恢复生态学 第一章 绪论.ppt

,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,恢复生态学,主讲：邵新庆,中国农业大学动物科技学院,恢复生态学是一门关于生态恢复的学科。恢复生态学是生态学的分支学科，但它又是环境学、地理学、林学、农学、草地学、湿地学、海洋学等多学科的交叉学科，属于应用生态学的范畴，具有较强的理论性和实践性。,前 言,课程学习要求,1,.授课对象,:,环境科学、生态学、地理学、草地科学、农林科学相关专业的本科生、研究生,2.,课时安排,:24,学时，周,4,学时,3.,授课方式：课堂讲授、课外作业及外出实习相结合，课堂提问与课后讨论相结合，课程讲授与专题讨论相结合,4,.,考试方式：以期终笔试为主（,60%,），平时测验与随堂考试以一定比例计入成绩（,40%,）,5,.,授课要求：教师授课与学生互动密切配合,参考书,董世魁，邵新庆等编，,恢复生态学,，北京,:,高等教育出版社,任海，彭少麟,.,恢复生态学导论,.,北京,:,科学出版社,.,戈峰,.,现代生态学,.,北京,:,科学出版社,.,孙儒泳，李庆芬，牛翠娟等,.,基础生态学,.,北京,:,高等教育出版社,.,李洪远，鞠美庭,.,生态恢复的原理与实践,.,北京,:,化学工业出版社,课程结构目录,第一篇 恢复生态学原理与基础,第一章 绪论,第二章 理论生态学基础,第三章 应用生态学基础,第二篇 恢复生态学原理的应用与实践,第四章 种群和群落的生态恢复实践,第五章 陆域生态系统的恢复重建,第六章 水域与湿地生态系统的恢复重建,课程结构,第三篇 全球生态恢复的典型案例,第七章 北美地区的典型案例,第八章 欧洲地区的典型案例,第九章 非洲地区的典型案例,第十章 亚澳地区的典型案例,第十一章 中国生态恢复的典型案例,第四篇 与恢复生态学发展密切相关的前缘科学领域,第十二章 生态系统服务与健康管理,第十三章 全球变化与响应对策,第十四章 可持续发展与生态环境保护,第一篇 恢复生态学,原理与基础,第一章 绪 论,第一节 恢复生态学的概念与内涵,第二节 恢复生态学诞生的背景与意义,第三节 恢复生态学的内容与目标,第四节 恢复生态学的发展历史与现状,第一节 恢复生态学的,概念与内涵,11,一、恢复生态学的定义与属性,研究生态系统自身的性质、受损机理及修复过程的科学（,Jordan et al.,1987,）。,研究生态整合性的恢复和管理过程的科学（国际恢复生态学会，,1995,）。,研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的技术与方法、生态学过程与机理的科学（余作岳，,1996,）。,研究生态系统退化机理、恢复机制和管理过程的科学（董世魁，,2009,）。,（一）,定义,12,（二）,属性,从学科属性上讲，恢复生态是一门新的学科，是涵盖自然科学、社会学、经济学、艺术学和哲学等领域的综合学科。,一、恢复生态学的定义与属性,13,二、生态恢复的概念与内涵,（一）狭义概念,再造自然群落的过程,(Diamond,1987),。,组装并试验群落如何工作的过程,(Jordan et al.1987),。,使受损生态系统恢复到受干扰前状态的过程,(Cairns,1,9,92,),。,修复被人类损坏的原生生态系统的多样性及动态的过程,(,国际恢复生态学会,1994),。,14,维持生态系统健康及更新的过程,(,国际恢复生态学会，,1995),。,使受损生态系统恢复到较接近其受干扰前或历史上的状态的过程,(,美国自然资源委员会，,1995,;,Jordan,1995),。,重建某区域历史上有的植物和动物群落，而且保持生态系统和人类传统文化功能的持续性的过程,(Hobbs&Norton,1996),。,二、生态恢复的概念与内涵,（一）狭义概念,15,（二）广义概念,1.,重建,(Rehabilitation),2.,改良,(Reclamation),3.,修补,(Remedy),4.,更新,(Renewal),5.,再植,(Revegetation),二、生态恢复的概念与内涵,结构与功能,16,退化,修复,恢复,退化生态系统,未退化生态系统,改良（更替）,自然过程（初级演替）,缓解：任何一种减缓或抑制退化的生态恢复，即重建、改良甚至改造为其他生态系统,生态系统功能（生物量、养分）,生态系统结构（物种组成、复杂度等）,从生态系统结构和功能特征说明退化生态系统恢复的方式，其中生态恢复是指将生态系统的结构和功能恢复最初或原来的状态（改自,Urbanska,等，,1997,）,17,表,1-,1,不同导向（尺度）的生态恢复定义（孙书存和包维楷，,2005,）,强调重点,定义举例,优点,目标导向,（狭义生态恢复）,一个生态系统向接近于干扰前状态的回归,提出了寻找接近干扰前状态的参照系统问题,强调对生态比较的参数选择,确定生态演替中的问题,过程导向,（广义生态恢复）,修复人类对当地生态系统多样性和动态损害的过程,包括了生态损害的社会要素,强调社区行动在恢复中的作用,认识到恢复在干扰和社会状况中的限制,（三）生态恢复定义的分类,二、生态恢复的概念与内涵,第二节 恢复生态学诞生的,背景与意义,一、全球生态退化问题,（一）全球生态退化现状,目前，全球,43%,的陆地生态系统生产能力下降，为人类社会提供的生态服务减少。,科技进步？干扰！,（二）中国生态退化现状,表,1-,2,中国主要生态系统及其退化生态系统面积（任海和彭少麟,2001,）,生态系统类型,总面积,（百万,hm,2,）,退化总面积,（百万,hm,2,）,比例（,%,）,农田,140,28,20,草地,400,132,33,林地,165.2,31.2,25,荒漠,0.130,-,-,淡水水面,0.743,0.245,32,废弃矿地,2,-,-,一、全球生态退化问题,2026/1/31 周六,21,森林退化,森林资源数量型增长，质量型下降；结构简单，生物多样性低；生态系统服务功能降低,我国林分的每公顷蓄集量仅为,78.06m,3,人工林每公顷蓄集量只有,35m,3,，远低于,114m,3,/hm,2,的世界平均水平,2026/1/31 周六,22,草地退化,目前，我国,90,的草地存在不同程度的退化，其中中度退化以上的草地面积将近一半,全国“三化”草地面积已达,1.35,亿,hm,2,，并且每年还在以,200,万,hm,2,的速度增加,2026/1/31 周六,23,荒漠化严重,我国干旱、半干旱地区，即可能发生沙漠化的地区的总面积,是,256.6,万,km,2,，占国土总面积的,26.7,90,年代后期，我国沙漠化的扩展速度已达每年,3436km,2,不仅沙漠化面积急剧增加，沙化的强度也在增强,2026/1/31 周六,24,水土流失,一方治理多方破坏，点上治理面上破坏，部分地区破坏大于治理,90,年代末全国水土流失面积,165,万,km,2,2026/1/31 周六,25,湿地退化,不合理的开发利用导致湿地面积锐减,湿地生态环境恶化，生物多样性减少，污染日益严重,湿地生态系统调蓄洪水、生物多样性维持、净化污染以及物质产出等各项生态服务功能日益下降,2026/1/31 周六,26,冰川退缩,冰川和冰盖进一步退缩,海平面升高,0.09-0.88,米,2026/1/31 周六,27,生物多样性锐减,有害物种入侵，约有,200,余种，全国大多数自然保护区都有外来物种入侵,联合国,国际濒危物种贸易公约,列出的,740,中世界性濒危物种中，我国占,189,种,我国野生水稻、大豆等遗传资源保护不力，,70,以上的野生稻已被破坏,28,(,一,),生态退化的定义及类型,二、生态退化的类型与成因,1,、定义,生态系统结构和功能的破坏和丧失、生态系统的服务功能和能力下降，,称之为生态系统退化,(,李洪远和鞠美庭,2005,);,从景观或区域尺度看，生态系统退化还包括景观生态系统、人类,-,自然复合生态系统结构和功能的破坏,(,章家恩,1999,).,2,、类型,依据成因类型，分为裸地,(,包括原生裸地或次生裸地,),、森林采伐地、弃耕地、沙化地、采矿废弃地和垃圾堆放场等,6,种类型,(,彭少麟,2000,);,根据尺度大小，分为局部生态系统退化、区域生态系统退化和全球生态系统退化,(,章家恩,1999,),；,根据生态系统类型，分为陆地系统退化、水生系统退化、大气系统退化和人类,-,自然复合生态系统退化等,4,个方面。,二、生态退化的类型与成因,(,一,),生态退化的定义及类型,30,人类活动,生态系统,气候变化,直接影响,间接影响,图,1-2,人类活动对生态系统的干扰：通过全球变化产生的间接影响和,生境,破坏产生的直接影响（,Urbanska,et al.,1997,）,（二）生态退化的原因与过程,二、生态退化的类型与成因,2026/1/31 周六,31,表,1-,3,人类对生态系统的干扰方式及效应（李洪远和鞠美庭,2005,）,人为干扰方式,效应,传统劳作方式,对森林和草原植被的砍伐与开垦,植被退化，水土流失加剧，区域环境恶化，生物生境遭破坏，生物多样性丧失,采集,生物资源被破坏，一些物种灭绝,采樵,生态系统能量和养分减少，生物生存活动受阻，草原遭破坏,狩猎和捕捞,种群生殖和繁衍遭破坏，一些物种灭绝，生物性状和数量发生变化,工业污染,水质污染，空气污染，酸雨,新干扰形式（旅游、探险活动）,污染，旅游资源退化,（二）生态退化的原因与过程,二、生态退化的类型与成因,32,森林破坏,草地超载,土地滥垦,工程干扰,环境污染,37,三、生态退化的诊断与控制,退化生态系统,参照系统的确定,生物途径,生境途径,生态系统功能,/,服务功能,景观途径,生态过程途径,诊断途径,诊断指标（体系）的确定,诊断方法确定,单途径单因子诊断法,单途径多因子诊断法,多途径综合诊断法,图,1-3,生态系统退化程度诊断图示（杜晓军等,2003,）,(,一,),生态退化的诊断,(二,),生态退化的控制,理论基础,:,恢复生态学的基础理论,科学保障,:,恢复生态学的方法实践,三、生态退化的诊断与控制,第三节 恢复生态学的,内容与目标,环境恢复,恢复管理,维持管理,内容,激活生态系统的非生物作用过程，为生物群落恢复提供适宜的条件,调节生物学作用过程，促进生态恢复，如重建新的生物群落或恢复严重受损的生物群落,通过管理措施维持生物群落的结构和功能或者促进轻度受损生物群落的恢复过程,尺度,主要是短期人工恢复，也包括人工调控下的长期自然恢复,主要是长期自然恢复，但具体方法取决于生物群落类型及其恢复目标,长期人工管理，主要维持生物群落的结构和功能,对象,主要为非生物因子,主要为生物因子,主要为生物因子,实例,土壤肥力调控、地表（下）水环境调控、侵蚀（水、风蚀）控制等,草地禁牧、杂草控制、补播、刈割等,草地放牧管理、刈割管理、改良管理等,时间序列,短期,长期,景观类型,人工、半人工,半自然、自然,表,1-4,生态恢复学的对象、尺度及内容（引自,Bakker,和,Londo,1998,）,(,一,),恢复生态学的研究范围,一、恢复生态学的主要内容,(,二,),恢复生态学的研究内容,学科属性,主要研究内容,基础理论研究,生态系统结构以及内在的生态学过程与相互作用机制；,生态系统的稳定性、多样性、抗逆性、生产力、恢复力与可持续性；,先锋与顶级生态系统发生、发展机理与演替规律；,不同干扰条件下生态系统的受损过程及其影响机制；,生态系统退化的景观诊断及其评价指标体系；,生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预测；,生态系统健康的维育机理、保护对策及持续管理,应用技术研究,退化生态系统的恢复与重建的关键技术体系；,生态系统结构与功能的优化配置与重构及其调控技术；,物种、生态系统与景观多样性的恢复与维持技术；,生态工程设计与实施技术；,环境规划与景观生态规划技术；,典型退化生态系统恢复的优化模式试验示范与推广,表,1-5,生态恢复学的主要研究内容（引自,Bakker,和,Londo,1998,）,一、恢复生态学的主要内容,二、恢复生态学的基本目标,(,一,),恢复生态学的主要目标,1.,领会恢复生态学的基本原理，掌握恢复生态学的技术与方法；,2.,发挥恢复生态学基本原理在保护自然生态系统保护中的重要价值；,3.,利用恢复生态学方法体系、基本原理恢复退化生态系统，实现自然经济社会的可持续发展。,(,二,),生态恢复的基本目标,1.,增加地表基底稳定性，保证生态系统的持续发展；,2.,恢复植被和土壤，保证植被覆盖和土壤肥力；,3.,增加物种种类和组成，保护生物多样性；,4.,实现生物群落的恢复，提高生态系统的生产力；,5.,减少或控制环境污染，降低生态环境风险；,6.,保护和恢复生态景观，增加视觉和美学效果。,二、恢复生态学的基本目标,1.,受损前的生态描述、物种名录及历史地图；,2.,最近的和历史上的空中和地面照片；,3.,恢复地的遗迹资料；,4.,相似的、未受干扰的对照区的生态描述,标本馆和博物馆的标本记录；,5.,熟悉研究地历史状况的文字或口述记录；,6.,古生态证据如花粉、树木年轮等。,(,三,),生态恢复目标的,参照系统,二、恢复生态学的基本目标,第四节 恢复生态学的,发展历史与现状,一、恢复生态学的发展过程,(,一,),国际生态恢复研究的发展历程,100,年前：山地、森林、草原等自然资源保护利用和管理；,20,世纪初：水土保持、森林砍伐后的恢复（,西欧、北欧,）；,20世纪30年代：,“黑风暴”，“大平原”,干旱农业生态系统的恢复,；,研究方面,20世纪50、60年代：矿山、水土流失治理,；,20世纪70年代：,随着人口增加和经济发展,水体恢复研究,；,20世纪,8,0年代：,全球人口、资源、环境问题日趋严重资源保护、可持续发展与生态恢复；,20世纪,9,0年代：,全球变化与生态恢复；,近几年：生态恢复与生态系统管理。,48,(,二,),国际恢复生态学的发展历程,1975年：在美国召开了“受损生态系统的恢复”国际研讨会，首次探讨了受损生态系统恢复的机理与方法,；,1980年：Cairns主编了受损生态系统的恢复过程一书，8位科学家共同探讨了受损生态系统恢复过程中重要生态学理论和应用问题,；,1984年：美国,威斯康星大学,召开了恢复生态学研讨会，强调了恢复生态学理论与实践的统一,；,一、恢复生态学的发展过程,1985年：Aber和Jordan提出了恢复生态学的术语，并出版“恢复生态学”研究专集,；,1985年：国际恢复生态学会成立,；,1996年：在瑞士召开了第一届世界恢复生态学大会，强调,了,恢复生态学在生态学中的地位,；,目前：,美国、欧洲相继在高等院校和研究所设立了“恢复生态学”学科或研究方向，出版了“恢复生态学”教材或专著，创办了“,恢复生态学,”杂志,，登载恢复生态学方面的文章。,一、恢复生态学的发展过程,(,二,),国际恢复生态学的发展历程,(,三,),我国生态恢复研究的发展历程,20,世纪,50,年代：退化生态系统的定位观测试验和综合整治研究；,1959,年：热带沿海台地的植被恢复研究；,20,世纪,50-60,年代：退化草原的恢复工作；,20,世纪,60,年代：沿海滩涂河岸带侵蚀控制；,一、恢复生态学的发展过程,研究方面,20,世纪,70,年代末：“三北”防护林工程建设；,20,世纪,80,年代，长江、沿海防护林工程建设；,20,世纪,90,年代：开展了退化森林、山地、荒漠,d,等生态系统恢复重建；,20,世纪末至,21,世纪初：天然林保护、退耕还林（草）工程、退牧还草、基本农田建设等生态工程。,一、恢复生态学的发展过程,(,三,),我国生态恢复研究的发展历程,2026/1/31 周六,52,黄土高原自然恢复生长的草被,黄土高原人工恢复林草植被,人工种植的柠条护坡灌木林,黄土高原水平沟隔坡造林,2026/1/31 周六,53,2026/1/31 周六,53,岷江上游水源涵养林的生态恢复,(,四,),我国恢复生态学的发展历程,20,世纪,80,年代：大量有关生态恢复与重建的论文发表，奠定了我国恢复生态学学科发展的基础；,20,世纪,90,年代中期：出版了相关专著，提出了适合中国国情的恢复生态学研究理论和方法体系；,2001,年：任海和彭少麟出版了,恢复生态学导论,一书，系统总结了恢复生态学的理论、方法及案例实践。,一、恢复生态学的发展过程,2001,年：赵晓英等编著了,恢复生态学,生态恢复的原理与方法,。,2005,年：编辑出版了,恢复生态学,专著；,2005,年：李洪远和鞠美庭编辑出版了,生态恢复的原理与实践,；,当前：国内高校、研究院所相继为环境科学、生态学专业的本科生、研究生开设了恢复生态学专业课。,(,四,),我国恢复生态学的发展历程,一、恢复生态学的发展过程,二、恢复生态学的发展现状,近,10,年来，创办了大量恢复生态学期刊、文摘、网站，世界各国均有恢复生态研究的相关报道；,国际恢复生态学会已经发展了,35,个国家的会员，并积极吸引各国学者共同关注生态恢复问题；,国际恢复生态学会科学和政策工作委员会出版了恢复生态学的初级读本，制订了生态恢复的判定标准。,二、恢复生态学的发展现状,二、恢复生态学的发展现状,三、恢复生态学的未来发展方向,如何保护、管理好各类生态系统并促进全球生态系统的可持续发展，是人类社会面临的重要课题。,恢复生态学的未来发展方向必将与全球变化、可持续发展、生态系统管理等密切结合，并将这些方向作为未来恢复生态学的重要研究内容。,如何理解生态系统退化与生态恢复的概念？,恢复生态学的研究内容和目标是什么？,恢复生态学在生态学研究中的地位和发展趋势是什么？,思考题,