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

1引言

近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)隨著人口的急劇增加和社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的非理性擴(kuò)增資源環(huán)境的開(kāi)發(fā)利用達(dá)到空前的強(qiáng)度在推動(dòng)個(gè)球經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的同時(shí)導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)不同程度的破壞生態(tài)環(huán)境退化問(wèn)題已經(jīng)成為維持人類生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)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(tǒng)退化問(wèn)題恢復(fù)和重建已經(jīng)受損的生態(tài)系統(tǒng)原有結(jié)構(gòu)和功能是改善生態(tài)環(huán)境、提高區(qū)域生產(chǎn)力、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，已經(jīng)成為個(gè)人類面臨的共同課題在此背景下生態(tài)恢復(fù)研究得到關(guān)注成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)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(fù)與恢復(fù)生態(tài)學(xué)的概念

    恢復(fù)生態(tài)學(xué)是20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代應(yīng)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活動(dòng)影響下受到破壞的自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建，恢復(fù)生態(tài)學(xué)是研究生態(tài)退化和生態(tài)恢復(fù)的機(jī)理和過(guò)程的科學(xué)恢復(fù)生態(tài)學(xué)要求整合生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和政治學(xué)的方法簡(jiǎn)單的講恢復(fù)生態(tài)學(xué)就是研究生態(tài)恢復(fù)的科學(xué)。

    生態(tài)恢復(fù)就是在遵循自然規(guī)律的前提下，通過(guò)各種手段，把退化的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)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(dá)到自維持的狀態(tài)Caifns等將生態(tài)恢復(fù)的概念定義為:恢復(fù)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(guò)程，即重建該系統(tǒng)干擾前的結(jié)構(gòu)與功能及有關(guān)的物理北學(xué)和生物學(xué)特征美國(guó)恢復(fù)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(fù)定義，即生態(tài)恢復(fù)是協(xié)助退化的、受損的、被破壞的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的過(guò)程。

    生態(tài)恢復(fù)和恢復(fù)生態(tài)學(xué)的區(qū)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(jì)劃的科學(xué)恢復(fù)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)降低人類干擾的損害并恢復(fù)能自我維持的生態(tài)系統(tǒng)的研究。

3河流生態(tài)恢復(fù)的迫切性

    河流與人類進(jìn)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(wù)的，也應(yīng)該是其他生命生存和繁衍的地方，同時(shí)還應(yīng)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提供了寶貴的水資源，同時(shí)對(duì)全球環(huán)境起著重要的調(diào)節(jié)和改善作用近幾十年來(lái)，河流們水區(qū)植被覆蓋下降、城市各類污染排放、河流庫(kù)壩下程建設(shè)、水資源過(guò)量開(kāi)采、河流渠化、人工化、裁彎取自等對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能與動(dòng)力學(xué)過(guò)程造成嚴(yán)重破壞，引發(fā)全球范圍的河流生態(tài)系統(tǒng)退化與服務(wù)功能下降。因此，如何對(duì)受損河流生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)，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(wèn)題之一，當(dāng)今河流退化已被公認(rèn)是全球性的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

4河流生態(tài)恢復(fù)的研究現(xiàn)狀及問(wèn)題

    生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，由大量的物種構(gòu)成，他們自接或間接地連接在一起，形成一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)其復(fù)雜性是指生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的多樣性、自組織性及有序性Dobson認(rèn)為:生態(tài)系統(tǒng)的功能存在于地球表面的每一個(gè)部分。

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

    國(guó)外對(duì)修復(fù)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(dá)國(guó)家都在進(jìn)行河流回歸自然的生態(tài)恢復(fù)20世紀(jì)60年代后期，德國(guó)及瑞士等西方發(fā)達(dá)國(guó)家已深刻認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的水利設(shè)計(jì)及管理思想是導(dǎo)致河流自然生態(tài)系統(tǒng)受損的根本原因，開(kāi)始將生態(tài)學(xué)原理應(yīng)用于土木工程，恢復(fù)受損河岸生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。1986年日本開(kāi)始學(xué)習(xí)歐洲的河流治理經(jīng)驗(yàn)，拆除已經(jīng)修建的混凝土河道，進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，豐富和發(fā)展了“應(yīng)用生態(tài)工學(xué)”，全方位變革了傳統(tǒng)的土木工學(xué)，為人類解決受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)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(jì)90年代以來(lái)，德國(guó)、美國(guó)、口木、法國(guó)、瑞士等國(guó)家都人規(guī)模拆除混凝上河道，對(duì)其進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)但是國(guó)外河流生態(tài)恢復(fù)多以積祟典型成功下程事例為主，缺乏恢復(fù)過(guò)程中的生態(tài)系統(tǒng)是如何自我調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)定向化證明研究，沒(méi)有建立一套評(píng)價(jià)河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)能力的定向化指標(biāo)體系。

    2003年，我國(guó)水利專家董析仁等深刻認(rèn)識(shí)到在水利下程設(shè)計(jì)和施下中對(duì)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(fù)受損河流生態(tài)系統(tǒng)的技術(shù)手段我國(guó)河流生態(tài)修復(fù)的研究與實(shí)踐多偏重于河流受污染水體的修復(fù)，注重水質(zhì)的改善，而不強(qiáng)調(diào)河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能的修復(fù)近年來(lái)我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始研究城市河流的“生態(tài)型護(hù)岸技術(shù)”，但這些技術(shù)只是從維持岸坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的角度來(lái)研究問(wèn)題的有沒(méi)有考慮其對(duì)環(huán)境、生態(tài)的影響并非是真正意義上的河道生態(tài)護(hù)岸2004年，楊海軍等開(kāi)展了城市受損河岸近自然修復(fù)過(guò)程的自組織機(jī)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(xì)致研究比如，受損河岸生態(tài)系統(tǒng)在恢復(fù)過(guò)程中是否能夠在維持河岸岸坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的同時(shí)，保持河岸生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和可持續(xù)性等問(wèn)題目前有關(guān)河流生態(tài)修復(fù)的實(shí)驗(yàn)研究尚鮮見(jiàn)報(bào)道。因此我國(guó)城市受損河流生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)恢復(fù)缺乏理論和技術(shù)支撐。

5河流生態(tài)恢復(fù)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

水是生命之源，河流生態(tài)恢復(fù)受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注，故而在河流生態(tài)恢復(fù)中應(yīng)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(hù)和恢復(fù)河流形態(tài)多樣性

    尊重自然是生態(tài)恢復(fù)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(chǔ)。

    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(cuò)的形勢(shì)，生境的異質(zhì)性降低，水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(jìn)行梯級(jí)開(kāi)發(fā)，形成多座水庫(kù)串連的格局水體在水庫(kù)中形成相對(duì)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(shè)導(dǎo)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(duì)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(huì)降低河流生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能，最終對(duì)人們的利益造成損害。

    我國(guó)的河流治理一般多采用將自然蛇形河流自線化的設(shè)計(jì)手法河流的自線化必將導(dǎo)致河流具有的淺灘和深潭交替結(jié)構(gòu)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(qiáng)的食物鏈結(jié)構(gòu)為了恢復(fù)河流應(yīng)具有的淺灘與深潭交替的多樣性河流生態(tài)環(huán)境，在設(shè)計(jì)上改變傳統(tǒng)的河流自線化設(shè)計(jì)，將河流形態(tài)設(shè)計(jì)為自然蛇形恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)首先需要恢復(fù)構(gòu)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(fù)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(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的健康食物鏈因此，淺灘一深潭結(jié)構(gòu)的恢復(fù)是河流生態(tài)修復(fù)的原點(diǎn)。

5. 2保護(hù)和恢復(fù)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(niǎo)類，18%的哺乳動(dòng)物，5%的魚(yú)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(jìn)行恢復(fù)，被認(rèn)為是當(dāng)前應(yīng)對(duì)世界環(huán)境問(wèn)題的最為關(guān)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(guān)河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，不僅要注重水質(zhì)的恢復(fù)，更要注重生物多樣性的恢復(fù)保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)生物群落的完整，對(duì)于實(shí)現(xiàn)水生態(tài)良性循環(huán)起著關(guān)鍵作用生物多樣性研究?jī)?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(gè)層次生物多樣性，簡(jiǎn)單說(shuō)是生命有機(jī)體及其賴以存在的生態(tài)復(fù)合體的多樣性和變異性，確切說(shuō)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(huì)賴以生存與發(fā)展的基木物質(zhì)的主要來(lái)源，其喪失必然引起人類生存與發(fā)展的根木危機(jī)因此，生物多樣性的保護(hù)是保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要因素之一。

5. 3景觀生態(tài)學(xué)在河流生態(tài)恢復(fù)中的應(yīng)用

    現(xiàn)代景觀生態(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生態(tài)學(xué)有顯著不同，就是在北美景觀生態(tài)學(xué)短暫的發(fā)展進(jìn)程中也逐漸形成了不同的觀點(diǎn)概括地說(shuō)，景觀生態(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、景觀的等級(jí)結(jié)構(gòu)特征、格局一過(guò)程一尺度之間的相互關(guān)系、人類活動(dòng)與景觀結(jié)構(gòu)，功能的反饋關(guān)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(hù)、建設(shè)和管理河流的生態(tài)恢復(fù)除了生態(tài)效益之外還有視覺(jué)和心理上的景觀變化，的一方面強(qiáng)調(diào)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(fù)的同時(shí)，也應(yīng)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(jué)評(píng)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(fù)設(shè)計(jì)

中必須考慮景觀結(jié)構(gòu)要素，通過(guò)對(duì)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(gòu)造新的河流景觀格局, 同時(shí)，景觀生態(tài)學(xué)的研究方法可以為退化生系統(tǒng)的恢復(fù)提供指導(dǎo)N aveh提出在退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)過(guò)程中要考慮到從小尺度到人尺度的景觀，并證實(shí)了在解決退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)問(wèn)題時(shí)，景觀生態(tài)學(xué)的方法在理論和實(shí)踐上是有效的。

5.4可持續(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(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)河流生態(tài)恢復(fù)的主要目的是實(shí)現(xiàn)整個(gè)流域的可持續(xù)發(fā)展在河流生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃中要實(shí)事求是，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)進(jìn)行規(guī)劃，不要只注重眼前利益，要看到在河流生態(tài)恢復(fù)是影響面廣、影響深遠(yuǎn)的一項(xiàng)任務(wù)，所以在進(jìn)行規(guī)劃中要有詳盡的、長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃設(shè)計(jì),將河流生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃納入到整個(gè)流域生態(tài)規(guī)劃中去，生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到完整、協(xié)調(diào)和統(tǒng)一真正改善河流生態(tài)環(huán)境，達(dá)到在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)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(jì)學(xué)原則

    人類活動(dòng)不僅僅涉及到生態(tài)問(wèn)題，而且也是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展就成為生態(tài)經(jīng)濟(jì)研究的主題生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)是生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)，相互滲透和有機(jī)結(jié)合而形成的一門(mén)研究“自然一經(jīng)濟(jì)”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行規(guī)律的學(xué)科，抓此根抓不同情況確立以價(jià)值為基礎(chǔ)的恢復(fù)目標(biāo)，制定技術(shù)路線和生態(tài)工程技術(shù)，開(kāi)展對(duì)恢復(fù)結(jié)果的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。

    退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建是一個(gè)系統(tǒng)下程:投資人、收效緩慢山于在恢復(fù)過(guò)程中涉及環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等因素，同時(shí)山于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)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(yù)見(jiàn)的實(shí)際問(wèn)題，城市河流的生態(tài)恢復(fù)也同樣具有以上這些特點(diǎn)，為此需要進(jìn)行決策系統(tǒng)的研究，構(gòu)建恢復(fù)和重建方案的決策框架，進(jìn)行決策分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和管理在恢

復(fù)過(guò)程中要對(duì)其高風(fēng)險(xiǎn)性、高投入和收效緩慢性等特點(diǎn)有充分的認(rèn)識(shí)在考慮當(dāng)前經(jīng)濟(jì)條件可以接受的情況下盡量達(dá)到低投入、小風(fēng)險(xiǎn)同時(shí)獲得高效益。

6結(jié)語(yǔ)

    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(shí)對(duì)全球環(huán)境起了重要的調(diào)節(jié)和改善作用當(dāng)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(yīng)加強(qiáng)對(duì)河流生態(tài)恢復(fù)的基礎(chǔ)理論和相關(guān)技術(shù)的研究，廣泛應(yīng)用相關(guān)理論，建立一套適合我國(guó)國(guó)情的河流生態(tài)恢復(fù)研究技術(shù)和方法，以保護(hù)和恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)，從而達(dá)到人與自然的和諧。