恢复生态学.pdf

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效率盈利率社会文化环境特征农场主劳动力和消费者的平衡性自主性社会公平性生态伦理图8农业生态系统恢复的参考指标6退化森林生态系统恢复的全过程?次生林的恢复:封山育林,为乡土树种创造适宜的生态条件,促进林地植被的顺向演替;林分改造,引种地带植被中的优势种、关键种,加速顺向演替;透光或遮光抚育,改善林地生态条件,促进演替的顺利实现。天然林的保护:主要包括保护生态系统的生物多样性、生产力、健康和生命力、森林的功能,使森林生态系统有较高的郁闭度、较好的林分结构、较大的生产率和最大生产力、较高的水源涵养量、土壤肥力增加量和水土保持效益、较高的稳定性、抵抗力和承载力2010/12/1169效果评估:判断森林生态系统的恢复程度,可以从结构、功能和动态等方面的指标进行评判。种类组成数量种类组成特征种类数量草本植物灌木植物乔木植物林间植物阳生性种类中生性种类耐荫性种类先锋种类建群种类顶极种类种类发展速度种类组成稳定态三、林地恢复效果评估2010/12/1169效果评估:判断森林生态系统的恢复程度,可以从结构、功能和动态等方面的指标进行评判。:..种类组成特征种类数量草本植物灌木植物乔木植物林间植物阳生性种类中生性种类耐荫性种类先锋种类建群种类顶极种类种类发展速度种类组成稳定态三、林地恢复效果评估2010/12/1171种间关系特征内部共生种间关系的稳态食物链长度食物网结构种间关联阳生性—中生性种群阳生性—耐荫性种群中生性—耐荫性种群生态位重叠阳生性—中生性种群阳生性—耐荫性种群中生性—耐荫性种群生物量及生产力特征生物量各组分生物量总生物量根生物量茎生物量叶生物量叶面积指数空间分布乔木层灌木层草本层生产力总第一性生产力净第一性生产力生物量增量光能利用效率2010/12/1172环境特征环境效应径流量侵蚀临界雨量水土流失量地下水位土壤物理性状养分状况含水量pH小气候年均气温温度日较差极端温度温度年较差:..光辐射与总辐射比散射反射林内透光其他生物群落特征土壤动物发展趋势小型湿生动物生物量物种多样性昆虫、鸟类生物量物种多样性土壤微生物类群数生物量物种多样性(细菌、放线菌、真菌)呼吸强度、酶活性2010/12/1173稳定性综合特征熵信息景观结构景观特征景观斑块景观功能景观稳态经历时间时间特征演替速率线性程度演替方向图11森林生态系统恢复的评估指标7草地退化的原因与机理?原因:不合理放牧是导致大尺度范围内草地退化的首要原因,盲目垦荒是导致部分草地退化和沙化的主要原因,樵采、狩猎、开矿和旅游等也是导致局部草地退化的主要原因。此外,草地雪灾(白灾)、沙尘暴(黑灾)、火灾、鼠虫害等自然灾害与人工因素的结合极易造成草地生态系统的退化。2010/12/1177图12草地生态系统的退化机理草地资源不合理的经营管理草地沙漠化:..植被衰退草地盐碱化草地退化系统生物量减少食物链缩短营养级降低土壤肥力下降生态系统退化野生动物减少能量利用率下降有毒有害动植物增加系统自我调节能力下降8湿地的功能及其退化原因?湿地生态系统的功能:调节区域内的水分循环及洪水、暴雨的影响;调节区域乃至全球C、N等元素的生物化学地球循环;过滤和分解污染物,改善水质;防止土壤侵蚀;提供食物、商品和旅游点;生物的栖息地及生物多样性的生境。湿地退化的原因:湿地围垦;切断或改变湿地的水分循环过程;淹没湿地;过度砍伐、燃烧或啃食湿地植物;过度开发水生生物资源;废弃物的堆放;排放污染物。9水生生态系统退化的原因?湖泊和水库退化的主要原因:点源污染和非点源污染。具体表现在:过多的有机质等营养输入与养殖导致水体富营养化;工程措施改变水体的水文及相关的物理条件,影响水生生物的生长发育;农业、采矿、水源林破坏导致水土流失加剧,进而引起水体的沉积和淤塞;外来种的引入引起水体生物群落的退化;酸性物质的排放导致水体酸化,进而导致水生生物群落结构简化和有机质分解率下降;有毒物质污染水体。河流退化的主要原因:筑路和建坝、疏浚、水土侵蚀、充填、河岸放牧、农业开发、工业点源污染、伐木、采矿、过度捕鱼和生活污水的排放。10矿业废弃地的类型与生态影响?(-剥离表土堆积而成的排土场废弃地;-开采低品位矿石堆积形成的废石堆废弃地;-矿体采完后留下的采空区和塌陷区而形成的采矿坑废弃地;尾矿:..-采矿作业、机械设备、辅助建筑物和道路等占用后废弃的土地;-受采矿影响而无法利用开发的土地。(-破坏和占用大量土地资源,加剧人-地矛盾;-重金属污染、极端pH和有害的选矿料等通过大气和水体等途径广为扩散,严重污染矿山周边地区;-作物质量下降、严重减产甚至绝收;-重金属或煤渣污染直接或间接通过食物链最终影响人体健康;-未经处理的废石堆和尾堆矿,因其结构不稳定极易导致严重的水土流失,-引起库塘淤积、河床抬高、农田被毁、环境污染扩大,并可能导致一系列地质灾害。第四章1生态工程的概念?(1为了人类社会及其自然环境二者的利益,而对人类社会及其自然环境加以综合的而且能持续的生态系统设计。它包括开发、设计、建立和维持新的生态系统,以期达到诸如污水处理(水质改善)、地面矿渣及废弃物的回收、海岸带保护等。同时还包括生态恢复、生态更新、生物控制等目的(联合国,1993年)。(2生态工程是利用生态系统中物种共生与物质循环再生原理及结构与功能协调原则,结合结构最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前提下,充分发挥物质的生产潜力,防止环境污染,达到经济效益与生态效益的同步发展(马世骏,1987)(3应用生态学、经济学的有关理论和系统论的方法,以生态环境保护与社会经济协同发展为目的,对人工生态系统、人类社会生态环境和资源进行保护、改造、治理、调控、建设的综合工艺技术体系或综合工艺过程(云正明等,1998)2生态工程的类型?种植业(农业)生态工程:..养殖业生态工程污染生态工程城市生态工程3生态工程护坡技术的概念?利用土工材料与植物的结合,在坡面构筑一个具有自生长能力的功能系统,在土工材料的辅助下,通过植物的根系固土,植物的叶茎和表皮蒸腾排水、防冲蚀和入渗,控制雨水和风对边坡的侵蚀,增加土体的抗剪强度,减小孔隙水压力和土体自重力,提高边坡的稳定性和抗冲刷能力,达到护坡的目的。4刚性护坡技术含义及优缺点?刚性护坡也称为矿料防护或无机物防护,它采用砂石、水泥、石灰等矿质材料进行坡面防护,主要用于易风化的软质岩石或破碎岩石的路堑边坡防护。优点:具有较强的抗冲刷、抗风化能力,施工受季节限制小。缺点:防护层有时会坍塌;缺少绿色,在景观上显得单调。5柔性护坡技术含义及优缺点?柔性护坡也称植物防护或生物防护,它通过在坡面上种植的植物的根、茎、叶来保护坡面。主要优点:施工简单经济、有绿化、美化、景观效果,容易与道路周边的生态环境相融合。缺点:养护工作量大,植被受外界环境变化影响大,一旦植被恢复没能达到要求,边坡防护效果要受到影响。6液压喷播(湿法喷播)概念及其优缺点?液压喷播(湿法喷播):湿法喷播是将植物种子(草种)、有机肥料(N、P、K)、土壤改良剂(腐殖质)、纤维(纸浆)、着色剂(绿色、分辨材料)、保水剂、粘合剂和水按一定比例用搅拌机混合到一起,再用高压泵将泥浆喷射到坡面上。-优点:施工简便,作业迅速、发芽均匀、造价低。-缺点:喷播的基质容易流失。7客土喷播(干法喷播)概念及其优缺点?:..5%以下,最大粒径在6mm以下的含有丰富有机质的土壤)喷射到坡面上,然后再在客土表面栽植植物;形成的土层要比湿法喷播为厚,一般要1~3cm,最厚可达10cm,甚至15cm。与挂网相结合。-优点:具有湿法喷播的优点,除此之外其长处还包括适用的坡面多(石质土边坡、岩石边坡),坡面陡(坡度不陡于1:)-缺点:工序复杂,造价较高。第五章1污染的概念?环境污染:由于人类活动特别是工农业生产和军事活动所引起,包括有毒物质的释放和废弃物的排放对生态系统的不良作用。2污染源的概念?对环境产生污染的物质即为污染物或污染因子,污染环境的物质发生源则称为污染源。按污染造成的原因,可以将污染源分为天然污染源和人为污染源。3污染的类型?-按污染原因分:天然污染、人为污染。-按环境要素分:大气污染、水体污染、土壤污染、生物污染。-污染物的形态:气态污染、液态污染、固态污染。-按污染物的性质分:化学污染(有机、无机污染)、物理污染(噪声污染、微波辐射污染、放射性污染、热污染)、生物污染(病原体污染、变应原污染)。4污染的生态效应有哪些?组织器官污染效应植物根、茎、叶等器官形态变异,功能减弱;动物肝脏、肾脏等器官受损,功能变差。生物个体污染效应植物株高、产量、生活力降低;动物体长、体重下降,体格畸形,寿命缩短等。生物群体污染效应对植物的分布、物种的形成、生态型的分化、植被的组成、结构:..生态系统污染效应污染对生态系统结构与功能的影响,包括组成成分、结构、物质循环、信息传递和系统动态进化的影响。5如何防治污染生态效应?物理方法:减少污染源,阻止污染物在生态系统中渗透、蒸发、凝聚、吸附、解吸、扩散、沉降、放射性蜕变等物理过程。化学方法:用化学方法降低污染物质对生态系统的毒性与危害。生物学方法:利用微生物或生物体的生理生化功能降解或固定污染物,降低其对个体、群体和生态系统的危害程度。污染物调控:减少污染物的协同效应、加和效应和独立作用效应,合理利用污染物的拮抗效应、竞争效应、保护效应和抑制效应。综合方法:物理、化学、生物、调控等方法的综合应用。6污染的成因及生态过程?(1成因-人为污染主要是由于大规模工业生产造成的,资源开发消耗大量原料和能源,破坏资源和生态的自然状况,原料、能源的不完全转化最终形成废气、废水、灰尘和各种废弃物,进入环境,造成污染。-自然污染主要是由于自然环境状况的变异引发的污染。如由火山喷发释放的SO2、尘埃等污染。(2生态过程-污染物的扩散-混合过程:大气湍流扩散过程、海洋湍流扩散过程、河流湍流-混合过程和土壤污染及扩散过程。-污染物的吸附-解吸过程:包括静电吸附、化学吸附、分配、沉淀、络合及共沉淀等反应。-污染物的溶解-沉淀过程:在生态介质、生态组分的作用下,会发生溶解-沉淀过程。-污染物的生物降解-合成过程:包括生物的降解过程、共代谢过程和生物的合成过程。污染物的动植物吸收-摄取过程::..植物的吸收过程污染物从土壤及土壤水沿根系吸收进入植物体;植物还可以通过呼吸作用过程经由植物叶、茎、果实等吸收。-动物的吸收-摄取过程主要通过表皮吸收、呼吸作用及摄食过程等途径发生。-污染物的生物积累-放大过程浮游植物吸收-浮游动物吸收-鱼类吸收–食鱼动物吸收–顶极肉食动物吸收。7污染生态效应的生态类型?组成变化类型-非生物环境组分的变化:与非生物组分的化学反应;生物的新陈代谢产物发生改变。-生物组成的变化:物种多样性变化。-生物体内成分的变化:组织器官、营养物质变化。结构变化类型物种结构、营养结构和空间结构(垂直结构、水平结构)发生变化。功能变化类型污染物直接或间接(通过改变生态系统结构)改变生态系统的能流、物流和信息流。基因突变类型污染导致染色体数目的增加或减少,DNA分子中碱基对的增加、缺失或错配。个体毒害类型污染物与生物个体某些作用器官的特定部位(即受体)之间相互作用,产生一系列反应,生物体细胞发生变性,甚至坏死,生物个体遭受毒害。生理变化类型污染物对动植物的毒害在未表现出症状前,引起生理、生化过程的变化,导致生物体对营养元素吸收的异常。综合变化类型生理生化、个体、群体和生态系统的变化。8草地生态系统的污染效应?:..>叶子>果实>种子。对食草动物的影响:重金属对肝、肾的影响较大。对食肉动物的影响:肾组织对金属重度有放大作用。对草地低等动物的影响:如镉在蚯蚓体内的累积。对鸟类的影响:污染物通过食物链从鼠类等小型哺乳动物向鸟类迁移。9污染生态效应的发生机制?物理机制:污染物在生态系统中发生渗透、蒸发、凝聚、吸附、解吸、扩散、沉降、放射性蜕变等物理过程,伴随着这些物理过程,生态系统的某些因子的物理性质发生改变,从而影响到生态系统的稳定性,导致各种生态效应的发生。化学机制:化学污染物质与生态系统中的无机环境各要素之间发生化学作用,导致污染物的存在形式不断发生变化,其对生物的毒性及产生的生态效应也随之改变。如亚***酸盐的毒性明显高于***酸盐。生物学机制:污染物进入生物体后,对生物体的生长、新陈代谢、生理生化过程产生的各种影响。-生物体的累积、富集机制-生物吸收、代谢、降解与转化机制在各种酶的参与下发生氧化、还原、水解、络合等反应,增加或减少污染物的毒性。综合机制:综合多种物理、化学和生物学的过程并且往往是多种污染物共同作用,形成复合污染效应。-协同效应(+)一种或两种以上污染物的毒性效应因另一种污染物的存在而增加的现象。-加和效应(+)两种或两种以上的污染物共同作用产生的毒性或危害为其单独作用时的综合。-拮抗效应(-)污染物的毒性或危害因其他污染物的存在而降低。-竞争效应(-)一种污染物与另一种污染物发生竞争,而使另一种污染物的危害或进入生态系统的几率降低。-保护效应(-)一种污染物对另一种污染物的掩盖作用,使其危:..-抑制效应(-)一种污染物对另一种污染物的作用,使其生物活性下降,不易进入生态系统产生毒害作用。-独立作用效应(0)各种污染物间不存在相互作用。10络合/螯合反应对重金属迁移的影响?,硫化物,,络合/,及其优缺点?在土壤中插入电极通电,产生1600-2000oC使土壤变成稳定的、类似玻璃的物质,其中的大部分无机污染空气被固定,有机污染物挥发或燃烧分解。缺点:适合于小面积的被无机和有机污染物严重污染的土壤;处理费用高。优点:处理深度可达到20ft。第六章1全球变化的定义?定义:地球生态系统在自然和人为变化影响下导致的所有全球问题及其相互作用(蔡晓明,2000)。2全球变化的原因与潜在结果?原因:人口增长;人类盲目开发和破坏;社会体制、政策和法律的疏漏和失当。潜在结果:N循环改变;土地利用和土地覆盖改变;大气CO2浓度改变。3生物地球化学循环的定义?生物地球化学循环:生态系统之间矿质元素的输入和输出以及它们在大气圈、水圈、岩石圈之间以及生物间的流动和交换过程(蔡晓明,2000).:..全球变化的内容?狭义内容:包括大气臭氧层的损耗、大气中温室气体增加和气候变暖。广义内容:包括全球气候变化、土地利用和覆盖变化、养分生物地球化学循环的变化、生物多样性损失和生物入侵等。一、土地利用与覆盖变化土地覆盖:陆地表面生态系统类型及其生物的和地理的特征,如森林、草地、农田、水体。土地利用:指对土地的利用方式。土地覆盖变化:土地物理或生物覆盖物发生的变化,