第三章(城市生态系统的组分).ppt
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1、1,历史上的今天(4月7日) 1995年 联合国气候会议通过柏林授权书 1990年 我国成功发射“亚洲一号”卫星 1990年 美法庭裁决前总统里根的国家安全顾问有罪 1986年 玛格丽特的小说获“巴黎里茨海明威奖” 1983年 北京南南会议呼吁第三世界加强合作发展经济 1977年 我国与约旦建立外交关系 1948年 世界卫生日定名 1947年 福特汽车公司创始人亨利福特去世 1947年 阿拉伯复兴社会党成立 1938年 台儿庄战役胜利结束 1889年 智利女诗人米斯特拉尔诞生 1772年 法国空想社会主义者傅立叶诞辰,2,第三章 城市生态系统的组分,人群组分 生物环境组分 物理环境组分 人文环
2、境组分,城市生态系统的组分,3,1.概念 城市生态系统是人们在一定的时间和空间范围内,利用以人为主体的城市生物与城市非生物环境之间,城市生物种群之间,以及城市自然环境与社会经济环境之间相互作用建立起来的,并在人为和自然共同支配下进行生物生产和非生物生产的综合体。,绪 城市生态系统概述,4,马世骏指出:”城市生态系统是一个以人为中心的自然,经济与社会的复合人工生态系统”。,城市生态系统,自然生态系统 经济生态系统 社会生态系统,生命 非生命,人类的经济活动 第一产业 第二产业 第三产业,文化 政治 科学 法律 政策,5,2.基本功能 (1)生产功能: 生物生产:城市生态系统的生物生产功能是指城市
3、生态系统所具有的,包括人类在内的各类生物交换、生长、发育和繁殖过程。 生物的初级生产:生产粮食、蔬菜、水果和其他各类绿色植物产品。 生物次级生产:从城市外部输入。如香港的菜、肉、水等由内地供应。,6,2.基本功能 (1)生产功能: 生物生产: 非生物生产:城市生态系统的非生物生产是人类生态系统特有的生产功能.是指具有创造物质与精神财富满足城市人类的物质消费与精神需求的性质。 物质生产:是指满足人们的物质生活所需的各类有行产品及服务。 非物质生产:是指满足人们的精神生活所需的各种文化艺术产品及相关的服务。,7,2.基本功能 (1)生产功能: (2)能源结构与能量流动,城市生态系统的能量流动基本过
4、程,8,3.城市生态系统的基本特点 (1)是人工生态系统,人是这个系统的核心和决定要素。 (2)是消费占优势的生态系统。消费者的生物量大大超过第一性初级生产者生物量。生物量结构呈现倒塔形。 (3)分解功能不完全的生态系统。 (4)自我调节和自我维持能力薄弱的生态系统 (5)受社会经济多种因素制约的生态系统,9,10,一、城市生态系统的人群组分,所谓城市人群,就是指居住在城市规划区域建成区内的一切人口,包括在城市生态系统内从事各业工作,享受着城市公共设施的城镇居民。 在城市生态系统中,城市人群是城市的操纵者和生产者; 从生物学的角度,城市人群又是城市生态系统的顶级消费者。,11,一、城市生态系统
5、的人群组分,1.城市人群的规模和构成 (1)城市人群的规模 数量:固定人口和流动人口:大中小城市的分类,规模效益 密度:单位面积的人数 (2)城市人群的组成 根据人群在城市生态系统中的生态位的不同,将城市人群分为3类: 城市基本人群 城市服务人群 城市被抚养人群,12,一、城市生态系统的人群组分,1.城市人群的规模和构成 (3)城市人群结构 年龄结构:部分地决定着城市人口群体再生产的速度, 决定着能够提供给社会的劳动力数量, 影响着对社会生活消费物品的需求量。人群结构模式归纳为增长、稳定和衰退型。,性别结构:是否均衡, 决定着城市内部人口再生产过程的变动方向 职业结构: 文化结构: 民族结构:
6、,13,一、城市生态系统的人群组分,1.城市人群的规模和构成 2.城市人群容量 (1)概念:一个城市所能承载的最大人群数量 生物生理人群容量:人均消费水平压缩到最低水平。只能满足人类的生理需要。 环境人群容量:土地承载力 经济人群容量:一定的经济发展水平下,一个特定的城市生态系统中的生产资料所能容纳的劳动人群数量。 现实条件人群容量:根据目前条件,预测未来某一时刻某一特定城市生态系统所能容纳的最大人群规模。,14,一、城市生态系统的人群组分,(2)城市人群容量的基本特征 城市人群容量是超越自然生态系统的高容量 城市人群容量的基础是农业生态系统 需要依靠高投入来维持:科学技术、人力、物力等 受众
7、多因素制约: 是一定生活(消费)水平下的容量 (3)人群容量的水桶理论 W=SHP S是自然资源和条件 H是经济发展水平 P是人群消费水平的倒数,15,一、城市生态系统的人群组分,3.我国人群城市化特征 (1)人群城市化滞后于工业化 (2)城市集聚效益没有充分发挥 (3)城市就业结构性困难,16,二、城市生态系统的生物环境,城市植物 城市动物 城市微生物,17,1.城市植物 城市植被(urban vegetation): 城市植被是城市里覆盖着的生活植物。它包括城市里的公园、校园、寺庙、广场、球场、医院、街道、农田以及空闲地等场所拥有的森林、灌木、绿篱、花坛、草地、树木、作物等所有植物的总和。
8、 人类在城市建设的过程中,一方面破坏或摒弃了许多原有的自然植被和土生植物,另一方面又引来了许多外来植物和建造了许多新的植被类型。城市植被应属于以人工植被为主的一个特殊的植被类群。 城市植被的第一生产者的作用属于次要地位,而其美化和净化环境的作用则是其主要的功能。,二、城市生态系统的生物环境,18,1.城市植物 (1)城市植物区系:一定范围内全部植物种类的综合。 乡土植物种类的减少,人布植物的增多。 城市植物种类较多,但种群数量较小。 城市植物的生态习性有了一定的改变 不同植物对城市环境的适应能力不同:极嫌城市植物-中度嫌城市植物-中性城市植物-适生城市植物-极适生城市植物,二、城市生态系统的生
9、物环境,19,1.城市植物 (2)城市植被 城市植被的类型:人工栽培群落;残存自然群落;城市杂草群落 特点:覆盖率低,群落类型有所改变,并多呈孤岛状分布或带状分布;自然群落比例少,人工、半人工群落多;明显的脆弱性 生态特征:个体长势差,抗逆性降低;原生植被破坏退化,次生种的成分增多,单优种群占优势;群落结构简单,层次单一;植物生长量小,生产力低。 城市植被的逆向演替:原生森林-天然次生林灌丛草丛石屎森林。 (3)植物对城市环境的指示意义:铜草,锌草等。可以根据植物受害情况判断环境质量。植物的受害情况可以概括为质和量两个方面。,二、城市生态系统的生物环境,20,(3)城市植被的功能 城市植被绿化
10、美化环境的景观效益 绿色是自然界很柔和的颜色,使人感到舒适、惬意,有助于消除疲劳和精神压抑。通过花开花谢,草木枯荣和动物的生命活动,让人们感觉自然界的美好、生命力的旺盛和生活的可爱。对不同的植物赋予不同的含义或象征,是人们精神上的享受。不同场所的科学绿化,可增加城市文化的内涵,也可为人们的游玩、休憩、锻炼等提供好的处所,给城市带来勃勃生机。,二、城市生态系统的生物环境,21,松、柏傲立表示肃穆和庄重,22,23,松、竹、梅“岁寒三友”寓意正气凛然、坚贞不屈,24,垂柳依依、油橄榄伸展象征和平,25,城市植被保护和净化环境的生态效益 城市绿化实体的小气候效应 夏季降温13oC,增加湿度3%12%
11、,阻挡辐射60%;冬季气温,林内高1oC 2oC。 吸收二氧化碳和释放氧气平衡的生态效益 10m2 的森林或50m2的草坪即可供1成人耗氧0.75kg/d,并清除呼出的CO2 0.9kg/d。,二、城市生态系统的生物环境,26,对大气污染的净化作用 减少粉尘污染:一方面由于树木具有降低风速的作用,另一方面由于树叶多具绒毛,且分泌粘性油脂及汁液,可吸附大量飘尘。 研究表明,吸滞粉尘能力强的城市绿化树种 中国北部地区有:刺槐、沙枣、国槐、家榆、核桃、构树、侧柏、圆柏、梧桐等; 中部地区有:家榆、朴树、木槿、梧桐、泡桐、悬铃木、 女贞、荷花玉兰、臭椿、龙柏、圆柏、楸树、刺槐、桑树、夹竹桃、丝棉木、紫
12、薇、乌桕等; 南部地区有:构树、桑树、鸡蛋花、黄槿、刺桐、羽叶垂花树、黄槐、小叶榕、高山榕、夹竹桃等。,27,降低有毒气体浓度及有毒气体对植物的危害 几乎所有的植物都能吸收一定量的有毒气体。 高15m,宽15m的悬铃木林带能降低SO2或Cl2浓度50%左右。 污染物浓度和接触时间的联合作用称为剂量强度。能引起植物伤害的最低剂量和时间称为临界剂量强度或伤害域值(threshold value)。 植物进入污染区吸收有毒气体,部分积累,部分转移,部分降解。离开污染区后,体内有毒物含量即下降。,28,杀菌作用:空气中散布着各种细菌等微生物,其中不少是对人体有害的病菌。城市植被可以减少空气中的细菌数量
13、,一是由于植物吸滞粉尘,减少细菌载体,从而使大气中细菌数量减少,另外植物本身具有杀菌作用,许多植物能分泌出杀菌素。 指示和检测环境污染方面的作用:城市植被在指示和检测环境污染方面有重要的作用。有些植物对大气污染的反映,要远比人敏感的多。植物成为“永不下岗的哨兵”,为保护环境、人类健康服务。 减弱噪声作用 城市植被可以减弱噪声,主要是植物对声波的反射和吸收作用。,29,一棵树的生态价值 印度加尔各答农业大学德斯教授对一棵树的生态价值进行了计算: 一棵50年树龄的树,产生氧气的价值约31,200美元;吸收有毒气体、防止大气污染价值约 62,500美元;增加土壤肥力价值约31,200美元;涵养水源价
14、值37,500美元;为鸟类及其他动物提供繁衍场所价值31,250美元;产生蛋白质价值2,500美元,除去花、果实和木材价值,总计创值约196,000美元。,30,保护生物多样性的作用 目前中国植物园共有110余个,属城市建设系统内的有16个。城市植物园一般地处城郊和城市之间,是城市植被的组成之一,多是广泛收集地方特色乡土树种,引种驯化适合于本地区造林绿化的树种资源(耐寒、旱、碱、沙),为大面积造林提供种质资源。所以,城市植物园承担着开发野生观赏植物资源、驯化和培养城市特殊生态条件下植被建设所需的植物材料等任务。因此,城市植被的建设,特别是植物圆的建设过程,亦是实施生物多样性保护的过程。,31,
15、生物多样性是人类赖以生存的物质基础: 直接价值: 从生物多样性中,人类得到了所需的全部食品、许多药物和工业原料,同时,它在娱乐和旅游业中也起着重要的作用; 间接价值: 主要表现在固定太阳能、调节水文过程、防止水土流失、调节气候、吸收和分解污染物、贮存营养元素并促进养分循环和维持进化过程等7个方面。 随着时间的推移,生物多样性的最大价值在于为人类提供适应当地和全球变化的机会。生物多样性的未知潜力为人类的生存发展显示了不可估量的美好前景。,32,生物多样性丧失的原因: 主要有生境丧失和片段化、外来种的侵入、生物资源的过度开发、环境污染、全球气候变化和工业化的农林业等。但问题的根源在于人口的剧增及高
16、速度的自然资源消耗、不断狭窄的农业、林业和渔业的贸易、经济系统和政策未能评估环境及其资源的价值、生物资源利用和保护产生的惠益分配的不均衡、知识及其应用的不充分以及法律和制度的不合理。 总之,人类活动是造成生物多样性以空前速度丧失的根本原因(比2000年前快1,000倍)。,33,城市植被的经济效益 有城市园林产品等本身的收入,还有改善环境、美化城市促进其他行业,如旅游业、房产业等增值的效益。 完善的城市防护林体系,可使粮食、蔬菜增产1015,降低取暖费1020。 在纽约,房屋周围若有较好的植被,房价可提高15左右;在公园或公共绿地附近的住宅价格高1520。,34,2.城市动物 栖息和生存在城市
17、化地区的动物为城市动物(urban animal),而把与人类共同(常年或季节)在城市环境而不依赖人类喂养,自己觅食的动物称为城市野生动物,含原地区残存下来的野生动物和 从外部迁徙进入城市的野生动物。 它们与人类伴生(companion),二、城市生态系统的生物环境,35,2.城市动物 (1)城市动物与生境 动物栖息的自然环境发生了深刻变化,主要表现为: 开阔空间丢失 作为食物来源与隐蔽条件的植被遭受破坏 人为捕杀、驱赶 环境污染和交通噪声,二、城市生态系统的生物环境,36,枣庄野狼频伤人 警方追20公里毙狼(组图),37,2.城市动物 (2)城市野生动物的特性 优势种的改变 城市环境的空间异
18、质性、时间异质性对城市野生动物的区系成分优势种的改变相当密切。 在东京,地下铁道兴建前,住宅区历来是熊鼠占压倒优势,约占鼠类总数的90%。随着城市化的发展,过去作为劣势种的沟鼠开始大量繁殖,不断排挤熊鼠; 流经东京的多摩川河,原以水质清澈,盛产香鱼、石斑鱼、杜文鱼等清水鱼类而著称于世,但由于战后经济恢复和腾飞的影响,多摩川河污染相当严重,致使这些鱼类濒于绝迹,代之而来的鲤科小鱼白票子开始大量繁殖。,二、城市生态系统的生物环境,38,2.城市动物 (2)城市野生动物的特性 种类数量的改变 城市动物在种类数量变化比较突出。如果排除人类圈养的野生动物(动物园里的动物)的话,城市野生动物种的数量与城市
19、中人工构筑物程度成负相关,即城市中人造物程度越高,野生动物种的数量越少。 蚯蚓是分布极为普遍的土壤动物其生活方式可分成以下两种类型: A型:潜伏层主要在淋溶层,虫体多与地面平行。 Ao型:潜伏层主要在枯枝落叶层和植被落叶层。 其中受城市影响最大的是Ao型。城市化地区,枯枝落叶被扫除,地面被踏实等,致使Ao型蚯蚓完全不能生存。,二、城市生态系统的生物环境,39,2.城市动物 (2)城市野生动物的特性 种群特征的改变 城市野生动物种群特征包括种群大小、数量分布、年龄组成和性比等。种群大小的改变有两方面的含义,一方面是指一个野生动物种在城市区域内总的数量的改变,另一方面是种群的区域分化或合并,使得每
20、一活动种群的数量的改变 一般说来,在城市里野生动物的生活环境和它们的栖息地越来越单纯化,所以种群数量是有逐渐变小的趋势。 日本学者在20世纪80年代末期,对东京明治神宫、自然教育园和滨离宫鸟类区系变化的研究表明,在过去20年里,这三处鸟的种类繁殖数分别减少57、50和31。 种群数量分布方面,城市不同地区有所差异。 稳定的性比和健康的种群年龄结构是种群特征的两个重要因素。,二、城市生态系统的生物环境,40,2.城市动物 (3)城市野生动物的危害 对飞机的危害。 鸟类喜欢聚居机场附近的原因 1)食物较多 2)隐蔽处较多 3)水较多 4)机场空间较大,不受幼童、家畜等干扰 1962年,美国华盛顿州
21、一些天鹅与一架飞机相撞,导致机尾受损,17人死亡; 1970年,波士顿机场一架正在爬升的飞机与一群掠鸟相撞,造成引擎失速,飞机失事,60人死亡; 1980年,美国空军的一架T38型双引擎喷气机因引擎吸入海鸥而坠毁在克利夫兰城附近。,二、城市生态系统的生物环境,41,42,2.城市动物 (3)城市野生动物的危害 对飞机的危害。 传播疾病: 直接传播疾病:非典,猪流感,禽流感 人畜共患疾病 通过影响公共卫生情况导致疾病蔓延,二、城市生态系统的生物环境,43,44,45,2.城市动物 (3)城市野生动物的危害 对飞机的危害。 传播疾病: 破坏城市景观: 老鼠以及松鼠啃咬电缆及其他建筑物,啄木鸟在电线
22、杆上凿洞筑巢,鼹鼠及土拔鼠不仅在地上挖洞,还会剥树皮、啃咬树根等。 成群的紫燕、掠鸟停在白松上栖息,由于其噪声以及气味的影响,使景观美的气氛大受破坏。燕子在屋檐下做窝,不仅影响景观,同时还可能带来寄生虫。 野生动物对人类的直接伤害:,二、城市生态系统的生物环境,46,2.城市动物 (4)城市小型兽类区系与群落:主要是鼠类 (5)城市鸟类区系和群落:城市造成环境改变,导致鸟类种类减少和组成改变。 (6)城市有害昆虫区系与群落:蟑螂、苍蝇、蚊子 季节变化,种类和密度也在变化。空间分布也不一样。 (7)城市户养动物,二、城市生态系统的生物环境,47,3.城市微生物 (1)城市空气种的微生物群落:细菌
23、、真菌、放线菌 室外空气中的微生物: 室内空气中的微生物: 传播方式包括尘埃、飞沫和飞沫核。 (2)城市水体中的微生物群落:种类多,组成差别大,能引起水源性病毒疾病。,二、城市生态系统的生物环境,48,二、城市生态系统的生物环境,49,3.城市微生物 (3)城市土壤中的微生物群落 病原微生物三个来源: 人畜粪便作为肥料 没有处理的生活污水 病死尸体处理不当,二、城市生态系统的生物环境,50,二、城市生态系统的生物环境,安徽阜阳3月以来已有上千名儿童感染手足口病。截至5月1日24时,当地累计报告3736例例感染病例,死亡22例,病重30例。5月2日,卫生部将手足口病纳入法定传染病管理。最新消息显
24、示,鄂浙港澳等省区也发现手足口病病例。,肠道病毒是人肠道病毒的一种,简称为,常引起儿童手足口病和病毒性咽峡炎,重症患儿可出现肺水肿、脑炎等,统称为肠道病毒。该病多发生于儿童,尤其是岁以下婴幼儿多发,少数病情较重,严重的会引起死亡。,51,三、城市生态系统的物理环境,城市非生物环境即城市生态系统中除生物组分以外的一切组成要素的总称。 根据非生物环境要素的性质、来源和作用的不同,可将城市非生物环境组分分为城市地质、城市气候、城市水文、城市土壤、城市地貌、城市噪声等六大类。,52,1.地质环境(geological environment) 指地球表面以下坚硬的地壳层(crust)。 (1)生物与地
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