有關河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復生態(tài)學研究綜述

1引言

近一個世紀以來隨著人口的急劇增加和社會經(jīng)濟規(guī)模的非理性擴增資源環(huán)境的開發(fā)利用達到空前的強度在推動個球經(jīng)濟進步的同時導致了生態(tài)系統(tǒng)不同程度的破壞生態(tài)環(huán)境退化問題已經(jīng)成為維持人類生存和社會經(jīng)濟可持續(xù)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球生態(tài)系統(tǒng)退化問題恢復和重建已經(jīng)受損的生態(tài)系統(tǒng)原有結(jié)構和功能是改善生態(tài)環(huán)境、提高區(qū)域生產(chǎn)力、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵，已經(jīng)成為個人類面臨的共同課題在此背景下生態(tài)恢復研究得到關注成為當前國內(nèi)外生態(tài)學研究的熱點和前沿問題之一。

2生態(tài)恢復與恢復生態(tài)學的概念

    恢復生態(tài)學是20世紀80年代迅速發(fā)展起來的現(xiàn)代應用生態(tài)學的一個分支主要致力于那此在自然突變和人類活動影響下受到破壞的自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復與重建，恢復生態(tài)學是研究生態(tài)退化和生態(tài)恢復的機理和過程的科學恢復生態(tài)學要求整合生態(tài)學、環(huán)境科學、經(jīng)濟學和政治學的方法簡單的講恢復生態(tài)學就是研究生態(tài)恢復的科學。

    生態(tài)恢復就是在遵循自然規(guī)律的前提下，通過各種手段，把退化的生態(tài)系統(tǒng)恢復重建到既可以最大限度地為人類所利用，又保持系統(tǒng)的必要功能并使系統(tǒng)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(tǒng)到近于它受干擾前的自然狀況的管理與操作過程，即重建該系統(tǒng)干擾前的結(jié)構與功能及有關的物理北學和生物學特征美國恢復生態(tài)學會提出了一個非常一般性、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(tǒng)恢復的過程。

    生態(tài)恢復和恢復生態(tài)學的區(qū)別在于，前者一是實踐行動，而后者一是包含了基木理論和研究計劃的科學恢復生態(tài)學是社會科學和自然科學的橋梁，這個領域包括將所有生態(tài)學理論用來降低人類干擾的損害并恢復能自我維持的生態(tài)系統(tǒng)的研究。

3河流生態(tài)恢復的迫切性

    河流與人類進化有著密切的聯(lián)系，人類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服務的，也應該是其他生命生存和繁衍的地方，同時還應是河流自身生命演化的場所。

    河流是各種水生生物生存的自然空間河流給人類提供了寶貴的水資源，同時對全球環(huán)境起著重要的調(diào)節(jié)和改善作用近幾十年來，河流們水區(qū)植被覆蓋下降、城市各類污染排放、河流庫壩下程建設、水資源過量開采、河流渠化、人工化、裁彎取自等對河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構、功能與動力學過程造成嚴重破壞，引發(fā)全球范圍的河流生態(tài)系統(tǒng)退化與服務功能下降。因此，如何對受損河流生態(tài)系統(tǒng)進行修復，使河流重新回到健康狀態(tài)已經(jīng)成為人類有待解決的環(huán)境問題之一，當今河流退化已被公認是全球性的生態(tài)環(huán)境問題。

4河流生態(tài)恢復的研究現(xiàn)狀及問題

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

    河流生態(tài)恢復是指使用綜合方法，使河流恢復因人類活動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(tǒng)的研究發(fā)展很快世界上一些發(fā)達國家都在進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(tǒng)的水利設計及管理思想是導致河流自然生態(tài)系統(tǒng)受損的根本原因，開始將生態(tài)學原理應用于土木工程，恢復受損河岸生態(tài)系統(tǒng)的實驗研究。1986年日本開始學習歐洲的河流治理經(jīng)驗，拆除已經(jīng)修建的混凝土河道，進行生態(tài)修復，豐富和發(fā)展了“應用生態(tài)工學”，全方位變革了傳統(tǒng)的土木工學，為人類解決受損生態(tài)系統(tǒng)恢復與重建等重人環(huán)境問題提供了全新的技術科學視點20世紀90年代以來，德國、美國、口木、法國、瑞士等國家都人規(guī)模拆除混凝上河道，對其進行生態(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，缺乏恢復過程中的生態(tài)系統(tǒng)是如何自我調(diào)節(jié)的動態(tài)定向化證明研究，沒有建立一套評價河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復能力的定向化指標體系。

    2003年，我國水利專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，開始從理論上探索“生態(tài)水下學”的理論框架，努力探索修復受損河流生態(tài)系統(tǒng)的技術手段我國河流生態(tài)修復的研究與實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(diào)河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構、功能的修復近年來我國已經(jīng)開始研究城市河流的“生態(tài)型護岸技術”，但這些技術只是從維持岸坡結(jié)構穩(wěn)定的角度來研究問題的有沒有考慮其對環(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，楊海軍等開展了城市受損河岸近自然修復過程的自組織機理研究，但僅僅取得了初步成果，還存在許多問題有待進一步深入細致研究比如，受損河岸生態(tài)系統(tǒng)在恢復過程中是否能夠在維持河岸岸坡結(jié)構穩(wěn)定的同時，保持河岸生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和可持續(xù)性等問題目前有關河流生態(tài)修復的實驗研究尚鮮見報道。因此我國城市受損河流生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)恢復缺乏理論和技術支撐。

5河流生態(tài)恢復中應注意的幾個問題

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

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(guī)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(tǒng)的結(jié)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(tǒng)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(tǒng)的健康和穩(wěn)定性都受到不同程度的影響河流進行梯級開發(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(xù)性、河流形態(tài)的均一化和不連續(xù)化，將低了生境多樣性對河流生態(tài)系統(tǒng)形成了一種脅迫，這種脅迫可能引起河流生態(tài)系統(tǒng)的退化，隨之也會降低河流生態(tài)系統(tǒng)的服務功能，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化的設計手法河流的自線化必將導致河流具有的淺灘和深潭交替結(jié)構喪失淺灘與深潭能為不同水生生物提供棲急場所，有利于形成凈化水質(zhì)能力強的食物鏈結(jié)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(tǒng)的河流自線化設計，將河流形態(tài)設計為自然蛇形恢復河流生態(tài)系統(tǒng)首先需要恢復構成河流生態(tài)金子塔底邊的底棲動物只有底棲動物開始復活，以其為食物的人型動物才能開始棲急，這樣才能修復河流生態(tài)系統(tǒng)的健康食物鏈因此，淺灘一深潭結(jié)構的恢復是河流生態(tài)修復的原點。

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史前的100- 1 000倍，地球上10%鳥類，18%的哺乳動物，5%的魚類和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行恢復，被認為是當前應對世界環(huán)境問題的最為關鍵的因素。

    河流生態(tài)系統(tǒng)的好壞與物種多樣性的豐富度密切相關河流生態(tài)系統(tǒng)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(tǒng)生物群落的完整，對于實現(xiàn)水生態(tài)良性循環(huán)起著關鍵作用生物多樣性研究內(nèi)容包括基因多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性3個層次生物多樣性，簡單說是生命有機體及其賴以存在的生態(tài)復合體的多樣性和變異性，確切說是所有生物種類，種內(nèi)遺傳變異和它們的生存環(huán)境的總稱人類的生存和發(fā)展，歸根到底都依賴于自然界各種生命資源的總們生物多樣性是人類社會賴以生存與發(fā)展的基木物質(zhì)的主要來源，其喪失必然引起人類生存與發(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景觀生態(tài)學在河流生態(tài)恢復中的應用

    現(xiàn)代景觀生態(tài)學是一門新興的、正在深入開拓和迅速發(fā)展的學科因此，不但歐洲和北美的景觀生態(tài)學有顯著不同，就是在北美景觀生態(tài)學短暫的發(fā)展進程中也逐漸形成了不同的觀點概括地說，景觀生態(tài)學研究的重點主要集中在空間異質(zhì)性或格局的形成及動態(tài)、空間異質(zhì)性與生態(tài)學過程的相互作用、景觀的等級結(jié)構特征、格局一過程一尺度之間的相互關系、人類活動與景觀結(jié)構，功能的反饋關系以及景觀異質(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)效益之外還有視覺和心理上的景觀變化，的一方面強調(diào)河流的生態(tài)功能是不充分的，在進行河

流生態(tài)功能修復的同時，也應創(chuàng)造出與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的美麗的河流景觀，景觀空間的質(zhì)量由人的主觀感覺評價所決定，而五官之中視覺上的感覺尤其重要因此，在河流生態(tài)恢復設計

中必須考慮景觀結(jié)構要素，通過對原有景觀要素的優(yōu)化組合，新的景觀成分的引入，調(diào)整或構造新的河流景觀格局, 同時，景觀生態(tài)學的研究方法可以為退化生系統(tǒng)的恢復提供指導N aveh提出在退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復過程中要考慮到從小尺度到人尺度的景觀，并證實了在解決退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復問題時，景觀生態(tài)學的方法在理論和實踐上是有效的。

5.4可持續(xù)發(fā)展原則

    自然資源的水續(xù)利用是保證最佳綜合效益和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎河流生態(tài)恢復的主要目的是實現(xiàn)整個流域的可持續(xù)發(fā)展在河流生態(tài)恢復規(guī)劃中要實事求是，從長遠的角度來進行規(guī)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，所以在進行規(guī)劃中要有詳盡的、長遠的規(guī)劃設計,將河流生態(tài)恢復規(guī)劃納入到整個流域生態(tài)規(guī)劃中去，生態(tài)系統(tǒng)達到完整、協(xié)調(diào)和統(tǒng)一真正改善河流生態(tài)環(huán)境，達到在經(jīng)濟、社會和環(huán)境等多方位的協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。

5. 5生態(tài)經(jīng)濟學原則

    人類活動不僅僅涉及到生態(tài)問題，而且也是一個經(jīng)濟問題，生態(tài)與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展就成為生態(tài)經(jīng)濟研究的主題生態(tài)經(jīng)濟學是生態(tài)學和經(jīng)濟學，相互滲透和有機結(jié)合而形成的一門研究“自然一經(jīng)濟”復合生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構和運行規(guī)律的學科，抓此根抓不同情況確立以價值為基礎的恢復目標，制定技術路線和生態(tài)工程技術，開展對恢復結(jié)果的預測和評價。

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

會發(fā)生不可預見的實際問題，城市河流的生態(tài)恢復也同樣具有以上這些特點，為此需要進行決策系統(tǒng)的研究，構建恢復和重建方案的決策框架，進行決策分析、風險評價和管理在恢

復過程中要對其高風險性、高投入和收效緩慢性等特點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、小風險同時獲得高效益。

6結(jié)語

    河流是各種水生生物生存的空間河流給人類提供了寶貴的水資源，同時對全球環(huán)境起了重要的調(diào)節(jié)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)境問題, 今后，應加強對河流生態(tài)恢復的基礎理論和相關技術的研究，廣泛應用相關理論，建立一套適合我國國情的河流生態(tài)恢復研究技術和方法，以保護和恢復河流生態(tài)系統(tǒng)，從而達到人與自然的和諧。