城市生态系统生物环境课件.ppt

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1、Zuo Qiting第五章第五章城市生城市生态系系统的生物的生物环境境Zuo Qitingv城市生城市生态系系统中的生物中的生物环境境重点重点是指城市中的是指城市中的v 动物物v 植物植物v 微生物微生物Zuo Qiting第一第一节 城市植物城市植物v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。v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。Zuo Qitingv一、一、城市植物区系城市植物区系1.城市植物区系城市植物区系 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

2、的全部植物名录Zuo Qitingv城城市市植植物物区区系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。v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Zuo QitingZuo Qitingv2.2.城市植物区系的表城市植物区系的表现v城市城市对植物区系的影响主要表植物区系的影响主要表现在：在：v（1 1）乡土土植植物物的的种种类减减少少。人人为活活动致致使使很很多多乡土土植植物物不能适不能适应城市的生境而消失或退出城市。城市的生境而消失或退出城市。Zuo Qitingv（2）人人布布植植物物（anthropochore）增增多多。

3、人人布布植植物物是是随随着着人人类活活动而而散散布布的的植植物物，诸如如农作作物物和和杂草草，也也包包括括了了人人类有有意意或或无无意意引引入入，后后来来逸逸出出野野生生化化了了的的植植物物，称称为归化化植植物物（alien,naturalizedplants）。可可以以把把人人布布植植物物百百分分率（率（归化率）作化率）作为评判城市化程度的一个指判城市化程度的一个指标。Zuo QitingZuo Qiting （3）植植物物种种类类增增多多。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

4、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。Zuo QitingZuo Qitingv（4）植植物物的的生生态习性性发生生改改变。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。Zuo Qitingv3.3.城市植物的适城市植物的适应能力分能力分类v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。v（1

5、 1）极极嫌嫌城城市市植植物物（highly urbanphob plant）：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。Zuo Qitingv(2)(2)中中度度嫌嫌城城市市植植物物（moderately urbanphob Plant）：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。v(3)(3)中中性性城城市市植植物物(Urban neutral plant):在城市内和城市外都能分布的植物。Zuo Qitingv(4)(4)适适生生城城市市植植物物（moderatly urbanophil plant）：广

6、泛分布在城市建成区内的植物，但在郊区也可以看到。v(5)(5)极极 适适 生生 城城 市市 植植 物物(highly urbanophil plant):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。Zuo Qiting二、城市植被二、城市植被v1.1.城市植被城市植被v植植被被（vegetationvegetation）是是地地面面上上生生长着着的的植植物物总称称，它它使使地地球球表表面面披披上上一一层绿色色的的覆覆盖盖。植植物物在在地地面面上上的的生生长并并不不是是孤孤立立的的、杂乱乱无无章章的的，在在一一般般情情况况下下，总是是成成群群生生长，出出现在在有有联系系的的种种

7、类组合合中中，特特称称之之为“植植物物群群落落”(plant(plant community)community)，因此，一地的植被又是由因此，一地的植被又是由许多群落所多群落所组成。成。Zuo QitingZuo Qiting城市植被包括城市植被包括城市内一切自城市内一切自然生长的和人然生长的和人工栽培的各种工栽培的各种植被类型植被类型Zuo Qiting2.2.城市植被的特点城市植被的特点v覆覆盖盖率率低低，这是是因因为城城市市地地区区土土地地利利用用结构构改改变的的缘故。故。这是最是最显著的特点。著的特点。v群群落落类型型也也有有改改变，并并多多呈呈孤孤岛状状分分布布，总的的特征是自然群

8、落比例少，人工、半人工群落的比例增加。特征是自然群落比例少，人工、半人工群落的比例增加。v出出现一一些些城城市市中中特特有有的的群群落落类型型，如如耐耐践践踏踏的的植植物物群群落落、一一年年生生宅宅旁旁杂草草群群落落、多多年年生生宅宅旁旁高高秆杂草群落、草坪群落以及草群落、草坪群落以及墙面屋面屋顶群落等群落等Zuo Qiting上海市青浦区城市规划(部分)Zuo Qiting湖北黄石磁湖经济开发区Zuo Qiting 3.植被与城市生境类型 （1）栽培度：Bornkamm(1988)用栽培度（grade of hemorobiosis）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。Zu

9、o Qiting温温带森林气候中的栽培度森林气候中的栽培度等级等级名称名称栽培影响栽培影响土地利用土地利用基质基质植被植被新植物区系新植物区系1未栽培的未栽培的未受影响的未受影响的未受影响的各种自然未受影响的各种自然植被地段及自然保护植被地段及自然保护区区自然状态自然状态自然植被自然植被02弱栽培的弱栽培的低度放牧和少量砍伐的森林，低度放牧和少量砍伐的森林，多少保存有自然植被多少保存有自然植被粗放林业形成的茂密粗放林业形成的茂密森林以及影响较小的森林以及影响较小的盐生草甸、固定沙丘、盐生草甸、固定沙丘、发展着的沼泽发展着的沼泽几乎没有改变几乎没有改变近自然植近自然植被被53半栽培的半栽培的受到

10、传统林业或粗放农业周受到传统林业或粗放农业周期性或较轻的影响期性或较轻的影响牧场、草场、人工林牧场、草场、人工林和大田和大田没有彻底改变而没有彻底改变而接近于自然接近于自然非自然植非自然植被被5124真栽培真栽培受到传统农业或集约性林业受到传统农业或集约性林业强烈或持续性的影响强烈或持续性的影响农田、饲料地、果园农田、饲料地、果园已经改变已经改变远自然植远自然植被被13175真栽培真栽培使用杀虫剂、大量施肥、人使用杀虫剂、大量施肥、人工排水的工业化农业和园艺工排水的工业化农业和园艺工业化农田、园艺场工业化农田、园艺场已经改变已经改变远自然植远自然植被被18226强栽培的强栽培的受到机械和化学因

11、素的强烈受到机械和化学因素的强烈影响影响休耕地、宅基地休耕地、宅基地已被强烈的改变已被强烈的改变结构组成结构组成非常简单非常简单的植被的植被237后栽培的后栽培的完全清除了植被完全清除了植被建筑物、道路建筑物、道路完全改变完全改变特殊的人特殊的人工植被工植被Zuo Qitingv用用这种种等等级可可以以半半定定量量地地确确定定植植被被因因人人为影影响响而而远离离自自然然植被的程度。植被的程度。v植植被被的的栽栽培培度度愈愈高高，它它们愈愈不不遵遵循循自自然然演演替替规律律，因因此此就就需要更多的能量需要更多的能量输入才能入才能维持它持它们的存在。的存在。v在在上上述述等等级系系列列中中，变化化

12、最最剧烈烈的的是是5级和和6级，到到6级时已不打算再栽培任何植物了。已不打算再栽培任何植物了。Zuo Qitingv（2 2）人）人为活活动影响程度影响程度v根据人根据人为活活动对植被影响的植被影响的强度，可以把城市植被分度，可以把城市植被分为：v人工栽培群落（人工栽培群落（artificialplantedunities）v残存自然群落（残存自然群落（natural communitiesnatural communities）v城城市市杂草草群群落落(urbanweedcommunities)：是是城城市市化化后后，不受人的意不受人的意识支配而出支配而出现的植物群落。的植物群落。Zuo Q

13、iting都江堰市的一个十字路口Zuo Qiting 三、城市植被的作用三、城市植被的作用v评价城市的价城市的环境境质量，植被覆盖率是一个重要的指量，植被覆盖率是一个重要的指标。v城市植被作用可城市植被作用可归纳为以下：以下：v1.改改善善气气候候：夏夏季季降降温温，冬冬季季温温高高；增增加加空空气气湿湿度度；降降低低风速；与速；与类型、型、结构、面构、面积有关。有关。v2.净化化空空气气：光光合合作作用用：1 1个个城城市市居居民民需需要要1010平平方方米米森森林或林或5050平方米的草地；吸收平方米的草地；吸收污染物，染物，净化空气；化空气；Zuo Qitingv3.降低噪声降低噪声：隔

14、音和吸音，：隔音和吸音，视宽度、高度、形状、度、高度、形状、种种类组成而有差成而有差别。如。如乔灌配合，效果好。灌配合，效果好。v4.防灾减灾防灾减灾：茂密森林有防火效果，防地震、森林：茂密森林有防火效果，防地震、森林对暴雨、河流泛暴雨、河流泛滥、滑坡、崖崩有防、滑坡、崖崩有防护效果效果v5.保健保健卫生生：森林浴，：森林浴，净化空气、减少噪声、分泌化空气、减少噪声、分泌杀虫物虫物质等等 v6.心理健康心理健康：舒适与：舒适与惬意、意、创造、想象力、造、想象力、热爱生生活活 v7.观赏游憩：游憩：环境美的境美的组成，多成，多样性的美，人格、性的美，人格、性格、文化；性格、文化；观赏游玩、游玩、

15、纳凉散步、体育凉散步、体育锻炼等等 Zuo Qiting四、植物四、植物对对城市城市环环境的指示意境的指示意义义 1.1.指示指示环环境境 植物的生植物的生长、发育受育受环境影响，因此可以利用植物生境影响，因此可以利用植物生长、发育、分布等育、分布等变化推化推测环境的状况，即植物指示境的状况，即植物指示环境的作用。境的作用。Zuo Qiting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Zuo QitingZuo Qitingv2.2.城市城市环环境分区境分区v（1 1）物物候候分分区区：城市中植物物候期的差异也可用来进行城市环境的分区v（2 2）植植物物受受害害情情况况分分

16、区区：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v（3 3）污污染染物物浓浓度度分分区区：根据植物体内所含污染物浓度Zuo QitingZuo Qiting第二第二节节 城市城市动动物物v城市动物是城市生态系统中的消费者。v城市化过程使自然环境发生深刻的改变，不可避免地:v1.引起当地野生引起当地野生动物种物种类和数量和数量发生生变化。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v

17、2.某些能忍受某些能忍受环境境变化，并能与人伴生化，并能与人伴生（companion）的有害）的有害动物，物，变得更加适得更加适应城市城市生生态环境，境，如家栖鼠（commensal rodents）、蜚蠊（cockroach）等。Zuo Qiting 城市动物区系城市动物区系(urban fauna):是指在城市范围内全部动物种类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的组成，包括脊椎动物与无脊椎动物。物。Zuo Qitingv一、城市小型一、城市小型兽类区系与群落区系与群落v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

18、（Vulpes Vulpus）等。v城市家栖鼠，包括褐家鼠（Rattus norvegicus）、小家鼠（Mus musculus）和黄胸鼠（Rattus flavi pectus）等，主要栖息在各类建筑物及仓库等场所。Zuo QitingZuo Qiting 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（Nyctereutes procyonoides）、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。Zuo Qiting Zuo

19、Qitingv城市中各种动物种群的空间分布都呈现一定的格局（distribution pattern），主要有聚集分布（clumped distribution）、均匀分布（uniform distribution）和 随 机 分 布（random distribution）等（图510）Zuo QitingZuo Qiting 二、城市二、城市鸟类的区系与群落的区系与群落 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

20、护局，上海市野生动物保护协会，1986）。Zuo Qiting 对环境变化特别敏感的鸟类，受到城市化的影响非常明显城市或地区比较一比较二兰州185种（1960）114种（1984）武汉282种126种（1970）北京（北海及中南海）19种雁鸭类水鸟（1940）0（1960）Zuo Qiting 栾栾晓峰等峰等(2004)对上海市上海市农耕区耕区鸟类进行行调查，鸟类物物种丰富度与荒地面种丰富度与荒地面积呈呈显著正相关，与著正相关，与环境境污染程度呈染程度呈显著著负相关，与林地面相关，与林地面积、人口密度、水体面、人口密度、水体面积等相关不等相关不显著。提示荒地著。提示荒地对鸟类多多样性非常重要。

21、性非常重要。Zuo Qiting20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，196

22、2）。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（Streptopelia orientalis）三宝鸟（Eurystomus orientalis）、黑卷尾（Dicrurus cmacrocercus）、黑枕黄鹏（Oriolus chinensis）等也基本绝迹，原来数量较多的灰喜鹊（Cyanopica cyana）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（Passer montanus）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）。Zuo Qitingv日日本本东京京鸟类调查，也也发现鸟类种种数数逐逐年年在在递减减，在在明明治治神神宫、自自然然

23、教教育育园园和和滨离离宫三三个个调查点点观察察到到，在在过去去的的20年年间，鸟类区区系系起起了了较大大变化化，繁繁殖殖鸟的的种种类从从1951年年的的16种种，减减少少到到1971年年的的8种种，这种种变化化与与城城市市环境境质量量变差差及及鸟类栖栖息地息地变得越来越得越来越单纯化有关。化有关。v根根据据对东京京市市区区650个个点点的的大大山山雀雀（Parus mazor）调查资料料分分析析，发现大大山山雀雀的的出出现与与植植被分布的状被分布的状态有关有关 Zuo Qiting Zuo Qiting 黑枕黄黑枕黄鹂Zuo QitingZuo Qiting城市城市鸟类带鸟类带来的一个来的一个

24、严严重重问题问题：鸟鸟撞撞 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。Zuo Qiting 城市机城市机场一般位于城市的郊区，一般位于城市的郊区，鸟类的种的种类和数量比和数量比较丰富。机丰富。机场 开开阔的空的空间环境，以及人境，以及人为活活动带 来相来相对丰富的丰富的实物来源吸引了大量物来源吸引了大量 的的鸟类在机在机场附近活附近活动。频繁的繁的飞 行将不可避免的行将不可避免的导致致鸟撞事故征候撞事故征候 甚至甚至鸟撞事故的撞事故的发生。生。Zuo Qiting三、城市的有害昆虫区系与群落三、城市的有害昆虫区系与群落v城市有害昆虫包括：蜚蠊、蝇类

25、、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）。Zuo QitingZuo Qitingv城市有害昆虫群落组成：v在城市间有明显差别，v同一城市内的动物群落中的各物种的空间分布也有差别。Zuo Qitingv Zuo Qitingv城市中蝇类的种类组成随季节呈现明显的波动。v南方城市的蝇密度一般6月及9月较高，v北方城市则以56月数量最多。v 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。Zuo Qitingv 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

26、极为有利的条件。Zuo Qitingv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。v1.人粪类；v2.禽畜粪类；v3.腐败动物类；v4.腐败植物类；v5.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。Zuo Qiting四、城市土壤四、城市土壤动动物物v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。Zuo Qiting五、城市五、城市户户养养动动物物 城市户养动物（domestic animals）包括人类观赏、“伴侣”以及科学实验的动

27、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、物、实验动物、物、动物园中物园中饲养的养的动物物Zuo Qiting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（Larus ridibundus）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

28、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。Zuo Qiting 六、城市六、城市动动物与人的关系物与人的关系v1城市动物可作为环境质量的评价依据v2城市动物的危害 引起破坏；传播疾病；Zuo Qiting3人人对对城市城市动动物的影响物的影响 v人干扰野生动物，控制有害动物数量，保护有益动物的生存。v人向城市引入户养动物。v一些外来的野生动物进入城市。v这些动物在城市里形成新的食物链。Zuo Qiting第三第三节节 城市微生物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。Zuo Qiting 一

29、、空气中的微生物群落一、空气中的微生物群落v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。v 1室外空气中的微生物室外空气中的微生物v 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、土粒等搬运而进入大气的。Zuo QitingZuo Qitingv 2室内空气中的微生物室内空气中的微生物v 许多在室外空气中存在的微生物随气流带入，也存在于室内空气中。但室内空气中微生物的主要来源还是人、动物和植物。Zuo Qiting二、水中的微生物群落二、水

30、中的微生物群落v水中微生物来源是多方面的，包括大气、土壤、植物、动物和人。生活于水中的微生物种类很多，有细菌、病毒、真菌、藻类以及钩端螺旋体和原生动物等。水中细菌丛的组成差别甚大，取决于水中的有机物成分、无机物成分、pH值、浊度、光、温度、氧气、压力等。Zuo QitingZuo QitingNote：病毒含量单位以PFU表示，即可以引起宿主细胞感染的1个空斑形成单位（plague forming unit）Zuo Qiting水是水是传染疾病的重要途径之一染疾病的重要途径之一几个因水中病毒微生物几个因水中病毒微生物传播播导致疾病流行的致疾病流行的实例例20世世纪40年代年代 美国美国纽约 脊

31、髓灰脊髓灰质炎病毒炎病毒 小儿麻痹症小儿麻痹症19551956 印度印度 肝炎病毒肝炎病毒 肝炎病例近肝炎病例近3万万 例，死亡例，死亡73例例1976 辽宁地区宁地区 甲型肝炎病毒甲型肝炎病毒 甲型肝炎病例甲型肝炎病例 超超过1000人人 20世世纪80年代年代 浙江及上海地区浙江及上海地区 甲型肝炎病毒甲型肝炎病毒 甲型肝炎爆甲型肝炎爆发Zuo Qiting三、土壤中的微生物群落三、土壤中的微生物群落v土壤是微生物生长发育的良好环境，溶解在土壤中的有机物和无机物为微生物提供了丰富的营养来源和能量来源。Zuo QitingZuo Qiting思思 考考 题题v城市生态系统中的生物部分包括那些成分，它们有什么特点？v城市植物区系的那些方面可以标志城市化的发展水平？v何谓植被的栽培度，如何利用栽培度确定城市的生境类型？v城市植被对改善城市生态环境有那些作用？v植被的那些特点可以用来指示城市生态环境v城市动物区系有何特点？它们的分布规律是怎样的？