第5章城市化的生态环境效应

第5章城市化的生态环境效应5.1城市植被、城市动物与城市环境5.2城市化的生态环境正效应5.3城市化的生态环境负效应。2021/5/91一、城市植被、城市动物与城市环境

1、生物与环境生物圈及其生物构成2021/5/92在生物圈系统范围内，有着生物生活所必需的各种条件和营养物质，从而维持现代约500～1000万种生物的生命活动。生物圈中具有生命的有机体总量约3×1012～3×1013t。此量虽然还不及地壳重量的0.1%，但它却使地球上的自然环境发生了极其深刻变化。

2021/5/93生物与环境的关系生物不能脱离环境而生存，生物的起源、进化和发展都离不开环境。每个生物个体发育的全部过程，不断地与环境进行着物质和能量的交换，它从环境中取得必需的能量和营养物质，建造躯体；同时又把不需要的代谢产物排放到环境中去，以维持生物圈生命的活动和种族的繁衍。2021/5/94环境与生物之间存在着相互影响、相互联系的密切关系。环境对生物有着很大的影响，环境可影响生物的生理、形态和分布。2021/5/95城市化的生物效应（biologicaleffect）就是指环境因素改变而引起的生物学反应。2021/5/96什么是物种多样性？物种多样性是指动物、植物及微生物种类的丰富性，它是人类生存和发展的基础。物种资源是农、林、牧、副、渔各业经营的主要对象，它为人类提供了必要的生活物质。什么是生物多样性？所谓的生物多样性就是地球上所有的生物——植物、动物和微生物及其所构成的综合体。它包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部份。生物多样性保护可以影响一个国家、一个地区乃至全球的发展和促进经济的繁荣。2021/5/972、城市植被与城市环境（1）城市植被的概念

城市植被（urbanvegetation），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。

2021/5/98（2）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，不仅是植被的生态环境特化了，植被的组成、结构、动态等也改变了，完全不同于自然植被的特征。

2021/5/99A植被生存环境的特化城市化进程改变了城市环境，也改变了城市植被的生存环境。较为突出的是铺装了地表，改变了其下的土壤结构和理化性质以及土壤微生物成分；而污染了的大气在直接影响正常生理活动的同时，改变了光、湿、温和风等气候条件。城市植被处于完全不同于自然植被的特化生存环境中。2021/5/910B植被区系成分的特化尽管城市植被的区系成分与原生植被具有较大的相似性，尤其是残存或受保护的原生植被片断，但其种类组成远较原生植被为少，尤其是灌木、草木和藤本植物。另一方面，人类引进的或伴人植物的比例明显增多，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。2021/5/911C植被格局的园林化城市植被在人类的规划、设计、布局和管理下，大多是园林化格局。乔、灌、草、藤等各类植物的配置。城市园林的研究是城市植被研究的主要内容之一。2021/5/912D结构单一化

城市植被结构分化明显，并且趋单一化，除了残存的自然森林或受保护的森林外，城市森林大都缺乏灌木层和草木层，藤本植物更为罕见。2021/5/913E演替偏途化

城市植被的动态，无论是形成，更新或是演替都是人为干预下进行的，植被被演替是一条按人的绿化政策发展的偏途途径。2021/5/914（3）城市植被的类型、分布

城市植被的分类体系可划分为：自然植被：森林，灌丛，草地；半自然植被：森林，灌丛，草地；人工植被：农田作物，人工林，人工灌丛，人工草地。2021/5/915（4）城市植被覆盖率与城市建设的关系城市化与城市植被覆盖率的动态关系在大多数的城市发展过程中，原有的城市植被（原生植被、农田植被）所在地绝大多数被占用，自然植被、农田作物覆盖的面积则大量减少。

2021/5/9163、城市动物与城市环境2021/5/917（1）城市动物的概念

生存在城市化地区的动物大都是原地区残存下的野生动物，或是从外部迁徙进入城市的野生动物，或是通过人工驯养和引进的动物。可以称栖息和生存在城市化地区的动物为城市动物（urbananimal），而把与人类共同（常年或季节）在城市环境中而不依赖人类喂养，自己觅食的动物称为野生动物，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。

2021/5/918（2）城市野生动物的特性城市化的进程改变了城市环境，也改变了城市动物的生存环境。2021/5/919什么是野生动物？野生动物指生存于自然状态下，非人工驯养的各种哺乳动物、鸟类、爬行动物、两栖动物、鱼类、软体动物、昆虫动物及其他动物。野生动物可分为几类？野生动物可分为四类：第一，珍贵的、稀有的、濒于绝灭的野生动物，如大熊猫、虎等；第二，有益野生动物，指那些有益于农、林、牧业及卫生、保健事业的野生动物，如食肉鸟类蛙类、益虫、益兽等；第三，野生动物，指那些较多经济价值较高，可作为渔业，狩猎业的动物；第四，有害野生动物，如害鼠及各种带菌动物等。2021/5/920（3）城市野生动物对人类的危害野生动物除了给城市居民的生活情趣起着调节作用，如清晨听到鸣禽歌唱，在夏夜听到阵阵蛙鸣，在春天看到燕子飞翔，在公园看到松鼠跳跃，会使城市居民暂时忘掉城市紧张生活的压力而感到心旷神怡。

野生动物也会对人类形成各种危害，主要表现在如下方面：2021/5/921A野生动物对飞机的危害1962年，美国华盛顿州一些天鹅与一架飞机相撞，导致机尾受伤，17人死亡；1970年，波士顿机场一架正在爬升的飞机与一群惊鸟相撞，造成引擎失速，飞机失事，60人死亡；1980年，美国空军的一架t-38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。

2021/5/922B野生动物是疾病的携带者

在城市及其郊区，野生动物感染的疾病分为两类，一类是影响野生动物的疾病；另一类是妨害公共卫生的疾病。美国1955年前的狂犬病主要是由家犬引起的，但1970年美国发生的3276狂犬病中，有78%是因野生哺乳动物引起，其中38%是由鼬鼠引起，24%是因狐引起，9%是由蝙蝠引起，6%是因浣熊引起的。2021/5/923C野生动物对建筑物、观赏植物以及景观的破坏老鼠以及松鼠啃咬电缆、电视天线和住宅及其他建筑物；啄木鸟在电线杆上凿洞筑巢；鼹鼠及土拔鼠不仅在草地上挖洞，还会剥树皮、啃断树根。凡此种种均对城市造成破坏。美国的城市有成群的紫燕、惊鸟停在白松上栖息，由于其噪声以及气味的影响，使景观美的气氛大受破坏。燕子在屋檐下作窝，不仅影响景观，同时还可能带来寄生虫。2021/5/924二、城市化的生态环境正效应

（一）城市植被在生态环境中的正效应2021/5/9251、城市植被绿化美化环境的景观效益城市绿化对于美化人民生活环境的功能是非常显著的。如果城市植被与城市其他自然条件、城市街道和建筑群体配合得好，就可以增添景色、美化街道、市容，给城市带来活泼生机。2021/5/9262、城市植被保护和净化环境的生态效益植物与环境污染的防治有着密切的关系，根据一些学者对森林、树林、竹皮等的卫生防护所作的试验和研究，证明它们具有放氧、吸毒、除尘、杀菌、减噪、防风砂、蓄水、保土、调节小气候以及对有害物质的指示监测等作用，被称作绿色的环境卫士。2021/5/927（1）植物对大气污染物的吸收、净化作用

植物有吸收二氧化碳放出氧气的作用据统计，每年地球上全部植物所吸收的二氧化碳为93.6×l09t，通常一公顷阔叶林每天可以吸收1t二氧化碳，放出0.73t氧，只要l0m2的森林，就可以把一个人一昼夜呼出的二氧化碳吸收掉。2021/5/928植物有吸收有毒气体的作用

大气中的气体有二氧化硫(so2)、一氧化碳(co)、氟化物(FX)、臭氧(o3)、氯(C1)、氨乙烯等，植物对这些气体具有不同程度的吸收或指示作用。2021/5/929二氧化硫据测算，松林每天可以从1m3的空气中吸收20mg二氧化硫，1公顷柳杉林，每年可吸收720kg二氧化硫。2021/5/930氟化氢(HF)对氟化氢具有抗性的植物，在低浓度时，能吸收一部分氟化氢，在含氟化氢5.5微克／m3的空气中，西红柿叶子可吸收3000微克／kg的氟化氢，扁豆可以吸收12000微克／kg的氟化氢，桔子叶、女贞、洋槐等树木也能吸收氟化氢。2021/5/931氯气据研究，生长在离污染源400～500m处的树林，如洋槐、银桦和兰桉，每年可吸收几十kg氯气。从叶片吸收和积累的能力来看，阔叶树大于针叶树，有时可相差十几倍之多。2021/5/932植物对放射性物质的作用森林作为一种地物，不但可以阻隔放射性物质及其辐射的传播，而且可以起到过滤和吸收的作用。据研究，阔叶林对于放射性散落射物的净化能力比常绿叶林高得多，三个月后，阔叶林的树冠内部和上部，伽玛射线的剂量比针叶树低两倍。常绿针叶林净化放射性污染物质的速度也比阔叶林慢。栎树可以吸收15000拉特剂量的中子—伽玛射线的混合辐射，而生长正常。2021/5/933植物有吸尘作用植物是天然的空气过滤器和吸尘器，可以降低粉尘对大气的污染其滞尘作用的大小，由植物叶片的不同特征所决定。如有的叶片表面粗糙(如桧树、木槿)；有的时面皱纹交错(如大叶榆)；有的叶面绒毛密布(如沙枣)；更有的还能分泌油脂(如松树等)。这些特征，都有阻挡、吸附和粘着粉尘的作用。2021/5/934植物的杀菌作用洋葱、大蒜汁能杀死葡萄球菌、链球菌及其它细菌。桦木、银白杨的叶子在20分钟内能杀死全部原生动物，柠檬桉只要2分钟、法桐只要3分钟：桧柏只要5分钟也都具有杀死全部原生动物的效力。2021/5/935植物的消声防噪作用

绿化的街道比不绿化的街道可降低噪声8～l0分贝。植物经过组织，组成林带后则更有隔声作用，其效果与林带宽度、树冠高度、枝叶密度及树种有关。2021/5/936植物的防止风沙、调节气流的作用

位于城市冬季盛行风向上风向的林带，可以有效地降低风速，一般由森林边缘深入林内30～50m处，风速可减低30～40％，深入到120～200m处，则平静无风。在夏季，则又会产生林源风，调节城市小气候。公园与城市空场比较，其风速平均减少62％。有风时绿地能防风，无风时，由于绿地气温较低，冷空气向空旷地流动而产生微风，可以调节气流。2021/5/937植物的调节温、湿度、防止日辐射热的作用

有人测得在空旷的广场的1.5m高处，最高气温为31.2℃，而地表最高温度可达43℃，这就使人同时处在日光直接照射和地表热辐射双重影响之下，更增热的感觉。而绿地中的地温要比空旷广场气温低得多，一般可低10～17℃，为人们创造了防暑降温的良好环境。2021/5/938保持水土，涵养水源由于森林林冠能承接降水，在很大程度上使地面避免受到暴雨的冲击；松软的林下枯枝层能吸收雨水；林地土壤具有较好的透水性和蓄水性，因而削弱雨滴和径流对地面的侵蚀；林木的根系能牢牢固结土壤，因此，森林既能保持水土，又能涵养水源。2021/5/939保存生物物种，维持生态平衡森林是陆地生态系统中生物多样性最丰富的地方，不但为植物提供了生存的基地和营养来源，也为动物提供了栖居场所和丰富的食物。据统计，地球上有500万至1000万种各类生物，其中半数以上的物种在森林生态系统中栖息繁衍。2021/5/9403.城市植被的环境监测作用（1）大气污染的监测作用雪松对SO2和HF这两种气体很敏感，当雪松针叶出现发黄、枯焦现象时，说明周围可能有SO2或HF污染。2021/5/941(2)重金属污染的检测在澳洲和挪威分别有石竹科的两种植物专门生长在含铜极高的土壤上，是铜矿的指示植物；在美国有一种豆科植物名叫“灰毛紫穗槐”，是铅矿的指示植物；在西德和瑞典，发现一种“堇菜”，专门生长在锌矿的废堆上；在我国有一种“海州香香薷”，是铜矿的指示植物，其根部的干物质里含有3％的铜，被称为“铜草”。2021/5/9424城市植被保护生物多样性的作用

如何利用城市环境进行生物多样性的移地保护，是当今生物多样性保护的热点课题之一。城市植被的建设过程，特别是植物园的建设亦是生物多样性保护的过程。2021/5/9435城市植被的经济效益美国曾用城市树木的木材生产纤维和纸浆。1993年，北京市生产果品3.6亿公斤，价值1.8亿元。特别是44个景区，接待游客116万人次，总收入1214万元，创纯利润718万元，这与城市植被的建设是分不开的。完善的城市防护林体系，可使粮食、蔬菜增产10%～15%，降低能源消耗10%～15%，降低取暖费10%～20%。2021/5/944在纽约房屋周围有较好的植被覆盖，房价可提高15%；在公园、公共绿地附近的住宅价值高15%～20%。因此，城市植被在促进人民健康和社会效益方面所产生的间接经济效益是巨大的。2021/5/9452、生物多样性的生态、经济、社会和文化价值（1）生物多样性的生态价值

生物社会中各成员，即生活在某一区域的所有生物，会不断地与其周围的非生物环境互相作用，这一互相作用的综合体就是生态学家所称的生态系统。生物多样性对维持生态平衡起着重要作用

2021/5/946（2）生物多样性的经济价值

生物和遗传资源作为农业生产的基础，为地球上50多亿人口提供了基本的食物需求和开发未来食物的选择机会。

如小麦、水稻和玉米在被人类分选培养成有生产力的农作物前也是毫无价值的野草，现在它们已经成为人类饮食的重要基础。

2021/5/947生物多样性不但具有巨大的农业价值，而且具有可观的医药价值。1985年，工业化国家从植物中提取的药品零售价值已达430×108美元。2021/5/948（3）生物多样性的社会价值

人们已经意识到，作为地球上占统治地位的物种，人类有道义上的责任保护生物多样性。2021/5/949（4）生物多样性的文化价值

鸟类、热带鱼、蝴蝶和观赏植物的美是人类广泛承认的，并且它们的存在支持着大量的经济活动，包括养鸟赏鸟、采集蝴蝶、摄制自然风光电影等。

2021/5/9502021/5/9512021/5/952三、城市化的生态环境负效应

（一）生态系统1、生态系统的概念生态系统（ecosystem）一词由英国生态学家（植物群落学家）A.G坦斯利（A.G.Tansley）于1935年首先提出。生态系统就是包括特定地段中的全部生物和物理环境的统一体。具体说：生态系统是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。2021/5/9532、生态系统的组成成分、功能及相互关系生态系统是由两大部分、四个基本成分组成的。两大部分就是生物和非生物环境，也称之为生命系统和环境系统或生命成分和非生命成分；四个基本成分是指生产者、消费者、还原者和非生物环境

2021/5/954生产者（producers）生产者是指生物成分中能利用太阳能等能源，将简单无机物合成为复杂有机物的自养生物。包括陆生的各种植物、水生的高等植物和藻类以及一些光能细菌和化能细菌，生产者中最主要的是绿色植物。

2021/5/955消费者（consumers）消费者是指靠自养生物或其他生物为食物而获得生存能量的异养生物，主要是各类动物。食草动物称为初级消费者食肉动物称为次级消费者2021/5/956还原者（reducers）还原者亦称分解者（decomposers），主要是指细菌、真菌、放线菌和原生动物。它们也属于异养生物，故又有小型消费者之称。它们具有把复杂的有机物还原为简单的无机物（化合物和元素）、释放归还到环境中去，供生产者再利用的能力和作用。

2021/5/957非生物环境非生物环境包括三个部分，其一是气候因子，如光照、热量、水分、空气等；其二为无机物质如c，h，o2，n2及矿质盐分等；其三为有机物质，如碳水化合物、蛋白质、脂肪类及腐殖质等。

2021/5/9583、生态系统的结构与类型（1）生态系统的结构

生态系统的结构是指系统中各种生物的种类、数量及其空间上的分布特点与营养关系。主要有空间结构、物种结构、营养结构三种形式。2021/5/959营养结构生态系统的营养结构即食物网及其相互关系。

在一个生态系统中，以植物（生产者）为起点，各种生物有机体以吃与被吃的关系，即通过食物的关系彼此关联而形成一个能量与物质的流通系列，叫做食物链。食物网（foodweb）。食物网指生态系统中各种食物链互相交错连接形成的网状结构。食物网揭示了生态系统中生物之间的食与被食的关系。

2021/5/9604、生态系统的基本功能（1）生物生产

（2）能量流动（3）物质循环（4）信息传递2021/5/961（二）生态平衡

1、生态平衡的概念自然界中每一个生态系统，总是不断地进行着物质循环和能量交换，在一定的时间和条件下，物质和能量的输出与输入是处于暂时的、相对的稳定状态，这就叫生态平衡。表现为生物群落成分、结构和功能的相对稳定性。

2021/5/9622、生态平衡的破坏

当外界的影响超过生态系统的自身调节能力时，生态平衡将被破坏。生态平衡破坏的主要标志是结构破坏和功能衰退。具体表现为食物链断裂、金字塔营养级紊乱、生物数目锐减、生产力降低、功能失调、系统物质循环和能量流动中断，最终是生态系统瓦解。导致生态平衡破坏的因素有以下自然因素和人为因素。

2021/5/963秘鲁海域每隔6～7年就发生一次海洋变异现象，结果使一种来自寒流系的鱼大量死亡。鱼类的死亡又使吃鱼类的海鸟失去食物而无法生存。1965年发生的死鱼事件，就使1200多万只海鸟饿死。海鸟的大量死亡使鸟粪锐减，又引起以鸟粪为肥料的当地农田因缺肥而减产。2021/5/9643、生态平衡失调的标志

各类生态系统，当外界施加的压力（自然的或人为的）超过了生态系统自身调节能力或代偿功能后，都将造成其结构破坏，功能受阻，正常的生态关系被打乱以及反馈自控能力下降等，这种状态称之为生态平衡失调。

2021/5/965（五）城市化进程中城市动物特性的改变现代城市中的动物是在自然、人工淘汰和突发变异过程中进行组成和功能自我调节的结果，肯定明显不同于自然环境动物的特性，这主要表现在区系成分优势种的改变、种的数量的改变、种群数量的改变和分布格局的改变。

2021/5/966（六）城市化对生物多样性的影响城市化对生物多样性的影响是明显而剧烈的，但也很复杂，一些种可能数量增加，一些种数量减少甚至消失，另一些外来种可能侵入等。生态系统由于物种组成的改变也发生变化，造成许多难以预测的结果。2021/5/967（七）城市化进程中的生态破坏问题1、植被破坏

世界资源研究所在分析了1987年的卫星照片和地面基本资料后发表的报告中指出，世界森林正以每年16.4-20.2×106ha的速度消失，而1981-1985年间的消失速度是11.3×106ha。2021/5/968我国古代森林面积一度占土地总面积的50%，但现在已经由森林资源丰富、多林的国家变成现在贫林之国，森林覆盖率低达12.7%，在世界上居第120位。2021/5/969我国的森林资源1990年，全球森林及稀疏的丛林和灌木林所覆盖的面积是51×108ha，约占陆地面积的40%。发达国家树冠覆盖率至少为20%，发展中国家为10%。我国是一个多山的国家，古代森林面积一度占土地总面积的50%，在历代人口不断增长、毁林开荒、盲目采伐、森林火灾等情况下，中国已由森林资源丰富、多林的国家变成了现在的贫林之国。我国现有林面积只剩下17.3×108亩，森林覆盖率低达12.7%，在世界上居第120位，人均森林面积为121位。2021/5/970世界草地资源状况据1987年国际草地植被学术会议提供的资