生態(tài)系統(tǒng)退化與恢復(fù)課件

生態(tài)系統(tǒng)退化與恢志季君生態(tài)系統(tǒng)退化與恢志晨1生態(tài)系統(tǒng)的概念生態(tài)系統(tǒng)的重要性生態(tài)系統(tǒng)的退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)CONTENTS生態(tài)系統(tǒng)的概念生態(tài)系統(tǒng)的重要性生態(tài)系統(tǒng)的退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)C201Part生態(tài)系統(tǒng)的概念Theconceptofecologicalsystem

生態(tài)系統(tǒng)01生態(tài)系統(tǒng)的組成02生態(tài)系統(tǒng)的類型0301Part生態(tài)系統(tǒng)的概念Theconceptofec3生態(tài)系統(tǒng)的概念1、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)是指一定空間范圍內(nèi)，生物群落與其所處的環(huán)境所形成的相互聯(lián)系、相互作用的統(tǒng)一體，是生態(tài)學(xué)的基本功能單位。

生態(tài)系統(tǒng)的形成與發(fā)展1935年20世紀(jì)50年代20世紀(jì)60年代以后

由英國植物學(xué)家A.G.Tansley提出得到廣泛關(guān)注逐步成為生態(tài)學(xué)研究的中心生態(tài)系統(tǒng)的概念1935年20世紀(jì)50年代20世紀(jì)由英國植物學(xué)4生態(tài)系統(tǒng)的概念2、生態(tài)系統(tǒng)的組成

從生態(tài)系統(tǒng)的定義可知，自然界的各種生態(tài)系統(tǒng)類型都具有共同的組成，即都包括生物成分和非生物環(huán)境兩大部分。生物部分生產(chǎn)者：綠色植物、自養(yǎng)微生物消費(fèi)者：動物分解者：微生物非生物環(huán)境氣候因子：太陽輻射、溫度、濕度等生物代謝材料：CO?

、O?、H?O和無機(jī)鹽等

煤質(zhì)：空氣、土壤、水生長機(jī)制：巖石、砂礫、泥土等生態(tài)系統(tǒng)的概念生物部分生產(chǎn)者：消費(fèi)者：動物分解者：微生物非生5生態(tài)系統(tǒng)的概念3、生態(tài)系統(tǒng)的類型A.根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境性質(zhì)B.依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)受人為干與形態(tài)特征分類擾的程度分類生態(tài)系統(tǒng)水生生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)凈水生態(tài)系統(tǒng)流水生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)濱海生態(tài)系統(tǒng)大洋生態(tài)系統(tǒng)……陸地生態(tài)系統(tǒng)荒漠生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)……生態(tài)系統(tǒng)的概念生態(tài)系統(tǒng)水生生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)凈水生態(tài)系統(tǒng)流602Part生態(tài)系統(tǒng)的重要性Theimportanceofecologicalsystem

生態(tài)系統(tǒng)的功能01生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能0202Part生態(tài)系統(tǒng)的重要性Theimportanceo7生態(tài)系統(tǒng)的重要性1、生態(tài)系統(tǒng)的功能（1）生物生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)中的生物，從環(huán)境吸收物質(zhì)、能量，轉(zhuǎn)化為新的物質(zhì)、能量形式，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)能量的積累，保證生命的延續(xù)和增長。包括初級生產(chǎn)和次級生產(chǎn)。（2）能量流動太陽輻射通過植物的光合作用轉(zhuǎn)化為存儲在有機(jī)物中的化學(xué)能，沿著食物鏈逐級流動，形成能量流，最終生物殘?bào)w和代謝產(chǎn)物被分解者分解，能量被釋放到環(huán)境中去。（3）物質(zhì)循環(huán)生物系統(tǒng)中的生物需要不斷的從環(huán)境中獲取營養(yǎng)物質(zhì)，這些物質(zhì)進(jìn)入有機(jī)體后經(jīng)過傳遞，代謝和分解又重新回到環(huán)境中以便被生物再次利用。具有意義的地球生物化學(xué)大循環(huán)主要有：水循環(huán)，碳循環(huán)，氮循環(huán)，磷循環(huán)。（4）信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)個組成部分質(zhì)檢和各組成部分內(nèi)部存在著廣泛的信息交流，這些信息把生態(tài)系用聯(lián)系成一個統(tǒng)一的整體。生態(tài)系統(tǒng)中的信息主要有營養(yǎng)信息、化學(xué)信息、物理信息和行為信息。生態(tài)系統(tǒng)的重要性8生態(tài)系統(tǒng)的重要性2、生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品產(chǎn)生和維持生物多樣性調(diào)節(jié)氣候減緩旱澇災(zāi)害維持土壤傳播花粉、種子有害生物控制凈化環(huán)境景觀美學(xué)與精神文化功能生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（Ecosystemservices）：指人類生存與發(fā)展所需要的資源歸根結(jié)底都來源于自然生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的重要性生產(chǎn)生態(tài)產(chǎn)生和維持生物多樣性調(diào)節(jié)氣候減緩旱維903Part生態(tài)系統(tǒng)的退化Degradationofecologicalsystem

生態(tài)系統(tǒng)退化特征01生態(tài)系統(tǒng)退化成因0203Part生態(tài)系統(tǒng)的退化Degradationofec10生態(tài)系統(tǒng)的退化1、生態(tài)系統(tǒng)的退化特征（1）土壤的退化特征（1）土壤質(zhì)地退化（2）土壤結(jié)構(gòu)退化（3）土壤其他物理特性變化（1）土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量的變化（2）土壤酸堿度變化（3）土壤污染物超標(biāo)（1）土壤微生物種類和數(shù)量減少（2)土壤動物種類和數(shù)量變化土壤的退化特征生物特性退化特征化學(xué)特性退化特征物理環(huán)境退化特征生態(tài)系統(tǒng)的退化（1）土壤質(zhì)地退化（1）土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量的11生態(tài)系統(tǒng)的退化1、生態(tài)系統(tǒng)的退化特征（2）植被的退化特征植被的退化特征群落結(jié)構(gòu)的退化特征植被功能的退化特征群落外貌特征的變化（1）群落的物種組成和多樣性的下降（2）群落層片結(jié)構(gòu)和生活型的變化（1）植被蓋度、高度和密度的變化（2）初級生產(chǎn)力的下降（3）草地質(zhì)量退化（1）群落的層次（2）群落的郁閉度（3）物種豐富度（4）季相變化生態(tài)系統(tǒng)的退化植被的退群落結(jié)構(gòu)的退化特征植被功能的退化特征群12生態(tài)系統(tǒng)的退化1、生態(tài)系統(tǒng)的退化特征（3）動物種群的退化特征物種多樣性降低A育齡個體的比例及繁殖能力下降D種群數(shù)量減少B生產(chǎn)能力下降E個體平均尺寸變小C生態(tài)系統(tǒng)的退化物種多樣性降低A育齡個體的比例及繁殖能力下降D13生態(tài)系統(tǒng)的退化2、生態(tài)系統(tǒng)的退化成因A森林植被B土壤變化C環(huán)境污染生態(tài)系統(tǒng)的退化A森林植被B土壤變化C環(huán)境污染14生態(tài)系統(tǒng)的退化2、生態(tài)系統(tǒng)的退化成因（1）森林植被

由于人們大量使用木材，特別是用于造紙和飼養(yǎng)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。（自然植被在維持生態(tài)系統(tǒng)平衡中有極為重要意義，自然森林植被的破壞與減少是陸地生態(tài)系統(tǒng)退化的主要原因之一）生態(tài)系統(tǒng)的退化15生態(tài)系統(tǒng)的退化2、生態(tài)系統(tǒng)的退化成因（2）土壤變化土壤的生態(tài)功能：

（1）土壤是地球綠地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)

（2）土壤是地球表層系統(tǒng)自然地理環(huán)境的重要組成部分

（3）土壤是人類農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)基地侵蝕荒漠化石漠化貧瘠化生態(tài)系統(tǒng)的退化土壤的生態(tài)功能：侵蝕荒漠化石漠化貧瘠化16生態(tài)系統(tǒng)的退化2、生態(tài)系統(tǒng)的退化成因（3）環(huán)境污染污染物質(zhì)主要來源于工業(yè)和城市的廢物（廢水、固體廢棄物、廢氣）、農(nóng)藥和化肥，以及放射性物質(zhì)等。未經(jīng)處理的“三廢”不但惡化了環(huán)境，也造成了嚴(yán)重的土地污染、水域的污染和大氣污染。生態(tài)系統(tǒng)的退化1704Part生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)Restorationofecologicalsystem

恢復(fù)生態(tài)學(xué)01生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)案例0204Part生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)Restorationofeco18生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)1、恢復(fù)生態(tài)學(xué)（1）定義

對于恢復(fù)生態(tài)學(xué)的定義有很多，但都包含以下幾個意思：①恢復(fù)生態(tài)學(xué)是一門應(yīng)用與理論研究結(jié)合的科學(xué)；②恢復(fù)生態(tài)學(xué)需要人工干預(yù)；③恢復(fù)工過程可能是自然恢復(fù)、逼近原生生態(tài)系統(tǒng)或根據(jù)人類自己的需要對生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行重建以達(dá)到人類的目的。

（2）形成與發(fā)展①早期階段：起源于100多年前自然資源管理的研究；②建立階段：作為一門學(xué)科開始于20世紀(jì)80年代，之后迅速興起，成為現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的熱點(diǎn)之一；③發(fā)展階段：在近30年內(nèi)，恢復(fù)生態(tài)學(xué)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和完善。生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)19加利福尼亞鼠尾草灌叢(CoastalSageScrub,CSS)群落分布于太平洋沿岸的狹長區(qū)域，自舊金山(SanFrancisco)和拉斐特(Lafayette)向下貫穿圣地亞哥(SanDiego)到達(dá)加州南部內(nèi)陸和河岸，屬低海拔海洋氣候區(qū)。CSS可以使群落中的其他植物在松散的沙土中得以固定，同時(shí)發(fā)揮固氮作用，并且也是很好的群落健康知識生物。CSS群落物種豐富，形成獨(dú)特的生境，是許多珍稀動物的重要棲息地。再將觀賞呈鑲嵌狀，常處于生物地理過渡區(qū)。案例：美國南加利福尼亞鼠尾草灌叢恢復(fù)加利福尼亞鼠尾草灌叢(CoastalSageScrub,20由于城市化、頻繁火災(zāi)、外來物種入侵、氮素沉積及其他干擾，CSS物種豐富度不斷降低，密度急劇下降，破碎化嚴(yán)重，40%的CSS消失。大部分棲息地被一年生歐洲草種和外來黑芥菜(Brassianigra)為主的草地所包圍，本地草幾乎消失。連續(xù)性附生植物大面積損失，在一些地區(qū)甚至滅絕。20世紀(jì)90年代初，CSS中超過60中維管植物、超過30種動物稀少甚至瀕危。

曾經(jīng)，CSS覆蓋了加州海岸低地約2.5%的面積，并擴(kuò)展到加利福尼亞巴扎(Baja)太平洋海岸。01工程背景由于城市化、頻繁火災(zāi)、外來物種入侵、氮素沉積及其他干擾，CS21標(biāo)準(zhǔn)及經(jīng)驗(yàn)方法早期的CSS恢復(fù)多采用苗圃盆栽植物與水力播種聯(lián)用的方法。以灌叢物種作為標(biāo)準(zhǔn)模板，使用容積為3.785L的盆栽植物，并在其中植入菌根進(jìn)行培植。此法目前仍是CSS恢復(fù)的重要途徑，但對鄰居群落及本地種子資源的關(guān)注和要求越來越多。※水力播種：即將本地種子與水混合噴撒于恢復(fù)地段。在低營養(yǎng)條件下，起到肥料的作用，同時(shí)發(fā)揮護(hù)根作用。這種方法減少了短期的侵蝕，但很可能造成種子提前萌發(fā)，導(dǎo)致快速死亡；種子不能與土壤接觸；或出現(xiàn)野生環(huán)境中不存在的隨機(jī)組合等。02恢復(fù)和保護(hù)措施標(biāo)準(zhǔn)及經(jīng)驗(yàn)方法早期的CSS恢復(fù)多采用苗圃盆栽植物與水力播種聯(lián)22選擇恢復(fù)模板01種子收集02恢復(fù)的具體過程選擇與恢復(fù)地照射量、坡度和土壤條件相似的自然區(qū)域，通過樣線、樣方和數(shù)字?jǐn)z影來記錄其自然特征，為恢復(fù)和檢測提供數(shù)據(jù)。可選擇較大模板群落的植物集群的鑲嵌模式作為基礎(chǔ)，進(jìn)行仿真的、適當(dāng)比例的設(shè)計(jì)，后進(jìn)行恢復(fù)種植。具有更高的生態(tài)相似性。01種子最好來自本地或光照量、土壤類型、坡度相近的地段，以保證種子的本地化。種植03外來種的處理04種子收集后，采用水力播種、機(jī)械播種法或人工撒種進(jìn)行播種。也可將種子在本地苗圃培育后移植。模擬自然狀態(tài)按壟進(jìn)行種植，每壟1~2m寬，兩壟間隔3~8m寬。外來者入侵是CSS恢復(fù)的一個威脅。外來草阻礙了本地灌木叢的擴(kuò)張，大量的外來種子還會改變食谷物類動物的食物鏈。抑制的主要方式：人工除雜草、刈割和火燒等方法選擇恢復(fù)模板01種子收集02恢復(fù)的具體過程選擇與恢復(fù)地照射量23搶救性移植采用移植的方法對即將遭到破壞的棲息地進(jìn)行保護(hù)的方法越來越受到關(guān)注，此法對已知基因的植物恢復(fù)益處很多，但仍處于實(shí)驗(yàn)階段。作為移植來源地的CSS群落具有許多重要的價(jià)值：種子資源；植物補(bǔ)充或秧苗資源；成熟的冠層資源，移植植物時(shí)可以帶來附生植物和無脊椎動物等；基因的完整性，種子、秧苗及成年植物來自于同一個地點(diǎn)；土壤，帶來真菌以及偏僻地區(qū)的種群。其作為恢復(fù)點(diǎn)的價(jià)值：種子資源，移植植物時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)以外的種子，可以收集備用；秧苗資源；吸引鳥類、哺乳動物以及無脊椎動物利用移植的冠層作為臨時(shí)的棲息地；野生冠層植物跳躍式恢復(fù)。搶救性移植采用移植的方法對即將遭到破壞的棲息地進(jìn)行保護(hù)的方法2403恢復(fù)效果與評價(jià)經(jīng)過五年的恢復(fù)，大部分CSS的冠層部分得到回復(fù)，群落物種豐富度