第二章-恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論基礎(chǔ)-課件

恢復(fù)生態(tài)學(xué)第二章恢復(fù)生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)1ppt課件恢復(fù)生態(tài)學(xué)——研究生態(tài)退化的機(jī)理和過(guò)程以及生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)與方法，為解決人類所面臨的全球生態(tài)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供理論支持和技術(shù)保障的一門學(xué)科。是生態(tài)學(xué)的一個(gè)分支，是關(guān)于生態(tài)恢復(fù)的科學(xué)，具有理論性和實(shí)踐性?；仡櫳弦还?jié)課2ppt課件恢復(fù)生態(tài)學(xué)的內(nèi)涵作為生態(tài)科學(xué)的一個(gè)分支，恢復(fù)生態(tài)學(xué)具有生態(tài)學(xué)的一般特性，與生態(tài)學(xué)的理論、方法密不可分。恢復(fù)生態(tài)學(xué)是研究人與自然關(guān)系的合成生態(tài)學(xué)?；謴?fù)生態(tài)學(xué)是農(nóng)業(yè)技術(shù)、生物技術(shù)和工程技術(shù)綜合的大尺度生態(tài)工程研究恢復(fù)生態(tài)學(xué)是生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益綜合體現(xiàn)的研究。3ppt課件恢復(fù)生態(tài)學(xué)的基本內(nèi)同干擾與致?lián)p受損機(jī)理與受損過(guò)程恢復(fù)措施與恢復(fù)途徑4ppt課件恢復(fù)生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)★恢復(fù)生態(tài)學(xué)的基本原理★自我設(shè)計(jì)和人為設(shè)計(jì)理論本節(jié)課內(nèi)容5ppt課件一、自我設(shè)計(jì)和人為設(shè)計(jì)理論唯一從恢復(fù)生態(tài)學(xué)中產(chǎn)生的理論(valk,1999）。自我設(shè)計(jì)理論認(rèn)為：只要有足夠的時(shí)間，隨著時(shí)間的進(jìn)程，退化生態(tài)系統(tǒng)將根據(jù)環(huán)境條件合理地組織自己，并會(huì)最終改變其組分。6ppt課件人為設(shè)計(jì)理論認(rèn)為：通過(guò)工程方法和植被重建，可以直接恢復(fù)退化的生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)的類型可能是多樣的。7ppt課件兩種理論的區(qū)別自我設(shè)計(jì)理論：把恢復(fù)放在生態(tài)系統(tǒng)層次上考慮，未考慮到缺乏種子庫(kù)的情況，其恢復(fù)的只能是由環(huán)境決定的群落；人為設(shè)計(jì)理論：把物種的生活史作為植被恢復(fù)的重要因子，認(rèn)為通過(guò)調(diào)整物種生活史的方法→加快植被的恢復(fù)——即把恢復(fù)放在個(gè)體或種群層次上去考慮，恢復(fù)的可能是多種結(jié)果。8ppt課件恢復(fù)生態(tài)學(xué)——是生態(tài)學(xué)的一個(gè)極其重要的方面——恢復(fù)生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生幾乎完全基于生產(chǎn)實(shí)踐——被稱為是生態(tài)學(xué)理論的“判斷性檢驗(yàn)或嚴(yán)密性檢驗(yàn)（acidtest）”。許多恢復(fù)實(shí)踐表明：生態(tài)恢復(fù)如果缺乏生態(tài)學(xué)理論的正確指導(dǎo)，恢復(fù)往往是盲目的，成功率很低。9ppt課件70、80年代大面積種植的沙棘出現(xiàn)大面積退化死亡現(xiàn)象10ppt課件樹(shù)種單一、密度過(guò)大的防護(hù)林體系11ppt課件

干擾理論演替理論二、恢復(fù)生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)12ppt課件一、干擾理論干擾——生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)和景觀格局形成、發(fā)展的基本動(dòng)力——不僅會(huì)影響到生態(tài)系統(tǒng)本身——而且還會(huì)改變生態(tài)系統(tǒng)所處的環(huán)境條件。根據(jù)干擾的來(lái)源自然干擾人為干擾13ppt課件自然干擾的特點(diǎn)和類型自然干擾的產(chǎn)生——具有一定的局域性和偶發(fā)性。自然干擾因子主要可歸結(jié)為——火干擾氣候性干擾土壤性干擾地因性干擾動(dòng)物性干擾植物性干擾污染性干擾14ppt課件火干擾氣候性干擾土壤性干擾地因性干擾動(dòng)物性干擾植物性干擾污染性干擾15ppt課件人為干擾的類型與特點(diǎn)森林砍伐、過(guò)度放牧、樵采、墾荒、采礦、修路以及水體、大氣和土壤污染等并往往體現(xiàn)為高頻率、高強(qiáng)度、持續(xù)性的作用過(guò)程。16ppt課件火燒后的草地17ppt課件18ppt課件京張公路旁大面積采石造成的景觀破壞

旅游造成的嚴(yán)重土壤侵蝕污染河道19ppt課件干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響干擾是生物進(jìn)化過(guò)程中重要的選擇壓力。干擾時(shí)間的長(zhǎng)短：影響生境對(duì)物種的有效性。干擾的大?。河绊懢坝^環(huán)境條件的異質(zhì)性。20ppt課件中度干擾理論21ppt課件中度干擾壓力下生態(tài)系統(tǒng)中的物種豐富度最高。往往在實(shí)際生產(chǎn)中，表現(xiàn)為生產(chǎn)力達(dá)穩(wěn)定最高。因此，中度干擾理論在生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)中具有重要的理論指導(dǎo)作用。22ppt課件二、演替理論生物群落演替：就是指某一地段上一種生物群落被另一種生物群落所取代的過(guò)程。

成功的人工植被或生態(tài)系統(tǒng)在深入認(rèn)識(shí)生態(tài)學(xué)原則和動(dòng)態(tài)原則的基礎(chǔ)上，模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)物是退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建最有效的途徑——順應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)演替的發(fā)展規(guī)律。

23ppt課件生物群落的演替的模式：一、二年生草木植物黃蒿羊草貝加爾針茅和當(dāng)?shù)貧夂蛳脒m宜的種類先鋒植物二年生草本多年生根型禾草多年生禾草生物群落總是從極端環(huán)境演替到中生環(huán)境：水生濕生中生干旱。24ppt課件裸地一、二年生植物百里香群落本氏針茅群落側(cè)柏林地25ppt課件羊草+大針茅羊草+糙隱子草糙隱子草+克氏針茅星毛萎陵菜＋冷蒿26ppt課件Clements的單元頂極學(xué)說(shuō)Clements指出：任何一類演替都要經(jīng)過(guò)遷移、定居、群聚、競(jìng)爭(zhēng)、反應(yīng)和穩(wěn)定6個(gè)階段。到達(dá)穩(wěn)定階段的群落，就是和當(dāng)?shù)貧夂驐l件保持協(xié)調(diào)的平衡群落——演替的終點(diǎn)，稱為演替頂極。演替的頂極學(xué)說(shuō)27ppt課件Tansley的多元頂極學(xué)說(shuō)如果一個(gè)群落在某種生境中基本穩(wěn)定，能自行繁殖并結(jié)束它的演替過(guò)程，就可以看作是頂極群落。在一個(gè)氣候區(qū)域內(nèi)，群落演替的最終結(jié)果，不一定都匯集于一個(gè)共同的氣候頂極終點(diǎn)。除氣候頂極外，還可有土壤頂極，地形頂極，火燒頂極，動(dòng)物頂極等（Tansley

，1954）。28ppt課件氣候頂極多元定極學(xué)說(shuō)生物群落29ppt課件干擾→群落的非平衡性由于干擾的作用，植被要達(dá)到穩(wěn)定或平衡狀態(tài)是不可能的。干擾在很大程度上決定了現(xiàn)代景觀中絕大部分植被類型及其非平衡性。把干擾結(jié)合到演替過(guò)程中去認(rèn)識(shí)，是當(dāng)代演替理論的重大進(jìn)展。30ppt課件自然干擾與人為干擾對(duì)演替的不同影響任何生態(tài)系統(tǒng)都在干擾狀態(tài)下進(jìn)行演替的。自然干擾成為生態(tài)演替不可缺少的動(dòng)因。人為干擾與自然干擾的結(jié)果明顯不同——生態(tài)演替在人為干預(yù)下可能加速、延緩、改變方向以至于向相反的方向進(jìn)行。因此，作為生態(tài)恢復(fù)，人為干擾是必要的。31ppt課件限制性因子原理生態(tài)位原理主導(dǎo)生態(tài)因子原理生物多樣性原理邊緣效應(yīng)原理三、恢復(fù)生態(tài)學(xué)遵循的基本生態(tài)學(xué)原理32ppt課件一、限制性因子原理生物的生存和繁殖依賴于各種生態(tài)因子的綜合作用，限制生物生存和繁殖的關(guān)鍵性因子——限制因子。任何一種生態(tài)因子接近或超過(guò)生物的耐受范圍→這種生物的限制性因子。Liebig（1840）最小因子定律。33ppt課件限制因子原理示意圖34ppt課件Shelford耐性定律Shelford（1913）指出：生物的生存與繁殖，要依賴于某種綜合環(huán)境因子的存在，只要其中一項(xiàng)因子的量（或質(zhì)）不足或過(guò)多，超過(guò)了某種生物的耐性限度，則該物種就不能生存甚至滅絕。這一概念被稱作Shelford耐性定律。35ppt課件兩個(gè)定律對(duì)生態(tài)恢復(fù)的意義對(duì)退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)物種的選擇和生境的改良具有雙重指導(dǎo)意義。極度退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的初期均選擇對(duì)生境忍耐區(qū)間很大的物種作為先鋒種，并針對(duì)某些關(guān)鍵低量的生態(tài)因子或營(yíng)養(yǎng)元素給予人工補(bǔ)償。對(duì)于鹽堿地、裸地、沙化土地的治理和改良時(shí)目標(biāo)更加明確，重點(diǎn)更加突出。36ppt課件二、主導(dǎo)生態(tài)因子原理生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)發(fā)展受制于這個(gè)體系中的各個(gè)因子。在這些復(fù)雜的因子中，只有少數(shù)因子具有支配作用——主導(dǎo)生態(tài)因子，包括負(fù)向和正向兩種——影響著生態(tài)系統(tǒng)演替、退化以及生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建。

37ppt課件毛烏素沙地－基質(zhì)的穩(wěn)定38ppt課件內(nèi)蒙古荒漠草原的恢復(fù)39ppt課件主導(dǎo)因子原理在生態(tài)恢復(fù)中的作用在生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中，主導(dǎo)因子決定恢復(fù)的成敗，也決定恢復(fù)的速度。例如：水土流失區(qū)極度退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建——第一步→控制水土流失（造成生態(tài)退化的主導(dǎo)因子）——第二步→恢復(fù)土壤的結(jié)構(gòu)與肥力。在生態(tài)恢復(fù)進(jìn)程中的各個(gè)階段，主導(dǎo)因子不是一成不變的——生態(tài)恢復(fù)工作必須根據(jù)群落演替不同時(shí)期的特點(diǎn)，分階段、有針對(duì)性地進(jìn)行。黃土丘陵溝壑區(qū)40ppt課件三、生態(tài)位原理生態(tài)位主要指自然生態(tài)系統(tǒng)中一個(gè)種群在時(shí)間、空間上的位置及其與相關(guān)種群之間的功能關(guān)系。結(jié)合競(jìng)爭(zhēng)排斥理論，將生態(tài)位的概念應(yīng)用于自然生物群落，則有以下要點(diǎn)：（1）一個(gè)穩(wěn)定的群落中占據(jù)了相同生態(tài)位的兩個(gè)物種，其中一個(gè)種終究要滅亡；41ppt課件群落中不同植物根系分布圖42ppt課件（2）一個(gè)穩(wěn)定的群落中，由于各種群在群落中具有各自的生態(tài)位，種群間可避免直接的競(jìng)爭(zhēng)，從而保證了群落的穩(wěn)定；（3）由多個(gè)生態(tài)位分化的種群所組成的群落，要比單一種群組成的群落更能有效地利用環(huán)境資源，維持長(zhǎng)期的、較高的生產(chǎn)力，因此具有更大的穩(wěn)定性。43ppt課件生態(tài)位理論的實(shí)踐意義生態(tài)恢復(fù)特別是構(gòu)建高物種多樣性的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該考慮各個(gè)物種在空間的生態(tài)位（水平方向、垂直方向和地下根系）分化及種間相互關(guān)系。生態(tài)位理論不僅是指導(dǎo)物種引種、配置的關(guān)鍵，而且，合理地運(yùn)用生態(tài)位理論，可以構(gòu)建出具有多樣性種群的、穩(wěn)定而高效的生態(tài)系統(tǒng)（如喬、灌、草的合理配置）。44ppt課件四、生物多樣性原理生物多樣性是“生命有機(jī)體及其賴以生存的生態(tài)綜合體的多樣性和變異性”。生物多樣性可以從4個(gè)層次上去描述——遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和景觀多樣性。一般認(rèn)為物種多樣性是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定與否的一個(gè)重要因子。45ppt課件物種多樣性的作用復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)通常是最穩(wěn)定的，它的主要特征之一就是生物組成種類繁多且均衡，食物網(wǎng)縱橫交錯(cuò)。其中某個(gè)物種偶然增加或減少，其它種群就可以及時(shí)地抑制或補(bǔ)償，從而保證系統(tǒng)具有很強(qiáng)的自組織能力。相反，退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)初期和人工生態(tài)系統(tǒng)生物種類比較單一，其穩(wěn)定性往往很差。46ppt課件47ppt課件五、邊緣效應(yīng)原理

(EdgeEffectPrinciple)邊緣效應(yīng)的定義為（王如松，1985）——在兩個(gè)或多個(gè)不同性質(zhì)的生態(tài)系統(tǒng)交互作用處，由于某些生態(tài)因子或系統(tǒng)屬性的差異與協(xié)和作用，引起某些組分及行為的較大變化，稱為邊緣效應(yīng)(EdgeEffect)

。48ppt課件交錯(cuò)區(qū)或生態(tài)過(guò)度帶（ecotone）就生物群落而言，在兩個(gè)或多個(gè)群落的過(guò)渡區(qū)域（交錯(cuò)區(qū)或生態(tài)過(guò)度帶，ecotone），每個(gè)群落都有向外擴(kuò)散的趨勢(shì)→交錯(cuò)區(qū)內(nèi)的生物種類比與之相鄰的群落要多，生產(chǎn)力也比較高。也就是說(shuō)，與中心部分相比，生態(tài)系統(tǒng)的周界部分常常具有較高的物種豐富度和初極生產(chǎn)力。49ppt課件邊緣種與內(nèi)部種有些物種需要較穩(wěn)定的生境條件，往往集中分布在系統(tǒng)或群落的中心部分——內(nèi)部種；另一些物種則能適應(yīng)多變的環(huán)境條件，生態(tài)幅較寬，主要分布在邊緣部分——邊緣種。50ppt課件邊緣效應(yīng)研究對(duì)自然保護(hù)區(qū)

規(guī)劃和設(shè)計(jì)的意義生態(tài)系統(tǒng)或群落的面積很小——內(nèi)部與邊緣的環(huán)境分異便不復(fù)存在——整個(gè)系統(tǒng)或群落就會(huì)全部被邊緣種或?qū)ι硹l件變化不敏感的物種所占據(jù)。邊緣效應(yīng)的研究——對(duì)于自然保護(hù)區(qū)中邊緣區(qū)、緩沖區(qū)與核心區(qū)的規(guī)劃建設(shè)具有重要意義。51ppt課件邊緣效應(yīng)對(duì)恢復(fù)生態(tài)學(xué)的實(shí)踐意義一方面——以邊緣效應(yīng)的觀測(cè)為參照→建立更加優(yōu)化的生態(tài)系統(tǒng)類型；另一方面——交錯(cuò)區(qū)是生態(tài)系統(tǒng)與其“周邊”聯(lián)系的“通道”——恢復(fù)區(qū)可通過(guò)此通道與外界進(jìn)行物種交換，以獲取穩(wěn)定的物種組成結(jié)構(gòu)——提高生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和生產(chǎn)力。52ppt課件恢復(fù)生態(tài)學(xué)經(jīng)常用到的生態(tài)學(xué)理論除了上述7個(gè)主要的生態(tài)學(xué)理論外，恢復(fù)生態(tài)學(xué)經(jīng)常用到的生態(tài)學(xué)理論還包括——生態(tài)系統(tǒng)的熱力學(xué)定律——通過(guò)能量生態(tài)學(xué)的研究來(lái)確定生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)特征；種群密度制約及分布格局原理——確定物種的空間配置型式和種植密度；53ppt課件

生態(tài)適應(yīng)性理論——鄉(xiāng)土物種能更好地適應(yīng)恢復(fù)區(qū)的環(huán)境→生態(tài)恢復(fù)的首選物種；

物種共生原理——根據(jù)環(huán)境資源狀況和物種的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特征→物種選擇和時(shí)空配置。

綴塊—廊道—基底模式的景觀生態(tài)學(xué)理論→生態(tài)系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)特征及配置模式。●●●●●●54ppt課件恢復(fù)生態(tài)學(xué)發(fā)展的新機(jī)遇：199955ppt課件10月1日，溫家寶在甘肅民勤地區(qū)考察，指出“決不能讓民勤綠洲成為羅布泊第二”。強(qiáng)調(diào)要進(jìn)行生態(tài)重建。56ppt課件小結(jié)自我設(shè)計(jì)和人為設(shè)計(jì)理論恢復(fù)生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)理論干擾理論演替理論恢復(fù)生態(tài)學(xué)的遵循的基本原理57ppt課件討論的問(wèn)題曾經(jīng)在某所大學(xué)研究生中間進(jìn)行過(guò)一場(chǎng)激烈的學(xué)術(shù)辯論。辯論題目是：環(huán)境學(xué)和生態(tài)學(xué)是不是科學(xué)？（因?yàn)?，科學(xué)的基本特征是能通過(guò)某種手段可以被重復(fù)的事物規(guī)律）你有沒(méi)有考慮過(guò)這樣的問(wèn)題？你持什么態(tài)度？你認(rèn)為我們能有什么科學(xué)方法（或理念），解決好我們今天（或未來(lái)）面臨的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題和生存發(fā)展的矛盾問(wèn)題？成功運(yùn)用生態(tài)學(xué)（環(huán)境學(xué)）原理的案例