第五章退化森林生态系统的恢复与森林游憩

第五章退化森林生态系统的恢复与森林游憩•1．什么是生态恢复?生态恢复的基本模式与途径有哪些?•2．退化生态系统恢复的理论基础与基本原则。•3．判断退化生态恢复成功的标准体系与主要指标有哪些?•4．次生林恢复的主要技术措施有哪些?•5．退化森林生态系统的恢复与森林游憩的关系怎样?第五章退化森林生态系统的恢复与森林游憩•天然林保护工程概论．张佩昌，周晓峰，王风友等．中国林业出版社，1999•林业生态工程学---林草植被建设的理论与实践．王治国,张云龙等．中国林业出版社2000•恢复生态学研究进展与我国发展战略．生态安全与生态建设．彭少麟．气象出版社2002第五章退化森林生态系统的恢复与森林游憩•本章主要讲述生态恢复的基本含义、理论基础及目标；退化森林生态系统恢复与重建的基本原则与技术体系；•讲述退化森林生态系统恢复与重建成功的标准与措施；退化森林生态系统恢复与森林游憩发展之间的关系。第五章退化森林生态系统的恢复与森林游憩•现代生态系统的退化，很大程度上是人为不合理的利用自然资源特别是水资源、森林资源和土地资源造成的，而生态系统的退化，又给人们的生产和生活带来了诸多不便，不但影响着生态系统本身的生态安全，同时也影响到社会的稳定。全球每年进行生态恢复(ecologicalrestoration)投入的经费多达100亿一224亿美元.•在社会生产力水平不断提高的社会历史条件下，人为因素对生态系统的影响力将日益巨大。生态恢复已成为人类社会共同关注的焦点。5.1生态恢复的基本内容•联合国环境规划署的调查表明：全球有20X108hm2的土地已经或正在退化，占全球有植被分布土地面积的17％，其中退化最为严重的地区主要在干旱、半干旱区和热带雨林地区，这些地区往往是经济不发达或贫困地区。全球荒漠化土地超过36X108hm2，占全球干旱地面积的70％。全球退化的热带雨林面积有4.27X108hm2，中国处于退化状况的生态系统面积占国上面积的45％以上,目前大部分仍在继续恶化.5.1生态恢复的基本内容•5.1.1生态恢复的含义•5.1.1.1退化生态系统与生态恢复•退化生态系统(degenerateecosystem)是指生态系统的结构与功能在干扰的作用下产生了位移，发生了较大变化和障碍，打破了原有生态系统的平衡状态；形成破坏性波动或恶性循坏的不稳定状态。退化生态系统物种种类组成贫乏,系统结构简单，功能衰退，生产力低下，自身恢复的速度缓慢,必须先排除持续性的干扰，才能启动恢复(赵平；彭少麟等1998)。•生态恢复的对象就是退化(受损)生态系统。5.1生态恢复的基本内容•5.1.1生态恢复的含义•5.1.1.1退化生态系统与生态恢复•围绕生态恢复的目标、现实意义及可行性等因素,人们对生态恢复的含义产生了许多不同的表述。•(1)强调受损的生态系统要恢复到理想的状态.•美国自然资源委员会认为的使一个生态系统回复到较接近其受干扰前的状态即为生态恢复，相关术语主要有restoration、reclamation等，即恢复到原先未受损伤的、完整的状态十或意指将被干扰和破坏的生境恢复到使它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。5.1生态恢复的基本内容•5.1.1生态恢复的含义•5.1.1.1退化生态系统与生态恢复•Egan(1996)认为生态恢复是重建某区域历史上曾有的植物和动物群落，而且保持生态系统和人类传统文化功能持续性的过程。•此种观点的人们认为生态恢复就是模拟某一特定生态系统的结构、功能、多样性及其动态特征，通过人为干扰建立一个原始的、过去曾经有过的生态系统。然而，受确切地掌握某一地区原始存在的生态系统的结构与功能特征很难，以及恢复时间太长；生态系统中关键种的消失、费用高等现实条件的限制；使得建立一个包括所有物种在内，与本地区原始生态系统完全一样的群落是非常困难的。5.1生态恢复的基本内容•5.1.1生态恢复的含义•5.1.1.1退化生态系统与生态恢复•（2）强调生态恢复是一个过程的概念•相关术语主要有remedy意为修补、挽救，调整、优化，着重于过程，而不是要达到顶极状态。•Diamond(1987)认为生态恢复就是再造一个自然群落，或再造一个自我维持、并保持后代具有持续性的群落。•这类观点认为生态恢复是一个通过各种技术措施使退化生态系统向着生态好转前进的努力过程，虽然也有比较明确的目标(比如是恢复到一个中间和比较稳定的状态)，但并不刻意追求恢复要达到系统的原始状态，因此具有较大的现实性和可操作性，得到包括中国在内的许多国家学者的认可。5.1生态恢复的基本内容•5.1.1生态恢复的含义•5.1.1.1退化生态系统与生态恢复•（3）强调生态整合性恢复•这类观点的相关术语主要有rehabilitation、revegetation等，前者强调根据土地利用计划，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，阻止和避免对周围生态系统施加更进一步的负面影响，不再造成环境恶化，并与周围环境的景观保持一致，具有经济、美学、生态等多重价值。(龙子湖)•revegetation强调恢复一个生态系统的任何部分和功能，或者是恢复到其原来的土地利用类型。比如将一开垦的草场从农田恢复到草地。5.1生态恢复的基本内容•5.1.1生态恢复的含义•5.1.1.1退化生态系统与生态恢复•从上述对生态恢复含义的理解可以看出，生态恢复就是恢复生态系统合理的结构、高效的功能和协调的关系，把受损的生态系统返回到它先前的、或类似的、或者有用的状态，最终使生态系统明显地融合在周围的景观中，或看上去类似，或者起的作用与可以接受的某一熟悉的环境相似。•生态恢复并不是自然的生态系统次生演替，它强调人类的主动作用，是人们有目的地对生态系统进行的改建活动。生态恢复ecologicalrestoration•通过人工方法，按照自然规律，恢复天然的生态系统。•“生态恢复”的含义远远超出以稳定水土流失地域为目的种树，也不仅仅是种植多样的当地植物，“生态恢复”是试图重新创造、引导或加速自然演化过程。•生态恢复的目标不是要种植尽可能多的物种，而是创造良好的条件，促进一个群落发展成为由当地物种组成的完整生态系统。或者说目标是为当地的各种动物提供相应的栖息环境。•方法有以下两种:框架物种方法frameworkspeciesmethod•建立一个或一群物种，作为恢复生态系统的基本框架。•这些物种通常是植物群落中的演替早期阶段（或称先锋）物种或演替中期阶段物种。这个方法的优点是只涉及一个（或少数几个）物种的种植，生态系统的演替和维持依赖于当地的种源（或称“基因池”）来增加物种和生命，并实现生物多样性。•因此这种方法最好是在距离现存天然生态系统不远的地方使用，例如保护区的局部退化地区恢复，或在现存天然斑块之间建立联系和通道的时候。应用物种框架方法的物种选择标准•抗逆性强：能够适应退化环境的恶劣条件。•能够吸引野生动物：叶、花或种子能够吸引多种无脊椎动物（传粉者、分解者）和脊椎动物（消费者、传播者）。•再生能力强：具有“强大”的繁殖能力，能够帮助生态系统通过动物（特别是鸟类）的传播，扩展到更大的区域。•能够提供快速和稳定的野生动物食物：能够在生长早期（2~5年）为野生动物提供花或果实作为食物，而且这种食物资源是比较稳定的和经常性的。最大多样性方法maximumdiversitymethod•尽可能地按照该生态系统退化以前的物种组成及多样性水平种植物种进行恢复•需要大量种植演替成熟阶段的物种，先锋物种被忽略。这种方法适合于小区域高强度人工管理的地区，例如城市地区和农业区的人口聚集区。•这种方法要求高强度的人工管理和维护，因为很多演替成熟阶段的物种生长慢，而且经常需要补植大量植物，因此需要的人工比较多。最大多样性方法maximumdiversitymethod•采用最大多样性方法，一般生长快的物种会形成树冠层，生长慢的耐荫物种则会等待树冠层出现缺口，有大量光线透射时，迅速生长达到树冠层。•可以配种10%左右的先锋树种，这些树种会很快生长，为怕光直射的物种遮挡过强的阳光，等到成熟阶段的物种开始成长，需要阳光的时候，选择性地砍掉一些先锋树，砍掉的这些树需要保留在原地，为地表提供另一种覆盖。留出来的空间，下层的树木会很快补充上去，过大的空地还可以补种一些成熟阶段的物种。5.1生态恢复的基本内容•5.1.1生态恢复的含义•5.1.1.2生态恢复的理论基础•生态恢复的理论基础是恢复生态学。内容主要包括限制性因子原理、热力学定律、种群密度制约及分布格局原理、生态适应性原理、生态位原理、演替理论、植物入侵理论、生物多样性原理、缀块—廊道—基底理论等。•从这些理论出发，人们总结出了指导生态恢复的具体理论，即自我设计理论：《selfdesigntheory)与人为设计理论(artificialdesigntheory)。5.1生态恢复的基本内容•5.1.1生态恢复的含义•5.1.1.2生态恢复的理论基础•自我设计理论认为只要有足够的时间，退化生态系统将根据环境条件合理地组织自己并最终改变其组分。•人为设计理论认为，通过工程方法和植被重建可直接恢复退化生态系统复的类型可能是多样的。这一理论把物种的生活史作为植被恢复的重要因子，认为通过调整物种生活史的方法就可加快植被的恢复。•自我设计理论把恢复放在生态系统层次考虑，较少考虑种子库缺乏的情况，其恢复的只能是环境决定的群落，是生境和繁殖材料条件较好地区生态恢复措施（如封山育林等)的主要理论依据。人为设计理论把恢复放在个体或种群层次上考虑，恢复的途径和结果可能多样化。对于严重退化生态系统的恢复主要依据这种理论进行。生态恢复的理论基础的介绍•问题：什么是群落？生态位（niche）•问题：什么是生态位？•指在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其与相关种群之间的功能关系.如上层植物,下层植物等.•物种的生态位不仅决定于它们在哪里生活，而且亦决定于它们如何生活以及如何受到其他生物的约束。•生态位的概念不仅包括生物占有的物理空间，还包括它在群落中的功能作用以及它们在温度、湿度、土壤和其他生存条件的环境变化梯度中的位置。生态系统的组分•建群种constructivespecies：–生态系统结构特征的建造者。一般为优势层的优势种植物，如云杉林•优势种dominantspecies:–生态系统中个体数目多、盖度大、生活能力强的植物种•关键种keystonespecies:–生态系统中对于生物多样性和生态系统稳定性起重要作用的种类。如果它们消失或者削弱，整个生态系统就可能发生根本性的变化物种扩散•被动扩散–风力：3000米太平洋高空有蜘蛛、螨、昆虫及多种植物的孢子和种子–水：–动物活动：有些植物繁殖体具钩、刺、芒、黏液等依附在动物体上传播；有的则种皮坚硬或是浆果，靠动物吞食后到处扩散•主动扩散–飞行、洄游–果干裂后其种子向四周弹出–根茎蔓延定居•包括发芽、生长和繁殖三个阶段–最迅速定居成功的是扩散力强、对环境条件耐受幅度大（生态位宽）的物种。–先锋物种：生态群落中具有开拓新区能力的物种，随先锋物种进入新区的是昆虫、螨类等开拓性动物，生态位相对狭窄的物种往往在群落形成的后期出现。–必须要有一定数量的个体同时扩散到一个新区，使其具有交配和繁殖后代的机会，能够建立一个新的种群竞争•定居者的命运，部分地由抵达同一新区的其他竞争种的能力决定–对空间、营养或食物资源的竞争会不断加剧，竞争成功者在群落中立足、发展，失败者则遭受抑制。这种竞争随时间的推移会逐渐达到平衡，保留在生态系统中的物种各自占据其独特的生态位，使资源的利用更加有效。群落演替succession•定义：某一地段上一种生物群落被另一种生物群落所取代的过程。•按演替发生的起始条件–原生演替primarysuccession——开始于原生裸地上的群落演替–次生演替secondarysuccession——开始于次生裸地上的群落演替•按演替起始的基质性质–水生演替hydrorarchsuccession