【正文】 高克昌 恢復(fù)生態(tài)學(xué) Restoration Ecology 山東科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系 專業(yè)必修課 高克昌 生態(tài)系統(tǒng)退化的診斷：生態(tài)恢復(fù)的基礎(chǔ)和前提 第三章 退化生態(tài)系統(tǒng)的成因、診斷方法及退化特征 高克昌 主要內(nèi)容 與類型 高克昌 引言 ? 生態(tài)退化 和 生態(tài)恢復(fù) 是 相反 的兩個(gè)過程， 要進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，首先需要了解生態(tài)系統(tǒng)退化的動因，區(qū)別不同的退化類型，并對其退化狀況進(jìn)行診斷， 因此，對于退化程度的診斷是進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)與重建的基礎(chǔ)和前提。 ? 退化生態(tài)系統(tǒng)實(shí)際上是 生態(tài)系統(tǒng)演替 的一個(gè)類型，即： 逆向演替形式 。退化生態(tài)系統(tǒng)形成既可能是自然的，也可能是人為的，我們主要 限于人類干擾形成的退化生態(tài)系統(tǒng)。 ? 人類由于各種限制或認(rèn)識不足而使生態(tài)系統(tǒng)受害或受損，在恢復(fù)時(shí)所付出的努力要比利用或破壞時(shí)要大得多。而且從目前的研究和實(shí)踐結(jié)果看，復(fù)制型的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)似乎是不可能的。 高克昌 ? 關(guān)于退化生態(tài)系統(tǒng)的定義有很多： ? 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生與自然的平衡狀態(tài)或進(jìn)化方向相反的位移 (displacement)，位移的結(jié)果打破了原有生態(tài)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能受損 (王伯蓀等， 1997)。 ? 生態(tài)系統(tǒng)在一定的時(shí)空背景下，由于自然因素、人為因素或二者的共同干擾，導(dǎo)致生態(tài)要素和生態(tài)系統(tǒng)整體發(fā)生的不利于生物和人類生存的量變和質(zhì)變的過程 (張金屯， 2022)。 高克昌 ? 目前主要采用下面的定義： ? ★退化生態(tài)系統(tǒng)是指生態(tài)系統(tǒng)在自然或人為干擾下形成的偏離自然狀態(tài)的系統(tǒng)，其基本特征是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的衰退。與自然系統(tǒng)相比，一般地，退化的生態(tài)系統(tǒng)種類組成、群落或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改變，生物多樣性減少，生物生產(chǎn)力降低，土壤和微環(huán)境惡化，生物間相互關(guān)系改變 。 ? ★當(dāng)然，對不同的生態(tài)系統(tǒng)類型，其退化的表現(xiàn)是不一樣的。例如，湖泊由于富營養(yǎng)化會退化，外來種入侵、在人為干擾下本地非優(yōu)勢種取代歷史上的優(yōu)勢種等引起生態(tài)系統(tǒng)的退化等，往往這種情況下會改變生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性，但生物生產(chǎn)力不一定下降，有的反而會上升(Berger， 1993)。 高克昌 ? 根據(jù)受損特征可將生態(tài)系統(tǒng)退化分為 結(jié)構(gòu)受損類型和景觀受損類型。 前者主要表現(xiàn)為：生物多樣性減少、群落結(jié)構(gòu)簡化、食物網(wǎng)簡化、總生物量減少、生產(chǎn)力下降、礦質(zhì)循環(huán)開放、生境惡化，以及系統(tǒng)穩(wěn)定性減弱、抗干擾能力和自我維持能力下降等； 后者主要是群落遭到成片的徹底清除，連續(xù)的景觀發(fā)生片斷化，從而導(dǎo)致邊緣效應(yīng)的增強(qiáng)、島嶼效應(yīng)產(chǎn)生以及小種群效應(yīng)增強(qiáng)等，加劇了生物多樣性喪失、種群繁殖力減弱，以及生境條件惡化等。 高克昌 ?結(jié)構(gòu)受損到一定程度必然會導(dǎo)致景觀格局的變化，同樣，景觀受損生態(tài)系統(tǒng)也會導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化， 這兩種退化類型可以同時(shí)發(fā)生，相互復(fù)合。 ?人為干擾下的生態(tài)系統(tǒng)自然退化常常表現(xiàn)為一個(gè)連續(xù)變化的過程，亦即 “逆行演替”中的演替階段，對于結(jié)構(gòu)受損類型退化程度的判斷標(biāo)準(zhǔn)是其對頂極生態(tài)系統(tǒng)的偏離。 高克昌 圖 31 常綠闊葉林退化圖式（陳小勇等， 2022） 高克昌 (1)生態(tài)退化具有一定的基點(diǎn)和地域性，不同的地理位置、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地貌形態(tài)決定著物質(zhì)和能量的輸人途徑、數(shù)量和速率，形成不同的生物地球化學(xué)循環(huán)類型，進(jìn)而決定著基本的生態(tài)發(fā)育過程、生態(tài)演替方向及景觀生態(tài)類型。當(dāng)系統(tǒng)受到干擾后，不同的生態(tài)景觀就成為生態(tài)退化的基點(diǎn)。 (2)生態(tài)退化具有階段性，在不同時(shí)間階段具有不同的發(fā)展過程、特點(diǎn)、退化速率、強(qiáng)度及恢復(fù)過程和恢復(fù)時(shí)間。 (3)自然因素和人為因素是生態(tài)退化的兩大觸發(fā)因子，一般而言，自然要素的干擾是潛在的、緩慢的、低頻的，而人為干擾則是顯著的、高頻的、持續(xù)的，起著主要貢獻(xiàn)作用。 高克昌 (4)生態(tài)退化和物體運(yùn)動一樣，也需要有一定的參照系。我們平常所說的“退化”實(shí)際暗含著“是否有利于人類和生物生存和發(fā)展”這個(gè)參照標(biāo)準(zhǔn)。 (5)生態(tài)退化既是一種過程，又是一種結(jié)果。 (6)生態(tài)退化具有相對性，即具有自己的基點(diǎn)和發(fā)展歷史，只有在環(huán)境和時(shí)空背景相同或類似的情況下，生態(tài)退化才具有可比性。 (7)生態(tài)退化在某些情況下是一個(gè)動態(tài)平衡，但對于某些“位移”較大的生態(tài)退化往往是一個(gè)不可逆過程，很難或不可能自然地或人為地恢復(fù)到原在狀態(tài)，這種生態(tài)退化就不能用一個(gè)動態(tài)平衡來表示。 高克昌 (8)生態(tài)退化包括生態(tài)要素退化和生態(tài)系統(tǒng)退化。 (9)荒漠化、沙漠化、石質(zhì)化是生態(tài)退化的頂極形式。 (10)生態(tài)退化最基本的診斷特征是生態(tài)系統(tǒng)的固有功能的破壞或喪失，穩(wěn)定性和生產(chǎn)力降低，抗逆能力減弱。 (11)生態(tài)退化是超過或低于“生態(tài)閾值”的量變，不利的量變引起質(zhì)變，不能盲目地認(rèn)為凡是“數(shù)量的減少就是退化，數(shù)量的增大就是進(jìn)化”。 高克昌 ? 退化生態(tài)系統(tǒng)形成的直接原因是 人類活動 ，部分來自 自然災(zāi)害 ，有時(shí)兩者疊加發(fā)生作用。 ? 生態(tài)系統(tǒng)退化的過程由干擾的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和規(guī)模所決定 。 ? 生態(tài)系統(tǒng)退化總是和干擾相聯(lián)系， 干擾按其性質(zhì)可分為自然干擾和人為干擾。 ? 自然因素：全球氣候變化（如暖干化）、自然災(zāi)害（火災(zāi)、水災(zāi)等）、外來種入侵（包括人為引種后泛濫成災(zāi)的入侵）。 自然因素中外來種入侵 (包括因人為引種后泛濫成災(zāi)的入侵 )、火災(zāi)及水災(zāi)是最重要的因素。 ? 人為因素：過度墾殖、過度放牧、過度樵采、過度采挖、長期不合理的灌溉、礦山開發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、工農(nóng)業(yè)污染等。據(jù)Daily（ 1995）對人為因素造成的退化生態(tài)系統(tǒng)排序：過度開發(fā)占 34%，毀林占 30%，農(nóng)業(yè)活動占 28%，過度收獲薪材占 7%，生物工業(yè)占 1%。 高克昌 ? Daily(1995)進(jìn)一步指出，基于以下四個(gè)原因人類進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)是非常必要的和重要的： ★需要增加作物產(chǎn)量滿足人類需求； ★人類活動己對地球的大氣循環(huán)和能量流動產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響； ★生物多樣性依賴于人類保護(hù)和恢復(fù)生境。 ★土地退化限制了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 高克昌 ?從自然的角度來講，在全球變化的大背景下，區(qū)域地質(zhì)、地貌、氣候和水文等異常變化，生態(tài)系統(tǒng)不可避免地發(fā)生波動，從而引發(fā)生態(tài)系統(tǒng)的退化； ?但更為突出的是隨著人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程，加大了對自然生態(tài)系統(tǒng)的干擾，促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)的退化。 高克昌 ? 如果說在人類出現(xiàn)以前，地球上生態(tài)系統(tǒng)的變化主要由自然條件所決定，那么在人類出現(xiàn)以后，特別是在使用工具以后，生態(tài)系統(tǒng)的變化相當(dāng)大的程度上受到了人類的干擾。 ? 人為干擾 是驅(qū)動種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)退化的主要動力，人類社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展史，特別是土地利用方式變遷史，映射出人類活動在退化生態(tài)系統(tǒng)形成中的決定作用。 ? 人類對生態(tài)系統(tǒng)干擾的形式和途徑很多，它們產(chǎn)生的效應(yīng)和表現(xiàn)形式也多種多樣（見表 31）。 高克昌 表 31 人類對生態(tài)系統(tǒng)干擾的方式與效應(yīng) 人為干擾方式 效應(yīng) 傳統(tǒng)勞作方式和戰(zhàn)爭等 森林砍伐 植被退化，水土流失加劇，環(huán)境惡化，生境破壞，生物多樣性喪失 土地開墾等 戰(zhàn)爭 采集 生物資源被破壞，一些物種滅絕 采樵 系統(tǒng)能量和養(yǎng)分減少，生物活動擾亂； 草原破壞等 狩獵捕撈 種群繁衍破壞，一些物種滅絕，生物性狀和數(shù)量發(fā)生變化 工農(nóng)業(yè)污染 水質(zhì)污染，空氣污染，土壤污染等 新干擾形式（旅游、探險(xiǎn)等） 污染，資源破壞等 高克昌 （ 1）森林砍伐 ? 大約始于一萬年前的早期農(nóng)業(yè)并持續(xù)到現(xiàn)在。這種干擾導(dǎo)致一系列生態(tài)環(huán)境問題的發(fā)生，如森林大量被砍伐后，不僅導(dǎo)致植被的退化，加劇水土流失以及區(qū)域環(huán)境的惡化，而且還會造成生物生境的破壞，導(dǎo)致生物多樣性的喪失。 高克昌 以我國 木材生產(chǎn)基地 亞熱帶地區(qū)為例： ? 歷代封建王朝都要大興土木修建宮殿，消耗大量木材 秦朝開始，歷經(jīng)漢唐兩代因建設(shè)規(guī)模宏大的都城，黃河流域的森林遭到毀滅性的砍伐，到宋朝修建都城開封時(shí)，黃河流域的木材已不敷用，伐木伸展到長江流域，明朝開國后，皇帝們不僅大興土木建造宮室，還要為死后修建規(guī)模宏大的陵寢，北京明十三陵棱恩殿內(nèi)的 60根渾圓通直的大立柱，就是常綠闊葉林中的楠木。清代為了整修北京紫金城及營造三山五園，所需木料皆自閩浙湘蜀等省常綠闊葉林區(qū)采辦，使森林遭到大量砍伐。 ? 明代航海事業(yè)的發(fā)展