生态系统退化与恢复

1、生态系统退化与恢叶志周季君CONTENTS生态系统的概念生态系统的退化生态系统的恢复Part生态系统的概念The concept of ecological system生态系统生态系统的组成生态系统的类型0生态系统的概念1、生态系统生态系统是指一定空间范围内,生物群落与其所处的环境所形成的相 互联系、相互作用的统一体，是生态学的基本功能单位。生态系统的形成与发展20世纪60年代以后1935年20世纪50年代得到广泛关注逐步成为生 态学研究的中心由英国植物学家A.G.Tansley 提出0生态系统的概念2、生态系统的组成从生态系统的定义可知，

2、自然界的各种生态系统类型都具有共同的组成, 即都包括生物成分和非生物环境两大部分。太阳能生态系统的组成子：度、湿度等无机养分材料：）和无机盐等土壤、水砂砾、泥土等°-ssstA.根据生态系统的环境性质 与形态特征分类B依据生态系统受人为干 扰的程度分类B.依据生态系统受人为干扰的程度分类9人工生态系统统次生林Lk工林人工生态系统生态系统的重要性The importance of ecological system生态系统的功能咀生态系统的服务功能It!忙拧游檢物 和浮游动物)放大圏水池車生态系统的重要性1、生态系统的功能(1) 生物生产生态系统中的生物，从环境吸收物质、能 实现物质能

3、量的积累，保证生命的延续和增长包括初级生产和次级生产。(2) 能量流动太阳辐射通过植物的光合作用转化为存储 逐级流动，形成能量流，最终生物残体和代谢 环境中去。(3) 物质循环生物系统中的生物需要不断I 后经过传递，代谢和分解又重新【具有意义的地球生物化学大彳(4) 信息传递荷花在生态系统个组成部分质检； 信息把生态系用联系成一个统一彳大气中的COm库妈蚪漂浮植物TTTTTTTT小虾大仍.淤浣中的线虫(诃/浮游主物裸类浮垢生态系统中的信息主要有营子生态系统的重要性2、生态系统的服务功能生态系统的重要性2、生态系统的服务功能生态系统服务(Ecosystem services):指 人类生存与发展

4、所需要的资源归根结底都来_系统产甜维持土壤净化环境神文化功能生态系统的退化Degradation of ecological system生态系统退化特征陋生态系统退化成因(1) 土壤的退化特征(1) 土壤质地退化(2) 土壤结构退化(3) 土壤其他物理 特性变化物理环境 退化特征土壤的退化特征(1) 土壤微生物种类 和数量减少(2) 土壤动物种类和娄 量变化生物特性 退化特征化学特性 退化特征(1) 土壤有机质和养 分含量的变化(2) 土壤酸碱度变化(3) 土壤污染物超标生态系统的退化1、生态系统的退化特征(2)植被的退化特征(1) 群落的物种组成和多样性 的下降(2) 群落层片结构和生活型

5、的 变化植被功能的退化特征群落结构的退化特征 盘零那魂|(1)群落外貌特征的变化群落的层次群落的郁闭度物种丰富度季相变化(1) 植被盖度、高度和密度 的变化(2) 初级生产力的下降(3) 草地质量退化生态系统的退化2、生态系统的退化成因生态系统的退化1、生态系统的退化特征(3)动物种群的退化特征生态系统的退化2、生态系统的退化成因生态系统的退化2、生态系统的退化成因生态系统的退化2、生态系统的退化成因生态系统的退化2、生态系统的退化成因(1) 森林植被由于人们大量使用木材，特别是用于造纸和饲养牲畜，以及森林大火等 原因，迄今世界原始森林有2/3已消失。(自然植被在维持生态系统平衡中 有极为重要

6、意义，自然森林植被的破坏与减少是陆地生态系统退化的主要原 因之一)世界各国森林覆盖率对比日本67%韩国64%挪威60%瑞典54%巴西50-60%加拿大44%德国30%美国33%法国27%印度23%中国16.5%埃及0(2) 土壤变化土壤的生态功能(1 ) 土壤是地球绿地生态系统的基础(2) 土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分(3) 土壤是人类农业的生产基地(3)环境污染污染物质主要来源于工业和城市的废物(废水、固体废弃物、废气)、 农药和化肥，以及放射性物质等。未经处理的“三废”不但恶化了环境，也 造成了严重的土地污染、水域的污染和大气污染。生态系统恢复Restoration of

7、ecological system匝恢复生态学咀生态系统恢复案例生态系统恢复1、恢复生态学(1)定义对于恢复生态学的定义有很多，但都包含以下几个意思： 恢复生态学是一门应用与理论研究结合的科学； 恢复生态学需要人工干预； 恢复工过程可能是自然恢复、逼近原生生态系统或根据人类自己的需要 对生态系统进行重建以达到人类的目的。(2)形成与发展 早期阶段：起源于100多年前自然资源管理的研究; 建立阶段：作为一门学科开始于20世纪80年代，之后迅速兴起，成为 现代生态学的热点之一； 发展阶段：在近30年内，恢复生态学得到了进一步的发展和完善。案例：美国南加利福尼亚鼠尾草灌丛恢复加利福尼亚氯尾草 谨丛(

8、Coastal Sage Scrub,CSS)群落分布于 丈平坪沿岸的狭长区域, 令 旧全山 (San Francisco)和拉斐特 (Lafayette)旬下贯穿圣 地亚哥(San Diego)到达 加州南部内陆和河岸， 属低海拔海洋气候区。CSS可以使群隊中的其他植物蛊松散的沙 土中得以固定，同对发桦固氮作用，并且也 是很好的群療健康知识生杨。CSS群按杨种丰富，形成独特的生境，是 许多珍稀动杨的重要扌西息地。再将观赏呈镶嵌状，常处于生物地理过 滾邑°01工程背景 曾经，CSS覆盖了加州海岸低地约2.5%的面积，并扩展到加利福 尼亚巴扎(Baja)太平详海岸。 由于城市化、频繁火

9、荧、外来炀种入侵、氮素沉积及其他干扰， CSS扬种丰富度不断降低，密度急剧下阵，玻碎化严重，40%的CSS葡 失。大部分槁息地彼一年生欧洲草种和外来黑芥萊(Brassianigra)为主 的草地所包囲，本地草几乎葡失。连续性附生植炀犬面积损失，在一些地区芯至夭绝。20世纪90年代初，CSS中超过60中维管植物.超过30种动物稀少 甚至濒危。02恢复和保护措施标准及经验方法早期的CSS恢复多采用苗盆栽植物与水力播种联用的方法。以灌丛物种作为标准模板，使用容积为3.785L的盆栽植物，并在其中植入菌根进行培植。 此法目前仍是CSS恢复的重要途径，但对邻居 群落及本地种子资源的关注和要求越来越多。水

10、力播种：即将本地种子与水混合喷撒于恢复地段。在低营养条件下，起到肥料的作用，同时发挥护根作用。这种方法减少了短期的侵蚀，但很可能造成种子提前萌发，导致 快速死亡；种子不能与土壤接触；或出现野生环境中不存在的随 机组合等。恢复的具体过程01选择恢复模板/选择与恢复地照射量、坡度和土壤条件相似的自然 区域，通过样线、样方和数字摄影来记录其自然特 征，为恢复和检测提供数据。/可选择较大模板群落的植物集群的镶嵌模式作为基 础，进行仿真的、适当比例的设计，后进行恢复种 植。/具有更髙的生态相似性。/种子最好来自本地或光照量、土壤类型、 坡度相近的地段，以保证种子的本地化。02种子收集.03种植/种子收集

11、后，采用水力播种、机械播种法或 人工撒种进行播种。也可将种子在本地苗圃 培育后移植。/模拟自然状态按垄进行种植，每垄l2ni宽, 两垄间隔38m宽。“外来者入侵是CSS恢复的一个威胁。/外来草阻碍了本地灌木丛的扩张，大量的外 来种子还会改变食谷物类动物的食物链。/抑制的主要方式：人工除杂草、刈割和火烧 等方法°4外来种的处理抢救性移植采用移植的方法对即将遭到破坏的栖息地进行保护的方法越来越受到关 注，此法对已知基因的植物恢复益处很多，但仍处于实验阶段。作为移植来源地的CSS群落具有许多重要的价值：种子资源；植物补充 或秧苗资源；成熟的冠层资源，移植植物时可以带来附生植物和无脊椎动 物等；基因的完整性，种子、秧苗及成年植物来自于同一个地点；土壤, 带来真菌以及偏僻地区的种群。其作为恢复点的价值：种子资源，移植植物时经常出现以外的种子，可 以收集备用；秧苗资源；吸引鸟类、哺乳动物以及无脊椎动物利用移植的 冠层作为临时的栖息地；野生冠层植物跳跃式恢复。03恢复效果与评价经过五年的恢复，大部分CSS的冠层部分得到回复，群落物种丰富度 有所提高。尽管林下叶层没有得到完全恢复，郁闭的冠层、大的斑块和移 植的冠层灌木很快吸引了