城市生态学教案0602(共32页)

1、城市生态(shngti)与环境教案（上）绪 论一、城市化与生态环境(shn ti hun jn)危机世界(shji)大公害比利时马斯河谷烟雾事件美国多诺拉事件美国洛杉矶烟雾事件英国伦敦烟雾事件日本四日市哮喘病事件日本水俣病事件日本富山骨痛病事件日本爱知县米糠油事件国内生态环境危机耕地少且质量不高水土流失严重林地锐减、草原退化、湿地萎缩、水荒逼近酸雨面积增加，空气、水污染严重二、城市生态学的产生与发展城市生态学的概念城市生态学是研究城市人类活动与周围环境之间关系的一门学科。城市生态学将城市视为一个以人为中心的人工生态系统，在理论上着重研究其发生和发展的动因、组合和分布的规律、结构和功能的关系，调

2、节和控制的机理，在应用上旨在运用生态学原理规划、建设和管理城市，提高资源利用效率，改善系统关系，增加城市活力。1、萌芽阶段（20世纪以前）2、现代城市生态学的产生与发展芝加哥学派与芝加哥城：R.E.Park发表的著名论文城市：关于城市环境中人类行为研究的几点意见，将生态群落学的原理和观点运用于研究城市社会，奠定了城市生态学的理论基础；人类生态学的研究；竞争、演替下的城市发展模式研究：同心圆理论、扇形理论、多核理论等。卫星城与发展新城市卧城、半独立卫星城、独立卫星城。新建的大城市交通、植被、自然肌理。城市生态学的蓬勃发展阶段20世纪60年代末和70年代初，联合国教科文组织的“人与生物圈”（MBA

3、）计划提出了从生态学的角度研究城市居住区的项目。此后，城市生态学研究进入了一个大规模发展阶段。1996年由世界资源研究所、联合国环境规划署、联合国开发计划署和世界银行联合编写了世界资源报告（19961997），概括并指明今后城市生态系统研究的四个方面：人口；能流、物流和信息流；生物与非生物环境；社会-经济-自然复合生态系统。三、城市生态与环境学科基础、研究内容及方法1、城市生态学的学科基础生态学人类(rnli)生态学景观(jn un)生态学城市(chngsh)学城市地理学2、城市生态学的主要研究内容城市生态系统组成和结构城市生态系统功能的研究城市生态系统的动态研究城市生态系统的动力学机制和调空

4、方法研究城市的生态规划、生态建设和生态管理研究城市生态系统与周围农村生态系统之间关系的研究3、城市生态学的研究特点综合性系统性实用性决策性第一章 生态学概论第一节 生态学基础一、生态学概念 1866年德国的动物学家Haeckel首次为生态学下了定义：生态学是研究有机体与其周围环境包括非生物环境和生物环境相互关系(interaction)的科学。著名美国生态学家EOdum(1956)提出的定义是：生态学是研究生态系统的结构和功能的科学。 我国著名生态学家马世骏先生认为，生态学是研究生命系统和环境系统相互关系的科学。二、生态学的研究对象 生态学是研究生物与环境、生物和生物之间相互关系的一门生物学基

5、础分支学科。生态学是研究以种群、群落和生态系统为中心的宏观生物学。三、种群 （一）种群的概念 栖息在某一地域中同种个体组成的复合体。 （二）种群的基本特征空间特征 衡量一个种群是否繁荣和发展，一般要视其空间和数量的情况而定。亦即一个种群所占有的生存空间越充足，则其发展繁衍的潜势也越大，反之也一样。 数量特征 一般用种群密度来表示：单位面积或单位空间内的个体数目。 遗传特征组成种群的个体，总体上在形态特征、生理特征方面具有共性，但在某些形态特征或生理特征方面具有差异。 （三）种群数量动态参数 1、出生率和死亡率出生率和死亡率是影响种群动态的两个因素。 出生率是表示种群生殖状况的指标。常用种群中每

6、年每千个个体的出生数或每年每一个雌体的产仔数来计算。死亡率是种群中每年每千个个体中死亡的总数。 2、迁入和迁出迁入指生物个体或其种子从原有生活地向特定地区(dq)整群迁居的一种行为；迁出则相反。 有助于防止(fngzh)近亲繁殖，同时又是各地方种群之间进行基因交流的生态过程。 3、年龄结构和性别比种群的年龄结构与出生率及死亡率密切相关。一般来说，如果其他条件(tiojin)相等，种群中具有繁殖能力的成体比例较大，种群的出生率就越高；而种群中缺乏繁殖能力的年老个体比例越大，种群的死亡率就越高。性别比（四）种群增长的基本模式指数增长（“J”型增长） 种群在不受任何食物、空间等条件的限制下数量迅速增

7、长，呈现指数增长格局。阻滞增长（S型增长） S型的逻辑斯谛增长模型描述了种群动态增长与抑制增长这一对相反的机制。（五）种间关系与生态位种间关系是指不同物种种群之间的相互关系。理论上讲，两个物种间的相互作用的基本形式有：无作用（o）、正作用（互惠共生、偏利共生等）（）、负作用（竞争、偏害共生等）（）三类。生态位：自然生态系统中，一个种群所占据的时空位置及其与相关种群之间的功能关系。一个生态位一个种。四、群落指一定时间内居住在一定空间范围内的生物种群的集合。它包括植物、动物和微生物等各个物种的种群，共同组成生态系统中有生命的部分。群落内的各种生物并不是偶然散布的一些孤立的东西，而是相互之间存在物质

8、循环和能量转移的复杂联系。 1群落中的优势种在群落成百上千的物种中，往往只有少数几种，因其在大小、数量或活动上起着主要的影响和控制作用成为优势种。 群落中的优势种决定着群落的内部结构和特殊环境，是群落的创造者和建设者。2群落的物种多样性两种含义，一是说明群落中物种的多少，即丰富度。群落中所含种类数越多，群落的物种多样性就越大。二是说明群落中各个种的相对密度，又可称为群落的异质性。 3群落的种间关联性 种间关联性反映了群落物种之间的联系特征。当许多物种经常趋向于一起出现，称为正关联；当另一些物种由于竞争或对环境、资源要求的明显差异而互相排斥，不一起出现，称为负关联。 4群落的交错区和边缘效应在生

9、态系统中，凡处于两种或两种以上的物质体系、能量体系、功能体系之间所形成的“界面”，以及围绕该界面向外延伸的“过渡带”的空间域，即称为生态环境脆弱带。边缘效应五、生态系统一定空间内生物和非生物成分通过物质的循环、能量的流动和信息的交换而相互作用、相互依存所构成的一个生态学功能单位。 第二节 生态系统基础理论 生态系统就是在一定时间和空间内，生物的和非生物的成分之间，通过不断的物质循环和能量流动而互相依存(ycn)的统一整体，构成一个生态学的功能单位。 一、生态系统的组成(z chn)与结构1、组成(z chn)根据物质和能量的活动性，分为：贮存库交换库2、结构垂直分化或水平分化和成层现象。生态系

10、统的营养结构，更是重要的结构特征。能量流动、物质循环与信息传递 1、能量流动 从植物固定光能于有机物后，就从生产者开始，经各级消费者和分解者，都要因本身的呼吸作用，逐级以热的形式，将能量全部速散到环境中，这个能量流动过程是不可逆的，因而是单向流动。热力学第一定律（能量守恒）：前一级总能量的10左右被下一级所同化，其余为呼吸等活动所消耗。热力学第二定律（耗散）：在能量的传递和转化过程中，总有一部分能量不能继续传递和做功，而以热的形式消散，这部分能量使墒和无序增加。食物链不论如何复杂，一般不超过45个营养级，物质和能量越接近食物链末端越少。2、物质循环 （1）与能量流动不同，物质流动是循环的。各种

11、有机物最终经过还原者分解成可被生产者吸收的形式重返环境，进行再循环。（2）有机体生命过程中，大约需要有3040种化学元素。根据生命的需要可把这些元素分为三类：结构元素：包括碳、氢、氧、氮，是生命大量必需的构成蛋白质的基本元素。 大量营养素：包括磷、钙、镁、钾、硫、钠等，也是生命大量需要的元素。微量营养素：包括铜、锌、硼、锰、钼、钴、铁、铝、铬、氟、碘、溴、硒、硅、锶、钛、钒、锡、镓等，是生命必不可缺，但需要量小。 （3）根据循环属性可分为三种主要循环类型：水循环气态循环沉积循环：岩石风化和沉积物分解。3、信息传递三、生态因子及其作用生境指在一定时间内对生命有机体生活、生长发育、繁殖以及有机体存

12、活数量有影响的空间条件及其他条件的总和。 组成生境的因素称生态因子。分为生物因子和非生物因子 。（一）生态因子(ynz)作用的一般特征 1、综合(zngh)作用各种生态因子不是孤立的，而是彼此联系、相互促进、互相制约，任何一个(y )单因子的变化，必将引起其他因子不同程度的变化及其反作用。2、主导因子作用在诸多生态因子中，有一个生态因子对生物起决定性作用，称为主导因子（leading factor）。3、直接作用和间接作用环境中的地形因子对生物起间接作用；光、温度水对生物生长、分布以及类型起直接作用。4、因子作用的阶段性由于生物生长发育不同阶段对环境因子的需求不同，因此因子对生物的作用也具有阶

13、段性。5、生态因子的不可代替性和补偿作用总体上说生态因子是不能代替和补偿的，但在局部是能补偿的，但此补偿不是经常存在的。（二）生态因子的作用方式 1、拮抗作用各个因子在一起联合作用时，一种因子能抑制或影响另一种因子起作用。2、叠加、协同和增强作用叠加作用：两种或多种化合物共同作用时的毒性为化合物单独作用时的毒性总和。协同作用：两种或多种化合物共同作用时的毒性等于或超过各化合物单独作用时的毒性总和。增强作用：一种化合物对某器官系统无毒作用，但与另一种化合物共同作用时，使后者毒性增强3、净化作用部分生态因子具有以物理、化学和生物的方法消除水、气、土中的污染物浓度增加的作用。净化作用可分为物理净化、

14、化学净化和生物净化。（三）生态因子的作用规律 1、限制因子规律在诸多生态因子中使生物的耐受性接近或达到极限时，生物的生长发育、生殖、活动以及分布等直接受到限制、甚至死亡的因子称为限制因子。最小因子定律（利比希定律）生物的生长量常常不是被需要量大的营养物质所限制，而是受那些只需要微量的营养物质所限制。3、耐受性定律每种生物对一种环境因子都有一个生态上的适应范围的大小，成为生态幅（耐性限度）。接近有机体耐性限度的几个因素中的任何一个在质和量上的不足或过量，都可以引起有机体的衰减或死亡。四、生态平衡及其意义 （一）概念生态平衡是生态系统在一定时间内结构与功能的相对稳定状态，其物质和能量的输入、输出接

15、近相等，在外来干扰下，能通过自我调节(或人为控制)恢复到原初稳定状态。当外来干扰超越生态系统自我调节能力，而不能恢复到原初状态谓之生态失调，或生态平衡的破坏。生态平衡(shngtipnghng)是动态的。 （二）破坏(phui)生态平衡的因素1、自然(zrn)因素主要是指自然界发生的异常变化或自然界本来就存在的对人类和生物的有害因素。如地震、台风等。2、人为因素物种改变引起生态平衡的破坏。环境因素改变引起生态平衡的破坏。信息系统的破坏引起生态平衡失调。（三）生态平衡失调的标志1、生态平衡失调的结构标志平衡失调的生态系统从结构上讲就是出现了缺损。2、生态平衡失调的功能标志 有两个方面：一是能量流

16、动在生态系统内的某一个营养层上受阻。二是物质循环正常途径的中断。（四）生态系统平衡的调节机制负反馈作用：当系统的某种成分开始变化（增加）时，其他成分也相应地发生一系列变化，而且这种变化最终又返回系统，影响（减少）开始的那种成分的变化速度和作用。阀值：生态系统平衡存在于一定的范围并具有一定的条件，这个能够自动调节的界线成为阀值。多样性导致稳定性定律：一个生态系统的结构功能越复杂，其阀值就越高，也越稳定。第二章 城市生态系统与环境第一节 城市生态系统概念城市生态系统（urban ecosystem）指的是城市空间范围内的居民与自然环境系统和人工建造的社会环境系统相互作用而形成的统一体，属人工生态系

17、统。城市生态系统是以人为主体的、人工化环境的、人类自我驯化的、开放的生态系统。第二节 城市生态系统的组成结构目前没有统一的城市生态系统结构的划分。主要的划分方式有两种：第一种：城市居民+城市环境第二种：自然生态系统+经济生态系统+社会生态系统第三节 城市生态系统的基本功能和主要特点一、城市生态系统的基本功能城市生态系统的功能是指系统及其内部各子系统或组成成分所具有的作用。城市生态系统是一个开放型的人工生态系统，它具有两个功能，即外部功能和内部功能。城市生态功能表现为系统内外的物质、能量、信息、货币及人流的输入、转换和输出。（一）城市生态系统生产功能 城市生态系统生产功能是指城市生态系统能够利用

18、城市内外系统提供的物质和能量等资源，生产出产品的能力。包括：1、生物生产：城市生态系统所具有的包括(boku)人类在内的各类生物交换、生长、发育和繁殖过程。生物(shngw)的初级生产生物(shngw)的次级生产2、非生物生产：物质生产：工业产品、设施产品、服务性产品。非物质生产：如小说、绘画、音乐、戏剧等。（二）城市生态系统能源结构及能流1、能源结构 城市生态系统的能量是指能源在满足城市多种功能过程中在城市生态系统内外的传递、流通和耗散。能源结构是指能源总生产量和总消费量的构成及比例关系。能源的生产结构和消费结构：能源的生产结构：即从总生产量分析能源结构，指各种一次能源所占比例；能源的消费结

19、构：即从消费量分析能源结构，指能源的使用途径。2、能流二、城市生态系统的主要特点人是城市生态系统的核心和决定因素。城市生态系统是消费者占优势的生态系统。城市生态系统是分解功能不充分的生态系统。城市生态系统是自我调节和自我维持能力很薄弱的生态系统。城市生态系统是受社会经济多种因素制约的生态系统。第四节 城市生态环境着重从人口、资源、环境三大方面阐述：一、人口巨增人口问题包含数量和质量两方面问题。人口质量即人口素质；人口数量的增长取决于人口的出生率、死亡率、迁移率三个变量。从生态学角度计算，地球上只能养活80亿人（其中，中国人口的合理数量应为7亿人左右）。二、资源匮乏资源是维持人类生命和生活所必须

20、和经常使用的物质。人类对资源的需求一直呈上升趋势。面对人类对资源要求量的增加，有两种截然不同的观点。1、土地资源土地资源是一切资源中最宝贵和不可替代的资源，是人类的栖息地，提供了人类3/4的食物和全部的木材。2、淡水资源淡水资源不足地球总水量的1%。3、森林资源是生态系统中物质循环与能量流动的杠杆。人类的各种社会生产活动都离不开森林。调节气候、促进水循环、又是动植物基因库。三、生态环境恶化1、沙漠化地球上沙漠及沙漠化土地占陆地总面积的35%。由于人类对土地的不合理使用，全球沙漠化问题十分严重，正以每年6万平方公里的速度扩张。2、全球(qunqi)气候变暖第一个影响(yngxing)是海平面升高

21、。第二个影响(yngxing)是降水带北移。3、臭氧层消失臭氧层是地球生物的保护伞，它吸收太阳紫外线和某些宇宙射线，保护地球生物免受伤害。4、自然灾害第三章 城市生态系统的非生物环境第一节 城市气候与空气污染城市形成后，由于密集的建筑物以及水泥、沥青铺设的地面改变了下边面的性质和城市的空气垂直分层状况，化石燃料的大量使用，造成空气污染，改变了大气组成，同时加强了人为热以及人为水气的影响、导致城市内部气候与周围郊区气候的差异。这种差异虽不足以改变城市所在地点原有的气候类型，但是在许多气候要素上表现出明显的城市特征。一、城市大气分层1、城市覆盖层：城市建筑物以下至地面。 这一层气候变化受人类活动影

22、响最大。 它与城市规划、布局、建筑物密度、高度、几何形状、街道宽度、走向、建筑材料、空气污染浓度、人为热与人为水汽、绿化覆盖率及水系等因素有关。2、城市边界层：由建筑屋顶向上至积云中部。 与城市覆盖层进行能流与物流交换。 这一层气候变化受大气质量和参差不齐的屋顶热力和动力影响，并受区域气候影响。3、市尾烟气层（城市尾羽层）这一层空气中的云、雾、降水、气温、污染物等均受城市中人的行为的影响。 4、乡村边界层：在市用烟气层之下。二、城市的辐射与热量 在辐射平衡式中，城市内的输入和输出都有变化。总的来说： 到达城市下垫面的太阳辐射比郊区小、但由于其下垫面的反射率亦比郊区小，因而在短波辐射上城市与郊区

23、差别不大； 在长波辐射中，城市空气逆辐射虽比郊区大，但城市地面长波辐射也大于郊区，因此长波辐射的收支城乡间差别也不大。 城市中由于空气污染物多，云雾多，大气透明度小，以及建筑物互相遮挡，因此日照时数和日照百分率均小于郊区。城市温度高于郊区，出现热岛。城市的风和降水 具有较大粗糙度的城市下垫面，可以形成更强的热力湍流和机械湍流，而热岛效应又会引起局地的环流。因此城市的风场极为复杂，降水也有明显的改变。 三、城市的风和降水 具有较大粗糙度的城市下垫面，可以形成更强的热力湍流和机械湍流，而热岛效应又会引起局地的环流。因此城市的风场极为复杂，降水也有明显的改变。 1、城市风 整体而言，城市风速一般比郊

24、区降低2030，这种降低作用随着城市下垫面粗糙度的增加以及房屋高度的增高而加强。但在城市内部，流场的局地差异很大：有些地方风速极微；但在特殊情况下，某些地方的风速亦可大于同高度的郊区。2、城市降水 对流性降水由于建筑物引起的机械湍流和对降水系统的阻碍作用，导致城市降水强度增强，降水时间延长。 城市(chngsh)对降水的影响特别明显地表现在日降水量为50100mm的暴雨(boy)日数高于郊区。由于城市空气中凝结核多、风速小，又有一定的人为水气，因此(ync)城市的云、雾多于郊区。但相对湿度远比郊区低。 四、城市空气污染 城市中，集中的工业、密集的人口以及化石燃料的大量使用，使空气中增加了许多有

25、害成分，高密度的建筑物不利于这些污染物的稀释与扩散，加重了它们的浓度和滞留时间，超过一定数量时，就会对有机体产生不良的影响以至伤害。 煤炭是我国大部分城市的主要能源，因此我国城市的空气污染多属煤烟型污染。 进入城市空气中的污染物概括分为两大类：气体污染物和颗粒状污染物。 1、气体污染物 硫氧化物 氮氧化物 碳氢化物 碳氧化物2、颗粒状污染物粘径小于100m的所有颗粒称为总悬浮颗粒（TSP）。 降尘：粘径大于10m。 飘尘：粘径小于10m，其中粘径小于2.5m的对人的危害最大。五、城市环境对空气污染的影响 城市空气污染程度虽然取决于污染源排放的污染物特性和排放总量，但是它对周围环境造成影响的大小

26、则和气象、地形、地物等因素有关。 污染源上风地区空气污染相对较轻，下风地区则重；其它条件相同时，风速越大空气污染物的浓度就越低。 我国的工业城市里、冬季空气污染最严重的区域在城南，而夏季则在城的西北.不同的地形条件也会形成局部地区的特殊气流，对当地的空气污染产生重要影响。如海陆风、山谷风等。当风从城市上空吹过时，会在街道的背风面和迎风面形成一个局部地区环流，使得污染物在建筑物背风面聚集，其浓度可比迎风面高出许多。这种“街道风”对汽车排放出的污染物的扩散的影响最为突出。 第二节 城市水文与水污染一、城市水文特征： 降水量增加，暴雨数量增多。洪水流量过程线变得陡峭、峰值增大，汇流历时缩短，峰值出现

27、时间提前。产生迅猛洪水的可能性增加。用水量增加，地下水位下降。 二、城市的水污染： 城市的水污染可分为五大类： 无机物污染：酸碱及一般无机盐类、氰化物、重金属污染、颗粒沉淀物。 有机物污染：耗氧污染物、难降解有机物污染。 生物污染：病原微生物、水体富营养物。 热污染： 放射性物质污染： 第三节 城市土壤和土壤污染一、城市土壤的特征城市土壤的物理、化学性以及其中的生物等各种性质都发生了显著的变化。 城市土壤(trng)形态多样。团粒结构被破坏，结构差、透水性不良，土壤湿度小，易被侵蚀。城市土壤不同(b tn)程度的酸化、碱化、营养化及重金属污染。土壤呈同心圆形式分布，且不同用地类型的空间(kng

28、jin)土壤质量存在较大差异。近郊城乡结合部受城市生产和生活影响增加了土壤污染的可能。近郊地区土壤较为肥沃，但土壤中农药残留量也较高。近郊土壤不断受到污染和蚕食。二、城市土壤污染 土壤一但受到污染，污染物就能通过各种途径直接或间接持续地危害人们的生活和健康，对它的治理也比大气污染和水污染治理困难。 根据污染物进入土壤的方式，城市土壤污染可分为：水污染型污染：主要是由污水灌溉所造成的污染。 大气污染型污染。城市工业生产、交通运输以及其他活动所排放的废气，以飘尘、降尘等形式降落，造成土壤污染。 固体废弃物污染型污染。主要是垃圾、废渣等固体废弃物所造成的土壤污染。第四节 城市的建筑和交通一、城市的建

29、筑 从生态角度考虑，理想的建筑还应该： 有益于人们的身心健康：包括采用无毒的建筑材料和装饰材料，设计中保持室内外空气畅通，以及充足的绿化面积。 充分利用自然能源：应尽量利用太阳能、风能等自然能源，而把人工辅加能源降低到最低程度。 物质的循环利用：实现废弃物重复利用，尽量使垃圾就地消化或半消化，发展不用水或少用水的卫生洁具等。 减少对环境的负面影响：不仅涉及内部废弃物的处置，同时也涉及建筑物的布局和建筑材料的使用。防止建筑过密、过高所造成的局地小气候改变，以及玻璃幕墙所产生的光污染等问题。 二、城市的道路交通城市道路是联结城市各种用地以及与外界联系的纽带，是城市的“血管”，在城市的生产、生活和城

30、市发展中起着重要的作用。 一个城市的道路用地比例可以反映出一个城市的现代化程度。 城市生态系统中的各个组成部分通过城市道路连成一个整体。 城市道路交通的发展应当与人口的发展、城市的生产、生活等方面的活动水平同步。 一个城市除了市内交通外，还要有对外交通，它是联系城市与城市、城币与乡村的纽带，是这个城市生态系统产生和发展的重要条件，也是构成城市人工环境的主要物质要素。二、噪音的来源交通噪声：城市环境噪声的70来自交通噪声。喇叭声在我国城市噪声中最为严重（距行驶车辆5米处大约为90110dB）。我国城市交通噪声普遍高于国外。工厂噪声：是造成职业性耳聋（甚至是年轻人秃顶）的主要原因，不仅给生产工人带

31、来危害,而且厂区附近居民也深受其害。 生活噪声：一般在80dB以下，对人没有直接的生理危害，但使人心烦意乱。第五节 城市噪声一、噪音的等级与标准噪声在0一12dB(A)的范围内分为三级：级： 3059dB(A)：可以忍受(rnshu)，但已有不舒适感，达到40dB(A)时开始(kish)困扰睡眠。 级：60一89(A)：对植物(zhw)神经系统的干扰增加，听话困难，85dB(A)是保护听力的一般要求。级：90一120dB(A)：显著损害神经系统，造成不可逆的听觉器官损伤。二、噪音的来源交通噪声：城市环境噪声的70来自交通噪声。喇叭声在我国城市噪声中最为严重（距行驶车辆5米处大约为90110dB

32、）。我国城市交通噪声普遍高于国外。工厂噪声：是造成职业性耳聋（甚至是年轻人秃顶）的主要原因，不仅给生产工人带来危害,而且厂区附近居民也深受其害。 生活噪声：一般在80dB以下，对人没有直接的生理危害，但使人心烦意乱。三、噪音的危害干扰睡眠 损伤听力 对人体生理的影响 对儿童和胎儿的影响 对动物的影响 对建筑物的损害第六节 城市垃圾城市垃圾主要是指城市生活垃圾，不包括工业废弃物。它不仅对土壤、空气、水体造成污染，同时也是苍蝇、蚊虫、鼠类以及病原菌的孳生地，成为当今城市中的一大环境问题。城市垃圾成分和产生量不同国家不同城市均不相同。这与居民物质生活水平以及市政建设情况密切相关。随着城市的发展垃圾的

33、产生量增加，垃圾成分也在变化。随着垃圾数量的增加，其中所含的废塑料、染料、化学药品、废电他、杀虫剂、除草剂等也都会相应地增加，而在许多废年物中均含有重金属（汞、铅、锌、铬），可以污染环境并造成危害。 此外，城市垃圾中还含有许多有机物质（如木材防腐剂、石油类物质以及许多其他高分子化合物），会造成环境污染并危害人们的健康。第四章 城市生态系统的生物环境第一节 城市植被植物是城市生态系统中唯一的初级生产者。虽然它们的生物量较之在其他自然生态系中所占的份额要少，但是它们在维持城市生态系统的生态平衡方面仍然起着重要的作用。 城市化深刻地改变了城市地区植物赖以生存的环境条件。城市地区的植物无论是种类成分还

34、是由它们组成的群落都不同于周围农村空旷地区。一、城市植被的概念 目前普遍认为城市植被（urban vegetation）是指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、灌丛、绿篱、花坛、草地、树木、作物等所有植物的总和。 人类的城市建设，最终是改变了城市植被的组成、结构、类群、动态、生态等自然特性，使其具有完全不同于自然植被的性质和特性。 城市植被应属于以人工植被为主的一个特殊的植被类群。 二、城市植被的特色 城市植被无疑已被深深地打上了人为活动的烙印。不仅是植被的生境特化了，植被的组成、结构、动态等也改变了，完全不同于自然植

35、被的特征。 （一）植被生境的特化 城市化的进程改变了城市环境，也改变了城市植被(zhbi)的生境。 1、城市(chngsh)光照对植被的影响城市光照具有(jyu)如下特点：由于各种建筑物的阻挡、城市日照时数减少，且分布不均匀。 由于城市空气污染，城市光照辐射强度降低。由于建筑物的多次反射和人工光源，城市局部地区光照强度增加、光照时间延长。 基于此，城市植被在外部形态、开花期、落叶期、抗寒性等方面均受到影响。 2、城市温度对植被的影响 往往生长期延长，且夏季易于遭受灼伤。 由于极端温度缓和，昼夜温差比较小，所以不利于植物体内的养分积累，长势较弱。 3、其他影响 水分 土壤 风 病虫害（二）植被区

36、系成分的特殊化城市中乡土植物种类减少，人工散布植物种类增加，但植被总数远比原生植被少。 外来种对原植物区系成分的比率（即归化率）的比重越来越大，并已成为城市化程度的标志之一。 最大程度地保留和选择反映地方特色的树种是城市生态学工作者关心的问题，亦是城市生态建设的标志之一。（三）植被格局的园林化在人类的规划、设计、布局和管理下，城市植被大多呈园林化格局（各类植物的配置按人的意愿和周边环境的相互关系配置和布局，并经过人类精心镶嵌和培植管理下形成的）。 现代社会，园林是为全社会提供良好城市生存环境的生态基础设施。 城市园林的研究和建设，是城市植被研究和建设及城市生态建设的重要组成部分。 （四）结构单

37、一化城市植被结构分化明显，并趋单一化。水平变化均匀，垂直结构简单；种类组成单纯且相似。（五）演替偏途化城市植被的动态，无论是形成，更新或是演替都是在人为干预下进行的，植被演替是一条按人的绿化政策发展的偏途途径。三、城市植被的功能 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，不可避免地会引起当地野生动物种类和数量发生变化。多数野生动物种类减少；而某些能忍受环境变化，并能与人伴生（companion）的有害动物，则变得更加适应城市生态环境。 城市化导致野生动物种类减少或消失的主要原因：开阔空间的丢失，植被的破坏；人类活动的强烈干扰、污染和交道噪声等。 一、

38、城市化对几类主要城市动物的影响 （一）城市小型兽类以家栖鼠为主，其他种类还有鼬、狸、狐等。而唯一能在城市中定居繁衍的只有鼠类。 外界气候因素对城市鼠类群落结构影响较小，但城市生态环境的改变与城市鼠类种类组成的变化是息息相关的。 城市化使原来栖息的狐、狸、鼬、野兔及农田(nngtin)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。（二）城市(chngsh)鸟类 鸟类对环境变化特别(tbi)敏感。城市化导致鸟类种类减少和组成改变。城市鸟类的空间分布状态是依赖于城市生态环境的。（三）城市的有害昆虫城市有害昆虫有蜚蠊（蟑螂）、蝇类、蚊类等。其种类和组成存在着地区性差异。 城市中蝇类的种类组成随季

39、节呈现明显的波动。其种类组成的变化，既有自然条件的作用，也受人为影响。 （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。由于户养动物数量庞大，给城市环境卫生管理等带来很多问题。二、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、城市动物的危害有些能严重破坏城市的生产和经济建设； 城市动物对人的最大危害是能传播各种疾病。三、城市野生动物的保护与生物多样性 城市

40、是人类聚居地，对人有害的动物应视具体情况清除，或通过其他途径将其运送至大自然环境中去。但对人无害的动物应予以保留。 1、为野生动物提供充分的生存空间争取扩大城市的绿地空间； 一个城市内应有几个野生动物保护区，保护区应有适当的面积，并使其能够形成一个永久的生态系统。2、防止人类干扰和伤害野生动物 主要方法有两种：通过教育提高公众的道德水难。避免人接近动物生育地，例如对游乐区、停车场位置的选择应尽量远离野生动物保护区，建筑车道和登山步道应避免经过保护区。旅游旺季可用铁丝网或其他方式封闭保护区等。第三节 城市微生物一、空气中的微生物群落 由于空气中缺乏微生物直接利用的养料，微生物不能独立地在空气中生

41、长繁殖。 它们的种类和数量受人类和动植物的影响。 从环境保护角度看它们是空气污染物，是大气污染状况的一个重要参数。二、水中的微生物群落 地下水由于土壤过滤的结果，营养成分相对较少，细菌比地面水（河、江、湖）中为少。水是传染疾病的重要途径之一。 三、土壤中的微生物群落 土壤是微生物生长发育的良好环境，有“微生物天然培养基”的称谓。其数量最大，类型最多，是人类利用微生物资源的主要来源。 土壤中的绝大多数微生物对人类是有益的（分解(fnji)、固氮、产生抗菌素等），但也有一部分是人类及动植物的病原体。 土壤微生物的分布随着土壤的结构、有机物和无机物的成分(chng fn)、含水量以及土壤理化特性的不

42、同而有很大差异，而且随着土壤深度的增加，各类微生物都急剧减少。城市生态(shngti)与环境第五章 城市生境与生境制图生境（habitat）是生物有机体（个体、种群或群落）占据的空间范围内全部环境条件的总称。城市中除了自然生境外，还有许多人为生境，这些不同生境为人群以及各类生物提供了不同的栖息地 。研究城市生境并对它们的空间分布进行制图是城市规划和城市自然保护的基础。第一节 城市生态分区 人为活动对环境的影响强度从城市外围向城市中心不断增加，致使不同地区无论在无机的物理环境和有机的生物环境方面部存在着空间上的差异。 城市分区在很大程度上是由城市总体布局决定的。而城市总体布局形式，除了受城市性质

43、和规模以及城市发展的经济技术水平制约外，还受自然条件，包括山地、河流等地质地貌的影响。城市分区关系到一系列的生境条件的变化，它将直接或间接地对人们在城市中的各种活动产生影响，这是在进行城市总体布局时必须考虑的。第二节 城市用地类型及其生态特征城市中不同的土地利用方式不仅改变了土地的性质，同时也对它的环境条件，包括小气候、土壤、水文以及动物、植物等产生影响，加强了城市生境的分化。从研究城市生态出发，特别是为了适应城市生境制图的需要，结合土地利用类型和生境特点，对城市生境类型作如下划分： 一、城市中心商业区气温增高、空气污染物加重、地面封闭、水污染加重。 乡土植物消失，植物大多生长不良；观赏植物被

44、引入。 野生动植物几乎绝迹，室内动物增加，鸟类消失。其中又可分为： 老城区。 新城区。 二、居住区。 居住区比较复杂，尤其是一些历史悠久的大城市变化很大。其中可以分为：传统居住区。多层居住区。 高层公寓区。花园住宅区。农村居住区。1、稀疏住宅 适宜的小气候；土壤腐殖质含量增加，富营养化加重；水量输入增加。 建立了乔、灌、草相结合的绿地和果园，有喜湿和需肥的 植物种类；食用植物和观赏植物扩展分布。 对利用枯枝落叶及杂食的动物有利；鸟类扩展分布。 2、密集住宅 污染物增加；温度增高；土壤和水污染加重。 敏感植物（如地衣等）消失；食用植物和观赏植物扩展分布。 动物种类减少，主要为室内动物和家养(ji

45、 yn)动物；鸟类扩展分布。 三、公共建筑(n n jin zh)区。文教卫生区。这些机构(jgu)一般都有成片专属绿地，少数缺少绿地的可以作为亚类处理。公用设施区。 1、建筑稀疏 小气候较适宜；土壤腐殖质含量增加；水量输入增加。 有乔、灌、草相结合的小型绿地，有中生、喜肥植物种类。有观赏植物和伴人植物以及杂草。 多为利用枯枝落叶等杂食动物和一些室内动物；常见鸟类为麻雀。 2、建筑密集 空气污染增加 ，温度有一定增高；地面封闭，土壤及水污染加重。 敏感植物生长不良或消失，抗污染植物增加；有观赏植物引入，且多分布于中心。 室内动物为主，及少量家养动物。 四、工业区 其中包括各类工厂和工矿企业场地

46、。建筑密集工业区。建筑物稀疏工业区。三废处置场地。 空气明显增温；大气、水、土壤产生特有污染物。 植物受害，乡土及原先植物消失；出现随加工原料带来的伴生植物。 只有特殊的人工饲养动物。 五、交通运输用地。 它们是城市对外的通道，承担着物资、人员内外交流的任务，是许多外来的动植物进入城市的主要通道。其中包括：铁路设施。其中可分为：a.只有少量绿地的车站；b.周围有绿地的铁路路基。公路设施。其中又可分为：a.只有少量行道树的马路；b.有绿化带的林阴大道和公路：c.缺少绿化带的大型停车场。 民用机场。其中又可分为：a有少量绿地的机场及附属设施；b.有大片绿地的飞机起降场地。港口码头。包括码头及其附属

47、设施，封闭地面多达80以上。 大气增温，湿度降低，空气污染，特别是粉尘污染和噪声等加重；土壤板结，排水不良，重金属污染加剧，水体富营养化。 植物生长受抑，抗污染种类增加；新植物种输入的主要通道，有特殊的铁路、港口植物区系。 增加灌丛和道路边的动物种类。 六、仓储场地。 大气、水体污染随仓储性质而定；土壤板结，排水不良。 有小型的乔、灌、草绿地及特殊的抗污染植物；也是新植物、人布植物分布的重要地点。 室内动物增加，其他抗污染动物种类随仓储性质而定。七、市内闲置备用地。 小气候适宜，空气污染物一般较轻；土壤氮含量高，水体富营养化一般较低。 乡土植物及伴人植物混生，常组成特殊的废弃地群落；是新植物及

48、人布植物的散布地。 有利于小型哺乳类动物、鸟类等栖息。 八、园林(yunln)绿地。 城市园林绿地比较复杂，主要分为(fn wi)以下几种类型： 公园(gngyun)（共）绿地。体育场、休养地。公墓。 植物园和动物园。其中以引种的动、植物为主。森林公园。以森林植被为主，可能配以各种游乐设施。自然保护区。以自然的和半自然的植被为主。本地区其他自然和半自然的植被生长地段。包括各种森林、灌丛和草本植被以及各种防护林。 适宜的小气候，降低空气污染；过度利用和践踏会产生土壤侵蚀或板结以及促进水体富营养化。 有利于耐践踏的植物、喜氮肥的植物生长；是观赏植物及伴生植物分布的中心；自然保护区是乡土植物集中分布

49、地；植物园是外来引种植物的主要分布地点。 有利于森林动物及灌丛动物的散布。 九、农业用地 包括各种农业生产用地。作物大田。经济植物园。蔬菜地。果园。 适宜的小气候，多为清洁的空气；多保存着耕作土壤剖面，并配有排灌系统。 适合于栽培植物生长以及农田杂草；是人布植物分布中心。 保存着土壤动物区系以及鸟类、两栖、爬行、昆虫等种类。十、水域 在不同水深、水质条件下有不同的水生植被，可分为：河流和水渠，多为流动的水体，沿岸带较狭窄，有少量水生植物群落。湖泊和池塘。流动和不太流功的水体，沿岸带较宽，水生植物群落从岸边到水体中央呈带状分布。十一、地区的特殊生境类型，诸如：海岸滩涂。在潮水的作用下，不同基质的

50、海岸可以形成宽度不等的海岸滩涂，在不同的气候条件下其上发育着特殊的海岸和滩涂植被。沼泽。可以分为木本沼泽、草本沼泽和苔藓沼泽。沙丘。包括不同类型的沙丘。悬崖及陡坡。包括石头、水泥堤岸。其他。 上述用地类型划分只是一些大类，而且不同城市也可能不同，因此需要根据实际情况进行增减，并在大类下进一步划分亚类。第三节 城市生境制图城市生境制图(biotope mapping)，是在类型划分的基础上把各种生境类型落实在地图上。它的意义在于：可为城市规级提供生态学的根据；可为鉴定各个地区生态环境状况提供依据；可为制定城市环境保护战略奠定基础；可为建立城市自然保护区提供依据；可为监测城市环境演变提供历史资料。

51、 一、城市生境制图的种类 一般把生境制图分为三种：1、选择性制图（selective mapping）只对有保护价值的生境或者在某种情况下有潜在保护价值的生境进行制图。主要优点是：快速，对人员和经费的要求均不高，它能迅速为城市建设规划(guhu)和自然保护规划提供建议。缺陷：这种方法(fngf)常常不能单独使用，因为它只局限于评价某一种生境，很可能把其他大量的具有重要作用的可供生物避难的生境遗漏掉。2、代表性制图(zh t)（representative mapping）对各种生境类型选择一些实例进行调查，并把这些结果扩大到全区范围内具有相同结构的生境，从而获得具有生物特征和生态特征的生境类型

52、图。整体性制图（overall mapping）对整个地区全部实际存在的生境类型的生物特征和生态特征进行调查制图。各种制图都没有截然的界线，可以根据实际情况加以变动。如有可能最好综合性制图或进行生境代表性制图。 二、城市生境制图的步骤和方法 城市生境制图分为以下三个阶段： 1、准备阶段：确定制图地区的范围。根据制图要求在适当比例尺（比例尺为1：50001：25000）的地形图上画出制图地区的边界。收集汇总制图地区的有关资料。收集研究制图地区有关动植物调查、土地利用、自然景观、人文景观的各种现状的和历史的文字资料和图件，其中包括不同时期的航拍相片和卫星相片。确定生境类型，编出制图指南。一般情况下

53、，生境类型多以植被为标志。但在城市中，由于生境受土地利用类型的强烈影响，因此在确定研究地区生境类型划分时，常在土地利用类型图和野外考察分区的基础上作出制图指南 。2、调查阶段：选择代表性地段，对其中生物十富的、有保护意义的地点进行全面调查。调查项目包括植物区系、动物区系、重点保护的小生境、景观类型等，作出调查地区生境类型谱和比例尺为1：50001：10000的生境图，以及上述各单项调查的名录和分布图。调查资料汇总。根据典型代表地段的调查资料和有关的图件资料，编制全区的生境类型图（比例尺1：10000），需要保护的地段和小生境分布图，重要物种、群落分布图以及其他专项图及其说明书。 3、总结汇编阶

54、段 ：在上述研究调查的基础上根据自然保护、景观管理、生物生存、城市生态建设的要求编写相关的规划措施，诸如：生境和物种保护规划、地区珍稀濒危物种和群落名录、地区珍稀濒危生境名录、生物生存和保护区建设规划、土地和土壤保护规划等。进一步推动上述各项规划措施在城市生态规划、生态建设和生态管理中的应用，以期取得实际效果，并在相隔一段时间后重新制图，追踪和监测它们的变化。第六章 城市生态系统的人群与环境人在城市生态系统中的地位和作用主要表现在： 人群是城市生态系统中生命系统的主体。城市生态系统中人口的发展代替或限制了其他生物的发展。 城市生态系统中，人是操纵者和生产者；但从生物学角度讲，人又是城市生态系统

55、的顶极消费者。 人既是城市生态系统中的调节者又是被调节者，在不断加工着城市生态环境的同时，又要不断地从心理、生理、精神和观念及行为等方面进行自我调节，以适应自己所创造和加工的城市生态环境。第一节 城市人口的规模和构成城市人口的规模和构成从数量和组成上反映了城市人口在城市生态系统中的主要(zhyo)特征和作用。前者是指一定的城市地域内聚集的人口总数量及其分布密度，是反映城市规模的主要标志之一；后者是指城市人口的组成和结构，它可以表明城市人口在城市生态系统中的地位和作用。一、城市人口(rnku)的规模 1、城市人口(rnku)的数量在城市单位人口的生态作用强度不变的情况下，城市人口数量可以反映这个

56、城市对其地域资源环境系统压力的情况。 一般认为，从有利于城市的经济效益、社会效益和生态效益的统一的角度来看，城市人口规模在50万左右较为合理，超过100万就会有一系列的生态问题难以解决。2、城市人口的密度城市人口密度是指单位面积上的人数。 适当的人口密度可以增强人类改造自然的能力，促使生活丰富多彩，节省时间和空间，从而提高社会效益。 过高的人口密度将会成为城市生态系统发展的限制因子；过低的人口密度也不利于城市生态系统的发展。 什么样的城市人口密度最为合适却是一个很复杂的问题。 二、城市的人口构成 城市人口的构成包括结构和组成两方面，它不仅能反映城市生态系统功能状况，也可表明它的发展潜力。1、城

57、市的人口结构城市的人口结构包括：年龄结构、性别结构、知识结构、职业结构等。人口的年龄结构指城市人口各年龄组的人数占总人口的比例。一般表示方法是将现有人口按5岁一组进行统计，并将各组人口绘成年龄结构图，由此可确定该城市人口结构的类型。性别结构是指男女性比，一般情况下性比应为1。 人口的职业结构能反映城市人口在第一产业、第二产业和第三产业的分布情况。 人口的文化程度结构能反映城市人口的文化素质状况，它对于人在劳动中能否实现人与自然之间物质的合理交换，实现城市生态系统的良性循环起着巨大的作用。 城市的民族结构能反映一个城市总人口中的不同民族所占的比例。不同民族的城市人口对资源的消费和对城市生态环境的

58、影响有较大差别。 2、城市的人口组成 城市的人口组成亦称人口分类，一般有以下四类： （1）基本人口：指在工业、农业、交通业以及其他不同地方行政、财政、文教单位工作的人口。基本人口不是由城市规模决定的，相反，它却对城市规模起确定性作用。（2）服务人口：指为当地服务的企业、行政机关、文教卫生、商业服务机构中的人口。服务人口多少随城市规模大小而定。（3）被扶养的人口：指未成年的、丧失劳动能力的以及没有参加劳动的人口，包括老弱病残、儿童、学生以及无业人口，它一般是随就业人数而变动的。（4）流动人口：指在本市无固定户口的人口。一般又分为常住流动人口和临时流动人口。流动人口的比例直接牵涉到城市交通、商业、

59、服务等行业的服务效果及社会生活质量。 城市各类人口在总人口中的比例即为人口构成，亦即劳动构成。 分析劳动构成的现状是估算人口发展规模的重要标志之一。 城市性质和规模不同，劳动构成也不同。一般说来，城市越大，服务人员比重越高。 第二节 城市人口容量 地球上究竟(jijng)能养活多少人?在一个国家和城市中，能够生存的人口(rnku)极限究竟有多大?要回答这些问题，就必须研究(ynji)人口容量问题。 一、城市人口容量的概念 城市人口容量是指一个城市所能承载的最大人口数量。但是，不同的学者基于不同的研究角度，对人口容量的含义作出了不同的理解，其个主要的有以下几种： 1、生物生理的人口容量。在只能满

60、足人类生理基本要求所必需的水平上，估算的最大人口扶养数。往往只用一个主要参数（即食物数量）。 2、环境人口容量。即资源承载力，它是指一个特定的城市生态系统中资源可供养的人口。这一概念主要是强调人口容量的自然基础。 土地承载力可以认为是环境人口容量的一个特例，它与资源承载力的区别在于它抽取了资源中的土地资源作为研究重点。 土地承载力的核心含义就是指在自然、经济、社会因素的制约下，一定地区产出的食物能养活的人口数量。 3、经济人口容量。强调人口发展与经济发展过程的协调与统一。其核心含义：指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口数量。 4、现实条件的人口容量。根据