第2章城市生态系统课件

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1、第二章 城市生态系统概述,pm2.5标准值是多少？pm2.5中国标准与pm2.5国际标准的区别 世界上最遥远的距离不是生与死，而是我站在你面前，你却看不见。连日来，雾霭重重，使越来越多的人关注pm2.5标准值。我国现行的pm2.5标准值与pm2.5国际标准有多大差距呢? pm2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也被称作入肺颗粒物。pm2.5的危害很大，除心脏病、动脉硬化外，还会造成肺癌、支气管炎、哮喘等疾病。 目前，我国的pm2.5标准值为24小时平均浓度小于75微克/立方米为达标，然而，这一数值与pm2.5国际标准相比，还相差甚远，仅仅是达到世卫组织设定的最宽标准。,世界卫生组

2、织(WHO)认为，pm2.5标准值为小于每立方米10微克。年均浓度达到每立方米35微克时，人患病并致死的几率将大大增加。 而以世卫组织数据为准的话，pm2.5国际标准分别为准则值，24小时小于25微克;过渡期目标1,24小时小于75微克;过度目标2,24小时小于50微克;过度其目标3,24小时小于37.5微克。 由于pm2.5标准值的不同，2012年5月，美国领事馆发布的上海pm2.5数据与当地数据有极大差别。虽相关部门表示，PM2.5标准不能一下子向西方看齐，但是，标准的差异确实在网络上造成了争议。,美国国家航空航天局曾于2010年9月公布全球空气质量图。其中，中国华北、华东、华东等地的pm

3、2.5浓度甚至一度超过了撒哈拉沙漠。可见，我国在pm2.5标准值设定及相关数据监测上都存在一定的滞后性。 2011年，我国pm2.5标准值正式出台。但该标准采用的是世卫组织第一期过渡数值。虽然也属于pm2.5国际标准，但与美国英国相比，这一标准存在明显宽松。 在亚洲上，日本的pm2.5标准值最为严厉，要求每天不超过35微克，全年平均不超过15微克。据称，日本用白毛巾堵在汽车发动机尾气排放口上，一旦发动引擎发现毛巾变黑，则禁止进入东京。,美国的pm2.5标准值也是相对比较严格。早在1997年，美国就设定相关标准，并在地方电视台、电台和报纸公布每日空气质量预报。 而英国更是可以通过手机查询空气质量

4、。 欧盟等一些地区的数值也明显比pm2.5国际标准要求更严。 不过，值得高兴的是，我国正努力与pm2.5国际标准接轨。有消息称，2016年我国将实行新标准。,第一节 系统,一、系统的概念 系统（system）由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机整体 。(人体、学校、多媒体教师、宇宙等),系统论：奥地利，L.V.Bertalanffy，20世纪30年代 信息论；Information theory，美国，C.V.Shanon 控制论：Cybernetics，美国，Nibert Wiener，1948,1、有两个以上的组分有机结合而成 2、各组分之间有一定联系，系统具有

5、边界 3、各组分以整体形式完成特定功能,二、系统组成的基本条件,1、系统结构的有序性：即各组分是有机结合而成，系统具有边界、系统的层次。 2、系统的整体性：表现在组成系统的各要素之间要有一定的数量比例关系和空间位置的排列。（收录机） 3、系统功能的整合性：指系统的整体功能大于各组成部分功能之和。 即：1+12 系统具有其组分或子系统所没有的功能,三、系统的基本特征,钢筋混凝土结构的强度大于钢筋、水泥、沙子的强度之和；人的双眼视觉功能大大超过两只眼睛视觉功能简单相加之和。反面例子如“三个和尚没水喝“，“一着不慎，全盘皆输”，其原因是部分的变化会影响到整体的变化，甚至还会对全局产生决定性的影响。

6、做任何事，都要重视整体效果，必要的时候，要舍得抛弃部分而保存整体。,传说，法国著名雕塑家罗丹曾经给作家巴尔扎克雕了一座塑像，受到大家的赞扬，人们特别对雕塑上巴尔扎克的那双手赞不绝口，都说太逼真了，罗丹听到后，毫不犹豫地从雕像上砍掉那双手，其目的在于使人们注意雕像的整体而不去再注意那双手,四、系统的结构决定系统的功能,凡系统必有结构，结构决定功能，要改变系统的功能必须改变结构。这是系统论的基本观点。 系统的结构：是指系统内各组分之间的数量比例关系及其相互联系。,第二节 生态系统,一、生态系统的内涵 （一）生态系统定义 英国生态学家坦斯列（A.G.Tansley）于1935年首先提出生态系统的概念

7、，认为“只有我们从根本上认识有机体不能与它们的环境分开，而与它们的环境新城一个自然生态系，它们才会引起我们的重视”。 20世纪50年代，美国著名生态学家奥德姆（E.P.Odum)建立了比较完善的生态系统概念与体系。20世纪60年代末的“国际生物学研究计划”（international biological program）,使生态系统得到进一步发展，强调生态系统的结构与功能之间的相互关系和相互作用，以及自动调节机制，成为目前大家所普遍接受的生态分析理论。在此基础上，奥德姆认为认为：生态系统就是包括特定地区中的全部生物（即生物群落）和物理环境相互作用的统一体，并且在系统内部能量的流动导致形成一定

8、的营养结构、生物多样性和物质循环。,我国生态学家骆世明（1987）指出，生态系统是指生物群落与其生存环境（即生态环境）之间，以及生物群落内生物种群之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转化和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡整体。简言之，在一定空间内生物群落与非生物环境相互作用的统一体，称生态系统。,（二）生态系统的特点 1、必须有生命存在 2、具有一定地区特点的空间结构 3、具有一定的时间变化特征 4、具有新城代谢特征 5、处于一种复杂的动态平衡之中 6、都是程度不同的开放系统,(一)环境组分 辐射:太阳辐射 无机物质:一部分是来自大气中的氧气、二氧化碳等，

9、另一部分来自土壤中的氮磷钾等 有机物质：主要来自生物残体、排泄物及根系分泌物等 土体、水、空气,二、生态系统的基本组分,（二）生物组分 1、生产者（producers）：是指自养生物，主要指绿色植物，也包括一些化能合成细菌。 2、消费者（ consumers ）：是指除了微生物以外的异养生物，主要指依赖初级生产者为生的各种生物。（大鱼吃小鱼） 3、分解者（decomposers）：主要是指以动物残体为生的异养微生物。,4、生物组分间的相互作用 种群间的相互关系 生物种与种之间有着相互依存和相互制约的关系，且这一关系是极其复杂的。,（1）互利共生：是指两个物种长期共同生活在一起，彼此相互依赖，相

10、互依存，并能直接进行物质交流的一种相互关系。常见于需求极不相同的生物之间。地衣就是真菌和苔藓植物的共生体，地衣靠真菌的菌丝吸收养料，靠苔藓植物的光合作用制造有机物。如果把地衣中的真菌和苔藓植物分开，两者都不能独立生活。豆科植物和根瘤菌是又一个共生的的实例，豆科植物供给根瘤菌碳水化合物，根瘤菌供给植物氮素养料，从而形成互利共生关系。,（2） 偏利共生：指种间相互作用仅对一方有利。 附生植物与被附生植物之间是一种典型的偏利共生关系，如苔藓等附生在树皮上；菟丝子附生在豆科植物上。,（3） 原始协作：是指两种群相互作用，双方获利，但协作是松散的，分离后，双方仍能独立生存。 如蟹背上的腔肠动物对蟹能起伪

11、装保护作用，而腔肠动物又利用蟹作运输工具，从而得以在更大范围内获得食物。又如某些鸟类啄食有蹄类身上的体外寄生虫，而当食肉动物来临之际，又能为其报警，这对共同防御天敌十分有利。,（4）竟争：生物种群的竞争通常包括种间竞争和种内竞争。 发生在两个或更多物种个体之间的竞争称为种间竞争。种间竞争不论其作用基础如何，竞争的结果可向两个方向发展：第一是一个物种完全挤掉另一物种；第二是不同物种占有不同的空间，捕食不同食物，或其它生态习性上的分离，即生态分离（ecological separation），也可能使两种间形成平衡而生存。,发生在同种个体之间的竞争称为种内竞争。种内竞争有两种形式：一为直接干涉型；

12、二为资源利用型。 高斯（Gause）有一个著名的实验，他将大草履虫（Paramecium caudatum）和双核小草履虫（PAurelia）混合培养，16天后，只剩下后者。这说明具有相同需要的两个不同的种，不能永久地生活在同一环境中，否则，一方终究要取代另一方，即一个生态位只能为一种生物所占据。这种现象被称作高斯原理。十分清楚，竞争也是生物界普遍存在的一种种间对抗性相互关系。,（5）捕食：不同生物种群之间存在着捕食与被捕食关系。捕食包含广义和狭义两种含意。 广义的捕食是指高一营养级动物取食或伤害低一营养级的动物和植物的种间关系。狭义的捕食是指肉食动物捕食草食动物。前者谓之捕食者，后者谓被捕食

13、者。例如，兔和草类、狼和兔等都是捕食关系。在通常情况下，捕食者为大个体，被捕食者为小个体，以大食小。捕食的结果，一方面能直接影响于被捕食者的种群数量，另一方面也影响于捕食者本身的种群变化，两者关系十分复杂。捕食也是一种种间的对抗性相互关系。,（6）寄生 寄生物以寄主身体为定居空间，靠吸取寄主的营养而生活。 农田中的菟丝子 周氏啮小蜂寄生于美国白蛾,（7）化感作用：指由植物体分泌的化学物质对自身或其它种群发生影响的现象，植物的这种分泌物叫做化感作用物质（allelopathic substance）。是植物界种间竞争的一种表现形式。 黄顶菊原产于南美洲巴西、阿根廷等国，扩散到美洲中部、北美洲南部

14、及西印度群岛，后来由于引种等原因而传播到埃及、南非、英国、法国、澳大利亚和日本等地。黄顶菊为一年生草本植物，花冠鲜黄色，花果期夏季至秋季或全年。喜生于荒地，尤其偏爱废弃的厂矿、工地和滨海等富含矿物质及盐分的环境，在靠近河、溪旁的水湿处、峡谷、悬崖、峭壁、陡岸、原野、牧场、弃耕地、街道附近、道路两旁，以及含砾岩或沙子的黏土都能生长。,我国的黄顶菊是典型的物种入侵。黄顶菊于2001年首次在我国天津、河北发现。黄顶菊极可能是伴随进口种子、谷物进入我国，同时也不能完全排除通过其他途径传入的可能性。黄顶菊最大的可怕之处就在于它的根系能产生一种化感物质，这种化感物会抑制其他生物生长，并最终导致其他植物死亡

15、。多次试验结果表明，在生长过黄顶菊的土壤里种上小麦、大豆，其发芽能力会变得很低。这也就意味着，如果对黄顶菊不加防治，几年后整个地面很可能就只剩下黄顶菊了，这势必会破坏生物的多样性。,黄顶菊的花期长，花粉量大，花期与大多数土著菊科交叉重叠。如果黄顶菊与发生区域内的其他土著菊科植物，产生天然的菊科植物属间杂交，就有可能导致形成新的危害性更大的物种。根据黄顶菊原产地及其传播入侵区域的生态环境条件，可以判定黄顶菊在我国的适宜生长区域远远不仅限于目前已知道的天津、河北等地，我国的华北、华中、华东、华南及沿海地区都有可能成为黄顶菊入侵的重点区域。,黄顶菊喜光、喜湿、嗜盐，一般于4月上旬萌芽出土，48月份为

16、营养生长期，生长迅速，9月中下旬开花，10月底种子成熟，结实量极大，具备入侵植物的基本特征。黄顶菊种子极多、繁殖能力超强。一株黄顶菊大概能开1200多朵花，每朵花能结出上百粒种子。因此如果一株黄顶菊完成一次开花、结籽，就能产十几万粒种子。也就是说，如果一株黄顶菊不被彻底杀死，来年就有可能繁殖出数万株黄顶菊来。一旦大面积入侵农田、牧场和苗圃等，将对农业构成严重威胁。,（三）环境与生物关系的基本规律 1、环境对生物的影响 （1）最小因子定律（Law of the minimum） 1840年德国有机化学家Justus Von Liebig在有机化学及其在农业和生理学中的应用一书中指出，作物的增产与减产是与作物从土壤中获得的矿物营养多少成正相关的，“植物的生长取决于数量最不足的营养物质的量”，即处于或接近临界最小量的物质为限制因子，它将限制其它处于良好状态因子的效率的发挥。,限制因子并不限于环境中的化学物质，还应包括其它各种环境因子；最小因子定律只能在稳定的状态下，即能量的流入和流出处于平衡状态时适用；在波动情况下，难以确定限制因子。没有考虑生态因子的交互作用。 木桶原理是由美