恢復(fù)生態(tài)學(xué)-第四章-種群和群落的生態(tài)恢復(fù)實(shí)踐概述課件

1、第四章 種群和群落的 生態(tài)恢復(fù)第一節(jié) 物種保護(hù)與種群恢復(fù)第二節(jié) 群落結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)第三節(jié) 棲息地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和重建第四節(jié) 生態(tài)廊道的開辟與應(yīng)用第一節(jié) 物種保護(hù)與種群恢復(fù)一、物種保護(hù)的重要性和必要性物種為人類提供了食物的來源野生物種是培育新品種不可缺少的原材料物種是許多藥物的來源物種資源提供大量的工業(yè)原料物種具有重要的科研價值環(huán)境生態(tài)效益 美學(xué)和文化價值 生物多樣性是人類寶貴的財(cái)富http:/www.caimai.cc（一）物種及生物多樣性保護(hù)物種為核心的景觀規(guī)劃途徑 景觀元素為核心和出發(fā)點(diǎn)的規(guī)劃途徑 物種保護(hù)始終是生物多樣性保護(hù)的基礎(chǔ)。二、物種多樣性保護(hù)的方法（一）物種及生物多樣性保護(hù)生物

2、物種有許多不同的概念，包括生物學(xué)物種概念、系統(tǒng)發(fā)育學(xué)物種概念、進(jìn)化生物學(xué)物種概念等，這些不同的概念在一定程度上影響保護(hù)的措施和途徑。 不管采用哪種物種概念比如關(guān)鍵種，在生態(tài)恢復(fù)過程中，物種的識別和功能的發(fā)揮必須要給予充分的認(rèn)識。優(yōu)勢種和關(guān)鍵種鄉(xiāng)土種群（二）種群調(diào)節(jié)與物種多樣性保護(hù)復(fù)合種群是指一個種的種群由數(shù)個處于半隔離狀態(tài)的亞種群組成，這些亞種群通過個體的遷入或遷出和基因交流發(fā)生關(guān)系，從而使這些亞種群聯(lián)系在一起并保持穩(wěn)定。源匯動態(tài)。 在自然保護(hù)區(qū)的規(guī)劃中，應(yīng)盡量避免過多的匯生境將源生境包圍，過多的匯生境可能會成為源生境個體的消耗地，從而使源生境中產(chǎn)生的個體逐漸減少。二、物種多樣性保護(hù)的方法（三

3、） 生物保護(hù)的景觀規(guī)劃一個典型的安全格局包含以下幾個景觀組分：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”二、物種多樣性保護(hù)的方法 生物保護(hù)的景觀生態(tài)安全格局 1源 Source， 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 p

4、oint三、種群恢復(fù)的途徑和技術(shù)（一）種群恢復(fù)的技術(shù)方法 ：從影響恢復(fù)的環(huán)境因素來看，種群恢復(fù)可以分為自然恢復(fù)和人工恢復(fù)。人工恢復(fù)對瀕危物種小種群的恢復(fù)具有重要意義。 種群恢復(fù)與種群管理方式有關(guān)。根據(jù)種群管理方式，可以分為圈養(yǎng)、半野牧、野牧和野生等4種類型。通過圈養(yǎng)、野牧、野生的種群恢復(fù)方式易地保護(hù)、就地保護(hù)（二）種群恢復(fù)的管理措施加強(qiáng)法制管理與公眾教育，提高全民保護(hù)生物多樣性意識，為生物提供一個安全的生存環(huán)境。創(chuàng)造或改善動物生存和繁衍的棲息地條件。建立人工繁育及種群恢復(fù)基地，進(jìn)一步開展科學(xué)研究，加強(qiáng)國際合作和交流，為物種保護(hù)及種群恢復(fù)提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。三、種群恢復(fù)的途徑和技術(shù)第二節(jié) 群

5、落結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)（一）物種多樣性在生物群落中的功能與作用在生物群落中，不同物種的作用是有差別的。其中有一些物種的作用是至關(guān)重要的，它們會影響到整個生物群落的結(jié)構(gòu)和功能，這樣的物種即稱為關(guān)鍵種或關(guān)鍵種組。關(guān)鍵種依功能或作用不同，可以分為7類：捕食者、食草動物、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。一、群落結(jié)構(gòu)和功能恢復(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的動物食草動物抑制競爭者大象、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)勢樹種和雜草共生種有效的繁殖關(guān)鍵的共生種依賴的植

6、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，這些物種對生物群落具有相似的作用，其成員相互取代后對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)識系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能；弱化了物種的個別作用，從而強(qiáng)調(diào)了物種的集體作用。 （二） 群落自然恢復(fù)不通過人工輔助手段，依靠群落本身的能力使其向著典型自然群落順向演替的過程 。 森林群落的自然演替過程 一、群落結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)的基本原理恢復(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（R

7、D）：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?；謴?fù)速度（RS）：單位時間內(nèi)群落恢復(fù)度向頂極群落方向發(fā)生的位移。（三） 人工促進(jìn)的自然恢復(fù)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)系一、群落結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)的基本原理二、群落結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)方法（一）植物群落恢復(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，可以通過對天然森林的保護(hù)、退耕還林和跡地的植被重建等方法恢

8、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)對森林和草地的保護(hù)封山育林，使森林免受火災(zāi)、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 制定防火計(jì)劃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

9、鼓勵培養(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不僅要使用種子和幼苗，還應(yīng)輔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)多樣化給予當(dāng)?shù)剞r(nóng)民以長期經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償在坡耕地上營造梯田植被生態(tài)恢復(fù)的措施 （二）動物群落恢復(fù)方法采取適當(dāng)?shù)墓芾泶胧?，保證群落的自然恢復(fù)，以維護(hù)動物群落的完整性；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)野生動物，以減少野生動物的傷亡；采取適度的封閉措施，減少人為活動對主要國家重點(diǎn)保護(hù)野生動物棲息地的干擾，以保證主要野生動物

10、棲息地的自然恢復(fù)；采取嚴(yán)密的巡護(hù)措施，加強(qiáng)對野生動物疫病的監(jiān)測，防止野生動物疫病爆發(fā)和傳播，影響動物群落的發(fā)展；采取嚴(yán)格的保護(hù)措施，嚴(yán)厲打擊破壞野生動植物的行為，以保護(hù)野生動植物資源和生物多樣性。二、群落結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)方法有害群落人工干預(yù)的方法 一、引入群落的天敵，控制群落的發(fā)展； 二、利用化學(xué)、物理等途徑殺死群落個體，有效減少有害群落的繁殖能力； 三、構(gòu)建人工防預(yù)體系控制有害動物群落的蔓延等。第三節(jié) 棲息地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與重建一、棲息地概述（一） 棲息地的概念一個特定物種（如熊貓）的棲息地是被該物種或種群所占有資源（如食物、隱蔽物、水）、環(huán)境條件（溫度、雨量、捕食及競爭者等）和使這個物種能夠

11、存活和繁殖的空間。四川大熊貓的棲息地（二） 棲息地的作用動物棲息生境影響其生長、發(fā)育、繁殖等生命活動 。 溫度影響動物的發(fā)育與繁殖。水也是影響動物對棲息地選擇的重要因子。食物是連接動物與環(huán)境的紐帶。 隱蔽條件是指棲息地中能提高動物繁殖力或生存力，或二者都能得到提高的生境因子。 棲息地生境要素分布：食物、隱蔽條件和水在空間的排列方式，直接影響到棲息地的適宜性。 一、棲息地概述（三） 棲息地的選擇棲息地選擇指某一動物個體或群體為了某一生存目的，如覓食、遷移、繁殖或逃避敵害等，在可到達(dá)的生境之中，尋找某一相對適宜生境的過程。 棲息地選擇與動物的行為有很大關(guān)系。野生動物選擇棲息地的原因主要有進(jìn)化歷史或

12、遺傳性和種間競爭兩方面 。適應(yīng)性受遺傳物質(zhì)的控制；動物對生境的選擇是種間競爭的結(jié)果。 一、棲息地概述二、棲息地退化的機(jī)理（一） 人類活動對棲息地的威脅棲息地的喪失，自然植被全部被破壞變?yōu)檗r(nóng)業(yè)用地；棲息地的破碎化，適宜棲息地成為相互隔離的斑塊；棲息地的退化，草場的過度放牧、環(huán)境污染等使野生動物生存環(huán)境質(zhì)量下降。 生境毀壞主要表現(xiàn)在以下幾個重要的方面：殘余生境的總面積變?。幌鄬τ诳偯娣e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。（二） 生境毀壞對物種多樣性喪失的影響二、棲息地退化的機(jī)理?xiàng)⒌仄瑪嗷怯捎谌藶橐蛩鼗颦h(huán)境改變而使得景觀中較大面積的自然棲息地

13、不斷地被分割成片斷或降低生態(tài)功能而造成的。形態(tài)和功能方面。棲息地片斷化對動物的影響主要包括異質(zhì)效應(yīng)、邊緣效應(yīng)（邊緣種）、斑塊格局效應(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。 （三） 棲息地片斷化及其影響二、棲息地退化的機(jī)理三、棲息地恢復(fù)技術(shù)（一） GAP分析植被圖物種-生境模型物種預(yù)測分布土地經(jīng)營者現(xiàn)存保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)GAP分析GAP分析的二次應(yīng)用；GAP數(shù)據(jù)；保護(hù)設(shè)計(jì)選擇范圍內(nèi)生物多樣性規(guī)劃；易危物種和植被類型GAP分析的一般步驟（劉吉平等， 2005）通過污染控制工程，改善濕地水環(huán)境，解決嚴(yán)重污染導(dǎo)致濕地植被退化，棲息地環(huán)境質(zhì)量下降的問題；通過補(bǔ)水工程，恢復(fù)濕地水文條件，為濕地

14、植被恢復(fù)、重建創(chuàng)造條件；通過退耕還灘避免棲息地被繼續(xù)破壞，并采取植被重建措施，實(shí)現(xiàn)地表基底穩(wěn)定，增加濕地物種組成和生物多樣性，恢復(fù)濕地景觀 。http:/jw,（二） 水禽棲息地濕地的恢復(fù)技術(shù)三、棲息地恢復(fù)技術(shù)通過對楊樹林區(qū)、河岸和階地邊坡的植被改造，增加水禽棲息地類型；加強(qiáng)棲息地保護(hù)和管理，排除各種人為干擾因素；實(shí)施科研和監(jiān)測工程，為棲息地的恢復(fù)提供科技支撐，確保項(xiàng)目達(dá)到預(yù)期效果 以大熊貓棲息地為例，由于大熊貓對棲息地依賴性很強(qiáng)，棲息地保護(hù)的重要性比對大熊貓個體保護(hù)更重要 （三）野生動物棲息地的恢復(fù) 三、棲息地恢復(fù)技術(shù)第四節(jié) 生態(tài)廊道的開辟與恢復(fù)一、生態(tài)廊道的內(nèi)涵生態(tài)廊道是具有保護(hù)生物多樣性

15、、過濾污染物、防止水土流失、防風(fēng)固沙、調(diào)控洪水等生態(tài)服務(wù)功能的廊道類型。生態(tài)廊道主要由植被、水體等生態(tài)性結(jié)構(gòu)要素組成，和“綠色廊道” 表示同一個概念。二、生態(tài)廊道理論 廊道的重要結(jié)構(gòu)特征包括廊道的數(shù)目、寬度、連通性、曲度、內(nèi)部環(huán)境及廊道與周圍斑塊或基質(zhì)的相互關(guān)系。廊道的寬度特征對于廊道的生態(tài)功能有重要意義，它直接影響著物種沿廊道和穿越廊道的遷移效率。 廊道的連通性是廊道如何連接或在空間上怎樣連續(xù)的量度，直接體現(xiàn)為廊道上各點(diǎn)的連接程度。 三、生態(tài)廊道的類型及構(gòu)建廊道的五大功能：棲息地、通道、過濾、源、匯 （ Forman ）。生態(tài)廊道的功能研究應(yīng)從這五個方面入手，分析主要的生態(tài)過程，確定所需的廊

16、道寬度和結(jié)構(gòu)。目前應(yīng)用較多的生態(tài)廊道有河流廊道、農(nóng)田防護(hù)林廊道、道路廊道、生物廊道等。（一） 河流廊道河流廊道重要的生態(tài)功能包括傳輸物質(zhì)、凈化污染物以及作為動植物遷移、傳播的通道和水生、陸生動植物的棲息地。此外，還有保護(hù)水資源和環(huán)境完整性的功能。三、生態(tài)廊道的類型及構(gòu)建功能作者發(fā)表時間寬度（m）說明水土保持Gilliam等198618.28截獲88的從農(nóng)田流失的土壤Copper等198630防止水土流失Copper等198780100減少5070的沉積物L(fēng)owrance等198880減少5070的沉積物Rabeni等199123183.5美國國家立法，控制沉積物防治污染Erman等197730

17、控制養(yǎng)分流失Peterjohn等198416有效過濾硝酸鹽Cooper等198630過濾污染物Correllt等198930控制磷的流失Keskitalo199030控制氮素其他Brazier等19731124.3有效的降低環(huán)境的溫度510Erman等197730增強(qiáng)低級河流河岸穩(wěn)定性Steinblums等19842338降低環(huán)境的溫度510Cooper等198631產(chǎn)生較多數(shù)目碎屑，為魚類繁殖創(chuàng)造多樣化的生境Budd等198711200為魚類提供有機(jī)碎屑物質(zhì)Budd等198715控制河流混濁保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)的適宜廊道寬度（二） 道路廊道 三、生態(tài)廊道的類型及構(gòu)建（三） 農(nóng)田防護(hù)林廊道http:/www.nx, 三、生態(tài)廊道的類型及構(gòu)建（四）生物廊道理論上講，相似的棲息地斑塊之間通過廊道可以增加基因的交換和物種流動，給缺乏空間擴(kuò)散能力的物種提供一個連續(xù)的棲息地網(wǎng)絡(luò)，增加物種重新