环境生态学导论

第十五章受损生态系统的修复第一节受损生态系统的特征一、生态系统受损的主要形式正向演替：就是在无强干扰的条件下能不断地自我完善，即进展演替（progressivesuccession）。动态平衡：就是指正常的生态群落和自然环境能实现动态平衡的自我维持系统，各种组分的发展变化是按照一定的规律、在某一平衡点表现一定范围的波动，呈现动态上的平衡。受损生态系统：就是指生态系统的结构和功能在自然干扰、人为干扰（或两者的共同作用）下发生了位移（即改变），打破了生态系统原有的平衡状态，使系统的结构和功能发生变化和障碍，并发生了生态系统的逆向演替（retrogressivesuccession）。根据生态系统受损过程中发生的变化，可以划分为以下几种形式：1．突发性受损生态系统受到特别强烈的干扰，受害时间短，速度快，局部受损程度严重，受损后系统恢复能力弱，系统靠自然恢复的时间长。2．跃变式受损跃变式受损：是指生态系统受到持续干扰作用下，最初并未表现出明显的损伤，随着干扰的持续，破坏性进一步累积，达到一定程度后突然剧烈变化的一种形式。3．渐变式受损渐变式受损：是指生态系统受到干扰的强度较均衡，变化的速度的缓慢、受损程度呈逐渐加重趋势，但系统本身的恢复基础较好。4．间断式受损间断式受损：是指生态系统因周期性干扰而受到损害的一种形式。5．复合式受损复合式受损：是指生态系统在受损过程中，经历了两种以上受损形式。二、受损生态系统的基本特征生态系统受损后，原有的平衡状态被打破，系统的结构、组分和功能都会发生变化，随之而来的是系统稳定性减弱，生产能力降低，服务功能弱化。从生态学角度分析，受损生态系统的共同变化特征主要有八个方面：1．物种多样性的变化当一个稳定的生态系统受损后，系统中的关键种类首先消失，从而引起与之共生种类和从属物种的相继消失，物种多样性明显减少。另一方面，系统中适应生境变化的某些种类会迅速发展，数量增加。2．系统结构简单化系统受损后，反映在生物群落中的种群特征上，常表现为种类组成发生变化，优势种群结构异常；在群落层次上，受损后则是群落结构的矮化，整体景观的破碎。3．食物网破裂定义：受损的生态系统，在食物网的表现上，主要是食物链的缩短或营养链的断裂，单链营养关系增多，种间共生、附生关系减弱，这种现象被称为食物网破裂。食物网的破裂，会使生态系统各物种之间的自我调节能力下降，极易受到外来物种的影响。4．能量流动效率降低由于受损生态系统食物关系的破坏，能量的转化及传递效率会随之降低，主要表现为对光能固定作用的减弱，能量流规模缩小或过程发生变化；系统中的捕食过程和腐化过程弱化，因而能流损失增多，能流效率降低。5．物质循环不畅或受阻由于生态系统结构受到损害，层次结构简单化以及食物网的破裂，营养物质和元素在生态系统中的周围时间变短，周转率降低，生物的生态学功能减弱。由于生物多样性及其组成结构的变化，使生态系统中物质循环的途径不畅通无阻或受阻，包括生态系统中的水循环、氮循环和磷循环均会发生改变。6．生产力下降正常的生态系统具有较高的生产力，能利用光能生产很多生物产品，但是，系统受损后，其生产力会大大下降，其原因在于：（1）光能利用率减弱；（2）由于竞争和对资源利用的不充分，光效率降低，而植物为正常生长消耗在克服不利影响上的能量（以呼吸作用的形式释放）增多，净初级生产力下降；（3）初级生产者结构和数量的改变又常导致次级生产力的降低。7．其他服务功能减弱生态系统除了具有生物生产和维持生物多样性等功能外，还具有调节气候、减缓旱涝洪灾害、保持养分和改良土壤、传媒受粉和扩散种子、有害生物控制，净化环境、防风固沙、为人类提供旅游休闲地等服务功能，当生态系统受损后，这些功能也都随之下降，某些功能甚至全部丧失。8．系统稳定性降低在外界干扰较小的情况下，正常生态系统总是在某一平衡点附近摆动，轻度干扰所引起的偏离将被系统的负反馈作用所平衡，使系统很快回到原来的状态，系统仍维持稳定状态。但在受损的生态系统中，由于结构的不正常，稳定性降低，系统在正反馈机制驱动下会使系统更远离平衡。综上所述，受损生态系统首先是其组成和结构发生了退化，导致其功能受损和生态学过程的弱化，引起系统自我维持能力减弱且不稳定。但系统万分与其结构的改变，是系统受损的外在表现，功能衰退才是受损的本质。因此，受损生态系统功能的变化是生态系统操作程度判断的重要标志。但另一方面，由于植物及其种群属于生态系统的第一性生产者，是生态系统有机物质最初来源和能量流动的基础。所以，植物群落的外貌形态和结构状况又通过对系统中次级消费者、分解者的影响而决定着系统的动态，制约着系统的整体功能。因此，在受损生态系统中，结构与功能也是统一的，通过结构的变化，也可以推测出功能的改变。

第二节受损生态系统的修复

“恢复”与“修复”的区别：“恢复”是指使一个受损的生态系统的结构和功能回复到接近或达到其受干扰前的状态，它是强调主体（生态系统）的一种状态。而“修复”与前者的意义基本相同，但它更强调人类对受损生态系统的重建与改进，强调人的主观能动性。受损生态系统的修复：指人类根据生态学原理，有目的地采取某些措施，使受到损害的生态系统的结构和功能得以恢复和完善，实现生产力高、生物多性丰富、系统趋于稳定的目的，这个过程就称之为“受损生态系统的修复”。关于一个受损生态系统修复的优先性：（1）先以修复生态系统最基本的功能为优先前提；（2）然后再进一步完善物种组成及结构。一、受损森林生态系统的修复第一阶段：应该找出森林生态系统受损的原因和特点；第二阶段：根据原因与特点，定制出适合的修复方法。森林生态系统受损的原因主要有：（1）自然灾害：病虫害、干旱、洪涝和地震等；（2）人类活动引起的破坏。森林生态系统受损的特点有：生产力减低、生物多样性减少、调节气候、涵养水分、保育土壤、贮存营养元素能力等生态功能明显降低。1.受损生态系统的修复方法有：（1）封山育林：这是最简便易行、经济有效的方法。因为封山可达到最大限度地减少人为干扰，为原生植物群落的恢复提供了适宜的生态条件，使生物群落由逆向演替向正向演替发展，使被破坏的森林生态系统能逐渐恢复到顶极状态。（2）林分改造：为了促进森林的快速演替，可对受损后处于演替早期阶段的群落进行林分改造，引种当地植被中的优势种、关键种和因受损而消失的重要生物种类，以加速生态系统正向演替的速度。（3）透光抚育或遮光抚育：这种方法主要是通过改善林地环境条件来促进群落正向演替而实现。（4）林业生态工程技术：根据生态学、业学及生态控制论原理，设计、建造与调控以木本植物为主的人为复合生态系统的工程技术，其目的在于保护、改善与持续利用自然资源与环境。林业生态工程技术是受损生态系统恢复与重建的重要手段。它主要是通过人工设计，在一个区域或流域内建造以木本植物群落为主体的优质、高效、稳定的多种生态系统的复合体，形成区域复合生态系统，以达到自然资源的可持续利用及环境的保护和改良。具体内容包括四个方面：一、区域的总体方案：即在一个平面上对一个区域的自然环境、经济、社会和技术因素进行综合分析，根据生态系统受损状况，合理规划布局区域内各种不同类型的生态系统，形成合理的镶嵌结构配置，构筑以森林为主体的或森林参与的区域复合生态系统的框架；二、时空结构设计：在空间上，分析组成生态系统的物种与环境、物种与物种、物种内部关系的基础上，构建群落内物种间共生互利互惠、能够充分利用环境资源的稳定高效生态系统；在时间上，就是利用生态系统内物种生长发育的时间差别，调整物种的组成结构，实现对资源的充分利用。三、食物链设计：目标是使森林生态系统的产品得到再转化和再利用。四、特殊生态工程的设计：主要是一些针对特殊环境条件的林业生态工程，如工矿区林业生态工程、严重退化的盐渍地等生态恢复工程。2．受俗损森节林生北态系抓统修片复中办应注局意的室几个息问题（1）对纵森林梦的修秤复，切需要热综合殃考虑罪群落敲发育技过程淡中的茎主要嫂因子菠，包伴括种核子传瓜播、论竞争串、捕朵食和罗随机停事件吉，环聚境变蹲化的饰胁迫局，遗糕传资布源的测退化安以及淘外来不种的杨入侵瓜等问颜题。（2）在联掌握犯本地沉区的匀生物坛群落往演替习的基开础上赖，适征应地限施加拴人工骡干预叫能够涌加快趋受损荒森林床生态接系统坟恢复委。（3）受模损生妇态系由统修叼复应网该参附考的款重要蚕指标凶：以雾恢复士森林欲最低敢数量辅的成们分和逗最小叼面积疯为前话提，铜并且乖达到方原有丸植物嚷群落榆物种鼻数80叫%以上誉，能启够维禁持其拆更新立和演勺替的陆森林勺才能渣称得焰上符谈合标视准的丹恢复厉。（4）在矛修复督受损办生态锤系统市的优哑势种炎或关即键种具的同璃时，蹄还要么注意贩互惠母共生闪种。迁互惠使共生剧关系返是生松物群枝落中见物种得存在拖的条布件，碎也是扯物种染间最克基本薯的生腥态关框系之晌一。（5）注右意不突要因劳为经挺济条梯件、闭速生户丰产堤、适馋应性谊等问短题的斩限制尿，在绘受损映生态裤系统烛地区便栽种引不是足当地宜原有戒植被悬中的甜种类统。因鸽为这上些外汽来种覆的结查构和键功能仿都不挤适应俱当地趣的生缎态系羊统，露不仅部稳定辱性差陈，生元态效椒益不请高，絮而且载还会计带来桂一些辨新的餐生态亚问题错。二、筹受损忌草地寄生态面系统隆的修仁复1．草搏地生醒态系范统受逢损的拐原因资及特投点我国朴是草不地生赔态系驻统受胸损较藏为严绕重的山国家尾之一蚀。人方类干污扰的稍原因喂中，观主要丘是过愈度放备牧、器垦殖评和污程染等京。此画外，窄农牧恋民为龙获得柴生活种所需披能源子，对驰草原股植被群的割芒刈、约搂草贿等干饼扰，违也会配加速止草地娘的退帖化。呢另一贺方面绍，我安国草序原区役所处脑的自嗓然条说件都旺比较奋恶劣海，春内季干痒旱，接夏季光少雨喊、冬盈季严昏寒，功自然堵灾害灶频繁纱，这袜就是应造成掏草原紧退化毙的自损然因掩素。2．受鸣损草穴地生殊态系辜统的穴评估五指标受损宽生态兽系统攻的评估防指标包括设：主基要评木价标烤准、山相关否生态匙指标那。3．受心损草买地生准态系拼统的修复德方法羞与技尼术我国五研究睡的受世损草枪地修稳复方辽法与层技术粥主要魔有三笛种：树一是狮围栏强养护控现存拿的受券损草罚地，歇使其湾自然洒恢复浅；二急是重辩建新较草地叶；三顶是实同施合受理的埋牧畜净育肥陈方式窝。（1）围矿栏养旅护，见轮草慎轮牧这种星方法造的实所质：判消除旋外来猜的干懒扰，捉主要喷依靠僵生态辽系统齿具有警的自瞒我修贪复能煌力，获适当敲辅之踢以人质工措铜施来弹加快聋其恢芽复。（2）重丸建人机工草煮地这是副受损帐生态趣系统秋重建枪的典雾型模阶式，民是减袭缓天浊然草绞地的酸压力口，改侍进畜倾牧业甘生产骡方式劣而采惠用的细修复扣方法童，常店用于离已完你全英狠文荒拉弃的炉退化距草地见。（3）实肆施合畏理的使牲畜资育肥塔生产让模式这种结修复图方法蚕实行贼的是钳季节使畜牧厚业。艳它是珠合理肯利用加多年吐生草逢地每径年中叔不同名生长年期，浆进行柔幼畜谁放牧拖育肥靠的方确式。免这种院生产群模式炕既可阴改变河以精顿料为钥主高到成本卵育肥瞒方式良，又民可解铸决长内期困伤扰草痕地畜永牧业凯畜群垃结构浊不易寸调整咸的问晴题。三、尝受损歇河流惯生态叙系统区的修址复1．河甜流生惕态系闲统受索损的友主要盾方式警及影漆响人为醒干扰坊因素爆：对诉沿岸款植被也的破倚坏；拜点源慰和非俭点源菌的各堵种污馅染物魔对水查域的致污染炊；对隐水域略中生肚物资肾源的暑过度号利用亿；各窄种水缸利建的设对奴河流吃自然逢生态拳功能宪和生旬态过犹程的计改变间等。其中腹人类误社会睬的影牺响主杰要分化为以苗下几纱种：(1遗)水利天工程卵建设渗对河墨流生览态系脖统的将影响记；(2奸)农业词活动乘对河霞流生盛态系置统的遥影响雪；(3蔬)城市再化对搅河流毅生态左系统痒的影镜响；2．受逆损河水流生泪态系哪统的失修复受损文河流娃生态鲜系统里的修兴复方疫法，川应当伤根据恰人类啦活动炊对其丽环境步影响然的方算式、甚内容猎和程姓度不拼同。另要充津分掌凉握各复种影扛响的动危害戏机制星，根伞据现蠢场的犯具体慨情况炎提出屡合适步的生设态修我复方柴案。根据板河流叫环境湾条件类及受来损原沈因的葵不同异，对椒其修课复的李方法酷和技步术有永一定业的差碌异，脑但有僻许多袜共性察，通支常采剩用的轧方法最有：(1仆)建立纱沿岸辜绿化裁带，督加强灶植被偶的生慌态功优能(2局)人工真清淤(3慕)控制喉污染帅源(4局)科学介调控漂河水涉流量誓和流易速(5批)加强键渔业培管理四、芽受损庆湖泊活生态伯系统愿的修砍复湖泊辞生态筹系统毙在人讲类生乐活环暗境中葬的重色要作辉用：属一方贿面，绪在维躺持全肥球物内质循威环和撕水分太循环姑中具售有重扫要的发作用句；另私一方待面，办可净考化水凑源、箱抵御怜洪水睬、提容供生斧活和篮工农枣业用牢水、熄旅游术景观猾、交速通通药道和誉野生镜生物渠栖息戒地等碗。1．湖绳泊生俩态系薪统的剩受损逢及原挎因大致泼可分小为：蒜（1）环灰境污熄染；双（2）水船利建姜设；虎（3）过棚度放正养；谨（4）湖灿泊的球富营话养化雕；（5）外蓄来种江的侵嘴入。2．受托损湖挣泊生川态系斗统的萝修复综合纺目前透的研聪究成紫果，忌对受腔损湖绝泊生拒态系经统修定复的樱方法晌和技瘦术主机要有下以下恳几点宜：(1坦)严禁蓄围湖洁造田柏；(2匹)营造盼林地菌，提钉高湖通泊周叠围整纺个流究域的旅植被猎覆盖倚率，城减少叙面源杆污染揪的危残害，屋增强嗓涵养炸水分惹的能筑力；(3弱)加大剃人为猾调控进湖泊雷水位训的力乡丰度，移尽量细防止计水位伯频繁晒地剧百烈变铜化，聋维持嘴湖泊液的最房诚低水宁位，渗防止际湖泊念的干崇枯；(4铺)对于纺已有树大量修淤积宪的湖窃泊，往清淤光是十挣分有面效的却修复街措施名，这恒样既堂可恢诸复水疮体空坦间，伪又能思使水撒质得求以改裙善。对于修复宵富营污养化印湖泊嘱的方校法有：家用工讯程方丹法分指流或只切段将进入届湖泊洲的点欠源污仅染，劈燕减少歌向湖套泊中画输入陈污染纹物和坐过多言营养灯物质许；以岛改进得农业蛾耕作党方式果，减或少化例肥和格农药峰施用役量为浮基础族的面少源控辉制，变减少鼠湖泊稻营养元物质傍的进课入等来。对于勉修复裹富营卡养化姜湖泊券，生做物学住和生炼态学爸也有县了新淋发展尘，在20世纪70年代文中期当，美蓬国的Sh币ap古ir芝o就提涛出了废生物圈操纵吊（bi笨om稼an央ip对ul告at毕io萝n）。碰至90年代冰初，宅利用杠生物鞋操纵借控制浅富营锻养化英的技辜术正孤在欧组洲及昆北美切多个摧湖泊粱获得扛不同有程度跌的成咽功。We拴lc环h等（19归87）提废出了找由下泊而上劫和由忧上而嫂下的乐方法祸（Jo伙rd仁an本,1杏98脑7）。涉及司的名跃词定铃义：A、生物昌操纵的定披义：贡它是巩通过颗调整岔生物跃群落个结构池（主脆要是亿鱼类战种群贯组成鹅）的鼻方法饰，来扯调节捡浮游束植物醉群落零结构抄，以很改善狮水质越。B、由下坦而上的定援义：寻是指蜘从食多物链触的最购底层侦即营著养物顶的输觉入开衬始控幼制，杰进而菌实现德整个元生态诞系统哀的恢狼复。五、虎矿区旺废弃允地的缎修复矿产杨的开熔采造糟成土兆壤及琴植被胳的破场坏，鼠无论订是表解层开略采还圈是深潮层开素采都抚造成穗土壤表被大予量迁仆移或袖被矿谦物垃哗圾堆龟埋，台造成催了整迷个生向态系害统的咸破坏攀。近年恳来世禁界各侄地的映研究拣表明猎，矿键区废唱弃地瞎的生稀态修拖复研乐究有绕了长脑足的欣进展窜，大腿部分腿的问伶题得嚼到了盼令人输满意别的答宰案，轮其主估要的尝修复派方法患有：1．尾狂矿的械综合市利用（1）从稼废弃陪物中六进一泛步回缺收有绕价元腿素；（2）作股为二阶次资将源制涛取新歌形态断物质帅；（3）用室做井火下采拾空区群的填昌充材才料；2．污挑染土毛壤的更修复污染毕土壤油的修岸复包萍括：脉矿山翅周围积地区惊土壤斤质量懒的改村善；情覆盖虫在土记壤上谅的尾好矿及革废弃扛矿石物堆性绑能的貌改良纸。3．植愚被修门复矿山因废弃割物及潮尾矿脸经过部长期吉的堆绿置会丑在其跟表面慕覆盖色开一铲层植味被。阻人类榨可以锯利用胶人工叉种植康植被另的办压法来姓改善役和恢爬复生剥态系栗统。趴首先岩对污膏染元留素进注行分缎析，派再对鞭土壤跳的物拆化、佳生化史性质纺进行蛇分析透，查陈明土壤壤的PH、地衣表水惕、通唇气性姿、土妥壤氮辩素及缴土壤肥温度牺等，臣进而指选择植树种烟。4．微叮生物糟修复如法恢复榆一个砖受损枣矿山医生态侵系统切、只银是土浑壤、照植被贿的恢攀复是艇不够狗的，半还需钻要恢普复微反生物跪群落冠。微侮生物见的恢台复不砌仅要毒恢复厅该地工区的判原有郑生态急，而么且要苗接种土其他昨微生石物，森以除抛去或丽减少散污染南物，杨因此牧必须故适当势地选抗择生焦物进珍行接版种。5．矿搬区废顽弃地瞎综合祸修复对于佛任何爽一个览生态鲁系统帅的修舌复都茅不能即把以雁上诸鬼方法换孤立界地加坐以利丛用，弊而应扬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