《环境生态学》第七章：人类对自然生态系统的干扰与生态恢复

外源干扰
外源干扰的动因源于系统外部，它的 影响与生态系统自身特点有关，干扰 作用的利害也是多方面的。强烈的火 灾、风暴、沙暴、霜冰、洪水、雪压、 干旱和人为砍伐、放牧等等都属于生 态系统的外源干扰。
（3）按干扰性质划分为破坏性干扰和增益性 干扰
破坏性干扰
多数自然干扰和人为干扰会导致生 态系统正常结构的破坏、生态平衡 Baidu Nhomakorabea失调和生态功能的退化，有时侯 甚至是毁灭的，如各种地质、气候 灾害、森林的砍伐和长期的过度放 牧等掠夺式经营。
3．干扰能调节生态关系
干扰对生物群落中生物间各种生态关系的 影响极其复杂的，也是多方面的。
干扰斑块内种群遗传学上表现出差异，但 这种差异与干扰发生的概率、种间相互作用的 机制、作用结果的变化程度等存在的关系尚未 弄清。
四、干扰生态学及学科任务
干扰生态学学科任务主要是：
一方面通过对干扰类型、方式、强 度、频率、时间等特性的研究，揭示不 同干扰对生物个体、种群、群落和生态 系统方式、机制及其退化的影响原因。
另一方面是对干扰的性质及发展趋 势做出科学预测，为受损生态系统修复、 重建和科学管理提供理论依据。
干扰生态学的基本研究内容可概括为：
1. 研究特定生态系统干扰因子类型、干扰状况和 干扰体系，即干扰因子及其存在规律和发生行 为。
2. 研究生物个体对干扰的适应行为及其机制。 3. 研究生态系统各组分对干扰的反映。 4. 研究干扰与生态系统的发展进化。 5. 研究干扰的生态学意义在生态管理中的应用。
• （4）开采石料而形成的采石矿废弃地。
6．垃圾堆放场
垃圾堆放场或堆埋场，主要是家庭、城市、工 业等垃圾或遗弃废物堆积的地方。
7．污染的水域
3．弃耕地
弃耕地是人类原始农耕方式而造成的一种退化 类型。
4．沙漠及荒漠化
沙漠是指一些干旱地区，由于人为干扰所出现 的沙漠化或原沙漠化区向非沙漠区的推进。
荒漠化是指在干旱、半干旱地区和一些半湿润 地区，生态环境遭到破坏，造成土地生产力衰退 或丧失而形成荒漠或类似荒漠的过程。
我国已成为世界荒漠化面积最大、分布最广、受害最严重的国家之一。 荒漠化土地面积超过10亿hm2，占国土地总面积近1/3。
第二节
退化生态系统的类型及其成因
一、退化生态系统的定义及成因
（一）退化生态系统的定义：
在一定的时空背景下，生态系统受自然因 素、人为因素或二者共同干扰下，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。
（二）生态系统退化的原因：
• 七个森林大国中，巴西、中国、印尼和刚果（金） 的森林面积每年以0.1%—1%的速度递减。俄罗 斯、加拿大和美国以每年0.1%—0.3%递增。中国 现有林用地2.6亿hm2，森林覆盖率仅为13.92%，
在十大自然资源中，森林资源最为短缺，人均占 有森林面积仅相当于世界平均水平的11.7%。20 世纪50年代初期，海南岛森林面积为25.7%，现 在只有7.25%；西双版纳为55.5%，现在只有 28%。50年来，长江上游的森林已损毁过半。
干扰的定义
从生态因子角度考虑，干扰的定义是：
群落外部不连续存在、间断发生的因子的 突然作用或连续存在因子超“正常”范围的波 动，这种作用或波动能引起有机体、种群或群 落发生全部或部分明显变化，使其结构和功能 受到损害或发生改变。
在经典生态学中，干扰被认为是影响群落结构和演 替的重要因素。
2．干扰的特性及干扰体
自然干扰使生态系统返回到生态演替的早 期状态。但火山爆发、洪水等剧变或突变会导 致生态系统的彻底毁坏。
人为干扰可直接或间接地加速、减缓和改 变生态系统退化的方向与过程。
二、退化生态系统的类型
1．裸地
裸地或称为光板地，其成因通常是极端的环境 条件。可分为原生裸地和次生裸地。
2．森林采伐迹地
森林采伐迹地是人为干扰形成的退化类型，其 退化状态随采伐强度和频度而异。
包括自然干扰和人为干扰。人为干扰叠加 在自然干扰之上，共同加速生态系统的退化。
（三）生态系统退化的机理：
某些干扰对生态系统或环境会形成静态或 动态压力。可直接破坏或毁灭环境和生态系统 中的某些组分，造成系统资源短缺和某些生态 学过程或生态链的断裂，导致整个生态系统的 崩溃。干扰的类型、强度和频度决定着生态系 统退化的方向与程度。
5．狩猎和捕捞
• 狩猎是一种特殊的干扰方式，森林中生存 着大量的野生动物，有大象、昆虫和线虫 等植食动物，有田鼠、蝙蝠、鸟类、蛙类、 狼、狐、蜘蛛和捕食性昆虫等肉食动物， 有狮、虎、豹和鹰等凶禽猛兽。人类以经 济和食用为目的的非计划性狩猎，尤其是 对种群数量很少的濒危动物的捕杀，将会 严重破坏动物种群的生殖和繁衍，甚至造 成物种的灭绝；人类对水生生物资源的适 度捕捞，可保持水产品的持续利用。但是， 在种群繁殖前的大量捕捞，则会使种群生 殖年龄提前，个体小型化，种群数量急剧 下降等。
第六章 人类对自然生态系统 的干扰与生态恢复
第六章 人类对自然生态系统 的干扰与生态恢复
第一节 干扰与干扰生态学 第二节 退化生态系统的类型及其成因 第三节 恢复生态学及其基本理论
第一节
干扰与干扰生态学
一、干扰及其定义
1．干扰的定义
（1）“显著地改变系统正常格局的事件” Forman 和Godron（1986）
干扰状况常用的概念及其含义（二）
面积或大小 被扰动的面积。通常以有效面积的 百分数给出。
强度值 每次每单位面积上该事件的物理力。 严重程度 对有机体、群落或生态系统的影响。 协同效应 其他扰动对该事件的效应。
3．干扰的类型
（1）按干扰动因划分为自然干扰和人为干扰
自然干扰
不可抗拒的自然力的干扰作用，包括 大气干扰、地质干扰和生物干扰等。
（2）“一个对个体或个体群产生的不连续的、间 断的斩杀、位移或损害” Sousa (1984)
（3） “景观基本表现单元的突然变化，并通过 种群反映的明显改变而表述出来”。 Bazzaz
（4）“相对来说非连续的事件，它破坏生态系统、 群落或种群的结构，改变资源、养分的有效 性或者改变物理环境。” Pickett和White（1985）
干扰发生时，干扰因素所表达出的 能力值。由于干扰因素的差异，这 一特性的定量分析要视具体干扰类 型来确定强度衡量的具体单位。
如草原火烧强度是指单位时间每增大1m火烧所释放出的能 量。在实际研究工作中，常把干扰强度分为轻度干扰、中度 干扰和重度干扰。
（4）时间尺度
指干扰发生的具体时刻及其时间跨 度，不同时间的干扰作用，会产生 不同的干扰效果。
如火灾、冰雹、洪水冲积、雪压、异常的霜冻、酸雨、 地震、泥石流、滑坡、病虫害侵袭和干旱等等。
人为干扰
区别于自然干扰的另一种主要干扰方 式，是由于人类生产、生活和其他社
会活动形成的干扰体对自然环境和生
态系统施加的各种影响。
人为干扰从伤害强度、作用范围、持续时间、发
生频率、潜在危害、诱发性等都高于自然干扰。
增益性干扰 适度干扰可增加生态系统的生物多 样性，而生物多样性的增加往往又 有益于生态系统稳定性的提高。
• 多数自然干扰和人为干扰会导致生态系统正常 结构的破坏、生态平衡的失调和生态功能的退化， 有时候甚至是毁灭性的，如各种地质、气候灾害、 森林的采伐和长期的过度放牧等掠夺式经营。
• 干扰并不总是对生态系统的一种破坏行为。例 如对森林生态系统来说，人类经营利用森林，如 合理采伐、修枝、人工更新和低产、低效林份改 造等一些人为干扰，就可以促进森林的发育和繁 衍、提高森林生态系统服务功能的效率。适度的 干扰可以增加生态系统的生物多样性，而生物多 样性的增加往往又有益于生态系统稳定性的提高。
干扰体 干扰的强度、作用频率、范围等特性在 某一时间过程的总和被称为干扰体。
(1)干扰范围
指干扰体作用的空间范围的分布 特点，它常与地理、地形和环境 梯度有关系。
(2)频率和周期
指同一空间范围或同一组织水平 内，单位时间某一干扰发生的次 数。其倒数称为干扰周期，即某 一干扰两次发生的时间间隔。
(3)干扰强度
2．污染
• 人类向自然环境排放了大量的生活垃圾、 工业垃圾、农药以及各种对环境有毒害性 的污染物。工业废水直接排放使许多水域 被污染，水质下降甚至丧失饮用水的价值； 大量化石燃料的使用以及向大气排放的各 种污染物，不仅使空气受到污染，而且进 入大气的硫氧化物、氮氧化物，与水蒸气 结合后形成极易电离的硫酸和硝酸，导致 大气酸度增加，许多地区甚至酸雨成灾， 对生态系统和土壤等带来了灾难性的影响。
三、干扰的生态学意义
1．干扰有利于促进系统的演化
干扰往往始于系统的局部，其作用是影响 生态系统的时空异质性。环境异质性可增加物 种的多样性，有利于系统的自然演化规律。
2．干扰是维持生态系统平衡和稳定的因子
经常处于变化环境中的物种要比稳定环境 中生存的物种更可能忍受环境压力。
不稳定生物群落常常具有较强的恢复力。
5．采矿废弃地
采矿废弃地是指因采矿活动被破坏、不经治 理而无法使用的土地。
主要分为四种类型：
• （1）由剥离表土、开采的废石及低品位矿 石堆积所形成的废石堆废弃地；
• （2）随着矿物的开采而形成的大量采空区 域，即开采坑形式的废弃地；
• （3）由各种分选方法选出精矿后的剩余物 的排放而形成的尾矿渣废弃地；
• 从某种角度看，人类对生态系统干扰的作用力 和影响范围，远远超过了自然干扰。如农业生产 为主的区域，主要人为干扰是对森林植被的开垦 和对土壤微生物区系的影响；草原区则是超载放 牧和由此造成的“三化”使生态环境出现恶性循 环；林区是过量采伐及对生物多样性的破坏；水 域是过度捕捞及对水生生物资源的危害；环境污 染如农药、杀虫剂和各种大气污染的区域差异更 大。
二、人为干扰的主要形式
1．对森林和对草原植被的砍伐与开垦
人为干扰具有广泛性、多变性、潜在性、协 同性、累积和放大性等特征和性质
• 人类的这种干扰并对自然环境构成危害， 始于大约10000多年前的早期农业并持续到 现在。这种干扰导致一系列生态环境问题 的发生，如森林大量被砍伐后，不仅导致 森林植被的退化，加剧水土流失，区域环 境的变化，而且还会因造成许多生物生境 的破坏，生物多样性的丧失等。
• （3）按干扰性质划分为破坏性干扰和增益性干扰。 • 多数自然干扰和人为干扰会导致生态系统正常
结构的破坏、生态平衡的失调和生态功能的退化， 有时候甚至是毁灭性的，如各种地质、气候灾害、 森林的采伐和长期的过度放牧等掠夺式经营。 • 干扰并不总是对生态系统的一种破坏行为。例 如对森林生态系统来说，人类经营利用森林，如 合理采伐、修枝、人工更新和低产、低效林份改 造等一些人为干扰，就可以促进森林的发育和繁 衍、提高森林生态系统服务功能的效率。适度的 干扰可以增加生态系统的生物多样性，而生物多 样性的增加往往又有益于生态系统稳定性的提高。
• 在这两种类型的干扰中，人为干扰无论从伤害 强度、作用范围、持续时间还是发生频率、潜在 危害、诱发性等方面，都常常高于自然干扰。因 此，研究人类对生态系统干扰作用的方式、机理 和变化规律等，意义重大，且具有很强的现实性 和紧迫性。
（2）按干扰来源划分为内源干扰和外源干扰
内源干扰
指由内源因子对系统发生的作用。如 森林生态系统中，内源干扰主要包括 树木的倾倒、机械摩擦、种间竞争和 生物相克作用等。
3．采集
• 全球80%的人口口于传统医药，传统医药 的85%与野生动植物有关。一些经济、药 用及珍稀野生物资源自古以来就被人们大 肆掠夺式的采集，甚至造成一些物种的灭 绝。
4．采樵
• 在这种干扰中，人们的重要目的是为满足 对能源的需求，对生态系统造成的影响则 是破坏了物质循环的正常进行。如对林下 枯落物的利用，不单单意味着生态系统能 量和养分的减少，而且还破坏了地被层及 其土壤动物的生存环境。
描述干扰特征的一个重要概念是干扰状况
干扰状况常用的概念及其含义（一）
分布 频度 重发间隔 周转期限 预测性
空间分布，包括与地理的、地形的、 环境的以及群落梯度的关系。 一个时间段内事件发生的平均次数。
频度的倒数，两次扰动间的平均值。
将整个研究区域扰动一遍所需的平 均时间。 重发间隔方差的反函数。