两湖平原湿地稳定性评价与生态恢复设计

湿地生态恢复理论与方法 中国科学院测量与地球物理研究所 湖北省环境与灾害监测评估重点实验室 王 学 雷 博士 研究员湖北 武汉 徐东大街340号 邮政编码:430077电话:(027)68881389 E-mail:生态恢复研究综述 生态恢复理论方法生态恢复工程理论生态恢复技术水域恢复与修复技术湿地生态恢复与修复 自然保护区的作用报 告 提 纲生态恢复研究综述生态恢复根据生态学原理，通过一定的生物、生态以及工程的技术与方法，人为地改变和切断生态系统退化的主导因子或过程，调整、配置和优化系统内部及其外界的物质、能量和信息的流动过程和时空次序，使生态系统的结构、功能和生态学潜力尽快成功地恢复到一定的或原有乃至更高的水平。恢复生态学研究生态系统退化的原因、退化生态恢复与重建的技术与方法、生态学过程与机理，是一门理论性与实践性都很强的学科。研究综述国内外生态恢复研究特点注重生态恢复试验与示范研究，试验实践重于基础理论研究注重人工重建研究，相对忽视自然恢复研究集中研究森林和草地生态系统退化后的生物途径恢复，尤其是森林植被的人工重建研究注重恢复重建的快速性和短期性注重恢复过程中植物多样性和小气候变化研究，相对忽视动物、土壤生物研究生态恢复生态效益评价研究多，生态恢复重建生态功能和结构综合评价少新技术应用有待提高，定性和半定量多，缺少系统的、连续的、动态的定量研究 研究综述未来恢复生态学研究趋势恢复生态学理论构建生态系统演化、退化机理研究生态恢复技术和方法研究生态恢复定量化和模型化研究生态恢复与全球变化研究 研究综述生态恢复理论研究 生态恢复的理论基础生态恢复的理论基础 认识论方法论生态演替理论生态系统管理理论目的论生态可持续发展恢复理论三大理论基础与生态恢复生态恢复要求尽量不打断自然生态演替序列，避免逆行演替，使生态系统走正常演化道路，即进展演替，以保持生态系统的健康和安全；生态恢复是通过一定的措施与手段避免或减少生态系统演化的不可持续性，维持生态系统的可持续进化，最终是提高区域生态的可持续发展能力，使生态系统为人类服务；生态系统管理与生态恢复都要求对生态系统进行程度不同的调控，目的是为了生态系统的健康与可持续发展。恢复理论生态恢复基本理论问题 生态恢复目标生态恢复目标 生态系统保护生态系统保护 生态系统组分和结生态系统组分和结构恢复构恢复 生态系统功能生态系统功能的恢复的恢复生态恢复基本理论生态恢复基本理论 自我设计与设计理自我设计与设计理论论 生物入侵理论生物入侵理论生态恢复技术生态恢复技术恢复理论生态恢复工程理论限制因子原理生态系统的结构理论生态适宜性原理和生态位理论生物群落演替理论生物多样性原理斑块-廊道-基底理论恢复工程理论限制因子原理生态因子概念环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素：温度、湿度、食物、氧气、二氧化碳和其他相关生物等。生态因子一般特征彼此联系、互相促进、互相制约。生态因子限制性作用生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用。任何生态因子只要接近或超过生物的耐受范围，就会成为这种生物的限制因子。有时会出现多个因子起限制作用。生物恢复工程与限制因子原理生态恢复工程是从多方面进行设计与改造生态环境和生物群落。但必须找出该系统的关键因子，才能进行恢复工作。（红壤酸性土壤-影响作物生长-降低酸度-恢复植被）。恢复工程理论生态系统的结构理论生态系统结构物种结构（种群数、量）、时空结构（空间层次、发展演替）、营养结构（生产者、消费者、分解者）；合理的生态系统结构生物环境相互适应、系统综合功能、高效物流能流；结构理论在恢复生态工程中的应用恢复工程应采用多种生物物种结合，实现物种之间的能量、物质和信息的流动。恢复工程理论生态适宜性原理和生态位理论生态适宜性原理生物由于经过长期的与环境的协作进化，对生态环境产生了生态上的依赖，其生长发育对环境产生了要求。如植物中有喜光、喜阴、喜湿植物等。生态位在自然生态学中一个种群在时间、空间上的位置及其与相关种群之间的功能关系。各种种群在群落中具有各自的生态位，避免种群之间的直接竞争，保证群落稳定。恢复工程理论生物群落演替理论原生演替次生演替生态恢复工程在群落演替理论指导下，通过物理、化学、生物的技术手段，控制待恢复生态系统的演替过程和发展方向，恢复或重建生态系统的结构和功能，并使系统达到自维持状态。恢复工程理论生物多样性原理生物多样性遗传多样性、物种多样性、生态系统与景观多样性；特征一高的多样性增加了具有高生产力的种类出现的机会；特征二多样性高的生态系统内，营养的相互关系更加多样化，为能量流动提供可选择的多种途径；特征三高的多样性增强生态系统被干扰后对外来种类入侵的抵抗能力；特征四多样性高增加了系统内某一个种所有个体间的距离，降低了植物病体的扩散；特征五多样性高的生态系统内，各个种类充分占据已分化的生态位，提高系统对资源利用的效率。生态恢复工程应最大限度地采取技术措施，配置好初始种类组成，加快恢复与地带性生态系统（结构和功能）相似的生态系统；保护自然生境里的生物多样性。恢复工程理论斑块-廊道-基底理论概念斑块（空间单元）、廊道（线状或带状结构）、基底（景观中分布最广、连续性最大的背景结构；应用于恢复生态工程在大中尺度上，必须考虑土地利用的整体规划，考虑生境的破碎化，恢复与保持景观的多样性和完整性。恢复工程理论生态恢复工程技术生态恢复工程中的规划技术（3S技术）*RS-植被和土地利用分类 植物的结构特征、生境特征及生物量 生态干扰的范围、严重程度及频率 生态系统中生理过程特征 土地利用在空间和时间上的变化 植被动态（包括群落演替）人为干扰和全球气候变化 自然保护区的划分恢复技术生态恢复工程技术生态恢复工程中的规划技术（3S技术）*GIS 运用系统工程和信息科学的理论，综合分析具有空间内涵的地理数据。与遥感相结合，把遥感作为GIS的重要信息源，及时获取大量动态空间信息，以利于对恢复生态工程进行规划、监测和管理。恢复技术生态恢复工程技术生态恢复工程中的规划技术（3S技术）*GPS-监测动物的活动行踪 生境制图、植被制图及其他资源图 生态恢复种的定位 航片和卫星遥感图象定位和地面校正 环境监测恢复技术生态恢复工程技术生态恢复工程中的应用技术 *生物技术 *工程技术不同类型和程度的退化生态系统，其恢复方法亦不同。土壤生态恢复工程技术：沙漠化土地、盐碱地、矿山开垦地、红壤酸土 退化及破坏植被的生态恢复重建工程技术 水土保持与小流域开发治理生态恢复工程 湖泊水体的生态恢复工程技术：工业废水的生态处理与恢复、生活污水的生态化处理、江河湖泊富营养化与生态恢复、地下水污染处理与生态恢复恢复技术生态恢复工程技术生态恢复工程中的应用技术 *生物技术 *工程技术自然保护区作为生态恢复工程中的重要技术手段，其作用 *对濒危物种的保护 *对生物多样性的保护 *对景观和生态系统多样性的保护 恢复技术水域系统生态恢复与修复工程技术生态指导原则 *现有水域生态系统的保存与保持 *恢复生态的完整性 *恢复或修复原有的结构与功能 *兼顾流域内的生态景观工程与修复 *生态恢复要制定明确、可行的适度目标 *自然调整与生物工程技术相结合水域恢复与修复技术水域系统生态恢复与修复工程技术污染水体生态恢复的工程技术 通过水体生态系统中各种生态群落的综合作用而去除其中的污染物。植物恢复技术利用及其共生生物体系消除水体中的污染物的环境污染治理技术 *植物萃取技术；*根际过滤技术；*植物固化技术动物与微生物修复技术动物（周丛动物、底栖动物和鱼类）修复；微生物直接分解污染物、防治水体中有害藻类）。*采用CBS（集中式生物系统）水体修复技术；*采用EM（高效复合微生物菌群）水体修复技术水域恢复与修复技术水域系统生态恢复与修复工程技术富营养化湖泊生态修复技术 富营养化湖泊：人为干扰和影响藻类大量增生水生植被衰退生物多样性下降水质迅速恶化湖泊功能下降。修复措施：*环境技术用水处理技术消除进入湖泊水体中的N、P和有机污染物等；点源 *生态技术改善生态系统和周围环境、减少不利理化因素（N、P和有机污染物）和生物因素。面源水域恢复与修复技术水域系统生态恢复与修复工程技术富营养化湖泊生态修复技术 *恢复水生植被 根据湖泊水生植被自身的演替规律和水生植物的生理生态特征，选择耐污性强的植物作为先锋种类，然后逐步对水生植被的结构加以优化。水域恢复与修复技术水域系统生态恢复与修复工程技术富营养化湖泊生态修复技术 *优化水产养殖结构，恢复生态系统平衡 在湖泊富营养化过程中，水生植被本身也发生演替变化，以适应不同的营养水平和水环境条件。水域恢复与修复技术长江中下游湖泊富营养化过程中沉水植被演替模式水域恢复与修复技术水域系统生态恢复与修复工程技术富营养化湖泊生态修复技术 *优化水产养殖结构，恢复生态系统平衡 对于长江流域富营养化浅水湖泊的生态修复必须以沉水植物为主的水生植物重建为重点，将工程措施和生态调控措施结合起来。对外源与内源污染负荷的削减是有效的生态调控措施的前提。水域恢复与修复技术水域系统生态恢复与修复工程技术养殖海水体的生物修复与生态技术 水域恢复与修复技术太湖水域富营养化生态恢复工程富营养化成因多水系入湖、城市化带来超营养负荷、底质（富含营养盐）、水生生物不合理分布（枯竭）治理方案 *大型水生植被恢复工程 *底泥疏竣工程 *养殖污染控制工程（控制围网养殖、鱼草轮养）*水源地水质保护的物理-生态工程 *藻类收集与利用工程 *环湖绿化生态保护工程 *截污和换水工程水域恢复与修复技术湿地生态系统湿地恢复与修复脆弱生态系统湿地生态恢复湿地生态恢复技术 *废水处理技术（物理、化学、生物氧化塘技术）*生物修复技术（原位或异位修复、生物操纵、生物控制和生物收获技术）湿地类型及其恢复方式湿地恢复与修复湿地恢复与修复脆弱生态系统湿地生态恢复湿地生态恢复中的生态工程设计 -运用量化方法和生态科学理论与技术对自然环境尤其是湿地环境的设计。达到系统的自我保护与发展。设计的系统应利用自然能量。强调适用性与目标性。-湿地设计指标体系 *水文（水深及水持续时间、入流负荷）*化学源汇（化学去除效率及负荷率、沉积作用）*基质（有机质含量、土壤结构）*生物指标、植被组成、溶解氧等湿地恢复设计应用湿地恢复与修复湿地恢复与修复鄱阳湖湿地生态功能恢复问题？湿地面积减少、调蓄能力锐减；湿地淤积退化、湖床抬高；水鸟栖息地缩小、生物资源减少生态恢复对策 *保护湿地资源，处理好田湖矛盾 *维护湿地生态健康，发展高效的适应 性强的优化利用模式 *强调综合发挥湿地生态功能与效益 *公众意识提高，强化政策与法规管理湿地恢复与修复自然保护区在生态恢复保护中的作用自然保护区 建立自然保护区是为了拯救某些濒临灭绝的生物物种，监测人为活动对自然界的影响，研究保持人类生存环境的条件和本身的自然演替规律，找到合理利用资源的科学方法。自然保护区作用自然保护区在生态恢复中的作用天然”本底“作用 -自然保护区是恢复重建退化生态系统的天然参照系统 -具有代表性的天然生态系统或原始景观区域生物物种的天然储存库 -育种、食物、药物、原材料等人类的生态屏障 -涵养水源、调节气候、防风固沙、保持水土、改善环境、维持生态平衡科研的天然实验室 自然保护区作用自然保护区在生态保护中的作用自然保护区建设 -森林生态 -草原草甸生态 -荒漠生态 -内陆湿地和水域生态 -海洋和海岸生态 自然保护区自然保护区在野生生物物种资源保护中的作用在野生生物物种资源保护中的作用自然保护区作用教师不仅要讲解课堂对初中生来讲比较陌生初中生正处于自我意识发展的重要阶段，他们面对新事物会有自己独到的看法，容易陷入孤立的思维模式。除了要在课堂上设置丰富的实践活动，培养学生的探究能力之外，初中生物教师还可以让学生进行团队合作交流，共同探究和学习，从而培养学生的人际交往能力和团结合作能力。在彼此的沟通交流中，学生能够获取新的思路想法，拓展自己的思维模式。翻转课堂模式想要获得理想的教学效果，就要重视学生的合作交流，让学生认识到独木不成林，只有