城市生态学

密集 稀疏 内边缘 外边缘
49.8 46.9 15.2 14.1 23.7 23.0 17 23
4 城市土壤与பைடு நூலகம்物群落
城市土地利用对植物区系的影响, 还表现在不同 地区的城市,虽位于不同大陆不同气候带,但其植 物区系组成具有一定相似性。如德国杜塞尔多夫 的植物区系与北京的相似性为10%,与智利首都利 马的为7%。而在这些城市所处区域中,由气候和 土壤条件所决定的潜在自然植被, 在种一级水平 上则没有任何相似性。Kunick于1982年对中欧地 区九个城市植物区系的比较结果表明, 在所有被 统计的种类当中, 有15%的种为这九个城市所共 有。如果仅仅对这些城市中工业用地范围内的植 物种类进行统计, 则相似性程度可高达50%
水泥、沥青和接缝处胶结石子路面 接缝处未被胶结的石子路面 铺以矿渣的人行道 未铺石子的道路、广场和林荫道 运 动 场 花 园 (小~大) 公 园
4 城市土壤与生物群落
2 城市环境污染对土壤的影响

土壤酸化: 酸雨影响的结果
垃圾污染: 城郊多有发生
污水灌溉: 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。此外通过 放牧常常还对动物造成毒害
4 城市土壤与生物群落
3 城市环境下的植物群落
城市植物群落的结构特征

群落结构简单: 水平变化多为均匀结构; 垂 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 种类组成单纯并相似: 城市植物群落往往是 为特定目的如绿化观赏而营造的,而观赏价 值,在世界各地人们心目中有其共通之处

鼠类发生变化：沟鼠正在排挤熊鼠--沟鼠以 地下市街为居住场所，随着地下建筑的建成 与发展，沟鼠在那里不断大量繁殖 鱼的种类组成发生变化：喜欢清水的鱼类由 于河水污染而已经消失，代之而来的是繁殖 量很大的鲤科小鱼如白票子等

5 城市生态系统
5.1 城市社会经济系统
系统基本结构
城市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，其中城市社会经济子系统 涉及到城市居民的物质生活与精神生活诸方面， 主要由生产、流通和消费三大系统构成
4 城市土壤与生物群落
城市植物区系的特征 往往只具有一种或少数几种常见植物, 这一 特点在城市行道树的树种组成中体现最为明 显, 如悬铃木(Plantanus acerifolia), 国槐 (sophora japonica), 槭(Acer spp.)等

具有较大比例的世界广布种和归化植物 (naturalized plant): 有人认为一地的植物 区系中, 归化植物种类数目占总种类数目的 比率(归化率)是表示城市化程度的标志之一
城市基础设施体系与人体生理机能比拟
城市基础 设施体系 道路交通系统 给排水系统 功能与作用 相当于人体 生理机能
建立城市整体与延 伸的分支体系构架, 骨 胳 支 撑 疏导人流车流物流 体 液 循 环 供给用水,处理废水 摄食, 消化, 过滤, 排泄 呼吸和美容 装饰 感觉和神经 控制反应
能源供应系统 产生能源 (供电, 供热, 供气) 组织能源流通 环境卫生系统 园林绿地系统 邮电通讯系统 处理回收废物流 净化生态环境, 美化景观 传输和交换信息
5 城市生态系统
城市的基础设施
城市水源、自来水厂与输配水管网、排水系统 及污水处理 道路、桥梁、隧道、公共交通 城市煤气热力厂及输配管网、电力输配网
邮电通讯
园林绿化、环境卫生
安全防御：防洪、消防、抗震、控制地面沉降
5 城市生态系统
城市基础设施是国民经济基础设施的重要组成 部分，为城市的生产、流通、消费和国民经济 服务，具有明显的经济、社会与环境生态效益， 是城市生产与城市居民正常生活的基本保证 城市基础设施也是城市现代化水平和文明程度 的重要标志
4 城市土壤与生物群落
综上述，城市土壤具有较高污染物(重金属、 有机物等)含量。工业“三废”和城市垃圾、 废物是引起土壤污染最重要的物质来源 污染物质通过 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 进入大气，以飘尘、降尘的形式淋洗入土壤 废渣、垃圾等固体废物堆放，或作为肥料施 用而进入土壤
北京师范大学资源与环境科学学院课程
城市生态学
康 慕 谊
北京 2002.02~06
4 城市土壤与生物群落
4.1 城市的土壤
1 城市化对土壤的影响及城市土壤特点
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 均；通气良好，但土体甚为干燥 城市道路交通使其两侧土壤性质发生改变 瓦砾、砖、砂、混凝土等建筑废料多，pH值 高，铅金属含量大，紧实度增加

4 城市土壤与生物群落
城市植物群落中植物种的生态学特征 对光、温度、大陆性和土壤反应的平均指 示值明显向高值区移动, 而对湿度和氮素营 养的指示值倾向于向低值区移动

中生植物居多, 但大多数具有旱生植物特点, 绝少有湿生植物 具有较高比例的常绿植物 耐践踏、竞争力较强、种子易于广泛散布

5 城市生态系统
5.2 城市人口
人口的数量和结构
城市人口类型
增加型: 人口向该城市集中, 城市规模在扩大 减少型: 人口向其他地区迁移,城市吸引力下降 静止型: 人口相对保持稳定,城市活力后劲不足
5 城市生态系统
人口的自然结构
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 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 质量结构: 主要是指人口的先天素质情况, 如发 育属于正常还是畸形, 有否残疾, 比例多少等?
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封闭狭窄生境: 狭窄的街区、被高大建筑物环 绕的小空地; 夏季气温低, 风速小; 冬季暖, 小气 候条件良好, 适合许多生物生存 人类活动产生的特殊生境： 屋顶 (干旱, 阳光充足, 瓦松生长) 建筑物外墙 (越老越利于植物生长) 路旁 (污染严重, 改变种间竞争关系, 地衣/苔藓 生长受抑) 铁道侧 (热条件好,喜城市植物可沿此分布很远)
4 城市土壤与生物群落
影响城市植被的植物区系种类组成的因素

首先取决于城市所处地区的自然条件, 如在 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, 反之亦然 在很大程度上还受其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 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 针叶树种
0
100000
200000

城市道路侧旁土壤中及其上生长的植物体内铅含量
4 城市土壤与生物群落

城市化过程常常导致土壤含水量减少和地下 水位降低 大部分降水形成地表径流而流失，地下水得 不到补偿 城市地下设施(地铁/地下停车场等)施工需要 排出地下水
不同地表状况下形成的地表径流占降水量的平均比例
地 表 性 质 屋 顶 地表径流占降水 量的平均比例(%) 100 90 80 60 50 25 10~15 0~5
4 城市土壤与生物群落
4 城市环境下动物区系的变化(Numata,
1978)

鸟的种类呈减少趋势：如东京自然园内的鸟 类从58年的16种减少到77年的8种
因而以鸟类为天敌的害虫得以大量繁殖，从 而危害到城市树木的生长 不休眠的赤家蚊的生态型地下家蚊（赤家蚊 的生理性变种）逐渐扩展


4 城市土壤与生物群落

4 城市土壤与生物群落

在不同地区和不同国家,还受其文化传统和 社会经济等因素的影响
如我国许多古老城市的古迹周围常分布着 参天古柏或茂林修竹 又如在西方国家, 低收入阶层居住区的植 物群落中, 常常只能见到散生的、生活力衰 退的老龄土生树; 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, 则常可见到自然林地的群落片段
4 城市土壤与生物群落
2 城市植物群落的区系特征
城市植物—通常指仅限于城市地区出现的植物 种类,主要包括以下两类：

以建筑群密集地段为最佳生境，在城市以外 地带缺失或即使存在，但只选择该地带内有 限的特殊生境的种类，这类植物通常被称为 喜城市环境种(urbanophile plant),如野大 麦(Hordeum murinum), 大蒜芥(Sisymbrium altissimum)等
4 城市土壤与生物群落
城市土地利用对植物区系的影响 大规模建筑群和不透水地面, 是城市中人类 利用土地资源的典型形式。就一般而言, 这 种土地利用形式的强度是从城市中心逐渐向 外围减弱的。与之相应, 城市植物区系中外 来成分所占的比例亦从城市中心向城市外围 减少, 而非外来成分则沿此方向增多。这一 现象很类似于古典城市生态学派的同心圆学 说
4 城市土壤与生物群落

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 附近,在城市以外地方亦可存在,这类植物被 称为城市环境中立种(urban neutral plant),如大车前(Plantago major), 黄花 柳(Salix caprea)等
那些明显回避城市生境的植物(多为典型的森 林植物), 即使他们有时也出现在城市地区,但 并不能被认为属于城市植物,通常他们被称为 厌城市环境种(urbanphob plant)
4 城市土壤与生物群落
小气候：温度高、湿度低、风速小, 造成物 候期较郊区提前 土壤：盐离子浓、紧实度大、质地较粗 生境类型

表面蒸发蒸腾强烈生境: 公园绿地, 绿化良好而 宽阔的街道, 河流湖泊周边, 夏季气温较低、湿 度较高, 冬季较周围区偏冷, 适合多种生物生存 空旷干燥生境: 未绿化的宽阔街道和广场, 高温、 干旱, 不适于耐旱性差植物生存
4 城市土壤与生物群落
4.2 城市生物群落
1 生境特点


生存空间狭窄: 群落在条带状或斑块状存在
自然光照少, 人工光照多: 夜间照明导致。 24h持续光照, 一方面有利于植物生长, 另一 方面也对植物生长产生间接不利影响: 主要 体现在植物更易于受到大气污染和早霜的伤 害, 这一现象被称为光污染
柏林四个城市分区中植物区系组成的变化
建筑群 植被覆盖地面程度(%) 维管植物种数(种/km2) 外来种所占比例(%) 旧种所占比例(%) 新种所占比例(%) 稀有种数(种/km2) 32 380 55 424
城市边缘带 75 415 43.4 14.5 21.5 35 95 357 28.5 10.2 15.6 58
>100 95-99 90-94
男性
85-89 80-84 75-79 70-74 65-69 60-64 55-59 50-54 45-49 40-44 35-39 30-34 25-29 20-24 15-19 10-14 5-9 0-4
女性
400000
300000
200000 100000
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城市防灾系统 防止自然和人为灾 (防洪, 消防, 抗震, 防护和免疫 害 控制沉降)
5 城市生态系统
我国的城市化往往发展不平衡, 城市人口增长 速度远快于城市基础设施建设~~。基础设施水 平与西方国家相比, 处于相当落后的状态, 如: 城市供水紧张: 北方城市几乎全部缺水, 日缺 水达15106t以上; 排水设施落后, 97%的污 水未经处理排入江河, 造成水体污染 城市道路短缺, 交通拥挤: 地铁线路尤其匮乏 城市居民住房紧张: 人均不足10m2 城市绿化覆盖率低: 许多城市未达国家标准
城市社会经济系统的结构
生 产 系 统 物 质 非物质 流通系统 消费系统 生产部门 生产部门 农 业 科 学 财 政 生活服务 教 育 金 融 建 筑 业 文 化 物 资 物质供应 新 闻 交 通 能源产业 出 版 商 业 医药卫生 矿 业 印 刷 外 贸
5 城市生态系统
社会经济发展的需求一般是先物质后精神： 物质生产部门的结构和布局与城市经济发展、 城市环境质量以及居民生活等关系密切 非物质生产部门的发展和消费系统的完善, 随 现代化工业与社会的发展、居民生活水平的提 高，从而对居住环境及生活服务的追求多样化 而发展