综述恢复生态学中应用到的主要理论

综述恢复生态学中应用到的主要理论

摘要：从群落自然演替的理论出发，指出生态系统的退化并不是不可逆的。恢复生态学阐述了在被破坏的生态系统自然演替的过程中，可以通过人为手段加以调控，改变演替的方向和速度，缩短生态恢复的时间过程的理论。作者指出生态恢复并不一定恢复原状，而是根据自然和社会条件恢复或重建生态系统的结构和功能，并使之达到自维持状态。生物种类及其生长介质的丧失或改变是影响生态恢复的主要障碍，因此，提出选择适合植物种类改造介质和利用物理、化学方法直接改良介质等生态恢复的关键技术。

随着社会的发展，人类对可再生资源过度利用，使许多类型的生态系统出现严重退化，继而引发了一系列的生态环境问题。环境污染、森林破坏、水土流失和土地荒漠化等世界性问题对人类的生存和经济的可持续发展构成了严重的威胁。防止自然生态系统的进一步退化，恢复和重建已经受到损害的生态系统日益受到国际社会的关注。全球环境问题的出现，生态学以其高度的综合性扮演了重要的角色。20世纪80年代以后，现代生态学突破了原有的传统生态学的界限，在研究层次和尺度上由单一生态系统向区域生态系统转变，在研究对象上由自然生态系统为主向自然、社会、经济复合生态系统转变，涌现了一批新的研究方向和热点。恢复生态学应运而生并逐渐成为退化生态系统恢复与重建的指导性学科。

1 生态恢复及恢复生态学的基本概念

生态恢复的定义最重要的一个内容就是恢复的最终对象是什么，

即以什么作为恢复的参照物或对比，评价恢复成功的合适标准是什么。对于生态恢复的内涵不同的学者有不同的理解。Bradshaw(1987)认为，生态恢复是生态学有关理论的一种严格检验(acid test)，它研究生态系统自身的性质、受损机理及修复过程。Calms(1995)等将生态恢复的概念定义为：恢复被损害生态系统到接近于它受干扰前的自然状况的管理与操作过程，即重建该系统干扰前的结构与功能及有关的物理、化学和生物学特征。Jordan(1987)认为，使生态系统回复到先前或历史上(自然或非自然的)的状态即为生态恢复。按照国际生态恢复学会的详细定义，生态恢复是帮助研究恢复和管理原生生态系统的完整性的过程，这种生态整体包括生物多样性的临界变化范围、生态系统结构和过程、区域和历史内容以及可持续的社会实践等。

国际生态恢复学会对恢复生态学定义如下：恢复生态学是研究如何修复由于人类活动引起的原生生态系统生物多样性和动态损害的学科。但这一定义尚未被大多数生态学家所认同。Dobson等(1997)认为恢复生态学将继续提供关于表达生态系统组装和生态功能恢复的方式，正像通过分离组装汽车来获得对汽车工程更深的了解一样，恢复生态学强调的是生态系统结构的恢复，其实质就是生态系统功能的恢复。

2 恢复生态学的研究对象和内容

恢复生态学的研究对象是那些在自然灾害和人类活动压力条件下受到损害的自然生态系统的恢复与重建问题，涉及到自然资源的持续利用、社会经济的持续发展和生态环境、生物多样性的保护等许多

研究领域的内容。

恢复生态学既是一门应用学科又是一门理论科学，它既具有理论性也具有实践性。根据恢复生态学的定义和生态恢复实践的要求，恢复生态学应加强基础理论和应用技术两大领域的研究工作。

基础理论研究主要包括：①生态系统结构、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、抗逆性、生产力、恢复力与可持续性；③先锋与顶极生态系统发生、发展机理与演替规律；④不同干扰条件下生态系统受损过程及其响应机制；⑤生态系统退化的景观诊断及其评价指标体系；⑥生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预测；⑦生态系统健康等。

应用技术研究主要包括：①退化生态系统恢复与重建关键技术体系；②生态系统结构与功能的优化配置及其调控技术；③物种与生物多样性恢复与维持技术；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主要生态系统类型区退化生态系统恢复与重建的优化模式试验示范与推广。

由此可见，恢复生态学研究的起点是在生态系统层次上，研究的内容十分综合而且主要是由人工设计控制的。因此，加强恢复生态学研究和开展典型退化生态系统恢复，不仅能推动传统生态学和现代生态学的深入和创新，而且能加强和促进边缘和交叉学科(如生物学、地质学、地理学、经济学等)的相互联系、渗透和发展。

3恢复生态学的理论基础

生态恢复是相对于生态破坏而言的。生态破坏可以理解为生态系

统的结构发生变化、功能退化或丧失，关系紊乱。生态恢复就是恢复系统的合理结构、高效的功能和协调的关系。生态恢复实质上就是被破坏生态系统的有序演替过程，这个过程使生态系统可能回复到原先的状态。但是，由于自然条件的复杂性以及人类社会对自然资源利用的取向影响，生态恢复并不意味着在所有场合下都能够或必须使恢复的生态系统都是原先的状态，生态恢复最本质的目的就是恢复系统的必要功能并达到系统自维持状态。

群落的自然演替机制奠定了恢复生态学的理论基础。在自然条件下，如果群落一旦遭到干扰和破坏，它还是能够恢复的，尽管恢复的时间有长有短。首先是被称之为先锋植物的种类侵入遭到破坏的地方并定居直至繁殖。先锋植物改善了被破坏地生态环境，使得更适宜其他物种的生存并被其取代。如此渐进直到群落恢复它原来的外貌和物种成分为止。在一个遭到破坏的群落地点所发生的这一系列变化就是演替。

演替可以在地球上几乎所有类型的生态系统中发生。发生在由于近期活跃的自然地理过程，如冰川退缩或侵蚀发生的那些地区的演替称为原生演替。次生演替指发生在起因于火灾、污染、耕耘等而使得原先存在的植被遭到破坏的那些地区的演替。在火烧或皆伐后的林地如云杉林上发生的次生演替过程一般经过迹地-杂草期-桦树期-山杨期-云杉林等阶段，时间可达几十年之久。弃耕地上发生的次生演替顺序为弃耕地-杂草期-优势草期-灌木期-乔木期。可以看出，无论原生演替还是次生演替，都可以通过人为手段加以调控，从而改变演替

速度或改变演替方向。例如在云杉林的火烧迹地上直接种植云杉，从而缩短演替时间。在弃耕地上种植茶树亦能改变演替方向。

基于上述理论，恢复生态学获得了认识论的基础。即恢复生态学是在生态建设服从于自然规律和社会需求的前提下，在群落演替理论指导下，通过物理的、化学的、生物的技术手段，控制待恢复生态系统的演替过程和发展方向，恢复或重建生态系统的结构和功能，并使系统达到自维持状态。

恢复生态学的研究目标旨在探索因自然灾变或人类经济活动所破坏的各类生态系统的恢复与重建。其研究对象十分广泛，包括自然灾变，如地震、火山喷发、泥石流、洪水等引起的生态破坏和生态系统退化，以及人类活动如采矿、冶炼、化工、建筑、污染物排放等引起的环境污染和生态系统退化。经过几十年的实践，恢复生态学已经在以下几个方面获得重要进展：

（1）成功地发展了以生态系统演替为理论基础的有效恢复技术，建立了多种退化生态系统的恢复模式和自维持生态系统。

（2）经恢复后的生态系统有了新的利用价值，改善了人类社会生存环境，提高了可持续发展能力。

（3）在环境恶化的区域，退化生态系统的面积有所减少，生态景观得到改进。

（4）开拓了生态学的新领域，许多生态学的理论在实践中得到验证和发展。