第一章-恢复生态学-绪论

恢复生态学第一章绪论第一节概念与研究内容课时设置：2学分专业选修课考试方式：课堂成绩30%讨论参与度、作业期末考试70%闭卷开卷待定恢复生态学是一门关于生态恢复（Ecologicalrestoration）的学科。恢复生态学是生态学的分支学科，但它又是环境学、地理学、林学、农学、草地学、湿地学等多学科的交叉学科。它受到世人的广泛关注，成为当前研究的热点问题之一。它与当前世界最紧迫的问题密切相关。当今世界核心话题资源环境发展人口森林退化森林面积减少，结构简单，生物多样性低；生态系统服务功能降低草地退化目前，我国90％的草地存在不同程度的退化，其中中度退化以上的草地面积将近一半全国“三化”草地面积已达1.35亿hm2，并且每年还在以200万hm2的速度增加荒漠化严重我国干旱、半干旱地区，即可能发生沙漠化的地区的总面积是256.6万km2，占国土总面积的26.7％90年代后期，我国沙漠化的扩展速度已达每年3436km2水土流失一方治理多方破坏，点上治理面上破坏，部分地区破坏大于治理90年代末全国水土流失面积165万km2概念的提出恢复生态学——生态学的一个分支，是关于生态恢复的科学，兼具理论性和实践性，定义很多：（Wisconsin-MadisonArboretum）的Aber和Jordan（1985）最早提出；李博院士在其主编的《面向21世纪课程教材-生态学》一书中给出的定义；中国科学院华南植物研究所余作岳教授给出的定义。（一）恢复生态学的定义综合定义：恢复生态学是有关生态恢复的科学，旨在从理论与实践两个方面研究生态退化的机理和过程以及生态恢复的技术与方法，为解决人类所面临的全球生态问题，实现可持续发展提供理论支持和技术保障。与生态恢复相关的概念重建:去除干扰并使生态系统回复原有的利用方式。改良：改良立地条件以便原有生物生存，一般指原有部分受损的结构。更新：生态系统维育与更新。再植:恢复生态系统的部分结构与功能，或恢复当地先前的土地利用方式。（二）恢复生态学的内涵恢复生态学具有很强的实践性。目标——通过对生态系统的认识，研究如何恢复或者创造出高生产力或生物多样性，在一定时间和空间尺度内具有稳定性和自我维持能力，并具有可持续利用性能的自然、人工以及人工-自然复合生态系统。这门学科在很大程度上更注重对生产实践中出现的新方法、新技术的生态学理论的提升。内涵——4个方面1、作为生态科学的一个分支，恢复生态学具有生态学的一般特性，与生态学的理论、方法密不可分。生态学——研究生物与环境之间相互关系的科学，恢复生态学也不例外。不同的是，恢复生态学更注重实践，兼有对天然生态系统的直接观察和实验室模拟二者的优点，为生态学理论提供终极检验。2、恢复生态学是研究人与自然关系的合成生态学恢复生态学主要进行两类实践——恢复目标的选择和恢复的方法学。新生态系统的三个特点：（1）在大尺度上自我维持；（2）具有空间上的相容性；（3）生态恢复阶段目标的独立性和连续性。3、恢复生态学是农业技术、生物技术和工程技术综合的大尺度生态工程研究恢复生态学方法的主要理论意义——指导大尺度上生态工程各个环节和过程的科学性和目标性——需要将生物措施与工程措施创造性地加以结合，把农业技术、生物技术和工程技术有机地结合在一起。4、恢复生态学是生态系统生态价值和经济效益综合体现的研究体现人们所期望的价值，为人类提供生态服务。包括两个方面的含义：生态价值的体现——间接地通过生态系统的自我维持和更新过程为人类提供间接服务；通过生态恢复使退化生态系统以增加产品生产的方式为人们提供直接服务。恢复生态学研究的效益问题——不仅融汇于社会全体，而且还具有持续利用的价值——生态、经济和社会效益的综合体现。（三）恢复生态学研究的基本内容以生态系统退化的机理、过程和退化生态系统的恢复、重建为经，以人与自然对生态系统的作用过程为纬，进行有关生态系统与环境关系协调及其“再塑”过程的研究。恢复包含创造和重建，注重人与自然间相互关系的协调。1、干扰与致损干扰——是一种条件的变化，这种改变会对一个给定生物系统的正常功能产生影响——干扰是使生态系统发生变化的主要原因。按照干扰的来源——自然干扰和人为干扰。在致损因子研究的基础上→划分受损类型、受损强度等级及其时空分布特征和变化趋势——恢复生态学最基本的工作内容，也是进行生态恢复的基础。居延海干涸黑河从发源地到居延海全长821km，横跨三种不同的自然环境单元，上游属青海省祁连县，中游属甘肃张掖、酒泉等市县，下游属甘肃金塔和内蒙古自治区额济纳旗。滇池2、受损机理与受损过程恢复生态学的核心问题生态系统受损——通过环境条件、生物组成、种群行为和群落功能的改变而造成的。对受损机理的研究：必须深入研究生物个体、种群、群落及环境（土壤、小气候）→在不同致损因子、不同受损等级影响下的行为特征及其变化过程→才能真正揭示变化过程的实质，找出可逆与不可逆性损害的临界点→为受损生态系统的恢复提供理论指导。草原区季节性禁牧时间为什么要在选在每年4月1日-6月1日？草原狼在草原生态平衡中扮演着重要的角色从单纯的捕食者的角度，就草原狼与草原生态系统的关系而言，草原狼是优秀的资源生态系统控制者。3、恢复措施与恢复途径自然干扰和人为干扰的结果明显不同。自然干扰作用——使生态系统返回到生态演替的早期状态，人为干扰作用——生态演替可能加速、延缓、改变方向、甚至向相反的方向进行。由于生态演替的作用——生态系统——从干扰所产生的位移状态中得到恢复，生态系统的结构与功能逐步协调。在人类的参与下，一些生态系统不仅可以加速恢复，而且还可以改建和重建。受损生态系统恢复的两个途径自然恢复：生态系统受损不超负荷且可逆——压力和干扰被移去后，恢复可以在自然过程中发生。生态建设：生态系统受损超负荷并发生不可逆变化——只依靠自然过程——不能使系统恢复到初始状态——必须依靠人为的帮助。必要时，还必须使用特殊的方法，至少要使受损状态得到有效的控制。草原网围栏水利建设破坏植被和地貌楼兰古城淹没在沙漠中恢复生态学的基础理论研究（1）生态系统的结构、功能，内在的生态学过程与相互作用机制；（2）生态系统稳定性、多样性、抗逆性、恢复力与可持续性；（3）先锋生物群落与顶级生态系统的发生、发展机理与演替规律；（4）不同干扰条件下生态系统受损过程及其响应机制；（5）生态系统退化的景观诊断及其评价的指标体系；（6）生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警、预测；（7）生态系统健康。恢复生态学的应用技术研究（1）退化生态系统恢复与重建的关键技术体系（2）生态系统结构与功能的优化配置、重构及调控技术的研究；（3）物种与生物多样性的恢复与维持技术；（4）生态工程设计与实施技术；（5）环境规划与景观生态规划技术；（6）典型退化生态系统恢复的优化模式试验、示范和推广。生物圈2号实验生物圈2号实验失败的教训？需要重视的几个问题：①无论生态建设还是自然恢复都必须遵循生态系统的自身规律。盲目的建设等同于盲目的破坏，必付出代价。②时间：任何生态系统的恢复都不能急功近利。③特别重视小气候、小生境的异质性研究。④重视生态系统功能的恢复与建立。三北防护林出危机盲目种树使水资源枯竭英国是世界上最早工业化的国家，也最早尝到了生态破坏的苦果，大量采煤使得该国的生态环境“满目疮痍”。但到20世纪90年代，他们已经把历史上由于采矿而造成的废弃地恢复成了自然生态系统，并进一步规划成为世界上著名的乡村景观。他们成功的一个重要经验就是借助自然力进行生态恢复。第二节恢复生态学的发展过程一、恢复生态学的起源100年前：山地、草原等自然资源管理20世纪初：水土保持、森林砍伐后的恢复20世纪30年代：干旱农业生态系统的恢复20世纪50、60年代：矿山、水土流失治理20世纪70年代：水体恢复研究1975年：在美国召开了“受损生态系统的恢复”国际研讨会，首次探讨了受损生态系统恢复的机理与方法。1980年：Cairns主编了《受损生态系统的恢复过程》一书，8位科学家共同探讨了受损生态系统恢复过程中重要生态学理论和应用问题。1984年：美国威斯康星大学召开了恢复生态学研讨会，强调了恢复生态学中理论与实践的统一。二、恢复生态学的发展1985年：Aber和Jordan提出了恢复生态学的术语，并出版“恢复生态学”研究专集。1985年：国际恢复生态学会成立。1996年：在瑞士召开了第一届世界恢复生态学大会，强调恢复生态学在生态学中的地位，恢复技术与生态学的连结，恢复过程中经济与社会内容的重要性。目前：国际恢复生态学会每年召开一次国际研讨会；世界各国均有的恢复生态学文献，登载恢复生态学方面的文章，开展恢复生态学研究的学术交流。有关恢复生态学的国际组织、学术刊物和重要研究计划国际恢复生态学会（SocietyforRestorationEcology）（）RestorationEcology（季刊）EcologicalRestoration/NorthAmericaMAB、SBI（USA）——退化生态系统的恢复与重建列为主要的研究内容。NSF（USA）——设立“保护和恢复生态学”特别计划——支持有关恢复生态学和保护生物学方面的基础研究。恢复生态学已经成为生态学的前沿领域之一。三、国内外恢复生态学的研究进展虽然距离成为一门成熟的学科尚有一定的距离，但在概念、理论、方法和技术等方面已经做了大量的研究工作。当前，在恢复生态学理论与实践方面走在前列的是欧洲和北美；欧洲——偏重于采矿废弃地的恢复；北美——偏重于水体和林地的恢复；新西兰、澳大利亚——以草原管理为主。（一）国外恢复生态学的研究进展（1）采矿废弃地植被恢复研究。（2）水体生态系统的恢复研究。（3）自然保护区的生态恢复研究；（4）城市中自然生态系统的恢复与重建；（5）湿地恢复；（6）退化草地生态系统的恢复。4、不同层面恢复生态学研究（1）土壤层面；（2）个体层面；（3）种群层面；（4）群落层面；（5）生态系统层面；（5）景观层面。（二）我国恢复生态学的发展20世纪50年代，摸清资源家底，开展资源数量和质量评价。20世纪80年代，提出有关退化生态系统恢复方面的若干方向，并开展生态恢复的试验研究。近年来，全球变化、生物多样性丧失、环境污染和生态退化问题日益突出——从多角度组织科研单位开展恢复生态学的应用研究。黄土高原自然恢复生长的草被黄土高原人工恢复林草植被人工种植的柠条护坡灌木林黄土高原水平沟隔坡造林岷江上游水源涵养林的生态恢复我国恢复生态学的研究现状在退化生态系统的类型、程度、诊断和恢复重建的机理、模式、技术组装等方面开展了大量的研究，积累了较为丰富的资料。生态系统层次——森林、草原、农田、水域；地带性生态系统退化及恢复——干旱、半干旱、荒漠化与水土流失地区生态恢复的工程、技术和机理方面的研究。1、土地退化及其恢复研究（1）土地沙漠化及其整治（2）水土流失治理（3）盐渍化土地改良（4）采矿废弃地复垦尾矿坝治理难题水土流失形成的黄土丘陵沟壑沟底农田坡地农田沟坡种植柠条保持水土2、生态系统与生物群落恢复研究（1）退化森林生态系统的恢复（2）草地生态系统的退化和恢复改良（3）生物入侵的治理与生态恢复（4）湿地生态系统的恢复与重建（5）淡水生态系统的恢复生态恢复的主要内容自然植被保护退耕还林还草水土流失治理荒漠化土地整治生物多样性保护生态农业建设城市园林建设工矿交通企业的生态环境改善