城市生态系统生物环境课件.ppt

1、Zuo Qiting第五章第五章 城市生态系统城市生态系统的生物环境的生物环境 Zuo Qitingv城市生态系统中的生物环境城市生态系统中的生物环境 重点重点是指城市中的是指城市中的v 动物动物v 植物植物v 微生物微生物Zuo Qiting第一节第一节 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

2、的科、属和种的数量。 或：一个地方的全部植物名录Zuo Qitingv 城市植物区系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。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. 城市植物区系的表现城市植物区系的表现v城市对植物区系的影响主要表现在：城市对植物区系的影响主要表现在：v（1 1）乡土植物的种类减少。人为活动致使很多乡土植物）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。不能适应城市的生境而消失或退出城市。Zuo Qiti

3、ngv （2）人布植物（）人布植物（anthropochore）增多。人布植物是随着）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（植物（alien, naturalized plants）。可以把人布植物百分）。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。率（归化率）作为评判城市化程度的一个指标。 Zuo QitingZuo Qiting （3）植物种类增多。植物种类增多。例如Sukopp对西柏林的

4、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。 Zuo QitingZuo Qitingv（4）植物的生态习性发生改变。）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。Zuo Qitingv3. 3. 城市植物的适应能力分类城市植物的适应能力分类v 植物对城市

5、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 1）极嫌城市植物）极嫌城市植物（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)中度嫌城市植物中度嫌城市植物（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)中性城市植物中性城市植物(Urban neutral pla

6、nt):在城市内和城市外都能分布的植物。 Zuo Qitingv(4)(4)适生城市植物适生城市植物（moderatly urbanophil plant）：广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)极适生城市植物极适生城市植物(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v 1. 1. 城市植被城市植被v 植被（植被（vegetationvegetation）是地面上生长着的植物总称，它使地）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

7、面上的生长并不是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，特称之为现在有联系的种类组合中，特称之为“植物群落植物群落”(plant (plant community)community)， 因此，一地的植被又是由许多群落所组成。因此，一地的植被又是由许多群落所组成。 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

8、市植被的特点v 覆盖率低覆盖率低，这是因为城市地区土地利用结构改变的，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。缘故。这是最显著的特点。v 群落类型也有改变群落类型也有改变，并多呈孤岛状分布，总的，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。特征是自然群落比例少，人工、半人工群落的比例增加。v 出现一些城市中特有的群落类型出现一些城市中特有的群落类型，如耐，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杂草群落、草坪群落以及墙面屋顶群落等Zuo Qiting

9、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。Zuo Qiting温带森林气候中的栽培度温带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

10、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

11、、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 用这种等级可以半定量地确定植被因人为影响而远

12、离自然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。植被的程度。v 植被的栽培度愈高，它们愈不遵循自然演替规律，因此就植被的栽培度愈高，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。需要更多的能量输入才能维持它们的存在。v 在上述等级系列中，变化最剧烈的是在上述等级系列中，变化最剧烈的是5级和级和6级，到级，到6级时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）人为活动影响程度）人为活动影响程度v 根据人为活动对植被影响的强度，可以把城市植被分为：根据人为活动对植被影响的强度，可以把城市植被分为：v 人工栽培

13、群落（人工栽培群落（artificial planted unities）v 残存自然群落（残存自然群落（natural communitiesnatural communities）v 城市杂草群落城市杂草群落(urban weed communities)：是城市化后，：是城市化后，不受人的意识支配而出现的植物群落。不受人的意识支配而出现的植物群落。 Zuo Qiting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 评价城市的环境质量，植被覆盖率是一个重要的指标。评价城市的环境质量，植被覆盖率是一个重要的指标。v 城市植被作用可归纳为以下：城市植被作用

14、可归纳为以下：v 1. 改善气候：夏季降温，冬季温高；增加空气湿度；降改善气候：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。低风速；与类型、结构、面积有关。 v 2. 净化空气：光合作用：净化空气：光合作用：1 1个城市居民需要个城市居民需要1010平方米森平方米森林或林或5050平方米的草地；吸收污染物，净化空气；平方米的草地；吸收污染物，净化空气； Zuo Qitingv 3. 降低噪声降低噪声：隔音和吸音，视宽度、高度、形状、：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。种类组成而有差别。如乔灌配合，效果好。 v 4.防灾减灾防灾减灾：茂

15、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、河流泛滥、滑坡、崖崩有防护效果对暴雨、河流泛滥、滑坡、崖崩有防护效果v 5.保健卫生保健卫生：森林浴，净化空气、减少噪声、分泌：森林浴，净化空气、减少噪声、分泌杀虫物质等杀虫物质等 v 6.心理健康心理健康：舒适与惬意、创造、想象力、热爱生：舒适与惬意、创造、想象力、热爱生活活 v 7.观赏游憩：观赏游憩：环境美的组成，多样性的美，人格、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、体育锻炼等性格、文化；观赏游玩、纳凉散步、体育锻炼等 Zuo Qiting四、植物对城市环境的指示意义四、植物对城市环境的指

16、示意义 1. 1. 指示环境指示环境 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。环境的作用。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. 城市环境分区城市环境分区v（1 1）物候分区：）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v（2 2）植物受害情况分区：）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

17、、树高等）进行区分v（3 3）污染物浓度分区：）污染物浓度分区：根据植物体内所含污染物浓度Zuo QitingZuo Qiting第二节第二节 城市动物城市动物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.引起当地野生动物种类和数量发生变化。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v2.某些能忍受环境变化，并能与人伴生某些能忍受环境变

18、化，并能与人伴生（companion）的有害动物，变得更加适应城市）的有害动物，变得更加适应城市生态环境，生态环境，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、城市小型兽类区系与群落一、城市小型兽类区系与群落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（Vulpes Vulpu

19、s）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 Qitingv城市

20、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、城市鸟类的区系与群落二、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

21、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 栾晓峰等栾晓峰等(2004)对上海市农耕区鸟类进行调查，鸟类物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

22、常重要。著。提示荒地对鸟类多样性非常重要。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

23、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（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日本东京鸟类调查，也发现鸟类种数逐年在递减，日本东京鸟类调

24、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，在过去的察到，在过去的20年间，鸟类区系起了较大变化，年间，鸟类区系起了较大变化，繁殖鸟的种类从繁殖鸟的种类从1951年的年的16种，减少到种，减少到1971年年的的8种，这种变化与城市环境质量变差及鸟类栖种，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。息地变得越来越单纯化有关。v根据对东京市区根据对东京市区650个点的大山雀（个点的大山雀（Parus mazor）调查资料分析，发现大山雀的出现与植）调查资料分析，发现大山雀的出现与植被分布的状态有关被分布的状

25、态有关 Zuo Qiting Zuo Qiting 黑枕黄鹂黑枕黄鹂Zuo QitingZuo Qiting城市鸟类带来的一个严重问题：鸟撞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。Zuo Qiting 城市机场一般位于城市的郊区，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。频繁的飞的鸟类在机场附近活动。频繁的飞 行将不可避

26、免的导致鸟撞事故征候行将不可避免的导致鸟撞事故征候 甚至鸟撞事故的发生。甚至鸟撞事故的发生。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、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

27、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、城市土壤动物四、城市土壤动物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，

28、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、城市户养动物五、城市户养动物 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宠物、实验动物、动物园中饲养的动物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

29、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。Zuo Qiting 六、城市动物与人的关系六、城市动物与人的关系v 1城市动物可作为环境质量的评价依据v 2城市动物的危害 引起破坏；传播疾病； Zuo Qiting3人对城市动物的影响人对城市动物的影响 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

30、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第三节第三节 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、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

31、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

32、染的1个空斑形成单位（plague forming unit）Zuo Qiting水是传染疾病的重要途径之一水是传染疾病的重要途径之一几个因水中病毒微生物传播导致疾病流行的实例几个因水中病毒微生物传播导致疾病流行的实例20世纪世纪40年代年代 美国纽约美国纽约 脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒 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 辽宁地区辽宁地区 甲型肝炎病毒甲型肝炎病毒 甲型肝炎病例甲型肝炎病例 超过超过1000人人 20世纪世纪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 甲型肝炎爆发甲型肝炎爆发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？