生态恢复的基本原理优秀PPT.ppt

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1、复原生态学复原生态学Restoration ecology其次章其次章 生态复原的基本原理生态复原的基本原理2.1 生态复原概述生态复原概述复原复原restoration：是指受损状态复原到未被损害是指受损状态复原到未被损害前的完善状态的行为，是完全意义上前的完善状态的行为，是完全意义上的复原，包括的复原，包括“完备完备”和和“健康健康”的含义。的含义。复原复原restoration修复rehabilitation：把一个事物复原到从前的状态的行为，主要指退化状态的改良，包括完备状态。Replace a degraded ecosystem with another productive ty

2、pe using a few or many species改造reclamation：产生一种稳定的、自我持续的生态系统。没有回到原始状态的含义，而是强调达到有用状态。生态复原的三层次物种层次的复原复原物种聚集地和种群，保持遗传多样性需选取用乡土种并达到确定个体数量。Frankel&Soule(1981)提出了保持物种的“50/500规则”种群层次的复原复原最终的产物必需是能自我维持的种群或群落。栖息地的损失与裂开影响种群（斑块的数量和规模）小种群问题：简洁失绝物种对栖息地毁坏的反应复原地点的确定：边缘与中心种群、地形景观层次上复原目前绝大多数生态复原都集中在个别区域(如采矿点)，而一些利用

3、过度、管理不当等缘由造成的景观功能减弱、景观结构变更须要在更广的尺度上探讨，即景观层次上。景观层次的复原通常要考虑多种问题，如具体的生物物理、社会和经济现状等，同时要平衡爱护和生产。生态复原的意义资源的须要：增加作物产量以满足人类需求资源的须要：增加作物产量以满足人类需求环境变更的须要：人类活动已对地球和大气环境变更的须要：人类活动已对地球和大气循环和能量流淌产生了严峻影响。循环和能量流淌产生了严峻影响。维持地球景观及物种多样性的须要维持地球景观及物种多样性的须要经济发展的须要：土地退化限制了国民经济经济发展的须要：土地退化限制了国民经济的发展。的发展。2.2 生态复原的理论基础u自我设计与人

4、为设计理论u是惟一从复原生态学中产生的理论，也在生态复原实践中得到了广泛应用。u自我设计理论：只要有足够时间，退化生态系统将依据环境条件、合理地组织自己并最终变更其组分。u人为设计理论：通过工程方法和植物重建可干脆复原退化生态系统，但复原的类型可能是多样性。u限制因子原理u任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围，它就会成为这种生物的限制因子。u德国利比希1840年提出了“最小因子定律”，即作物产量受最小养分支配。u生态复原时必需找出该系统的关键因子。2.2 生态复原的理论基础u生态系统的结构理论u物种结构、时空结构、养分结构u合理生态系统结构u从时空结构角度，应充分利用光、热、水、土资源

5、，提高光能利用率u从养分结构角度，应实现生物物质和能量的多级利用与转化，形成一个高效的，无“废物”的系统。u从物种结构上，提倡物种多样性，以利于系统的稳定和持续发展。2.2 生态复原的理论基础u生态适宜性原理u生物由于长期与环境的协同进化，对生态环境产生了生态上的依靠。u喜光植物、喜阴植物u喜酸性土壤植物u水中生长植物u生态复原时要让最适应的植物或动物生长在最适宜的环境中。2.2 生态复原的理论基础生态位理论Niche：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有竞争关系的种群的生态位是分别的。在生态复原时，要避开引进生态位相同的物种，要尽量使各物种生态位错开。2

6、.2 生态复原的理论基础Niche metricsHow can more species be added to a community?Increase total niche spaceIncrease niche overlapDecrease niche breadthu生物群落演替理论u群落由一种表现形式转化为另一种表现形的过程，称为演替。u火烧迹地-杂草-桦树期-山杨期-云杉期（需几十年）。u弃耕地-杂草期-优势草期-灌木期-乔木期。u群落演替可通过人为手段调控，变更演替速度或演替方向。2.2 生态复原的理论基础杞木云杉水杨紫苑生物多样性原理是指生命有机体及其赖以生存的生态综合体

7、的多样化（Variety)和变异性(Variability)。遗传多样性、物种多样性、生态系统与景观多样性生物多样性高的生态系统的优势具有高生产力的种类出现的机会增加养分的相互关系更加多样化，能量流淌可选择的途径多，各养分水平间的能量流淌趋于稳定。被干扰后对来自系统外种类入侵的反抗实力增加。某一个种全部个体间的距离增加，植物病体的扩散降低。各个种类充分占据已分化的生态位，系统对资源利用的效率有所提高。2.2 生态复原的理论基础景观生态学原理景观生态学是探讨景观单元的类型组成、空间格局及其与生态过程相互作用的综合性学科。生态复原是以生态系统为基点，而在景观尺度上来进行实践、设计与表达。很多土地利

8、用和自然爱护问题只在在景观尺度下才能有效解决。2.2 生态复原的理论基础2.3 生态复原的目标u总目标：u爱护自然的生态系统u复原现有的退化生态系统，尤其是与人类关系亲密的生态系统u对现有的生态系统进行合理管理，避开其退化u保持区域文化的可持续发展u退化生态系统的基本复原目标与要求实现生态系统的地表基底稳定性复原植被和土壤，保证确定的植被覆盖率和土壤肥力增加种类组成和生物多样性实现生物群落的复原，提高生态系统的生产力和自我维持实力削减或限制环境污染增加视觉和美学享受2.4 退化生态系统复原与重建的基本原则自然法则社会经济技术原则美学原则自然法则自然法则u生态复原与重建的基本原则生态复原与重建的

9、基本原则u包括包括u地理学原则地理学原则(区域性、差异性、地带性原则）区域性、差异性、地带性原则）u生态学原则生态学原则u 主导生态因子原理主导生态因子原理u限制性与耐性定律限制性与耐性定律u能量流淌与物质循环原则能量流淌与物质循环原则u种群密度制约与物种相互作用原则种群密度制约与物种相互作用原则u生态位与生物互补原则生态位与生物互补原则u边缘效应与干扰原理边缘效应与干扰原理u生态演替原则生态演替原则u生物多样性原则生物多样性原则u食物链与食物网原则食物链与食物网原则u缀块缀块-廊道廊道-基底的景观格局原则基底的景观格局原则u空间异质性原理空间异质性原理u时间尺度与等级理论时间尺度与等级理论

10、系统学原则整体原则协同复原重建原则耗散结构与开放性原则可控性原则社会经济技术原则u社会经济技术条件是生态复原重建的后盾和支柱，在确定程度上制约着复原重建的可能性、水平与尺度。u包括u经济可行性与可承受性原则u技术可操作性原则u社会可接受性原则u无害化原则u最小风险原则u生物、生态与工程技术相结合原则u效益原则u可持续发展原则美学原则u指退化生态系统的复原重建应给人以美的享受u包括u景观美学原则u健康原则u精神文化愉悦原则2.5 生态复原途径自然复原生态系统受损不超负荷并在可逆的状况下，压力和干扰被去除后，复原可以在自然过程中发生。例，退化草场进行围栏封育复原。人为干扰复原生态系统受损已超负荷，

11、发生了不行逆的变更时。例，已退化为流淌沙丘的沙质草地的复原。2.5 生态复原途径2.6 生态复原的基本技术水体复原技术限制污染去除富养分化换水积水排涝和浇灌土壤复原技术耕作制度和方式的变更施肥、土壤改良表土稳定限制水土侵蚀换土分解污染物2.6 生态复原的基本技术空气复原技术烟尘吸附生物吸附化学吸附2.6 生态复原的基本技术生物系统复原技术植被、消费者和分解者的重建技术物种引进、品种改良、植物快速繁殖、植物搭配、植物的种植、林分改造等捕食者的引进、病虫害限制微生物的引种和限制生态规划技术GIS、GPS、RS2.6 生态复原的基本技术2.7 生态复原与重建的程序确定复原对象的时空范围评价样点并鉴定

12、导致生态系统退化的缘由及过程（尤其是关键因子）找出限制和减缓退化的方法依据生态、社会、经济和文化条件确定复原与重建的生态系统的结构功能目标制定易于测量的成功标准发展在大尺度状况下完成有关目标的实践技术并推广复原实践与土地规划、管理部门沟通有关理论和方法监测复原中的关键变量与过程，并依据出现的新状况做出适当的调整。2.7 生态复原与重建的程序上述程序可列成如下操作过程：接受复原项目明确被复原对象、确定系统边界（生态系统层次与级别、时空尺度与规模、结构与功能）生态系统退化的诊断（退化缘由、退化类型、退化过程、退化阶段、退化强度）退化生态系统的健康评估（历史上原生类型与现状评估）结合复原目标和原则进

13、行决策（是复原、重建或改建，可行性分析，生态经济风险评估，优化方案）生态复原与重建的实地试验、示范与推广生态复原与重建过程中的调整与改进生态复原与重建的后续监测、预料与评价。2.7 生态复原与重建的程序2.8生态复原的时间l与生态复原时间有关的因素l生态系统类型l退化程度l复原方向l人为促进程度等l弃耕地复原需40年，弃牧草地要4-8年，改良退化土地需5-100年，火山爆发后土壤要复原到具有生产力的土地需3000-12000年，湿热区耕作转换后复原需20年左右。退化程度恢复时间轻度退化3-10年中度退化10-20年严重退化50-100年极度退化200年19941998海啸火山爆发2.9 复原成

14、功的推断标准新系统是否稳定，并具有可持续性系统是否具有较高的生产力土壤水分和养分条件是否得到改善组分之间相互关系是否协调所建立的群落是否能够反抗新种的侵入2.10生物多样性在生态复原中的作用u生态复原中的一个关键成分是生物体,故生物多样性在生态复原支配、项目实施和评估过程中具有重要作用u在生态复原的支配阶段u在遗传层次上：考虑温度适应型、土壤适应型和抗干扰适应型品种u在物种层次上：依据退化程度选择阳生性、中生性或阴生性种类并合理搭配，同时考虑物种与生境的困难关系，预料自然变更，种群的遗传特性，影响种群存活、繁殖和更新的因素，种的生态生物学特性，足够的生境大小u在生态系统水平层次上：尽可能复原生

15、态系统的结构和功能（如植物、动物和微生物及其之间的联系），尤其是其时空变更l在复原项目的管理过程中l 首先要考虑生物限制l A、对极度退化的生态系统，主要是抚育和管理，l B、对中度退化的生态系统和部分复原的生态系统l 则要加强病虫害限制l 然后考虑建立共生关系及生态系统演替过程中物种替代问题l在复原项目评估过程中l 可与自然生态系统相比照，从遗传、物种和生态系统水平进行评估，最好是同时考虑景观层次的问题2.10生物多样性在生态复原中的作用u在生态系统复原中接受乡土种u 具有更大的优势u更适于当地的生境,其繁殖和传播潜力更大u更易于与当地残存的自然群落结合成更大的景观单位,从而实现各类生物的协调发展u外来种可能在确定的时间内为当地带来好的生态和经济效益,但外来种入侵会造成很多当地植被取代、消逝，从而变更原有生态系统，复原生态学的目标是要用本地种，解除外来种，不能“引狼入室”2.10生物多样性在生态复原中的作用Thank you everyone!