有關(guān)河流生態(tài)系統的恢復生態(tài)學(xué)研究綜述

1引言

近一個(gè)世紀以來(lái)隨著(zhù)人口的急劇增加和社會(huì )經(jīng)濟規模的非理性擴增資源環(huán)境的開(kāi)發(fā)利用達到空前的強度在推動(dòng)個(gè)球經(jīng)濟進(jìn)步的同時(shí)導致了生態(tài)系統不同程度的破壞生態(tài)環(huán)境退化問(wèn)題已經(jīng)成為維持人類(lèi)生存和社會(huì )經(jīng)濟可持續發(fā)展的嚴重威脅如何整治日趨惡化的生態(tài)環(huán)境防止自然生態(tài)環(huán)境的退化有效處理和解決個(gè)球生態(tài)系統退化問(wèn)題恢復和重建已經(jīng)受損的生態(tài)系統原有結構和功能是改善生態(tài)環(huán)境、提高區域生產(chǎn)力、實(shí)現可持續發(fā)展的關(guān)鍵，已經(jīng)成為個(gè)人類(lèi)面臨的共同課題在此背景下生態(tài)恢復研究得到關(guān)注成為當前國內外生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿問(wèn)題之一。

2生態(tài)恢復與恢復生態(tài)學(xué)的概念

    恢復生態(tài)學(xué)是20世紀80年代迅速發(fā)展起來(lái)的現代應用生態(tài)學(xué)的一個(gè)分支主要致力于那此在自然突變和人類(lèi)活動(dòng)影響下受到破壞的自然生態(tài)系統的恢復與重建，恢復生態(tài)學(xué)是研究生態(tài)退化和生態(tài)恢復的機理和過(guò)程的科學(xué)恢復生態(tài)學(xué)要求整合生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、經(jīng)濟學(xué)和政治學(xué)的方法簡(jiǎn)單的講恢復生態(tài)學(xué)就是研究生態(tài)恢復的科學(xué)。

    生態(tài)恢復就是在遵循自然規律的前提下，通過(guò)各種手段，把退化的生態(tài)系統恢復重建到既可以最大限度地為人類(lèi)所利用，又保持系統的必要功能并使系統達到自維持的狀態(tài)Caifns等將生態(tài)恢復的概念定義為:恢復受損害生態(tài)系統到近于它受干擾前的自然狀況的管理與操作過(guò)程，即重建該系統干擾前的結構與功能及有關(guān)的物理北學(xué)和生物學(xué)特征美國恢復生態(tài)學(xué)會(huì )提出了一個(gè)非常一般性、包括了多種途徑的生態(tài)恢復定義，即生態(tài)恢復是協(xié)助退化的、受損的、被破壞的生態(tài)系統恢復的過(guò)程。

    生態(tài)恢復和恢復生態(tài)學(xué)的區別在于，前者一是實(shí)踐行動(dòng)，而后者一是包含了基木理論和研究計劃的科學(xué)恢復生態(tài)學(xué)是社會(huì )科學(xué)和自然科學(xué)的橋梁，這個(gè)領(lǐng)域包括將所有生態(tài)學(xué)理論用來(lái)降低人類(lèi)干擾的損害并恢復能自我維持的生態(tài)系統的研究。

3河流生態(tài)恢復的迫切性

    河流與人類(lèi)進(jìn)化有著(zhù)密切的聯(lián)系，人類(lèi)的文明多起源于河流江畔在自然界中河流不僅僅是為人類(lèi)服務(wù)的，也應該是其他生命生存和繁衍的地方，同時(shí)還應是河流自身生命演化的場(chǎng)所。

    河流是各種水生生物生存的自然空間河流給人類(lèi)提供了寶貴的水資源，同時(shí)對全球環(huán)境起著(zhù)重要的調節和改善作用近幾十年來(lái)，河流們水區植被覆蓋下降、城市各類(lèi)污染排放、河流庫壩下程建設、水資源過(guò)量開(kāi)采、河流渠化、人工化、裁彎取自等對河流生態(tài)系統的結構、功能與動(dòng)力學(xué)過(guò)程造成嚴重破壞，引發(fā)全球范圍的河流生態(tài)系統退化與服務(wù)功能下降。因此，如何對受損河流生態(tài)系統進(jìn)行修復，使河流重新回到健康狀態(tài)已經(jīng)成為人類(lèi)有待解決的環(huán)境問(wèn)題之一，當今河流退化已被公認是全球性的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

4河流生態(tài)恢復的研究現狀及問(wèn)題

    生態(tài)系統是一個(gè)復雜的系統，由大量的物種構成，他們自接或間接地連接在一起，形成一個(gè)復雜的生態(tài)網(wǎng)絡(luò )其復雜性是指生態(tài)系統結構和功能的多樣性、自組織性及有序性Dobson認為:生態(tài)系統的功能存在于地球表面的每一個(gè)部分。

    河流生態(tài)恢復是指使用綜合方法，使河流恢復因人類(lèi)活動(dòng)的干擾而喪失或退化的自然功能。

    國外對修復受損河流生態(tài)系統的研究發(fā)展很快世界上一些發(fā)達國家都在進(jìn)行河流回歸自然的生態(tài)恢復20世紀60年代后期，德國及瑞士等西方發(fā)達國家已深刻認識到傳統的水利設計及管理思想是導致河流自然生態(tài)系統受損的根本原因，開(kāi)始將生態(tài)學(xué)原理應用于土木工程，恢復受損河岸生態(tài)系統的實(shí)驗研究。1986年日本開(kāi)始學(xué)習歐洲的河流治理經(jīng)驗，拆除已經(jīng)修建的混凝土河道，進(jìn)行生態(tài)修復，豐富和發(fā)展了“應用生態(tài)工學(xué)”，全方位變革了傳統的土木工學(xué)，為人類(lèi)解決受損生態(tài)系統恢復與重建等重人環(huán)境問(wèn)題提供了全新的技術(shù)科學(xué)視點(diǎn)20世紀90年代以來(lái)，德國、美國、口木、法國、瑞士等國家都人規模拆除混凝上河道，對其進(jìn)行生態(tài)恢復但是國外河流生態(tài)恢復多以積祟典型成功下程事例為主，缺乏恢復過(guò)程中的生態(tài)系統是如何自我調節的動(dòng)態(tài)定向化證明研究，沒(méi)有建立一套評價(jià)河流生態(tài)系統自我恢復能力的定向化指標體系。

    2003年，我國水利專(zhuān)家董析仁等深刻認識到在水利下程設計和施下中對生態(tài)環(huán)境的影響，開(kāi)始從理論上探索“生態(tài)水下學(xué)”的理論框架，努力探索修復受損河流生態(tài)系統的技術(shù)手段我國河流生態(tài)修復的研究與實(shí)踐多偏重于河流受污染水體的修復，注重水質(zhì)的改善，而不強調河流生態(tài)系統結構、功能的修復近年來(lái)我國已經(jīng)開(kāi)始研究城市河流的“生態(tài)型護岸技術(shù)”，但這些技術(shù)只是從維持岸坡結構穩定的角度來(lái)研究問(wèn)題的有沒(méi)有考慮其對環(huán)境、生態(tài)的影響并非是真正意義上的河道生態(tài)護岸2004年，楊海軍等開(kāi)展了城市受損河岸近自然修復過(guò)程的自組織機理研究，但僅僅取得了初步成果，還存在許多問(wèn)題有待進(jìn)一步深入細致研究比如，受損河岸生態(tài)系統在恢復過(guò)程中是否能夠在維持河岸岸坡結構穩定的同時(shí)，保持河岸生態(tài)系統的穩定和可持續性等問(wèn)題目前有關(guān)河流生態(tài)修復的實(shí)驗研究尚鮮見(jiàn)報道。因此我國城市受損河流生態(tài)系統的生態(tài)恢復缺乏理論和技術(shù)支撐。

5河流生態(tài)恢復中應注意的幾個(gè)問(wèn)題

水是生命之源，河流生態(tài)恢復受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注，故而在河流生態(tài)恢復中應注意的問(wèn)題、遵循的原則較多，在這里提出以下幾點(diǎn)。

5. 1尊重自然，保護和恢復河流形態(tài)多樣性

    尊重自然是生態(tài)恢復的基本原則，河流形態(tài)多樣性是流域生物群落多樣性的基礎。

    河流的渠道化和裁彎取直工程徹底改變了河流蜿蜒型的基木形態(tài)，急流、緩流相間的格局消失，而橫斷面上的幾何規則化，也改變了深潭、淺灘交錯的形勢，生境的異質(zhì)性降低，水域生態(tài)系統的結構與功能隨之發(fā)生變化，特別是生物群落多樣性將隨之降低，可能引起淡水生態(tài)系統退化一些不利工程的興建，在不同程度上降低了河流形態(tài)的多樣性，生境的變化導致水域生物群落多樣性的降低，使生態(tài)系統的健康和穩定性都受到不同程度的影響河流進(jìn)行梯級開(kāi)發(fā)，形成多座水庫串連的格局水體在水庫中形成相對靜水，其流速、水深、水溫及水流邊界條件都發(fā)生了重人變化河流筑壩下程建設導致水流的不連續性、河流形態(tài)的均一化和不連續化，將低了生境多樣性對河流生態(tài)系統形成了一種脅迫，這種脅迫可能引起河流生態(tài)系統的退化，隨之也會(huì )降低河流生態(tài)系統的服務(wù)功能，最終對人們的利益造成損害。

    我國的河流治理一般多采用將自然蛇形河流自線(xiàn)化的設計手法河流的自線(xiàn)化必將導致河流具有的淺灘和深潭交替結構喪失淺灘與深潭能為不同水生生物提供棲急場(chǎng)所，有利于形成凈化水質(zhì)能力強的食物鏈結構為了恢復河流應具有的淺灘與深潭交替的多樣性河流生態(tài)環(huán)境，在設計上改變傳統的河流自線(xiàn)化設計，將河流形態(tài)設計為自然蛇形恢復河流生態(tài)系統首先需要恢復構成河流生態(tài)金子塔底邊的底棲動(dòng)物只有底棲動(dòng)物開(kāi)始復活，以其為食物的人型動(dòng)物才能開(kāi)始棲急，這樣才能修復河流生態(tài)系統的健康食物鏈因此，淺灘一深潭結構的恢復是河流生態(tài)修復的原點(diǎn)。

5. 2保護和恢復河流生物多樣性

    vitollsek指出:目前物種滅絕的速度是人類(lèi)史前的100- 1 000倍，地球上10%鳥(niǎo)類(lèi)，18%的哺乳動(dòng)物，5%的魚(yú)類(lèi)和8%的植物正面臨滅絕的威脅因此，在生物多樣性大量減少或生物滅絕之前進(jìn)行恢復，被認為是當前應對世界環(huán)境問(wèn)題的最為關(guān)鍵的因素。

    河流生態(tài)系統的好壞與物種多樣性的豐富度密切相關(guān)河流生態(tài)系統的恢復，不僅要注重水質(zhì)的恢復，更要注重生物多樣性的恢復保護河流生態(tài)系統生物群落的完整，對于實(shí)現水生態(tài)良性循環(huán)起著(zhù)關(guān)鍵作用生物多樣性研究?jì)热莅ɑ蚨鄻有?、物種多樣性和生態(tài)系統多樣性3個(gè)層次生物多樣性，簡(jiǎn)單說(shuō)是生命有機體及其賴(lài)以存在的生態(tài)復合體的多樣性和變異性，確切說(shuō)是所有生物種類(lèi)，種內遺傳變異和它們的生存環(huán)境的總稱(chēng)人類(lèi)的生存和發(fā)展，歸根到底都依賴(lài)于自然界各種生命資源的總們生物多樣性是人類(lèi)社會(huì )賴(lài)以生存與發(fā)展的基木物質(zhì)的主要來(lái)源，其喪失必然引起人類(lèi)生存與發(fā)展的根木危機因此，生物多樣性的保護是保護生態(tài)環(huán)境的重要因素之一。

5. 3景觀(guān)生態(tài)學(xué)在河流生態(tài)恢復中的應用

    現代景觀(guān)生態(tài)學(xué)是一門(mén)新興的、正在深入開(kāi)拓和迅速發(fā)展的學(xué)科因此，不但歐洲和北美的景觀(guān)生態(tài)學(xué)有顯著(zhù)不同，就是在北美景觀(guān)生態(tài)學(xué)短暫的發(fā)展進(jìn)程中也逐漸形成了不同的觀(guān)點(diǎn)概括地說(shuō)，景觀(guān)生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)主要集中在空間異質(zhì)性或格局的形成及動(dòng)態(tài)、空間異質(zhì)性與生態(tài)學(xué)過(guò)程的相互作用、景觀(guān)的等級結構特征、格局一過(guò)程一尺度之間的相互關(guān)系、人類(lèi)活動(dòng)與景觀(guān)結構，功能的反饋關(guān)系以及景觀(guān)異質(zhì)性(或多樣性)的維持和管理。

    河流治理工程一般都忽視了河流景觀(guān)的保護、建設和管理河流的生態(tài)恢復除了生態(tài)效益之外還有視覺(jué)和心理上的景觀(guān)變化，的一方面強調河流的生態(tài)功能是不充分的，在進(jìn)行河

流生態(tài)功能修復的同時(shí)，也應創(chuàng )造出與周?chē)h(huán)境相協(xié)調的美麗的河流景觀(guān)，景觀(guān)空間的質(zhì)量由人的主觀(guān)感覺(jué)評價(jià)所決定，而五官之中視覺(jué)上的感覺(jué)尤其重要因此，在河流生態(tài)恢復設計

中必須考慮景觀(guān)結構要素，通過(guò)對原有景觀(guān)要素的優(yōu)化組合，新的景觀(guān)成分的引入，調整或構造新的河流景觀(guān)格局, 同時(shí)，景觀(guān)生態(tài)學(xué)的研究方法可以為退化生系統的恢復提供指導N aveh提出在退化生態(tài)系統的恢復過(guò)程中要考慮到從小尺度到人尺度的景觀(guān)，并證實(shí)了在解決退化生態(tài)系統的恢復問(wèn)題時(shí)，景觀(guān)生態(tài)學(xué)的方法在理論和實(shí)踐上是有效的。

5.4可持續發(fā)展原則

    自然資源的水續利用是保證最佳綜合效益和社會(huì )經(jīng)濟可持續發(fā)展的物質(zhì)基礎河流生態(tài)恢復的主要目的是實(shí)現整個(gè)流域的可持續發(fā)展在河流生態(tài)恢復規劃中要實(shí)事求是，從長(cháng)遠的角度來(lái)進(jìn)行規劃，不要只注重眼前利益，要看到在河流生態(tài)恢復是影響面廣、影響深遠的一項任務(wù)，所以在進(jìn)行規劃中要有詳盡的、長(cháng)遠的規劃設計,將河流生態(tài)恢復規劃納入到整個(gè)流域生態(tài)規劃中去，生態(tài)系統達到完整、協(xié)調和統一真正改善河流生態(tài)環(huán)境，達到在經(jīng)濟、社會(huì )和環(huán)境等多方位的協(xié)調、可持續發(fā)展。

5. 5生態(tài)經(jīng)濟學(xué)原則

    人類(lèi)活動(dòng)不僅僅涉及到生態(tài)問(wèn)題，而且也是一個(gè)經(jīng)濟問(wèn)題，生態(tài)與經(jīng)濟的協(xié)調發(fā)展就成為生態(tài)經(jīng)濟研究的主題生態(tài)經(jīng)濟學(xué)是生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟學(xué)，相互滲透和有機結合而形成的一門(mén)研究“自然一經(jīng)濟”復合生態(tài)系統的結構和運行規律的學(xué)科，抓此根抓不同情況確立以?xún)r(jià)值為基礎的恢復目標，制定技術(shù)路線(xiàn)和生態(tài)工程技術(shù)，開(kāi)展對恢復結果的預測和評價(jià)。

    退化生態(tài)系統的恢復和重建是一個(gè)系統下程:投資人、收效緩慢山于在恢復過(guò)程中涉及環(huán)境、經(jīng)濟、社會(huì )等因素，同時(shí)山于生態(tài)系統的復雜性，一些環(huán)境因素還具有突發(fā)性，有時(shí)

會(huì )發(fā)生不可預見(jiàn)的實(shí)際問(wèn)題，城市河流的生態(tài)恢復也同樣具有以上這些特點(diǎn)，為此需要進(jìn)行決策系統的研究，構建恢復和重建方案的決策框架，進(jìn)行決策分析、風(fēng)險評價(jià)和管理在恢

復過(guò)程中要對其高風(fēng)險性、高投入和收效緩慢性等特點(diǎn)有充分的認識在考慮當前經(jīng)濟條件可以接受的情況下盡量達到低投入、小風(fēng)險同時(shí)獲得高效益。

6結語(yǔ)

    河流是各種水生生物生存的空間河流給人類(lèi)提供了寶貴的水資源，同時(shí)對全球環(huán)境起了重要的調節和改善作用當今河流的退化已經(jīng)成為全球性的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題, 今后，應加強對河流生態(tài)恢復的基礎理論和相關(guān)技術(shù)的研究，廣泛應用相關(guān)理論，建立一套適合我國國情的河流生態(tài)恢復研究技術(shù)和方法，以保護和恢復河流生態(tài)系統，從而達到人與自然的和諧。