養(yǎng)殖水域生態(tài)學(xué)-全球變化與生態(tài)恢復(fù)教學(xué)教程

養(yǎng)殖水域生態(tài)學(xué)第15章全球變化與生態(tài)恢復(fù)第一節(jié)全球變化全球變化（globalchange）是指地球生態(tài)系統(tǒng)在自然和人為影響下出現(xiàn)的可能改變地球承載生物能力的全球環(huán)境變化，包括全球氣候變化、溫室效應(yīng)、環(huán)境污染、生態(tài)退化等人類生態(tài)環(huán)境的變化。1992年在巴西里約熱內(nèi)盧召開的聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會上提出了《氣候變化框架公約》，列出全球變化項(xiàng)目除全球氣候變化外，還包括全球人口增長、土地利用和覆蓋的變化、大氣成分變化、營養(yǎng)物質(zhì)生物地化循環(huán)變化、生物多樣性喪失等方面。這些變化是相互作用的。l四、生態(tài)工程生態(tài)工程是應(yīng)用生態(tài)學(xué)中一門多學(xué)科滲透的新的分支學(xué)科。生態(tài)工程一詞是我國學(xué)者馬世駿（1954）提出的，而公認(rèn)的生態(tài)工程思想和生態(tài)工程(ecologicalengineering，ecoengineering)名詞僅在30年前才提出。馬世駿(1984)為生態(tài)工程下的定義是：“生態(tài)工程是應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理、結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，結(jié)合系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法，設(shè)計的促進(jìn)分層多級利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。生態(tài)工程的目標(biāo)就是在促進(jìn)自然界良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防治環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益同步發(fā)展?！鄙鷳B(tài)工程與環(huán)境工程的最大區(qū)別在于：生態(tài)工程考慮利用生態(tài)系統(tǒng)的自我設(shè)計特點(diǎn)，是有利于人類和自然兩者的設(shè)計。而環(huán)境工程則是利用一系列科學(xué)原理，去凈化或防治環(huán)境污染。與傳統(tǒng)工程相比，生態(tài)工程是一類低消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系。(一)生態(tài)工程學(xué)原理運(yùn)用生態(tài)控制論原理去促進(jìn)資源的綜合利用、環(huán)境的綜合整治及人類社會的綜合發(fā)展是生態(tài)工程的核心。我國學(xué)者(馬世駿，19865顏京松，1986；Ma和Yan，19895，Yan等，1992)在系統(tǒng)生態(tài)學(xué)理論的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國樸素的生態(tài)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，把生態(tài)工程原理總結(jié)為整體、協(xié)調(diào)、自生、再生循環(huán)等基本原理。生態(tài)工程是以整體觀為指導(dǎo)，在系統(tǒng)水平上來研究，整體調(diào)控為處理手段。雖然這樣研究與處理是比較困難的，但卻是必要的。整體理論是綜合了解系統(tǒng)，如生物圈、生態(tài)系統(tǒng)整體性質(zhì)，及解決受脅區(qū)域以致全球生態(tài)失調(diào)問題的必要基礎(chǔ)。當(dāng)然這并不意味對組成成分的研究和處理是多余的，因?yàn)閷Ω鞒煞值男再|(zhì)及其他成分相互關(guān)系的了解越多，對系統(tǒng)的整體性質(zhì)就能更好的了解。由于生態(tài)系統(tǒng)長期演化與發(fā)展的結(jié)果，在一定時期內(nèi)均具有相對穩(wěn)定而協(xié)調(diào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能。然而，任何超越一個生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的外來干涉，均可破壞結(jié)構(gòu)間協(xié)調(diào)、或功能間協(xié)調(diào)、或結(jié)構(gòu)與功能間協(xié)調(diào)，導(dǎo)致該生態(tài)系統(tǒng)的原有性質(zhì)及整體功能的破壞和改變。因而，維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)性是生態(tài)工程的重要原則。自生原理(self—resiliency)包括自我組織(self—organization)、自我優(yōu)化(self-optimum)、自我調(diào)節(jié)(self—regulation)、自我再生(self—regeneration)、自我繁殖(self—reproduction)和自我設(shè)計(self—design)等一系列機(jī)制。自然生態(tài)系統(tǒng)的自我設(shè)計能力是生態(tài)工程中最主要的基本原理之一。通過設(shè)計，能很好地適應(yīng)對系統(tǒng)施加影響的周圍環(huán)境，同時系統(tǒng)也能經(jīng)過操作，使周圍的理化環(huán)境變得更為適宜。在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中，每一個環(huán)節(jié)是給予者，也是受納者，循環(huán)是往復(fù)循環(huán)，周而復(fù)始。正是由于這些生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的小循環(huán)和地球上的生物地球化學(xué)大循環(huán)，保障了存在于地球上的物質(zhì)供給，通過遷移轉(zhuǎn)化及循環(huán)，使可再生資源取之不盡，用之不竭。但是，當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)受到破壞，從循環(huán)論的觀點(diǎn)看，是廢物大量產(chǎn)生或某些再生資源開發(fā)過度，而阻滯、干擾了正常的循環(huán)道路，循環(huán)失調(diào)與失衡，導(dǎo)致大量廢物的產(chǎn)生，最終造成污染、環(huán)境破壞。生態(tài)工程就是要采取措施，調(diào)整循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的各個環(huán)節(jié)及途徑，協(xié)調(diào)這些環(huán)節(jié)的輸入、轉(zhuǎn)化與輸出的物質(zhì)的量，使廢物資源化，為物質(zhì)生產(chǎn)和生物再生提供更多機(jī)會，變廢為寶，化害為利。(二)濕地生態(tài)恢復(fù)的生態(tài)工程實(shí)例我國生態(tài)退化形勢嚴(yán)峻，生態(tài)恢復(fù)勢在必行：首先，我國生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜多樣，又因人口眾多，開發(fā)歷史悠久，各類生態(tài)系統(tǒng)都受到不同程度的干擾和破壞，有的甚至十分嚴(yán)重，亟待恢復(fù)和重建，需要通過對各種自然和人為影響因素的分析，找出扭轉(zhuǎn)逆行演替的途徑和方法，加速退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。這里僅以一個生態(tài)恢復(fù)的實(shí)例來說明生態(tài)恢復(fù)實(shí)踐的過程以及在這個過程所體現(xiàn)出來的恢復(fù)生態(tài)學(xué)原理。濕地生態(tài)工程是利用濕地的水文和化學(xué)物質(zhì)儲存器的特點(diǎn)，所設(shè)計的控制過剩營養(yǎng)物、沉積物和污染物，并且改善水質(zhì)的工程；或利用上述特點(diǎn)綜合整治低洼濕地，使其結(jié)構(gòu)能得到改善和恢復(fù)，成為良性生產(chǎn)—生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)工程。通過濕地生態(tài)系統(tǒng)特有的缺氧還原條件、枯枝葉覆蓋層很厚的環(huán)境而發(fā)生了一系列系統(tǒng)生物地球化學(xué)過程，這不僅對個別的濕地系統(tǒng)，而且對全球性的物質(zhì)循環(huán)，起著重要的平衡作用。正是這一物質(zhì)平衡原則下的系統(tǒng)生化過程，是改變生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的極佳的天然工具。山東禹城和高青鹽堿洼地綜合整治生態(tài)工程就是一個很好的范例。禹城和高青屬黃河沖積平原，以大面積鹽堿地、低洼地為特色，原屬我國黃淮海平原的中低產(chǎn)農(nóng)業(yè)區(qū)。從1966年開始，中國科學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、青島海洋大學(xué)等大批專家在這里實(shí)施了兩項(xiàng)生態(tài)恢復(fù)工程，收到了很好的效果。(1)臺田—魚塘系統(tǒng)：在鹽堿洼地實(shí)施挖塘造臺田工程，挖掘下層土覆蓋在鹽堿表土上，造成了壘起的臺田(高程20m左右)，在0—20cm的耕作層內(nèi)，土壤毛細(xì)管系統(tǒng)被破壞，加上天然淋溶，鹽分主要向下運(yùn)動，及時種植有關(guān)谷物，立苗后