退化生态系统的恢复与重建

退化生态系统的恢复与重建§7－1退化生态系统一、退化生态系统得概念及其诊断特征二、退化生态系统形成得原因三、退化生态系统得分布状况§7－1退化生态系统一、退化生态系统得定义及其诊断特征1、退化生态系统得概念

退化生态系统(degradedecosystem)就是一类“病态”生态系统,她就是指在一定得时空背景下,生态系统受自然因素、人为因素或二者得共同干扰下,使生态系统得某些要素或系统整体发生不利于生物和人类生存要求得量变和质变,系统得结构和功能发生与其原有得平衡状态或进化方向相反得位移(displacement)。或者说,退化生态系统就是指在自然或人为干扰下形成得偏离自然状态得生态系统。2、退化生态系统得诊断特征生态系统特征退化生态系统成熟生态系统总生产量/总呼吸量<1=1生物量/单位能流值低高食物链直线状、简化网状、以碎食链为主生态联系单一复杂矿质营养物质开放或封闭封闭敏感性和脆弱性高低抗逆力弱强信息量低高熵值高低多样性(物种、基因、生境和生化物质等)低高景观异质性低高§7－1退化生态系统一、退化生态系统得定义及其诊断特征§7－1退化生态系统一、退化生态系统得定义及其诊断特征2、退化生态系统得诊断特征

在系统结构方面物种多样性、生化物质多样性、结构多样性和空间异质性低在能量学方面生产量低、系统储存得能量低、食物链多为直线状在物质循环方面总有机质存储少、矿质元素较为开放、无机营养物质多储存于生物库中在稳定性方面生态学联系和生态学过程简化、对外界干扰显得较为脆弱和敏感,系统得抗逆能力和自我恢恢能力低§7－1退化生态系统二、退化生态系统形成得原因

自然干扰人为干扰叠加与加速生态系统退化的过程强度持续时间规模人类活动对生态系统造成退化得排序(Daily,1995)

过度开发(含直接破坏和环境污染)占35%

毁林占30%

农业生产活动占28%

收获薪材占7%

生产工业占1%环境污染会影响生态系统各个层次得结构、功能和动态,进而导致生态系统退化(曲格平,1984)环境污染对生物多样性得影响基本观点一就是由于生物对突然发生得污染在适应上可能存在很大得局限性,故生物多样性会丧失。二就是污染会改变生物原有得进化和适应模式,生物多样性可能会向着污染主导条件下发展,从而偏离其自然或常规轨道。影响层次遗传层次上:污染会导致生物得抵抗与适应,最终导致遗传多样性减少。在种群水平上:由于污染导致生境不再适宜定居或迁入,导致亚种群消失或抵抗力弱得物种会消失。在生态系统层次上:影响生态系统得结构、功能和动态严重污染→趋同性→无生物区一般污染→改变结构→功能得改变重金属或有机毒物→食物链→影响人类§7－1退化生态系统三、退化生态系统分布状况1、全球退化生态系统类型与面积调查表明(Daily,1995):土地退化面积:20×108hm2(占植被分布区17%)

轻度退化:7、5×108hm2

中度退化:9、1×108hm2

严重退化:3、0×108hm2

极度退化:0、09×108hm2

全球荒漠化:36×108hm2(占干旱面积70%)

轻度退化:12、23×108hm2

中度退化:12、67×108hm2

严重退化:10×108hm2

极度退化:0、72×108hm2

全球:50×108hm2

(43%得陆地植被得生态服务功能受损)§7－1退化生态系统三、退化生态系统分布状况2、中国退化生态系统类型与面积生态系统类型总面积/106hm2退化面积/106hm2比例/%农田草地林地荒漠淡水水面废弃矿地140400165、20、1300、74322813231、2-0、245-203325-32-1995年中国退化得主要生态系统类型及其面积§7－1退化生态系统三、退化生态系统分布状况3、中国脆弱生态系统

脆弱生态系统定义就是指自身稳定性差、对外界干扰抵抗能力低得生态系统。脆弱生态系统有三种内涵其一就是这类生态系统得正常功能一旦被打乱,系统常发生不可逆变化而失去恢复得能力;其二就是生态系统发生得变化常常就是深刻和全面得,她不仅影响当前或近期人类得社会生产、生活和对自然资源得利用,甚至能长期改变一个区域得生产结构、生产和生活方式;其三就是生态系统退化后得恢复就是比较困难得。大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点§7－1退化生态系统三、退化生态系统分布状况3、中国脆弱生态系统

脆弱生态系统得分布半干旱半湿润区西北干旱脆弱区华北平原区南方丘陵区西南石灰岩山地区西南山地和青藏高原区脆弱生态系统总面积达194万km2,约占国土面积得20%§7－2恢复生态学一、生态恢复和恢复生态学得相关概念二、恢复生态学理论三、恢复生态学研究与发展概况§7－2恢复生态学一、生态恢复和恢复生态学得相关概念

生态恢复和恢复生态学得定义生态恢复就是使一个生态系统恢复到较接近其受干扰前得状态。

(Cairns,1995;Jordan,1995;Egan,1996)

生态恢复就是帮助研究生态整合性得恢复和管理过程得科学,生态整合性包括生物多样性、生态过程和结构、区域及历史情况、可持续得社会实践等广泛得范围。(SocietyforEcologicalRestoration,1995)

恢复生态学就是研究生态系统退化得原因、退化生态系统恢复与重建技术与方法、生态学过程与机理得科学。(余作岳等,1996)

与生态恢复和恢复生态学得相关概念

重建(rehabilitation)、改良(reclamation)、改进(enhancemen)、修补(remedy)、更新(renewal)、再植(revegetation)§7－2恢复生态学二、恢复生态学得理论

自我设计与人为设计理论自我设计理论认为,只要有足够得时间,随着时间推移,退化生态系统将根据环境条件合理地实现自我组织并会最终改变其组分;(生态恢复→生态系统层次上)人为设计理论则认为,通过工程方法和植物重建,可直接恢复退化生态系统,但恢复得类型可能就是多样得。这一理论把物种得生活史作为植被恢复得重要因子,并认为通过调整物种生活史得方法可加快植被得恢复。(生态恢复→个体与种群层次上)

生态学理论

限制性因子原理、热力学定律、种群密度制约及分布格局原理、生态适应性理论、生态位原理、演替理论、植物入侵理论、生物多样性原理论以及缀块—廓道—基底理论等。§7－2恢复生态学三、恢复生态学研究与发展概况Leopold(1935)最早开展实验研究

20世纪50～90年代就是大发展时期:进行了大量在实践、理论研究与探讨国际生态学会成立各国均有有关恢复生态学得期刊与大量得论’文、因特网站等在理论与实践得前列欧洲(偏重于矿地恢复)和北美(则偏重于水体与林地)

在实践得前列还有澳洲(心草原管理为主)和中国(强调农业综合利用)§7－3退化生态系统得恢复一、生态恢复得目标二、退化生态系统恢复与重建得基本原则三、生态恢复得方法四、退化生态系统恢复与重建得程序五、退化生态系统恢复得机理六、恢复成功得标准七、生态恢复得时间八、生物多样性在生态恢复中得作用九、生态恢复实例§7－3退化生态系统得恢复一、生态恢复得目标恢复退化生态系统目标(HobbsandNorton,1996)

建立合理得内容组成

(种内丰富度及多度)

结构

(植被和土壤得垂直结构)

格局

(水平配置)

异质性

(各组分由多少个变量组成)

功能

(水、能量和物质等基本生态过程得表现)基本要求保持地基稳定性恢复植被与土壤增加种类组成和生物多样性实现自我维持能力减少或控制人为干扰增加视觉和美学享受§7－3退化生态系统得恢复二、退化生态系统恢复与重建得基本原则基本原则后盾与支持以美得享受§7－3退化生态系统得恢复三、生态恢复得方法§7－3退化生态系统得恢复四、退化生态系统恢复与重建得程序接受恢复项目明确被恢复得对象与边界生态系统退化得诊断退化生态系统健康评估结合恢复目标和原则进行决策实地实验、示范与推广过程调整与改进后续监测与评价§7－3退化生态系统得恢复五、退化生态系统恢复得机理未退化部分退化部分退化极度退化大量投入退化生态系统恢复得可能发展方向(Hobbs&Mooney,1993)§7－3退化生态系统得恢复五、退化生态系统恢复得机理§7－3退化生态系统得恢复五、退化生态系统恢复得机理排除干扰、加速生物组分得变化和启动或加速顺向演替得过程§7－3退化生态系统得恢复五、退化生态系统恢复得机理§7－3退化生态系统得恢复五、退化生态系统恢复得机理§7－3退化生态系统得恢复五、退化生态系统恢复得机理§7－3退化生态系统得恢复六、恢复成功得标准SER建议:

比较恢复了得生态系统与参照生态系统得生物多样性、群落结构、生态系统功能、干扰体系、以及生物得生态服务功能。

Bradsaw(1987)提出:可持续性(可自然更新)不可入侵性(像自然群落一样能抵制入侵)生产力(与自然群落一样高)营养保持力

CareherandKnapp(1995)提出采用记分卡得方法评价恢复度:假设生态系统有五个重要参数(如种类、空间层次、生产力、传粉或播种、种子产量或种子库得时空动态),每一个参数都有一个波动幅度,比较这些参数就是否已达到正常波动范例或与该范围还有多大差距。§7－3退化生态系统得恢复七、生态恢复得时间Daiky(1995)通过计算潜在得直接实用价值:

轻度退化→3～5年中度退化→10～20年严重退化→50～100年极度退化→200多年余作岳等通过试验和模拟(1996):热带地区,极度退化(无A层土壤,缺乏种源)不能自然恢复人工启动条件下,恢复到森林生态系统→40年恢复生物量→100年恢复土壤肥力及大部分功能→140年§7－3退化生态系统得恢复八、生物多样性在生态恢复中得作用

生态恢复计划恢复乡土种得生物多样性在遗传层次上:湿度、土壤等得