1-恢復(fù)生態(tài)學(xué)定義與歷史

1、第1章 恢復(fù)生態(tài)學(xué)定義和歷史,鄭杰 貴州大學(xué)喀斯特生態(tài)恢復(fù)研究中心郵箱：jzheng92@163.com,1 　恢復(fù)生態(tài)學(xué)大事記及其發(fā)展,,,從20 世紀(jì)40 年代至今,恢復(fù)生態(tài)學(xué)走過了從生態(tài)恢復(fù)實踐、恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論誕生到學(xué)科方興未艾的發(fā)展歷程。其間發(fā)生了許多重要的事情,從中可以窺視恢復(fù)生態(tài)學(xué)的不斷發(fā)展和成熟。,1. 1 　20 世紀(jì)80 年代以前的恢復(fù)生態(tài)學(xué),1935 ,Alpo Leppold 對美國威斯康星州草原的恢復(fù)重建進行了

2、研究[1 ] 。1975 年3 月,在美國弗吉尼亞工學(xué)院召開了“受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)”國際會議。會議討論了受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建的許多重要的生態(tài)學(xué)問題和生態(tài)恢復(fù)過程中的原理、概念與特征,提出了對加速生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建的初步設(shè)想、規(guī)劃和展望[2 ] 。1980 年, Cairns 主編了“The Recovery Process in Damaged Ecosystem”。書中從不同角度探討了受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過程中的重要生態(tài)學(xué)理論和應(yīng)用問題

3、。 同年,Bradshaw 和Chadwick 出版了“The restoration of land , the ecology and reclamation of derelict and damaged land”一書[3 ] 。,,1983 年,“干擾與生態(tài)系統(tǒng)”學(xué)術(shù)會議在美國斯坦福大學(xué)舉行。翌年10 月,美國麥迪遜召開了恢復(fù)生態(tài)學(xué)學(xué)術(shù)研討會,將恢復(fù)生態(tài)學(xué)定位為群落和生態(tài)系統(tǒng)水平上的恢復(fù)科學(xué)和技術(shù),并反映在題為“恢復(fù)生態(tài)學(xué)”

4、的論文集中[1 ] 。經(jīng)過近20 年的生態(tài)恢復(fù)實踐和多次國際會議的討論,恢復(fù)生態(tài)學(xué)的內(nèi)涵逐漸清晰、明確,為恢復(fù)生態(tài)學(xué)概念的正式提出奠定了基礎(chǔ)。,1. 2 　20 世紀(jì)90 年代恢復(fù)生態(tài)學(xué)的誕生,1985 年,美國學(xué)者Aber 和Jordan 首次提出了恢復(fù)生態(tài)學(xué)的科學(xué)術(shù)語。在1987 年出版的Restoration Ecology , A Synthetic Approach to Ecological Research” (Jord

5、an 等主編) 中,恢復(fù)生態(tài)學(xué)被初步確定為生態(tài)學(xué)的一門新的應(yīng)用性分支[3 ,4 ] 。同年,國際生態(tài)學(xué)會成立,并開始定期組織恢復(fù)生態(tài)學(xué)大會。從此,生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)常常是許多大型生態(tài)學(xué)國際會議的主題之一,例如1989 年9 月意大利Siena 第五次歐洲生態(tài)學(xué)研討會。,1. 3 　20 世紀(jì)90 年代以來恢復(fù)生態(tài)學(xué)的發(fā)展,20 世紀(jì)90 年代以來是恢復(fù)生態(tài)學(xué)蓬勃發(fā)展的時期。主要表現(xiàn)在幾個方面:其一是英國學(xué)者Bradshaw1993 年撰

6、文“Restoration Ecology as Science”,真正確立了恢復(fù)生態(tài)學(xué)的學(xué)科地位及其在退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)中的理論意義[5 ] 。其二是擁有了自己的刊物。1993 年, 直接以“Restoration Ecology”命名的雜志在美國創(chuàng)刊。此外,與恢復(fù)生態(tài)學(xué)有關(guān)的主要學(xué)術(shù)刊物還有EcologicalRestoration/ North American”(原為Restoration &Management Not

7、es) 、“Land Degradation & Development”、“Conservation Biology”[3 ,5 ] 。,,其三是除了“恢復(fù)生態(tài)”在國際生態(tài)學(xué)大會上繼續(xù)作為大會議題外,如1994 年8 月英國曼徹斯特第六屆國際生態(tài)學(xué)大會、1998 年美國生態(tài)學(xué)年會和2000 年日本長野市(Nagano) 國際植被學(xué)學(xué)會年會等,從1996 年瑞士第一屆國際恢復(fù)生態(tài)學(xué)大會至2001年加拿大尼亞加拉瀑布城第十三屆恢

8、復(fù)生態(tài)學(xué)國際大會,在短短的6 年當(dāng)中,國際恢復(fù)生態(tài)學(xué)會議頻頻召開[5 ] 。這反映了作為現(xiàn)代生物領(lǐng)域三大熱點的恢復(fù)生態(tài)學(xué)愈來愈受到全球的關(guān)注和重視以及這門新生邊緣交叉學(xué)科的旺盛生命力。,,20屆，于2011 年8 月21 日 25 日在墨西哥尤卡坦半島召開，會議的主題是恢復(fù)與重建自然與文化的和諧。19屆，2009年 8月在澳大利亞珀斯召開, 主題是 在“變化的世界中創(chuàng)造變化”；18屆，2007年 8月 在美國的加州舉行 ，大會的主題

9、是 變化世界中基于生態(tài)學(xué)的恢復(fù)。17屆，于 2005 年 9 月 13～18日在西班牙的旅游城市薩拉戈薩召開?？茖W(xué)主題是“ 生態(tài)恢復(fù)的全球性挑戰(zhàn)” 。16屆，2004 年 8月 24～26日在加拿大的花園城市維多利亞召開，科學(xué)主題是“ 邊緣的生態(tài)恢復(fù)( Resto ra tion on the edge )。15屆，2003年 11月 19～23日在美國得克薩斯州的州府奧斯汀，強調(diào)生態(tài)系統(tǒng)層次研究的重要性,認為生態(tài)系統(tǒng)是開展生

10、態(tài)學(xué)以及其它分支學(xué)科研究工作的最基本和完整的單元,生態(tài)恢復(fù)的實踐是以生態(tài)系統(tǒng)作為研究的對象。14屆，2002，美國Tucson，主題是“了解和恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)”。12屆，2000年，在英國利物浦，大會的主題是通過對恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論和實踐的研討,促進對生境所有方面和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)更深入的了解和更完善的實踐,近年的恢復(fù)生態(tài)學(xué)會議,14屆國際恢復(fù)生態(tài)學(xué)大會,,,,,,,會議的主題是恢復(fù)與重建自然與文化的和諧 由于環(huán)境的不斷惡化迫使人們不得不弄清

11、楚當(dāng)前自然反饋機制的軌跡， 人類只有形成與自然和諧的文化， 才有可能不過度地破壞地球， 并恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能， 尤其是恢復(fù)平衡性 完整性和彈性 生態(tài)恢復(fù)也許是人類處理氣候變化的不利影響 棲息地喪失 物種滅絕的最重要的工具之一 James Aronson 教授代表國際生態(tài)恢復(fù)學(xué)會理事會重申生態(tài)恢復(fù)的四個方面: 社會文化 生態(tài) 經(jīng)濟， 還特別指出政治 －經(jīng)濟與生態(tài)恢復(fù)的相互作用， 強調(diào)了生態(tài)恢復(fù)中科學(xué) 文化 政治與實踐的融合; 國際恢

12、復(fù)生態(tài)學(xué)會前主席 Eric Higgs 明確指出: 理解自然與文化的關(guān)系對生態(tài)恢復(fù)至關(guān)重要， 它不僅會恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)， 更重要的是會改變?nèi)藗兊男袨椋?以及人們對自然的認識， 從而創(chuàng)造新的價值觀,,第一屆生態(tài)恢復(fù)學(xué)會國際會議( 年會) ( The Society for Ecological Restoration ( SER) International) 于1989年在美國召開 。2005 年第一屆世界生態(tài)恢復(fù)大會在西班牙薩拉戈薩召開，

13、 每兩年召開一次 。2007 年第二屆世界生態(tài)恢復(fù)大會在美國加利福尼亞的圣何塞舉行 。2009 年第三屆世界生態(tài)恢復(fù)大會在澳大利亞的珀斯舉行 本次會議是第四屆世界生態(tài)恢復(fù)大會與第二十屆年會,2 　恢復(fù)生態(tài)學(xué)定義,,,恢復(fù)生態(tài)學(xué), restoration ecology ,是20 世紀(jì)80 年代迅速發(fā)展起來的現(xiàn)代生態(tài)科學(xué)的分支學(xué)科?；謴?fù)生態(tài)學(xué)最早是以麥迪遜植物園55 周年(1984) 學(xué)術(shù)會議論文集名出現(xiàn)的,并沒有給出確切定義[1 ]

14、。作為科學(xué)術(shù)語提出恢復(fù)生態(tài)學(xué)一詞的是美國學(xué)者Aber 和Jordan(1985) ,但把生態(tài)恢復(fù)作為一種新思想并進行試驗的卻是美國人Leppold (1935) 。他在麥迪遜的一塊廢棄礦地上種植高桿草,同時在威斯康星河沙灘海岸附近廢棄礦地上進行恢復(fù)工作,使人們認識到把受損的廢棄礦地恢復(fù)到原來的草原、森林在理論和技上是可能的。,1935,2000,Aldo Leopold 1935,Critical moment in conserva

15、tion movement: “The time has come for science to busy itself with the earth itself. The first step is to reconstruct a sample of what we had to begin with”Critical moment in ecological science: novel combination of agri

16、culture and ecology which sewed the seed that has grown into the science and art of ecological restoration,1935: Aldo Leopold and the CCC replanted tallgrass prairie on warn out farmland near the Univ. of Wisconsin,Leopo

17、ld and family also replanted native flora on his farm.,,就“恢復(fù)”一詞,西方人使用了多個詞匯,常見的有restoration , reclamation , revegetation , rehabilitation ,ecosystem reconstruction , enhancement , remedy , renewal ,ecodevelopment 等, 其含義既相

18、互重疊又略有差異[4 ,6 ] 。,,Restoration 指對受到干擾、破壞的東西修復(fù),使其盡可能恢復(fù)到原來的狀態(tài)。被譯為“恢復(fù)”。Reclamation 指將被干擾和破壞的生境恢復(fù)到使原來定居的物種能夠重新定居或者使與原來物種相似的物種能夠定居。被譯為“改造或改良”。Rehabilitation 指根據(jù)土地利用計劃將受干擾和破壞的土地恢復(fù)到具有生產(chǎn)力的狀態(tài),確保該土地保持穩(wěn)定的生產(chǎn)狀態(tài),不再造成環(huán)境惡化,并與周圍環(huán)境的景觀保持

19、一致。被譯為“修復(fù)”。Revegetation 指盡可能恢復(fù)一個生態(tài)系統(tǒng)的任何部分和功能,或者恢復(fù)其原來的土地利用類型。被譯為“再植”。,,從不同用詞的角度來看,對恢復(fù)生態(tài)學(xué)的理解是仁者見仁,智者見智,主要有:(1) 恢復(fù)受損生態(tài)系統(tǒng)到接近于它受干擾前的自然狀況的管理與操作過程,即重建該系統(tǒng)干擾前的結(jié)構(gòu)與功能及有關(guān)的物理、化學(xué)和生物學(xué)特征(Cairns ,1991) ;(2) 有意識地改造一個地點,建成一個確定的、本土的、歷史的生

20、態(tài)系統(tǒng)的過程,這個過程的目的是竭力仿效生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、多樣性和動態(tài)(Aron2son ,1993) ;(3) 研究如何修復(fù)由于人類活動引起的原生生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性和動態(tài)損害的一門學(xué)科(美國生態(tài)恢復(fù)學(xué)會) ;(4) 幫助研究生態(tài)整合性的恢復(fù)和管理過程的科學(xué),生態(tài)整合性包括生物多樣性、生態(tài)過程和結(jié)構(gòu)、區(qū)域及歷史情況、可持續(xù)的社會實踐等廣泛的范圍(國際恢復(fù)生態(tài)學(xué)會,1995) ;(5) 對退化生態(tài)系統(tǒng)或破壞的生態(tài)系統(tǒng)或廢地進行人工

21、恢復(fù)途徑研究的科學(xué)(蔣高明,1995) ;(6) 研究生態(tài)系統(tǒng)退化的原因、退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建的技術(shù)和方法、生態(tài)學(xué)過程與機理的學(xué)科(余作岳,1996) 。,,上述定義包含幾層意思: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);恢復(fù)生態(tài)需要人工干預(yù);恢復(fù)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)進行重建以達到人類的目的。,3 　恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論基礎(chǔ),,,恢復(fù)生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)的應(yīng)用性分支,是從生態(tài)系統(tǒng)層次考慮和解決問題的

22、,是社會經(jīng)濟活動導(dǎo)致的退化生態(tài)系統(tǒng)、各類廢棄地和廢棄水域進行生態(tài)治理的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。因此,恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論可以通過引用和借鑒與物質(zhì)、能量、時間和空間有關(guān)的基礎(chǔ)性與應(yīng)用性知識對退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建過程中物質(zhì)能量的變化、時空轉(zhuǎn)換等進行準(zhǔn)確表述[7～10 ] 。,3. 1 　生態(tài)因子間的不可替代性和可調(diào)劑性規(guī)律,植物在生長發(fā)育過程中,所需要的光、熱、水分、空氣、無機鹽類等對植物的作用是不可缺少和由另一個因子來替代的,但某一因子量的不足在一定情況

23、下可以通過其它因子的增加或加強而得到調(diào)劑,并且仍然可能獲得相似或相等的生態(tài)效益。,,3. 2 　最小因子定律每種植物都需要一定種類和一定量的營養(yǎng)物質(zhì),只有在所有元素都達到足夠量時才能正常生長,其生長速度、生長量受濃度最低的關(guān)鍵元素的限制。,,3. 3 　耐性定律任何一個生態(tài)因子在數(shù)量上和質(zhì)量上存在一個使有關(guān)的生理活動正常發(fā)生的范圍。,,3. 4 　能量定律生態(tài)系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換的可能性、方向和范圍等遵循熱力學(xué)三大定律。,,3. 5 　

24、種群空間分布格局原理種群的空間分布格局在總體上有隨機、均勻和集群分布格局的方式,由種的生物學(xué)特性、種內(nèi)與種間關(guān)系和環(huán)境因素的綜合影響決定。包括生態(tài)位原理和邊緣效應(yīng)原理。,,3. 6 　種群密度制約原理種群不是簡單的個體集合體,而是一個具有一定的自我調(diào)節(jié)機制的系統(tǒng)。種群能按自身的性質(zhì)及環(huán)境的狀況調(diào)節(jié)它們的數(shù)量,在一定的空間和時間里,常有一定的相對穩(wěn)定性。,,3. 7 　生物群落演替原理植物群落隨時間依次替代最后達到相對穩(wěn)定。依次替代

25、的順序是先鋒物種侵入、定居和繁殖,改善退化生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境,使適宜物種生存并不斷取代低級的物種,直至群落恢復(fù)到原來的外貌和物種成分。,,3. 8 　生態(tài)適宜性原理生物與環(huán)境的協(xié)同進化,使得生物對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了生態(tài)上的依賴,因此種植植物應(yīng)讓最適宜的植物生長在最適宜的環(huán)境中。,,3. 9 　生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)理論生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)、時空結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。物質(zhì)結(jié)構(gòu)指的是系統(tǒng)中的生物種群組成及其量比關(guān)系。生物種群在時間和空間上的分布構(gòu)成

26、了系統(tǒng)的時空結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)者、消費者和分解者通過食物營養(yǎng)關(guān)系組成系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。,,3. 10 　生物多樣性原理植物多樣性因其為消費者和分解者提供食物、生境和多樣性的異質(zhì)空間而構(gòu)成生物多樣性的基礎(chǔ)。生物多樣性增加使網(wǎng)狀食物鏈結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜,使平衡的群落容量增加,從而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。,,3. 11 自我設(shè)計和設(shè)計理論( Self design versus design theory)這是唯一起源于恢復(fù)生態(tài)學(xué)的理論。自我設(shè)計理論指只要

27、有足夠的時間,隨著事件的進程,退化生態(tài)系統(tǒng)將根據(jù)環(huán)境條件合理地組織自己并會最終改變其組分。設(shè)計理論則認為,通過工程方法和植物重建可直接恢復(fù)退化生態(tài)系統(tǒng),但恢復(fù)的類型可能是多樣的。,4 　恢復(fù)生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容,,,恢復(fù)生態(tài)學(xué)以退化生態(tài)系統(tǒng)為研究對象,主要研究[4～6 ] :(1) 生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力、生產(chǎn)力、穩(wěn)定性、多樣性和抗逆性;(2) 從先鋒到頂級不同級次生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展機理與演替規(guī)律研究;(3) 生態(tài)系統(tǒng)退化過程的動態(tài)監(jiān)測、響

28、應(yīng)機制及其模擬、預(yù)警與預(yù)測;(4) 生態(tài)系統(tǒng)退化的診斷與評價指標(biāo)體系;(5) 植物自然重新定植過程及其調(diào)控技術(shù):包括種子庫動態(tài)及種子庫自然條件下萌發(fā)機理,雜草的生物控制,生物侵入控制,植物對環(huán)境的適應(yīng),植物存活、生長與競爭。,,(6) 土著物種生境恢復(fù)的程序和方法及其與外來植物的競爭關(guān)系;(7) 土壤恢復(fù)、地表固定、表土儲藏、重金屬污染土地生物修補等;(8) 微生物在恢復(fù)生態(tài)中的作用。(9) 生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能優(yōu)化配置重構(gòu)理論

29、以及生態(tài)工程規(guī)劃、設(shè)計及實施技術(shù);(10) 典型退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的優(yōu)化模式、試驗示范與推廣;(11) 恢復(fù)區(qū)管理與建立技術(shù);(12) 裸露巖石的生態(tài)恢復(fù)。,5 　恢復(fù)生態(tài)學(xué)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,,5. 1 　恢復(fù)生態(tài)學(xué)國外研究現(xiàn)狀,恢復(fù)生態(tài)學(xué)與生物多樣性和全球氣候變化并列為生物領(lǐng)域的三大研究熱點,被美國生態(tài)學(xué)會列為生態(tài)學(xué)十大重要課題之一。國際上許多大型科學(xué)計劃的研究內(nèi)容都與之相關(guān)。UNESCO“人與生物圈計劃(MAB) ”的中心議題就是

30、用生態(tài)學(xué)的方法,研究人與環(huán)境的關(guān)系,特別是人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響,以及人類參與下的資源管理、利用與恢復(fù)。,美國的“生物圈持續(xù)發(fā)展計劃”將恢復(fù)生態(tài)學(xué)列為主要研究內(nèi)容?！皣H地圈生物圈計劃( IGBP) ”、“全球變化的人類因素研究計劃( IHDP) ”、“全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)(GEMS) ”等也都包含恢復(fù)生態(tài)學(xué)的內(nèi)容[3 ] 。,近十多年來,國外在恢復(fù)生態(tài)學(xué)的理論與技術(shù)方面都進行了大量的研究工作。美國早在20 世紀(jì)30年代就成功恢復(fù)了一片溫

31、帶高桿草草原;在上世紀(jì)的60～70 年代又開始了北方闊葉林、混交林等生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)試驗研究,探討采伐破壞及干擾后系統(tǒng)生態(tài)學(xué)過程的動態(tài)變化及其機制研究,取得了重要發(fā)現(xiàn);在20 世紀(jì)90 年代開始了世界著名的佛羅里達大沼澤Everglades National Park的生態(tài)修復(fù)研究與實驗,至今仍在進行。,,歐洲共同體國家,特別是中北歐各國如德國,對酸雨等大氣污染脅迫下的生態(tài)系統(tǒng)退化研究較早,從森林營養(yǎng)健康和物質(zhì)循環(huán)角度已開展了近20 的恢

32、復(fù)實驗研究,形成了獨具特色的歐洲共同體森林退化和研究分享網(wǎng)絡(luò);英國對工業(yè)革命以來留下的大片采礦地以及歐石楠灌叢地進行了生態(tài)恢復(fù)研究。,,北歐國家對寒溫帶針葉林采伐跡地植被恢復(fù)開展了卓有成效的研究與試驗。在澳大利亞、非洲大陸和地中海沿岸的歐洲各國,研究的重點是干旱土地退化及其人工重建。此外,澳大利亞對采礦地的生態(tài)恢復(fù)也是一個研究歷史長、研究深入的重點方向;美國、德國等國學(xué)者對南美洲熱帶雨林、英國和日本學(xué)者對東南亞的熱帶雨林采伐后的

33、生態(tài)恢復(fù)也有過較好的研究[5 ] 。,,計劃燒除(prescribed burning) 被用于植被管理與生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)。美國火生態(tài)學(xué)家Harold Biswell 畢生支持、教育通過用火進行植被和土地管理,并開展實驗工作。其成果反映在專著“Prescribed Burning in California Wildlands Vegetation Management”(1989 ,1999)中,該書討論了火生態(tài)學(xué),用火的管理計劃與燃燒技

34、術(shù)、以及計劃燒除對土壤、水、空氣、植被、野生動物、木材、區(qū)域資源、文化資源等的影響。通過放火抑制生長過快的樹種以及間疏聚集了枯木、病木的森林,把病態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到歐洲后裔定居前的狀態(tài),實現(xiàn)了通過燒除管理國家公園和自然保護區(qū)的目的;,,受自然火災(zāi)對生態(tài)系統(tǒng)影響的啟示,發(fā)現(xiàn)氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)的改變大大超過火災(zāi),不僅改變植被類型,而且影響火災(zāi)的頻率與嚴(yán)重程度,并用計算機模型預(yù)測未來變暖在幾十年內(nèi)即可使生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)如同火災(zāi)影響的效果,揭示出生

35、態(tài)恢復(fù)與全球變化的密切聯(lián)系[11 ,12 ] 。,,在重金屬和有機化合物污染的土壤植物修補技術(shù)研究方面,已辨別出400 余種超積累植物,可以富集Zn、Ni 、Cd、Pb、Cu、Co 等重金屬,其地上干生物量中重金屬濃度達百分之幾[13 ] 。,建立國家長期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為生態(tài)學(xué)領(lǐng)域一個重要的發(fā)展趨勢。到目前為止,由國家、區(qū)域、國際組織或重大的國際合作項目支持的,監(jiān)測或監(jiān)測和研究環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)狀況的網(wǎng)絡(luò)共有90 多個,其中已經(jīng)參加IL

36、TER 的國家長期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)有21個。目前有10 個國家正在建立國家長期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò),表示有興趣建立長期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)的國家有14個,可見,建立國家長期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)的重要性已經(jīng)被廣泛接受[14 ] 。,24 個試驗站組成的美國長期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)(LTER) 代表了森林、草地、農(nóng)田、湖泊、海岸、荒漠、極地凍原和城市等生態(tài)系統(tǒng),20 年中在生態(tài)學(xué)研究及生態(tài)系統(tǒng)管理方面都取得了一系列重要成就。美國NSF 最近決定在不同地區(qū)建立10 個國家生態(tài)觀

37、測站,組建國家生態(tài)觀測站網(wǎng)絡(luò)(National Ecological Observatory Network ,NEON) 。NEON 的每一個觀測站實際上是一個區(qū)域性生態(tài)系統(tǒng)綜合研究中心,其核心任務(wù)是針對所在地區(qū)的重要生態(tài)問題,從細胞、器官、個體、種群和群落等生物學(xué)層次,以及生態(tài)系統(tǒng)和景觀等生態(tài)學(xué)層次進行包括了自然科學(xué)、社會科學(xué)和技術(shù)科學(xué)在內(nèi)的跨學(xué)科綜合研究。,,英國環(huán)境變化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(ECN, Environmental Change

38、 Network (ECN)) 10 年中對環(huán)境和生物群落進行長期綜合觀測,54 個監(jiān)測站中包括陸地生態(tài)系統(tǒng)觀測站12 個、河流和湖泊觀測站42 個。觀測的指標(biāo)達260 多個,涉及陸地生態(tài)系統(tǒng)的氣象、大氣化學(xué)、降水化學(xué)、地表徑流化學(xué)、土壤溶液化學(xué)、土壤質(zhì)地、植被、脊椎動物、非脊椎動物與土壤動物等因子以及淡水生態(tài)系統(tǒng)的水特征、非脊椎動物、水生植物、浮游動物和浮游植物等。它的主要任務(wù)是(1) 在英國本土內(nèi)選定若干個有代表性的觀測站組成網(wǎng)絡(luò),

39、按標(biāo)準(zhǔn)化的方法對影響環(huán)境變化的一些重要因子進行定期觀測; (2) 對所采集的數(shù)據(jù)進行綜合與分析,了解并確定造成環(huán)境變化的原因; (3) 建立一個學(xué)者們可以獲取的用于研究和預(yù)測環(huán)境變化的長期數(shù)據(jù)庫[14 ] 。,,美國生態(tài)恢復(fù)學(xué)會提出了被恢復(fù)的生態(tài)系統(tǒng)的9 大特征,用于監(jiān)測、評價生態(tài)系統(tǒng)是否恢復(fù)[15 ] 。這些特征既有無機環(huán)境方面的,也有生物方面的,有的可以實際測量,有的必須進行間接評價。,,西方恢復(fù)生態(tài)學(xué)近年來研究進展包括三個方面[5

40、 ] : (1) 退化生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)積累和動態(tài),提出資源比率的變化最終可導(dǎo)致群落物種組成成分的變化,即資源比率決定生態(tài)系統(tǒng)的演替過程; (2) 外來物種對退化生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)對策; (3) 生態(tài)環(huán)境的非穩(wěn)定性機制。研究對象涉及森林、草地、灌叢、水體、公路建設(shè)環(huán)境、機場、采礦地、山地災(zāi)害地段等在大氣污染、重金屬污染、放牧等干擾體影響下的退化與自然恢復(fù),注重在理論與實踐研究相結(jié)合的基礎(chǔ)上對受損后的自然生態(tài)學(xué)過程及其恢復(fù)機制的研究。,,

41、自20 世紀(jì)90 年代初國際恢復(fù)生態(tài)學(xué)會成立以來,已舉行過20 屆恢復(fù)生態(tài)學(xué)國際大會。如第十二屆大會上設(shè)立了6 個專題,其中“方法與技術(shù)”專題集中在生態(tài)恢復(fù)的計劃與設(shè)計、生境重建、礦區(qū)恢復(fù)、土壤與營養(yǎng)提高、管理與監(jiān)測、遙感、數(shù)據(jù)分析等方面;“生境與種類恢復(fù)”專題關(guān)心的是在何種情況、何種條件下生境和種的恢復(fù)可以成功,如何避免過去的失敗? 日本學(xué)者宮脅昭利用鄉(xiāng)土樹種進行營養(yǎng)缽育苗,在短時間內(nèi)建立起適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻捻敿壢郝漕愋偷玫绞澜绻J。,,

42、國際上有影響的文摘刊物《CABS Current Advances inEcological & Environmental Sciences》1995 - 1997 年的統(tǒng)計,有關(guān)土地利用與土壤恢復(fù)的文章最多,其次是有關(guān)森林恢復(fù)的,另外是有關(guān)草地、河流、湖泊和濕地恢復(fù)的論文,采礦廢棄地和特殊污染環(huán)境的生態(tài)恢復(fù)也占較大比例,其它還有關(guān)于石楠灌叢、荒漠、海岸以及城市等生態(tài)恢復(fù)方面的論文[3 ] 。,5. 2 　恢復(fù)生態(tài)學(xué)國內(nèi)研究現(xiàn)

43、狀,“七五”、“八五”、“九五”期間,有關(guān)部門支持和資助了恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究。開展了“生態(tài)環(huán)境綜合整治”、“我國主要類型生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及提高生產(chǎn)力途徑的研究”、“熱帶退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)研究”、“建立北方草原草地退化原因、過程、防治途徑及優(yōu)化模式的研究”[ 1 ] 。,,建立了南方熱帶亞熱帶地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的理論體系,退化生態(tài)系統(tǒng)的承受力必須大于干擾強度是恢復(fù)的必要條件。從種的水平上證實植物多樣性的恢復(fù)與發(fā)展是退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的關(guān)鍵

44、。利用人為的生態(tài)工程加速退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù),應(yīng)考慮外來種對群落的效應(yīng)。在南亞熱帶丘陵地區(qū),豆科混交林有利于土壤肥力的發(fā)育,可加速人工林向生態(tài)穩(wěn)定型的天然林過渡。但水熱季節(jié)分配失衡、產(chǎn)流降水量和地表徑流量大是退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的限制因素。,利用群落演替和邊緣效應(yīng)原理研究森林片斷化的恢復(fù),邊緣群落隨時間發(fā)展為混交林群落,表現(xiàn)出正效應(yīng)。亞熱帶地區(qū)植被恢復(fù)的常用先鋒樹種馬尾松遺傳分化的主導(dǎo)選擇壓力構(gòu)成因子是溫度[13 ] 。金沙江干熱河谷區(qū)生態(tài)系統(tǒng)

45、退化序列表現(xiàn)為硬葉櫟類林- 稀樹灌木草叢- 灌木草叢- 草叢- 稀草菜坡- 光板地或裸巖,分別對應(yīng)于輕度、中度、重度、強度和極強度退化,恢復(fù)重建的關(guān)鍵在于土壤水分的改善,但每一類退化類型的恢復(fù)重建的途徑各有差異,如極強度退化的裸巖或光板地,應(yīng)采取徹底封禁的自然恢復(fù)途徑使禾草類植物自然生長以形成草被覆蓋層[19 ] 。,近五年來,國家自然科學(xué)基金委員會在生命科學(xué)、地理學(xué)等學(xué)科中篩選了若干優(yōu)先資助方向[20 ,21 ] ,如生態(tài)學(xué)與林學(xué)學(xué)

46、科中的“森林資源恢復(fù)與保護”,將“退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建”確立為生態(tài)學(xué)科學(xué)長期項目資助領(lǐng)域。生命科學(xué)部計劃在生態(tài)學(xué)、林學(xué)、農(nóng)學(xué)等3 個學(xué)科的“退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建的生態(tài)學(xué)問題”和“森林恢復(fù)與天然林保護的基礎(chǔ)研究”等幾個領(lǐng)域試行長期資助。,,對于這類項目,要求申請者提出6～9 年的整體設(shè)想,3 年研究的具體計劃。這在基金委的歷史上是前所未有的。同時,還啟動了重大科學(xué)研究計劃“中國西部環(huán)境和生態(tài)科學(xué)研究計劃”,其中優(yōu)先資助對“多重脅迫下典

47、型生態(tài)系統(tǒng)(特別是西南地區(qū)) 的穩(wěn)定性和恢復(fù)能力”進行探索[22 ] 。資助項目17 項[23 ] ,詳見表1。,,研究的生態(tài)系統(tǒng)更全面。從干旱、半干旱區(qū)到熱帶亞熱帶地區(qū)轉(zhuǎn)移,并開始注意西南巖溶地區(qū)。研究的重點發(fā)生了轉(zhuǎn)移。早期的工作主要是針對水土流失、風(fēng)蝕沙化、草場退化及鹽漬化對農(nóng)林牧業(yè)的危害,近期的研究工作重點轉(zhuǎn)移到區(qū)域退化生態(tài)系統(tǒng)的形成機理、評價指標(biāo)及恢復(fù)重建上來。,,實行定點觀測。中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)(CERN)已運行了包括16

48、個農(nóng)業(yè)站、7 個森林站、2 個草地站、2 個湖泊站、2 個海灣站在內(nèi)的29 個試驗臺站,開展多年的連續(xù)定點觀測,系統(tǒng)地研究退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過程中水、土、氣、生等因子的變化和機理。其長遠目標(biāo)是以地面網(wǎng)絡(luò)式觀測、試驗為主,結(jié)合遙感、地理信息系統(tǒng)和數(shù)學(xué)模型等手段,實現(xiàn)對我國主要類型生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境狀況長期、全面的監(jiān)測和研究,為改善我國的生態(tài)系統(tǒng)管理狀況和生存環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)和示范樣板,進而為我國的食物安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,并為發(fā)展生態(tài)學(xué)做出積極

49、貢獻。,,它的任務(wù)是(1)監(jiān)測,即按統(tǒng)一規(guī)程對我國主要類型農(nóng)田、森林、草地、湖泊和海灣生態(tài)系統(tǒng)的重要生態(tài)過程及水分、土壤、大氣、生物等因子進行長期監(jiān)測; (2) 研究,即全面、深入地研究我國主要類型生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)特征及管理的途徑和方法; (3) 示范,即為各站所在的地區(qū)提供高產(chǎn)、高效和可持續(xù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化經(jīng)營示范樣板; (4) 為政府決策提供科學(xué)依據(jù),即利用自己的研究成果,為政府在資源環(huán)境方面的決策提供科學(xué)依據(jù); (5)

50、 積極參與國際合作,為認識并進而解決全球性重大資源、環(huán)境問題做出應(yīng)有的貢獻[14 ,24 ] 。,,當(dāng)前CERN 科學(xué)研究的主要目標(biāo)為: (1) 通過對我國主要類型生態(tài)系統(tǒng)的長期監(jiān)測,揭示其不同時期生態(tài)系統(tǒng)及環(huán)境要素的變化規(guī)律及其動因; (2) 建立我國主要類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價值評價、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價和健康診斷指標(biāo)體系; (3) 闡明我國主要類型生態(tài)系統(tǒng)的功能特征和C、N、P、H2O 等生物地球化學(xué)循環(huán)的基本規(guī)律;闡明全球變化對我

51、國主要類型生態(tài),,,6 　恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究的一些問題與發(fā)展方向,,,恢復(fù)生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)大多借鑒其它學(xué)科,缺乏真正屬于自己的學(xué)科理論體系,需要通過大量的生態(tài)恢復(fù)實踐,總結(jié)、提煉出本學(xué)科的基礎(chǔ)理論。目前的生態(tài)恢復(fù)實踐雖然涉及多種生態(tài)系統(tǒng),但都是建立在有土壤的基礎(chǔ)上。對于缺少土壤的裸露巖石如何恢復(fù)生態(tài),論及的極少[10 ] 。而這實際上是一個全球性的生態(tài)問題,例如石漠化治理,也是生態(tài)恢復(fù)實踐的難點。,生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建,應(yīng)解決新的生態(tài)系統(tǒng)與周

52、圍環(huán)境相洽的問題。因此“, 相洽性”是決定生態(tài)恢復(fù)重建目標(biāo)選擇的關(guān)鍵,涉及如下問題:恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)特別是大尺度生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是可天然維持的系統(tǒng),而不是人工支持系統(tǒng);恢復(fù)重建的生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),其存在應(yīng)當(dāng)無礙于周圍生態(tài)系統(tǒng)的功能,且最好能補充、完善和強化之;不同空間尺度的相洽性。目前生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建主要是作為典型研究與試驗、示范,如何進行面上推廣?,,生態(tài)恢復(fù)面臨著“如何駕馭生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展方向,以便恢復(fù)其所有構(gòu)造與功能,使所有物

53、種找到各自的生境”的挑戰(zhàn),現(xiàn)有的知識還不足以解決“最終的生態(tài)系統(tǒng)保留多少種物種進入自己的群落中”這樣的問題[13 ] 。對恢復(fù)的生態(tài)系統(tǒng)進行監(jiān)測、評價是解決這些問題的有效手段和方法,但目前還缺乏具有可操作性的監(jiān)測、評價指標(biāo)[15 ] 。,,土壤凈化的植物修補技術(shù)(phytoremediation) 雖然已甄別出400 余種與Zn、Ni 、Cd、Pb、Cu、Co 有關(guān)的超積累植物(hyperaccumulator) ,但這些植物的生物生長

54、量與生長速率低,凈化的深度一般限于根圍,因此提高超富集植物的生長速率、生物生長量以及凈化深度是未來的研究方向[13 ] 。,,恢復(fù)生態(tài)學(xué)的研究以定性和半定量研究為主,缺少系統(tǒng)的、連續(xù)的、動態(tài)的定量研究,因而不能很好揭示系統(tǒng)退化的本質(zhì)規(guī)律,進而影響系統(tǒng)恢復(fù)的程度和速度的確定,以及恢復(fù)效果的評價和管理技術(shù)的選擇。,相關(guān)網(wǎng)站：,書2007.Lawrence R. Walker, Joe Walker, Richard J. Hobbs. L

55、inking Restoration and Ecological Succession.http://www.ebookee.net/Linking-Restoration-and-Ecological-Succession-Springer-Series-on-Environmental-Management-_346220.html2006. Jelte van Andel and James Aronson. Restora

56、tion ecology :The new frontier.http://www.ebookee.net/Restoration-Ecology-The-New-Frontier_368624.html2006. Donald Falk, Margaret Palmer, Joy Zedler, Foundations of restoration .http://www.islandpress.com/bo

57、okstore/details.php?isbn=97815972601762004.Vicky M. Temperton, Richard J. Hobbs, Tim Nuttle, Stefan Halle, Assembly Rules and Restoration Ecology: Bridging the Gap Between Theory and Practice http://www.ebookee.net/Ass

58、embly-Rules-and-Restoration-Ecology-Bridging-the-Gap-Between-Theory-and-Practice_246760.html2003. David lamb and Don Gilamour. Rehibitiaon and restoraion of degraded forestshttp://data.iucn.org/dbtw-wpd/edocs/FR-IS-00