生态恢复的基础理论.pptx
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1、第三章第三章 生态恢复的基础理论生态恢复的基础理论目录目录生态恢复的基本要素生态恢复的基本要素 1生态系统演替理论生态系统演替理论 2退化生态系统的脆弱理论退化生态系统的脆弱理论 3生态系统管理理论生态系统管理理论41.物质相关的生态学原理的应用物质相关的生态学原理的应用 主导因子作用主导因子作用生态因子生态因子是指环境要素中对生物起作用的因子是指环境要素中对生物起作用的因子,如温度、光照、水分、氧气、二氧化碳、食物及如温度、光照、水分、氧气、二氧化碳、食物及其他生物等。其他生物等。对生物起作用众多因子并非等价的,其中有一个对生物起作用众多因子并非等价的,其中有一个是起决定作用的,它的改变将会
2、引起其他生态因是起决定作用的,它的改变将会引起其他生态因子发生变化,这个因子称为子发生变化,这个因子称为主导因子主导因子。元素的生理生态原理元素的生理生态原理 耐性定律耐性定律:每种生物有生态需求的最大量和最小每种生物有生态需求的最大量和最小量任何因子不足或过多,接近或超过了某种生物量任何因子不足或过多,接近或超过了某种生物的忍受限度,该种生物的生存就会受到影响,甚的忍受限度,该种生物的生存就会受到影响,甚至灭绝,这就是耐性定律。至灭绝,这就是耐性定律。最小因子定律最小因子定律:只有在所有关键元素都达到足够只有在所有关键元素都达到足够的量时,植物才可能正常生长;植物的生长速度的量时,植物才可能
3、正常生长;植物的生长速度受浓度最低的关键元素的限制。受浓度最低的关键元素的限制。l上述两个定律对退化生态系统重建物种的选定以及生境的上述两个定律对退化生态系统重建物种的选定以及生境的改良有重要的指导意义。通常在极度退化的生态系统进行改良有重要的指导意义。通常在极度退化的生态系统进行植被恢复时所采用的早期先锋种,均是对营养有很大忍耐植被恢复时所采用的早期先锋种,均是对营养有很大忍耐幅度的种类幅度的种类。2.能量有关的生态学原理的应用能量有关的生态学原理的应用 热力学三大基本定律也适用于生命的能量转换热力学三大基本定律也适用于生命的能量转换(energy transform)过程。退化生态系统恢复
4、的各过程。退化生态系统恢复的各种功能过程,也受能量定律种功能过程,也受能量定律(1aw of energy)的支配。的支配。能量在生态系统中流经食物链各营养级时,逐渐能量在生态系统中流经食物链各营养级时,逐渐耗散,以作功或以热的形式降解,而不可能逆向耗散,以作功或以热的形式降解,而不可能逆向进行。进行。在同一生物体内,能量以不同的形式耗散或被生在同一生物体内,能量以不同的形式耗散或被生物体利用,而不能逆向进行运转。物体利用,而不能逆向进行运转。群落的群落的第一性生产力第一性生产力(初级生产力初级生产力)取决于整个)取决于整个群落和生态系统对群落和生态系统对资源的利用效率资源的利用效率。一个恢复
5、的群落和生态系统是否达到了原来的生一个恢复的群落和生态系统是否达到了原来的生产能力,产能力,净初级生产力净初级生产力是最有效的是最有效的测定指标测定指标。群落的基础理论包括:群落的基础理论包括:恢复的重点是结构域功能的和谐恢复;恢复群落中可以容纳多少特征与原群落不同;生物多样性理论与恢复;生境异质性与生态系统功能恢复的过程;岩体和干扰理论与恢复过程;胁迫性条件下植物成簇性易于恢复;如果群落的岩体可预测,则同多认为干预可以加快恢复速率。3.空间有关的生态学原理的应用空间有关的生态学原理的应用 种群密度制约种群密度制约种群密度的上限由种群所处生态系统的能量流动决定,种群密度的上限由种群所处生态系统
6、的能量流动决定,下限不好确定,生态系统的稳态调节可以使优势生物下限不好确定,生态系统的稳态调节可以使优势生物的种群密度保持在一个有限的范围内。的种群密度保持在一个有限的范围内。种群空间分布格局种群空间分布格局种群空间格局是指组成种群的个体在其生活空间中的种群空间格局是指组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局。位置状态或布局。大致可分为大致可分为3 3类:类:均匀型均匀型随机型随机型成群型成群型生态位原理生态位原理l生态位生态位是指一个种群在生态系统中,在时间、空间上所是指一个种群在生态系统中,在时间、空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。占据的位置及其与相关种群之间的功能
7、关系与作用。生态位原理生态位原理指不同的物种若具有相同的生态位并处于同指不同的物种若具有相同的生态位并处于同一生态系统,则必然会造成剧烈的竞争而不利于各自群一生态系统,则必然会造成剧烈的竞争而不利于各自群体的发展,甚至造成其中之一的群体消亡。体的发展,甚至造成其中之一的群体消亡。退化生态系统的恢复与重建,特别是构建高物种多样性退化生态系统的恢复与重建,特别是构建高物种多样性的复合生态系统的复合生态系统(如复合农林生态系统如复合农林生态系统),均应考虑各物,均应考虑各物种的生态位。种的生态位。根据生态位理论,在进行生态恢复时要避免引进生态位根据生态位理论,在进行生态恢复时要避免引进生态位相同的物
8、种,尽可能使各物种的生态位错开,避免种群相同的物种,尽可能使各物种的生态位错开,避免种群之间的竞争,保证群落的稳定性。之间的竞争,保证群落的稳定性。4.时间有关的生态学原理的应用时间有关的生态学原理的应用 生态系统的动态发展表现在其结构的演替变化上,如物种生态系统的动态发展表现在其结构的演替变化上,如物种数量随时间的变化、种类间的更替、复杂程度的改变和生数量随时间的变化、种类间的更替、复杂程度的改变和生态系统组分的变化等。是否能以最高的效率改造和重建植态系统组分的变化等。是否能以最高的效率改造和重建植被或生态系统,取决于对动态原则理解的程度。被或生态系统,取决于对动态原则理解的程度。在改造和在
9、改造和重建植被或生态系统的过程中,应该顺应植被或生态系统重建植被或生态系统的过程中,应该顺应植被或生态系统随时间的演替规律随时间的演替规律;成功的人工植被或生态系统都是在深;成功的人工植被或生态系统都是在深入认识生态原则和动态原则的基础上,模拟天然植被或生入认识生态原则和动态原则的基础上,模拟天然植被或生态系统的产物。态系统的产物。因此,因此,对于退化生态系统的恢复与重建来说,最有效和最对于退化生态系统的恢复与重建来说,最有效和最省力的途径是顺应生态系统的演替和发展规律来进行省力的途径是顺应生态系统的演替和发展规律来进行。在。在这方面,这方面,生态系统演替理论是指导退化生态系统重建的重生态系统
10、演替理论是指导退化生态系统重建的重要基础理论要基础理论。5.生物多样性有关的生态学原理的应用生物多样性有关的生态学原理的应用 生物多样性生物多样性是指生命有机体及其赖以生存的生态是指生命有机体及其赖以生存的生态综合体的多样化和变异性,生物多样性是生命形综合体的多样化和变异性,生物多样性是生命形式的多样化式的多样化(从类病毒、病毒、细菌、支原体、真从类病毒、病毒、细菌、支原体、真菌到动物界和植物界菌到动物界和植物界),各种生命形式之间及其与,各种生命形式之间及其与环境之间的多种相互作用,以及各种生物群落、环境之间的多种相互作用,以及各种生物群落、生态系统及其生境与生态过程的复杂性。生态系统及其生
11、境与生态过程的复杂性。生物多样性包括生物多样性包括遗传多样性、物种多样性、生态遗传多样性、物种多样性、生态系统及景观多样性系统及景观多样性。生物多样性高的生态系统所具有的生物多样性高的生态系统所具有的优势优势:多样性高的生态系统内高生产力种类出现的机会多样性高的生态系统内高生产力种类出现的机会增加;增加;多样性高的生态系统内能量和营养关系多样化且多样性高的生态系统内能量和营养关系多样化且稳定;稳定;多样性高的生态系统抗干扰和入侵能力强;多样性高的生态系统抗干扰和入侵能力强;多样性高的生态系统内资源利用效率高等。多样性高的生态系统内资源利用效率高等。第二节第二节 生态系统演替理论生态系统演替理论
12、演替理论概述演替理论概述演替演替是指一个先锋植物群落在裸地形成后,植物是指一个先锋植物群落在裸地形成后,植物群落一个接一个相继不断地为另一个植物群落所群落一个接一个相继不断地为另一个植物群落所代替,直到形成顶级群落的过程。代替,直到形成顶级群落的过程。沿着顺序阶段向顶级群落的演替成为沿着顺序阶段向顶级群落的演替成为顺行演替顺行演替;反之,由顶级群落向先锋群落的退化演变称为反之,由顶级群落向先锋群落的退化演变称为逆逆行演替行演替。逆行演替逆行演替的结果是产生的结果是产生退化退化的生态系统。的生态系统。而退化生态系统恢复的基本点是促使退化生态系而退化生态系统恢复的基本点是促使退化生态系统的演替方向
13、发生转变,即变逆行演替为顺行演统的演替方向发生转变,即变逆行演替为顺行演替。替。原生演替原生演替是指从原生裸地开始的群落演替。通常,根据原生是指从原生裸地开始的群落演替。通常,根据原生质地的不同可分为水生演替和旱生演替。原生演替过程的物质地的不同可分为水生演替和旱生演替。原生演替过程的物种变化规律常用来作为植被生态恢复过程中物种构建与物种种变化规律常用来作为植被生态恢复过程中物种构建与物种调控的参照系。调控的参照系。水生演替系列:水生演替系列:自由漂浮自由漂浮植物阶段植物阶段 沉水植物沉水植物群落阶段群落阶段 浮叶根生植浮叶根生植物群落阶段物群落阶段 挺水植物挺水植物群落阶段群落阶段 湿生草木
14、植湿生草木植物群落阶段物群落阶段 木本植物木本植物群落阶段群落阶段 旱生演替系列旱生演替系列:地衣植地衣植物群落物群落 苔藓植苔藓植物群落物群落 草本植草本植物群落物群落 木本植物木本植物群落阶段群落阶段 次生演替次生演替是发生在次生裸地上的群落演替。人为或自然的强是发生在次生裸地上的群落演替。人为或自然的强度干扰使原生态系统造成灾难性后果而产生次生裸地,但通度干扰使原生态系统造成灾难性后果而产生次生裸地,但通常它并未使全部原有植被灭绝。次生演替形成的群落称为次常它并未使全部原有植被灭绝。次生演替形成的群落称为次生群落或次生植被。典型的次生演替有生群落或次生植被。典型的次生演替有森林的砍伐演替
15、森林的砍伐演替和和草草原的放牧演替原的放牧演替等。等。演替理论内容演替理论内容演替理论认为,在自然条件下,如果群落或生态演替理论认为,在自然条件下,如果群落或生态系统遭到干扰和破坏,它还是能够恢复的;首先系统遭到干扰和破坏,它还是能够恢复的;首先是先锋种定居到遭破坏的地方,改变退化生境的是先锋种定居到遭破坏的地方,改变退化生境的自然环境,使得更适宜的物种生存并未取代先锋自然环境,使得更适宜的物种生存并未取代先锋种,如此渐进到群落或生态系统恢复到原来的外种,如此渐进到群落或生态系统恢复到原来的外貌和物种成分为止。但通过人为手段对恢复过程貌和物种成分为止。但通过人为手段对恢复过程加以调控,可以改变
16、演替速率或演替方向。加以调控,可以改变演替速率或演替方向。群落演替理论是退化生态系统恢复重建最重要的群落演替理论是退化生态系统恢复重建最重要的理论基础,生态系统的退化实质上是一个系统在理论基础,生态系统的退化实质上是一个系统在超载干扰下逆向演替的动态过程,主要表现为超载干扰下逆向演替的动态过程,主要表现为生生物多样性下降、生物生产力降低物多样性下降、生物生产力降低、系统结构和功系统结构和功能退化、稳定性下降及生态效益降低能退化、稳定性下降及生态效益降低。演替是生。演替是生物群落与环境相互作用导致生境变化的结果,群物群落与环境相互作用导致生境变化的结果,群落演替是渐进有序进行的,这就要求我们在进
17、行落演替是渐进有序进行的,这就要求我们在进行退化生态系统恢复和重建过程中也要循序渐进,退化生态系统恢复和重建过程中也要循序渐进,依据退化阶段,按照生态演替规律分阶段、分步依据退化阶段,按照生态演替规律分阶段、分步骤地促进顺行演替,而不能急于求成、拔苗助长。骤地促进顺行演替,而不能急于求成、拔苗助长。演替理论的意义演替理论的意义 能够提供发展恢复计划的依据能够提供发展恢复计划的依据这是因为物种在群落中的自然周转给恢复生态实践提供了很好的参照模式,可以有效指导生态恢复计划的顺利实施演替理论衍生的促进和抑制理论为生态修复的对演替理论衍生的促进和抑制理论为生态修复的对立统一关系提供了非常有益的理论框架
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