第七章-北美地區(qū)的典型案例-恢復(fù)生態(tài)學(xué)課件

第七章北美地區(qū)的典型案例第一節(jié)北美大平原草地恢復(fù)管理工程第二節(jié)

美國(guó)舊金山海灣海岸帶恢復(fù)工程第三節(jié)加拿大安大略省沼澤濕地恢復(fù)管理工程N(yùn)orthAmericanGrasslandsMap(In:TallgrassPrairie,JohnMadson

usedwithpermissionfromFalconPublishing）北美草原圖（一）高草普列利即高草區(qū),包括從加拿大到墨西哥灣的廣大地區(qū);年降水量600~1000mm,年蒸發(fā)量1500~1900mm,生長(zhǎng)季4~

9月,草叢高度達(dá)1.5~

2m;特征植物:小須芒草、大須芒草,在干旱地區(qū)則多為中生草本,干草產(chǎn)量為2470~7400kg/hm2;現(xiàn)多已變?yōu)楦弋a(chǎn)的玉米帶，對(duì)美國(guó)的畜牧業(yè)發(fā)展起支柱作用。一、北美大平原簡(jiǎn)介（二）低草普列利又稱低草區(qū)，從落基山山麓地帶向東延伸，在100°W附近與高草區(qū)相連，北自加拿大南至新墨西哥州與德克薩斯州中部，然后過(guò)渡到荒漠－禾草區(qū);年降水量250~650mm,大部分布于4—9月;天然植被以格蘭馬草、野牛草為主，干草產(chǎn)量可達(dá)1700kg/hm2。一、北美大平原簡(jiǎn)介(三)混合普列利又稱荒漠–禾草區(qū),分布于低草區(qū)南側(cè)，從美國(guó)西南部延伸至墨西哥北部;年降水量?jī)H250~500mm,50%~70％集中在夏末,而年蒸發(fā)量一般為2000mm;植物根系廣泛分布于土壤表層，天然植被變化大,除了禾草以外,主要灌木還有牧豆樹(shù)、金合歡、檜屬的小針葉樹(shù)等,干草產(chǎn)量600~2500kg/hm2。一、北美大平原簡(jiǎn)介(一)區(qū)域范圍及自然地理環(huán)境特征面積大約72.26萬(wàn)km2，大致范圍從加拿大南部到墨西哥北部，東到密西西比河，西至落基山脈;大部分地區(qū)的年降水量較少，降水時(shí)空分配極不均衡，長(zhǎng)期干旱，火災(zāi)頻發(fā)。主要植被為草原;混合普列利是這一區(qū)域的主要植被類型，優(yōu)勢(shì)植物種為藍(lán)莖冰草、冰草等。二、北部大平原生態(tài)區(qū)的自然概況北美大草原生態(tài)區(qū)范圍示意圖(改自Forrestetal.,2004)北美大草原生態(tài)區(qū)內(nèi)的美國(guó)公共用地(改自Forrestetal.,2004)（二）生物多樣性特征一些物種已經(jīng)滅絕或?yàn)l臨滅絕;許多草原鳥(niǎo)類的種群數(shù)量也大面積下降;北部大平原生長(zhǎng)著的1595種植物中,許多是這一區(qū)域的特有種,如大平原刺紫草Lappula

cenchrusoides、偏膀胱蘭Lesquerella

arenosavar.arguillosa等；北美大平原上的1100中動(dòng)物,約一半生活在北部。其中73種瀕危動(dòng)物中,北部大平原的瀕危動(dòng)物就占據(jù)了鳥(niǎo)類的92%、哺乳動(dòng)物的19%、爬行和兩棲類動(dòng)物的50%、魚(yú)類的18%。二、北部大平原生態(tài)區(qū)的自然概況（三）原生植物群落及草原低草區(qū)群落，混合普列利區(qū)域的典型群落及木本植物群落草原易受火燒、放牧以及干旱的干擾目前北美大約三分之二的混合普列利及低草普列利已被開(kāi)墾，以至于大平原被認(rèn)為是美國(guó)受威脅最嚴(yán)重的生態(tài)系統(tǒng)之一原生的草地尚未被開(kāi)墾，提供賴以生存的生境，也可作為“碳庫(kù)”有著重要的生態(tài)價(jià)值二、北部大平原生態(tài)區(qū)的自然概況北美大草原生態(tài)區(qū)內(nèi)的尚未開(kāi)墾的草地(改自Forrestetal.,2004)恢復(fù)大平原上所有特有的生物群落；恢復(fù)和保持那些對(duì)于生物及其群落的繁殖、維持有著生態(tài)價(jià)值的相互作用及進(jìn)化機(jī)制維持物種的有效種群數(shù)量；保留足夠大的天然生境以保證生態(tài)系統(tǒng)在大范圍干擾與長(zhǎng)期變化后能夠自我恢復(fù)對(duì)入侵物種進(jìn)行控制；保留本地物種種群間的遷移路徑和廊道盡可能地恢復(fù)滅絕和衰落的原生物種三、北美大平原生態(tài)恢復(fù)重建的主要目標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)：物種分布范圍非常大，區(qū)域的典型格局和過(guò)程以大尺度為主恢復(fù)關(guān)鍵：自然力主要方法：留有足夠大的區(qū)域,以維持天然的物種及其生態(tài)過(guò)程評(píng)價(jià)景觀功能的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要生態(tài)系統(tǒng)和物種的組成及結(jié)構(gòu)首要的環(huán)境機(jī)制有活力的最小面積景觀的連接度四、生態(tài)恢復(fù)的主要方法（一）關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)和物種的恢復(fù)與保護(hù)恢復(fù)草原土撥鼠的種群數(shù)量恢復(fù)野牛種群數(shù)量沙漠松雞（Centrocercus

urophasianus）等幾種草原鳥(niǎo)類也被作為北美大平原的關(guān)鍵物種，被納入保護(hù)范圍四、生態(tài)恢復(fù)的主要方法（二）生境恢復(fù)的重要機(jī)制火：是維持北美大平原物種組成及生態(tài)過(guò)程的一種自然驅(qū)動(dòng)力;放牧：歷史上野牛的游牧對(duì)草原生態(tài)及景觀形成了重要的影響;干旱：反復(fù)發(fā)生的干旱應(yīng)該是形成北美大平原生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性最重要的干擾機(jī)制之一。四、生態(tài)恢復(fù)的主要方法（三）最小活力面積火災(zāi)與放牧強(qiáng)度之間的相互作用導(dǎo)致了演替階段和自然環(huán)境特征的相應(yīng)變化，了解清楚它們的關(guān)系才能確定草原保護(hù)所需要的景觀面積。北美大平原的混合普列利：要求將景觀面積保留在1.0×105hm2以上，更為理想的是維持在0.4×106~1.2×106hm2。四、生態(tài)恢復(fù)的主要方法（四）構(gòu)建生態(tài)廊道建立局地和區(qū)域尺度上的定居鳥(niǎo)類和哺乳動(dòng)物，遷徙鳥(niǎo)類與無(wú)脊椎動(dòng)物的遷移廊道，以及植物潛在的擴(kuò)散途徑;預(yù)留動(dòng)植物對(duì)于全球氣候變化所做海拔與緯度方向上的適應(yīng)性調(diào)整的緩沖區(qū)域;對(duì)于全球變化的潛在影響也需要考慮.四、生態(tài)恢復(fù)的主要方法（五）控制外來(lái)物種美國(guó)已通過(guò)了很多控制外來(lái)生物入侵的法案，如植物檢疫法、動(dòng)物損害控制法、聯(lián)邦植物害蟲(chóng)法、國(guó)家環(huán)境政策法、瀕危物種保護(hù)法和聯(lián)邦雜草防治法等;北美大平原也很關(guān)注外來(lái)物種對(duì)草原生物多樣性的影響。目前主要是通過(guò)相關(guān)的管理措施，使用火燒等自然機(jī)制遏制物種入侵。四、生態(tài)恢復(fù)的主要方法擴(kuò)大指定為保護(hù)區(qū)或是基于生物多樣性保護(hù)管理的土地面積;加強(qiáng)對(duì)景觀的生態(tài)適宜性管理，制止草原本土物種的進(jìn)一步損失;控制外來(lái)動(dòng)植物種擴(kuò)散;擴(kuò)大恢復(fù)和維持原始草原生境以及物種多樣性的放牧活動(dòng);恢復(fù)原生物種種群數(shù)量，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的功能五、短期內(nèi)強(qiáng)化大平原景觀保護(hù)的途徑第二節(jié)

美國(guó)舊金山海灣

海岸帶恢復(fù)工程舊金山海灣三角洲是美國(guó)西海岸最大的河口，也是太平洋西海岸最具生物價(jià)值的一個(gè)港灣舊金山灣由蘇珊灣區(qū)（Suisun）、北灣區(qū)（SanPablo）、中心灣區(qū)和南灣區(qū)四個(gè)子灣區(qū)組成港口自然條件優(yōu)越灣內(nèi)潮差較小，南流的薩克拉門托河（Sacramentoriver）和北流的圣華金河（SanJoaquin）在城市附近匯合后，向西注入舊金山灣一、舊金山海灣三角洲的區(qū)位功能SanFrancisco灣子灣區(qū)分布示意圖（改自TBI,1998）三角洲區(qū)域蘇珊灣區(qū)北灣區(qū)中心灣區(qū)南灣區(qū)SanFrancisco海灣的生態(tài)功能海灣三角洲接受加利福尼亞州40%的徑流水量，提供飲用水和農(nóng)業(yè)用水，為750多種動(dòng)植物提供生存環(huán)境;囊括了美國(guó)現(xiàn)存90%的海岸濕地，是重要的水禽家園及海鳥(niǎo)遷徙的中轉(zhuǎn)站及食物補(bǔ)給點(diǎn);為約50種被美國(guó)政府或加利福尼亞州政府列為珍稀瀕危的物種（包括26種動(dòng)物和22種植物）提供了重要的棲息地。一、舊金山海灣三角洲的區(qū)位功能(一)濕地喪失自18世紀(jì)中葉以來(lái),大面積的潮灘草澤被填平作為城市發(fā)展的建設(shè)用地,或者進(jìn)行鹽業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn);過(guò)去的150年里,潮灘濕地減少了78%,潮間帶泥灘減少了42%,季節(jié)性濕地則減少了近75%,海灣沿線的海岸生境減少了95%,整個(gè)流域的河岸生境較150年前減少了84%;濕地生態(tài)系統(tǒng)的破壞導(dǎo)致魚(yú)類以及野生動(dòng)物種群,還有海灣的生態(tài)健康都受到了威脅.二、海灣的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題(二)淡水補(bǔ)給減少中央河谷的灌溉工程及上游大量的水庫(kù)和溝渠，分流了大量淡水，減少了匯入舊金山灣的淡水徑流量；匯入海灣水量減少,使得低鹽度的河口生境上溯了15km,導(dǎo)致灣區(qū)幾種魚(yú)類的數(shù)量減少了3倍。二、海灣的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題(三)水質(zhì)下降舊金山灣作為美國(guó)最大的城市化海灣，受到了大量的城市、工業(yè)以及農(nóng)業(yè)污染污染物對(duì)海灣周圍的動(dòng)植物、人居生活造成影響，同時(shí)也降低了生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力以及健康狀況有毒化學(xué)污染物仍然是影響海灣水質(zhì)的主要問(wèn)題南灣及北灣是海灣中受污染最為嚴(yán)重的區(qū)域二、海灣的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題(四)食物網(wǎng)受損從1976年至今，蘇珊灣的浮游生物量已降低了80%，小型浮游動(dòng)物在1974–2001年間減少了98%，海灣原生的大型浮游動(dòng)物新糠蝦幾乎從蘇珊灣中絕跡，且浮游動(dòng)物的平均大小自1974年以來(lái)下降了80%；食物網(wǎng)的巨大變化源于20世紀(jì)70年代中期的淡水補(bǔ)給減少以及外來(lái)物種的入侵。二、海灣的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題(五)魚(yú)類產(chǎn)量下降海灣是重要的漁業(yè)水產(chǎn)中心。然而，1980–2001年間,原生魚(yú)類的產(chǎn)量下降了50%;長(zhǎng)鰭香魚(yú)（Spirinchus

thaleichthys）和三角洲香魚(yú)的數(shù)量在1980–1990年間下降了90%。二、海灣的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題舊金山海灣生態(tài)恢復(fù)的主要目標(biāo)就是恢復(fù)海灣（也包括Sacramento-SanJoaquin三角洲）的生態(tài)健康以及水資源供應(yīng)，具體可分為四個(gè)方面:(一)濕地恢復(fù)主要是保護(hù)、恢復(fù)及增加濕地、河岸生態(tài)系統(tǒng)以及相關(guān)高地面積；同時(shí)加強(qiáng)對(duì)海灣生境、季節(jié)性濕地、河湖和相關(guān)高地的管理；并支持生態(tài)恢復(fù)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)與評(píng)估，以及相關(guān)的研究三、海灣生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)(二)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)提高水生生境以及陸地生境的質(zhì)量,從而維護(hù)海灣及其三角洲的生態(tài)功能以支持海灣多樣的動(dòng)植物種群及其可持續(xù)發(fā)展(三)水質(zhì)恢復(fù)提高整個(gè)流域的水質(zhì)狀況,以保障為海灣居民提供清潔、可靠、經(jīng)濟(jì)上可以承受的飲用水,同時(shí)促進(jìn)海灣及其三角洲生態(tài)系統(tǒng)的健康(四)淡水供給的調(diào)控緩解三角洲水資源供應(yīng)不足及分配不合理的狀況,提高水資源的供給,有效靈活地利用水資源三、海灣生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)從整個(gè)流域的地理區(qū)域上進(jìn)行恢復(fù)。包括：1.重建，即部分的恢復(fù)，在一定區(qū)域或者范圍內(nèi)對(duì)一些特別重要的生態(tài)特征進(jìn)行恢復(fù)，如提高種群水平、生物量或者產(chǎn)出等。2.完全恢復(fù)，即在劃定區(qū)域范圍內(nèi)對(duì)整個(gè)生態(tài)的完整性進(jìn)行恢復(fù)。四、海灣生態(tài)恢復(fù)的主要技術(shù)方法有關(guān)的海灣生態(tài)恢復(fù)研究與嘗試：其中具有代表性的項(xiàng)目是由聯(lián)邦政府和州政府聯(lián)合進(jìn)行的舊金山灣區(qū)及三角洲地區(qū)水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目（CALFEDBay-DeltaProgram）。該項(xiàng)目主要從水質(zhì)監(jiān)控、水資源管理與調(diào)控、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、水利工程管理幾個(gè)方面來(lái)實(shí)施。另外，如拯救海灣行動(dòng)以及舊金山灣聯(lián)合行動(dòng)等，開(kāi)展了多項(xiàng)針對(duì)海灣濕地的生態(tài)恢復(fù)項(xiàng)目四、海灣生態(tài)恢復(fù)的主要技術(shù)方法(一)典型濕地生境的恢復(fù)構(gòu)建海灣濕地指數(shù)體系，評(píng)估濕地的健康狀況，確定海灣生境恢復(fù)的具體目標(biāo)制定出非常詳細(xì)的分區(qū)域分類型的濕地恢復(fù)計(jì)劃，并區(qū)分了恢復(fù)與強(qiáng)化兩個(gè)層面來(lái)實(shí)施和開(kāi)展?jié)竦鼗謴?fù)行動(dòng)四、海灣生態(tài)恢復(fù)的主要技術(shù)方法執(zhí)行亞區(qū)蘇珊灣區(qū)(SuisunBay)北灣區(qū)

(SanPabloBay)中心灣區(qū)(CentralBay)南灣區(qū)(SouthBay)圣馬刁海岸區(qū)(SanMateocoast)恢復(fù)強(qiáng)化恢復(fù)強(qiáng)化恢復(fù)強(qiáng)化恢復(fù)強(qiáng)化恢復(fù)強(qiáng)化海灣濕地8098096070526116191619647516997——季節(jié)性濕地40524281619485604054051619——河湖濕地405161940516194051214809445212142023亞區(qū)累計(jì)16194856809476892023323776892306712142023舊金山灣濕地恢復(fù)的詳細(xì)目標(biāo)（引自SFEI,1999;面積單位:hm2）

(二)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)建立生態(tài)指數(shù),評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)的生境結(jié)構(gòu)、生物群落組成、基本的水文地質(zhì)與生態(tài)過(guò)程,為生態(tài)系統(tǒng)有效恢復(fù)提供科學(xué)參考;海灣生態(tài)指數(shù)，從生境、淡水補(bǔ)給、水質(zhì)、食物網(wǎng)、貝類、魚(yú)類、休閑、飲用水、管理9個(gè)方面;具體評(píng)估指標(biāo)隨著海灣生態(tài)系統(tǒng)的變化進(jìn)行調(diào)整.四、海灣生態(tài)恢復(fù)的主要技術(shù)方法TheBayInstitute(TBI)2005.TheBayInstituteEcologicalScorecard:SanFranciscoBayIndex2005./news.htm

(三)整個(gè)流域的水資源管理CALFED計(jì)劃：通過(guò)對(duì)海灣三角洲及其支流進(jìn)行統(tǒng)一管理，緩和水資源矛盾CALFED包括了1000多個(gè)計(jì)劃和工程，主要解決水質(zhì)、供水保障、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、流域水利工程四個(gè)領(lǐng)域的問(wèn)題其中的供水可靠性項(xiàng)目由環(huán)境需水量的估算、水資源儲(chǔ)備、水資源輸送、水資源轉(zhuǎn)化和水資源利用效率五個(gè)子部分組成四、海灣生態(tài)恢復(fù)的主要技術(shù)方法生境恢復(fù)淡水恢復(fù)食物鏈恢復(fù)水質(zhì)恢復(fù)其他方面的恢復(fù)五、生態(tài)恢復(fù)的成效TheBayInstitute(TBI)2005.TheBayInstituteEcologicalScorecard:SanFranciscoBayIndex2005./news.htm

第三節(jié)加拿大安大略省沼澤

濕地恢復(fù)管理工程全世界濕地約5.14×108hm2，加拿大濕地面積約有1.27×108hm2，占全世界濕地面積的24%以上，居世界首位加拿大安大略省，濕地面積約2.3×105~2.9×105km2，約占加拿大濕地面積的23%，占世界濕地面積的6%大部分濕地位于安大略省北部，南部區(qū)域的濕地約有12%分布于五大湖地區(qū)到20世紀(jì)80年代，這些濕地面積的68%都被轉(zhuǎn)為他用一、加拿大安大略省的濕地概況http://wetlands.cfl.scf.rncan.gc.ca/regions/distribution-eng.asphttp://atlas.nrcan.gc.ca/site/english/learningresources/theme_modules/wetlands/index.html#facts

安大略省的濕地主要有四種類型草本沼澤（marshes）木本沼澤（swamps）泥炭沼澤（bogs）淹水沼澤（fens）fensbogsswampsmarshes

退化濕地的恢復(fù)與重建是指讓濕地的土壤、水文、植被以及生境狀況能夠回復(fù)到人類活動(dòng)擾動(dòng)之前的天然狀況。濕地恢復(fù)的目標(biāo)一般有以下幾個(gè)方面：提高水質(zhì)優(yōu)化魚(yú)類種群，提高部分種類的生物多樣性恢復(fù)水生植物群落創(chuàng)建適宜的生境提高濕地的休閑、教育價(jià)值等二、濕地生態(tài)恢復(fù)的主要目標(biāo)

恢復(fù)濕地并非只是重建一個(gè)濕地的景觀,同時(shí)也必須恢復(fù)其功能。濕地重建時(shí)通常要考慮：濕地在其所處的水系中的位置濕地是否有植被重建的天然來(lái)源（如種子庫(kù)）及其質(zhì)量如何濕地與區(qū)域的水位之間的聯(lián)系濕地淤泥的情況要維持新的濕地植被群落所需調(diào)整的水位狀況等三、濕地恢復(fù)的主要技術(shù)（一）河流重建（二）退化濕地的恢復(fù)（三）再造新的濕地（四）構(gòu)建島嶼和沙嘴（五）濕地植被的恢復(fù)三、濕地恢復(fù)的主要技術(shù)(一)河流重建如Collingwood港的黑灰溪(BlackAshCreek),運(yùn)用自然物質(zhì)(生物工程)重建自然河流(二)退化濕地的恢復(fù)OshawaSecond