生態(tài)系統(tǒng)的修復

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生態(tài)系統(tǒng)的修復范文第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。術后第1、2、4周處死家兔，截取缺損區(qū)頜骨段，進行影像學、蘇木精-伊紅（HE）染色、PCNA免疫組織化學染色觀察。結果 影像學觀察可見：實驗組骨缺損區(qū)修復良好，陰影不明顯，修復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。結論 BMP-2-PLA-Ns緩釋系統(tǒng)能明顯促進下頜骨缺損修復。

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

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

genetic protein-2，BMP-2）在體內能夠誘導新骨的

形成，在體外對人骨髓基質細胞有強烈的骨誘導活性，能夠誘導間充質干細胞增殖分化為成骨細胞，并由誘導性骨細胞向確定性骨細胞轉化[1]。研究表

明，BMP-2可以誘導異位骨的形成，并誘導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)局部應用BMP-2等細胞生長因子，體內作用時間短，不能持續(xù)地在體內發(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)對頜骨缺損的修復效果，為臨床應用打下基礎。

1 材料和方法

1.1 主要材料和設備

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有限公司），泊洛沙

姆407（第三軍醫(yī)大學大坪醫(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進行接枝聚合反應改性后，應用超聲乳化法制備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腔中，等離子處理后通過氣相法進行接枝聚合反應改性，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復乳溶液。將復乳溶液置于旋轉蒸發(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 影像學觀察

對缺損區(qū)頜骨段進行影像學觀察，拍攝側位片。

1.5 蘇木精-伊紅（hematine eosin，HE）染色和免疫

組織化學染色觀察

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染色，光鏡下進行組織學觀察。免疫組織化學染色：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，復染，脫水，透明，封片，光鏡下觀察。

2 結果

2.1 影像學觀察

影像學觀察可見：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)修復良好，陰影已不明顯（圖2）。實驗組對缺損區(qū)的修復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 免疫組織化學觀察

免疫組織化學觀察可見：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

組織工程化骨構建是解決骨缺損修復難題的主要方向，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的選擇

關于細胞生長因子加快骨缺損修復速度的研究中，BMP-2是應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其

誘導的新骨量比單用BMP大12倍，表明BMP借助載體緩慢釋放，不斷作用于靶細胞，誘導形成新骨。雖然有動物研究證實，經(jīng)肌肉給予BMP誘導新骨形成是可行的，但是這種治療有潛在的風險，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，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與載體復合，組成釋放系統(tǒng)來促進骨缺損修復。Young等[7]采用納米微球技術使載體和BMP-2復合，將BMP-2-PLA-Ns制備成凝膠研究，用于促進骨缺損修復的愈合。

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，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間充質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。免疫組織化學染色研究結果提示，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)的修復范文第2篇

論文摘要：闡述水利工程與水域生態(tài)的關系，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)的空間異質性原則；生態(tài)系統(tǒng)自設計與自我恢復原則；景觀尺度與整體修復原則；反饋和調整設計原則。

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衡社會經(jīng)濟需求與生態(tài)系統(tǒng)健康需求這二者關系方面，似應強調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

從學科發(fā)展角度看，現(xiàn)在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學，水利工程規(guī)劃設計主要對象是水文系統(tǒng)，往往忽視生命系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來風險等問題。學科的進一步發(fā)展應吸收生態(tài)學理論及方法，促進水利工程學與生態(tài)學的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規(guī)劃及設計理論，形成水利工程學新的學科分支——生態(tài)水利工程學。生態(tài)水利工程學作為水利工程學的一個新的分支，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方法的工程學。生態(tài)水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統(tǒng)水利建設的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態(tài)修復的目標。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。生態(tài)水利工程將與傳統(tǒng)治污技術、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)建設的主要手段之一。

3生態(tài)水利工程的規(guī)劃設計原則

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原理，也要符合生態(tài)學原理。生態(tài)水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規(guī)律，以確保工程設施的安全、穩(wěn)定和耐久性。工程設施必須在設計標準規(guī)定的范圍內，能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，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，應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態(tài)演替的過程和結果事先難以把握，生態(tài)水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規(guī)劃設計中進行方案比選，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)自我恢復規(guī)律，是力爭以最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術路線。

3.2提高河流形態(tài)的空間異質性原則

一個地區(qū)的生境空間異質性越高，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，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質、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，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)水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態(tài)的異質性，使其符合自然河流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創(chuàng)造條件。

在確定河流生態(tài)修復目標以后，就應該對于河流進行生物調查、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。遙感技術和地理信息系統(tǒng)（GIS）是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上，確定環(huán)境因子與生物因子的相關關系，必要時建立某種數(shù)學模型。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、水溫、泥沙、營養(yǎng)鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括：調查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關系和制約條件，對于“關鍵種”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)的結構和功能具有重要意義的環(huán)境因子，在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地的設計。

3.3生態(tài)系統(tǒng)自設計、自我恢復原則

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，尋找到相應的能源和合適的環(huán)境條件。

將自組織原理應用于生態(tài)水利工程時，生態(tài)工程設計與傳統(tǒng)水工設計有本質的區(qū)別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計，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。河流修復工程設計與此不同，生態(tài)工程設計是一種“指導性”的設計，或者說是輔設計。依靠生態(tài)系統(tǒng)自設計、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結構，從而完成設計和實現(xiàn)設計。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)的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態(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、自設計這個寶貴財富，實現(xiàn)人與自然的和諧。需要強調的是，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價值，尋求最佳的生態(tài)工程方案。

自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、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)修復規(guī)劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續(xù)性的基礎上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態(tài)修復效率要高。小范圍的生態(tài)修復不但效率低，而且成功率也低。整體性是指從生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能出發(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)的修復問題，也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。

景觀則是指生態(tài)學中的景觀尺度。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循環(huán)，一條河流的生態(tài)修復活動不可能是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態(tài)修復活動進行協(xié)調。最后，河流生態(tài)修復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)修復是靠時間做工作的。有研究指出，濕地重建或修復需要大約15~20a的時間。因此對于河流生態(tài)修復項目要有長期準備，同時進行長期的監(jiān)測和管理。

3.5反饋調整式設計原則

生態(tài)系統(tǒng)的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。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。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統(tǒng)有序性及內部穩(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)劃設計主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結構，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計預期的目標發(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)的變化及干擾也導致了生態(tài)系統(tǒng)的調整。這種不確定性使生態(tài)水利工程設計不同于傳統(tǒng)工程的確定性設計方法，而是一種反饋調整式的設計方法。是按照“設計—執(zhí)行（包括管理）—監(jiān)測—評估—調整”這樣一種流程以反復循環(huán)的方式進行的。在這個流程中，監(jiān)測工作是基礎。監(jiān)測工作包括生物監(jiān)測和水文觀測。評估的內容是河流生態(tài)系統(tǒng)的結構與功能的狀況及發(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)修復的河流比較。

在反饋調整式設計過程中，提倡科學家、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。提倡多學科的交流和融合，提高設計的科學性。

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生態(tài)系統(tǒng)的修復范文第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衡社會經(jīng)濟需求與生態(tài)系統(tǒng)健康需求這二者關系方面，似應強調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

從學科發(fā)展角度看，現(xiàn)在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學，水利工程規(guī)劃設計主要對象是水文系統(tǒng)，往往忽視生命系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來風險等問題。學科的進一步發(fā)展應吸收生態(tài)學理論及方法，促進水利工程學與生態(tài)學的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規(guī)劃及設計理論，形成水利工程學新的學科分支——生態(tài)水利工程學。生態(tài)水利工程學作為水利工程學的一個新的分支，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方法的工程學。生態(tài)水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統(tǒng)水利建設的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態(tài)修復的目標。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。生態(tài)水利工程將與傳統(tǒng)治污技術、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)建設的主要手段之一。

3生態(tài)水利工程的規(guī)劃設計原則

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原理，也要符合生態(tài)學原理。生態(tài)水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規(guī)律，以確保工程設施的安全、穩(wěn)定和耐久性。工程設施必須在設計標準規(guī)定的范圍內，能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，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，應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態(tài)演替的過程和結果事先難以把握，生態(tài)水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規(guī)劃設計中進行方案比選，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)自我恢復規(guī)律，是力爭以最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術路線。

3.2提高河流形態(tài)的空間異質性原則

一個地區(qū)的生境空間異質性越高，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，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質、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，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)水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態(tài)的異質性，使其符合自然河流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創(chuàng)造條件。

在確定河流生態(tài)修復目標以后，就應該對于河流進行生物調查、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。遙感技術和地理信息系統(tǒng)（GIS）是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上，確定環(huán)境因子與生物因子的相關關系，必要時建立某種數(shù)學模型。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、水溫、泥沙、營養(yǎng)鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括：調查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關系和制約條件，對于“關鍵種”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)的結構和功能具有重要意義的環(huán)境因子，在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地的設計。

3.3生態(tài)系統(tǒng)自設計、自我恢復原則

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，尋找到相應的能源和合適的環(huán)境條件。

將自組織原理應用于生態(tài)水利工程時，生態(tài)工程設計與傳統(tǒng)水工設計有本質的區(qū)別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計，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。河流修復工程設計與此不同，生態(tài)工程設計是一種“指導性”的設計，或者說是輔設計。依靠生態(tài)系統(tǒng)自設計、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結構，從而完成設計和實現(xiàn)設計。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)的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態(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、自設計這個寶貴財富，實現(xiàn)人與自然的和諧。需要強調的是，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價值，尋求最佳的生態(tài)工程方案。

自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、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)修復規(guī)劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續(xù)性的基礎上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態(tài)修復效率要高。小范圍的生態(tài)修復不但效率低，而且成功率也低。整體性是指從生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能出發(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)的修復問題，也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。

景觀則是指生態(tài)學中的景觀尺度。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循環(huán)，一條河流的生態(tài)修復活動不可能是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態(tài)修復活動進行協(xié)調。最后，河流生態(tài)修復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)修復是靠時間做工作的。有研究指出，濕地重建或修復需要大約15~20a的時間。因此對于河流生態(tài)修復項目要有長期準備，同時進行長期的監(jiān)測和管理。

3.5反饋調整式設計原則

生態(tài)系統(tǒng)的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。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。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統(tǒng)有序性及內部穩(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)劃設計主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結構，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計預期的目標發(fā)展，可能出現(xiàn)多種可能性。

生態(tài)系統(tǒng)的修復范文第4篇

 

1. 建設生態(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)狀和未來風險等問題。生態(tài)水利，就是按照生態(tài)學原理，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)水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統(tǒng)水利建設的同時(如防洪、河道整治工程)，兼顧河流生態(tài)修復的目標。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。生態(tài)水利工程將與傳統(tǒng)治污技術、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)建設的主要手段。建設人類美好的生存環(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的目標和任務與原有單一的水利工程建設來說有所不同，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，生態(tài)水利工程建設的第一步就是確定好規(guī)劃的目標和建設標準，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期目標和標準的建設以及工程的建設質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)劃的關鍵和重要參考內容。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當前生態(tài)水利工程規(guī)劃對資料的需求。有關生態(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，人才都是工程建設中必不可少的關鍵組成部分。實現(xiàn)生態(tài)水利工程是水利工程和生態(tài)學的有機結合，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)恢復學的理論和知識。以往的人才培養(yǎng)目標和方向，使兩者分屬于不同的學科與專業(yè)，具有兩方面綜合知識和規(guī)劃能力技術人才匱乏，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原理，也要符合生態(tài)學原理。生態(tài)水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規(guī)律，以確保工程設施的安全、穩(wěn)定和耐久性。

 

(2)從生態(tài)水利工程的經(jīng)濟上分析，應準尋風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，應該合理的利用生態(tài)系統(tǒng)的恢復能力，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、自我恢復原則。

 

生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能是其重要特征。生態(tài)學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，形成合理的結構，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)修復規(guī)劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續(xù)性的基礎上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態(tài)修復效率要高。小范圍的生態(tài)修復不但效率低，而且成功率也低。所謂“整體性”是指從生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能出發(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)的修復問題，也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。

 

(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)狀的關系。河流生態(tài)修復長期的工作。有研究指出，濕地重建或修復需要大約15到20年的時間。因此對于河流生態(tài)修復項目要有長期準備，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。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統(tǒng)有序性及內部穩(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)的結構，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)劃預期的目標發(fā)展，可能出現(xiàn)多種可能性。最理想狀態(tài)應是沒有外界脅迫的自然生態(tài)演進狀態(tài)。在河流生態(tài)修復工程中，恢復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)修復存在著多種可能性。針對具體一項生態(tài)修復工程實施以后，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，形成了一個包絡圖。一項生態(tài)修復工程實施后的實際狀態(tài)都落在這個包絡圖中間。

 

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)的變化及干擾也導致了生態(tài)系統(tǒng)的調整。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-調整”這樣一種流程以反復循環(huán)的方式進行的。在這個流程中，監(jiān)測工作是基礎。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 評估的內容是河流生態(tài)系統(tǒng)的結構與功能的狀況及發(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)修復的河流比較。評估的結果不外乎有幾種可能：

 

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

 

(2)需要局部調整規(guī)劃，適應新的狀況;

 

(3)原來制定的目標需要重大調整，相應進行規(guī)劃。

 

4. 結束語

 

生態(tài)水利工程是一門將生態(tài)學和工程學很好的結合在一起的一門學科，也是將人與自然和諧相處的思想很好的運用于實際的學科。因此在生態(tài)水利工程的規(guī)劃過程中，提倡科學家、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。提倡多學科的交流和融合，提高規(guī)劃的科學性。

生態(tài)系統(tǒng)的修復范文第5篇

海島生態(tài)修復的模式研究

根據(jù)國內外海島修復研究情況可將海島生態(tài)修復分為三種模式。

(1)重新設計模式。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，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，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，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和工程應用價值，而不是特別注重恢復生態(tài)完整性。

(2)恢復模式。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，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，但是也無法恢復到最原始的水平，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)的自我更新修復作用可以得到恢復，無須采取措施協(xié)助其恢復。目前存在較多此類海島，它較少受到人類活動及自然災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)修復的技術研究

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

海島陸域生態(tài)系統(tǒng)的修復中最重要的問題是恢復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，但海島植被的恢復仍可參考其群落演替過程。我國學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，指出該海島的修復主要運用植被恢復、群落演替控制與恢復等技術。對廈門猴嶼進行修復時采用植被恢復技術。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、物種選育與繁殖等技術，使得海島得到很好的修復。

國外對生物技術研究較早，廣泛采取多種技術方法以物種引入與恢復技術為主，如在對夏威夷群島進行修復時，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;科西涅島通過引入原始物種生態(tài)得到了很好的修復;新西蘭的SantaCatalina島通過引入山羊以控制雜草;用猶大山羊技術控制野生山羊以恢復科西涅島的生態(tài)系統(tǒng);研究引入的野牛對圣卡塔利娜島原生植物恢復的影響，指出要控制恢復過程中的非本土動植物需采取的措施。工程技術方面主要采用水土流失控制與恢復、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。國內研究相對較少，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技術，防治水土流失。

澳門離島植被生態(tài)恢復過程中采取挖掘溝槽蓄水的節(jié)水與保水技術措施，以解決季節(jié)性缺水對修復進程的影響。國外學者在工程技術研究方面相對較深入，如科拉馬拉島的修復工程，采用黃麻土工布固定岸坡的水土流失控制與恢復技術，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。科西涅島生態(tài)修復不同階段采用了相應的工程技術，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)相結合的技術以及景觀修復技術，如廈門猴嶼由于處在景觀節(jié)點，在研究恢復植被生態(tài)系統(tǒng)的同時，采取將綠化恢復與景觀建設相結合的景觀設計技術方式。國外學者還對GIS、遙感等技術在海島生態(tài)修復方面的應用進行了研究，如在嚴重侵蝕的科拉馬拉島(孟加拉灣)，利用GIS技術結合衛(wèi)星遙感圖像分析沖淤過程，并運用生物工程技術相結合采取措施修復海島，提出了具體的修復措施。

海島生態(tài)修復研究趨勢

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

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

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

(3)研究高效的海島生態(tài)修復技術，總結指導生態(tài)修復的技術方法用以指導修復物種的選擇及合理搭配等，以生物修復技術為核心結合工程修復、景觀修復等技術，為海島生態(tài)修復提供強有力的技術支撐，將是海島生態(tài)修復研究的另一個重點。