重要的3个指标。
产生和维持生物多样性： 产生和维持生物多样性：生态系统通过生物群落 的整体创造了适宜于生物生存； 的整体创造了适宜于生物生存；不同种群对外来 扰动与环境变化具有不同的抵抗能力；不同生态 扰动与环境变化具有不同的抵抗能力； 系统为不同种群的生存提供了场所。 系统为不同种群的生存提供了场所。从而可以避 免某一因子的变动而导致物种的灭绝， 免某一因子的变动而导致物种的灭绝，保存了丰 富的遗传基因信息。 富的遗传基因信息。 调节气候：生态系统在全球、区域、 调节气候：生态系统在全球、区域、小流域和小 生境等不通的空间尺度上影响着气候。如温室气 生境等不通的空间尺度上影响着气候。 体排放、降水调节。 体排放、降水调节。
景观学与精神文化功能： 景观学与精神文化功能：自然生态系统对人类的 情感活动有重要影响作用。洁净空气和水， 情感活动有重要影响作用。洁净空气和水，相对 和谐的景观，有利于人的身心健康。 和谐的景观，有利于人的身心健康。自然生态环 境深刻地影响着人们的美学倾向、艺术创造、 境深刻地影响着人们的美学倾向、艺术创造、宗 教信仰。 教信仰。各地独特的动植物区系和生态环境在漫 长的文化发展过程中塑造了当地人们的特定行为 习俗和性格特征，决定了当地的生产生活方式， 习俗和性格特征，决定了当地的生产生活方式， 孕育了各具特色的地方文化。 孕育了各具特色的地方文化。
组织结构
晶格化平面
脆弱平面 恢复力
营养化平面
活力
（如冰川、岩石、矿床等）——“结晶态” （如营养丰富的湖泊、河流、池塘，或限于r-选择物种占优势的早 期演替生态系统）——“富营养型” （管理化程度很高的生态系统，如农业生态系统，水体养殖系统和 人造林场）——“脆弱”
• 严格意义上讲，晶格化生态系统、富营养 化生态系统和脆弱生态系统都是不健康的 生态系统。 • 一个健康的生态系统在活力、组织结构和 恢复力之间有一定的动态平衡，能够维持 物种多样性和物质交换途径（高的组织结 构）的多样性。
干扰
时 间
生态系统总稳定性(抵抗力与恢复力) 生态系统总稳定性(抵抗力与恢复力)关系
一般而言，健康的生态系统是稳定的， 一般而言，健康的生态系统是稳定的，但稳定的 生态系统不一定是健康的。 生态系统不一定是健康的。干扰作用于稳定的生 态系统或健康的生态系统会导致不稳定或不健康， 态系统或健康的生态系统会导致不稳定或不健康， 在一定强度范围下，干扰可使生态系统不健康， 在一定强度范围下，干扰可使生态系统不健康， 但仍是稳定的； 但仍是稳定的；健康的生态系统是未受到干扰的 生态系统，但稳定的生态系统可能受到干扰。 生态系统，但稳定的生态系统可能受到干扰。
（一）、生态系统健康的概念 ）、生态系统健康的概念
健康生态系统——定义： 健康生态系统——定义：是指生态系统没有病 ——定义 痛反应、稳定且可持续发展， 痛反应、稳定且可持续发展，即生态系统随着 时间的进程有活力并且能维持其组织及自主性。 时间的进程有活力并且能维持其组织及自主性。 目标：保护和增强区域环境容量的恢复力， 目标：保护和增强区域环境容量的恢复力，维 持生产力并保持自然界为人类服务的功能。 持生产力并保持自然界为人类服务的功能。