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生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)范文第1篇

納米微球（BMP-2-PLA-Ns）凝膠。將45只家兔隨機分為3組：空白組、PLA-Ns凝膠組（對照組）、BMP-2-PLA-Ns凝膠組（實驗組），建立骨缺損動物模型，對照組植入PLA-Ns凝膠，實驗組植入BMP-2-PLA-Ns凝膠，空白組不予特

殊處理。術(shù)后第1、2、4周處死家兔，截取缺損區(qū)頜骨段，進行影像學(xué)、蘇木精-伊紅（HE）染色、PCNA免疫組織化學(xué)染色觀察。結(jié)果 影像學(xué)觀察可見：實驗組骨缺損區(qū)修復(fù)良好，陰影不明顯，修復(fù)效果好于對照組和空白組。HE染色觀察可見：實驗組和對照組有大量新生血管和繼發(fā)性骨痂形成，實驗組骨痂比例明顯高于對照組和空白組。免疫組織化學(xué)觀察可見：第1、2周，實驗組PCNA陽性軟骨細胞多于對照組和空白組；第4周，各組PCNA陽性細胞均罕見，PCNA陽性細胞檢出率低于第1、2周。結(jié)論 BMP-2-PLA-Ns緩釋系統(tǒng)能明顯促進下頜骨缺損修復(fù)。

[關(guān)鍵詞] 聚乳酸； 骨形態(tài)發(fā)生蛋白； 下頜骨； 骨缺損； 修復(fù)

[中圖分類號] R 782.2 [文獻標志碼] A [doi] 10.7518/hxkq.2013.02.010

因腫瘤、外傷等造成的頜骨缺損修復(fù)一直是外科醫(yī)生的一個難題。目前臨床上所運用的修復(fù)方法都有著不同的局限性，探索更好的骨缺損修復(fù)方法是研究的熱點。骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（bone morpho-

genetic protein-2，BMP-2）在體內(nèi)能夠誘導(dǎo)新骨的

形成，在體外對人骨髓基質(zhì)細胞有強烈的骨誘導(dǎo)活性，能夠誘導(dǎo)間充質(zhì)干細胞增殖分化為成骨細胞，并由誘導(dǎo)性骨細胞向確定性骨細胞轉(zhuǎn)化[1]。研究表

明，BMP-2可以誘導(dǎo)異位骨的形成，并誘導(dǎo)臨界骨缺損骨性愈合[2]。由于細胞因子本身的降解速度快，如果單獨在缺損區(qū)局部應(yīng)用BMP-2等細胞生長因子，體內(nèi)作用時間短，不能持續(xù)地在體內(nèi)發(fā)揮作用，因而需要采用合適的高分子生物材料為載體包裹BMP-2，以達到緩釋效果[3]。聚乳酸（polylactic acid，PLA）由于具有良好的生物相容性和可降解性，被大量用于實驗中作為支架材料。但是好的支架材料不但要滿足一般的生物材料要求，還需要具備良好的細胞親和性。PLA的缺點在于缺乏細胞的活基團，不能很好地使材料和細胞相互作用。

本實驗針對PLA存在的缺陷，對PLA采用接枝聚合的方法進行表面修飾，改善PLA的親水性，增加細胞黏附性。以改性后的PLA作為BMP-2納米微球的緩釋載體，制備BMP-2-PLA納米微球（BMP-2-PLA nanospheres，BMP-2-PLA-Ns）凝膠，以單純性PLA納米微球（PLA nanospheres，PLA-Ns）凝膠為對照，研究BMP-2-PLA-Ns緩釋系統(tǒng)對頜骨缺損的修復(fù)效果，為臨床應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 主要材料和設(shè)備

PLA（濟南岱罡生物有限科技公司），重組人BMP-2蛋白（北京義翹神州生物技術(shù)有限公司），泊洛沙

姆407（第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院藥劑科贈送），PCNA

marker（Abcam公司，英國），超聲破碎儀（寧波新芝科學(xué)儀器研究所）。

1.2 PLA-Ns凝膠、BMP-2-PLA-Ns凝膠的制備

將PLA進行接枝聚合反應(yīng)改性后，應(yīng)用超聲乳化法制備PLA-Ns、BMP-2-PLA-Ns凝膠。具體制備方法如下。1）PLA改性：PLA置于低溫等離子接枝聚合儀反應(yīng)腔中，等離子處理后通過氣相法進行接枝聚合反應(yīng)改性，將乙烯基吡咯烷酮與PLA接觸不同時間進行氣相接枝聚合。2）PLA-Ns、BMP-2-PLA-Ns凝膠的制備：將改性后的PLA或者改性后的PLA及BMP-2超聲乳化溶于乙酸乙酯溶液中，超聲波細胞破碎儀進行超聲破碎，形成O/W初乳。吐溫80混勻成水相，超聲破碎，形成W/O/W復(fù)乳溶液。將復(fù)乳溶液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上蒸發(fā)，濾膜過濾溶液，得到納米微球溶液。稱取泊洛沙姆在蒸餾水中溶解，配成40%溶液，溶脹，冰浴，在室溫下成凝膠狀，1∶1比例分別加入制備好的PLA-Ns、BMP-2-PLA-Ns微球溶液，配成凝膠，加蒸餾水攪拌成凝性。

1.3 建立動物模型和標本處理

選取45只健康家兔（第三軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院實驗動物中心提供），雌雄不限，體重（2.0±0.2） kg。將

45只家兔完全隨機分為3組：空白組、PLA-Ns凝膠組（對照組）、BMP-2-PLA-Ns凝膠組（實驗組），每組各15只。建立骨缺損動物模型（圖1）：麻醉成功后，常規(guī)消毒，鋪巾，無菌操作下制備0.5 cm×0.5 cm大小的骨缺損區(qū)。根據(jù)分組，對照組植入PLA-Ns凝膠，實驗組植入BMP-2-PLA-Ns凝膠，空白組不予特殊處理，沖洗縫合。術(shù)后第1、2、4周采用空氣栓塞法將每組家兔各處死5只，截取缺損區(qū)頜骨段，浸泡于10%甲醛溶液中4 ℃固定24 h。

1.4 影像學(xué)觀察

對缺損區(qū)頜骨段進行影像學(xué)觀察，拍攝側(cè)位片。

1.5 蘇木精-伊紅（hematine eosin，HE）染色和免疫

組織化學(xué)染色觀察

對缺損區(qū)頜骨段標本進行常規(guī)HE染色和免疫組織化學(xué)染色，光鏡下進行組織學(xué)觀察。免疫組織化學(xué)染色：常規(guī)制作標本，石蠟包埋切片，脫蠟，緩沖液洗，滴加一抗PCNA marker和酶標二抗HRP Po-lymer，復(fù)染，脫水，透明，封片，光鏡下觀察。

2 結(jié)果

2.1 影像學(xué)觀察

影像學(xué)觀察可見：第1周，頜骨缺損區(qū)處于水腫期，愈合不明顯；第2周，缺損區(qū)開始愈合，空白組缺損區(qū)陰影明顯大于實驗組和對照組；第4周，空白組骨缺損區(qū)陰影仍然較大，未見明顯新生骨形成；對照組骨缺損區(qū)陰影縮小，缺損區(qū)周圍有新骨形成；實驗組骨缺損區(qū)修復(fù)良好，陰影已不明顯（圖2）。實驗組對缺損區(qū)的修復(fù)效果好于對照組和空白組。

2.2 HE染色觀察

HE染色觀察可見：第1周，缺損區(qū)肉芽組織中有炎癥細胞和成纖維細胞，實驗組可見新生骨小梁；第2周，骨小梁變粗大、致密，有較多的編織骨形成，對照組和實驗組的編織骨多于空白組；第4周，實驗組和對照組的編織骨進一步增多，成熟，可見大量新生血管和繼發(fā)性骨痂形成，實驗組骨痂比例明顯高于對照組和空白組（圖3）。

2.3 免疫組織化學(xué)觀察

免疫組織化學(xué)觀察可見：第1周，PCNA陽性細胞分布于整個骨痂組織，包括纖維骨痂中的成纖維細胞和軟骨痂中各區(qū)的軟骨細胞，其中以靜息區(qū)和增殖區(qū)軟骨細胞陽性表達最強，實驗組多于對照組和空白組；第2周，PCNA陽性軟骨細胞主要分布于靜息區(qū)和增殖區(qū)，實驗組多于對照組和空白組；第4周，各組PCNA陽性細胞均罕見，PCNA陽性細胞檢出率低于第1、2周，主要見于靜息區(qū)少數(shù)軟骨細胞和部分增殖區(qū)軟骨細胞（圖4）。

3 討論

組織工程化骨構(gòu)建是解決骨缺損修復(fù)難題的主要方向，但目前有很多問題尚未解決。采用外源性細胞因子誘導(dǎo)新骨的形成來替代移植是一種有效的方法，也取得了一定的進展。

3.1 細胞生長因子和支架載體技術(shù)的選擇

關(guān)于細胞生長因子加快骨缺損修復(fù)速度的研究中，BMP-2是應(yīng)用最多的一種生長因子，且其效果也最好。Urist等[4]報道BMP/磷酸三鈣植入肌肉內(nèi)其

誘導(dǎo)的新骨量比單用BMP大12倍，表明BMP借助載體緩慢釋放，不斷作用于靶細胞，誘導(dǎo)形成新骨。雖然有動物研究證實，經(jīng)肌肉給予BMP誘導(dǎo)新骨形成是可行的，但是這種治療有潛在的風(fēng)險，如細胞因子持續(xù)高濃度表達有可能引發(fā)細胞分裂失控，機體組織有惡變的危險[5]。Wijdicks等[6]將BMP-2經(jīng)皮注射促進骨缺損修復(fù)，同樣發(fā)現(xiàn)BMP有明顯成骨作用。目前研究的熱點是將BMP-2與載體復(fù)合，組成釋放系統(tǒng)來促進骨缺損修復(fù)。Young等[7]采用納米微球技術(shù)使載體和BMP-2復(fù)合，將BMP-2-PLA-Ns制備成凝膠研究，用于促進骨缺損修復(fù)的愈合。

制備納米微球的包裹載體材料，不但要具有良好的生物降解性及相容性，還要具有很好的載藥能力。通過載體材料在體內(nèi)的降解，實現(xiàn)納米微球的緩釋作用。制備納米微球的包裹材料目前最常用的有PLA和殼聚糖等。本研究采用接枝聚合的方法改進PLA存在親水性和細胞黏附性的缺陷[8]，運用超聲乳化法制備PLA-Ns凝膠和BMP-2-PLA-Ns凝膠。

3.2 BMP-2-PLA-Ns凝膠的優(yōu)點

PLA作為BMP-2的包裹載體，植入到缺損區(qū)內(nèi)，通過細胞生長因子的緩釋作用，達到細胞生長因子在缺損區(qū)持續(xù)以零級速度釋放，在體內(nèi)刺激成骨細胞增殖、分化，促進缺損區(qū)新骨的形成，同時其降解周期與新骨形成基本同步[9]。本研究表明：BMP-2

的緩釋能夠很好地誘導(dǎo)間充質(zhì)細胞分化為成骨細胞，從而有效地促進新骨形成。將改性的PLA作為支架材料，制備成BMP-2-PLA-Ns凝膠，可以加速新骨的形成，促進頜骨缺損區(qū)愈合，在成骨方面有一定的優(yōu)越性。影像學(xué)觀察可見，實驗組促進骨愈合以及新骨形成的效果最佳。免疫組織化學(xué)染色研究結(jié)果提示，在第1、2周實驗組PCNA陽性細胞要優(yōu)于對照組和空白組，但4周時各組PCNA陽性細胞均罕見，這可能是由于增殖細胞數(shù)量滿足骨折修復(fù)需要后，分化就成為細胞的主要活動。

本研究表明：BMP-2-PLA-Ns緩釋凝膠可以加速兔下頜骨缺損區(qū)的新骨形成，促進愈合，但今后還需要進一步解決微球釋放與骨缺損修復(fù)的同步問題，以及PLA降解產(chǎn)物為酸性對組織愈合的影響等。

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生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)范文第2篇

論文摘要：闡述水利工程與水域生態(tài)的關(guān)系，介紹了生態(tài)水利規(guī)劃的基本原則：工程安全性與經(jīng)濟性原則；提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則；生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計與自我恢復(fù)原則；景觀尺度與整體修復(fù)原則；反饋和調(diào)整設(shè)計原則。

1水利工程對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響

在社會生產(chǎn)過程中水利工程對經(jīng)濟與社會有著巨大的作用，同時也要看到水利工程對河流生態(tài)系統(tǒng)造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動人為的改變了河流的多樣性、連續(xù)性和流動性，使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規(guī)律等自然條件發(fā)生重大改變。這些改變對河流生態(tài)系統(tǒng)造成的影響是不容忽視的。未來的水利工程在權(quán)衡社會經(jīng)濟需求與生態(tài)系統(tǒng)健康需求這二者關(guān)系方面，似應(yīng)強調(diào)水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)性。

2生態(tài)水利工程

從學(xué)科發(fā)展角度看，現(xiàn)在的水利工程學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)主要是工程力學(xué)和水文學(xué)，水利工程規(guī)劃設(shè)計主要對象是水文系統(tǒng)，往往忽視生命系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來風(fēng)險等問題。學(xué)科的進一步發(fā)展應(yīng)吸收生態(tài)學(xué)理論及方法，促進水利工程學(xué)與生態(tài)學(xué)的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規(guī)劃及設(shè)計理論，形成水利工程學(xué)新的學(xué)科分支——生態(tài)水利工程學(xué)。生態(tài)水利工程學(xué)作為水利工程學(xué)的一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)健康與可持續(xù)性需求的原理與技術(shù)方法的工程學(xué)。生態(tài)水利工程的內(nèi)涵是：對于新建工程，是指進行傳統(tǒng)水利建設(shè)的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態(tài)修復(fù)的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態(tài)修復(fù)。生態(tài)水利工程將與傳統(tǒng)治污技術(shù)、清潔生產(chǎn)（生態(tài)產(chǎn)業(yè)）及環(huán)境立法和資源管理一起，成為河流生態(tài)建設(shè)的主要手段之一。

3生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計原則

3.1工程安全性和經(jīng)濟性原則

生態(tài)水利工程是一項綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運等需求，也要兼顧生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。生態(tài)水利工程既要符合水利工程學(xué)原理，也要符合生態(tài)學(xué)原理。生態(tài)水利工程的工程設(shè)施必須符合水文學(xué)和工程力學(xué)的規(guī)律，以確保工程設(shè)施的安全、穩(wěn)定和耐久性。工程設(shè)施必須在設(shè)計標準規(guī)定的范圍內(nèi)，能夠承受洪水、侵蝕、風(fēng)暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學(xué)原理進行河流縱、橫斷面設(shè)計時，必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征，動態(tài)地研究河勢變化規(guī)律，保證河流修復(fù)工程的耐久性。

對于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟合理性分析，應(yīng)遵循風(fēng)險最小和效益最大原則。由于對生態(tài)演替的過程和結(jié)果事先難以把握，生態(tài)水利工程往往帶有一定程度的風(fēng)險。這就需要在規(guī)劃設(shè)計中進行方案比選，更要重視生態(tài)系統(tǒng)的長期定點監(jiān)測和評估。另外，充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)規(guī)律，是力爭以最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術(shù)路線。

3.2提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則

一個地區(qū)的生境空間異質(zhì)性越高，就意味著創(chuàng)造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環(huán)境變得單調(diào)，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質(zhì)、密度和比例等都會發(fā)生變化，造成生態(tài)系統(tǒng)某種程度的退化。由于人類活動，特別是大規(guī)模治河工程的建設(shè)，造成自然河流的渠道化及河流非連續(xù)化，使河流生境在不同程度上單一化，引起河流生態(tài)系統(tǒng)的不同程度退化。生態(tài)水利工程的目標是恢復(fù)或提高生物群落的多樣性，但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其他生物物種，生態(tài)水利工程的重點應(yīng)該是盡可能提高河流形態(tài)的異質(zhì)性，使其符合自然河流的地貌學(xué)原理，為生物群落多樣性的恢復(fù)創(chuàng)造條件。

在確定河流生態(tài)修復(fù)目標以后，就應(yīng)該對于河流進行生物調(diào)查、地貌歷史和現(xiàn)狀進行勘查和評估，建立河流地貌數(shù)據(jù)庫和生物資源數(shù)據(jù)庫。遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)（GIS）是水文、河流地貌和生物調(diào)查的有力工具。關(guān)鍵的工作步驟是在以上兩種調(diào)查工作的基礎(chǔ)上，確定環(huán)境因子與生物因子的相關(guān)關(guān)系，必要時建立某種數(shù)學(xué)模型。河流環(huán)境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質(zhì)、水溫、泥沙、營養(yǎng)鹽的遷移轉(zhuǎn)化、水文周期變化等。研究的內(nèi)容包括：調(diào)查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關(guān)系和制約條件，對于“關(guān)鍵種”或標志性生物的環(huán)境因子進行分類和評估。在眾多的環(huán)境因子中，識別那些對于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能具有重要意義的環(huán)境因子，在此基礎(chǔ)上進行河流地貌學(xué)設(shè)計和生物棲息地的設(shè)計。

3.3生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計、自我恢復(fù)原則

生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。自組織的機理是物種的自然選擇，也就是說某些與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種，能夠經(jīng)受自然選擇的考驗，尋找到相應(yīng)的能源和合適的環(huán)境條件。

將自組織原理應(yīng)用于生態(tài)水利工程時，生態(tài)工程設(shè)計與傳統(tǒng)水工設(shè)計有本質(zhì)的區(qū)別。像設(shè)計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設(shè)計，建筑物的幾何特征、材料強度都是在人的控制之中，建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復(fù)工程設(shè)計與此不同，生態(tài)工程設(shè)計是一種“指導(dǎo)性”的設(shè)計，或者說是輔設(shè)計。依靠生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結(jié)構(gòu)，從而完成設(shè)計和實現(xiàn)設(shè)計。成功的生態(tài)工程經(jīng)驗表明，人工與自然力的貢獻各占一半。

傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計的特征是對于自然河流實施控制。而設(shè)計生態(tài)水利工程時，要求工程師必須放棄控制自然界的動機，樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術(shù)控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態(tài)系統(tǒng)自組織、自設(shè)計這個寶貴財富，實現(xiàn)人與自然的和諧。需要強調(diào)的是，地球上沒有兩條相同的河流，每一條河流的特點都是各不相同的。因此，每一項生態(tài)水利工程必須因地制宜，充分尊重每一條河流的自然屬性和美學(xué)價值，尋求最佳的生態(tài)工程方案。

自設(shè)計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質(zhì)、土壤、地貌、水文特征等生態(tài)因子，也取決于生物的種類、密度、生物生產(chǎn)力、群落穩(wěn)定性等多種因素。在利用自設(shè)計理論時，需要注意充分利用鄉(xiāng)土種。引進外來物種時要持慎重態(tài)度，防止生物入侵。

3.4景觀尺度及整體性原則

河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃和管理應(yīng)該在大景觀尺度、長期的和保持可持續(xù)性的基礎(chǔ)上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內(nèi)進行。在大景觀尺度上開展的河流生態(tài)修復(fù)效率要高。小范圍的生態(tài)修復(fù)不但效率低，而且成功率也低。整體性是指從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，掌握生態(tài)系統(tǒng)各個要素間的交互作用，提出修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的整體、綜合的系統(tǒng)方法，而不是僅僅考慮河道水文系統(tǒng)的修復(fù)問題，也不僅僅是修復(fù)單一動物或修復(fù)河岸植被。

景觀則是指生態(tài)學(xué)中的景觀尺度。景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。為什么在景觀的大尺度上進行河流修復(fù)規(guī)劃？首先，水域生態(tài)系統(tǒng)是一個大系統(tǒng)，其子系統(tǒng)包括生物系統(tǒng)、廣義水文系統(tǒng)和人造工程設(shè)施系統(tǒng)。廣義水文系統(tǒng)又與生物系統(tǒng)交織在一起，形成自然河流生態(tài)系統(tǒng)。而人類活動和工程設(shè)施作為生境的組成部分，形成對于水域生態(tài)系統(tǒng)的正負影響。水域生態(tài)系統(tǒng)受到脅迫時，需要對于各種脅迫因素之間的相互關(guān)系進行綜合、整體研究。其次，必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點，這些特點決定了生物種群的基本生存條件。水域生態(tài)系統(tǒng)是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態(tài)系統(tǒng)。再者，河流生態(tài)系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng)，與周圍生態(tài)系統(tǒng)隨時進行能量傳遞和物質(zhì)循環(huán)，一條河流的生態(tài)修復(fù)活動不可能是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態(tài)修復(fù)活動進行協(xié)調(diào)。最后，河流生態(tài)修復(fù)的時間尺度也十分重要。河流系統(tǒng)的演進是一個動態(tài)過程。每一個河流生態(tài)系統(tǒng)都有它自己的歷史。河流生態(tài)修復(fù)是靠時間做工作的。有研究指出，濕地重建或修復(fù)需要大約15~20a的時間。因此對于河流生態(tài)修復(fù)項目要有長期準備，同時進行長期的監(jiān)測和管理。

3.5反饋調(diào)整式設(shè)計原則

生態(tài)系統(tǒng)的成長是一個過程，河流修復(fù)工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態(tài)系統(tǒng)的進化需要數(shù)百萬年時間。進化的趨勢是結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、生物群落多樣性、系統(tǒng)有序性及內(nèi)部穩(wěn)定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態(tài)系統(tǒng)的演替，即一種類型的生態(tài)系統(tǒng)被另一種生態(tài)系統(tǒng)所代替也需要若干年的時間，期望河流修復(fù)能夠短期奏效往往是不現(xiàn)實的。

生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，力求最終形成一個健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)。在河流工程項目執(zhí)行以后，就開始了一個自然生態(tài)演替的動態(tài)過程。這個過程并不一定按照設(shè)計預(yù)期的目標發(fā)展，可能出現(xiàn)多種可能性。

意識到生態(tài)系統(tǒng)和社會系統(tǒng)都不是靜止的，在時間與空間上常具有不確定性。除了自然系統(tǒng)的演替以外，人類系統(tǒng)的變化及干擾也導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)整。這種不確定性使生態(tài)水利工程設(shè)計不同于傳統(tǒng)工程的確定性設(shè)計方法，而是一種反饋調(diào)整式的設(shè)計方法。是按照“設(shè)計—執(zhí)行（包括管理）—監(jiān)測—評估—調(diào)整”這樣一種流程以反復(fù)循環(huán)的方式進行的。在這個流程中，監(jiān)測工作是基礎(chǔ)。監(jiān)測工作包括生物監(jiān)測和水文觀測。評估的內(nèi)容是河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的狀況及發(fā)展趨勢。常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統(tǒng)的歷史及項目初期狀況比較，一種是與自然條件類似但未進行生態(tài)修復(fù)的河流比較。

在反饋調(diào)整式設(shè)計過程中，提倡科學(xué)家、管理者和當?shù)鼐用窦吧鐣鹘绲膹V泛參與，通過對話、協(xié)商，以尋求共同利益。提倡多學(xué)科的交流和融合，提高設(shè)計的科學(xué)性。

參考文獻

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生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)范文第3篇

在社會生產(chǎn)過程中水利工程對經(jīng)濟與社會有著巨大的作用，同時也要看到水利工程對河流生態(tài)系統(tǒng)造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動人為的改變了河流的多樣性、連續(xù)性和流動性，使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規(guī)律等自然條件發(fā)生重大改變。這些改變對河流生態(tài)系統(tǒng)造成的影響是不容忽視的。未來的水利工程在權(quán)衡社會經(jīng)濟需求與生態(tài)系統(tǒng)健康需求這二者關(guān)系方面，似應(yīng)強調(diào)水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)性。

2生態(tài)水利工程

從學(xué)科發(fā)展角度看，現(xiàn)在的水利工程學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)主要是工程力學(xué)和水文學(xué)，水利工程規(guī)劃設(shè)計主要對象是水文系統(tǒng)，往往忽視生命系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來風(fēng)險等問題。學(xué)科的進一步發(fā)展應(yīng)吸收生態(tài)學(xué)理論及方法，促進水利工程學(xué)與生態(tài)學(xué)的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規(guī)劃及設(shè)計理論，形成水利工程學(xué)新的學(xué)科分支——生態(tài)水利工程學(xué)。生態(tài)水利工程學(xué)作為水利工程學(xué)的一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)健康與可持續(xù)性需求的原理與技術(shù)方法的工程學(xué)。生態(tài)水利工程的內(nèi)涵是：對于新建工程，是指進行傳統(tǒng)水利建設(shè)的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態(tài)修復(fù)的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態(tài)修復(fù)。生態(tài)水利工程將與傳統(tǒng)治污技術(shù)、清潔生產(chǎn)（生態(tài)產(chǎn)業(yè)）及環(huán)境立法和資源管理一起，成為河流生態(tài)建設(shè)的主要手段之一。

3生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計原則

3.1工程安全性和經(jīng)濟性原則

生態(tài)水利工程是一項綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運等需求，也要兼顧生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。生態(tài)水利工程既要符合水利工程學(xué)原理，也要符合生態(tài)學(xué)原理。生態(tài)水利工程的工程設(shè)施必須符合水文學(xué)和工程力學(xué)的規(guī)律，以確保工程設(shè)施的安全、穩(wěn)定和耐久性。工程設(shè)施必須在設(shè)計標準規(guī)定的范圍內(nèi)，能夠承受洪水、侵蝕、風(fēng)暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學(xué)原理進行河流縱、橫斷面設(shè)計時，必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征，動態(tài)地研究河勢變化規(guī)律，保證河流修復(fù)工程的耐久性。

對于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟合理性分析，應(yīng)遵循風(fēng)險最小和效益最大原則。由于對生態(tài)演替的過程和結(jié)果事先難以把握，生態(tài)水利工程往往帶有一定程度的風(fēng)險。這就需要在規(guī)劃設(shè)計中進行方案比選，更要重視生態(tài)系統(tǒng)的長期定點監(jiān)測和評估。另外，充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)規(guī)律，是力爭以最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術(shù)路線。

3.2提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則

一個地區(qū)的生境空間異質(zhì)性越高，就意味著創(chuàng)造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環(huán)境變得單調(diào)，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質(zhì)、密度和比例等都會發(fā)生變化，造成生態(tài)系統(tǒng)某種程度的退化。由于人類活動，特別是大規(guī)模治河工程的建設(shè)，造成自然河流的渠道化及河流非連續(xù)化，使河流生境在不同程度上單一化，引起河流生態(tài)系統(tǒng)的不同程度退化。生態(tài)水利工程的目標是恢復(fù)或提高生物群落的多樣性，但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其他生物物種，生態(tài)水利工程的重點應(yīng)該是盡可能提高河流形態(tài)的異質(zhì)性，使其符合自然河流的地貌學(xué)原理，為生物群落多樣性的恢復(fù)創(chuàng)造條件。

在確定河流生態(tài)修復(fù)目標以后，就應(yīng)該對于河流進行生物調(diào)查、地貌歷史和現(xiàn)狀進行勘查和評估，建立河流地貌數(shù)據(jù)庫和生物資源數(shù)據(jù)庫。遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)（GIS）是水文、河流地貌和生物調(diào)查的有力工具。關(guān)鍵的工作步驟是在以上兩種調(diào)查工作的基礎(chǔ)上，確定環(huán)境因子與生物因子的相關(guān)關(guān)系，必要時建立某種數(shù)學(xué)模型。河流環(huán)境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質(zhì)、水溫、泥沙、營養(yǎng)鹽的遷移轉(zhuǎn)化、水文周期變化等。研究的內(nèi)容包括：調(diào)查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關(guān)系和制約條件，對于“關(guān)鍵種”或標志性生物的環(huán)境因子進行分類和評估。在眾多的環(huán)境因子中，識別那些對于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能具有重要意義的環(huán)境因子，在此基礎(chǔ)上進行河流地貌學(xué)設(shè)計和生物棲息地的設(shè)計。

3.3生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計、自我恢復(fù)原則

生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。自組織的機理是物種的自然選擇，也就是說某些與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種，能夠經(jīng)受自然選擇的考驗，尋找到相應(yīng)的能源和合適的環(huán)境條件。

將自組織原理應(yīng)用于生態(tài)水利工程時，生態(tài)工程設(shè)計與傳統(tǒng)水工設(shè)計有本質(zhì)的區(qū)別。像設(shè)計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設(shè)計，建筑物的幾何特征、材料強度都是在人的控制之中，建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復(fù)工程設(shè)計與此不同，生態(tài)工程設(shè)計是一種“指導(dǎo)性”的設(shè)計，或者說是輔設(shè)計。依靠生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結(jié)構(gòu)，從而完成設(shè)計和實現(xiàn)設(shè)計。成功的生態(tài)工程經(jīng)驗表明，人工與自然力的貢獻各占一半。

傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計的特征是對于自然河流實施控制。而設(shè)計生態(tài)水利工程時，要求工程師必須放棄控制自然界的動機，樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術(shù)控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態(tài)系統(tǒng)自組織、自設(shè)計這個寶貴財富，實現(xiàn)人與自然的和諧。需要強調(diào)的是，地球上沒有兩條相同的河流，每一條河流的特點都是各不相同的。因此，每一項生態(tài)水利工程必須因地制宜，充分尊重每一條河流的自然屬性和美學(xué)價值，尋求最佳的生態(tài)工程方案。

自設(shè)計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質(zhì)、土壤、地貌、水文特征等生態(tài)因子，也取決于生物的種類、密度、生物生產(chǎn)力、群落穩(wěn)定性等多種因素。在利用自設(shè)計理論時，需要注意充分利用鄉(xiāng)土種。引進外來物種時要持慎重態(tài)度，防止生物入侵。

3.4景觀尺度及整體性原則

河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃和管理應(yīng)該在大景觀尺度、長期的和保持可持續(xù)性的基礎(chǔ)上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內(nèi)進行。在大景觀尺度上開展的河流生態(tài)修復(fù)效率要高。小范圍的生態(tài)修復(fù)不但效率低，而且成功率也低。整體性是指從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，掌握生態(tài)系統(tǒng)各個要素間的交互作用，提出修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的整體、綜合的系統(tǒng)方法，而不是僅僅考慮河道水文系統(tǒng)的修復(fù)問題，也不僅僅是修復(fù)單一動物或修復(fù)河岸植被。

景觀則是指生態(tài)學(xué)中的景觀尺度。景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。為什么在景觀的大尺度上進行河流修復(fù)規(guī)劃？首先，水域生態(tài)系統(tǒng)是一個大系統(tǒng)，其子系統(tǒng)包括生物系統(tǒng)、廣義水文系統(tǒng)和人造工程設(shè)施系統(tǒng)。廣義水文系統(tǒng)又與生物系統(tǒng)交織在一起，形成自然河流生態(tài)系統(tǒng)。而人類活動和工程設(shè)施作為生境的組成部分，形成對于水域生態(tài)系統(tǒng)的正負影響。水域生態(tài)系統(tǒng)受到脅迫時，需要對于各種脅迫因素之間的相互關(guān)系進行綜合、整體研究。其次，必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點，這些特點決定了生物種群的基本生存條件。水域生態(tài)系統(tǒng)是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態(tài)系統(tǒng)。再者，河流生態(tài)系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng)，與周圍生態(tài)系統(tǒng)隨時進行能量傳遞和物質(zhì)循環(huán)，一條河流的生態(tài)修復(fù)活動不可能是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態(tài)修復(fù)活動進行協(xié)調(diào)。最后，河流生態(tài)修復(fù)的時間尺度也十分重要。河流系統(tǒng)的演進是一個動態(tài)過程。每一個河流生態(tài)系統(tǒng)都有它自己的歷史。河流生態(tài)修復(fù)是靠時間做工作的。有研究指出，濕地重建或修復(fù)需要大約15~20a的時間。因此對于河流生態(tài)修復(fù)項目要有長期準備，同時進行長期的監(jiān)測和管理。

3.5反饋調(diào)整式設(shè)計原則

生態(tài)系統(tǒng)的成長是一個過程，河流修復(fù)工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態(tài)系統(tǒng)的進化需要數(shù)百萬年時間。進化的趨勢是結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、生物群落多樣性、系統(tǒng)有序性及內(nèi)部穩(wěn)定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態(tài)系統(tǒng)的演替，即一種類型的生態(tài)系統(tǒng)被另一種生態(tài)系統(tǒng)所代替也需要若干年的時間，期望河流修復(fù)能夠短期奏效往往是不現(xiàn)實的。

生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，力求最終形成一個健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)。在河流工程項目執(zhí)行以后，就開始了一個自然生態(tài)演替的動態(tài)過程。這個過程并不一定按照設(shè)計預(yù)期的目標發(fā)展，可能出現(xiàn)多種可能性。

生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)范文第4篇

 

1. 建設(shè)生態(tài)水利工程的必要性

 

水利工程指具有防洪、排澇、河道整治、發(fā)電、灌溉、供水、航運、生態(tài)環(huán)境等單一功能或多種功能的興利除害的工程，這就是傳統(tǒng)的水利工程。傳統(tǒng)的水利工程規(guī)劃規(guī)劃主要對象是水文系統(tǒng)，往往忽視生命系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來風(fēng)險等問題。生態(tài)水利，就是按照生態(tài)學(xué)原理，遵循生態(tài)平衡規(guī)律的法則和要求建立起來的滿足良性循環(huán)和可持續(xù)利用的水利體系，生態(tài)水利工程不僅需要滿足工程本身的生態(tài)規(guī)劃要求，又要滿足整個流域水系的生態(tài)要求，或者說在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)健康與可持續(xù)性需求。生態(tài)水利工程的內(nèi)涵是：對于新建工程，是指進行傳統(tǒng)水利建設(shè)的同時(如防洪、河道整治工程)，兼顧河流生態(tài)修復(fù)的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態(tài)修復(fù)。生態(tài)水利工程將與傳統(tǒng)治污技術(shù)、清潔生產(chǎn)和環(huán)境立法和資源管理一起，成為河流生態(tài)建設(shè)的主要手段。建設(shè)人類美好的生存環(huán)境和社會持續(xù)發(fā)展，需要生態(tài)水利工程。

 

2. 當前生態(tài)水利工程工作面臨的困難

 

2.1 生態(tài)水利工程規(guī)劃缺乏基于不同區(qū)域的評價標準和規(guī)劃方法。

 

生態(tài)水利工程對于工程的服務(wù)目標具有明顯的地域性區(qū)別，因為對于不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境來說它們都具有自己的特點，所以生態(tài)水利工程每個地區(qū)也應(yīng)該具有不同的特點，必須因地制宜的進行規(guī)劃。對于我國的生態(tài)水利工程建設(shè)來說也有了一些大體的方法和規(guī)劃標準，但是對于不同地區(qū)的工程來說就沒有具體的規(guī)劃指標和參考模式。因此，對于我國現(xiàn)階段的生態(tài)水利工程的規(guī)劃和建設(shè)來說還具有很大的問題，最主要的就是缺乏針對于不同地區(qū)生態(tài)環(huán)境特點的把握以及因地制宜的不同規(guī)劃方案。

 

2.2 生態(tài)水利工程規(guī)劃工作的目標和標準的確定比較難。

 

對于生態(tài)水利工程來說其建設(shè)的目標和任務(wù)與原有單一的水利工程建設(shè)來說有所不同，它更加注意維護和保證生態(tài)環(huán)境的健康和發(fā)展，主要任務(wù)和目標就是實現(xiàn)人類和生態(tài)系統(tǒng)的和諧相處。所以基于這種特殊的任務(wù)，生態(tài)水利工程建設(shè)的第一步就是確定好規(guī)劃的目標和建設(shè)標準，對于工程要達到的標準都要有一個具體的量化。目前我國的生態(tài)保護工作的目標還都處于定向描述的階段，沒有明確的目標和標準，也沒有具體量化的一些要求，所以這也就給工程的預(yù)期目標和標準的建設(shè)以及工程的建設(shè)質(zhì)量都帶來了一定的困難。

 

2.3 生態(tài)水利工程規(guī)劃缺少生態(tài)水文測驗資料。

 

對于工程的建設(shè)來說，一些前期必備的資料是必不可少的，生態(tài)水利工程建設(shè)依然如此。生態(tài)水文的測驗資料是生態(tài)水利工程規(guī)劃的關(guān)鍵和重要參考內(nèi)容。如果不能從水文測驗站的觀測資料去分析水文過程對生態(tài)過程的正負影響機理，就很難基于生態(tài)系統(tǒng)的自組織規(guī)律尋求生態(tài)水利工程的規(guī)劃理論、方法與技術(shù)參數(shù)。當前，我國水文測驗工作相對落后，水文測驗站還不能適應(yīng)當前生態(tài)水利工程規(guī)劃對資料的需求。有關(guān)生態(tài)水文站方面的規(guī)劃與布局在我國還未正式開展，國內(nèi)也少有報道，不過我國已經(jīng)提高了對這方面工作的重視程度，經(jīng)過一段時間的努力也會有一定的發(fā)展的。

 

2.4 生態(tài)水利工程規(guī)劃技術(shù)人才匱乏。

 

不管對于什么類型的工程來說，人才都是工程建設(shè)中必不可少的關(guān)鍵組成部分。實現(xiàn)生態(tài)水利工程是水利工程和生態(tài)學(xué)的有機結(jié)合，需要生態(tài)水利工程的規(guī)劃人員不僅具備水利工程規(guī)劃的知識和經(jīng)驗，還要具備生態(tài)保護和生態(tài)恢復(fù)學(xué)的理論和知識。以往的人才培養(yǎng)目標和方向，使兩者分屬于不同的學(xué)科與專業(yè)，具有兩方面綜合知識和規(guī)劃能力技術(shù)人才匱乏，加之生態(tài)水利工程的實踐活動的經(jīng)驗缺乏，可以參考與借鑒的規(guī)劃項目有限，難以保證生態(tài)水利工程的規(guī)劃水平和質(zhì)量。

 

3. 生態(tài)水利工程基本規(guī)劃原則

 

3.1 工程安全性和經(jīng)濟性原則。

 

(1)生態(tài)水利工程是一種綜合性工程，既要滿足人類的需求，同時也要考慮可持續(xù)發(fā)展的要求。另外，生態(tài)水利工程既要符合水利工程學(xué)原理，也要符合生態(tài)學(xué)原理。生態(tài)水利工程的工程設(shè)施必須符合水文學(xué)和工程力學(xué)的規(guī)律，以確保工程設(shè)施的安全、穩(wěn)定和耐久性。

 

(2)從生態(tài)水利工程的經(jīng)濟上分析，應(yīng)準尋風(fēng)險小效益大的基本原則，由于生態(tài)系統(tǒng)的演變方向是隨機的，生態(tài)水利工程規(guī)劃具有一定的風(fēng)險，這需要在規(guī)劃規(guī)劃中進行方案比選，更要重視生態(tài)系統(tǒng)的長期定點監(jiān)測和評估。另外，應(yīng)該合理的利用生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力，力爭以最小的投入獲得最大收獲的規(guī)劃路線。

 

3.2 生態(tài)系統(tǒng)自我規(guī)劃、自我恢復(fù)原則。

 

生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能是其重要特征。生態(tài)學(xué)用自組織功能來解釋物種分布的豐富性現(xiàn)象，也用來說明食物網(wǎng)隨時間的發(fā)展過程。生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。自組織的機理是物種的自然選擇，也就是說某些與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種，能夠經(jīng)受自然選擇的考驗，尋找到相應(yīng)的能源和合適的環(huán)境條件。在這種情況下，生境就可以支持一個能具有足夠數(shù)量并能進行繁殖的種群。自組織功能原理與達爾文的進化論有相似之處，只是研究的尺度不同而已。達爾文的進化論研究是在地球生物圈所有種群的尺度上進行的，而自組織功能是在生態(tài)系統(tǒng)中種群之間發(fā)生的。依靠生態(tài)系統(tǒng)自規(guī)劃、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結(jié)構(gòu)，從而完成規(guī)劃和實現(xiàn)規(guī)劃。成功的生態(tài)工程經(jīng)驗表明，人工與自然力的貢獻各占一半。

 

3.3 景觀尺度及整體性原則。

 

(1)河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃和管理應(yīng)該在大景觀尺度、長期的和保持可持續(xù)性的基礎(chǔ)上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內(nèi)進行。在大景觀尺度上開展的河流生態(tài)修復(fù)效率要高。小范圍的生態(tài)修復(fù)不但效率低，而且成功率也低。所謂“整體性”是指從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，掌握生態(tài)系統(tǒng)各個要素間的交互作用，提出修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的整體、綜合的系統(tǒng)方法，而不是僅僅考慮河道水文系統(tǒng)的修復(fù)問題，也不僅僅是修復(fù)單一動物或修復(fù)河岸植被。

 

(2)同時，必須重視水域和生態(tài)環(huán)境的易變性、流動性和隨機性的特點，表現(xiàn)為流量、水位和水量的水文周期變化和隨機變化，也表現(xiàn)為河流淤積與侵蝕的交替變化造成河勢的擺動。這些變化決定了生物種群的基本生存條件。水域生態(tài)系統(tǒng)是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的變化范圍從生境受到限制時期的高度臨界狀態(tài)到生境擴張時期的冗余狀態(tài)。

 

(3)再者，要考慮生境邊界的動態(tài)擴展問題。由于動物遷徙和植物的隨機擴散，生境邊界也隨之發(fā)生動態(tài)變動。

 

(4)最后，河流生態(tài)修復(fù)的時間尺度也十分重要。河流系統(tǒng)的演進是一個動態(tài)過程。每一個河流生態(tài)系統(tǒng)都有它自己的歷史。需要對歷史資料進行收集、整理，以掌握長時間尺度的河流變化過程與生態(tài)現(xiàn)狀的關(guān)系。河流生態(tài)修復(fù)長期的工作。有研究指出，濕地重建或修復(fù)需要大約15到20年的時間。因此對于河流生態(tài)修復(fù)項目要有長期準備，同時進行長期的監(jiān)測和管理。

 

3.4 反饋調(diào)整式規(guī)劃原則。

 

3.4.1 生態(tài)系統(tǒng)的成長是一個過程，河流修復(fù)工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態(tài)系統(tǒng)的進化需要數(shù)百萬年時間。進化的趨勢是結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、生物群落多樣性、系統(tǒng)有序性及內(nèi)部穩(wěn)定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態(tài)系統(tǒng)的演替，即一種類型的生態(tài)系統(tǒng)被另一種生態(tài)系統(tǒng)所代替也需要若干年的時間，期望河流修復(fù)能夠短期奏效往往是不現(xiàn)實的。

 

3.4.2 生態(tài)水利工程規(guī)劃主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，力求最終形成一個健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)。在河流工程項目按照規(guī)劃執(zhí)行以后，就開始了一個自然生態(tài)演替的動態(tài)過程。這個過程并不一定按照規(guī)劃預(yù)期的目標發(fā)展，可能出現(xiàn)多種可能性。最理想狀態(tài)應(yīng)是沒有外界脅迫的自然生態(tài)演進狀態(tài)。在河流生態(tài)修復(fù)工程中，恢復(fù)到未受人類干擾的河流原始狀態(tài)往往是不可能的，可以理解這種原始狀態(tài)是自然生態(tài)演進的極限狀態(tài)上限。如果沒有生態(tài)修復(fù)工程，在人類活動的脅迫下生態(tài)系統(tǒng)的進一步惡化，這種狀態(tài)則是極限狀態(tài)的下限。在這兩種極限狀態(tài)之間，生態(tài)修復(fù)存在著多種可能性。針對具體一項生態(tài)修復(fù)工程實施以后，一種理想的可能是：監(jiān)測到的各生態(tài)變量是現(xiàn)有科學(xué)水平可能達到的最優(yōu)值，表示生態(tài)演進的趨勢是理想的。另一種差的情況是，監(jiān)測到的各生態(tài)變量是人們可接受的最低值。在這兩種極端狀態(tài)之間，形成了一個包絡(luò)圖。一項生態(tài)修復(fù)工程實施后的實際狀態(tài)都落在這個包絡(luò)圖中間。

 

3.4.3 意識到生態(tài)系統(tǒng)和社會系統(tǒng)都不是靜止的，在時間與空間上常具有不確定性。除了自然系統(tǒng)的演替以外，人類系統(tǒng)的變化及干擾也導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)整。這種不確定性使生態(tài)水利工程規(guī)劃不同于傳統(tǒng)工程的確定性規(guī)劃方法，而是一種反饋調(diào)整式的規(guī)劃方法。是按照“規(guī)劃-執(zhí)行(包括管理)-監(jiān)測-評估-調(diào)整”這樣一種流程以反復(fù)循環(huán)的方式進行的。在這個流程中，監(jiān)測工作是基礎(chǔ)。監(jiān)測工作包括生物監(jiān)測和水文觀測。這就需要在項目初期建立完善的監(jiān)測系統(tǒng)，進行長期觀測。依靠完整的歷史資料和監(jiān)測數(shù)據(jù)，進行階段性的評估。

 

3.4.4 評估的內(nèi)容是河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的狀況及發(fā)展趨勢。常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統(tǒng)的歷史及項目初期狀況比較，一種是與自然條件類似但未進行生態(tài)修復(fù)的河流比較。評估的結(jié)果不外乎有幾種可能：

 

(1)生態(tài)系統(tǒng)大體按照預(yù)定目標演進，不需要規(guī)劃變更;

 

(2)需要局部調(diào)整規(guī)劃，適應(yīng)新的狀況;

 

(3)原來制定的目標需要重大調(diào)整，相應(yīng)進行規(guī)劃。

 

4. 結(jié)束語

 

生態(tài)水利工程是一門將生態(tài)學(xué)和工程學(xué)很好的結(jié)合在一起的一門學(xué)科，也是將人與自然和諧相處的思想很好的運用于實際的學(xué)科。因此在生態(tài)水利工程的規(guī)劃過程中，提倡科學(xué)家、管理者和當?shù)鼐用窦吧鐣鹘绲膹V泛參與，通過對話、協(xié)商，以尋求共同利益。提倡多學(xué)科的交流和融合，提高規(guī)劃的科學(xué)性。

生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)范文第5篇

海島生態(tài)修復(fù)的模式研究

根據(jù)國內(nèi)外海島修復(fù)研究情況可將海島生態(tài)修復(fù)分為三種模式。

(1)重新設(shè)計模式。海島生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)遭到嚴重破壞、退化或完全改變而無法挽回，無法進行生態(tài)完整性恢復(fù)，因為最初的物種可能已經(jīng)完全消失或大量消失，無法再恢復(fù)到最初的狀態(tài)。目前這類海島最典型的是位于南太平洋的復(fù)活節(jié)島，該島曾經(jīng)覆蓋茂密的森林，但現(xiàn)在土壤貧瘠，大部分覆蓋的是稀疏的草原。曾經(jīng)覆蓋原始地方性灌木和樹林的地方，植物已經(jīng)消失。同樣，所有本土的脊椎動物也已經(jīng)消失。除此之外有學(xué)者研究認為外來生物入侵和其他威脅的組合造成的影響，甚至可能導(dǎo)致島嶼生態(tài)系統(tǒng)崩潰。現(xiàn)在不能確定本土原有的棕櫚樹和無脊椎動物以及其他滅絕物種的數(shù)據(jù)，但是無論滅絕和入侵的數(shù)量如何，這個海島已經(jīng)不可能恢復(fù)，這里存在一個新的生態(tài)演替過程。這種類型的海島原生生態(tài)已經(jīng)丟失，原生物種大多已經(jīng)滅絕，很難也幾乎不能找到合適的原生物種對海島實施恢復(fù)，但是可以根據(jù)現(xiàn)在海島的具體情況采取措施對海島進行重新的綠化、修復(fù)和美化生態(tài)工程。這里的重新綠化是用植被更多地考慮到美學(xué)和工程應(yīng)用價值，而不是特別注重恢復(fù)生態(tài)完整性。

(2)恢復(fù)模式。海島生態(tài)系統(tǒng)的原始性維持在較高水平，原生物種保持較好，只有很少部分的滅絕，海島生態(tài)系統(tǒng)的完整性可以修復(fù)到較高的水平。此類海島較典型的包括位于塞舍爾群島的科西涅島，該島的大部分仍然保持原始的曠野，雖然它不是位于遠離城市的荒地或是完全未受污染的海域，但還是比較偏遠，大多數(shù)的物種、生態(tài)過程和動物行為維持在人類干擾前的狀態(tài)。島上可能只有1～3個巨型海龜物種滅絕，但這是無法確定的。現(xiàn)在為了恢復(fù)原來的生態(tài)活動，已經(jīng)引進亞達伯拉的15種巨型海龜?shù)取３酥膺€有一些海島也特別適合恢復(fù)，并且已經(jīng)取得了一些顯著的成果，尤其是在新西蘭。該類型海島由于保持較好的生態(tài)完整性，幾乎沒有過多的破壞，可以實現(xiàn)以生物為中心的較高水平的修復(fù)，但是也無法恢復(fù)到最原始的水平，因為可能有些入侵物種長期存在后，融入原來生態(tài)系統(tǒng)中使之成為不能缺少的物種，如果進行移除反而會影響生態(tài)系統(tǒng)的正常運行。。

(3)自我修復(fù)模式。海島雖然受到各種因素的影響，現(xiàn)在表現(xiàn)出輕微破壞狀態(tài)，但是沒有超過海島生態(tài)系統(tǒng)本身的承受范圍，具有較好的生態(tài)完整性，能過通過生態(tài)系統(tǒng)的自我更新修復(fù)作用可以得到恢復(fù)，無須采取措施協(xié)助其恢復(fù)。目前存在較多此類海島，它較少受到人類活動及自然災(zāi)害的影響或處于較偏遠的海域，生態(tài)狀況處于較良好的狀態(tài)，即使有輕微破壞也不會對其生態(tài)系統(tǒng)造成影響。

海島生態(tài)修復(fù)的技術(shù)研究

雖然國內(nèi)外海島生態(tài)修復(fù)采取各種不同的技術(shù)，但目前為止沒有形成一套完整的技術(shù)體系，根據(jù)國內(nèi)外專家的研究情況，目前海島生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要以生物技術(shù)與工程技術(shù)為主，也有學(xué)者開始注意到工程與生物相結(jié)合的景觀修復(fù)技術(shù)。其中主要包括物種引入與恢復(fù)技術(shù)、種群動態(tài)調(diào)控技術(shù)、群落演替控制與恢復(fù)技術(shù)、物種選育與繁殖技術(shù)、土壤肥力恢復(fù)技術(shù)、水土流失控制與恢復(fù)技術(shù)、水體污染控制技術(shù)、節(jié)水與保水技術(shù)、生態(tài)評價與規(guī)劃技術(shù)、生態(tài)系統(tǒng)組裝與集成技術(shù)等。在生物技術(shù)方面國內(nèi)外的研究已經(jīng)達到一定水平，其中物種引入與恢復(fù)技術(shù)運用較多，除此之外還綜合運用到種群動態(tài)調(diào)控、群落演替控制與恢復(fù)、物種選育與繁殖、土壤肥力恢復(fù)等技術(shù)。

海島陸域生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)中最重要的問題是恢復(fù)和維持退化海島的水分循環(huán)與平衡過程，其中最常用的手段是恢復(fù)海島植被。雖然海島單位面積的植物群落種類明顯少于大陸，但海島植被的恢復(fù)仍可參考其群落演替過程。我國學(xué)者主要研究了廣東的南澳島和廈門的猴嶼等。通過研究南澳島植物群落演替過程，指出該海島的修復(fù)主要運用植被恢復(fù)、群落演替控制與恢復(fù)等技術(shù)。對廈門猴嶼進行修復(fù)時采用植被恢復(fù)技術(shù)。此外澳門離島的生態(tài)環(huán)境破壞非常嚴重，也采用了植被恢復(fù)、物種選育與繁殖等技術(shù)，使得海島得到很好的修復(fù)。

國外對生物技術(shù)研究較早，廣泛采取多種技術(shù)方法以物種引入與恢復(fù)技術(shù)為主，如在對夏威夷群島進行修復(fù)時，通過引入原生的鄉(xiāng)土物種使得海島生物得到一定的恢復(fù);科西涅島通過引入原始物種生態(tài)得到了很好的修復(fù);新西蘭的SantaCatalina島通過引入山羊以控制雜草;用猶大山羊技術(shù)控制野生山羊以恢復(fù)科西涅島的生態(tài)系統(tǒng);研究引入的野牛對圣卡塔利娜島原生植物恢復(fù)的影響，指出要控制恢復(fù)過程中的非本土動植物需采取的措施。工程技術(shù)方面主要采用水土流失控制與恢復(fù)、水體污染控制、節(jié)水與保水、生態(tài)評價與規(guī)劃、生態(tài)系統(tǒng)組裝與集成等技術(shù)。國內(nèi)研究相對較少，以廈門猴嶼和澳門離島等為主。廈門猴嶼碼頭北面受破壞嚴重，采取漿砌石擋墻的水土流失控制與恢復(fù)技術(shù)，防治水土流失。

澳門離島植被生態(tài)恢復(fù)過程中采取挖掘溝槽蓄水的節(jié)水與保水技術(shù)措施，以解決季節(jié)性缺水對修復(fù)進程的影響。國外學(xué)者在工程技術(shù)研究方面相對較深入，如科拉馬拉島的修復(fù)工程，采用黃麻土工布固定岸坡的水土流失控制與恢復(fù)技術(shù)，以防治表土侵蝕和種子沖刷。

魯濱遜克魯索島通過試驗建立圍欄防止放牧牛對森林的破壞，采取了生態(tài)評價與規(guī)劃等技術(shù)。科西涅島生態(tài)修復(fù)不同階段采用了相應(yīng)的工程技術(shù)，主要有生態(tài)評價與規(guī)劃、生態(tài)系統(tǒng)組裝與集成等，如第二階段建立園藝區(qū)隔離非原生的家養(yǎng)植物，第三階段對外來建設(shè)的工廠實施搬遷等。此外，部分海島還采取了工程與生態(tài)相結(jié)合的技術(shù)以及景觀修復(fù)技術(shù)，如廈門猴嶼由于處在景觀節(jié)點，在研究恢復(fù)植被生態(tài)系統(tǒng)的同時，采取將綠化恢復(fù)與景觀建設(shè)相結(jié)合的景觀設(shè)計技術(shù)方式。國外學(xué)者還對GIS、遙感等技術(shù)在海島生態(tài)修復(fù)方面的應(yīng)用進行了研究，如在嚴重侵蝕的科拉馬拉島(孟加拉灣)，利用GIS技術(shù)結(jié)合衛(wèi)星遙感圖像分析沖淤過程，并運用生物工程技術(shù)相結(jié)合采取措施修復(fù)海島，提出了具體的修復(fù)措施。

海島生態(tài)修復(fù)研究趨勢

海島生態(tài)修復(fù)研究雖然已取得一定進展，但目前仍處于基礎(chǔ)性研究階段，尚未總結(jié)出適合海島修復(fù)的一般性理論，對海島生態(tài)修復(fù)模式研究不夠深入，修復(fù)的技術(shù)方法以及實踐應(yīng)用尚不成熟。海島生態(tài)修復(fù)研究的趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

(1)海島生態(tài)修復(fù)研究仍以理論研究為基礎(chǔ)，通過借鑒先進成功的生態(tài)修復(fù)經(jīng)驗及理論，總結(jié)適合海島生態(tài)修復(fù)的一般性理論，為海島生態(tài)修復(fù)研究及實踐提供理論指導(dǎo)。

(2)海島生態(tài)修復(fù)研究的重點之一在于對海島生態(tài)修復(fù)模式的深入研究，系統(tǒng)分析海島生態(tài)修復(fù)模式，以便更精確指導(dǎo)不同地域、不同類型海島的生態(tài)修復(fù)過程。

(3)研究高效的海島生態(tài)修復(fù)技術(shù)，總結(jié)指導(dǎo)生態(tài)修復(fù)的技術(shù)方法用以指導(dǎo)修復(fù)物種的選擇及合理搭配等，以生物修復(fù)技術(shù)為核心結(jié)合工程修復(fù)、景觀修復(fù)等技術(shù)，為海島生態(tài)修復(fù)提供強有力的技術(shù)支撐，將是海島生態(tài)修復(fù)研究的另一個重點。