恢复生态学的理论与研究进展

近几年,我国工业革命的速度在不断加快,人口也在不断增加,过度的开垦及其放牧都导致生态环境遭到了严重破坏。再加上整个工业化进程中产生的土地利用变化及其各种污染物的影响,导致全球化生态危机加剧,原本生态环境所具有的产品及其服务功能都在逐步消失。所以,生态受到影响将极有可能会导致人类的可持续化发展受到影响本文现就恢复生态学的理论进行了简单研究,并提出了相关意见及其建议。     

恢复生态学——退化生态系统生物多样性恢复的有效途径

人类在改造和利用自然的过程中 ,伴随着对自然环境产生负面的影响 ,这种影响以不同的时空规模出现。某些工业上的突发性事件 ,如前苏联的切尔诺贝尔核电站事故 ,巨大油轮的泄油事件等 ,均可在较大的范围且往往是在有限的区域内引起剧烈的生态变动 ,这种灾难性的环境变化随即会对生物多样性产生影响 ;另一种规模的人类活动的影响所引起的变化 ,如长期的工业污染 ,大规模的森林砍伐以及将大范围的自然生境逐渐转变成农业和工业景观 ,则是逐年的、跨区域的、甚至波及整个大陆 ,但这种变化对生物多样性的影响会持续更长的时间 ,因为某些种类会由…     

高山垫状植物的生态系统工程师效应研究进展

垫状植物是分布于高山地区的一类代表性植物,通常具有密致且一定面积的外表结构,因此其具有较强的改变周围微环境的能力:调控局部区域的最高和最低温度,增加土壤湿度和养分的有效性,降低风的侵蚀性。垫状植物对微环境的调节有利于其他高山植物的生存,从而可以提高群落中物种的丰富度和多样性,促进外来植物的生长,提高生态系统的功能,因此被称为高山地区的"生态系统工程师",这也是植物适应高山区域严酷生存条件的重要途径之一。垫状植物对其周围资源环境调节的程度及其作用的空间尺度是影响其生态系统工程师效应的主要因素,也是目前研究中的核心问题。     

新型生态系统理论及其争议综述

澳大利亚Richard J Hobbs教授等近年提出的新型生态系统(Novel Ecosystems)理论认为,由于人类作用,地球生态系统经历了前所未有的变化,很多生态系统已经越过不可逆转的阈值,不可能恢复到原有状态,形成了新的生态系统,其生物要素、非生物要素和系统功能等都发生了显著改变;人类应该面对现实,必须反思传统生态保护和生态恢复的行为、政策和思维;应该致力新型生态系统的特征、属性和演替规律的研究,在管理、规划、政策、组织和技术等方面的创新。新型生态系统理论引起了很大争议。质疑者认为,由于自然作用力和人类的持续扰动,地球生态系统一直在不断变化,所以一直都是"新"的,根本没必要贴上"新型"标签;该理论基本概念模糊,理论模型不精确,缺乏严密的逻辑推理,还很不成熟;该理论无助于生态保护和生态恢复的实践,会扰乱人们的思想,没有实践价值。不过,支持者和质疑者都承认地球上很多生态系统的确遭到严重破坏,已经发生深刻演替,极有必要对这类系统的非线性机制、系统阈值、恢复力、新范式,以及破坏后的所有特征等开展研究,应该理性选择合适的修复方法,理性分析人工干预的程度及其成功的可能性,科学制定行动方案和优选标准。跟踪国际前沿,开展新型生态系统理论研究有助于丰富我国恢复生态学理论以及创新工程实践。     

滇中几种人工林生态系统恢复效应研究

对滇中几种典型人工林生态系统恢复效应研究表明,由不同树种构成的人工林生态系统植物多样性、森林水文、地表土壤侵蚀控制、土壤改良和森林结构的恢复具有显著差异．用乡土树种造林能促进植物多样性．生态恢复变量间具有某种相关关系．草本植物盖度、群落均匀度、Shannon-Wiener指数、土壤有效钾、土壤容重、草本植物生物量、乔木材积、全钾、土壤侵蚀、土壤Si／V、枯落物凋落量、非毛管孔隙、穿透降雨是生态恢复主导效应变量．植物多样性的恢复处于生态恢复的中心位置．并用平均恢复距离指数及恢复距离树对几种生态系统恢复程度进行了评价。     

景观生态学与退化生态系统恢复

退化生态系统的恢复是一项艰巨任务,它需要考虑到所要恢复的退化生态系统的结构,多样性和其动态的整体性和长期性。现在对于退化生态系统恢复研究已经要使生态学家们关注受损生态系统的理论和实际问题。退化生态系统恢复所面临的挑战是理解和利用生态演替理论来完成并加速恢复进程。恢复的主要目标是建立一个自维持的,由不同的群落或生态系统组成的能够满足不同需要如生物保护和粮食生产需要的景观。景观生态学关注于大的空间尺度的生态学问题。景观生态学研究方法可以为退化生态系统恢复实践提供指导。在解决退化生态系统的恢复问题时,景观生态学的方法在理论和实践上是有效的。景观生态学中的核心概念和其一般原理斑块形状、生态系统间相互作用、镶嵌系列等都同退化生态系统的恢复有着密切的关系。如恢复地点的选择和适当的恢复要素的空间配置。在评价退化生态系统的恢复是否取得成功,利用景观生态学也具有重要的意义。景观生态学理论如景观格局与景观异质性理论,干扰理论和尺度理论都能够指导退化生态系统的恢复实践。同样地,退化生态系统的恢复可以为景观生态学的研究提供非常恰当的实验场。寓景观生态学思想于退化生态系统恢复过程是一种新的有效途径。     

了解和恢复生态系统——第87届美国生态学学会年会暨第14届国际恢复生态学大会

第87届美国生态学学会年会暨第14届国际恢复生态学大会于2002年8月4日至9日在美国图森（Tucson）市会议中心召开。这是首次由美国生态学会和国际生态学会两个非常重要的学会共同举办的大型学术会议,盛况空前,有来自26个国家的超过3200人参加了大会。大会共举办了36个专题讨论会,2000多人提供论文并发言;5个墙报专题展,包含900多个墙报展板;另有18个研讨会和晚间19个学术交流会。整个会议的内容涵盖了生态学和恢复生态学研究领域的方方面面。大会还组织了16个主题的野外     

南亚热带退化生态系统恢复和重建的生态学理论和应用

退化生态系统的恢复与重建是一项十分复杂的系统工程,其功能和动态过程涉及物质、能量、空间、时间和多样性等基本的生态变量。在南亚热带的气候生态因子中,既有光、温、水充裕的有利一面,也有秋旱、台风和暴雨等不利的因素,但总的来说,影响退化生态系统恢复的主导生态因子是土壤因子,如土壤肥力和土壤水份。极度退化的生态系统的恢复与重建,第一步就是控制水土流失,提高土壤肥力和土壤理化结构,这还需要工程措施和生物措施相结合．退化生态系统的植被的恢复与重建,最有效和最省力的是顺从生态系统的演替发展规律来进行,生态系统演替理论是指导退化生态系统重建的重要的理论基础．退化生态系统恢复与重建的优化结构的构建,依赖于对空间、生物、能量生态学原理的理解。种群密度制约、种群空间分布格局、边缘效应、生态位分化、食物链、生物多样性等原理均对生态系统结构的构建有指导意义．而生态系统的群体发展,则受物质定律的影响．     

退化生态系统恢复与恢复生态学

恢复生态学起源于100a前的山地、草原、森林和野生生物等自然资源的管理研究,形成于20世纪80年代。它是研究生态整合性的恢复和管理过程的科学。恢复生态学的研究对象是在自然或人为干扰下形成的偏离自然状态的退化生态系统。生态恢复的目标包括恢复退化生态系统的结构、功能、动态和服务功能,其长期目标是通过恢复与保护相结合,实现生态系统的可持续发展。恢复生态学的理论与方法较多,它们均源于生态学等相关学科,但自我设计和人为设计是唯一源于恢复生态学研究和实践的理论。由于生态系统的复杂性,退化生态系统恢复的方向和时间具有不确定性,其恢复的机理可用临界阈值理论和状态跃迁模型进行解释。中国森林恢复中存在的问题包括：大量营造种类和结构单一的人工林忽视了生物多样性在生态恢复中的作用;大量使用外来种;忽视了生态系统健康所要求的异质性;忽略了物种间的生态交互作用;造林时对珍稀濒危种需要缺乏考虑;城镇绿化忽略了植被的生态功能等问题。此外,还介绍了生态恢复的方法、成功恢复的标准,并提出了恢复生态学的发展趋势：恢复生态学尚未形成理论和方法体系,要成熟还有很长的路要走;恢复生态学正在强调自然恢复与社会、人文的耦合;对森林恢复研究要集中在恢复中的障碍和如何克服这些障碍两个方面;鉴于生态系统复杂性和动态性,应停止期待发现能预测恢复产出的简单定律,相反,应该根据恢复地点及目标多样性而强调适应性恢复。     

受损水域生态系统恢复与重建研究

生态系统受到人为因素干扰和损害的后果已成为目前全球面临的日益突出的重大问题和人类神经共同关注的焦点,因而受损害生态系统的恢复与重建理论研究与技术应用愈加受于人们的重视。生态学理论在恢复与重建工作中应该而且可以发挥重要作用并且在实践过程中将得到检验和进一步发展。     

Ecosystem engineers activate mycorrhizal mutualism in salt marshes

Theory predicts that ecosystem engineers should have their most dramatic effects when they enable species, through habitat amelioration, to live in zones where physical and biological conditions would otherwise suppress or limit them. Mutualisms between mycorrhizal fungi and plants are key determinants of productivity and biodiversity in most terrestrial systems, but are thought to be unimportant in wetlands because anoxic sediments exclude fungal symbionts. Our field surveys revealed arbuscular mycorrhizal associations on salt marsh plant roots, but only in the presence of crabs that oxygenate soils as a by-product of burrowing. Field experiments demonstrate that fungal colonization is dependent on crab burrowing and responsible for nearly 35% of plant growth. These results highlight ecosystem engineers as ecological linchpins that can activate and maintain key mutualisms between species. Our findings align salt marshes with other important biogenic habitats whose productivity is reliant on mutualisms between the primary foundation species and micro-organisms.     

集合种群动态:理论与应用

集合种群是指一相对独立地理区域内各个局域种群的集合,这些局域种群通过一定程度的个体迁移而连结在一起。集合种群理论是生态学最新分支领域——空间生态学的主要研究途径之一;它关注的是局域种群之间个体迁移的动力学后果,以及具有不稳定局域种群物种的区域续存的条件。本文较为全面地介绍了集合种群理论的基本内容,并展望其应用前景。     

国内外主要湾区生态系统特征、修复理论与技术模式

通过总结粤港澳大湾区、东京湾区和旧金山湾区等国内外主要湾区的生态系统特征、生态修复理论和实践研究进展,在辨析生态修复概念内涵的基础上,基于Meta-Analysis及综合分析方法,分析了生态系统退化机制及驱动因子,归纳总结湾区生态修复的主要理论基础、技术模式及案例。结果表明:(1)国内外三大主要湾区的生态系统特征为森林占比最高,其次是农田和草地占比,城镇占比第三。森林一般分布在湾区外围,城镇分布在湾区内核河口三角洲附近。(2)湾区生态修复理论包括以恢复生态学、景观生态学和复合生态系统生态学为基础的三种修复理论,生态修复的类别分为补救修复、改善修复、生态恢复和复垦等。(3)湾区生态修复技术模式包括主动修复、被动修复和重建等三类技术模式。在总结梳理生态修复理论和技术模式的基础上,结合当前国内生态修复存在问题,本文提出我国和广东省开展生态修复实践的建议和展望,以期为粤港澳大湾区生态修复提供一定的理论指导。     

Land-Use History in Ecosystem Restoration: A 40-Year Study in the Prairie-Forest Ecotone

Land‐use history, recent management, and landscape position influence vegetation at the Rockefeller Experimental Tract (RET), a 40‐year‐old restoration experiment in northeast Kansas. RET is representative of the prairie‐forest ecotone, containing native tallgrass prairie and oak‐hickory forest, but unique in having tracts of replanted prairie, seeded in 1957, that have undergone long‐term restoration treatments: burned, grazed, mowed, or untreated. A land‐use history database for RET was compiled using a geographic information system to integrate historic and contemporary sources of information. Restoration management on the reseeded prairie has had a profound effect on forest development: mowing or burning precluded forest establishment (<3% forest cover), whereas portions of untreated or grazed areas became heavily forested (>97% forest cover). Forest colonization depends upon biotic and edaphic conditions at the time restoration was initiated: for areas replanted to prairie and managed by grazing, forestation was 6% on land in cultivation prior to replanting, 20% on former pastureland, and 98% on land deforested just before replanting. Patterns of forest colonization were also significantly associated with three landscape positions: near existing forest, along water courses, and along ridge tops. Additionally, land‐use history analyses showed that the presence of various prairie and forest species resulted from persistence and not from colonization following restoration. Because of the lasting imprint of historic land use on the landscape, our results indicate that it is essential that restoration studies be evaluated within a site‐specific historical context.     

Rewilding the Scottish Highlands: Do Wild Boar,Sus scrofa,Use a Suitable Foraging Strategy to be Effective Ecosystem Engineers?

Ecosystem engineers are increasingly being reintroduced to restore ecological processes in restoration and rewilding projects. To predict and adaptively manage the impact of such species their behavioral ecology must be understood and quantified. Rooting behavior by wild boar qualifies them as ecosystem engineers due to their impact on vegetation disturbance regimes. The behavioral foraging ecology of wild boar was quantified in a fenced area in the Scottish Highlands in order to provide some of the understanding necessary to predict their ability to affect ecosystem restoration. Five wild boar were monitored within a 125 ha fenced area using Global Positioning System (GPS) collars and behavioral monitoring over a 12‐month period. Their activity budget, the relationship between foraging behavior and vegetation communities, and how these relationships vary between seasons was investigated. The results indicate that wild boar invested approximately four more hours daily to rooting during the autumn and winter than the spring and summer. During the spring and summer, grazing was the dominant foraging behavior (approximately 28% of foraging period) while rooting dominated in autumn and winter (approximately 76% of foraging period). Deep rooting behavior is particularly associated with bracken‐dominated communities. Associations between rooting, vegetation community, and season will have a strong influence on the spatial and temporal distribution of rooting behavior. This variation could have important implications for the impacts of boar on vegetation community dynamics. These results detail some of wild boar's ecosystem engineering behaviors; however, further research is required to consider the wider impacts of a full reintroduction.     

生态恢复中生态系统服务的演变:趋势、过程与评估

经过10余年的发展,生态系统服务已经成为生态恢复研究关注的前沿和热点。生态恢复改变了生态系统格局与过程,对生态系统服务的产生和提供具有重要影响。但是目前对于生态系统服务在生态恢复过程中的演化仍缺少系统性研究。对国内外相关研究的最新成果进行综述,总结了生态系统服务评估中框架的构建和方法的选择(参数转移法、系统模型法和定量指标法),介绍了生态恢复对生态系统服务的促进作用、生态系统服务的演变过程以及不同生态系统服务间的协同与权衡关系,分析了社会经济因素对生态恢复和生态系统服务维持的影响。最后结合我国生态恢复实践,提出未来生态恢复和生态系统服务研究可以从深化作用机制研究、推动服务评估创新、增强研究成果应用3方面深化和拓展。     

生态系统工程与现代混农林业生产体系

当今世界面临着人口剧增,能源短缺和环境恶化等危机。在第三世界人口飞速增长,耕地需求扩大,毁林种粮,弃林从牧的问题十分严重,引起土壤肥力衰退,水土流失,气候失调,环境恶化,从而阻碍了农牧业的发展。为了保护森林,维护环境,解决农林、牧林业之间的矛盾,有效的途径就是将农、林、牧业有机地结合起来,建立林-农复合生态系统。因而发展农林业在国际上受到充分重视,早于1977年就成立了国际农林业研究中心(ICRAF),推动农林业的研究与生产。我国对农林业的研究与推广近年来也有长足的发展。预计农林业将成为现代农业和林业的发展趋势之一。为此,我们请南京林业大学熊文愈教授和姜志林教授负责组稿、审稿和修改论文,共汇集农林业的论文16篇。这些论文部分反映了当前我国农林业的理论研究工作和实际生产经验。现经本刊编辑,计划作为农林业专题在本刊分四期刊出,以引起广大读者对农林业的重视。在此我们对熊文愈和姜志林二位教授的积极支持表示衷心的感谢。     

Restoration goals: Why are fauna still overlooked in the process of recovering functioning ecosystems and what can be done about it?

Despite the evidence that fauna play complex and critical roles in ecosystems (e.g. pollination and nutrient cycling) and the knowledge that they need to be considered in restoration, fauna often remain poorly represented in restoration goal setting, monitoring and assessments of restoration success. Fauna clearly are integral to the aspirations of achieving full ecosystem recovery. However, over‐reaching assumptions about the unassisted return of fauna to restored sites, low investment in fauna monitoring, and minimal consideration of the requirements for fauna monitoring in regulatory guidance and standards appear to have led to the historically vegetation‐centric approaches to rehabilitation and ecological restoration. We argue that ecological complexities render assumptions of unassisted fauna return inappropriate in many situations and may represent a missed opportunity to enhance ecological outcomes and improve restoration trajectories. We advocate for greater consideration of fauna as facilitators of ecological restoration and, particularly for well‐funded projects, for monitoring to place greater emphasis on examining the behaviour and resilience of restored fauna communities. There is a clear need for both industry and regulators to recognise that fauna can be crucial facilitators of restoration and appreciate that the return and monitoring of functional faunal communities can be costly, challenging and may require detailed study across a wide range of taxonomic groups. Failure to advance from business as usual models may risk leaving a legacy of ostensibly functional, but biodiversity‐depauperate, restored ecosystems.     

Erkebispegården,The Archbishop's Palace,Trondheim, Norway,through Late Mediaeval and Post-mediaeval Time

Summary

The Archbishop's Palace was an important part of the town of Nidaros (Trondheim) both in mediaeval time and after the Reformation. Considerable knowledge of the buildings and activities has been gained since the excavations started in 1991. Botanical, entomological and osteological analyses have enabled a large, wooden-framed tank to be interpreted as a fish pond.     

分子生态学研究与运行多样性保护

分子生态学的发展揭开了生物多样性保护研究的新篇章,分子技术的应用克服了传统生态学法中的一些难题,如野外调查周期长,分辨率有限,实验条件不易控制等,应用各种分子标记（如：RFLP,VNTR,RAPD,DNA测序等）可以分析种群地理格局和异质种群动态,确定种群间的基因流,研究瓶颈效应对种群的影响以及确定个体间的亲缘关系等等,所有这些研究都是指导物种保护和淑危种群的恢复所必要的,种或品系特异性的分子标记技术能够解决形态分类中的模糊现象,确定基于遗传物质的谱系关系,还可以用来分析近缘种间杂交问题,这些问题的解决有助于确定物种优先保护顺序,选择保护地工,近年来引起重视的主要组织人性复合体（MHC）NDA异分析可能会在研究种群对疾病的易感性第一系列种群特异性问题方面非常有用,随着分子技术的不断发展,会有更多的保护生物学问题得到解决,尤其是结合野外调查统计数据应用多个分子标记对目标种群进行研究,所得到的结果会更精确,更有说服力。