生态系统退化与恢复

1、生态系统退化与恢叶志周季君CONTENTS01Part生态系统的概念生态系统的概念The concept of ecological systemThe concept of ecological system 010203生态系统的概念 1、生态系统 生态系统是指一定空间范围内，生物群落与其所处的环境所形成的相互联系、相互作用的统一体，是生态学的基本功能单位。 生态系统的形成与发展19351935年年2020世纪世纪5050年代年代2020世纪世纪6060年代以后年代以后 由英国植物学家A.G.Tansley提出得到广泛关注逐步成为生态学研

2、究的中心生态系统的概念 2、生态系统的组成 从生态系统的定义可知，自然界的各种生态系统类型都具有共同的组成，即都包括生物成分和非生物环境两大部分。生物部分生产者：绿色植物、自养微生物消费者：动物分解者：微生物非生物环境气候因子：太阳辐射、温度、湿度等生物代谢材料：CO 、O 、H O和无机盐等煤质：空气、土壤、水生长机制：岩石、砂砾、泥土等生态系统的概念 3、生态系统的类型 A.根据生态系统的环境性质 B.依据生态系统受人为干 与形态特征分类 扰的程度分类生态系统水生生态系统淡水生态系统净水生态系统流水生态系统海洋生态系统滨海生态系统大洋生态系统陆地生态系统荒漠生态系统草原生态系统森林生态系统

3、02Part生态系统的重要性生态系统的重要性The The importanceimportance of ecological system of ecological system 0102生态系统的重要性 1、生态系统的功能（1）生物生产 生态系统中的生物，从环境吸收物质、能量，转化为新的物质、能量形式，实现物质能量的积累，保证生命的延续和增长。 包括初级生产和次级生产。（2）能量流动 太阳辐射通过植物的光合作用转化为存储在有机物中的化学能，沿着食物链逐级流动，形成能量流，最终生物残体和代谢产物被分解者分解，能量被释放到环境中去。（3）物质循环 生物系统中的生物需要不断的从环境中获取营养

4、物质，这些物质进入有机体后经过传递，代谢和分解又重新回到环境中以便被生物再次利用。 具有意义的地球生物化学大循环主要有：水循环，碳循环，氮循环，磷循环。（4）信息传递 在生态系统个组成部分质检和各组成部分内部存在着广泛的信息交流，这些信息把生态系用联系成一个统一的整体。 生态系统中的信息主要有营养信息、化学信息、物理信息和行为信息。生态系统的重要性 2、生态系统的服务功能生产生态系统产品产生和维持生物多样性调节气候减缓旱涝灾害维持土壤传播花粉、种子有害生物控制净化环境景观美学与精神文化功能生态系统服务（Ecosystem services）：指人类生存与发展所需要的资源归根结底都来源于自然生态

5、系统。03Part生态系统的退化生态系统的退化Degradation of Degradation of ecological systemecological system 0102生态系统的退化 1、生态系统的退化特征 （1）土壤的退化特征（1）土壤质地退化（2）土壤结构退化（3）土壤其他物理特性变化（1）土壤有机质和养分含量的变化（2）土壤酸碱度变化（3）土壤污染物超标（1）土壤微生物种类和数量减少（2)土壤动物种类和数量变化土壤的退化土壤的退化特征特征生物特性生物特性退化特征退化特征化学特性化学特性退化特征退化特征物理环境物理环境退化特征退化特征生态系统的退化 1、生态系统的退化特征

6、（2）植被的退化特征植被的退植被的退化特征化特征群落结构的退化特征植被功能的退化特征群落外貌特征的变化（1）群落的物种组成和多样性的下降（2）群落层片结构和生活型的变化（1）植被盖度、高度和密度的变化（2）初级生产力的下降（3）草地质量退化（1）群落的层次（2）群落的郁闭度（3）物种丰富度（4）季相变化生态系统的退化 1、生态系统的退化特征 （3）动物种群的退化特征物种多样性降低A A育龄个体的比例及繁殖能力下降D D种群数量减少B B生产能力下降E E个体平均尺寸变小C C生态系统的退化 2、生态系统的退化成因生态系统的退化 2、生态系统的退化成因 （1）森林植被 由于人们大量使用木材，特别

7、是用于造纸和饲养牲畜，以及森林大火等原因，迄今世界原始森林有2/3已消失。 （自然植被在维持生态系统平衡中有极为重要意义，自然森林植被的破坏与减少是陆地生态系统退化的主要原因之一）生态系统的退化 2、生态系统的退化成因 （2）土壤变化土壤的生态功能： （1）土壤是地球绿地生态系统的基础 （2）土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分 （3）土壤是人类农业的生产基地侵蚀荒漠化石漠化贫瘠化生态系统的退化 2、生态系统的退化成因 （3）环境污染 污染物质主要来源于工业和城市的废物（废水、固体废弃物、废气）、农药和化肥，以及放射性物质等。未经处理的 “三废”不但恶化了环境，也造成了严重的土地污染、

8、水域的污染和大气污染。04Part生态系统恢复生态系统恢复Restoration of Restoration of ecological systemecological system 0102生态系统恢复 1、恢复生态学 （1）定义 对于恢复生态学的定义有很多，但都包含以下几个意思： 恢复生态学是一门应用与理论研究结合的科学； 恢复生态学需要人工干预； 恢复工过程可能是自然恢复、逼近原生生态系统或根据人类自己的需要对生态系统进行重建以达到人类的目的。 （2）形成与发展 早期阶段：起源于100多年前自然资源管理的研究； 建立阶段：作为一门学科开始于20世纪80年代，之后迅速兴起，成为现代生态

9、学的热点之一； 发展阶段：在近30年内，恢复生态学得到了进一步的发展和完善。加利福尼亚鼠尾草灌丛(Coastal Sage Scrub,CSS)群落分布于太平洋沿岸的狭长区域，自 旧 金 山 ( S a n Francisco)和拉斐特(Lafayette)向下贯穿圣地亚哥(San Diego)到达加州南部内陆和河岸，属低海拔海洋气候区。CSS可以使群落中的其他植物在松散的沙土中得以固定，同时发挥固氮作用，并且也是很好的群落健康知识生物。CSS群落物种丰富，形成独特的生境，是许多珍稀动物的重要栖息地。再将观赏呈镶嵌状，常处于生物地理过渡区。由于城市化、频繁火灾、外来物种入侵、氮素沉积及其他干扰

10、，CSS物种丰富度不断降低，密度急剧下降，破碎化严重，40%的CSS消失。大部分栖息地被一年生欧洲草种和外来黑芥菜(Brassianigra)为主的草地所包围，本地草几乎消失。连续性附生植物大面积损失，在一些地区甚至灭绝。20世纪90年代初，CSS中超过60中维管植物、超过30种动物稀少甚至濒危。 曾经，CSS覆盖了加州海岸低地约2.5%的面积，并扩展到加利福尼亚巴扎(Baja)太平洋海岸。工程背景标准及经验方法早期的CSS恢复多采用苗圃盆栽植物与水力播种联用的方法。以灌丛物种作为标准模板，使用容积为3.785L的盆栽植物，并在其中植入菌根进行培植。此法目前仍是CSS恢复的重要途径，但对邻居群

11、落及本地种子资源的关注和要求越来越多。水力播种：即将本地种子与水混合喷撒于恢复地段。在低营养条件下，起到肥料的作用，同时发挥护根作用。这种方法减少了短期的侵蚀，但很可能造成种子提前萌发，导致快速死亡；种子不能与土壤接触；或出现野生环境中不存在的随机组合等。恢复和保护措施选择恢复模板01种子收集02恢复的具体过程 选择与恢复地照射量、坡度和土壤条件相似的自然区域，通过样线、样方和数字摄影来记录其自然特征，为恢复和检测提供数据。 可选择较大模板群落的植物集群的镶嵌模式作为基础，进行仿真的、适当比例的设计，后进行恢复种植。 具有更高的生态相似性。01 种子最好来自本地或光照量、土壤类型、坡度相近的地

12、段，以保证种子的本地化。种植03外来种的处理04 种子收集后，采用水力播种、机械播种法或人工撒种进行播种。也可将种子在本地苗圃培育后移植。 模拟自然状态按垄进行种植，每垄12m宽，两垄间隔38m宽。 外来者入侵是CSS恢复的一个威胁。 外来草阻碍了本地灌木丛的扩张，大量的外来种子还会改变食谷物类动物的食物链。 抑制的主要方式：人工除杂草、刈割和火烧等方法抢救性移植采用移植的方法对即将遭到破坏的栖息地进行保护的方法越来越受到关注，此法对已知基因的植物恢复益处很多，但仍处于实验阶段。作为移植来源地的CSS群落具有许多重要的价值：种子资源；植物补充或秧苗资源；成熟的冠层资源，移植植物时可以带来附生植物和无脊椎动物等；基因的完整性，种子、秧苗及成年植物来自于同一个地点；土壤，带来真菌以及偏僻地区的种群。其作为恢复点的价值：种子资源，移植植物时经常出现以外的种子，可以收集备用；秧苗资源；吸引鸟类、哺乳动物以及无脊椎动物利用移植的冠层作为临时的栖息地；野生冠层植物跳跃式恢复。恢复效果与评价经过五年的恢复，大部分CSS的冠层部分得到回复，群落物种丰富度有所提高。尽管林下叶层没有得到完全恢复，郁闭的冠