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, 1992)。 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,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）,（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）,一、全球生态退化问题,2019/2/14,21,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78.06m3,人工林每公顷蓄集量只有35m3，远低于114m3/hm2的世界平均水平,2019/2/14,22,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hm2，并且每年还在以200万hm2的速度增加,2019/2/14,23,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km2，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3436km2 不仅沙漠化面积急剧增加，沙化的强度也在增强,2019/2/14,24,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km2,2019/2/14,25,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,2019/2/14,26,冰川退缩,冰川和冰盖进一步退缩 海平面升高0.09-0.88米,2019/2/14,27,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,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,2019/2/14,31,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）,（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,(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,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,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80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90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,2019/2/14,52,2019/2/14,53,2019/2/14,53,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