恢复生态学定义与历史

第1章恢复生态学定义和历史1恢复生态学大事记及其发展从20世纪40年代至今,恢复生态学走过了从生态恢复实践、恢复生态学理论诞生到学科方兴未艾的发展历程。其间发生了许多重要的事情,从中可以窥视恢复生态学的不断发展和成熟。1.120世纪80年代以前的恢复生态学1935,AlpoLeppold对美国威斯康星州草原的恢复重建进行了研究[1]。1975年3月,在美国弗吉尼亚工学院召开了“受损生态系统的恢复”国际会议。会议讨论了受损生态系统恢复重建的许多重要的生态学问题和生态恢复过程中的原理、概念与特征,提出了对加速生态系统恢复重建的初步设想、规划和展望[2]。1980年,Cairns主编了“TheRecoveryProcessinDamagedEcosystem”。书中从不同角度探讨了受损生态系统恢复过程中的重要生态学理论和应用问题。同年,Bradshaw和Chadwick出版了“Therestorationofland,theecologyandreclamationofderelictanddamagedland”一书[3]。1983年,“干扰与生态系统”学术会议在美国斯坦福大学举行。翌年10月,美国麦迪逊召开了恢复生态学学术研讨会,将恢复生态学定位为群落和生态系统水平上的恢复科学和技术,并反映在题为“恢复生态学”的论文集中[1]。经过近20年的生态恢复实践和多次国际会议的讨论,恢复生态学的内涵逐渐清晰、明确,为恢复生态学概念的正式提出奠定了基础。1.220世纪90年代恢复生态学的诞生1985年,美国学者Aber和Jordan首次提出了恢复生态学的科学术语。在1987年出版的RestorationEcology,ASyntheticApproachtoEcologicalResearch”(Jordan等主编)中,恢复生态学被初步确定为生态学的一门新的应用性分支[3,4]。同年,国际生态学会成立,并开始定期组织恢复生态学大会。从此,生态系统恢复常常是许多大型生态学国际会议的主题之一,例如1989年9月意大利Siena第五次欧洲生态学研讨会。1.320世纪90年代以来恢复生态学的发展20世纪90年代以来是恢复生态学蓬勃发展的时期。主要表现在几个方面:其一是英国学者Bradshaw1993年撰文“RestorationEcologyasScience”,真正确立了恢复生态学的学科地位及其在退化生态系统恢复中的理论意义[5]。其二是拥有了自己的刊物。1993年,直接以“RestorationEcology”命名的杂志在美国创刊。此外,与恢复生态学有关的主要学术刊物还有EcologicalRestoration/NorthAmerican”(原为Restoration&ManagementNotes)、“LandDegradation&Development”、“ConservationBiology”[3,5]。其三是除了“恢复生态”在国际生态学大会上继续作为大会议题外,如1994年8月英国曼彻斯特第六届国际生态学大会、1998年美国生态学年会和2000年日本长野市(Nagano)国际植被学学会年会等,从1996年瑞士第一届国际恢复生态学大会至2001年加拿大尼亚加拉瀑布城第十三届恢复生态学国际大会,在短短的6年当中,国际恢复生态学会议频频召开[5]。这反映了作为现代生物领域三大热点的恢复生态学愈来愈受到全球的关注和重视以及这门新生边缘交叉学科的旺盛生命力。20届，于2011年8月21日25日在墨西哥尤卡坦半岛召开，会议的主题是恢复与重建自然与文化的和谐。19届，2009年8月在澳大利亚珀斯召开,主题是在“变化的世界中创造变化”；18届，2007年8月在美国的加州举行，大会的主题是变化世界中基于生态学的恢复。17届，于2005年9月13～18日在西班牙的旅游城市萨拉戈萨召开。科学主题是“生态恢复的全球性挑战”。16届，2004年8月24～26日在加拿大的花园城市维多利亚召开，科学主题是“边缘的生态恢复(Restorationontheedge)。15届，2003年11月19～23日在美国得克萨斯州的州府奥斯汀，强调生态系统层次研究的重要性,认为生态系统是开展生态学以及其它分支学科研究工作的最基本和完整的单元,生态恢复的实践是以生态系统作为研究的对象。14届，2002，美国Tucson，主题是“了解和恢复生态系统”。12届，2000年，在英国利物浦，大会的主题是通过对恢复生态学理论和实践的研讨,促进对生境所有方面和生态系统恢复更深入的了解和更完善的实践近年的恢复生态学会议14届国际恢复生态学大会会议的主题是恢复与重建自然与文化的和谐由于环境的不断恶化迫使人们不得不弄清楚当前自然反馈机制的轨迹，人类只有形成与自然和谐的文化，才有可能不过度地破坏地球，并恢复生态系统的结构和功能，尤其是恢复平衡性完整性和弹性生态恢复也许是人类处理气候变化的不利影响栖息地丧失物种灭绝的最重要的工具之一JamesAronson教授代表国际生态恢复学会理事会重申生态恢复的四个方面:社会文化生态经济，还特别指出政治－经济与生态恢复的相互作用，强调了生态恢复中科学文化政治与实践的融合;国际恢复生态学会前主席EricHiggs明确指出:理解自然与文化的关系对生态恢复至关重要，它不仅会恢复生态系统，更重要的是会改变人们的行为，以及人们对自然的认识，从而创造新的价值观第一届生态恢复学会国际会议(年会)(TheSocietyforEcologicalRestoration(SER)International)于1989年在美国召开。2005年第一届世界生态恢复大会在西班牙萨拉戈萨召开，每两年召开一次。2007年第二届世界生态恢复大会在美国加利福尼亚的圣何塞举行。2009年第三届世界生态恢复大会在澳大利亚的珀斯举行本次会议是第四届世界生态恢复大会与第二十届年会2恢复生态学定义恢复生态学,restorationecology,是20世纪80年代迅速发展起来的现代生态科学的分支学科。恢复生态学最早是以麦迪逊植物园55周年(1984)学术会议论文集名出现的,并没有给出确切定义[1]。作为科学术语提出恢复生态学一词的是美国学者Aber和Jordan(1985),但把生态恢复作为一种新思想并进行试验的却是美国人Leppold(1935)。他在麦迪逊的一块废弃矿地上种植高杆草,同时在威斯康星河沙滩海岸附近废弃矿地上进行恢复工作,使人们认识到把受损的废弃矿地恢复到原来的草原、森林在理论和技上是可能的。19352000AldoLeopold1935Criticalmomentinconservationmovement:“Thetimehascomeforsciencetobusyitselfwiththeearthitself.Thefirststepistoreconstructasampleofwhatwehadtobeginwith”Criticalmomentinecologicalscience:novelcombinationofagricultureandecologywhichsewedtheseedthathasgrownintothescienceandartofecologicalrestoration1935:AldoLeopoldandtheCCCreplantedtallgrassprairieonwarnoutfarmlandneartheUniv.ofWisconsinLeopoldandfamilyalsoreplantednativefloraonhisfarm.就“恢复”一词,西方人使用了多个词汇,常见的有restoration,reclamation,revegetation,rehabilitation,ecosystemreconstruction,enhancement,remedy,renewal,ecodevelopment等,其含义既相互重叠又略有差异[4,6]。Restoration指对受到干扰、破坏的东西修复,使其尽可能恢复到原来的状态。被译为“恢复”。Reclamation指将被干扰和破坏的生境恢复到使原来定居的物种能够重新定居或者使与原来物种相似的物种能够定居。被译为“改造或改良”。Rehabilitation指根据土地利用计划将受干扰和破坏的土地恢复到具有生产力的状态,确保该土地保持稳定的生产状态,不再造成环境恶化,并与周围环境的景观保持一致。被译为“修复”。Revegetation指尽可能恢复一个生态系统的任何部分和功能,或者恢复其原来的土地利用类型。被译为“再植”。从不同用词的角度来看,对恢复生态学的理解是仁者见仁,智者见智,主要有:(1)恢复受损生态系统到接近于它受干扰前的自然状况的管理与操作过程,即重建该系统干扰前的结构与功能及有关的物理、化学和生物学特征(Cairns,1991);(2)有意识地改造一个地点,建成一个确定的、本土的、历史的生态系统的过程,这个过程的目的是竭力仿效生态系统的结构、功能、多样性和动态(Aron2son,1993);(3)研究如何修复由于人类活动引起的原生生态系统生物多样性和动态损害的一门学科(美国生态恢复学会);(4)帮助研究生态整合性的恢复和管理过程的科学,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、可持续的社会实践等广泛的范围(国际恢复生态学会,1995);(5)对退化生态系统或破坏的生态系统或废地进行人工恢复途径研究的科学(蒋高明,1995);(6)研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的技术和方法、生态学过程与机理的学科(余作岳,1996)。上述定义包含几层意思:恢复生态学是一门应用与理论研究结合的科学;恢复生态需要人工干预;恢复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。3恢复生态学理论基础恢复生态学是生态学的应用性分支,是从生态系统层次考虑和解决问题的,是社会经济活动导致的退化生态系统、各类废弃地和废弃水域进行生态治理的科学技术基础。因此,恢复生态学理论可以通过引用和借鉴与物质、能量、时间和空间有关的基础性与应用性知识对退化生态系统恢复重建过程中物质能量的变化、时空转换等进行准确表述[7～10]。3.1生态因子间的不可替代性和可调剂性规律植物在生长发育过程中,所需要的光、热、水分、空气、无机盐类等对植物的作用是不可缺少和由另一个因子来替代的,但某一因子量的不足在一定情况下可以通过其它因子的增加或加强而得到调剂,并且仍然可能获得相似或相等的生态效益。3.2最小因子定律每种植物都需要一定种类和一定量的营养物质,只有在所有元素都达到足够量时才能正常生长,其生长速度、生长量受浓度最低的关键元素的限制。3.3耐性定律任何一个生态因子在数量上和质量上存在一个使有关的生理活动正常发生的范围。3.4能量定律生态系统中能量转换的可能性、方向和范围等遵循热力学三大定律。3.5种群空间分布格局原理种群的空间分布格局在总体上有随机、均匀和集群分布格局的方式,由种的生物学特性、种内与种间关系和环境因素的综合影响决定。包括生态位原理和边缘效应原理。3.6种群密度制约原理种群不是简单的个体集合体,而是一个具有一定的自我调节机制的系统。种群能按自身的性质及环境的状况调节它们的数量,在一定的空间和时间里,常有一定的相对稳定性。3.7生物群落演替原理植物群落随时间依次替代最后达到相对稳定。依次替代的顺序是先锋物种侵入、定居和繁殖,改善退化生态系统的生态环境,使适宜物种生存并不断取代低级的物种,直至群落恢复到原来的外貌和物种成分。3.8生态适宜性原理生物与环境的协同进化,使得生物对生态环境产生了生态上的依赖,因此种植植物应让最适宜的植物生长在最适宜的环境中。3.9生态系统的结构理论生态系统的结构包括物质结构、时空