生态系统的退化.ppt

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1、第二章 生态系统退化,第一节 退化生态系统分类,一、根据退化过程及生态学特征划分陆地退化生态系统（6类）裸地：又称光板地，是没有植物生长的裸露地面，是群落形成、发育和演替的最初条件和场所环境条件极端，分为原生裸地（过去从未生长过植物，自然干扰形成）和次生裸地（原来有植物生长，后经破坏而形成，认为干扰形成）。森林采伐迹地：人为干扰造成，其退化状态因采伐的强度和频度而异。与这类型同质的退化生态系统包括过度干扰破坏形成的草原迹地和灌丛迹地。弃耕地：人为干扰形成，退化状态因弃耕时间而定。,荒漠化地：荒漠化由自然干扰或人为干扰而形成。最严重的荒漠化地即为不长植物的荒漠化、石漠化裸地。目前荒漠化现象日趋严

2、重，未来20年内全世界约有1/3的耕地将会因为荒漠化现象而消失。采矿废弃地：指被采矿活动破坏的、未经治理而无法使用的土地，包括四类：a 废石堆废弃地：由剥离表土、开采的废石及低品位矿石堆积所形成的；b开采坑废弃地：随着矿物的开采形成大量的采空区域；c尾矿废弃地：利用各种分选方法选出精矿后的剩余物排放形成的；d采石矿废弃地：开采石料而形成的。垃圾堆放场：又称垃圾填埋场，是人为干扰形成的堆积来自家庭、城市、工业等的废弃物的地方。,水生生态系统,水生生态系统分为淡水生态系统和海洋生态系统，前者主要指陆地湖泊和河流生态系统，后者为广阔的海洋。此外水生生态系统还包括在陆地中的干旱、半干旱地区也还分布着少

3、量的咸水湖泊。水生生态系统的退化主要在于输入水量减少、水体面积缩减、水体污染和富营养化，导致水生生物种群数量减少，甚至灭绝。,土壤潜育化,形成原因,定义：潜育化是指土壤长期滞水，严重缺氧，产生较多还原物质，使高价铁、锰化合物转化为低价状态，使土壤变成蓝灰色或青灰色的现象。,大气退化系统,大气污染 通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境污染的现象现今众多学者比较关注的是酸雨、光化学烟雾、硫酸型烟雾等众多大气污染现象。全球气候变化 是指在全球范围内，气候平均状态统计学意义上的巨大改变或者维持较长一段时间（典型

4、的为10年或更长）的气候变动。,人类-自然复合生态系统,人类社会是一类以人的行为为主导、自然环境为依托、资源流动为命脉、社会体制为经络的人工生态系统。复合生态系统的功能可用八面体来表示，其六个顶点分别表示系统的生产加工、生活消费、资源供给、环境接纳、人工控制和自然缓冲功能，它们相生相克，构成了错复杂的人类生态关系，包括人与自然之间的促进、抑制、适应、改造关系；人对资源的开发利用、储存、扬弃关系以及人类生产、生活活动中的竞争、共生、隶属、互补关系。,二、根据生态系统的性质划分,自然生态系统森林退化生态系统草原退化生态系统荒漠退化生态系统湿地退化生态系统水生退生态系统（见）苔原退化生态系统高山退化

5、生态系统,森林退化生态系统定义：国际组织对森林退化定义的基本内涵是一致的，即指林木产品和生态服务功能的逆向改变。退化原因：森林退化的动力是人为干扰（人类活动）和自然干扰（异常性自然灾害），其中最主要的是人为因素（强度干扰）；自然干扰作用远远小于人为干扰对森林退化。总体上，近代森林面积减少表现的森林退化是由过度干扰造成的，尤其是来自人类的过度干扰。其中，森林的过度采伐是最主要的干扰；而森林的采伐又是环境、社会、经济、文化和政治等诸多因素相互作用的结果。这些因素在各个时期、各个国家交互作用与变化是不同的。表现：影响森林退化的表现为森林面积减少、结构丧失、质量降低、功能下降。森林退化生态系统的基本特

6、征是生物多样性降低，层次减少，郁闭度下降，结构趋于简单，功能减退，严重时生产力也降低。,草原退化生态系统定义：草原生态系统是草原地区生物植物、动物、微生物和草原地区非生物环境构成的，进行物质循环与能量交换的基本机能单位，是由各种多年生草本植物和草食动物占优势的生物群落与其环境构成的功能综合体，草原生态系统在其结构、功能过程等方面与森林生态系统，农田生态系统具有完全不同的特点，它不仅是重要的畜牧业生产基地，而且是重要的生态屏障。表现：生物多样性降低，层次减少，盖度降低，草地产量和质量下降，载畜能力降低等。,荒漠退化生态系统定义：荒漠生态系统是由超旱生的小乔木、灌木、半灌木占优势的生物群落与其周围

7、环境共同构成的一类生态系统。退化原因：包括气候变化和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化。也包括风蚀和水蚀致使土壤物质流失，土壤的物理、化学和生物特性或经济特性退化，以及自然植被长期丧失等。表现：生物多样性降低，层次减少，盖度降低，草地产量和质量下降，载畜能力降低等。,湿地退化生态系统湿地是指被间歇性或永久性浅水层（6cm以下）所覆盖的土地。湿地生态系统指由湿地动植物与周围环境共同构成的生态系统，是陆地生态系统与水生生态系统的过渡类型。功能：蓄洪防旱、调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、降解环境污染。退化表现：调蓄旱涝、纳垢消污、消浪护岸等生态功能减弱。,苔原退化生

8、态系统苔原生态系统是由苔原生物与其周围环境所组成的生态系统，主要分布于常年温度都很低的极地地区以及高山苔原地区。苔原生态系统是地球上食物网结构比较简单的生态系统，因而也是地球上比较脆弱和外力干扰比较敏感的生态系统。退化原因：气候变暖导致动植物生存环境改变，引起生态系统功能减退。,高山退化生态系统高山生态系统是一类系统结构和功能具有垂直变化特征的生态系统。山地系统中的植被类型和结构功能的垂直变化与其环境的垂直变化是一致的，环境条件的垂直百变化，特别是温度的垂直变化，是导致植被垂直变化，乃至山地生态系统垂直变化的根本原因。,人工生态系统农田退化生态系统农田生态系统是以农田为基础、人工管理下的由目标

9、作物与周围环境共同构成的一类生态系统。定义：农田退化生主要是指其土壤理化结构的变化导致土壤生态系统和作物系统功能的退化。退化的原因：主要有滥施农药化肥、长期使用污水灌溉、投入不足、保护不当等。退化表现：土壤肥力下降，再生产过程受阻，产出降低。,城市退化生态系统城市生态系统是社会经济生态复合系统，是市民（包括常住人口和流动人口）与城市自然人工环境系统和城市社会-经济系统相互作用而形成的多功能开放系统。退化的原因：城市规模不断扩大，城市人口过度膨胀。退化表现：退化城市生态系统主要表现为污染严重、热岛效应强烈、服务功能降低。,矿山退化生态系统矿山生态系统是在石油、煤矿、砂矿、金属矿等矿产资源开发过程

10、中形成的生态系统。退化的原因：矿山生态系统的退化，一方面来自于一些矿产资源长期采挖造成的资源衰竭，形成资源衰退型退化生态系统；另一方面源于矿产地乱采乱挖、矿渣粉尘乱放、污水污气乱排乱放等，导致周围植被受到破坏、环境受到污染、生态系统退化；另外，由于采矿过程中对地质结构的强烈扰动，常造成地裂缝、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、尾矿坝溃决以及地震等危害性较大的地质灾害，导致生态系统的退化。,其他退化生态系统世界上的人工生态系统种类还有很多，独立的人工绿洲、军事基地、人工林、养鱼池、养殖场、苗圃、花园等，都可构成人工生态系统。如果经营不善，这些生态系统都存在退化的可能。因此，还有很多不同类型

11、的退化生态系统。只是这些生态系统面积小，分布零散，功能特殊。,第二节 生态系统退化特征,生态系统的退化特征是指生态系统偏离原有稳定状态后，所表现出来的与原有状态不同的一些特征。这些特征是生态系统受损后结构损伤的外部表现，又是其系统功能下降的具体体现。研究和认识生态系统退化特征，是正确判断生态系统受损程度和退化过程的基础。,一、土壤的退化特征,土壤是岩石圈表面能够生长植物的疏松表层，它既是陆生植物生长生活的物质基础，为植物提供生活所必需的矿物质元素和水分，又是植物与土壤进行物质、能量交换的重要平台，为生态系统的正常运行提供着重要保障。土壤是固体（无机物和有机物）、液体（土壤水分）和气体（土壤空气

12、）三个部分的三相系统。固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物等。液体物质主要指土壤水分。气体是存在于土壤孔隙中的空气。土壤中这三类物质构成了一个矛盾的统一体。其中，液、气两相都受固相颗粒的组成、特性及其排列方式的影响。,土壤化学特性的退化特征,土壤有机质和养分含量变化能直接为植物提供生长所需养分，还具有改善土壤物理和化学性质，促进土壤团粒结构的形成及保水、供水和通气的作用。土壤有机质含量的下降，主要源于进入土壤的有机质含量相对减少，从而土壤中丧失的有机质含量的比例增加，使有机质收支失衡所致。当土壤发生退化时，一般表现为全效养分迅速降低，养分的有效性减弱。,土壤物理环境退化特征,土壤退化以后，土

13、壤中的微团粒、水稳性团粒含量会下降，导致土壤抗剪切能力减弱，稳定性降低。,表现：土壤的粗化，即土壤中细颗粒减少，沙粒比例增加土壤的粘性化，即由于冲积洪积等作用，导致土壤中黏粒比例剧增，土壤黏性增强,土壤孔隙度、毛管作用、持水力和透气性决定着土壤质地和结构，伴随着土壤质地和结构的变化，土壤的通气性、持水性和土壤传导性都会发生明显变化,土壤质地退化,土壤结构退化,土壤其它物理特性变化,土壤酸碱度的变化特征主要取决于土壤溶液中氢离子的浓度，以pH值表示。土壤酸度是土壤很多化学特性特别是盐基状况的综合反映。土壤pH升高，土壤碱性增强；在湿润地区，或酸雨较多的地区，一般表现为pH降低，土壤酸性增强。污染

14、物超标土壤污染物超标也是土壤退化的重要特征之一。土壤污染物种类很多，主要包括重金属、石油烃污染物、有毒痕量有机污染物、富营养废弃物、放射性核素、治病生物和其他工业化学品。,土壤生物特性的退化特征,土壤微生物种类和数量趋于减少 当土壤发生退化时，随着土壤环境的恶化，土壤微生物种类和数量会明显下降，微生物生物量明显减少。这一方方面表现为微生物总的种类和绝对数量的下降，另一方面微生物的种类组成和数量关系也会发生明显改变。土壤动物种类和数量变化当土壤中有机质数量减少和水分、养分、温度条件恶化以后，环境则变得不适于大多数土壤动物的生长，不仅土壤动物种类和数量会减少，而且其优势种还会发生演替，产生新的适应

15、退化环境的优势种。,二、植被退化特征,群落结构退化特征群落的物种组成和多样性的下降一个正常稳定的天然植物群落是由各种各样的植物种类构成的，具有一定的多样性特征。但是，一旦植被发生退化，群落的物种组成数量就会减少，生物多样性指数下降，从而导致群落物种结构趋于简单。当环境极度恶化时，群落中大部分物种都会消失，最终可能形成单一种群群落。群落层片结构和生活型的变化随着植被的退化，群落的层片减少，层片结构趋于简单化。严重退化的植物群落，往往只能形成一个层片。,植被功能特征的退化 植被盖度、高度和密度的变化对于同一种植物来说，当受到人为干扰或环境胁迫时，其盖度、高度和密度总是下降的。但对于一个群落来讲，环

16、境胁迫下则可能导致一些物种的盖度，高度和密度有所下降，而另一些物种的盖度、高度和密度有所增加。初级生产力下降大多数情况下，植被发生退化时，群落的生产力会明显下降，但下降的幅度和速度因群落的成因不同、群落类型不同、退化程度不同，而有很大差异。草地质量退化草地质量的劣化，主要表现主要表现为优良牧草种类减少，各类牧草质量变劣，单位面积产草量下降等。,群落外貌特征的变化,群落层次当草地发生退化时，其层次就会明显减少而不完整，因而可作为其植被退化的鉴别指标。群落郁闭度指森林中乔木树冠遮蔽地面的程度。当植被发生退化时，植被的郁闭度会明显下降，明显低于正常发育群落的郁闭度。严重退化的植被，其植物稀疏，群落郁

17、闭度甚至为零。,物种丰富度当植被发生明显退化时，一般其物种丰富度会显著下降。掌握区域植被原有丰富度的情况，在野外即可直接判别其植被的退化程度。季相变化每个稳定的群落都有一个固定的季相谱。群落中层片结构随时间季节而变化，并且随着退化的不同阶段和优势种的不同而有很大差别。,三、动物种群的退化特征,物种多样性降低外界干扰加剧或生存环境恶化时，由于一些物种不能适应环境的变化，其生存和繁衍受到限制，数量减少，甚至消亡，导致其物种多样性的降低，特别是一些濒危动物种类。种群数量减少近百年来，随着世界人口的急剧增加和活动范围、强度的迅速扩展，已经给许多野生动物种群造成严重危害，导致大量动物种群衰退，数量减少，

18、甚至灭亡。个体平均尺寸减小受基因控制，在统计学上每种动物成年个体都有基本固定的大小或尺寸，由于受环境胁迫、病疫、人为管理不善等原因的影响，一些动物种群的个体平均尺度或体重会出现明显下降，繁殖率和生产力也相应降低，表现出明显的退化特征。,育龄个体的比重及繁殖能力下降 对于处于衰退的动物种群来说，种群中育龄的个体比重一般很低。而且由于干旱、高温、营养不良等环境胁迫和体弱多病等原因，很多育龄雌性个体并不一定能够成功进行繁殖。生产能力下降衡量人工养殖的动物种群是否发生退化，一个很重要的经济指标是其生产能力。当一个种群生产者的平均生产水平很高，且生产者群体数量很大时，其总体生产能力一定很大。当其个体平局

19、生产能力很低时，即使其具有生产能力的群体很大，其总生产能力也不一定很大,第三节 生态系统退化的成因,退化生态系统形成的直接原因是人类活动，部分来自自然灾害，有时两者叠加发生作用。生态系统退化的过程由干扰的强度、持续时间和规模所决定。生态系统退化总是和干扰相联系，干扰按其性质可分为自然干扰和人为干扰。自然因素：全球气候变化（如暖干化）、自然灾害（火灾、水灾等）、外来种入侵（包括人为引种后泛滥成灾的入侵）。自然因素中外来种入侵(包括因人为引种后泛滥成灾的入侵)、火灾及水灾是最重要的因素。人为因素：过度垦殖、过度放牧、过度樵采、过度采挖、长期不合理的灌溉、矿山开发、基础设施建设、工农业污染等。据Da

20、ily（1995）对人为因素造成的退化生态系统排序：过度开发占34%，毁林占30%，农业活动占28%，过度收获薪材占7%，生物工业占1%。,从自然的角度来讲，在全球变化的大背景下，区域地质、地貌、气候和水文等异常变化，生态系统不可避免地发生波动，从而引发生态系统的退化；但更为突出的是随着人口增长、经济发展和城市化进程，加大了对自然生态系统的干扰，促进了生态系统的退化。,如果说在人类出现以前，地球上生态系统的变化主要由自然条件所决定，那么在人类出现以后，特别是在使用工具以后，生态系统的变化相当大的程度上受到了人类的干扰。人为干扰是驱动种群、群落和生态系统退化的主要动力，人类社会的经济发展史，特别是土地利用方式变迁史，映射出人类活动在退化生态系统形成中的决定作用。人类对生态系统干扰的形式和途径很多，它们产生的效应和表现形式也多种多样（见表3-1）。,表3-1 人类对生态系统干扰的方式与效应,过度的干扰导致生态系统退化。但是，生态系统仍需要适度的干扰。只有过度的干扰才会导致生态系统的崩溃。,少量砍伐森林中的树木，森林的结构功能不会破坏。,草原上适量放养牲畜，草原不至于破坏。,适度捕捉生态系统中的动物，也不会导致种群严重减小，更不会灭绝。,反馈调节,Thank You!,