環(huán)境生態(tài)學受損生態(tài)系統(tǒng)的修復

第七章受損生態(tài)系統(tǒng)的修復第一頁，共四十三頁。

受損生態(tài)系統(tǒng)指生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能在自然干擾、人為干擾或兩者的共同作用下，發(fā)生了位移（改變），打破了生態(tài)系統(tǒng)原有的平衡狀態(tài)，使系統(tǒng)的結構和功能發(fā)生變化和障礙，并發(fā)生了生態(tài)系統(tǒng)的逆向演替。第一節(jié)受損生態(tài)系統(tǒng)的特征一、受損生態(tài)系統(tǒng)的定義第二頁，共四十三頁。1、突發(fā)性受損時間短、速度快，局部受損嚴重。2、躍變式受損生態(tài)系統(tǒng)受到持續(xù)干擾，最初不表現明顯損傷，破壞性積累到一定程度后突然劇烈變化的一種形式。二、生態(tài)系統(tǒng)受損的主要形式第三頁，共四十三頁。3、漸變式受損在強度均衡的干擾下，緩慢的、不斷加重的受損。例如：使用化肥引起的土壤退化。4、間斷式受損生態(tài)系統(tǒng)因周期性的干擾而受到損害的一種形式。5、復合式受損生態(tài)系統(tǒng)在受損過程中，經歷了兩種以上的受損形式。第四頁，共四十三頁。物種多樣性的變化系統(tǒng)結構簡單化食物網破裂能量流動效率降低物質循環(huán)不暢或受阻生產力下降弱系統(tǒng)穩(wěn)定性降低其他服務功能減弱三、受損生態(tài)系統(tǒng)的基本特征第五頁，共四十三頁。受損生態(tài)系統(tǒng)功能衰退的變化機制結構損傷是導致功能衰退的基本原因脅迫方式是影響生態(tài)過程變化的決定因素干擾強度和頻率是制約系統(tǒng)恢復能力的重要因素第六頁，共四十三頁。受損生態(tài)系統(tǒng)功能衰退的基本規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)受損的各種變化都始于結構的改變生態(tài)系統(tǒng)過程受阻和功能衰退是受損生態(tài)系統(tǒng)的主要特征關鍵組分和過程的狀態(tài)決定著生態(tài)系統(tǒng)的恢復進程第七頁，共四十三頁。學科任務是：致力于研究自然災變和人類活動壓力條件下，受到破壞的自然生態(tài)景觀的恢復和重建問題?；謴蜕鷳B(tài)學是研究生態(tài)系統(tǒng)退化的原因，退化生態(tài)系統(tǒng)恢復與重建的技術與方法及其生態(tài)學過程和機理的學科。第二節(jié)恢復生態(tài)學與生態(tài)修復恢復生態(tài)學及其學科任務（一）恢復生態(tài)學的定義第八頁，共四十三頁。生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能以及生態(tài)系統(tǒng)內在的生態(tài)學過程與相互作用機制生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、多樣性、抗逆力、生產力、恢復力與可持續(xù)性研究先鋒群落與頂極群落的發(fā)生、發(fā)展機理與演替規(guī)律研究不同干擾條件下生態(tài)系統(tǒng)的受損過程及其響應機制研究生態(tài)系統(tǒng)退化的診斷及其評價指標體系研究生態(tài)系統(tǒng)退化過程的動態(tài)監(jiān)測、模擬、預警及預測研究恢復生態(tài)學的理論研究內容第九頁，共四十三頁。退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復與重建的關鍵技術體系研究2.生態(tài)系統(tǒng)結構與功能的優(yōu)化配置及其調控技術研究3.物種與生物多樣性的恢復與維持技術4.生態(tài)工程設計與實施技術5.環(huán)境規(guī)劃與景觀生態(tài)規(guī)劃技術6.典型退化生態(tài)系統(tǒng)恢復的優(yōu)化模式試驗示范與推廣研究恢復生態(tài)學的應用技術研究內容第十頁，共四十三頁。始于20世紀20年代1973年3月，在美國弗吉尼亞召開題為“受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復”的國際會議3.1985年，AberandJordan首次提出了“恢復生態(tài)學”的科學概念4.1996年在美國召開了恢復生態(tài)學國際會議，標志著恢復生態(tài)學的研究和實踐已步入新的階段（二）恢復生態(tài)學的研究進展第十一頁，共四十三頁。生態(tài)修復：研究生態(tài)系統(tǒng)退化的原因、退化生態(tài)系統(tǒng)恢復與重建（或改建）的技術與方法、生態(tài)學過程與機理的科學。重建：即去除干擾并使生態(tài)系統(tǒng)恢復原有的利用方式；改良：即改善環(huán)境條件以便使原有的生物生存，一般指原有景觀徹底破壞后的恢復?；謴蜕鷳B(tài)學中涉及的幾個重要概念第十二頁，共四十三頁。改進：即對原有的受損系統(tǒng)進行重新修復，以使系統(tǒng)某些結構與功能得以提高。修補：即修復部分受損的結構。更新：指生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育即向新的水平或層次的演替。再植：即恢復生態(tài)系統(tǒng)的部分結構和功能，或恢復當地先前土地利用方式。第十三頁，共四十三頁。自我設計與設計理論生態(tài)學理論生態(tài)恢復理論（二）生態(tài)修復的基本理論第十四頁，共四十三頁。地域性原則生態(tài)學與系統(tǒng)學原則最小風險原則與效益最大原則（三）生態(tài)修復的原則第十五頁，共四十三頁。可持續(xù)性（可自然更新）不可入侵性（象自然群落一樣能抵制入侵）生產力（與自然群落一樣高）營養(yǎng)保持力具有生物間的相互作用（四）生態(tài)修復的標準第十六頁，共四十三頁。三、生態(tài)修復的方法（一）針對污染環(huán)境的植物修復技術植物萃取根際過濾植物固化植物輔助生物修復植物轉化第十七頁，共四十三頁。⑴植物萃取技術指金屬積累植物或超積累植物將土壤中的金屬萃取出來，富集并搬運到植物根部可收割部分和植物地上枝條部位的技術。⑵根際過濾技術指利用超積累植物或耐重金屬植物從污水中吸收、沉淀和富集有毒金屬的技術。⑶植物固定技術指利用超積累植物或耐重金屬植物降低金屬的活性，從而減少重金屬被淋洗到地下或通過空氣載體擴散進一步污染環(huán)境的可能性的技術。1、植物修復技術的類型第十八頁，共四十三頁。⑷植物刺激技術，也稱為植物輔助生物修復技術指通過根圈范圍內植物的活動刺激微生物的生物降解的植物修復過程。⑸植物轉化技術指通過植物新陳代謝作用降解環(huán)境污染物的過程。第十九頁，共四十三頁。（二）針對非污染環(huán)境的植物修復技術潛力評價法自然恢復法限量控制法協(xié)調促進法第二十頁，共四十三頁。第三節(jié)受損生態(tài)系統(tǒng)的修復第二十一頁，共四十三頁。一、受損森林生態(tài)系統(tǒng)的修復森林生態(tài)系統(tǒng)受損原因，包括病蟲害、干旱、洪澇和地震等自然災害，但最主要的是由于人類的活動所導致。受損的森林生態(tài)系統(tǒng)，其變化的特點通常都是生產力減低，生物多樣性減少，調節(jié)氣候、涵養(yǎng)水分、保育土壤、貯存營養(yǎng)元素能力等生態(tài)功能明顯降低。

1、森林生態(tài)系統(tǒng)受損的原因及特點第二十二頁，共四十三頁。物種框架方法是指建立一個或一群物種，作為恢復生態(tài)系統(tǒng)的基本框架。這些物種通常是植物群落中的演替早期階段（或稱先鋒）物種或演替中期階段物種。2、受損森林生態(tài)系統(tǒng)的修復方法第二十三頁，共四十三頁。應用物種框架方法的物種選擇標準抗逆性強：這些物種能夠適應退化環(huán)境的惡劣條件。能夠吸引野生動物：這些物種的葉、花或種子能夠吸引多種無脊椎動物（傳粉者、分解者）和脊椎動物（消費者、傳播者）。第二十四頁，共四十三頁。③再生能力強：這些物種具有“強大”的繁殖能力，能夠幫助生態(tài)系統(tǒng)通過動物（特別是鳥類）的傳播，擴展到更大的區(qū)域。④能夠提供快速和穩(wěn)定的野生動物食物：這些物種能夠在生長早期（2-5年）為野生動物提供花或果實作為食物，而且這種食物資源是比較穩(wěn)定的和經常性的。第二十五頁，共四十三頁。最大多樣性方法

是盡可能地按照該生態(tài)系統(tǒng)退化以前的物種組成及多樣性水平種植物種進行恢復，需要大量種植演替成熟階段的物種，先鋒物種被忽略。這種方法適合于小區(qū)域高強度人工管理的地區(qū)，例如城市地區(qū)和農業(yè)區(qū)的人口聚集區(qū)。第二十六頁，共四十三頁。采用最大多樣性方法，一般生長快的物種會形成樹冠層，生長慢的耐蔭物種則會等待樹冠層出現缺口，有大量光線透射時，迅速生長達到樹冠層?？梢耘浞N10%左右的先鋒樹種，這些樹種會很快生長，為怕光直射的物種遮擋過強的陽光。等到成熟階段的物種開始成長，需要陽光的時候，選擇性地砍掉一些先鋒樹，砍掉的這些樹需要保留在原地，為地表提供另一種覆蓋。留出來的空間，下層的樹木會很快補充上去，過大的空地還可以補種一些成熟階段的物種。

第二十七頁，共四十三頁。最大多樣性方法是盡可能地按照該生態(tài)系統(tǒng)退化以前的物種組成及多樣性水平種植多樣物種進行恢復。第二十八頁，共四十三頁。二、受損草地生態(tài)系統(tǒng)的修復

人類干擾的原因中，主要是過度放牧、墾殖和污染。另一方面是自然因素：我國草原區(qū)所處的自然條件都比較惡劣，春季干旱，夏季少雨，冬季嚴寒，自然災害頻繁，這是造成草原退化的自然因素。1、草地生態(tài)系統(tǒng)受損原因及特點第二十九頁，共四十三頁。受損草地生態(tài)系統(tǒng)的主要特征包括植被退化和土壤退化。植被退化是指草地破壞后，植被的密度和生物多樣性的下降，這種結構的改變還導致了群落的矮化。土壤退化是由于風蝕、水蝕、土壤板結和鹽堿化等造成的土壤物理和化學性質的變化，不能再支持生態(tài)系統(tǒng)的高生產力。第三十頁，共四十三頁。①圍欄養(yǎng)護，輪草輪牧②重建人工草地③實施合理的牲畜育肥生產模式2、受損草地生態(tài)系統(tǒng)的修復方法與技術第三十一頁，共四十三頁。三、受損河流生態(tài)系統(tǒng)的修復①水利工程建設對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響②農業(yè)活動對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響③城市化對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響1、河流生態(tài)系統(tǒng)受損的主要原因及特點原因：第三十二頁，共四十三頁。特點：縱向成帶現象；大多說生物都具有適應急流生境的特殊形態(tài)結構；與其他生態(tài)系統(tǒng)相互制約、關系復雜；自凈能力強，受干擾后恢復速度較快。第三十三頁，共四十三頁。2、受損河流生態(tài)系統(tǒng)的修復水資源的合理配置；污水處理；水庫的調度。A:水文條件的修復第三十四頁，共四十三頁。改進的標準河流斷面的設計法；淺灘喝深潭河流結構的構建；構建有利于生物生存的多空隙河流。B：河流地貌學特征的修復第三十五頁，共四十三頁。四、受損湖泊生態(tài)系統(tǒng)的修復①環(huán)境污染②水利建設③過度放養(yǎng)④湖泊的富營養(yǎng)化⑤外來種的侵入1、湖泊生態(tài)系統(tǒng)的受損及原因第三十六頁，共四十三頁。①嚴禁圍湖造田②營造林地③加大人為調節(jié)湖泊水位的力度，盡量防止水位頻繁地劇烈變化，維持湖泊的最低水位，防止湖泊的干枯④對于已有大量淤積的湖泊，清淤是十分有效的修復措施，這樣既可恢復水體空間，又能使水質得以改善。2、受損湖泊生態(tài)系統(tǒng)的修復第三十七頁，共四十三頁。五、礦區(qū)廢棄地的修復1、尾礦的綜合利用①從廢棄物中進一步回收有價元素②作為二次資源制取新形態(tài)物質③用作井下采空區(qū)的填充材料2、污染土壤的修復3、植被修復4、微生物修復法5、礦區(qū)廢棄地綜合利用第三十八頁，共四十三頁。第四節(jié)生態(tài)工程與修復工程第三十九頁，共四十三頁。一、生態(tài)工程的內涵1、生態(tài)工程的定義

生態(tài)工程是應用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質循環(huán)再生原理、結構與功能協(xié)調原則，綜合系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法，設計的促進分層多級利用物質的生產工藝系統(tǒng)。第四十頁，共四十三頁。①物種共生原理②生態(tài)位原理③食物鏈原理④物種多樣性原理⑤物種耐性原理⑥景觀生態(tài)學原理⑦耗散結構原理⑧限制因子原理⑨生態(tài)因子綜合性原理2、生態(tài)工程設計的生態(tài)學理論依據第四十一頁，共四十三頁。思考題1、簡述受損生態(tài)系統(tǒng)的主要特征。2、論述森林、河流生態(tài)系統(tǒng)受損的原因及修復方法。3、植物修復技術有哪幾種？如何利用植物修復技術去除環(huán)境中的污染物？4、生態(tài)工程的內涵是什么？生態(tài)工程設計的生態(tài)學理論有哪些？第四十二頁，共四十三頁。內容總結第七章受損生態(tài)系統(tǒng)的修復。在強度均衡的干擾下，緩慢的、不斷加重的受損。生態(tài)系統(tǒng)因周期性的干擾而受到損害的一種形式。生態(tài)系