第七章-北美地区的典型案例-恢复生态学课件

第七章北美地区的典型案例第一节北美大平原草地恢复管理工程第二节

美国旧金山海湾海岸带恢复工程第三节加拿大安大略省沼泽湿地恢复管理工程NorthAmericanGrasslandsMap(In:TallgrassPrairie,JohnMadson

usedwithpermissionfromFalconPublishing）北美草原图（一）高草普列利即高草区,包括从加拿大到墨西哥湾的广大地区;年降水量600~1000mm,年蒸发量1500~1900mm,生长季4~

9月,草丛高度达1.5~

2m;特征植物:小须芒草、大须芒草,在干旱地区则多为中生草本,干草产量为2470~7400kg/hm2;现多已变为高产的玉米带，对美国的畜牧业发展起支柱作用。一、北美大平原简介（二）低草普列利又称低草区，从落基山山麓地带向东延伸，在100°W附近与高草区相连，北自加拿大南至新墨西哥州与德克萨斯州中部，然后过渡到荒漠－禾草区;年降水量250~650mm,大部分布于4—9月;天然植被以格兰马草、野牛草为主，干草产量可达1700kg/hm2。一、北美大平原简介(三)混合普列利又称荒漠–禾草区,分布于低草区南侧，从美国西南部延伸至墨西哥北部;年降水量仅250~500mm,50%~70％集中在夏末,而年蒸发量一般为2000mm;植物根系广泛分布于土壤表层，天然植被变化大,除了禾草以外,主要灌木还有牧豆树、金合欢、桧属的小针叶树等,干草产量600~2500kg/hm2。一、北美大平原简介(一)区域范围及自然地理环境特征面积大约72.26万km2，大致范围从加拿大南部到墨西哥北部，东到密西西比河，西至落基山脉;大部分地区的年降水量较少，降水时空分配极不均衡，长期干旱，火灾频发。主要植被为草原;混合普列利是这一区域的主要植被类型，优势植物种为蓝茎冰草、冰草等。二、北部大平原生态区的自然概况北美大草原生态区范围示意图(改自Forrestetal.,2004)北美大草原生态区内的美国公共用地(改自Forrestetal.,2004)（二）生物多样性特征一些物种已经灭绝或濒临灭绝;许多草原鸟类的种群数量也大面积下降;北部大平原生长着的1595种植物中,许多是这一区域的特有种,如大平原刺紫草Lappula

cenchrusoides、偏膀胱兰Lesquerella

arenosavar.arguillosa等；北美大平原上的1100中动物,约一半生活在北部。其中73种濒危动物中,北部大平原的濒危动物就占据了鸟类的92%、哺乳动物的19%、爬行和两栖类动物的50%、鱼类的18%。二、北部大平原生态区的自然概况（三）原生植物群落及草原低草区群落，混合普列利区域的典型群落及木本植物群落草原易受火烧、放牧以及干旱的干扰目前北美大约三分之二的混合普列利及低草普列利已被开垦，以至于大平原被认为是美国受威胁最严重的生态系统之一原生的草地尚未被开垦，提供赖以生存的生境，也可作为“碳库”有着重要的生态价值二、北部大平原生态区的自然概况北美大草原生态区内的尚未开垦的草地(改自Forrestetal.,2004)恢复大平原上所有特有的生物群落；恢复和保持那些对于生物及其群落的繁殖、维持有着生态价值的相互作用及进化机制维持物种的有效种群数量；保留足够大的天然生境以保证生态系统在大范围干扰与长期变化后能够自我恢复对入侵物种进行控制；保留本地物种种群间的迁移路径和廊道尽可能地恢复灭绝和衰落的原生物种三、北美大平原生态恢复重建的主要目标生态系统特点：物种分布范围非常大，区域的典型格局和过程以大尺度为主恢复关键：自然力主要方法：留有足够大的区域,以维持天然的物种及其生态过程评价景观功能的四个标准主要生态系统和物种的组成及结构首要的环境机制有活力的最小面积景观的连接度四、生态恢复的主要方法（一）关键生态系统和物种的恢复与保护恢复草原土拨鼠的种群数量恢复野牛种群数量沙漠松鸡（Centrocercus

urophasianus）等几种草原鸟类也被作为北美大平原的关键物种，被纳入保护范围四、生态恢复的主要方法（二）生境恢复的重要机制火：是维持北美大平原物种组成及生态过程的一种自然驱动力;放牧：历史上野牛的游牧对草原生态及景观形成了重要的影响;干旱：反复发生的干旱应该是形成北美大平原生态系统和生物多样性最重要的干扰机制之一。四、生态恢复的主要方法（三）最小活力面积火灾与放牧强度之间的相互作用导致了演替阶段和自然环境特征的相应变化，了解清楚它们的关系才能确定草原保护所需要的景观面积。北美大平原的混合普列利：要求将景观面积保留在1.0×105hm2以上，更为理想的是维持在0.4×106~1.2×106hm2。四、生态恢复的主要方法（四）构建生态廊道建立局地和区域尺度上的定居鸟类和哺乳动物，迁徙鸟类与无脊椎动物的迁移廊道，以及植物潜在的扩散途径;预留动植物对于全球气候变化所做海拔与纬度方向上的适应性调整的缓冲区域;对于全球变化的潜在影响也需要考虑.四、生态恢复的主要方法（五）控制外来物种美国已通过了很多控制外来生物入侵的法案，如植物检疫法、动物损害控制法、联邦植物害虫法、国家环境政策法、濒危物种保护法和联邦杂草防治法等;北美大平原也很关注外来物种对草原生物多样性的影响。目前主要是通过相关的管理措施，使用火烧等自然机制遏制物种入侵。四、生态恢复的主要方法扩大指定为保护区或是基于生物多样性保护管理的土地面积;加强对景观的生态适宜性管理，制止草原本土物种的进一步损失;控制外来动植物种扩散;扩大恢复和维持原始草原生境以及物种多样性的放牧活动;恢复原生物种种群数量，恢复生态系统的功能五、短期内强化大平原景观保护的途径第二节

美国旧金山海湾

海岸带恢复工程旧金山海湾三角洲是美国西海岸最大的河口，也是太平洋西海岸最具生物价值的一个港湾旧金山湾由苏珊湾区（Suisun）、北湾区（SanPablo）、中心湾区和南湾区四个子湾区组成港口自然条件优越湾内潮差较小，南流的萨克拉门托河（Sacramentoriver）和北流的圣华金河（SanJoaquin）在城市附近汇合后，向西注入旧金山湾一、旧金山海湾三角洲的区位功能SanFrancisco湾子湾区分布示意图（改自TBI,1998）三角洲区域苏珊湾区北湾区中心湾区南湾区SanFrancisco海湾的生态功能海湾三角洲接受加利福尼亚州40%的径流水量，提供饮用水和农业用水，为750多种动植物提供生存环境;囊括了美国现存90%的海岸湿地，是重要的水禽家园及海鸟迁徙的中转站及食物补给点;为约50种被美国政府或加利福尼亚州政府列为珍稀濒危的物种（包括26种动物和22种植物）提供了重要的栖息地。一、旧金山海湾三角洲的区位功能(一)湿地丧失自18世纪中叶以来,大面积的潮滩草泽被填平作为城市发展的建设用地,或者进行盐业、农业生产;过去的150年里,潮滩湿地减少了78%,潮间带泥滩减少了42%,季节性湿地则减少了近75%,海湾沿线的海岸生境减少了95%,整个流域的河岸生境较150年前减少了84%;湿地生态系统的破坏导致鱼类以及野生动物种群,还有海湾的生态健康都受到了威胁.二、海湾的生态环境问题(二)淡水补给减少中央河谷的灌溉工程及上游大量的水库和沟渠，分流了大量淡水，减少了汇入旧金山湾的淡水径流量；汇入海湾水量减少,使得低盐度的河口生境上溯了15km,导致湾区几种鱼类的数量减少了3倍。二、海湾的生态环境问题(三)水质下降旧金山湾作为美国最大的城市化海湾，受到了大量的城市、工业以及农业污染污染物对海湾周围的动植物、人居生活造成影响，同时也降低了生态系统的生产力以及健康状况有毒化学污染物仍然是影响海湾水质的主要问题南湾及北湾是海湾中受污染最为严重的区域二、海湾的生态环境问题(四)食物网受损从1976年至今，苏珊湾的浮游生物量已降低了80%，小型浮游动物在1974–2001年间减少了98%，海湾原生的大型浮游动物新糠虾几乎从苏珊湾中绝迹，且浮游动物的平均大小自1974年以来下降了80%；食物网的巨大变化源于20世纪70年代中期的淡水补给减少以及外来物种的入侵。二、海湾的生态环境问题(五)鱼类产量下降海湾是重要的渔业水产中心。然而，1980–2001年间,原生鱼类的产量下降了50%;长鳍香鱼（Spirinchus

thaleichthys）和三角洲香鱼的数量在1980–1990年间下降了90%。二、海湾的生态环境问题旧金山海湾生态恢复的主要目标就是恢复海湾（也包括Sacramento-SanJoaquin三角洲）的生态健康以及水资源供应，具体可分为四个方面:(一)湿地恢复主要是保护、恢复及增加湿地、河岸生态系统以及相关高地面积；同时加强对海湾生境、季节性湿地、河湖和相关高地的管理；并支持生态恢复项目的监测与评估，以及相关的研究三、海湾生态恢复的目标(二)生态系统恢复提高水生生境以及陆地生境的质量,从而维护海湾及其三角洲的生态功能以支持海湾多样的动植物种群及其可持续发展(三)水质恢复提高整个流域的水质状况,以保障为海湾居民提供清洁、可靠、经济上可以承受的饮用水,同时促进海湾及其三角洲生态系统的健康(四)淡水供给的调控缓解三角洲水资源供应不足及分配不合理的状况,提高水资源的供给,有效灵活地利用水资源三、海湾生态恢复的目标从整个流域的地理区域上进行恢复。包括：1.重建，即部分的恢复，在一定区域或者范围内对一些特别重要的生态特征进行恢复，如提高种群水平、生物量或者产出等。2.完全恢复，即在划定区域范围内对整个生态的完整性进行恢复。四、海湾生态恢复的主要技术方法有关的海湾生态恢复研究与尝试：其中具有代表性的项目是由联邦政府和州政府联合进行的旧金山湾区及三角洲地区水环境综合治理项目（CALFEDBay-DeltaProgram）。该项目主要从水质监控、水资源管理与调控、生态系统恢复、水利工程管理几个方面来实施。另外，如拯救海湾行动以及旧金山湾联合行动等，开展了多项针对海湾湿地的生态恢复项目四、海湾生态恢复的主要技术方法(一)典型湿地生境的恢复构建海湾湿地指数体系，评估湿地的健康状况，确定海湾生境恢复的具体目标制定出非常详细的分区域分类型的湿地恢复计划，并区分了恢复与强化两个层面来实施和开展湿地恢复行动四、海湾生态恢复的主要技术方法执行亚区苏珊湾区(SuisunBay)北湾区

(SanPabloBay)中心湾区(CentralBay)南湾区(SouthBay)圣马刁海岸区(SanMateocoast)恢复强化恢复强化恢复强化恢复强化恢复强化海湾湿地8098096070526116191619647516997——季节性湿地40524281619485604054051619——河湖湿地405161940516194051214809445212142023亚区累计16194856809476892023323776892306712142023旧金山湾湿地恢复的详细目标（引自SFEI,1999;面积单位:hm2）

(二)生态系统恢复建立生态指数,评估生态系统的生境结构、生物群落组成、基本的水文地质与生态过程,为生态系统有效恢复提供科学参考;海湾生态指数，从生境、淡水补给、水质、食物网、贝类、鱼类、休闲、饮用水、管理9个方面;具体评估指标随着海湾生态系统的变化进行调整.四、海湾生态恢复的主要技术方法TheBayInstitute(TBI)2005.TheBayInstituteEcologicalScorecard:SanFranciscoBayIndex2005./news.htm

(三)整个流域的水资源管理CALFED计划：通过对海湾三角洲及其支流进行统一管理，缓和水资源矛盾CALFED包括了1000多个计划和工程，主要解决水质、供水保障、生态系统恢复、流域水利工程四个领域的问题其中的供水可靠性项目由环境需水量的估算、水资源储备、水资源输送、水资源转化和水资源利用效率五个子部分组成四、海湾生态恢复的主要技术方法生境恢复淡水恢复食物链恢复水质恢复其他方面的恢复五、生态恢复的成效TheBayInstitute(TBI)2005.TheBayInstituteEcologicalScorecard:SanFranciscoBayIndex2005./news.htm

第三节加拿大安大略省沼泽

湿地恢复管理工程全世界湿地约5.14×108hm2，加拿大湿地面积约有1.27×108hm2，占全世界湿地面积的24%以上，居世界首位加拿大安大略省，湿地面积约2.3×105~2.9×105km2，约占加拿大湿地面积的23%，占世界湿地面积的6%大部分湿地位于安大略省北部，南部区域的湿地约有12%分布于五大湖地区到20世纪80年代，这些湿地面积的68%都被转为他用一、加拿大安大略省的湿地概况http://wetlands.cfl.scf.rncan.gc.ca/regions/distribution-eng.asphttp://atlas.nrcan.gc.ca/site/english/learningresources/theme_modules/wetlands/index.html#facts

安大略省的湿地主要有四种类型草本沼泽（marshes）木本沼泽（swamps）泥炭沼泽（bogs）淹水沼泽（fens）fensbogsswampsmarshes

退化湿地的恢复与重建是指让湿地的土壤、水文、植被以及生境状况能够回复到人类活动扰动之前的天然状况。湿地恢复的目标一般有以下几个方面：提高水质优化鱼类种群，提高部分种类的生物多样性恢复水生植物群落创建适宜的生境提高湿地的休闲、教育价值等二、湿地生态恢复的主要目标

恢复湿地并非只是重建一个湿地的景观,同时也必须恢复其功能。湿地重建时通常要考虑：湿地在其所处的水系中的位置湿地是否有植被重建的天然来源（如种子库）及其质量如何湿地与区域的水位之间的联系湿地淤泥的情况要维持新的湿地植被群落所需调整的水位状况等三、湿地恢复的主要技术（一）河流重建（二）退化湿地的恢复（三）再造新的湿地（四）构建岛屿和沙嘴（五）湿地植被的恢复三、湿地恢复的主要技术(一)河流重建如Collingwood港的黑灰溪(BlackAshCreek),运用自然物质(生物工程)重建自然河流(二)退化湿地的恢复OshawaSecond