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Zedler, j·B。,J. M. Doherty, and N. A. Miller. 2012. Shifting restoration policy to address landscape change, novel ecosystems, and monitoring.生态和社会 17(4):36。
http://dx.doi.org/10.5751/es - 05197 - 170436
合成,一个特殊的功能的一部分在北部地区生态修复
Zedler, j·B。,J. M. Doherty, and N. A. Miller. 2012. Shifting restoration policy to address landscape change, novel ecosystems, and monitoring.生态和社会 17(4):36。
http://dx.doi.org/10.5751/es - 05197 - 170436
转移修复政策应对景观变化,小说的生态系统和监控
1大学麦迪逊分校2美国大自然保护协会
文摘
政策指导生态修复需要的目标转向最小化生态系统退化的原因;导致不能消除或最小化,政策需要转向适应不可逆转的气候变化所带来的景观变化,氮沉降,改变水文、土壤退化和生物多样性下降。beplay竞技失去了多样性和生态系统服务的程度可以恢复取决于景观变化的程度和性质。湿地,发生在流域的基础开发农业和城市中心,多余的水的流入,沉淀物,和营养物质可以是永久性的,会严重挑战努力恢复历史服务,包括生物多样性支持。在这种情况下,下游湿地的历史状态将不会完全恢复原状。湿地恢复的政策应该是促进流域规划,其中湿地和高地恢复优先实现多个特定的生态系统服务。对于下游湿地,它现实的目标是提高氮去除矩阵和建立本地植物优势种,即那些促进而不是取代其他原住民。更加雄心勃勃的目标,如最大化多样性将适合less-altered,上游湿地。政策也应该呼吁适应性恢复和长期评估。对于大型网站和多个站点的一个给定区域内湿地类型,实验测试可以确定湿地支持高水平的生态系统服务的能力。 Once projects are underway, long-term monitoring of structural and functional indicators can characterize progress toward each objective. Managers can then learn which targets are unachievable based on data, not just opinion. Where an experimental treatment shows limited progress, practitioners would shift to more promising treatments and targets, thereby adapting restoration efforts to changing landscapes. Rather than ensuring duplication of historical conditions, an adaptive restoration framework allows practitioners to aim high while using field tests to identify unachievable targets and adapt ecological restoration to landscape change.
关键词:自适应修复;生物多样性的保护;生态修复;生态系统服务;景观改造;分水岭计划;湿地
介绍
景观变化遵循从人类发展(图1),农业、河流改道、蓄水池、活动似乎是不可逆转的。风景也改变的间接影响我们的人口增长,导致气候变化,空运的材料的沉积,生物多样性的损失(2005年生态系统评估报告)。beplay竞技景观体验更大的改变当当地条件与气候因素造成的灾难,例如,从一个高度一个下游湿地修改分水岭突然经历频繁的洪水和泥沙淤积,及其生物多样性急剧下降(Zedler 2010一个)。直接的人类的影响最为严重,在露天或露天开采,原生生物和自然基质仍然存在。即使不太严重的影响,如在咄咄逼人的植物物种的入侵,生态系统往往失去生物多样性(Stohlgren et al . 2011年)。虽然恢复前,less-degraded条件往往是一个理想的目标,给出的历史状态并不总是可以得到非生物条件和不可逆转的变化可用生物群(皮克特和帕克1994年,哈里斯等人。2006年,霍布斯et al . 2011年)。常见约束改变景观设置,干扰政权,入侵物种,生物多样性下降、水文状况、栖息地类型、土壤性质、地形、营养供应,减少种子银行,气候变化和沉积的氮和尘埃(Zedler 2000年,哈里斯等人。2006年,加洛韦等。2008年,普洛斯彼罗et al . 2012年)。beplay竞技未来的研究可能会解决一些恢复今天看起来无法解决的问题;同时,实际是现实,承认许多生态系统和恢复网站的小说,往往较少本地物种和外来物种,进而修改生态系统过程。小说的生态系统可能比一个更可持续的网站,需要不断的改造,以达到无法实现。
尽管改变景观意识的增强,一些科学家超出清单问题澄清如何改变政策改善修复(公司2011)。在最近的荟萃分析的论文关于恢复在13个期刊,只有不到10%的1582篇论文提到的政策,和几乎没有建议改善政策(Aronson et al . 2010年)。Tischew et al。(2010:477)推荐“计划、执行、监控的目标成就,和后续管理维护目标条件的补偿措施”的审查119年补充减排项目。政策来减轻对环境的影响提出了发展也需要加强(环境法研究所和美国大自然保护协会,未出版的手稿)。
当前政策和舆论引导规划者恢复历史条件,即使是高度受损生态系统不能完全恢复(Seastedt et al . 2008年,霍布斯et al . 2011年)。一种方法是选择参考站点并期望恢复结果属于范围的条件(崔Brinson 1993, 2004, 2007, 2011年公司)。一个隐藏的假设是,物种坚持参考站点在当前条件下可以恢复。然而,一些物种建立在不同条件下几十年前只有通过营养生长和持续。在圣昆廷湾,墨西哥,例如,一个专盐沼植物(的存在Arthrocnemum suberminalis)在沙地沙丘是无法解释的,直到侵蚀暴露的主根长几米深,潮湿的土壤,表明建立在盐沼和毅力沙子累积。如果再生利基市场(1977年Grubb)不能重现,restorationists不应指望重建物种需要发芽和早期发展的历史条件。
恢复政策也需要强调适当的评估和进步的客观判断,不仅意见。恢复过程,监测是一个长期的承诺。恢复需要几十年的时间在改变景观和不能完成(Moreno-Mateos et al . 2012年)。因为许多修复工作是社会公共资金资助,并提供可衡量的好处(雷伊Benayas et al . 2009年,阿伦森et al . 2010年),是时候让公共机构和非政府组织(ngo)更新生态修复的目标和评估,以适应变化的风景。
观众以科学为基础的重建政策很大,包括所有那些基金,规范,管理和法官恢复工作。在美国,湿地减排政策是由美国环境保护署(EPA)和美国陆军工程兵团,法官合规项目相对于初始需求和问题定期监管指导信件。湿地恢复在私有土地上由美国鱼类和野生动物服务(FWS)在其合作伙伴计划,和由美国自然资源保护服务其湿地储备计划,这是由农业法案。额外的修复工作是通过非政府组织如美国大自然保护协会(TNC)和鸭子无限。需要新的国家政策对湿地定期解决的环境法律研究所(环境法研究所和美国大自然保护协会,未出版的手稿)和国家研究委员会(例如,国家研究委员会湿地缓解2001)。关键的环境法律研究所项目关注恢复湿地,特别是缓解银行和流域规划。
政策调整恢复目标退化景观应该解决全球变化,改变了流域,退化的网站,和减少物种池,其中任何一个会阻碍努力扭转生态系统服务功能的下降,包括生物多样性支持。我们建议遵循从恢复研究和经验在沿海和内陆的风景,尤其是下游湿地(Zedler 2003、2010a、b)。
景观生态系统变化和小说
应对全球变化
不断升级的全球变化促使霍布斯et al .(2011)考虑传统恢复目标无法实现。三个全球变化,尤其是挑战修复工作是风暴的频率和强度增加,海平面快速上升,增加氮的数量和流动性(2005年生态系统评估报告)。这些全球压力相互作用和与其他压力,例如,风暴增加泥沙吸积(Schuerch et al . 2012),沉积率可能超过沿海洪水和风暴动员氮。冰岛的火山灰沉积普遍存在,尤其是来自火山赫克拉火山(Arnalds 2010)。融水洪水将这些存款,产生大量的沉淀物,干燥,导致地区沙尘暴(普洛斯彼罗et al . 2012年)。当前的目标是改善风和稳定的土壤恢复本地白桦(桦木属下毛竹)和柳树(柳树spp)林地900 - 1000 km²冰岛(~ 1%)。最易受侵蚀的基质是稳定播种牧草和施肥加速增长,与树中添加集群允许扩张(Aradottir 2007)。冰岛的研究人员已经尝试方法重建本地桦树森林在200 km²(Halldorsson et al . 2011年)。在提华纳河口,加州太平洋年代际振荡导致洞察极端风暴的影响。温和的天气~ 40年允许盐沼变得多样化,但是第二~ 30年的频繁的极端洪水导致沉降,窒息几公顷的湿地植被高,高位沼泽平原,减少了多样性。极端洪水和沉积1983年,其次是1984年干旱,不能为了短暂的植物物种在大多数的盐沼(Zedler和西2008、Zedler 2010一个)。尽管提华纳河口还有营养物去除能力,野生动物的支持,和文化服务,恢复不同盐沼不再是现实的。Restorationists旨在维持潮汐冲刷而接受而不是沼泽平原主要由pickleweed (Sarcocornia帕西菲卡)。恢复政策应该鼓励规划者考虑极端风暴的影响,洪水,干旱,加上序列的影响可能是灾难性的;想象这样的场景会恢复更现实的目标。极端事件的影响在短期内要远远大于渐进的温度和降雨量的变化。
沿海湿地进一步受到快速海平面上升的威胁。如果沉降提升海涂平原比海平面上升更快,在提华纳河口,潮汐的影响降低,干燥和盐沼经验,更多的盐水条件。如果沉降不跟上泛滥,沿海湿地被淹死。虽然它可能看起来是不可能恢复适应洪水的增加,欧洲人开发的政策管理调整与转移内陆湿地恢复努力弥补更频繁的洪水(溺水)的海岸线湿地(ABP海洋环境研究,在线调整管理指南:http://www.abpmer.net/omreg/default.aspx)。英国、德国和荷兰适应景观变化通过恢复沼泽地堤坝后面。
为恢复营养过剩造成很多限制。在化肥生产大幅增加,部分化石燃料燃烧,奶牛场,牲畜饲养场,和其他人类活动丰富了全球氮通过广泛传播的气态氨和氮氧化物(Galloway et al . 2008年,约旦等。2011年,戴维森et al . 2012年)。在农村和城市不透水表面,径流氮下游移动,在湿地积累,使植被变化。氮直接或间接的影响了本地植物通过加强侵略性的杂草,取代本地物种的分布(Bobbink et al . 2010年,Stohlgren et al . 2011年,福克斯et al . 2012年)。在美国,一些侵入性克隆禾草状的扩大生长地,取代所需的本地物种(德雷克斯勒和贝德福德2002年Frieswyk et al . 2007年)。计数器增加氮西南农业流域的瑞典,这个国家开始朝着一个目标增加12000公顷的浅,湿地植被(Arheimer et al . 2004年赫尔辛基委员会2003年,汉森等。2005年,Thiere et al . 2011年)。
大规模的森林恢复的例子在冰岛,沿着欧洲海岸线管理调整,在瑞典和湿地建设所有证明它是可行的减少全球压力的影响。虽然它总是好的政策来解决环境退化的原因,还需要提前计划的压力不能被删除。我们建议恢复政策强调防范气候变化,海平面,和氮加载(表1)。而不是旨在让时光倒流在高度退化的网站,我们还建议修复开始作为长期实验,目标历史目标,逐步排除那些不能实现。这种自适应方法(Zedler和卡拉威2003)需要的设计和优化实验,确定治疗方法,将该网站向想要的结果。初始阶段可能会测试物种和组合,可以建立和持续(Lindig-Cisneros和Zedler 2002年,Doherty et al . 2011年);第二阶段测试的好处可能增加地形异质性(如拉金et al。2008年,2009年)。然后,管理者将承诺长期评估进展和对新知识的过程,我们将在下面进行讨论。作为评估表明无法实现的目标,更现实的目标是采用和新的实验可能开始。自适应修复需要承诺无限期管理网站,而不是预测自我维生的早期结果。
解决分水岭变化
因为开发的水域继续排出多余的水的低质量,需要的是识别关键地方,区域,和类型的湿地恢复一个分水岭框架内(2001年国家研究委员会湿地缓解)。政策应促进战略流域规划,这样可能恢复原状的湿地是优先恢复根据他们提高生态系统服务的能力。利益相关者首先确定流域需求。加强流域功能、属性。框架是基于地图和定量分析前湿地,湿地,湿地恢复原状,并邻近高地的栖息地。生态系统服务将估计为每个湿地和流域历史损失和潜在收益可以映射。保护基金会(1988)开发的政策“不净亏损”的湿地,成为美国的政策在g·h·w·布什总统。这导致补偿性缓解,政策允许某种损失的湿地,以换取恢复或创造其他的湿地。而不是防止破坏湿地,被补偿现场湿地的影响类似。然而,一个专家小组(国家研究委员会湿地缓解2001)发现在实施这一政策的许多不足之处,并建议湿地恢复遵循流域计划(虽然很少存在时),这样分水岭需求将被满足更具战略性的方式比现场实物缓解。七年后,美国监管机构(EPA和美国陆军工程兵团)支持的建议,开始提供指导如何服从流域计划缺乏的情况下。
最近在流域规划湿地恢复下降沿光谱从一个基础广泛的决策框架规定结果为特定的网站(了环境法研究所和美国大自然保护协会,未出版的手稿)。2011年,过渡委员会自愿创建三个模型流域计划在威斯康辛州,乔治亚州和田纳西州。威斯康辛州的技术专家(米勒et al . 2012;箱1)齐心协力GIS数据来识别潜在的恢复原状的湿地和相邻高地栖息地说明恢复7个生态系统服务可以产生最大的收益。
框1:一个模型流域湿地恢复计划在五大湖地区。
新政策,使用分水岭规划方法在美国,由国家研究委员会推荐湿地缓解(2001),但直到2008年才得到监管机构的认可。然后,美国环境保护署和美国陆军工程兵团一个分水岭方法定义为“一个补偿性减灾决策支持分析过程的可持续性或改善水产资源的一个分水岭。它包括考虑流域的需求,以及位置和类型的补偿减灾项目解决这些需求”(最终规则,33病死率332.2/40 CFR 230.92)。最近审查现有的分水岭方法揭示广泛从实地决策框架的高度分析和说明性分水岭计划(环境法研究所和美国大自然保护协会,未出版的手稿)。2010年,美国大自然保护协会开始流域规划与主要合作伙伴(地方政府、监管机构、非政府组织和生态学家)。他们的方法瀑布中间的光谱:它旨在确定流域需求和识别机会修复来实现这些需求,同时保持灵活性为用户设置优先权基于个人目标。
米勒et al .(2012)的方法实现四个目标:它创建一个分水岭概要文件来帮助用户设定目标和确定sub-watersheds集中保护工作(图2);它标识的地方有最大的潜力提供生态系统服务的数组(图3);它强调wetland-upland连接重要野生动物;它符合国家野生动物行动计划。第一步是分析流域需要通过评估生态系统服务基于历史损失的变化范围和湿地的条件。Hydrogeomorphic特性被用来预测湿地服务提供的水平在两次sub-watersheds, 1800年代早期和现在的天,通过调整方法开发的达姆et al .(1991)和Tiner (2005)。相关损失由sub-watershed四个生态系统服务:水质改善,地表水供应,减轻洪水和碳封存。由此产生的分水岭概要文件可用于设置湿地服务目标和确定sub-watersheds服务能够产生最大的回报(图2)。
watershed-scale需求确定后,米勒et al。(2012)评估潜在的个人网站(可能现有的湿地和湿地恢复原状)提供多个生态系统和个人服务,即。,一个bility to abate flooding, improve water quality, supply surface water, protect shorelines, store carbon, and provide habitat for fish and wildlife (Fig. 3). Habitat services were established by the Wildlife Tool (Kline et al. 2006), which models areas likely to support target species based on known species requirements and field data on occurrences. Non-wildlife services were estimated based on opportunity (whether the site could provide the services), effectiveness (whether it would perform the service well), and significance (how much would people benefit). The resulting plan can be viewed interactively with other layers relevant to watershed restoration athttp://maps.tnc.org/DuckPenTool。
随着流域的变化,通过转换开放土地农场的农业和城市土地利用,水质将下降和下游湿地将会更加受到入侵物种威胁和多样性的损失。调整恢复努力实现预期的目标发展流域包括网站,每个生态系统服务的优先级可以更换或者减轻。这样的优先级地址景观生态系统变化和小说。新政策,使用分水岭规划方法在美国,由国家研究委员会推荐湿地缓解(2001),但直到2008年才得到监管机构的认可。然后,美国环境保护署和美国陆军工程兵团一个分水岭方法定义为“一个补偿性减灾决策支持分析过程的可持续性或改善水产资源的一个分水岭。它包括考虑流域的需求,以及位置和类型的补偿减灾项目解决这些需求”(最终规则,33病死率332.2/40 CFR 230.92)。最近审查现有的分水岭方法揭示广泛从实地决策框架的高度分析和说明性分水岭计划(环境法研究所和美国大自然保护协会,未出版的手稿)。2010年,美国大自然保护协会开始流域规划与主要合作伙伴(地方政府、监管机构、非政府组织和生态学家)。他们的方法瀑布中间的光谱:它旨在确定流域需求和识别机会修复来实现这些需求,同时保持灵活性为用户设置优先权基于个人目标。
米勒et al .(2012)的方法实现四个目标:它创建一个分水岭概要文件来帮助用户设定目标和确定sub-watersheds集中保护工作(图2);它标识的地方有最大的潜力提供生态系统服务的数组(图3);它强调wetland-upland连接重要野生动物;它符合国家野生动物行动计划。第一步是分析流域需要通过评估生态系统服务基于历史损失的变化范围和湿地的条件。Hydrogeomorphic特性被用来预测湿地服务提供的水平在两次sub-watersheds, 1800年代早期和现在的天,通过调整方法开发的达姆et al .(1991)和Tiner (2005)。相关损失由sub-watershed四个生态系统服务:水质改善,地表水供应,减轻洪水和碳封存。由此产生的分水岭概要文件可用于设置湿地服务目标和确定sub-watersheds服务能够产生最大的回报(图2)。
watershed-scale需求确定后,米勒et al。(2012)评估潜在的个人网站(可能现有的湿地和湿地恢复原状)提供多个生态系统和个人服务,即。,一个bility to abate flooding, improve water quality, supply surface water, protect shorelines, store carbon, and provide habitat for fish and wildlife (Fig. 3). Habitat services were established by the Wildlife Tool (Kline et al. 2006), which models areas likely to support target species based on known species requirements and field data on occurrences. Non-wildlife services were estimated based on opportunity (whether the site could provide the services), effectiveness (whether it would perform the service well), and significance (how much would people benefit). The resulting plan can be viewed interactively with other layers relevant to watershed restoration athttp://maps.tnc.org/DuckPenTool。
分水岭的计划还可以包括一个实验组件如配对流域有或没有主要的修复工作然后在水域的水质采样外流。过渡委员会发起这样一个项目以300000 - ha麦基诺厚河在伊利诺斯州中部的分水岭。鼓励土地所有者在一个分水岭恢复湿地在美国保护储备计划和使用绿色种植冬季覆盖作物等方法占用土地,氮和磷。水在流成为清洁比在一个没有绿色的搭配分水岭方法(例如,http://www.nature.org/ourinitiatives/habitats/riverslakes/
placesweprotect / mississippi-river-priority-site-mackinaw-river.xml和http://www.nature.org/ourinitiatives/regions/northamerica/
美国伊利诺斯州/ / placesweprotect / the-mackinaw-river-watershed.xml)。采样水好几年之前和之后的恢复将提高统计能力(施密特和Osenberg 1996)。这种潜力存在一个大型流域复杂的威斯康辛州的绿湾(框1)。
解决小说的生态系统
恢复网站的小说,他们有条件和物种与历史上的生态系统。现场条件恢复光谱的一端(Zedler 1999)生态系统只有轻微的损伤,比如,一个shrub-invaded稀树大草原可能恢复使用控制燃烧。另一端是我的尾矿,布拉德肖(1983、1987)问生态生态系统理论可以帮助土地管理者重新组装,从而启动恢复生态学领域。矿山尾矿不仅缺乏历史植被和土壤,但他们的基质成为有毒当尘封的材料暴露在空气中,如硫酸盐转化为硫酸。今天的restorationists需要考虑压力和机会的独特组合,在每一个高度退化的网站,目标高,测试来确定可行的目标,然后相应地调整目标和评估。如果不修复前的状态,然后呢?我们建议规划者首先确定严重的约束,然后确定一个范围的目标,从简单的植被,中间状态的原生植物和动物,完全恢复了生物和非生物条件。结果可能是小说的生态系统,可能类似于生态系统的引用,但与更少的物种在新组合和服务比历史上发生少。有些人可能会认为这种方法开启了大门新靶点的范围过广,但我们建议努力保留选择属性的客观的历史条件。Seastedt et al。(2008)表明,管理者的目标是最大化基因型的多样性,物种和生态系统功能。随后,霍布斯et al。(2011)和布洛克et al。(2011)提出干预汇市,以维护或修复生态系统和生态系统服务,包括生物多样性的保护。政策适应性恢复会接受这些目标理想,没有期待击中靶心。然后,experiment-based通过结构化方法的自适应修复,从业者可以排除无法实现目标并接受较小的结果(表1)。
阶段性实地研究带领美国鱼类和野生动物管理局法官的重新引入濒危植物在淡水沼泽符合缓解需求(框2)。第一次尝试重建盐沼鸟的喙(Cordylanthus maritimusssp。maritimus)发生在缺乏足够的传粉者的网站,所以研究人员转移到一个区域与合适的授粉筑巢的栖息地,这使得植物繁殖。此外,美国鱼类和野生动物管理局认为濒危轻盈的克拉珀铁路嵌套的栖息地(Rallus longirostris levipes)是无法实现,因为实验解释了为什么这个网站不能产生高网茅的濒危鸟类喜欢筑巢。政策,要求自适应修复框架可以节省时间和金钱允许restorationists定向努力实现具体目标更合适的网站。
框2:淡水沼泽在圣迭戈湾,一个高度退化的网站,遇到了两个三个恢复的目标。
1984年,加州运输局扩大美国高速公路5,导致影响三个物种的栖息地受美国保护濒危物种法案:加州燕鸥(胸骨antillarum browni),小鱼的候鸟,饲草河口渠道;盐沼泽鸟的喙,寄生于常年的一年生植物,high-marsh植物;居民和轻盈的克拉珀铁路盐沼鸟。补偿缓解始于1984年,以及监测和研究在1988年加入了诉讼导致进一步的工作。这个城市/工业区是高度退化,遗迹,出土的沼泽,垃圾填埋场,港口设施,一个废弃的铁路,和一个装甲防洪通道(图4)。沙泥湾的航运通道的战利品发掘创造渠道燕鸥觅食和潮间湿地克拉珀铁路嵌套的栖息地。太平洋河口研究实验室(PERL)向美国鱼类和野生动物管理局提供的数据来判断。要求燕鸥觅食了前三年的评估(威廉姆斯和Zedler 1999),和盐沼泽鸟的喙在第二次努力,重新建立实验表明授粉后限制和相邻的高地需要支持地面筑巢的蜜蜂(帕森斯和Zedler 1997)。
唠唠叨叨的铁路,美国鱼类和野生动物管理局需要七个潜在范围但不要求rails占领他们。美国鱼类和野生动物管理局为每一个潜在的活动范围,设置八个目标为避难所风暴潮将波及的地区,两个两个的mid-marsh喂养的领土,为低平沼泽和四个嵌套区域(图5(左)。每个目标都必须满足特定标准连续三年。一个关键标准是高网茅(摘要foliosa树冠必须自立。,而不是依赖施肥。
轻盈的要求合铁路并不满足。田间试验表明,氮添加网茅高度增加,但是桑迪疏浚破坏太漏氮积累;一旦受精停止,带状草地树冠成为短(Lindig-Cisneros et al . 2003年)。同行评议的出版物从PERL记录短带状草地的模式和原因,帮助美国鱼类和野生动物管理局认为克拉珀铁路回家范围在这个网站无法实现。美国鱼类和野生动物管理局成立一个点球相反,即删除从附近的残余盐沼,填补细带状草地土壤可以支持高。
初始政策有远见,需要一个科学依据评判结果:成就标准(水平为每个属性)被指定,必须自我维持的高网茅,评估报告的细节。同样,没有授权结果保密。三个缺点的初始政策成为明显的10年期间,评估项目:抽样方法没有指定,没有自适应修复框架,和评估期只有3年,项目的支持者决定何时启动时钟。PERL纠正前两个缺点提出了地面和遥感项目的支持者,美国鱼类和野生动物管理局批准的方法。此后,需要不断的评估结果和决策,美国鱼类和野生动物管理局导致自适应修复。PERL发起的年度会议,提出了评估数据,建议,和促进下一步的协议,包括实验测试的因果关系。田间试验表明如何满足所需的标准和在新的努力。
1984年,加州运输局扩大美国高速公路5,导致影响三个物种的栖息地受美国保护濒危物种法案:加州燕鸥(胸骨antillarum browni),小鱼的候鸟,饲草河口渠道;盐沼泽鸟的喙,寄生于常年的一年生植物,high-marsh植物;居民和轻盈的克拉珀铁路盐沼鸟。补偿缓解始于1984年,以及监测和研究在1988年加入了诉讼导致进一步的工作。这个城市/工业区是高度退化,遗迹,出土的沼泽,垃圾填埋场,港口设施,一个废弃的铁路,和一个装甲防洪通道(图4)。沙泥湾的航运通道的战利品发掘创造渠道燕鸥觅食和潮间湿地克拉珀铁路嵌套的栖息地。太平洋河口研究实验室(PERL)向美国鱼类和野生动物管理局提供的数据来判断。要求燕鸥觅食了前三年的评估(威廉姆斯和Zedler 1999),和盐沼泽鸟的喙在第二次努力,重新建立实验表明授粉后限制和相邻的高地需要支持地面筑巢的蜜蜂(帕森斯和Zedler 1997)。
唠唠叨叨的铁路,美国鱼类和野生动物管理局需要七个潜在范围但不要求rails占领他们。美国鱼类和野生动物管理局为每一个潜在的活动范围,设置八个目标为避难所风暴潮将波及的地区,两个两个的mid-marsh喂养的领土,为低平沼泽和四个嵌套区域(图5(左)。每个目标都必须满足特定标准连续三年。一个关键标准是高网茅(摘要foliosa树冠必须自立。,而不是依赖施肥。
轻盈的要求合铁路并不满足。田间试验表明,氮添加网茅高度增加,但是桑迪疏浚破坏太漏氮积累;一旦受精停止,带状草地树冠成为短(Lindig-Cisneros et al . 2003年)。同行评议的出版物从PERL记录短带状草地的模式和原因,帮助美国鱼类和野生动物管理局认为克拉珀铁路回家范围在这个网站无法实现。美国鱼类和野生动物管理局成立一个点球相反,即删除从附近的残余盐沼,填补细带状草地土壤可以支持高。
初始政策有远见,需要一个科学依据评判结果:成就标准(水平为每个属性)被指定,必须自我维持的高网茅,评估报告的细节。同样,没有授权结果保密。三个缺点的初始政策成为明显的10年期间,评估项目:抽样方法没有指定,没有自适应修复框架,和评估期只有3年,项目的支持者决定何时启动时钟。PERL纠正前两个缺点提出了地面和遥感项目的支持者,美国鱼类和野生动物管理局批准的方法。此后,需要不断的评估结果和决策,美国鱼类和野生动物管理局导致自适应修复。PERL发起的年度会议,提出了评估数据,建议,和促进下一步的协议,包括实验测试的因果关系。田间试验表明如何满足所需的标准和在新的努力。
适应生物多样性下降
当风景失去生物多样性,生态系统功能损失经验,如果不是在生态系统服务,然后至少在弹性,即。,从干扰中恢复过来的能力(2005年生态系统评估报告)。有许多例子在加州沿海,<历史湿地面积的10%,和所有剩余站点是退化。濒临灭绝的盐沼鸟的喙(2盒)和一种罕见的多汁,年度pickleweed (蓬子bigelovii),在裸露的空间和帮助稳定土壤,但都是一年生植物,它们的种子必须在何时何地有可用树冠空缺。传播是限制;只有四分之一的南加州24盐沼维持这些物种的数量。政策来管理生态系统多样性下降应该呼吁保留和恢复必要的栖息地和物种在四个关键领域:历史上,发生在网站在网站历史上才出现,但可能是可实现的,在遗迹附近的站点数量,在靠近另一个网站(表1)。
政策还应该阻止铅字优势种,并呼吁的建立矩阵的初始种植优势种(Frieswyk et al . 2007),可以覆盖站点,同时允许其他本地植物共存。在不同植被既不容易也不便宜的建立,人们很容易专注于一个积极主导,例如,在加州pickleweed盐沼和加拿大bluejoint (Calamagrostis黄花在威斯康辛州)湿草地。都可以迅速覆盖裸露的基板,但由于他们强大的铅字优势种,将减少机遇实现多样的植被。两个常见的矩阵优势种,能迅速覆盖裸露的地面没有阻碍其他物种发生盐沼黛西(Jaumea carnosa在盐沼(小笠原和Zedler 2008)和草丛莎草(苔属植物一成不变在中西部湿草地(Frieswyk et al . 2007年)。一旦矩阵物种已经很成熟,可以添加额外的物种在阶段性实验种植。
关心稀有物种的遗传多样性下降引发了一场辩论:环保人士应该保存在本地适应性基因型和收集勉强为了恢复或应该广泛收集确保人口能够重建中引入的基因来自多个供体数量?范德Mijnsbrugge et al。(2011)建议域种子集合将取决于恢复目标,重新引入的稀有物种来自当地的来源,和重新引入更常见的干扰网站来自地区类似的区域内的环境条件。在淡水沼泽,美国鱼类和野生动物管理局同意,濒危物种的繁殖体盐沼泽鸟的喙应该来自最近的人口,提华纳河口,大约15个亚类的物种。实际上,引入人口证明是多样化不亚于捐赠者人口(Helenurm和帕森斯1997年)。
评估进展不断变化的风景
修复工作开始之前,需要一个长期的支持者承诺,不仅仅是一个一次性的工作。最古老的恢复项目始于1934年威斯康辛大学麦迪逊分校的植物园(无花果。1、盒3)。努力继续在应对78年之后新的压力,尤其是城市径流和侵入性植物。虽然政策呼吁城市径流在植物园转移,这是不切实际的地势较低的486公顷的网站景观位置。满足国家规定~ 7公顷的植物园土地被转换为雨水蓄水池,和周围的小平台需要不断地除草。长期需要高度退化的网站自适应方法来实现预期的目标;这需要长期的评估和进步的客观判断。
盒3:一个78岁的草原恢复对景观变化。
威斯康辛大学麦迪逊分校的植物园始于1934年,当时农村土地致力于恢复威斯康辛州植物群落的例子。恢复以前的栽培马牧场的高草草原开始实验用种子种植,草原干草,进口草皮。在1940 - 1955年,额外的种植和试验燃烧增加本地植物多样性(柯蒂斯1948年Partch,科克伦et al . 2006年)。燃烧控制是一个早期的对景观变化的反应;它反击灭火在农村/城市周围地区。1962年,草原支持> 150种和约翰·柯蒂斯命名。作为他们不透水表面扩展,城市地区和更少的降雨渗透和更多的雨水流入柯蒂斯草原五植被调查(图1)。在1951年和1976年之间显示低地区接收城市径流控制杂草和湿草原物种(凯特和科塔姆1984)。限制流入,经理挖掘1969年雨水流入附近的池塘;随后,流出了一条小溪。在流,一个地下粘土层扣押雨水~ 0.4公顷(斯泰尔斯et al . 2008),草芦(这将季)成为主导。目前,29-ha柯蒂斯草原有0.4公顷保留池塘,溪流,~ 7公顷的湿地(图6)。
2011年,草本湿地栖息地柯蒂斯草原支持37本地物种;两个(草丛莎草和加拿大bluejoint)发生频率最高生物量开枪。然而,湿地平均只有4.8±2.7种/ m²,这是类似于其他湿地水文扰动和草芦入侵(克尔彻et al . 2004年)。第三个最丰富的物种在柯蒂斯草原湿地草芦。这入侵物种反应强烈充足的氮和积水,取代本地物种,很难根除(绿色和Galatowitsch 2002,克尔彻et al . 2007年,希利和Zedler 2010)。
历史条件下不恢复原状。不透水基础设施(屋顶、道路等)的上游柯蒂斯草原(图1右)不能逆转,和营养丰富的雨水流入将继续永久,即使上游邻居安装浅洼地捕捉径流来源(也就是说,屋顶、人行道、车道;通常被称为雨水花园),使用较少的肥料。解决景观变化涉及到接受潮湿条件和承认这个网站是一个prairie-wetland马赛克。植物园可以继续追求高原生植物多样性,研究价值,教育,娱乐,和美感。成分数据表明,更多元化的莎草草地是一个可行的修复目标~ 7-ha湿地。实现这个新目标需要控制草芦和未来的任何入侵者,加上16个物种的物种的目标/ m²,当地的平均水平参考站点(克尔彻et al . 2004年)。
实现多样化的芦苇草甸的挑战是氮富集,这就增加了大量的入侵者,取代土著(克尔彻et al . 2007年,戴维森et al . 2012年)。在威斯康辛州,雨水监管机构通常旨在控制悬浮物和颗粒磷(P)使用保留的池塘。蓄水池解决沉积物和附加P但不要删除足够保护下游湿地氮(N)。浅,植物的池塘会促进脱氮的溶解N(汉森等。2005年,柯林斯et al . 2010年)。保留池塘柯蒂斯草原管理与紧急深沼泽植被和充足的根促进反硝化作用。这样做需要政策转变远离深池塘陷阱P或监管方差为这个特定的网站。这也将适应景观变化。
项目的支持者,如资金来源、利益相关者和实践者都觉得有必要声称他们恢复努力是成功的,虽然成功很少定义和失败很少被提及(Zedler 2007)。毫不奇怪,一个荟萃分析240年恢复结果基于作者的观点认为恢复快速和相对容易,即使几乎一半的生态系统和响应变量没有恢复研究时期内(琼斯和施密茨2009)。以后621恢复湿地的荟萃分析发现相反,“目前恢复湿地恢复后的练习往往是缓慢和不完整,”根据数据显示,恢复网站平均低26%的结构属性,特别是植物群落和功能属性降低23%,尤其是土壤碳储存(Moreno-Mateos et al . 2012:6)。威斯康辛大学麦迪逊分校的植物园始于1934年,当时农村土地致力于恢复威斯康辛州植物群落的例子。恢复以前的栽培马牧场的高草草原开始实验用种子种植,草原干草,进口草皮。在1940 - 1955年,额外的种植和试验燃烧增加本地植物多样性(柯蒂斯1948年Partch,科克伦et al . 2006年)。燃烧控制是一个早期的对景观变化的反应;它反击灭火在农村/城市周围地区。1962年,草原支持> 150种和约翰·柯蒂斯命名。作为他们不透水表面扩展,城市地区和更少的降雨渗透和更多的雨水流入柯蒂斯草原五植被调查(图1)。在1951年和1976年之间显示低地区接收城市径流控制杂草和湿草原物种(凯特和科塔姆1984)。限制流入,经理挖掘1969年雨水流入附近的池塘;随后,流出了一条小溪。在流,一个地下粘土层扣押雨水~ 0.4公顷(斯泰尔斯et al . 2008),草芦(这将季)成为主导。目前,29-ha柯蒂斯草原有0.4公顷保留池塘,溪流,~ 7公顷的湿地(图6)。
2011年,草本湿地栖息地柯蒂斯草原支持37本地物种;两个(草丛莎草和加拿大bluejoint)发生频率最高生物量开枪。然而,湿地平均只有4.8±2.7种/ m²,这是类似于其他湿地水文扰动和草芦入侵(克尔彻et al . 2004年)。第三个最丰富的物种在柯蒂斯草原湿地草芦。这入侵物种反应强烈充足的氮和积水,取代本地物种,很难根除(绿色和Galatowitsch 2002,克尔彻et al . 2007年,希利和Zedler 2010)。
历史条件下不恢复原状。不透水基础设施(屋顶、道路等)的上游柯蒂斯草原(图1右)不能逆转,和营养丰富的雨水流入将继续永久,即使上游邻居安装浅洼地捕捉径流来源(也就是说,屋顶、人行道、车道;通常被称为雨水花园),使用较少的肥料。解决景观变化涉及到接受潮湿条件和承认这个网站是一个prairie-wetland马赛克。植物园可以继续追求高原生植物多样性,研究价值,教育,娱乐,和美感。成分数据表明,更多元化的莎草草地是一个可行的修复目标~ 7-ha湿地。实现这个新目标需要控制草芦和未来的任何入侵者,加上16个物种的物种的目标/ m²,当地的平均水平参考站点(克尔彻et al . 2004年)。
实现多样化的芦苇草甸的挑战是氮富集,这就增加了大量的入侵者,取代土著(克尔彻et al . 2007年,戴维森et al . 2012年)。在威斯康辛州,雨水监管机构通常旨在控制悬浮物和颗粒磷(P)使用保留的池塘。蓄水池解决沉积物和附加P但不要删除足够保护下游湿地氮(N)。浅,植物的池塘会促进脱氮的溶解N(汉森等。2005年,柯林斯et al . 2010年)。保留池塘柯蒂斯草原管理与紧急深沼泽植被和充足的根促进反硝化作用。这样做需要政策转变远离深池塘陷阱P或监管方差为这个特定的网站。这也将适应景观变化。
政策应该呼吁恢复清晰评估进展基于定量数据和客观判断的结果。随着历史目标越来越难以实现和修复资金变得稀少,restorationists仍然可以描述程度的进展,突出目标得到满足和每个目标的比例仍在追赶。公众可以继续冠军努力维持生物多样性和生态系统服务。
在自适应修复框架中,甚至一个未满足的目标代表着进步,因为它触发向前一步,即,将资源转向更有前途的方法。在提华纳河口,现场试验表明,昂贵的种植pickleweed作为营养繁殖体并不是必要的。这种广泛的物种建立在光秃秃的泥浆在冬天容易传播的种子(Lindig-Cisneros和Zedler 2002)。盒子在一个更加复杂的例子(2),一个时间埋葬的实验表明,氮之外无法提供所需的自我维持的树冠高大的带状草地(Lindig-Cisneros et al . 2003年)。没有科学,徒劳的努力将继续下去。
政策应该随着时间的推移,呼吁恢复进展进行评估框架,适用于评估自我维生。长期管理至关重要,可能超过25年Tischew et al。(2010)提出的湿地缓解网站,与基金拨出杂草控制、燃烧,规定自适应修复的种植和其他方面。在淡水沼泽(2盒),种子的鸟喙的人口需要监测是三年,在此期间人口扩张,也没有规范,人口是难以为继的。在第四年,它坠毁(Zedler 1998),但没有报告(j . b . Zedler个人观察)。根据美国科学政策缓解需求濒危物种法案将会保留判断直到研究表明为什么人口是或不是可持续的。它将清楚,继续努力遵守缓解需求。
如果一个项目没有达到预期,人们很容易认为它最终将实现这一目标是否在正确的轨迹。然而,多个属性并不一定会遵循同样的路径(Zedler和卡拉威1999)。必须清楚所有规定标准必须满足项目符合要求。虽然有巨大的政治压力证明克拉珀铁路栖息地恢复兼容,因为大部分的八个标准得到满足大多数提出的七家范围(2盒),美国鱼类和野生动物管理局要求清楚所有8个标准必须满足在所有七个家庭范围,和高网茅必须自立,即。,而不是依赖于氮之外。
自适应修复是开放式的,无限期地持续下去,并不能保证最终的自我维生。一个生态系统具有长时间主导可能不会达到成熟一个世纪。例如,(长叶松松果体palustris)300年住在格鲁吉亚的潮湿的热带稀树草原。在一段长期的自适应方法,教徒et al .(2007)学会压制火~ 10年而幼苗长叶松建立和开展燃烧之后来维持一个多样化的林下叶层的农村景观缺乏野火。同样,柯蒂斯草原(盒3)总是需要控制燃烧的城市景观,也缺乏野火。
长期评估能帮助研究人员确定在哪里以及如何能够维持生态系统及其服务受到景观恢复的变化在全球、分水岭,网站,物种尺度。科学数据促进进步的客观判断。通过自适应修复,从业人员可以调整目标和景观变化的努力。
结论
在多尺度景观变化的脸,我们建议政策制定恢复目标和评估结果在长期适应修复程序。Restorationists可以迎接挑战的改变地球的条件下,流域,网站,和物种。政策将直接规划者有远见,能够识别约束在多个空间尺度上,能够设定目标可能无法实现,需要认识到当目标无法实现,并能适应环境变化。自适应修复结合学习和恢复。首先,规划设置多个,明确的目标。他们建议替代方法来实现每一个目标,然后实现田间试验现场和使用特定的标准来评估结果客观。实验允许项目人员确定为什么关键目标没有按期完成。目标判断无法实现留出,替代目标是探索和选择。结果表现为程度的进步,基于数据,而不是主观的意见。
确认
我们感谢美国环保署大湖恢复计划(GLOOE067-0)和地球岛研究所资助研究和乔伊斯基金会资助流域规划。我们感谢我们的研究团队(s . Loheide a·汤普森j·米勒,Prellwitz)和合作者在威斯康辛州的自然资源,美国大自然保护协会和环境法律研究所(t . Bernthal j .瓦格纳·m·格林·g·卡斯珀,j·克莱恩和j·威尔金森)。
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