第五章 城市生态系统的生物环境.ppt

第五章城市生态系统的生物环境,城市生态系统中的生物环境重点是指城市中的动物植物微生物,第一节城市植物,城市植物虽少，但在维持城市生态系统的平衡方面仍然起着重要作用。城市化深刻改变了城市地区的环境条件，城市地区的植物，无论是种类成分和群落与周围农村空旷地区有差别。,一、城市植物区系1.城市植物区系植物区系（flora）是指一定地区范围内全部植物的分类单位，包括所有的科、属和种的数量。或：一个地方的全部植物名录,城市植物区系是包括城市化地区所有的植物，包括他们的种属成分，地理成分和历史成分进行分析。城市植物区系的联系与地理位置有关与城市化的面积、程度、特别是环境的污染有关,2.城市植物区系的表现城市对植物区系的影响主要表现在：（1）乡土植物的种类减少。人为活动致使很多乡土植物不能适应城市的生境而消失或退出城市。,（2）人布植物（anthropochore）增多。人布植物是随着人类活动而散布的植物，诸如农作物和杂草，也包括了人类有意或无意引入，后来逸出野生化了的植物，称为归化植物（alien,naturalizedplants）。可以把人布植物百分率（归化率）作为评判城市化程度的一个指标。,（3）植物种类增多。例如Sukopp对西柏林的研究所得到的结论(5-3)。认为由于城市景观多样性的增高，具有不同用途的开畅空间、不同结构居民点的存在，为各种植物的分布提供了生长地点，而且人布植物的种类也开始增多。这些效果使城市植物的种类增多。,（4）植物的生态习性发生改变。例如在比较了城市植物与乡土植物的生态指示值以后，发觉城市植物的光照、温度、喜硝（氮肥）、土壤反应和大陆度的指示值均较高，温度指示值较小。即城市植物对光照、温度、氮肥、土壤pH值要求较高，对水分的要求较低更为耐旱。,3.城市植物的适应能力分类植物对城市环境的适应能力是不同的，Wittig等人（1985）在研究了13个中欧城市植物分布的基础上，曾按照植物对城市环境的适应能力把植物划分为以下5类。（1）极嫌城市植物（highlyurbanphobplant）：在城市里完全看不见或只有极少例外可在市区见到的植物，它们多是一些在贫营养水体、未受污染环境中生长的植物。,(2)中度嫌城市植物（moderatelyurbanphobPlant）：主要生长在城市内空旷地区或特殊生境（如大公园、大别墅内）的植物。(3)中性城市植物(Urbanneutralplant):在城市内和城市外都能分布的植物。,(4)适生城市植物（moderatlyurbanophilplant）：广泛分布在城市建成区内的植物，但在郊区也可以看到。(5)极适生城市植物(highlyurbanophilplant):几乎限于城市建成区内生长的植物，在郊区只是偶尔见到极少数个体。,二、城市植被,1.城市植被植被（vegetation）是地面上生长着的植物总称，它使地球表面披上一层绿色的覆盖。植物在地面上的生长并不是孤立的、杂乱无章的，在一般情况下，总是成群生长，出现在有联系的种类组合中，特称之为“植物群落”(plantcommunity)，因此，一地的植被又是由许多群落所组成。,城市植被包括城市内一切自然生长的和人工栽培的各种植被类型,2.城市植被的特点,覆盖率低，这是因为城市地区土地利用结构改变的缘故。这是最显著的特点。群落类型也有改变，并多呈孤岛状分布，总的特征是自然群落比例少，人工、半人工群落的比例增加。出现一些城市中特有的群落类型，如耐践踏的植物群落、一年生宅旁杂草群落、多年生宅旁高秆杂草群落、草坪群落以及墙面屋顶群落等,上海市青浦区城市规划(部分),湖北黄石磁湖经济开发区,3.植被与城市生境类型（1）栽培度：Bornkamm(1988)用栽培度（gradeofhemorobiosis）来表示人类对植被的影响程度，并借此确定城市的生境类型。,温带森林气候中的栽培度,用这种等级可以半定量地确定植被因人为影响而远离自然植被的程度。植被的栽培度愈高，它们愈不遵循自然演替规律，因此就需要更多的能量输入才能维持它们的存在。在上述等级系列中，变化最剧烈的是5级和6级，到6级时已不打算再栽培任何植物了。,（2）人为活动影响程度根据人为活动对植被影响的强度，可以把城市植被分为：人工栽培群落（artificialplantedunities）残存自然群落（naturalcommunities）城市杂草群落(urbanweedcommunities)：是城市化后，不受人的意识支配而出现的植物群落。,都江堰市的一个十字路口,三、城市植被的作用,评价城市的环境质量，植被覆盖率是一个重要的指标。城市植被作用可归纳为以下：1.改善气候：夏季降温，冬季温高；增加空气湿度；降低风速；与类型、结构、面积有关。2.净化空气：光合作用：1个城市居民需要10平方米森林或50平方米的草地；吸收污染物，净化空气；,3.降低噪声：隔音和吸音，视宽度、高度、形状、种类组成而有差别。如乔灌配合，效果好。4.防灾减灾：茂密森林有防火效果，防地震、森林对暴雨、河流泛滥、滑坡、崖崩有防护效果5.保健卫生：森林浴，净化空气、减少噪声、分泌杀虫物质等6.心理健康：舒适与惬意、创造、想象力、热爱生活7.观赏游憩：环境美的组成，多样性的美，人格、性格、文化；观赏游玩、纳凉散步、体育锻炼等,四、植物对城市环境的指示意义,1.指示环境植物的生长、发育受环境影响，因此可以利用植物生长、发育、分布等变化推测环境的状况，即植物指示环境的作用。,苔藓及地衣种类和数量的减少或消失可以指示空气中SO2的污染程度,2.城市环境分区（1）物候分区：城市中植物物候期的差异也可用来进行城市环境的分区（2）植物受害情况分区：从质（长势、健康程度、开花现象）和量（叶面积、叶重量、树干直径、树高等）进行区分（3）污染物浓度分区：根据植物体内所含污染物浓度,第二节城市动物,城市动物是城市生态系统中的消费者。城市化过程使自然环境发生深刻的改变，不可避免地:1.引起当地野生动物种类和数量发生变化。开阔空间的丢失，以及作为食物来源与隐蔽条件的植被受到破坏，都是导致城市野生动物种类减少的主要原因。人类活动的强烈干扰、污染和交通噪声是野生动物消失的另一个重要因素。其中对环境变化特别敏感的鸟类，受到的影响尤为明显。但是2.某些能忍受环境变化，并能与人伴生（companion）的有害动物，变得更加适应城市生态环境，如家栖鼠（commensalrodents）、蜚蠊（cockroach）等。,城市动物区系(urbanfauna):是指在城市范围内全部动物种类的组成，包括脊椎动物与无脊椎动物。,一、城市小型兽类区系与群落城市小型兽类主要以家栖鼠为主，其他种类还有：鼬（Musteal）、狸（Nyctereutes）、狐（VulpesVulpus）等。城市家栖鼠，包括褐家鼠（Rattusnorvegicus）、小家鼠（Musmusculus）和黄胸鼠（Rattusflavipectus）等，主要栖息在各类建筑物及仓库等场所。,原来栖息在该地的狐、狸、鼬、野兔（Lepus）及农田鼠类等许多小型哺乳动物随着城市的扩大而迅速向外退却。如东京的狸（Nyctereutesprocyonoides）、鼠及兔的分布区的变化能适应城市生活环境的动物，可在城市中生存繁衍，形成城市的动物群落。在野生小型兽类中，唯一能在城市中定居繁衍的只有鼠类。,城市中各种动物种群的空间分布都呈现一定的格局（distributionpattern），主要有聚集分布（clumpeddistribution）、均匀分布（uniformdistribution）和随机分布（randomdistribution）等（图510）,二、城市鸟类的区系与群落,城市鸟类种类组成变化也十分明显。城市化造成环境改变，导致鸟类种类减少和组成的改变。上海地区的鸟类（包括亚种）原有335种，占到全国鸟类种数13以上，现在市区既见不到黄鹏踪影，黄浦江及苏州河上空的鸥群也早已消失（上海市环境保护局，上海市野生动物保护协会，1986）。,对环境变化特别敏感的鸟类，受到城市化的影响非常明显,栾晓峰等(2004)对上海市农耕区鸟类进行调查，鸟类物种丰富度与荒地面积呈显著正相关，与环境污染程度呈显著负相关，与林地面积、人口密度、水体面积等相关不显著。提示荒地对鸟类多样性非常重要。,20世纪60年代初对兰州市鸟类调查发现，市郊有鸟类185种，时过20年，随着环境发生巨变，鸟类种类减少到114种（陈鉴潮等，1984）。武汉地区原有鸟类282种及亚种，到20世纪70年代常见种类仅存126种，其中繁殖鸟62种，冬候鸟49种，旅鸟15种，这显然与市区内原有自然景观遭受持续性的破坏有关（胡鸿兴，1984）。北京城区20世纪30至40年代，曾有4种鹭科（Ardeidae）鸟类在劳动人民文化宫（太庙）内的树上筑巢，在北海和中南海也记录到雁形目（Anserifopmes）中的雁鸭类有19种栖息生存，但到60年代，上述地区的这些鸟类就已绝迹（郑光美，1962）。到80年代，北京城内原来分布较普遍的一些大中型鸟类，如斑鸠（Streptopeliaorientalis）三宝鸟（Eurystomusorientalis）、黑卷尾（Dicruruscmacrocercus）、黑枕黄鹏（Orioluschinensis）等也基本绝迹，原来数量较多的灰喜鹊（Cyanopicacyana）已急剧减少，而对人工建筑物有着极密切的依赖关系的麻雀（Passermontanus）则成为目前北京城市环境中鸟类的绝对优势种（魏湘岳等，1989）。,日本东京鸟类调查，也发现鸟类种数逐年在递减，在明治神宫、自然教育园和滨离宫三个调查点观察到，在过去的20年间，鸟类区系起了较大变化，繁殖鸟的种类从1951年的16种，减少到1971年的8种，这种变化与城市环境质量变差及鸟类栖息地变得越来越单纯化有关。根据对东京市区650个点的大山雀（Parusmazor）调查资料分析，发现大山雀的出现与植被分布的状态有关,黑枕黄鹂,城市鸟类带来的一个严重问题：鸟撞,鸟撞（Birdstrike）：鸟类和飞行状态的飞行器相撞，导致飞行事故或事故征候的总称。,城市机场一般位于城市的郊区，鸟类的种类和数量比较丰富。机场开阔的空间环境，以及人为活动带来相对丰富的实物来源吸引了大量的鸟类在机场附近活动。频繁的飞行将不可避免的导致鸟撞事故征候甚至鸟撞事故的发生。,三、城市的有害昆虫区系与群落,城市有害昆虫包括：蜚蠊、蝇类、蚊类等。城市有害昆虫的种类和组成存在着地区性差异（表510）。,城市有害昆虫群落组成：在城市间有明显差别，同一城市内的动物群落中的各物种的空间分布也有差别。,城市中蝇类的种类组成随季节呈现明显的波动。南方城市的蝇密度一般6月及9月较高，北方城市则以56月数量最多。城市蝇类种类组成的变化，既有自然条件的作用，也受人为影响。,城市蝇类有一定的生态分布特点，城市蝇类来源，除了城市居民的生活垃圾能孳生外，许多生产单位（包括豆制品加工厂，食品加工厂及饲养场等）都为蝇类的生长繁殖提供了极为有利的条件。,城市各种蝇的孳生空间分布与孳生物质有关，蝇对孳生物的选择大致可分为五大类。1.人粪类；2.禽畜粪类；3.腐败动物类；4.腐败植物类；5.垃圾类。,城市蝇类动物每年出现的时间分布与数量高峰，也因各地的地理条件及蝇种不同而各异。,四、城市土壤动物,城市化使城市下垫面发生深刻变化，大量建筑物的耸立及地面的硬化，土壤结构及理化性质均发生改变，致使土壤动物区系及微生物区系等随之发生变化。,五、城市户养动物,城市户养动物（domesticanimals）包括人类观赏、“伴侣”以及科学实验的动物，有各种观赏鸟、猫、狗、水生动物和供实验用的鼠、猴等。在这些户养动物中，城市动物园是提供观赏动物的集中地。即：宠物、实验动物、动物园中饲养的动物,除了城市动物园外，户养动物数量最多的是鸟类，其中人工放养的鸽甚多。昆明城区每年冬季有数以万计的红嘴鸥（Larusridibundus）在空中翩舞，在碧波荡漾的湖面上飞翔，成了城市美好生活不可少的一部分。在户养动物中，养狗、养猫在西方很多国家的城市十分盛行。昆明市目前养狗数量已经超过10万只，给城市的市容带来影响，同时影响邻里关系，多数狗没有办理相关规定的手续，人与狗的矛盾日益突出。从2008年月日起，昆明市养犬管理条例将正式实施。该条例实施后，种烈性犬将不得在昆明市主城区内饲养。,六、城市动物与人的关系,1城市动物可作为环境质量的评价依据2城市动物的危害引起破坏；传播疾病；,3人对城市动物的影响,人干扰野生动物，控制有害动物数量，保护有益动物的生存。人向城市引入户养动物。一些外来的野生动物进入城市。这些动物在城市里形成新的食物链。,第三节城市微生物,微生物在城市生态系统中占有极其重要的地位，它们既是许多疾病的病原，又是能量流动和物质循环不可缺少的环节。,一、空气中的微生物群落,空气微生物群落包括细菌、霉菌、放线菌等等。有些细菌、霉菌等能使人、动物、植物致病，很多细菌、霉菌使工农业原料和产品腐败霉烂。空气中无固定的微生物丛，微生物不能独立地在空气中生长繁殖。1室外空气中的微生物室外空气中的微生物是由水体、土壤及生物生长活动，并由气流、尘埃、土粒等搬