第九章 生态系统管理 环境生态学(盛连喜)ppt课件.ppt
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1、第九章 生态系统管理,环境生态学导论(第二版)盛连喜主编,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,内 容,第一节,一、生态系统管理的定义及管理内容,(一)定义生态系统管理是指在充分认识生态系统整体性与复杂性的前提下,以持续地获得期望的物质产品、生态及社会效益为目标,并依据对关键生态过程和重要环境因子长期监测的结果而进行的管理活动(廖利平,赵士洞,1999)。,生态系统管理是随着资源管理、大尺度生态学研究的发展而逐渐形成的。,一、生态系统管理的定义及管理内容,(二)定义的发展Overbay(1992)认为,生态系统管理就是利用生态学、经济学、社会学和管理学原理仔细地和专业地管理生态系统的生产、恢复
2、,或长期维持生态系统的整体性和理想的条件;Christensen(1996)认为,生态系统管理,基本出发点是生态功能的可持续性,强调诸如集水区等大尺度的管理单位,熟悉生态系统过程动态的重要性或认识到生态过程的尺度和土地管理价值取向间的不相称性;Dale等(1999)认为,生态系统管理,是考虑了组成生态系统的所有生物体及生态过程,并基于对生态系统的长期最佳理解的土地利用决策和土地管理的实践过程。它包括维持生态系统结构、功能的可持续性,认识生态系统的时空动态,生态系统功能依赖于生态系统的结构和多样性,土地利用决策必须考虑整个生态系统。马尔特比等(1999)认为,生态系统管理是一种物理、化学和生物学
3、过程的控制,是将生物体和它们的非生命环境与人为活动的调节连接在一起,以创造一个理想的生态系统状态。,生态系统管理是随着资源管理、大尺度生态学研究的发展而逐渐形成的。,一、生态系统管理的定义及管理内容,按照马尔特比的定义,生态系统管理可以包括五方面的内容:控制污染和营养物质调节物理参数例如依靠大坝来控制水的释放或控制盐水侵入沿岸蓄水区。改变生物间的相互关系例如依靠控制放牧或捕食,或防止灌木和树木侵入草地、灌丛,或者依靠火烧或刈割来干涉植被的发展和动态。控制人类对生物产品的使用例如限制化肥和杀虫剂的使用,调节渔网的孔径大小。在考虑保护的利益时介入文化、社会和经济过程例如,依靠对农民的补贴来降低他们
4、的操作强度。,一、生态系统管理的定义及管理内容,根本上是为了支持人类社会的可持续发展;生态学角度主要具有维持生物多样性的适度水平、维持生物的遗传特征、维持生态功能和生物地球化学循环以及保护美学价值等;代际关系角度具有为后人保持未来选择的机会等;方法学角度生态系统管理主要采取的是生态系统方法,该方法的最基本要素是它的整体性,即它明确地承认自然生态系统与经济、社会、政治和文化系统之间的关系(马尔特比,等,1999)。,生态系统管理的特殊性在于,人类既是这项管理活动的执行者,同时又是被管理的对象。,一、生态系统管理的定义及管理内容,(三)生态系统管理的内涵生态系统管理要求将生态学和社会科学的知识和技
5、术,以及人类自身和社会的价值整合到生态系统的管理活动中。生态系统管理的对象主要是受自然和人类干扰的系统。生态系统管理的效果可用生物多样性的维护或生态系统完整性等指标来衡量。生态系统管理要求科学家与管理者确定生态系统退化的阈值及退化根源,并在退化前采取措施。生态系统管理要求利用科学知识做出最小损害生态系统整体性的管理选择。生态系统管理的时空尺度应与管理目标相适应。,二、生态系统管理的十大基本原则及其内涵,生态系统管理应遵循的原则(马尔特比等,1999)指导性原则(五项)(一) 管理目标是社会的抉择社会选择既受经济发展状况影响,也与文化价值取向等因素有关(二) 必须考虑人的因素人类的生存与发展离不
6、开生态系统提供的产品和服务人类处于完全支配的地位生态系统管理所采纳的策略必须反映人类的需要和能力(三) 生态系统必须在自然的分界内管理某些生态系统被破坏到通过管理也不能维持其功能和特征(四) 管理必须认识到变化是必然的须吸收生态学的新思维和对生物圈研究的新成果(五) 在适当的尺度内进行, 保护必须利用各级保护区,二、生态系统管理的十大基本原则及其内涵,操作性原则(五项)(六) 从全球考虑,从局部着手由于地区系统是一个相互联系的整体,成功的生态系统管理必须首先致力于解决当地由于人类压力所引发的问题(七) 必须寻求在适当层次上维持或加强生态系统特征和功能全球生态系统基本都受到各种不同程度的干扰或破
7、坏(八) 决策者应当以源于科学的适当工具为指导有效的生态系统管理必须基于自然法则(九) 生态系统管理者必须谨慎行事人类对高度复杂的自然界的认识还是有限的,对人类自身活动的生态学后果的认识也缺乏全面的、可预见的判定(十) 多学科交叉的途径是必要的生态系统在结构、功能以及要素组成、过程等方面的复杂性,决定了生态系统管理任务不可能由一个人或一个业务部门独立完成。,第二节,一、生态系统管理的数据基础,(一) 植物个体及种群层次数据都直接与植物个体及种群生存密切相关,注意不能把幼苗期的数据当作成年植株的数据使用。另外,在小样方内测定的数据不能当作大样方采用。,个体种群以及群落生态系统层次的数据,是实施生
8、态系统管理最基础和最重要的资料。,一、生态系统管理的数据基础,(二) 群落及生态系统层次这一层次的数据主要包括气候与微气候、地形与微地形、物种组成及其多度和均匀度、土壤理化特征、消费者等级、植物组织流通率及分解、有机质空间分布、植物对水分和营养物质利用的形态适应、共生、营养和水分条件等。,一、生态系统管理的数据基础,(三) 景观层次景观生态系统是若干类型的生态系统的组合,其数据的空间尺度要比生态系统大,主要是气候、地形、群落与生态系统、土壤物理特征、生态系统的类型及空间分布格局等。这些数据的时间尺度是几年至几十年。,一、生态系统管理的数据基础,(四) 生物圈层次生物圈是地球上最大的生态系统,由
9、于空间尺度大,一些生态学过程的速率相对较慢。因此,数据主要是气候、地形和植被类型等方面。,一、生态系统管理的数据基础,在进行生态系统管理时,数据管理者常常遇到的问题有:采集的大量数据未被有效利用。错误数据被采集。进行科学管理所需数据的半衰期较短。原始数据却缺乏,最显而易见和最有用的信息常常没有被编辑。在某一地理水平上采集的数据被用在其他水平上得出的结论。科学信息交流方法落后。数据管理者和存储者由于管理和存储方式而产生的潜在的错误。,二、生态系统管理的要素,二、生态系统管理的要素,三、生态系统管理的主要途径与技术,(一) 生态风险评估又称生态风险评价,是应用定量的方法评估、预测各种污染物对生物系
10、统可能产生的风险以评估该风险可接受程度的模式或方法。风险评估及管理是通过定量确定环境危害将给人类造成的负效应而进行生态系统管理的重要手段。生态系统管理中最重要的是风险管理,是指对生态风险评估的结果采取的对策与行动,是一个决策过程,又称为风险控制。,三、生态系统管理的主要途径与技术,(二) 适度干扰与恢复重建由Connell T W(1978)等提出来的,核心观点是中等程度的干扰水平能维持较高多样性。理由是: 在系统受到一次干扰后,少数先锋物种会入侵补缺,如果干扰频繁,则先锋种不能发展到演替中期,因而多样性会降低。 如果干扰间隔很长,使演替过程能发展到顶极期,系统结构处于稳定态,多样性也不能最高
11、。 只有中等干扰程度能使多样性维持最高水平,因为它允许更多的物种入侵和定居。适度干扰和修复与重建,其实质都是按照自然生态系统自我调节的规律,来管理和建设生态系统。,受损害生态系统的恢复和重建采取的两种模式途径:,三、生态系统管理的主要途径与技术,(三) 清洁生产定义清洁生产是对工业生态系统实施管理的一种方式,又被称为“无公害工艺”、“无污染生产”或“废料减量化”等。简单地说,就是无废物少污染的生产。目标通过资源的综合利用、替代作用、多次利用以及节能、省料、节水等途径,实现合理利用资源,减少资源的耗竭。,三、生态系统管理的主要途径与技术,(三) 清洁生产主要途径用无污染或少污染的产品替代毒性大、
12、污染重的产品。用无污染或少污染的能源和原材料替代毒性大、污染重的能源和原材料。用消耗少、效率高、无污染或少污染的工艺设备替代高消耗、高污染、低效率的工艺、设备。最大限度地利用能源和原材料,实现物料最大限度的系统内循环。对少量的、必须排放的污染物采用低费用、高效能的净化处理设备和“三废”综合利用措施进行最终的处理、处置。,清洁生产7个基本类型,三、生态系统管理的主要途径与技术,(四) 废物资源化管理与5R 法对废物进行综合管理,改变仅仅依赖填埋或焚烧来处理固体废物的状况,提出了以下五种方法(5R 法)来减少废物数量。1.抵制即不买难以回收或会造成浪费的产品2.减少减少过度消费和浪费3.修复修复损
13、伤的物品不更换新物品4.回收将废旧物品送到回收中心5.响应即让生产者和消费者了解造成浪费和不负责的废物管理的情况,共同改变行为,减少废物的产生。,三、生态系统管理的主要途径与技术,(五) 生态工业园区(EIP)产业生态学本质都是用生态学的理论来设计和管理工业生态系统,以减少产业生产过程对环境的污染,提高其对资源、能源的利用效率。产业生态学的理论和实践内容正在丰富和日臻完善,其思想主要体现在以下方面:,三、生态系统管理的主要途径与技术,(五) 生态工业园区(EIP)工业园区是产业生态系统的一种高级形式,它是工业化国家中作为一种促进、规划和管理工业发展的手段。生态工业园的基本理论思维来自于自然生态
14、系统运行机制的启迪。自然生态系统中的生物以个体、种群、生物群落三个水平层次构成。生态工业园区的组建,借鉴了自然生态系统的自组织理论,通过仿生态的方式构建产业生物群落。,三、生态系统管理的主要途径与技术,Kalundborg生态工业园区示意图,三、生态系统管理的主要途径与技术,(六) 实施标准化环境管理系列标准由世界标准化组织(ISO)最新推出的环境管理系列标准为ISO14000,目的是规范、约束企业和社会团体所有组织的环境行为,通过加强管理来实现节约资源、减少环境污染、改善环境质量和促进经济持续、健康发展。ISO 标准常用于生态系统的管理中。在提高公民环境意识和管理水平方面有重要作用,也是对产
15、业生态系统进行管理的有效方法。ISO14000 具有以下主要特点:.确定了环境保护的新机制.具有很强的操作性.倡导预防为主的原则.使用性广泛,三、生态系统管理的主要途径与技术,(七) 加强自然保护的管理和研究加强自然保护,规划、建设、管理好自然保护区,对于落实环境保护基本国策、维护有着巨大价值的生物多样性以及实施可持续发展战略等,都具有重大的现实意义和深远的历史意义。自然保护包括对自然环境和自然资源的保护,主要有两种方式。第一种是直接保护目标生物或特殊类群第二种方式是建立各种类型的自然保护区,三、生态系统管理的主要途径与技术,(八) 推广3S 技术3S 技术是下面三项技术的总称:遥感(remo
16、te sensing,RS)地理信息系统(geography information system,GIS)全球定位系统(global position system,GPS)3S技术是人类现代科学技术研究的重要成就之一,是人类为获取、处理、分析生存环境信息而逐步发展起来的先进的技术手段。RS、GPS 是遥感信息的获取系统,为GIS 提供及时的信息;GIS 是遥感信息的处理和应用系统,能对大量的空间数据进行分类、统计、计算、分析、制图等。GIS、GPS 是RS 的两大技术支柱。RS、GIS、GPS 三位一体,实现了遥感信息的获取,处理及应用的一体化。三者的有机结合,使现代遥感技术系统成为生态系
17、统管理中必不可少的技术手段。,三、生态系统管理的主要途径与技术,3S技术在生态系统管理中的作用:,三、生态系统管理的主要途径与技术,(九) 应用环境管理信息系统环境管理信息系统(environmental management information system,EMIS)是以现代数据库技术为核心,将环境信息存储在电子计算机中,在计算机支持下,实现对环境信息的输入、输出、修改、增加、删除、传输、检索和计算等各种数据库技术的基本操作,并结合统计数学、优化管理分析、制图输出、预测评价模型、规划决策模型等应用软件,构成一个复杂有序、功能完整的技术工程系统。它既是各种环境信息的数据库,又是环境管理政
18、策和策略的模拟试验室。功能:,三、生态系统管理的主要途径与技术,(九) 应用环境管理信息系统环境管理信息系统(environmental management information system,EMIS)是以现代数据库技术为核心,将环境信息存储在电子计算机中,在计算机支持下,实现对环境信息的输入、输出、修改、增加、删除、传输、检索和计算等各种数据库技术的基本操作,并结合统计数学、优化管理分析、制图输出、预测评价模型、规划决策模型等应用软件,构成一个复杂有序、功能完整的技术工程系统。它既是各种环境信息的数据库,又是环境管理政策和策略的模拟试验室。功能:,生态系统,人 类,环境管理信息系统,人
19、类生态系统环境管理信息系统关系,第三节,一、生态规划概念的发展及其特点,从生态规划的思想提出至今已有一百多年的历史,学科发展也非常迅速,但尚无统一的概念。生态规划早期较成熟的理论源于德国学者杜能(Thunen J H, 1826)的区位理论;20世纪初,生态学已发展为一门独立的学科,在这种大背景下,生态规划的理论与实践得到快速的发展;20世纪60年代以后,生态规划的思想逐步成熟起来。现代生态规划的奠基人麦克哈格(1969)著设计结合自然生态规划实质上是模拟自然而进行的人为规划,以促进人与环境关系的协调发展,有计划地保育和改善生态系统的结构和功能。,特点:,二、生态规划的目的、任务和基本原则,(
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