环境科学概论3第三章-城市化与城市生态系统课件.ppt
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1、第三章第三章 城市化与城市生态系统城市化与城市生态系统环境学概论环境学概论本课程的主要内容本课程的主要内容城市城市的发展与城市化的发展与城市化城市土壤与生物群落城市土壤与生物群落城市生态系统的特点城市生态系统的特点城市环境问题城市环境问题1 城市的发展与城市化1.1 城市的概念和城市的形成与发展城市的概念和城市的形成与发展城城市市(citycity)是是非非农农业业人人口口为为居居民民主主体体,以以空空间间与与环环境境利利用用为为基基础础,以以聚聚集集经经济济效效益益为为特特点点,以以人人类类社社会会进进步步为为目目的的的的一一个个集集约约人人口口、经经济济、科科学学技技术术和和文文化化的的空
2、空间地域综合体间地域综合体人类人类社会社会与与地域空间地域空间的高度结合体的高度结合体城市的形成城市的形成(三三次社会分工与私有制次社会分工与私有制)1 1 1 1 第一次第一次第一次第一次:畜牧业与农业分离畜牧业与农业分离畜牧业与农业分离畜牧业与农业分离聚落聚落聚落聚落(城市胚胎城市胚胎城市胚胎城市胚胎)第二次第二次第二次第二次:农业与手工业分离农业与手工业分离农业与手工业分离农业与手工业分离产生聚落中心产生聚落中心产生聚落中心产生聚落中心 第三次第三次第三次第三次:手工业与商业分离手工业与商业分离手工业与商业分离手工业与商业分离“市市市市”(”(”(”(集集集集)形成形成形成形成 2 2
3、2 2 私有制产生私有制产生私有制产生私有制产生聚落争斗防卫聚落争斗防卫聚落争斗防卫聚落争斗防卫“城城城城”(”(”(”(镇镇镇镇)形形形形成成成成城市的发展城市的发展自然条件:大河冲积平原区;自然条件:大河冲积平原区;自然条件:大河冲积平原区;自然条件:大河冲积平原区;经济技术发展水平:冲破自然束缚向外扩张拓展经济技术发展水平:冲破自然束缚向外扩张拓展经济技术发展水平:冲破自然束缚向外扩张拓展经济技术发展水平:冲破自然束缚向外扩张拓展城市化景观城市化景观现代农业景观现代农业景观-1950传统农业景观传统农业景观-18001950历史乡村景观历史乡村景观-11001800铁器时代末期景观铁器时
4、代末期景观-约公元前约公元前1000新石器及青铜时代新石器及青铜时代景观景观-原始自然景观原始自然景观-城城市市景景观观发发展展变变迁迁过过程程自然自然人工人工 海岸地面抬升海岸地面抬升(1cm/a)促使港口向河流下游深水处迁移促使港口向河流下游深水处迁移,船只吨船只吨位位(吃水深度吃水深度)的增加亦加速了该过程的增加亦加速了该过程港口城市形成港口城市形成城市化发展过程城市化发展过程孤立农家孤立农家 市井集镇市井集镇 老工业区老工业区 新工业区新工业区交通线形式对不同城市景观类型形成的影响交通线形式对不同城市景观类型形成的影响欧洲的城市化发展欧洲的城市化发展2 城市土壤与生物群落2.1 城市城
5、市的的土壤土壤1 城市化对土壤的影响及城市土壤特点城市化对土壤的影响及城市土壤特点l l城市发展与建设导致形成废墟式土壤城市发展与建设导致形成废墟式土壤城市发展与建设导致形成废墟式土壤城市发展与建设导致形成废墟式土壤 这类土壤较利于植物根系伸展,但养分布不这类土壤较利于植物根系伸展,但养分布不这类土壤较利于植物根系伸展,但养分布不这类土壤较利于植物根系伸展,但养分布不均;通气良好,但土体甚为干燥均;通气良好,但土体甚为干燥均;通气良好,但土体甚为干燥均;通气良好,但土体甚为干燥l l城市道路交通使其两侧土壤性质发生改变城市道路交通使其两侧土壤性质发生改变城市道路交通使其两侧土壤性质发生改变城市
6、道路交通使其两侧土壤性质发生改变瓦砾、瓦砾、瓦砾、瓦砾、砖、砂、砖、砂、砖、砂、砖、砂、混凝土等建筑废料多混凝土等建筑废料多混凝土等建筑废料多混凝土等建筑废料多,pHpH值值值值高,铅金属含量大,紧实度增加高,铅金属含量大,紧实度增加高,铅金属含量大,紧实度增加高,铅金属含量大,紧实度增加l l城市化过程常常导致土壤含水量减少和地下水城市化过程常常导致土壤含水量减少和地下水城市化过程常常导致土壤含水量减少和地下水城市化过程常常导致土壤含水量减少和地下水位降低位降低位降低位降低 大大大大部分降水形成地表径流而流失,地下水得不部分降水形成地表径流而流失,地下水得不部分降水形成地表径流而流失,地下水
7、得不部分降水形成地表径流而流失,地下水得不到补偿到补偿到补偿到补偿 城市地下设施城市地下设施城市地下设施城市地下设施(地铁地铁地铁地铁/地下停车场等地下停车场等地下停车场等地下停车场等)施工需要排施工需要排施工需要排施工需要排出地下水出地下水出地下水出地下水不同地表状况下形成的地表径流占降水量的平均比例不同地表状况下形成的地表径流占降水量的平均比例2 城市环境污染对土壤的影响城市环境污染对土壤的影响l l土壤酸化土壤酸化土壤酸化土壤酸化:酸雨影响的结果酸雨影响的结果酸雨影响的结果酸雨影响的结果l l垃圾污染垃圾污染垃圾污染垃圾污染:城郊多有发生城郊多有发生城郊多有发生城郊多有发生l l污水灌溉
8、污水灌溉污水灌溉污水灌溉:造成土壤潮湿或过潮湿、通气性变造成土壤潮湿或过潮湿、通气性变造成土壤潮湿或过潮湿、通气性变造成土壤潮湿或过潮湿、通气性变差,营养元素虽丰富但也富集了有害物质。特差,营养元素虽丰富但也富集了有害物质。特差,营养元素虽丰富但也富集了有害物质。特差,营养元素虽丰富但也富集了有害物质。特别是由于镉和铅的富集,已不再适宜于蔬菜、别是由于镉和铅的富集,已不再适宜于蔬菜、别是由于镉和铅的富集,已不再适宜于蔬菜、别是由于镉和铅的富集,已不再适宜于蔬菜、农作物和其他经济作物生长。农作物和其他经济作物生长。农作物和其他经济作物生长。农作物和其他经济作物生长。2.1 城市城市的的土壤土壤
9、综上述,城市土壤具有较高污染物综上述,城市土壤具有较高污染物综上述,城市土壤具有较高污染物综上述,城市土壤具有较高污染物(重金属、有机重金属、有机重金属、有机重金属、有机物等物等物等物等)含量。含量。含量。含量。工业工业工业工业“三废三废三废三废”和城市和城市和城市和城市垃圾、废物垃圾、废物垃圾、废物垃圾、废物是引是引是引是引起土壤污染最重要的物质来源起土壤污染最重要的物质来源起土壤污染最重要的物质来源起土壤污染最重要的物质来源 污染物质通过污染物质通过污染物质通过污染物质通过l l人类向水体排放或引工业污水和生活污水灌溉人类向水体排放或引工业污水和生活污水灌溉人类向水体排放或引工业污水和生活
10、污水灌溉人类向水体排放或引工业污水和生活污水灌溉而进入土壤。此类引起的土壤污染最普遍而进入土壤。此类引起的土壤污染最普遍而进入土壤。此类引起的土壤污染最普遍而进入土壤。此类引起的土壤污染最普遍l l进入大气,以飘尘、降尘的形式淋洗入土壤进入大气,以飘尘、降尘的形式淋洗入土壤进入大气,以飘尘、降尘的形式淋洗入土壤进入大气,以飘尘、降尘的形式淋洗入土壤l l废渣、垃圾等固体废物堆放,或作为肥料施用废渣、垃圾等固体废物堆放,或作为肥料施用废渣、垃圾等固体废物堆放,或作为肥料施用废渣、垃圾等固体废物堆放,或作为肥料施用而进入土壤而进入土壤而进入土壤而进入土壤2.2 城市城市生物群落生物群落1 生境特点
11、生境特点l l生存空间生存空间生存空间生存空间狭窄狭窄狭窄狭窄:群落在条带状或斑块状存在群落在条带状或斑块状存在群落在条带状或斑块状存在群落在条带状或斑块状存在l l自自自自然然然然光光光光照照照照少少少少,人人人人工工工工光光光光照照照照多多多多:夜夜夜夜间间间间照照照照明明明明导导导导致致致致。2424h h持持持持续续续续光光光光照照照照,一一一一方方方方面面面面有有有有利利利利于于于于植植植植物物物物生生生生长长长长,另另另另一一一一方方方方面面面面也也也也对对对对植植植植物物物物生生生生长长长长产产产产生生生生间间间间接接接接不不不不利利利利影影影影响响响响:主主主主要要要要体体体体
12、现现现现在在在在植植植植物物物物更更更更易易易易于于于于受受受受到到到到大大大大气气气气污污污污染染染染和和和和早早早早霜霜霜霜的的的的伤伤伤伤害害害害,这这这这一一一一现现现现象被称为象被称为象被称为象被称为光污染光污染光污染光污染 封闭狭窄生境封闭狭窄生境封闭狭窄生境封闭狭窄生境:狭窄的街区、被高大建筑物环狭窄的街区、被高大建筑物环狭窄的街区、被高大建筑物环狭窄的街区、被高大建筑物环绕的小空地绕的小空地绕的小空地绕的小空地;夏季气温低夏季气温低夏季气温低夏季气温低,风速小风速小风速小风速小;冬季暖冬季暖冬季暖冬季暖,小小小小气候条件良好气候条件良好气候条件良好气候条件良好,适合许多生物生存
13、适合许多生物生存适合许多生物生存适合许多生物生存 人类活动产生的特殊生境人类活动产生的特殊生境人类活动产生的特殊生境人类活动产生的特殊生境:屋顶屋顶屋顶屋顶 (干旱干旱干旱干旱,阳光充足阳光充足阳光充足阳光充足,瓦松生长瓦松生长瓦松生长瓦松生长)建筑物外墙建筑物外墙建筑物外墙建筑物外墙 (越老越利于植物生长越老越利于植物生长越老越利于植物生长越老越利于植物生长)路旁路旁路旁路旁 (污染严重污染严重污染严重污染严重,改变种间竞争关系改变种间竞争关系改变种间竞争关系改变种间竞争关系,地衣地衣地衣地衣/苔苔苔苔藓生长受抑藓生长受抑藓生长受抑藓生长受抑)铁道侧铁道侧铁道侧铁道侧 (热条件好热条件好热条
14、件好热条件好,喜城市植物可沿此分布很喜城市植物可沿此分布很喜城市植物可沿此分布很喜城市植物可沿此分布很远远远远)2 城市植物群落的区系特征城市植物群落的区系特征城市植物城市植物城市植物城市植物通常指仅限于城市地区出现的植物通常指仅限于城市地区出现的植物通常指仅限于城市地区出现的植物通常指仅限于城市地区出现的植物种类种类种类种类,主要包括以下两类:主要包括以下两类:主要包括以下两类:主要包括以下两类:l l以以以以建建建建筑筑筑筑群群群群密密密密集集集集地地地地段段段段为为为为最最最最佳佳佳佳生生生生境境境境,在在在在城城城城市市市市以以以以外外外外地地地地带带带带缺缺缺缺失失失失或或或或即即即
15、即使使使使存存存存在在在在,但但但但只只只只选选选选择择择择该该该该地地地地带带带带内内内内有有有有限限限限的的的的特特特特殊殊殊殊生生生生境境境境的的的的种种种种类类类类,这这这这类类类类植植植植物物物物通通通通常常常常被被被被称称称称为为为为喜喜喜喜城城城城市市市市环环环环境境境境种种种种(urbanophile urbanophile urbanophile urbanophile plantplantplantplant),),),),如如如如野野野野大大大大麦麦麦麦(Hordeum Hordeum Hordeum Hordeum murinummurinummurinummurinu
16、m),),),),大大大大蒜蒜蒜蒜芥芥芥芥(Sisymbrium Sisymbrium Sisymbrium Sisymbrium altissimumaltissimumaltissimumaltissimum)等等等等2.2 城市城市生物群落生物群落l l生活的最佳生境局限于城市环境,或者说是生活的最佳生境局限于城市环境,或者说是生活的最佳生境局限于城市环境,或者说是生活的最佳生境局限于城市环境,或者说是受人类活动强烈影响的环境,即城市或乡镇受人类活动强烈影响的环境,即城市或乡镇受人类活动强烈影响的环境,即城市或乡镇受人类活动强烈影响的环境,即城市或乡镇附近附近附近附近,在城市以外地方亦可
17、存在在城市以外地方亦可存在在城市以外地方亦可存在在城市以外地方亦可存在,这类植物被这类植物被这类植物被这类植物被称为称为称为称为城市环境中立种城市环境中立种城市环境中立种城市环境中立种(urban neutral urban neutral urban neutral urban neutral plantplantplantplant),),),),如大车前如大车前如大车前如大车前(Plantago majorPlantago majorPlantago majorPlantago major),),),),黄花柳黄花柳黄花柳黄花柳(Salix capreaSalix capreaSalix
18、 capreaSalix caprea)等等等等 那些明显回避城市生境的植物那些明显回避城市生境的植物那些明显回避城市生境的植物那些明显回避城市生境的植物(多为典型的森多为典型的森多为典型的森多为典型的森林植物林植物林植物林植物),),),),即使他们有时也出现在城市地区即使他们有时也出现在城市地区即使他们有时也出现在城市地区即使他们有时也出现在城市地区,但但但但并不能被认为属于城市植物并不能被认为属于城市植物并不能被认为属于城市植物并不能被认为属于城市植物,通常他们被称为通常他们被称为通常他们被称为通常他们被称为厌城市环境种厌城市环境种厌城市环境种厌城市环境种(urbanphob plant
19、urbanphob plant)影响城市植被的植物区系种类组成的因素影响城市植被的植物区系种类组成的因素影响城市植被的植物区系种类组成的因素影响城市植被的植物区系种类组成的因素l l首先取决于城市首先取决于城市首先取决于城市首先取决于城市所处地区的自然条件所处地区的自然条件所处地区的自然条件所处地区的自然条件,如在如在如在如在南方城市中所常见的热带植物一般不会出现南方城市中所常见的热带植物一般不会出现南方城市中所常见的热带植物一般不会出现南方城市中所常见的热带植物一般不会出现在北方城市中在北方城市中在北方城市中在北方城市中,反之亦然反之亦然反之亦然反之亦然l l在很大程度上还受其在很大程度上还
20、受其在很大程度上还受其在很大程度上还受其本身目的或功能的影响本身目的或功能的影响本身目的或功能的影响本身目的或功能的影响,如为了满足遮挡阳光、美化环境之目的,常如为了满足遮挡阳光、美化环境之目的,常如为了满足遮挡阳光、美化环境之目的,常如为了满足遮挡阳光、美化环境之目的,常常选择冠幅大、色彩美的阔叶树;而为了创常选择冠幅大、色彩美的阔叶树;而为了创常选择冠幅大、色彩美的阔叶树;而为了创常选择冠幅大、色彩美的阔叶树;而为了创造迷人的风景,则常常选择树形优美的常绿造迷人的风景,则常常选择树形优美的常绿造迷人的风景,则常常选择树形优美的常绿造迷人的风景,则常常选择树形优美的常绿针叶树种针叶树种针叶树
21、种针叶树种l l在不同地区和不同国家在不同地区和不同国家在不同地区和不同国家在不同地区和不同国家,还受其还受其还受其还受其文化传统和文化传统和文化传统和文化传统和社会经济社会经济社会经济社会经济等因素的影响等因素的影响等因素的影响等因素的影响 如我国许多古老城市的古迹周围常分布着参如我国许多古老城市的古迹周围常分布着参如我国许多古老城市的古迹周围常分布着参如我国许多古老城市的古迹周围常分布着参天古柏或茂林修竹天古柏或茂林修竹天古柏或茂林修竹天古柏或茂林修竹 又如在西方国家又如在西方国家又如在西方国家又如在西方国家,低收入阶层居住区的植物低收入阶层居住区的植物低收入阶层居住区的植物低收入阶层居住
22、区的植物群落中群落中群落中群落中,常常只能见到散生的、生活力衰退常常只能见到散生的、生活力衰退常常只能见到散生的、生活力衰退常常只能见到散生的、生活力衰退的老龄土生树的老龄土生树的老龄土生树的老龄土生树;或见到以速生树种为主的人或见到以速生树种为主的人或见到以速生树种为主的人或见到以速生树种为主的人工营造林地。而在高收入阶层居住的区域工营造林地。而在高收入阶层居住的区域工营造林地。而在高收入阶层居住的区域工营造林地。而在高收入阶层居住的区域,则常可见到自然林地的群落片段则常可见到自然林地的群落片段则常可见到自然林地的群落片段则常可见到自然林地的群落片段柏林四个城市分区中植物区系组成的变化城城市
23、市土土地地利利用用对对植植物物区区系系的的影影响响,还还表表现现在在不不同同地地区区的的城城市市,虽虽位位于于不不同同大大陆陆不不同同气气候候带带,但但其其植植物物区区系系组组成成具具有有一一定定相相似似性性。如如德德国国杜杜塞塞尔尔多多夫夫的的植植物物区区系系与与北北京京的的相相似似性性为为10%,与与智智利利首首都都利利马马的的为为7%。而而在在这这些些城城市市所所处处区区域域中中,由由气气候候和和土土壤壤条条件件所所决决定定的的潜潜在在自自然然植植被被,在在种种一一级级水水平平上上则则没没有有任任何何相相似似性性。Kunick于于1982年年对对中中欧欧地地区区九九个个城城市市植植物物区
24、区系系的的比比较较结结果果表表明明,在在所所有有被被统统计计的的种种类类当当中中,有有15%的的种种为为这这九九个个城城市市所所共共有有。如如果果仅仅仅仅对对这这些些城城市市中中工工业业用用地地范范围围内内的的植植物种类进行统计物种类进行统计,则相似性程度可高达则相似性程度可高达50%2.2 城市城市生物群落生物群落3 城市环境下的植物群落城市环境下的植物群落城市植物群落的结构特征城市植物群落的结构特征城市植物群落的结构特征城市植物群落的结构特征l l群落结构简单群落结构简单群落结构简单群落结构简单:水平变化多为均匀结构水平变化多为均匀结构水平变化多为均匀结构水平变化多为均匀结构;垂垂垂垂直分
25、层多为单层或双层结构。如草坪、公园直分层多为单层或双层结构。如草坪、公园直分层多为单层或双层结构。如草坪、公园直分层多为单层或双层结构。如草坪、公园绿地、行道树群落均属此类绿地、行道树群落均属此类绿地、行道树群落均属此类绿地、行道树群落均属此类l l种类组成单纯并相似种类组成单纯并相似种类组成单纯并相似种类组成单纯并相似:城市植物群落往往是城市植物群落往往是城市植物群落往往是城市植物群落往往是为特定目的如绿化观赏而营造的为特定目的如绿化观赏而营造的为特定目的如绿化观赏而营造的为特定目的如绿化观赏而营造的,而观赏价而观赏价而观赏价而观赏价值值值值,在世界各地人们心目中有其共通之处在世界各地人们心
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