11.5: 生态系统恢复

生态系统恢复是在一个地区受到破坏性人类活动影响之前将其恢复到自然状态的过程。 作为维持或恢复生物多样性和恢复生态系统服务的机制，它具有相当大的前景。 它需要采用广泛的跨学科方法，涉及许多不同的科学研究领域（例如，生物学、生态学、水文学和地质学）。 1995 年，将顶级捕食者狼重新引入黄石国家公园，导致生态系统发生了巨大变化，从而增加了生物多样性。 狼（图\(\PageIndex{a}\)）的作用是抑制麋鹿和土狼的种群，为破坏者提供更丰富的资源。 麋鹿种群的减少使河岸地区（溪流或河流两岸的区域）得以重新植被，从而增加了该生态系统中物种的多样性。 狼减少了土狼种群，增加了以前被土狼抑制的猎物种类。 在这个生态系统中，狼是关键物种，意思是指在维持生态系统内多样性方面发挥重要作用的物种。 从生态群落中移除关键物种会导致多样性的崩溃。 黄石实验的结果表明，有效恢复关键物种可以起到恢复群落生物多样性的作用。 生态学家主张尽可能确定关键物种，并将保护工作的重点放在这些物种上。 将关键物种送回被移走的生态系统是有道理的。

图\(\PageIndex{a}\)：(a) 2007 年 3 月 1 日，黄石国家公园的长臂猿狼群代表着一种关键物种。 1995 年，狼重新引入黄石国家公园，导致（b）麋鹿的放牧行为发生了变化。 为了避免捕食，麋鹿不再吃掉裸露的溪流和河床，例如（c）黄石公园的拉马尔河床。 这使柳树和杨木幼苗得以生长。 幼苗减少了侵蚀，为小溪提供了阴影，从而改善了鱼类栖息地。 新的（d）海狸殖民地也可能受益于栖息地的变化。 （来源 a：对核动力源道格·史密斯作品的修改；来源 c：NPS Jim Peaco 对作品的修改；来源 d：“Shiny Things” /Flickr 对作品的修改）

其他正在进行的大规模修复实验包括拆除大坝。 在美国，自1980年代中期以来，由于人们对自由流动河流的生态价值的看法发生了变化，许多老化的水坝正被考虑拆除而不是更换。 拆除大坝可衡量的好处包括恢复自然波动的水位（水坝的目的通常是减少河流流量的变化），这可以增加鱼类多样性和改善水质（有关大坝影响的更多信息，参见水坝和水库）。 在美国西北太平洋地区，大坝拆除项目预计将增加鲑鱼的数量，鲑鱼被认为是关键物种，因为它在每年的产卵迁徙中将养分输送到内陆生态系统。 在其他地区，例如大西洋海岸，拆除大坝使其他产卵的溯河鱼类（出生在淡水中，一生中大部分时间生活在盐水中，然后返回淡水产卵的物种）得以返回。 一些最大的大坝拆除项目最近发生了，例如华盛顿州奥林匹克半岛的埃尔瓦大坝。 这些拆除项目构成的大规模生态实验将为计划拆除或建设的其他大坝项目提供宝贵的数据。

除了物理过程外，在修复项目中还必须考虑社会经济因素。 历史上，人类的行为在塑造生态系统方面一直很重要，对于决定恢复工作的成功也很重要。 由于恢复单个站点的成本可能涉及数百万美元，因此政府的支持是必要的。

环境修复

历史和现代污染对人类健康造成的危害要求采取清理措施。 补救措施旨在中和、遏制和/或清除污染化学物质。 目标是防止污染的扩散，或将其降低到不会对人类健康造成明显危害的水平。 很多时候，完全清除所有污染物在物理上是不可能的，或者在经济上是不可行的。 通常，专家和公众在清洁到底有多干净的问题上存在分歧。

许多社区都在努力寻找清理污染地区所需的资金和技术专业知识。 某些环境，例如棕地，可以很容易地进行修复。 棕地是废弃的工业或商业设施或破烂的城市地区，在重新开发之前需要清除污染。 其他地区，由于其面积或污染物的极端毒性，需要非常昂贵、复杂和长期的补救措施。 其中许多已被指定为超级基金网站。

超级基金场地是美国毒性污染最严重的地区。 污染不仅可能使场地本身过于危险而无法居住，而且经常会将有毒水平的污染物泄漏到周围的土壤、水或空气中。 超级基金网站的一个例子是纽约尼亚加拉大瀑布的爱情运河（图\(\PageIndex{b}\)）。 这条运河多年来一直是化学废物堆放场，然后在20世纪50年代被土壤覆盖并出售给城市。 随着时间的推移，在以前的垃圾场上建造了许多房屋和一所学校。 20 世纪 70 年代，暴雨提高了地下水位并将污染物带回地表。 居民注意到了难闻的气味，花园和树木变黑并死亡。 不久之后，出生缺陷、癌症和其他疾病的发病率开始急剧上升。 1977年，纽约州和联邦政府开始了补救工作。 建筑物被拆除，所有居民都被收购并重新安置，被污染的沉积物和土壤被挖掘，剩余的土壤和地下水经过处理和封锁，以防止污染进一步扩散。 该地点的补救活动现已完成。

图\(\PageIndex{b}\)：爱情运河。 资料来源：美国环境保护署

污染类型和受影响的介质（空气、水或土壤）决定了修复方法。 方法包括焚烧、吸收碳、化学方法或生物修复。 生物修复是指利用植物、细菌或真菌将污染物 “消化” 为无毒或毒性较小的形式。 所有这些方法往往既昂贵又耗时。

开垦和缓解

开垦涉及挽救退化栖息地的某些特征，但它可能无法完全恢复生态系统（图\(\PageIndex{c}\)）。 例如，不必在资源收集完毕后就放弃雷区，而是通过种植植被、重塑景观和改变水流方向来开垦雷区。 但是，开垦的土地仍然缺乏原始生态系统的许多特征，例如复杂的地形、花费数十或数百年才能生长的植被、土壤质量以及错综复杂的溪流网络。

图\(\PageIndex{c}\)：Seneca Yoast 煤炭曾经被清理完毕，准备开采（左）和开垦后（右）。 图片由皮博迪能源公司（CC-BY）提供。

有时，可以采取行动避免、减少或补偿环境损害的影响。 这种缓解措施是陆军工程兵团在施工项目期间采取的。 在施工开始之前，将原生植物从现场移走，然后移植到特殊的存放地点。 施工项目完成后，使用来自种植场的植物重新种植原生植物。 缓解措施的另一个例子可能涉及在一个地区建立或改善湿地，以补偿另一个地区允许的湿地损失。 缓解措施通常与恢复齐头并进。 德士古公司与环保组织和美国鱼类和野生动物管理局合作，将密西西比三角洲下游的500英亩农田恢复为底层硬木。 德士古因缓解新林地对空气质量的影响而获得了环境信贷。

归因

由 Melissa Ha 从以下来源修改：

• 保护生物多样性和案例研究——Matthew R. Fisher 的《环境生物学中的爱运河灾难》（获得 CC-BY 许可）
• OpenStax（获得 CC- BY 许可）保护普通生物学中的生物多样性
• 加州大学 College Pre p、加利福尼亚大学 College Prep（获得 CC-BY 许可）的 AP 环境科学问题和意见[1]。 在 CNX 免费下载。