1、第一节 受损生态系统的特征 自然生态系统的重要特点之一，就是在无强干扰的条件下能不断的自我完善，或称为进展（正向）演替，如物种的增加、生产力的提高、系统稳定性的增强等。所以，正常生态系统是生物群落与自然环境实现动态平衡的自我维持系统，系统内各种组分的发展是按照一定的规律、在某一平衡点表现一定范围的波动而呈现出一种动态平衡。 受损生态系统，是指生态系统的接受和功能在自然干扰、人为干扰（或两者共同作用）下发生了移位，即改变、打破了生态系统原有的平衡状态，使系统的结构、功能发生变化或者出现故障，改变了生态系统的正常过程，并表现出逆向演替。 生态系统的完整性可以理解为系统结构的完整性和功能的健康。而生
2、物多样性史生态系统完整性度量的重要指标。 生态系统的受损害可以理解为生态系统完整性受到损伤。完整性是“未受损害的、良好的状态”，表示“全体、全部或健全”。生态系统的完整性是从“生命系统与非生命系统的完整”角度来考虑的，包括三个层次：一是组成系统的成分是否完整，即系统是否具有土著的全部物种；二是系统的组织结构是否完整；三是系统的功能是否健康。前两个层次是对系统组成完整的要求，第三个层次则是对系统成分间的作用和过程完整的要求。 从系统结构上看，生态系统完整性强调生态系统的“全部”，包括物种、景观要素和过程，或者表述为成分、组分和过程。生态系统的完整性就是生态系统具有其土著的成分（植物、动物和其他有
3、机物）和完整的过程（如生长和再生）。 就系统功能而言，完整性注重生态系统的整体特性。 简言之，所谓受损生态系统是指 丧失了生态系统的完整性、不健康的病态生态系统。 生态系统受损后，原有的平衡状态被打破，系统的结构、组分和功能都会发生变化，随之而来的是系统稳定性的减弱，生产能力的降低，服务功能弱化等。从生态完整性的角度分析，受损生态系统的共同变化特征主要有以下八个方面 物种多样性减少 当一个稳定的生态系统受损后，系统中的关键种类首先消失，从而引起与之共生种类和从属物种的相继消失，物种多样性明显减少。另一方面，系统中适应生境变化的某些种类会迅速发生变化，数量增加。关键种的消失会改变生态系统中的种间
4、关系。 系统结构简单化 生态系统受损后，反应在种群水平上，常表现为种类组成发生变化，优势种群结构异常；在群落层次上则是群落结构的矮化和生境破碎化。食物网破裂 受损的生态系统，在食物网的表现上主要是食物链的缩短或营养链的断裂，单链营养关系增多，种间共生、附生关系减弱，这种现象被称为食物网破裂。 能量流动效率降低 由于受损生态系统食物关系的破裂，能量的转化及传递效率会随之降低，主要表现为对光能固定作用的减弱，能量流的规模缩小或过程发生变化；系统中的捕食过程和腐化过程弱化，因而能量流损失增多，能量利用和转化效率降低。 物质循环不畅或受阻 生态系统结构受到损害后，层次性简化以及食物网的破裂，使营养物质
5、和元素在生态系统中的周转渠道减少、时间缩短、周转率降低，生物的生态学功能减弱。由于生物多样性及其组成结构的变化，使系统中物质循环的途径不畅或受阻，包括系统中的水循环、氮循环和磷循环等会发生变化。 系统稳定性降低 在外界干扰较小的情况下，正常的生态系统总是在某一平衡点附近摆动，轻度干扰所引起的偏离将被系统的负反馈作用调节，是系统逐步恢复到原来的水平并维持相对的稳定状态。而且，对于某些生物系统而言，轻度的干扰甚至有利于稳定性的发展。但在受损的生态系统中，由于结构的不正常，系统的稳定性明显降低，系统在正反馈机制驱动下更远离平衡。 生产力下降 正常的生态系统具有较高而相对稳定的生产力，能利用光能生产很
6、多生物产品。但是系统受损后，其生产力会大大降低，其原因在于：光能利用率减弱由于竞争和对资源利用的不充分，光效率降低初级生产者结构和数量的改变又常导致次级生产力的降低。 综上所述，生态系统的受损过程首先是其组成和结构发生了退化，导致其功能和生态学过程的弱化，进而引起自我维持能力减弱且不稳定。但系统成分与其结构的弱化，是系统受损的外在表现，功能衰退才是受损的本质。因此，受损的生态系统功能的变化时判断生态系统损伤程度的重要标志。所以，植物群落的外貌形态和结构状况又通过对系统中次级消费者、分解者的影响而决定着系统的动态，制约着系统的整体功能。因此，在受损生态系统中，结构与功能也是统一的，通过分析系统结
7、构的改变，也可以推测出其功能的变化。根据目前的研究成果，受损生态系统功能变化的主要机制可概括为以下三点：1.结构损伤是导致功能衰退大的基本原因: 在未受干扰的自然生态系统中，系统的结构决定其功能。在受损的生态系统中，其功能及生态过程发生的改变，与同样与系统结构组分的变化密切相关。因此，受损生态系统的功能衰退或生态过程受阻，实质都是生态系统结构完整性被破坏的必然结果。2. 胁迫方式是影响生态过程变化的决定因素 生态系统受到胁迫而损伤后，其变化过程及生产的效应往往与系统受到的胁迫类型、方式和程度有关。3.干扰强度和频率是制约系统恢复能力的重要因素 生态系统发育的基本规律，决定这受损伤生态系统经过足
8、够的时间能通过自身的发育和演替而恢复到受损前的状态。但是，受损伤生态系统的这种恢复能力及恢复速度，不仅取决于系统本身的组成结构是否完善，更与所受得干扰强度和频率有关。受损伤的生态系统的演变具有一定的规率性，主要体现为：1.生态系统受损伤的各种变化都始于结构的改变 在干扰因素的作用下，生态系统内部结构总是首先受到破坏，主要表现为生态系统组分的减少或消失，尤其是一些区域的特有种或关键物种的缺失，以及生态系统垂直结构、水平格局和营养结构的改变。这些都会引起生态系统的一系列变化。2. 生态系统过程受阻和功能衰退是受损伤生态系统的主要特征 虽然生态系统受损伤的程度会有所不同，其表现结果也各有差异，但其共
9、同特征都反映在某些生态过程的受阻和生态功能衰减两个方面。3.关键组分和过程的状态决定着生态系统的恢复进程 一个具有自我维持能力的生态系统才是真正健康的生命系统。具有这种能力的关键是生态系统的完整性，它强调的是生态系统的整体特性和健康状态。 在生态修复过程中，不仅要注意诸如生物种类、数量、生物量的增加，更要注重物种间的竞争和协同关系，注重对土壤理化性状等环境条件的改善，才能更充分地利用系统自身的潜能，促进生态系统的回复进程 ，实现生态系统正常发育和演替。 恢复生态学的定义 恢复生态学诞生于20世纪70年代。学科任务是致力于研究自然灾变和人类活动压力条件下，受破坏的自然生态景观的恢复和重建问题。基
10、于这种恢复和重建在相当程度上离不开人的参与，所以一些生态学家曾根据其方法学和工艺特点又将其称为合成生态学。 恢复生态学理论的产生与发展为生态修复提供了科学依据。生态修复的技术与方法已成为全球环境变化的重要手段。 恢复生态学理论研究内容包括：生态系统结构、功能，以及生态系统内在的生态学过程与相互作用机制生态系统的稳定性、多样性、抗逆性、生产力、恢复力与可持续性研究先锋群落与顶级群落的发生发展机制与演替规律研究不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制研究生态系统退化的诊断及其评价指标体系研究生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预测研究。 应用技术研究的主要内容包括：退化生态系统恢复与重建的
11、关键技术体系研究生态系统结构与功能的优化配置及其调控技术研究物种与生物多样性的研究与维持技术生态工程设计与实施技术环境规划与景观生态规划技术典型退化生态系统恢复的优化模式试验示范与推广研究（马世骏，1990；章家恩，等，1999）。 恢复生态学不同于传统的应用生态学，它不是从单一的物种层次和种群层次，而是从群落或者更高的生态系统组织层次考虑来设计和解决生态破坏问题。鉴于此，恢复生态学又可概括为生态系统的恢复和重建。恢复是指原貌或原先功能的再现，重建则可以包括在不可能或不需要再现原貌的情况下，重新营造一个不完全雷同于过去的甚至是全新的自然生态系统。有必要进一步指出的是：将一个受损的生态系统恢复到
12、原貌，在实践中往往是困难甚至不可能的，所以有的学者认为，应把“restoration”译为“修复”可能更确切。 恢复生态学的研究进展 恢复生态学的研究可追溯到20世纪20年代，当时的研究工作侧重于采矿业和地下水开采所造成的各种受损环境及其生态恢复方面，1973年3月，在美国弗吉尼亚多种技术研究所和州立大学召开了题为“受损生态系统的恢复”的国际会议，这是第一次专门系统地讨论受损生态系统恢复和重建等许多重要生态学问题的学术会议。 1985年，Aber和Jordan提出“恢复生态学”这一科学概念后，恢复生态学的研究得到了迅速发展，国际社会及各国都相继开展了有关恢复生态学的研究。 英国、美国等发达国家
13、有着200多年的工业 发展史，特别是矿产资源开采史，所以，恢复生态学最初的研究工作，自然地集中在开矿后废弃地植被的恢复方面。在生态恢复的实践基础上，通过总结不同受损生态系统恢复与重建的研究成果，形成的著作有Gairns（1980）的受损生态系统的恢复过程，Bradshaw和Chdwick（1980）的土地的恢复，退化土地和废弃地的改造与生态学和Jordan等（1987）的恢复生态学生态学研究的一种综合方法。 我国对各种受损生态系统的整治与改良利用工作始于20世纪50年代末，一些学者在华南地区退化坡地上开展的恢复生态学研究和长期定位观测试验，可以视为我国热带亚热带地区植被恢复生态学研究的标志性成
14、果。 综合我国多年来的研究，在生态系统层次上，有森林、草地、农田、水域等领域的工作，也有地带或区域性生态退化及恢复方面的研究。从整体上看，我国恢复生态学的研究就范围和广度而言是其他国家所不能比拟的，在某些领域还处于领先水平。 概念 生态修复的概念应包括生态恢复、重建和改善，其内涵可以理解为通过外界力量使受损生态系统得到恢复、重建或改建，即应用生态系统自我组织和自调节能力对环境或生态完整性进行修复，最终恢复生态系统的服务功能。因此，生态修复可以从4个层次面来理解：第一，污染环境的修复，即传统环境问题的生态修复工程；第二，大规模人为扰动和被破坏生态系统（非污染生态系统）的修复，即开发建设项目的生态
15、恢复；第三，大规模农林牧业生产活动破坏的森林和草地生态系统的修复，即人口密集农牧业区得生态修复或生态建设，相当于生态建设工程或区域生态工程；第四，小规模人类活动或完全由于自然原因（森林火灾、雪线下降等）造成的退化生态系统的修复，即人口分布稀少的生态自我修复。 生态修复的实质是在人为干预下，利用生态系统的自组织和自调节能力来修复、重建或改建受损生态系统。 处于稳定状态时的生态系统抵抗干扰与自我调节能力的限度称为生态阈值。 只有确定生态阈值，才能确定修复生态系统的两种类型、区域、难易程度、时间周期，并确定合理的修复指标。在阈值点的前后，生态系统的特性、功能或过程发生迅速的改变；生态阈值带暗含生态系
16、统从一种稳定状态到另一种稳定状态逐渐转换的过程，而不像阈值点那样发生突然的变化，这种类型的生态阈值在自然界中更为普遍。图 8.1 生态系统功能变化的阈值带 生态修复的理论基础 生态修复的理论基础，主要包括以下两个方面。 1. 自我设计与设计理论 自我设计理论是在生态系统层次上考虑的，未考虑到缺乏种子库的情况，其恢复的只能是靠环境条件来决定的生物群落；而设计理论是在个体或种群层次上考虑，修复后结果和方向可能是多种的。 自我设计与设计两大理论是生态修复的基本理论。自我设计理论认为，只要有足够的时间，随着时间的推移，退化生态系统将根据环境条件合理地实现自我组织并最终改变其组分，设计理论则认为，通过工
17、程方法和植物重建，可直接恢复受损生态系统，但恢复的类型可能是多样的。这一理论把物种的生活史作为植被恢复的重要因子，并认为通过调整物种生活史的方法可加快植被的恢复。 生态学理论 生态修复中所涉及的生态学理论主要有：限制性因子原理；热力学定律；种群密度制约及分布格局原理；生态适应理论；生态位原理；演替理论；植物入侵理论；生物多样性理论等。 生态修复的原则 自然法则是生态修复必须遵循的原则，只有遵循自然规律的修复和重建才能获得成功，也才是真正意义上的生态修复。 1. 地域性原则 由于不同地域具有不同的生态环境背景，这种地域的差异性和特殊性正是原有生物群落形成的基础和条件。因此，在恢复与重建退化生态系
18、统时，首先需要考虑和遵守的就是地域的生态环境本底和历史背景。物种的引进、生物群落的设计都要因地制宜，有的甚至需要经过长期的定位试验和不同模式的比较。 生态学与系统学原则 所谓生态学原则，主要是遵循生态演替、食物链（网）、生态位等原理。根据生态系统自身的演替规律和结构与功能相统一规律，在恢复和重建过程中，分步骤分阶段，循序渐进。另一方面，在生态恢复与重建时，还要从生态系统的层次上展开，要根据生物间及其与环境间的共生、互惠、竞争和颉颃关系，以及生态位和生物多样性原理，来构建生物群落，使生态系统的结构能实现物质循环和能量转化处于最大利用和优化状态，达到土壤，植被，生物同步演化。 最小风险原则与效益最
19、大原则 由于生态系统的复杂性以及某些环境要素德尔突变性，加之对生态过程及其内在运行机制认识的局限性，人们往往不可能对生态恢复与重建的后果以及生态最终演替方向进行准确地估计和把握。在进行修复时，要认真地透彻地研究被恢复对象的各种情况，要进行综合的分析评价和充分论证，将其风险降到最低限度。另外，生态修复往往需要高成本投入，在考虑经济承受能力的同时，又要特别重视生态修复的经济效益和收益周期。 生态修复的判定准则 Bradsaw（1987）提出了五项标准来判断生态修复的成功与否。 1. 可持续性（可自然更新） 实际上，可持续性是指生物群落自身的代谢能力，新陈代谢是生命的本质特征之一。所以，可持续性也是
20、生物群落生命力和演替发展能力的本质所在。 2. 不可入侵性（像自然群落又要能抵制入侵） 不可入侵是生物群落稳定性的重要标志，它反映的是生物群落内不同物种之间生态关系的和谐和稳定。不可入侵性强，表明生态恢复过程中群落结构设计的合理性和演替的正常进行。 3. 生产力（与自然群落一样高） 从现象上看，这是人类的愿望要求，但从生态学意义看，它既是系统健康的标志，也是生态系统发育阶段的标志。高的生产力又是生物群落与环境和谐的必然结果。4.营养保持力 营养保持力是衡量生态系统是否实现良性循环的重要指标。它的生态学意义是生物群落自身是否在结构和功能生具有维持能力。5. 具有生物间的互相作用 这里的生物包括植
21、物、动物和微生物, 相互作用包含着物种间的竞争、相互依存及协同进化。将这一条作为生态修复的标准，其生态学意义强调的是群落生态关系的整体性和生态功能的完整性。 针对污染环境的植物修复技术 植物修复技术是以植物能忍耐和超量积累某种或某些污染物为理论基础，利用植物及其共存微生物体系清楚环境中污染物的一种环境污染治理技术（唐世荣，等，1999）。植物修复技术包括利用植物固定或修复重金属污染土壤、净化水体和空气、清除放射性元素，或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具体技术。利用植物对污染环境进行修复，是一种更经济更适于生态系统规律的修复技术。1. 植物萃取 植物萃取法士指金属积累植物或
22、超积累物质将土壤中的金属“萃取”出来，富集并运送到植物根部可收割部分或植物地上枝条等部位，然后再对富集部分进行处理。 适合于植物萃取的理想植物应该具有如下特点：植物可收割部位必须能忍耐和积累高浓度的污染物植物在野外条件下生长速度快、生长周期短、生物量高、个体高大、向上垂直生长以利于机械化作业等植物对农业措施如施肥等能产生积极的反应，这种特性有利于反复种植和多次收割。2. 根际过滤 根际过滤法是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。 适用于根际过滤技术的植物，必须有较大的根系生物量，最好是须根植物。3. 植物固化 植物固化法是利用超积累植物或耐重金属植物降低金属的活性，从
23、而减少或防止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。 适用于固化污染土壤的理想植物，应是一种能忍耐高含量污染物、根系发达的多年生绿叶植物。4. 植物辅助生物修复 植物辅助生物修复时通过根系范围内植物的活动刺激微生物，促进污染物的生物降解。根圈的植物修复可增加土壤中有机质含量、细菌数量和菌根真菌数量。反过来，这些因素又有利于土壤中有机化合物的降解。有的植物还能够向土壤环境释放出一种有助于刺激有机物降解的根际分泌物。5. 植物转化 植物转化是指通过植物新陈代谢作用降解环境污染物的过程。植物转化取决于污染物从土壤或水体中的直接吸收和植物器官中新陈代谢物的积累。 针对非污染环境的生态修复技
24、术 潜力评价法 潜力评价法就是利用遥感信息系统、全球定位系统和地理信息系统等先进的技术手段，对某一修复区域进行调查监测和评估。这种方法主要用于较宏观尺度的生态修复或决策，如以水、土资源的承载能力为前提，规划区域资源的持续利用和协调发展等。 潜力评价法就是利用各种技术找出对当地生态自我修复影响的主要因素，以便采取相应的改良措施和保护措施。2. 自然恢复法 对某些受损生态系统的恢复，首先是要停止对其施加干扰，让其休养生息。要达到恢复植被，控制水土流失的目的，应有相应的措施，但最主要的是停止人为干扰，为生态系统提供一个休养生息的机会。 自然恢复法的关键是抵制外界干扰，利用生态系统自身的调节能力实现系
25、统的修复。3. 限量控制法 限量控制法是一种不改变原有经营目的而采取人为控制的方法，促使部分逐渐恶化的区域恢复生态的良性循环。5. 协调促进法 协调促进法即采取其他辅助措施，减缓人、畜对天然植被的破坏，促进生态条件的自然修复。大力推广可更新能源的利用和积极开发各类新型能源，是解决环境问题的重要途径。 在生态修复的实践过程中，由于生态系统受损原因的复杂性和多样性，这就需要将生物修复与其他方法综合使用，才能达到最佳的恢复效果。受损生态系统的修复 森林生态系统受损的原因和特点 森林生态系统受损的自然原因包括病虫害、干旱、洪涝、风灾和地震等自然灾害，但主要还是由于人类的活动所导致。刀耕火种面积过大和频
26、率过快时，就容易造成生物多样性丧失和森林的永久退化。采伐木材是导致森林生态系统受损的又一重要原因。矿山的开采也是造成森林生态系统严重受损的主要原因之一，而且还能同时引发尾矿污染，水土流失等不利影响，使其成为较难修复的受损生态系统。 受损的森林生态系统，其变化特点通常都是生产力降低，生物多样性减少，调节气候、涵养水源、保育土壤、贮存营养元素等生态功能明显降低。若受损程度较轻，生态系统呈逐步退化的形式；若干扰较重、频次较高，受损生态系统得不到恢复，很可能会发生不可逆演替。 受损森林生态系统的修复方法 一般来讲，受损森林生态系统的修复应根据受损程度及所处地区的地质、地形、土壤特性、降水等气候特点确定
27、修复的优先性与重点。1.物种框架法 物种框架法就是建立一个或一群物种，作为恢复生态系统的基本框架。这些物种通常是植物群落演替阶段早期（或称先锋）物种或演替中期阶段的物种。 这个方法的优点是，只涉及一个（或少数几个）物种的种植，生态系统的演替或维持依赖于当地的种源（或称“基因池”）来增加物种，并实现生物的多样性。因此这种方法最好是在距离现存天然生态系统不远的地方采用，如保护区的局部退化地区的恢复，或在天然版块之间建立联系和通道时采用。 物种框架法的关键是演替初期物种的选择。其条件不仅是抗逆性和再生能力强的种类，并具有吸引野生动物或为其提供稳定食物的植物。 物种框架法的物种选择标准是：抗逆性强：这
28、些物种能够适应退化环境的恶劣条件能够吸引野生动物：这些植物的叶、花或种子要能吸引多种无脊椎动物或脊椎动物再生能力强：具有强大的繁殖力，能够通过传播使其扩展到更大区域能够提供快速和稳定的野生动物食物：这些物种能够在生长早期为野生动物提供花或果实作为食物，这种食物资源常常是比较稳定的。2. 最大多样性法 最大多样性法就是尽可能地按照生态系统受损前的物种组成及多样性水平种植物种，需要种植大量演替成熟阶段的物种而不必考虑先锋物种。这种方法要求高强度的人工管理和维护，因为很多演替成熟阶段的物种生长慢而且需要经常补植大量植物。因此，此种方法适用于距人们居住比较近的地段。 受损森林生态系统修复中应注意的几个
29、问题 森林生态系统通常是一个地区顶级生物群落的象征，是地带性生物群落经过漫长进化的结果。当森林生态系统受到损害后，其修复过程也是比较缓慢的。因此，对其修复要综合考虑群落发育过程中的主要因子，包括种子传播、竞争、捕食和随机事件、环境变化的胁迫、遗传资源的退化、外来种的入侵等问题。除了发挥土壤种子库的作用外，还要充分利用残存的次生林、风水林、自然保护区或未被采伐的斑块，在它们之间营造物种流动的廊道，利用动物传播现存土著种种源，以促进整个区域内生物群落的恢复，这就是景观生态学中的斑块-廊道-基底原理在森林生态系统恢复中的应用。 在掌握本地区生物群落演替规律的基础上，施加人工干预是加快受损森林生态系统
30、修复的有效措施。 判定一个森林生态系统的恢复程度，需要结构、功能和动态等方面的多种指标，但森林恢复要求有最低数量的成分和最小面积。 物种间是否存在互惠共生的生态关系，这是生态修复中需要特别关注的问题。 在修复受损生态系统的优势种或关键种的同时，还要注意互惠共生种。互惠共生关系式生物群落中物种存在的条件，也是物种间最基本的生态关系之一。互惠共生关系越复杂，表明系统越趋于稳定。因此，在对受损森林生态系统修复时，人为引进某些物种是必要的。 草地生态系统受损原因及特点 草原区所处的自然条件一般比较严酷，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。但是，同森林生态系统一样，人
31、类干扰是草地生态系统受损的最主要原因，包括过度放牧、垦殖和污染以及由于人类活动所造成的地下水位的变化等。此外，农牧民为获得生活所需能源，对草原植被的割刈、搂草等干扰，也在加速草地的退化。受损草地生态系统的主要特征包括植被退化和土壤退化。 受损草地生态系统的修复技术 根据世界各国尤其是我国的研究成果，受损草地生态系统的修复技术主要包括两个方面，一是改进现存的受损草地，使其得以恢复；而是重建新的草地。1. 改进现存草地，实施围栏养护或轮牧 对严重受损的草地实行“围栏养护”是一种有效的修复措施。这一方法的实质，是消除或减轻外来干扰，让系统休养生息，依靠生态系统具有的自我恢复能力，适当辅之以人工措施来
32、加快恢复。对于那些受损严重的草地生态系统，自然恢复比较困难时，可因地制宜地进行松土、浅耕翻或适时火烧等措施改善土壤结构，播种群落优势牧草草种，人工增施肥料和合理放牧等修复措施来促进恢复。2. 重建草地 这是缓解天然草地的压力，改进畜牧业生产方式而采用的修复方法，常用于已完全荒弃的退化草地。它是受损生态系统重建的典型模式，它不需要过多地考虑原有生物的群落结构，而且多是由经过选择的优良牧草为优势种的单一物种所构成的群落。其最明显的特点是，既是能使荒废的草地很快产出大量牧草，获得经济效益；同时又能够使生态和环境得到改善。 因此，其关键是要有统筹安排，尤其是要疏通好市场的销售环节，实现牧草产品的正常销
33、售，以确保牧民种植的积极性。 采用围栏养护、轮牧以及重建人工草地的等方式，是受损草地生态系统修复的有效措施。 草地生态系统的修复过程中，还要考虑其他一些问题，如：代表性的草种、外来草种、灌木的入侵、动物的出入、草地的长期动态变化等。由于草原面积大，对于其变化的监测可利用现代遥感技术进行管理。 河流生态系统式联系陆地和海洋的两大类生态系统的纽带。河流生态系统有如下特点：具纵向成带现象，但物种的纵向替换并不是很均匀的连续变化，特殊种群可以在整个河流中再现。大多数生物都具有适应急流生境的特殊形态结构与其他生态系统相互制约、关系复杂自净能力强，受干扰后恢复速度较快 河流生态系统受损的原因水利工程建设对
34、河流生态系统的影响 水利工程改变了河流生态系统的天然联系。 在各种水利工程中，对河流影响最显著的是拦河筑坝（王东胜，2001）。大坝修建后，河流的许多自然生态功能、过程和特性都发生了改变。 在人为控制下，大坝基本控制了下游河段的生态功能及其发挥程度。还使激流消失，水的流速、水温也都发生相应变化，将影响某些依靠流速、温度变化来繁殖和成熟的生物物种的生存和繁衍；还导致泥沙在水库中的沉积和滞留，这些吸附有机物的泥沙颗粒常常为下游生物输送所需的营养物质。另，泥沙沉积后，水库下泄的水质清，没有充足的泥沙来源，会导致河床、河岸带和河心岛生活的物种因生境的改变而消失。2.农业活动对河流生态系统的影响 农业活
35、动对河流生态系统的损伤，最明显和最主要的有两个方面：一是对河岸带和河流阶地上天然植被的开采，将其变为可耕地；二是使用化肥和农药等有毒有害物质对河流水质的面源污染。3.城市化对河流生态系统的损害 城市化对河流生态系统的影响主要表现在水资源的巨大消耗、污染程度的加重以及城市河段河流断面的硬质化。 流域城市化对河流生态系统的影响表现在：城市化对水资源需求量的剧增与河流供给能力的矛盾；城市污水排放与河流自净能力的矛盾；流经城市内河段水环境的彻底改变等。 城市河段的河流与农业、林业区有着完全不同的特征，首先是城市河流的河床不透水层的面积占有相当大的比例。在城区，暴雨的重现频率增加，洪峰期短，净流量大。而
36、且在暴雨季节暴雨径流中还有较高浓度的泥沙、营养物质、重金属、有机物、氯离子以及细菌等，他们都会对水生生物产生不良影响。 城市河段原有的水生生态系统被完全改造后，岸边植被部分或全部被去除，其主要环节效应之一，就是增加了城市的气温，而温度是河流中生物与非生物间作用周期和速度的关键影响因素。 受损河流生态系统的修复技术 河流生态系统的修复，包括水文条件和河流地貌学特征的改善。 水文条件的改善包括：通过水资源的合理配置维持最小生态需水量；通过污水处理，控制污水排放以及提倡清洁生产改善河流水质；水库的调度除了满足社会需求外，尽可能接近自然河流的脉冲式的水文周期等。 河流地貌学特征的改善包括：尽可能恢复河
37、流的纵向连续性和横向连续性；尽可能保持河流纵向和横向形态的多样性，防止河床材料的硬质化。 近自然修复理念的核心思想是：要尊重自然环境原有的多样性要依照现存的自然条件，构建良好的水循环及安全的溪流环境不要消极的保护，应积极地使自然环境再生，创造出水与绿化相关联的生态网。 近自然修复强调尊重人与自然的和谐，重视恢复自然环境原有的多样性，着力构建正常的水循环过程等理念。1.改进的标准河流断面设计法 我国多采用混凝土方式，尤其是流经城市河段的河流护岸工程。这种护岸方式唯一的目的是提高河流的防洪功能。同时为了满足城市防洪安全需要，年年加高河堤，并大量建设钢筋混凝土、块石等直立式护岸，河流完全被人工化、渠
38、道化，河流成为人工的泄洪、排泄渠道，水生生物缺乏，河流水体自净能力低下，居民难于接触水面。 自然河流内有大量的动物、植物和微生物，它们都有降解污染有机物的作用，植物还可以向水里补充氧气，有利于防止污染。 河流生态系统的修复必须遵守自然法则，即应用生态学原理，建设生态型河道，为生物提供栖息繁衍的自然环境，恢复生物多样性，才能到达提高河道自净能力，防止河流污染的目的。2. 浅滩和深潭河流结构的构建 河床的浅滩-深潭交替结构师底栖动物生存的最佳栖息环境。因此，浅滩-深潭结构的恢复是河流生态系统修复的重要内容。天然河床的浅滩-深潭结构师依靠洪水的自然力作用而形成。恢复和重建河床的此种结构，可以通过采用
39、人工措施使单调的水流发生变化，创造有利于底栖动物生存的泥沙堆积层。这种方法特别适于城市中小河流的修复治理。3. 构建有利于生物生存的多空隙河岸 将生态学原理融入工程结构设计中，可将护岸工程设计为多孔隙结构，以保证生物的生育环境。目前应用最广泛的就是植物护岸法。恢复河岸原有的植物群落是河岸生态修复的出发点。 除栽种柳树外，还可以种植芦苇、菖蒲等具有喜水特性的植物。 构筑多孔隙河岸还可以采用植物+木料和石料组合护岸法、植物袋和混凝土块体组合护岸法、石笼+植物组合护岸法等。 湖泊生态系统的受损原因 环境污染 环境污染主要是大量的生产或生活污水排入湖泊水体，且超过了湖泊的自净能力，使水体和水体底泥的物
40、理、化学性质等发生变化，既降低了水体的使用价值，又危机水生生物的生存，是系统的结构和功能改变。2. 水利建设 水利工程建设常造成江湖的阻隔，这不仅使湖泊失去了与河流干流、支流、浅水湖泊相互连通的网络关系，而且阻碍了一些鱼类和水生生物的生态“通道”，使湖泊鱼类无法从江河中得到补充和更新。更重要的是，这种阻隔使湖泊的水文条件和物理状况发生了变化，如水位的改变会直接影响湖泊中许多鱼类的性成熟和生殖。3. 过渡放养 随着人工繁殖技术的提高，以养殖为主的高强度渔业方式得到了迅速发展。过渡追求高产而造成的人工放养密度过大，引发了大型植物特别是沉水植物群落衰退、水质恶化等问题。5.外来物种的侵入 湖泊生态系
41、统中的外来种，会引起生物群落结构的重大变化。4. 湖泊的富营养化 由于周围人口密度大，加之工业废水和生活污水以及农田化肥等营养物质的进入，常使湖泊自净能力受损。开垦农田、开采矿产、采伐水源林等所导致的水土流失也是造成湖泊的富营养化的原因。湖泊富营养化的严重后果是导致水体资源功能和价值的丧失。 受损湖泊生态系统的修复 对受损湖泊修复的方法和技术主要有以下几方面：严禁围湖造田，有效实施退田还湖政策营造林地，提高湖泊周围及整个流域的植被覆盖率，减少面源污染的危害增强涵养水分的能力加大人为调控湖泊水位的力度，尽量防止水位频繁和剧烈变化维持湖泊的最低水位，防止湖泊的干枯对于已有大量淤积的湖泊，采取清淤的
42、措施，实现既可恢复水体空间，又能使水质得以更换的目的。 对受损湖泊生态系统修复的具体方法包括： 用工程技术分流或切断进入湖泊的点源污染，以减少向湖泊中输入污染物和过多营养物质；改进农业耕作方式，减少化肥和农药施用量的面源量，减少湖泊营养物质的进入。 到20世纪70年代中期，美国的shapiro提出了生物操纵的概念，即通过调整生物群落结构（主要是鱼类种群组成）的方法，来调节浮游植物群落结构，以改善水质。 海岸带是海洋和陆地交接、相互作用的地带，既是地球表面最为活跃、变化极为敏感的地带，又是海岸动力与沿岸陆地相互作用、具有海-陆过渡特点的特殊环境体系。 海岸带生态系统受损的原因 海岸侵蚀 近百年来
43、，中国内地腹地的植被遭到严重破坏，西部地区的水土流失日益严重，这一方面使外流和的三角洲不断向海岸推进，另一方面，海岸线的陆源物质供应不断减少，海岸不断受到侵蚀。另外，红树林、珊瑚礁和沿岸天然植物也遭到严重的破坏；沙质海岸的大量挖沙，也是海岸侵蚀的因素。2. 海岸湿地被围垦及占用 由于对湿地重要性的认识还不全面，大片沿海滩涂、湿地被围垦作为城市建设用地、养殖区或工业开发区，部分城市的海岸线被用于房地产开发、旅游事业等。不当的人为活动使湿地面积迅速减少，湿地生物多样性遭到破坏，沿海生态功能退化，生物种类和数量的锐减又给周围海域的生物资源造成了长期影响。3. 过渡捕捞 精密渔网和非法捕鱼如炸鱼、电鱼
44、、毒物捕鱼等手段的使用，造成一些仔鱼、幼鱼难逃厄运，一些鱼类出现衰退甚至濒临灭绝；许多鱼种呈现低龄化和个体小型化。过渡的捕捞使沿岸的生物种类减少，生产力下降，经济鱼类资源已全面衰退。4.污染 大量工业和生活污水的注入，使得我国近海的许多区域几乎成为纳污场。农田化肥、农药随着入海河流或径流而入海，沿海区的富营养化程度加剧。赤潮发生频率增加，间隔时间也越来越短，殃及的海域面积越来越大，造成的经济损失也越来越惨重。尤其是不断发生的海上油田的漏油。 受损海岸带生态系统的修复技术与策略1. 防治水体污染受损海岸带生态系统的修复，重在预防，政策和法律等管理手段是极其重要的因素。 确保陆源污染物质的达标排放
45、，并实行总量控制，从根本上讲，关键是加快产业结构调整，积极推行清洁生产，提高能源、资源利用率。 同时，要认真实施环境影响评价制度、三同时制度、排污收费和许可证制度，环保目标责任制等制度；对水体进行承载力分析，控制养殖密度和养殖量；要严格控制含油污染源，港口要建立含油废水处理设施；在调整农业生产结构的同时，减少化肥使用量，积极推广有机复合肥的使用；要积极推广高效、低毒低残留农药尤其是生物制剂的使用，禁止使用有机氯等高毒、高残留农药。加强无公害环保渔用药物以及经济鱼类免疫疫苗的研发和推广应用。2. 控制生态破坏 严格控制海岸线的使用，保护原生海岸线生态系统。不得开发利用不可再生海岸带资源，不得破坏
46、不可恢复的海岸带原生生境；禁止破坏沿海滩涂湿地，建立湿地保护区；依法严格保护自然岸线；禁止在自然岸线填海造地、开发建设项目；禁止破坏红树林以及海洋生物钟苗场、产卵场和洄游通道，清理不符合规划的围垦工程，严格控制岛屿采沙活动。3.建立海岸带自然保护区 海岸带保护区的建设，不仅能在维护生物多样性安全方面起重要作用，而且可以为社会提供丰富的自然产品和生态效益。要根据地带性规律、生态演替及生态位原理选择适宜的先锋植物，保育种群和生态系统，实行土壤、植被与生物同步分级恢复，使生态系统功能水平逐级提高。4.海岸带生物多样性修复 陈慧彬等（2005）以原位修复、异位修复的生物资源结构调整与生态平衡的方法，采
47、用中度干扰技术措施，进行示范区生物资源多样性修复。 投放以原位修复品种为主和异位修复品种的贝类、多毛类，使之建立起稳定的种群，形成规模资源，不但达到恢复生物多样性的作用，同时能修复和改善浮游生物群落和底质生物群落受损状况，并具备浮游生物-底栖生物耦合功能，恢复生态系统营养循环的渠道，改变底质生物化学特性，从而起到修复的作用。 工业废弃地及危害 工业废弃地是指为工业生产用地和与工业生产相关的交通、运输、仓储用地而后来被废置不用的地段，如废气的矿山、采石场、工厂、铁路站场、码头、工业废料倾倒场等。 工业废弃地对生态和环境造成的危害表现在： 首先，工业废弃物多是由资源粗放型开采方式引发的，常造成大量
48、的耕地被侵占和破坏，使地区的农业经济支撑能力下降； 其次，由于过度利用资源和环境污染等原因，常造成森林、草地等生态系统的退化，使土壤亚系统环境恶化，甚至加速了土地盐碱化或荒漠化； 再次，形成破残衰败的环境景观，严重影响了城市形象； 另外，是对城镇的河流水系、地面的建筑物以及公路、铁路、管线等城市交通和市政设施因废弃、闲置所造成的损失和破坏。 工业废弃地修复方法 常以“改良”或“重建”作为工业废弃地生态修复的主要目标。 1. 景观再现利用法 大致包括三种方式来保留工业景观，一、整体保留：这种方法是将以前工厂的原状以及工厂的道路系统和功能分区，全部承袭下来，在改造后的公园中，可以感知以前的工业生产
49、操作流程。二、部分保留：保留废弃地工业景观的片段使其成为公园的标志性景观，保留的片段可以是具有典型意义的，代表工厂特征的工业景观，也可以是具有历史价值的工业建筑或是质量好且有特殊风格的老建筑。三、构建保留：保留一座建筑物、构筑物设施结构或构造上的一部分，如：墙、基础、框架等构件，从这些构件中可以看到以前工业景观的印迹，引起人们的联想和回忆。2.废弃物再利用法 工业废弃地上的废料包括废置不用的工业材料、残砖瓦砾和不再使用的生产原料以及工业产生的废渣。一些废料对环境没有污染，可以就地使用或加工，如砖、石等；一些废料是污染环境的，这样的废料要经过技术处理后在利用，如矿渣等。在废料和污染处理过程中，原
50、则就是就地取材、就地消化，污染严重的要对污染源进行清理。3. 生态技术法 在污染得到控制的情况下，可采用生态技术，将工业水渠改造成为自然河道，进行河流的自然再生，提高抗洪能力和补充地下水源 ，为野生生物创造栖息地和活动廊道；采用生物修复技术处理污染土壤，种植能吸收有毒物质的植被，增加土壤的腐殖质，增加土壤微生物的数量和活力，使土壤质量逐步改善。 在工业废弃物的改造中，要根据本国自身的情况，采取综合手段，运用多种技术，因地制宜地把新增的工业用地规划好，把资源枯竭型城镇的工业废弃地修复好，这些已成为我国经济社会发展必须高度重视的问题。 Odum H T 1962年定义生态工程为“由人类用少量能源对
