养殖水域生态学 第15章全球变化与生态恢复
养殖水域生态学 第15章 全球变化与生态恢复
第一节全球变化 全球变化( global change)是指地球生态系统在自 然和人为影响下出现的可能改变地球承载生物能力的 全球环境变化,包括全球气候变化、温室效应、环境 污染、生态退化等人类生态环境的变化 ■1992年在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展 大会上提出了《气候变化框架公约》,列出全球变化 项目除全球气候变化外,还包括全球人口增长、土地 利用和覆盖的变化、大气成分变化、营养物质生物地 化循环变化、生物多样性丧失等方面。这些变化是相 互作用的
第一节 全球变化 ◼ 全球变化（global change）是指地球生态系统在自 然和人为影响下出现的可能改变地球承载生物能力的 全球环境变化，包括全球气候变化、温室效应、环境 污染、生态退化等人类生态环境的变化。 ◼ 1992年在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展 大会上提出了《气候变化框架公约》，列出全球变化 项目除全球气候变化外，还包括全球人口增长、土地 利用和覆盖的变化、大气成分变化、营养物质生物地 化循环变化、生物多样性丧失等方面。这些变化是相 互作用的 。l
四、生态工程 生态工程是应用生态学 多学科渗透的新的分支学科 生态工程一词是我国学者马世骏(1954)提出的,而公 认的生态工程思想和生态工程( ecologicalengineering, 0 gineering)名词权在30年前才提出。世9(1984) eco 为 程下的定义是:“生态工程是应用生态系统中物 共生与物质循环再生原理、结构与功能协调原则,结合 系统分析的最优化方法,设计的促进分层多级利用物质 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,充分发挥资源的生产潜力,防治环境污染, 达到经济效益与生态效益同步发展 生态工程与环境工程的最大区别在于:生态工程考虑利用 生态系统的自我设计特点,是有利于人类和自然两者的设 计。而环境工程则是利用一系列科学原理,去净化或防治 环境污染。与传统工程相比,生态工程是一类低消耗、多 效益、可持续的工程体系
四、生态工程 ◼ 生态工程是应用生态学中一门多学科渗透的新的分支学科。 生态工程一词是我国学者马世骏（1954）提出的，而公 认的生态工程思想和生态工程(ecologicalengineering， ecoengineering)名词仅在30年前才提出。马世骏(1984) 为生态工程下的定义是：“生态工程是应用生态系统中物 种共生与物质循环再生原理、结构与功能协调原则，结合 系统分析的最优化方法，设计的促进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，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染， 达到经济效益与生态效益同步发展。” ◼ 生态工程与环境工程的最大区别在于：生态工程考虑利用 生态系统的自我设计特点，是有利于人类和自然两者的设 计。而环境工程则是利用一系列科学原理，去净化或防治 环境污染。与传统工程相比，生态工程是一类低消耗、多 效益、可持续的工程体系
(一)生态工程学原理 运用生态控制论原理去促进资源的综合利用、环境的综合 整治及人类社会的综合发展是生态工程的核心。我国学者 马世骏,19865颜京松,1986;Ma和Yan,19895,Yan 等,1992)在系统生态学理论的基础上,根据我国朴素的 生銮工程戥经繄,把生态工程原理总结为整体、协调、 生循环 生态工程是以整体观为指导,在系统水平上来研究,整体 调控为处理手段。虽然这样研究与处理是比较困难的,但 却是必要的。整体理论是综合了解系统,如生物圈、生态 系统整体性质,及解决受胁区域以致全球生态失调问题的 必要基础。当然这并不意味对组成成分的研究和处理是多 余的,因为对各成分的性质及其他成分相互关系的了解越 多,对系统的整体性质就能更好的了解
(一)生态工程学原理 ◼ 运用生态控制论原理去促进资源的综合利用、环境的综合 整治及人类社会的综合发展是生态工程的核心。我国学者 (马世骏，19865颜京松，1986；Ma和Yan，19895，Yan 等，1992)在系统生态学理论的基础上，根据我国朴素的 生态工程实践经验，把生态工程原理总结为整体、协调、 自生、再生循环等基本原理。 ◼ 生态工程是以整体观为指导，在系统水平上来研究，整体 调控为处理手段。虽然这样研究与处理是比较困难的，但 却是必要的。整体理论是综合了解系统，如生物圈、生态 系统整体性质，及解决受胁区域以致全球生态失调问题的 必要基础。当然这并不意味对组成成分的研究和处理是多 余的，因为对各成分的性质及其他成分相互关系的了解越 多，对系统的整体性质就能更好的了解
由于生态系统长期演化与发展的结果,在一定时期内均具有相对稳 定而协调的内部结构和功能。然而,任何超越一个生态系统自我调 节能力的外来干涉,均可破坏结构间协调、或功能间协调、或结枃 与玏能间协调,导致该生态系统的原有性质及整体功能的破坏和改 因而,维护生态系统结构与功能的协调性是生态工程的重要原 自生原理(sef- -resiliency)包括自我组织(se|f- organization)、自我 优化( self-optimum)、自我调节(sef- regulation)、自我再生 (self- - regeneration)、自我繁殖(ef-r eproduction)和自我设计 (sef- design)等一系列机制。自然生态系统的自我设计能力是生 态工程中最主要的基本原理之一。通过设计,能很好地适应对系统 施加影响的周围环境,同时系统也能经过操作,使周围的理化环境 变得更为适宜。 在生态系统的物质循环中,每一个环节是给予者,也是受纳者,循 环是往复循环,周而复始。正是由于这些生态系统内的小循环和地 球上的生物地球化学大循环,保障了存在于地球上的物质供给,通 过迁移转化及循环,使可再生资源取之不尽,用之不竭。但是,当 生态系统受到破坏,从循环论的观点看,是废物大量产生或某些再 生资源开发过度,而阻滞、干扰了正常的循环道路,循环失调与失 衡,导致大量废物的产生,最终造成污染、环境破坏。生态工程就 是要釆取措施,调整循环运转的各个环节及途径,协调这些环节的 输入、.化与输出的物质的量,使废物资源化,为物质生产和生物 生提供更多机会,变废为莹,化害为利
◼ 由于生态系统长期演化与发展的结果，在一定时期内均具有相对稳 定而协调的内部结构和功能。然而，任何超越一个生态系统自我调 节能力的外来干涉，均可破坏结构间协调、或功能间协调、或结构 与功能间协调，导致该生态系统的原有性质及整体功能的破坏和改 变。因而，维护生态系统结构与功能的协调性是生态工程的重要原 则。 ◼ 自生原理(self—resiliency)包括自我组织(self—organization)、自我 优化(self-optimum)、自我调节(self—regulation)、自我再生 (self—regeneration)、自我繁殖(self—reproduction)和自我设计 (self—design)等一系列机制。自然生态系统的自我设计能力是生 态工程中最主要的基本原理之一。通过设计，能很好地适应对系统 施加影响的周围环境，同时系统也能经过操作，使周围的理化环境 变得更为适宜。 ◼ 在生态系统的物质循环中，每一个环节是给予者，也是受纳者，循 环是往复循环，周而复始。正是由于这些生态系统内的小循环和地 球上的生物地球化学大循环，保障了存在于地球上的物质供给，通 过迁移转化及循环，使可再生资源取之不尽，用之不竭。但是，当 生态系统受到破坏，从循环论的观点看，是废物大量产生或某些再 生资源开发过度，而阻滞、干扰了正常的循环道路，循环失调与失 衡，导致大量废物的产生，最终造成污染、环境破坏。生态工程就 是要采取措施，调整循环运转的各个环节及途径，协调这些环节的 输入、转化与输出的物质的量，使废物资源化，为物质生产和生物 再生提供更多机会，变废为宝，化害为 利
(一)湿地生态恢复的生态工程实例 我国生态退化形势严峻,生态恢复势在必行:首先,我国生态系统复 杂多样,又因人口众多,开发历史悠久,各类生态系统都受到不同程 度的干扰和破坏,有的甚至十分严重,亟待恢复和重建,需要通过对 各种自然和人为影响因素的分析,找出扭转逆行演替的途径和方法 加速退化生态系统的恢复。这里仅以二个生态恢复的实例来说明生态 恢复实践的过程以及在这个过程所体现出来的恢复生态学原理 湿地生态工程是利用湿地的水文和化学物质储存器的特点,所设计的 控制过剩营养物、沉积物和污染物,并且改善水质的工程;或利用上 述特点综合整治低洼湿地,使其结构能得到改善和恢复,成为良性生 生态系统的生态工程。 通过湿地生态系统特有的缺氧还原条件、枯枝叶覆盖层很厚的环境而 发生 系列系统生物地球化学过程,这不仅对个别的湿地系统,而 且对全球性的物质循环,起着重要的平衡作用。正是这一物质平衡原 则下的系统生化过程,是改变生态系统状态的极佳的天然工具 山东禹城和高青盐碱洼地综合整治生态工程就是一个很好的范例。禹 城和高青属黄河冲积平原,以大面积盐碱地、低洼地为特色,原属我 国黄淮海平原的中低产农业区。从1966年开始,中国科学院、中国农 业科学院、青岛海洋大学等大批专家在这里实施了两项生态恢复工程, 收到了很好的效果
(二)湿地生态恢复的生态工程实例 ◼ 我国生态退化形势严峻，生态恢复势在必行：首先，我国生态系统复 杂多样，又因人口众多，开发历史悠久，各类生态系统都受到不同程 度的干扰和破坏，有的甚至十分严重，亟待恢复和重建，需要通过对 各种自然和人为影响因素的分析，找出扭转逆行演替的途径和方法， 加速退化生态系统的恢复。这里仅以一个生态恢复的实例来说明生态 恢复实践的过程以及在这个过程所体现出来的恢复生态学原理。 ◼ 湿地生态工程是利用湿地的水文和化学物质储存器的特点，所设计的 控制过剩营养物、沉积物和污染物，并且改善水质的工程；或利用上 述特点综合整治低洼湿地，使其结构能得到改善和恢复，成为良性生 产—生态系统的生态工程。 ◼ 通过湿地生态系统特有的缺氧还原条件、枯枝叶覆盖层很厚的环境而 发生了一系列系统生物地球化学过程，这不仅对个别的湿地系统，而 且对全球性的物质循环，起着重要的平衡作用。正是这一物质平衡原 则下的系统生化过程，是改变生态系统状态的极佳的天然工具。 ◼ 山东禹城和高青盐碱洼地综合整治生态工程就是一个很好的范例。禹 城和高青属黄河冲积平原，以大面积盐碱地、低洼地为特色，原属我 国黄淮海平原的中低产农业区。从1966年开始，中国科学院、中国农 业科学院、青岛海洋大学等大批专家在这里实施了两项生态恢复工程， 收到了很好的效果
(1)台田—鱼塘系统:在盐碱洼地实施挖塘造台田工 程,挖掘下层土覆盖在盐碱表土上,造成了垒起的台 田(高程20m左右),在0-20cm的耕作层内,土壤毛 细管系统被破坏,加上天然淋溶,盐分主要向下运动 及时种植有关谷物,立苗后对土壤又有改良作用;而 挖的坑发展为鱼塘,坡地上还可种植绿肥,生态经济 效益可观 (2)农牧结合综合发展系统:在发展盐碱地改良的农 业生产中,鼓励养牛,同时大力发展秸秆氢化作饲料 及产出的牛粪再还田肥土,如此做到二业并举,同步 兴旺,生态经济效益良好
◼ (1)台田—鱼塘系统：在盐碱洼地实施挖塘造台田工 程，挖掘下层土覆盖在盐碱表土上，造成了垒起的台 田(高程20m左右)，在0—20cm的耕作层内，土壤毛 细管系统被破坏，加上天然淋溶，盐分主要向下运动， 及时种植有关谷物，立苗后对土壤又有改良作用；而 挖的坑发展为鱼塘，坡地上还可种植绿肥，生态经济 效益可观。 ◼ (2)农牧结合综合发展系统：在发展盐碱地改良的农 业生产中，鼓励养牛，同时大力发展秸秆氢化作饲料 及产出的牛粪再还田肥土，如此做到二业并举，同步 兴旺，生态经济效益良好