群落生態(tài)學(xué)---群落的恢復(fù)

1、群落的恢復(fù)主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、群落恢復(fù)的目標(biāo)一、群落恢復(fù)的目標(biāo)二、群落恢復(fù)的理論基礎(chǔ)二、群落恢復(fù)的理論基礎(chǔ)三、群落恢復(fù)的基本原理三、群落恢復(fù)的基本原理四、群落恢復(fù)途徑和措施四、群落恢復(fù)途徑和措施五、演替理論與群落管理五、演替理論與群落管理六、我國植物群落管理與恢復(fù)中的誤區(qū)六、我國植物群落管理與恢復(fù)中的誤區(qū)群落恢復(fù)是相對(duì)于群落退化（表現(xiàn)為物種多樣性喪失、功能退化或喪失、種間關(guān)系紊亂）而言的。群落恢復(fù)就是恢復(fù)群落的合理結(jié)構(gòu)、物種組成、高效的功能合理結(jié)構(gòu)、物種組成、高效的功能和協(xié)調(diào)的關(guān)系和協(xié)調(diào)的關(guān)系。一般而言，群落恢復(fù)是使群落能夠恢復(fù)到原先狀態(tài)的一種過程，但由于自然條件的復(fù)雜性和人類對(duì)自然資源利用的

2、取向影響，一些群落很難達(dá)到原先狀態(tài)，這時(shí)，群落恢復(fù)最本質(zhì)的目的是恢復(fù)群恢復(fù)群落的必要功能并達(dá)到群落自維持狀態(tài)落的必要功能并達(dá)到群落自維持狀態(tài)。一、群落恢復(fù)的目標(biāo)一、群落恢復(fù)的目標(biāo)二、群落恢復(fù)的理論基礎(chǔ)二、群落恢復(fù)的理論基礎(chǔ) 退化群落是群落的逆行演替退化群落是群落的逆行演替 生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)過程是生態(tài)系統(tǒng)的正向演替過程生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)過程是生態(tài)系統(tǒng)的正向演替過程 生態(tài)恢復(fù)過程最重要的理念就是通過各種措施促使退化生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)入自然的正向演替過程。因此，生態(tài)系統(tǒng)演替理論是生態(tài)恢復(fù)學(xué)最重要的基本理論。（一）群落演替理論（一）群落演替理論 生物多樣性是群落的基本特征之一，它指“生物及其環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體以及

3、與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的總和”。 一個(gè)穩(wěn)定的群落一般包括高的物種多樣性，而群落的退化和逆行也是多樣性減少的過程。因此，增加和豐富群落的物種和結(jié)構(gòu)、功能與多樣性，是植被恢復(fù)的主要內(nèi)容和目的。（二）生物多樣性理論（二）生物多樣性理論 島嶼生物地理學(xué)認(rèn)為，群落的物種組成決定于島嶼面積，即大的面積才能包含更多的物種。因此，對(duì)于群落結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、物種多樣性較高的群落，如森林，只有在更大的面積內(nèi)恢復(fù)其植被，才能發(fā)揮該群落應(yīng)有的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)功能。（三）島嶼生物地理學(xué)理論（三）島嶼生物地理學(xué)理論 景觀是由相互作用的拼塊或生態(tài)系統(tǒng)組成，以相似的形式重復(fù)出現(xiàn)的一個(gè)空間異質(zhì)性區(qū)域，是具有分類含義的自然綜合體。因

4、此，群落恢復(fù)一定要(1)維持較高的空間異質(zhì)性，(2)維持較高的群落層次性，(3)與人和動(dòng)物的活動(dòng)相協(xié)調(diào)。（四）景觀生態(tài)學(xué)理論（四）景觀生態(tài)學(xué)理論（一）找出關(guān)鍵種（組）及其功能群（一）找出關(guān)鍵種（組）及其功能群關(guān)鍵種或關(guān)鍵種組對(duì)整個(gè)生物群落的結(jié)構(gòu)和功能的作用更大；關(guān)鍵種的作用可能是直接的，也可能是間接的；可能是常見的，也可能是稀有的；可能是特異性（特化）的，也可能是普適性的；關(guān)鍵種依功能或作用不同，可以分為7類：捕食者、食草動(dòng)物、病原體和寄生物、競爭者、共生種、掘土者和系統(tǒng)過程調(diào)控者。三、群落恢復(fù)的基本原理三、群落恢復(fù)的基本原理類型作用方式實(shí)例捕食者抑制競爭者海洋：海獺陸地：依大小選擇性采食種子

5、的動(dòng)物食草動(dòng)物抑制競爭者大象、兔子病原體和寄生物抑制捕食者、食草動(dòng)物競爭者粘液瘤菌、采采蠅競爭者抑制競爭者演替中的物種更替，如森林中的優(yōu)勢(shì)樹種和雜草共生種有效的繁殖關(guān)鍵的共生種依賴的植物資源傳粉者、傳播者掘土者物理干擾兔子、地鼠、白蟻、河貍系統(tǒng)過程調(diào)控者影響?zhàn)B分傳輸速率固氮菌、菌根真菌分解者關(guān)鍵種的分類及其作用關(guān)鍵種的分類及其作用 功能群功能群：具有相似的結(jié)構(gòu)或功能的物種的集合，這些物種對(duì)生物群落具有相似的作用，其成員相互取代后對(duì)生物群落過程具有較小的影響。 意義：使復(fù)雜的生物群落簡化，有利于認(rèn)識(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能；弱化了物種的個(gè)別作用，從而強(qiáng)調(diào)了物種的集體作用。 群落的恢復(fù)首先要使關(guān)鍵種恢復(fù)其

6、一定的種群數(shù)量和規(guī)模； 動(dòng)物關(guān)鍵種的恢復(fù)措施主要為圈養(yǎng)和野牧，植物關(guān)鍵種的恢復(fù)措施主要為封育、育苗和移栽； 當(dāng)植物群落關(guān)鍵種無法有效恢復(fù)時(shí)，選擇同一功能群其它物種進(jìn)行封育、育苗或移栽是備選方案。（二）了解群落的種子庫（二）了解群落的種子庫（seed poolseed pool）狀）狀況況 種子庫是潛在的植物群落； 種子庫的物種組成是當(dāng)?shù)厝郝浠謴?fù)的最適物種； 種子庫不斷更新，動(dòng)態(tài)變化，永不枯竭； 用種子庫恢復(fù)植物群落經(jīng)濟(jì)、快捷、成功率高。 馬妙君等發(fā)現(xiàn)高寒草甸土壤種子庫極為豐富，每1m210cm的土層中，可萌發(fā)的種子數(shù)最高可達(dá)1萬粒(9779 seeds/m2674 seeds/m2)，種源足夠

7、群落恢復(fù)幾至幾十遍。（三）確定群落恢復(fù)指標(biāo)（三）確定群落恢復(fù)指標(biāo) 恢復(fù)潛力度（RP）:退化群落更新庫組成結(jié)構(gòu)與更高演替階段群落組成結(jié)構(gòu)間的相似度。 恢復(fù)度（RD）：低相似度向高相似度的發(fā)展過程，其自然恢復(fù)終極是與原群落相同的植被型。將群落恢復(fù)度(RD)定義為退化群落通過自然恢復(fù)在組成、結(jié)構(gòu)、功能上與頂極群落階段的最佳群落的相似程度。 恢復(fù)速度（RS）：單位時(shí)間內(nèi)群落恢復(fù)度向頂極群落方向發(fā)生的位移。（四）選擇群落恢復(fù)途徑（四）選擇群落恢復(fù)途徑 自然恢復(fù)自然恢復(fù)：不通過人工輔助手段，依靠群落本身的能力使其恢復(fù)原有結(jié)構(gòu)和功能的過程； 人工恢復(fù)人工恢復(fù)：主要通過人工的手段，模擬自然群落的組織結(jié)構(gòu)，組建

8、人工優(yōu)化的群落類型。（一）人工促進(jìn)自然恢復(fù)的主要手段及流程（一）人工促進(jìn)自然恢復(fù)的主要手段及流程改善退化生態(tài)系統(tǒng)的物理因素；改善退化生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)因素；改善退化生態(tài)系統(tǒng)的種源條件；改善退化生態(tài)系統(tǒng)物種間的關(guān)系。三、群落恢復(fù)途徑與措施三、群落恢復(fù)途徑與措施主要手段：主要手段：18流程：流程：（二）植物群落主要恢復(fù)方法（二）植物群落主要恢復(fù)方法主要通過人工的手段，模擬自然群落的組織結(jié)構(gòu)，組建人工優(yōu)化的群落類型。以森林群落的恢復(fù)為例，可以通過對(duì)天然森林的保護(hù)、退耕還林和跡地的植被重建等方法恢復(fù)重建森林群落結(jié)構(gòu)，以保證群落功能的正常發(fā)揮。 項(xiàng)目應(yīng)采取的措施加強(qiáng)對(duì)森林和草地的保護(hù)封山育林，使森林免受火災(zāi)

9、、砍伐、家畜放牧、狩獵和樵采等威脅 維護(hù)自然的物種組合，年齡層次交錯(cuò)的森林和厚的地被層 保護(hù)傳播花粉和種子的天然媒介，以及控制害蟲的生物 在退化和荒禿的山地重建森林把森林分為“生態(tài)林”和“可持續(xù)生產(chǎn)林”，但應(yīng)將其生態(tài)功能放在首位盡可能地種植接近自然組成的混交林需要按照生態(tài)演替規(guī)律造林來達(dá)到穩(wěn)定的森林狀況利用自然力量重建森林，而不要背道而馳。在幼苗階段應(yīng)提供土壤和水、直到幼苗成活封山育林，使森林免受砍伐，火災(zāi)、狩獵和放牧的威脅提高現(xiàn)有森林的連通性，以使生物多樣性拓展到新的森林鼓勵(lì)培養(yǎng)密集的地面植被裸露地表裂痕的緊急治理加大物理治力度進(jìn)行植樹造林特別是培植地面植被種植時(shí)不僅要使用種子和幼苗，還應(yīng)輔

10、以草皮和竹叢將斜坡耕地轉(zhuǎn)為森林和草地確保大多數(shù)森林的生態(tài)功能而非經(jīng)濟(jì)功能在森林恢復(fù)中應(yīng)遵循建設(shè)生態(tài)森林的原則在規(guī)劃造林時(shí)應(yīng)研究地方植被和自然演替規(guī)律經(jīng)濟(jì)林應(yīng)多樣化在坡耕地上營造梯田森林植被生態(tài)恢復(fù)的措施森林植被生態(tài)恢復(fù)的措施 （三）動(dòng)物群落主要恢復(fù)方法（三）動(dòng)物群落主要恢復(fù)方法采取適當(dāng)?shù)墓芾泶胧ＷC群落的自然恢復(fù)，以維護(hù)動(dòng)物群落的完整性；采取適當(dāng)?shù)木茸o(hù)措施，治療補(bǔ)飼受傷國家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物，以減少野生動(dòng)物的傷亡；采取適度的封閉措施，減少人為活動(dòng)對(duì)主要國家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物棲息地的干擾，以保證主要野生動(dòng)物棲息地的自然恢復(fù)；采取嚴(yán)密的巡護(hù)措施，加強(qiáng)對(duì)野生動(dòng)物疫病的監(jiān)測，防止野生動(dòng)物疫病爆發(fā)和傳播；

11、采取嚴(yán)格的保護(hù)措施，打擊破壞野生動(dòng)物的行為。 有害群落人工干預(yù)的方法 A、引入群落的天敵，控制群落的發(fā)展； B、利用化學(xué)、物理等途徑殺死群落個(gè)體，有效減少有害群落的繁殖能力； C、構(gòu)建人工防預(yù)體系控制有害動(dòng)物群落的蔓延等。（四）生境（棲息地）保護(hù)與重建（四）生境（棲息地）保護(hù)與重建生境喪失，自然植被全部被破壞變?yōu)檗r(nóng)業(yè)用地；生境破碎化，適宜棲息地成為相互隔離的斑塊；生境退化，草場的過度放牧、環(huán)境污染等使野生動(dòng)物生存環(huán)境質(zhì)量下降。人類活動(dòng)對(duì)生境的威脅人類活動(dòng)對(duì)生境的威脅殘余生境的總面積變小；相對(duì)于總面積的邊緣比值增大；斑塊中的任何指定地點(diǎn)都比過去更接近于邊緣；每塊斑塊比過去更孤立于其他斑塊；斑塊格

12、局效應(yīng)、面積效應(yīng)、隔離效應(yīng)、干擾效應(yīng)、遺傳效應(yīng)和種間競爭效應(yīng)等影響群落的功能和恢復(fù)。生境破碎化的危害生境破碎化的危害保護(hù)或恢復(fù)的群落面積要大，并包含不同的景觀功能區(qū)；建立或恢復(fù)生態(tài)廊道，連接破碎生境。生境喪失和破碎化的治理生境喪失和破碎化的治理道路生態(tài)廊道道路生態(tài)廊道 景觀生態(tài)學(xué)要求的群落保護(hù)與恢復(fù)的安全格局應(yīng)包含以下幾個(gè)功能區(qū)： 源：現(xiàn)存鄉(xiāng)土物種棲息地-物種擴(kuò)散和維持的原點(diǎn) 緩沖區(qū)：環(huán)繞源周邊的地區(qū)-物種擴(kuò)散的低阻力區(qū) 源間聯(lián)接：相鄰兩源之間最易聯(lián)系的低阻力通道-生態(tài)流之間的高效通道和聯(lián)系途徑 輻射道：由源向外圍景觀輻射的低阻力通道 戰(zhàn)略點(diǎn)：溝通相鄰源之間聯(lián)系有關(guān)鍵意義的“跳板” 1源 So

13、urce， 2阻力面和等阻線 Resistance surface and isolines， 3源間通道 Inter source linkage， 4輻射道 Radiating route， 5戰(zhàn)略點(diǎn) Strategic point未退化的植被多是演替晚期或頂級(jí)群落，通常具有復(fù)雜的群落結(jié)構(gòu)、高的物種多樣性，復(fù)雜而有序的種間關(guān)系，以及與之協(xié)調(diào)土壤狀況和動(dòng)物群落，而退化群落的人工恢復(fù)很難達(dá)到這一程度，因此，群落管理優(yōu)先是未退化群落的合理利用，而不是退化群落的恢復(fù)保護(hù)。群落管理要考慮群落演替的特異性（如周期性）。五、演替理論與群落管理五、演替理論與群落管理30 火與演替火與演替(扭葉松扭葉松)

14、“以火防火”是預(yù)防林火導(dǎo)致的周期性演替的方法能夠成為外來入侵種的物種通常具有抗逆性強(qiáng)和繁殖能力強(qiáng)，能夠迅速擴(kuò)展和蔓延等特點(diǎn)。而我們?cè)谶M(jìn)行植被恢復(fù)的過程中，積極尋找的正是具有上述特點(diǎn)的外來入侵種！因?yàn)檫@樣可以迅速覆蓋裸露地表。因此利用危險(xiǎn)的外來物種的愿望是很強(qiáng)烈的，我國也確實(shí)已經(jīng)進(jìn)口了這類危險(xiǎn)物種用于植被恢復(fù)（例如紅樹林樹種和草種）。六、我國植物群落管理和恢復(fù)中的誤區(qū)六、我國植物群落管理和恢復(fù)中的誤區(qū)誤區(qū)一、大量使用外來種誤區(qū)一、大量使用外來種 原產(chǎn)于澳大利亞的桉樹是經(jīng)常被大量引種的外來物種之一，卻屢屢引起諸如土壤貧瘠、地下水位下降和生物多樣性降低等嚴(yán)重的生態(tài)問題?；セ撞莼セ撞荩⊿parti

15、na alterniflora）自1979年南京大學(xué)考察美國東海岸鹽沼植被后被引進(jìn)。首先于次年在福建沿海等地試種，之后得到大規(guī)模宣傳，1982年擴(kuò)種到江蘇、廣東、浙江和山東等地。 互花米草具有很發(fā)達(dá)的根系，即使拔除后，殘留的根可以繼續(xù)繁殖生長。因此一旦泛濫，很難控制。 當(dāng)初引種的目的是為保灘護(hù)岸、改良土壤、綠化海灘與改善海灘生態(tài)環(huán)境?，F(xiàn)在這個(gè)物種已經(jīng)遍布80多個(gè)縣，已經(jīng)成為沿海地區(qū)影響當(dāng)?shù)貪O業(yè)產(chǎn)量，威脅紅樹林的一個(gè)嚴(yán)重問題。 薇甘菊薇甘菊 (Mikania micrantha)這兩張圖顯示的是薇甘菊薇甘菊在內(nèi)伶仃-福田獼猴自然保護(hù)區(qū)泛濫，威脅到獼猴生存的情況。20年前被作為護(hù)灘植物引入我國，現(xiàn)

16、在在香港、廣東、廣西危害，并正在擴(kuò)散。而在南美洲當(dāng)?shù)?，該植物有多達(dá)160多種昆蟲和菌類控制其數(shù)量，因此難以形成危害。 水葫蘆水葫蘆（Eichhornia crassipes） 主要是作為飼料被引入到我國，也作為觀賞和凈化水質(zhì)的植物得到推廣種植。過去10年，廣東、云南、江蘇、浙江、福建、上海等省市每年都要人工打撈水葫蘆，全國僅打撈費(fèi)一項(xiàng)每年至少超過5億元，而水葫蘆帶來的農(nóng)業(yè)灌溉、糧食運(yùn)輸、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及旅游等方面的經(jīng)濟(jì)損失更大。 右圖為黑麥草（黑線）和葦狀羊茅（綠線）適合在我國生長的地區(qū)，幾乎半個(gè)中國都適合它們生長。如果我國真的大面積種植這少數(shù)幾個(gè)草種，將給我國帶來極大的生態(tài)災(zāi)難。一方面這些草種很

17、可能引起入侵；即使不造成入侵，也會(huì)大面積占領(lǐng)空間，導(dǎo)致我國特有生物多樣性的喪失。 有人問，如果是不會(huì)引起入侵的外來種，是不是就可以大量種植，用于植被恢復(fù)呢？ 回答是：不行。 原因1：任何以實(shí)現(xiàn)植被的生態(tài)功能為目的的植被恢復(fù)，都不應(yīng)該使用外來物種！保護(hù)中國特有的生物多樣性資源是我們每個(gè)人的責(zé)任。 原因2：物種入侵有其時(shí)空性，現(xiàn)在在國外不入侵不代表將來在中國不入侵，引進(jìn)外來種就是綁上定時(shí)炸彈。天然的生態(tài)系統(tǒng)具有多種多樣的異質(zhì)性（或稱多樣性），這包括物種組成上的異質(zhì)性、空間結(jié)構(gòu)上的異質(zhì)性、年齡結(jié)構(gòu)上的異質(zhì)性以及資源利用上的異質(zhì)性等等。這些異質(zhì)性為多種動(dòng)植物的生存提供了各種機(jī)會(huì)和條件，因此利于提高生物

18、多樣性水平。而人工林的建設(shè)過程中卻忽略了天然林對(duì)異質(zhì)性的要求，所形成人工林的特點(diǎn)就是均一。誤區(qū)二、忽略了健康生態(tài)系統(tǒng)要求的異質(zhì)性誤區(qū)二、忽略了健康生態(tài)系統(tǒng)要求的異質(zhì)性 ？ ？只見樹木只見樹木不見森林不見森林 人工林常是單一物種，其年齡結(jié)構(gòu)也相同，為整齊劃一，還成行成列等間距地排列。這樣形成的樹林，樹木之間難以形成自然競爭，更難以形成高低錯(cuò)落、層次豐富的結(jié)構(gòu)。這些樹木長大后，樹冠層一樣高，很容易阻擋大部分陽光，限制林下其他植物的生長。 大部分天然林是樹齡交錯(cuò)的，總有發(fā)育良好的樹苗和補(bǔ)充樹層，以及成熟樹木，這使得森林系統(tǒng)具有自我維持的能力。不同的動(dòng)物常常需要生活在不同的空間結(jié)構(gòu)層次上，植物也有喜光

19、、耐蔭等多種類型，耐蔭的植物必須要有上層植物遮擋陽光才能生存。 異質(zhì)性異質(zhì)性對(duì)于一個(gè)天然生態(tài)系統(tǒng)是必須的。我們?cè)谶M(jìn)行植被恢復(fù)的過程中，可以促進(jìn)這些異質(zhì)性的形成，這將大大加速天然植被的恢復(fù)。 一個(gè)天然植被與人工林的交界地帶上，天然林和人工林情況的對(duì)比。中間大圖的左邊是自然恢復(fù)的灌木林，右邊是人工松樹林。從外表上看，很多人會(huì)認(rèn)為右邊的人工林是更良好的植被。但是這兩張小圖充分顯示了它們內(nèi)部的真實(shí)情況，一個(gè)是林下地表完全被外來入侵種-紫莖澤蘭紫莖澤蘭所覆蓋，另一個(gè)雖然緊緊相鄰，卻完全沒有受到外來入侵種破壞，并具有良好的保持水土的作用。這是自然恢復(fù)常常能夠達(dá)到人工種植所難取得的作用的例子。大熊貓的保護(hù)需

20、要恢復(fù)當(dāng)?shù)氐奶烊恢脖?，而不是種大熊貓的保護(hù)需要恢復(fù)當(dāng)?shù)氐奶烊恢脖唬皇欠N植單一的人工林植單一的人工林一個(gè)群落之所以具有自我更新和維持的能力，因?yàn)槠渲械奈锓N之間存在著緊密的交互作用關(guān)系。樹木和其他植物沒有授粉或傳播種子的媒介就不能繁殖和擴(kuò)散。應(yīng)該保護(hù)野生動(dòng)物，充分發(fā)揮它們作為授粉和種子傳播媒介的作用。誤區(qū)三、忽略了物種之間的生態(tài)交互作用誤區(qū)三、忽略了物種之間的生態(tài)交互作用 植被恢復(fù)初期選擇種植具有大量小型果實(shí)的灌木或其他小型植物，如懸鉤子（Rubus）和花楸（Sorbus）等，以吸引野生動(dòng)植物來采食嫩葉、花卉或果實(shí)。如果只種植長青的松柏和萬年青等，鳥類和其他動(dòng)物將很難在這種環(huán)境中生存。 在進(jìn)行

21、植被恢復(fù)的時(shí)候，必須考慮到野生動(dòng)植物之間的相互關(guān)系，采取適當(dāng)?shù)姆椒ù龠M(jìn)建立這種良好的關(guān)系，以加快植被的恢復(fù)工作。 在離森林邊緣幾百米的地方為膽小的動(dòng)物（例如雉類）栽種庇蔭覆蓋植物，或者生長迅速的食物源，將吸引鳥類走進(jìn)或飛越開闊地采食，同時(shí)留下來自森林的其他種子。幼齡森林缺少樹洞，使用設(shè)計(jì)合適的盒子可以為啄木鳥、貓頭鷹和其他鳥類，以及蝙蝠提供臨時(shí)巢穴或棲居地，這些鳥可以吃掉大量威脅樹木生存的昆蟲。 枯枝落葉覆蓋的地方生命活動(dòng)十分復(fù)雜而多樣。它們是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，充滿生機(jī)，發(fā)揮著十分重要的生態(tài)功能； 把枯枝落葉從森林中取走用作燒柴，常常造成生態(tài)系統(tǒng)演化的停滯或退化。 倒木具有很重要的生態(tài)作用，是生態(tài)系統(tǒng)必須的組成部分。植被恢復(fù)過程中應(yīng)該保留，甚至可以人工制造一些倒木來改善地表覆蓋和促進(jìn)營養(yǎng)循環(huán)。 許多微生物、無脊椎動(dòng)物、爬行類、兩棲類、鳥類和哺乳類要靠倒木提供隱避處和食物。這將有助于控制森林害蟲，并進(jìn)一步促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。一些樹木的種子把倒木作為發(fā)育的溫床 植被恢復(fù)應(yīng)使用