生態(tài)系統(tǒng)退化與恢復

1、生態(tài)系統(tǒng)退化與恢葉志周季君生態(tài)系統(tǒng)的概念生態(tài)系統(tǒng)的重要性生態(tài)系統(tǒng)的退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復CONTENTS01Part生態(tài)系統(tǒng)的概念生態(tài)系統(tǒng)的概念The concept of ecological systemThe concept of ecological system 生態(tài)系統(tǒng)01生態(tài)系統(tǒng)的組成02生態(tài)系統(tǒng)的類型03生態(tài)系統(tǒng)的概念 1、生態(tài)系統(tǒng) 生態(tài)系統(tǒng)是指一定空間范圍內，生物群落與其所處的環(huán)境所形成的相互聯(lián)系、相互作用的統(tǒng)一體，是生態(tài)學的基本功能單位。 生態(tài)系統(tǒng)的形成與發(fā)展1935年年20世紀世紀50年代年代20世紀世紀60年代以后年代以后

2、 由英國植物學家A.G.Tansley提出得到廣泛關注逐步成為生態(tài)學研究的中心生態(tài)系統(tǒng)的概念 2、生態(tài)系統(tǒng)的組成 從生態(tài)系統(tǒng)的定義可知，自然界的各種生態(tài)系統(tǒng)類型都具有共同的組成，即都包括生物成分和非生物環(huán)境兩大部分。生物部分生產者：綠色植物、自養(yǎng)微生物消費者：動物分解者：微生物非生物環(huán)境氣候因子：太陽輻射、溫度、濕度等生物代謝材料：CO 、O 、H O和無機鹽等 煤質：空氣、土壤、水生長機制：巖石、砂礫、泥土等生態(tài)系統(tǒng)的概念 3、生態(tài)系統(tǒng)的類型 A.根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境性質 B.依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)受人為干 與形態(tài)特征分類 擾的程度分類生態(tài)系統(tǒng)水生生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)凈水生態(tài)系統(tǒng)流水生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)

3、濱海生態(tài)系統(tǒng)大洋生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)荒漠生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)02Part生態(tài)系統(tǒng)的重要性生態(tài)系統(tǒng)的重要性The The importanceimportance of ecological system of ecological system 生態(tài)系統(tǒng)的功能01生態(tài)系統(tǒng)的服務功能02生態(tài)系統(tǒng)的重要性 1、生態(tài)系統(tǒng)的功能（1）生物生產 生態(tài)系統(tǒng)中的生物，從環(huán)境吸收物質、能量，轉化為新的物質、能量形式，實現(xiàn)物質能量的積累，保證生命的延續(xù)和增長。 包括初級生產和次級生產。（2）能量流動 太陽輻射通過植物的光合作用轉化為存儲在有機物中的化學能，沿著食物鏈逐級流動，形成能量流，最終生物殘體

4、和代謝產物被分解者分解，能量被釋放到環(huán)境中去。（3）物質循環(huán) 生物系統(tǒng)中的生物需要不斷的從環(huán)境中獲取營養(yǎng)物質，這些物質進入有機體后經過傳遞，代謝和分解又重新回到環(huán)境中以便被生物再次利用。 具有意義的地球生物化學大循環(huán)主要有：水循環(huán)，碳循環(huán)，氮循環(huán)，磷循環(huán)。（4）信息傳遞 在生態(tài)系統(tǒng)個組成部分質檢和各組成部分內部存在著廣泛的信息交流，這些信息把生態(tài)系用聯(lián)系成一個統(tǒng)一的整體。 生態(tài)系統(tǒng)中的信息主要有營養(yǎng)信息、化學信息、物理信息和行為信息。生態(tài)系統(tǒng)的重要性 2、生態(tài)系統(tǒng)的服務功能生產生態(tài)系統(tǒng)產品產生和維持生物多樣性調節(jié)氣候減緩旱澇災害維持土壤傳播花粉、種子有害生物控制凈化環(huán)境景觀美學與精神文化功能生

5、態(tài)系統(tǒng)服務（Ecosystem services）：指人類生存與發(fā)展所需要的資源歸根結底都來源于自然生態(tài)系統(tǒng)。03Part生態(tài)系統(tǒng)的退化生態(tài)系統(tǒng)的退化Degradation of Degradation of ecological systemecological system 生態(tài)系統(tǒng)退化特征01生態(tài)系統(tǒng)退化成因02生態(tài)系統(tǒng)的退化 1、生態(tài)系統(tǒng)的退化特征 （1）土壤的退化特征（1）土壤質地退化（2）土壤結構退化（3）土壤其他物理特性變化（1）土壤有機質和養(yǎng)分含量的變化（2）土壤酸堿度變化（3）土壤污染物超標（1）土壤微生物種類和數(shù)量減少（2)土壤動物種類和數(shù)量變化土壤的退化土壤的退化特征特征

6、生物特性生物特性退化特征退化特征化學特性化學特性退化特征退化特征物理環(huán)境物理環(huán)境退化特征退化特征生態(tài)系統(tǒng)的退化 1、生態(tài)系統(tǒng)的退化特征 （2）植被的退化特征植被的退植被的退化特征化特征群落結構的退化特征植被功能的退化特征群落外貌特征的變化（1）群落的物種組成和多樣性的下降（2）群落層片結構和生活型的變化（1）植被蓋度、高度和密度的變化（2）初級生產力的下降（3）草地質量退化（1）群落的層次（2）群落的郁閉度（3）物種豐富度（4）季相變化生態(tài)系統(tǒng)的退化 1、生態(tài)系統(tǒng)的退化特征 （3）動物種群的退化特征物種多樣性降低A育齡個體的比例及繁殖能力下降D種群數(shù)量減少B生產能力下降E個體平均尺寸變小C生態(tài)

7、系統(tǒng)的退化 2、生態(tài)系統(tǒng)的退化成因A森林植被B土壤變化C環(huán)境污染生態(tài)系統(tǒng)的退化 2、生態(tài)系統(tǒng)的退化成因 （1）森林植被 由于人們大量使用木材，特別是用于造紙和飼養(yǎng)牲畜，以及森林大火等原因，迄今世界原始森林有2/3已消失。 （自然植被在維持生態(tài)系統(tǒng)平衡中有極為重要意義，自然森林植被的破壞與減少是陸地生態(tài)系統(tǒng)退化的主要原因之一）世界各國森林覆蓋率對比世界各國森林覆蓋率對比日本日本67%67% 韓國韓國64%64% 挪威挪威60%60%瑞典瑞典54%54% 巴西巴西50-60% 50-60% 加拿大加拿大44%44%德國德國30%30%美國美國33%33% 法國法國27%27%印度印度23%23%中

8、國中國16.5%16.5% 埃及埃及0 0生態(tài)系統(tǒng)的退化 2、生態(tài)系統(tǒng)的退化成因 （2）土壤變化土壤的生態(tài)功能：（1）土壤是地球綠地生態(tài)系統(tǒng)的基礎（2）土壤是地球表層系統(tǒng)自然地理環(huán)境的重要組成部分（3）土壤是人類農業(yè)的生產基地侵蝕荒漠化石漠化貧瘠化生態(tài)系統(tǒng)的退化 2、生態(tài)系統(tǒng)的退化成因 （3）環(huán)境污染 污染物質主要來源于工業(yè)和城市的廢物（廢水、固體廢棄物、廢氣）、農藥和化肥，以及放射性物質等。未經處理的 “三廢”不但惡化了環(huán)境，也造成了嚴重的土地污染、水域的污染和大氣污染。04Part生態(tài)系統(tǒng)恢復生態(tài)系統(tǒng)恢復Restoration of Restoration of ecological sy

9、stemecological system 恢復生態(tài)學01生態(tài)系統(tǒng)恢復案例02生態(tài)系統(tǒng)恢復 1、恢復生態(tài)學 （1）定義 對于恢復生態(tài)學的定義有很多，但都包含以下幾個意思： 恢復生態(tài)學是一門應用與理論研究結合的科學； 恢復生態(tài)學需要人工干預； 恢復工過程可能是自然恢復、逼近原生生態(tài)系統(tǒng)或根據(jù)人類自己的需要對生態(tài)系統(tǒng)進行重建以達到人類的目的。 （2）形成與發(fā)展 早期階段：起源于100多年前自然資源管理的研究； 建立階段：作為一門學科開始于20世紀80年代，之后迅速興起，成為現(xiàn)代生態(tài)學的熱點之一； 發(fā)展階段：在近30年內，恢復生態(tài)學得到了進一步的發(fā)展和完善。加利福尼亞鼠尾草灌叢(Coastal Sa

10、ge Scrub,CSS)群落分布于太平洋沿岸的狹長區(qū)域，自 舊 金 山 ( S a n Francisco)和拉斐特(Lafayette)向下貫穿圣地亞哥(San Diego)到達加州南部內陸和河岸，屬低海拔海洋氣候區(qū)。CSS可以使群落中的其他植物在松散的沙土中得以固定，同時發(fā)揮固氮作用，并且也是很好的群落健康知識生物。CSS群落物種豐富，形成獨特的生境，是許多珍稀動物的重要棲息地。再將觀賞呈鑲嵌狀，常處于生物地理過渡區(qū)。案例：美國南加利福尼亞鼠尾草灌叢恢復由于城市化、頻繁火災、外來物種入侵、氮素沉積及其他干擾，CSS物種豐富度不斷降低，密度急劇下降，破碎化嚴重，40%的CSS消失。大部分棲

11、息地被一年生歐洲草種和外來黑芥菜(Brassianigra)為主的草地所包圍，本地草幾乎消失。連續(xù)性附生植物大面積損失，在一些地區(qū)甚至滅絕。20世紀90年代初，CSS中超過60中維管植物、超過30種動物稀少甚至瀕危。 曾經，CSS覆蓋了加州海岸低地約2.5%的面積，并擴展到加利福尼亞巴扎(Baja)太平洋海岸。01工程背景標準及經驗方法早期的CSS恢復多采用苗圃盆栽植物與水力播種聯(lián)用的方法。以灌叢物種作為標準模板，使用容積為3.785L的盆栽植物，并在其中植入菌根進行培植。此法目前仍是CSS恢復的重要途徑，但對鄰居群落及本地種子資源的關注和要求越來越多。水力播種：即將本地種子與水混合噴撒于恢復

12、地段。在低營養(yǎng)條件下，起到肥料的作用，同時發(fā)揮護根作用。這種方法減少了短期的侵蝕，但很可能造成種子提前萌發(fā)，導致快速死亡；種子不能與土壤接觸；或出現(xiàn)野生環(huán)境中不存在的隨機組合等。02恢復和保護措施選擇恢復模板01種子收集02恢復的具體過程 選擇與恢復地照射量、坡度和土壤條件相似的自然區(qū)域，通過樣線、樣方和數(shù)字攝影來記錄其自然特征，為恢復和檢測提供數(shù)據(jù)。 可選擇較大模板群落的植物集群的鑲嵌模式作為基礎，進行仿真的、適當比例的設計，后進行恢復種植。 具有更高的生態(tài)相似性。01 種子最好來自本地或光照量、土壤類型、坡度相近的地段，以保證種子的本地化。種植03外來種的處理04 種子收集后，采用水力播種

13、、機械播種法或人工撒種進行播種。也可將種子在本地苗圃培育后移植。 模擬自然狀態(tài)按壟進行種植，每壟12m寬，兩壟間隔38m寬。 外來者入侵是CSS恢復的一個威脅。 外來草阻礙了本地灌木叢的擴張，大量的外來種子還會改變食谷物類動物的食物鏈。 抑制的主要方式：人工除雜草、刈割和火燒等方法搶救性移植采用移植的方法對即將遭到破壞的棲息地進行保護的方法越來越受到關注，此法對已知基因的植物恢復益處很多，但仍處于實驗階段。作為移植來源地的CSS群落具有許多重要的價值：種子資源；植物補充或秧苗資源；成熟的冠層資源，移植植物時可以帶來附生植物和無脊椎動物等；基因的完整性，種子、秧苗及成年植物來自于同一個地點；土壤，帶來真菌以及偏僻地區(qū)的種群。其作為恢復點的價值：種子資源，移植植物時經常出現(xiàn)以外的種子，可以收集備用；秧苗資源；吸引鳥類、哺乳動物以及無脊椎動物利用移植的冠層作為臨時的棲息地；野生冠層植物跳躍式恢復。03恢復效果與評價經過五年的恢復，大部分CSS的冠層部分得到回復，群落物種豐富度有所提高。盡管林下葉