受损生态系统的修复

第九章受损生态系统的修复第一节受损生态系统的特征一、生态系统受损的主要形式受损生态系统生态系统的结构和功能在自然干扰、人为干扰、或两者的共同作用下，发生了位移（改变），打破了生态系统原有的平衡状态，使系统的结构和功能发生变化和障碍，并发生了生态系统的逆向演替。生态系统的受损类型1、突发性受损时间短、速度快，局部受损严重。例：泥石流、火山爆发2、跃变式受损生态系统受到持续干扰，最初不表现明显损伤，破坏性积累到一定程度后突然剧烈变化的一种形式。3、渐变式受损在强度均衡的干扰下，缓慢的、不断加重的受损。例如：使用化肥引起的土壤退化。4、间断式受损生态系统因周期性的干扰而受到损害的一种形式。5、复合式受损生态系统在受损过程中，经历了两种以上的受损形式。二、受损生态系统的基本特征1、物种多样性的变化2、系统结构简单化3、食物网破裂4、能量流动效率降低5、物质循环不畅或受阻6、生产力下降7、其他服务功能减弱8、系统稳定性降低受损生态系统首先是其组成和结构发生了退化，导致其功能受损和生态学过程的弱化，引起系统自我维持能力减弱且不稳定。但系统成分与其结构的改变，是系统受损的外在表现，功能衰退才是受损的本质。第二节恢复生态学与生态修复恢复生态学及其学科任务生态修复及其理论基础生态修复的常用技术和方法恢复生态学及其学科任务恢复生态学的研究内容：理论、应用研究进展生态修复及其理论基础概念理论基础原则判断准则生态修复及其理论基础生态修复的概念：概念；四个层面生态阈值生态修复及其理论基础生态修复的理论基础自我设计与设计理论生态学理论生态修复及其理论基础生态修复的原则地域性生态学与系统学最小风险与效益最大生态修复及其理论基础生态修复成功与否的判断准则可持续性不可入侵性生产力营养保持力具有生物间的相互作用生态修复的常用技术和方法针对污染环境的植物修复技术针对非污染环境的生态修复技术植物修复技术植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些污染物的理论为基础，利用植物及其共存微生物体系清除环境中的污染物的一门环境污染治理技术。植物修复技术包括利用植物固定或修复重金属污染土壤、利用植物净化水体和空气、利用植物清除放射性核素和利用植物及其根际微生物共存体系净化环境中有机污染物等方面。1、植物修复技术的类型⑴植物萃取技术指金属积累植物或超积累植物将土壤中的金属萃取出来，富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地上纸条部位的技术。如：芸苔属植物、油菜、工业用大麻，可超量富集砷。⑵根际过滤技术指利用超积累植物或耐重金属植物从污水中吸收、沉淀和富集有毒金属的技术。如：向日葵及各种水生植物如宽叶香蒲等。⑶植物固定技术指利用超积累植物或耐重金属植物降低金属的活性，从而减少重金属被淋洗到地下或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能性的技术。⑷植物刺激技术，也称为植物辅助生物修复技术指通过根圈范围内植物的活动刺激微生物的生物降解的植物修复过程。桑树、桑橙树和苹果树被人们用来刺激能降解多氯联苯（PCB）和多环芬烃（PAH）的微生物生长。⑸植物转化技术指通过植物新陈代谢作用降解环境污染物的过程。植物转化技术目前主要的应用领域包括石化产品污染地和贮藏地、武器弹药废弃物、燃料溢出物、氯化溶剂、垃圾掩埋中的淋滤物和农用化合物（杀虫剂和化肥）等。2植物修复技术的应用⑴环境中重金属的去除植物固定、植物转化、萃取等是去除环境中金属离子的有效技术。⑵环境中有机物的去除通过植物萃取、转化和辅助修复等技术，可去除环境中的有机污染物。⑶环境中放射性核素的去除针对非污染环境的生态修复技术潜力评价法自然恢复法限量控制法协调促进法第三节受损生态系统的修复根据生物群落演替的基本规律，首先要考虑对生态系统最基本功能的修复，然后再进一步完善物种组成及结构。因此，“优先性”是受损生态系统修复是应该考虑的重要问题。人类可以根据生态学原理，有目的地采取摹写措施，是受到损害的生态系统的结构和功能得以恢复和完善，实现生产力高、生物多样性丰富、系统趋于稳定的目的，这个过程被称之为“受损生态系统的修复”。一、受损森林生态系统的修复1、森林生态系统受损的原因及特点森林生态系统受损原因，包括病虫害、干旱、洪涝和地震等自然灾害，但最主要的是由于人类的活动所导致。受损的森林生态系统，其变化的特点通常都是生产力减低，生物多样性减少，调节气候、涵养水分、保育土壤、贮存营养元素能力等生态功能明显降低。1、受损森林生态系统的修复方法①封山育林②林分改造③透光抚育或遮光抚育④林业生态工程二、受损草地生态系统的修复世界草地资源面积约占陆地总面积的38%。我国有392万km2的草地，约占国土面积的41%。1、草地生态系统受损原因及特点人类干扰的原因中，主要是过度放牧、垦殖和污染。另一方面，我国草原区所处的自然条件都比较恶劣，春季干旱，夏季少雨，冬季严寒，自然灾害频繁，这是造成草原退化的自然因素。所以，造成草地生态系统受损和退化，应是自然因素与人为因素的结合。受损草地生态系统的主要特征包括植被退化和土壤退化。植被退化是指草地破坏后，植被的密度和生物多样性的下降，这种结构的改变还导致了群落的矮化。土壤退化是由于风蚀、水蚀、土壤板结和盐碱化等造成的土壤物理和化学性质的变化，不能再支持生态系统的高生产力。2、受损草地生态系统的修复方法与技术①围栏养护，轮草轮牧②重建人工草地③实施合理的牲畜育肥生产模式三、受损河流生态系统的修复1、河流生态系统受损的主要方式及影响①水利工程建设对河流生态系统的影响②农业活动对河流生态系统的影响③城市化对河流生态系统的影响2、受损河流生态系统的修复①建立沿岸绿化带，加强植被的生态功能②人工清淤③控制污染源④科学调控河水流量和流速⑤加强渔业管理四、受损湖泊生态系统的修复1、湖泊生态系统的受损及原因①环境污染②水利建设③过度放养④湖泊的富营养化⑤外来种的侵入2、受损湖泊生态系统的修复①严禁围湖造田②营造林地③加大人为调节湖泊水位的力度，尽量防止水位频繁地剧烈变化，维持湖泊的最低水位，防止湖泊的干枯④对于已有大量淤积的湖泊，清淤是十分有效的修复措施，这样既可恢复水体空间，又能使水质得以改善。五、矿区废弃地的修复1、尾矿的综合利用①从废弃物中进一步回收有价元素②作为二次资源制取新形态物质③用作井下采空区的填充材料2、污染土壤的修复3、植被修复4、微生物修复法5、矿区废弃地综合利用矿渣与尾矿组分分析有害组分有用组分回收利用易处理组分难处理组分化学改良容土、排土植被恢复并接种微生物第四节生态工程与修复工程一、生态工程的内涵1、生态工程的定义生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理、结构与功能协调原则，综合系统分析的最优化方法，设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统。2、生态工程设计的生态学理论依据①物种共生原理②生态位原理③食物链原理④物种多样性原理⑤物种耐性原理⑥景观生态学原理⑦耗散结构原理⑧限制因子原理⑨生态因子综合性原理二、生态工程的设计与应用1、生态工程设计的具体步骤2、技术路线⑴建立互利共生网络⑵延长食物链生态工程中，加环是一重要方法。根据加环的性质和功能，可将之归为4类。①生产环②增益环③减耗环④复合环3、生态工程设计的应用以太湖为例⑴太湖底泥生态疏浚⑵种植植物，达到美化环境，治理富营养化⑶建立渔业生态工程，控制过度养殖，过度利用水体⑷建立环湖湿地保护带，实现持久的生态管理思考题1、简述受损生态系统的主要特征。2、论述河流生态系统受损的原因及修复方法。3、植物修复技术有哪几种？如何利用植物修复技术去除环境中的污染物？4、生态工程的内涵是什么？如何利用生态工程技术修复受损生态系统（举一实例）？