第一章--城市環境與生態因子第一章--城市環境與生態因子1第一節城市環境一、環境環境（environment）：是指某一特定生物體或生物群體生活空間的外界自然條件的總和。太陽與地球構成了生物生存的宇宙環境與地球環境，二者奠定了生態學上的宏觀概念。第一節城市環境一、環境2第一章--城市環境與生態因子課件3第一章--城市環境與生態因子課件4二、城市環境㈠城市環境的組成城市環境是指影響城市人類活動的各種自然的或人工的外部條件的綜合城市自然環境：地形、土壤、地質、水文、氣候、植被、動物、微生物等城市人工環境：房屋、道路、管線、基礎設施、不同用途的土地等城市生態環境還可分生物環境和非生物環境。二、城市環境㈠城市環境的組成5㈡城市環境的特征1.城市環境高度人工化2.城市環境呈現一定的平面和立面特征3.城市環境具有一種典型的地域分異：建筑空間、道路廣場空間和綠地空地空間4.城市環境污染特征：熱島效應等㈡城市環境的特征1.城市環境高度人工化6由于城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊區的土壤、植被具有更大的吸熱率和更小的比熱容，使得城市地區升溫較快，并向四周和大氣中大量輻射，造成了同一時間城區氣溫普遍高于周圍的郊區氣溫由于城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊區的土壤、植被具有更72009,武漢市11個“熱點”2010,我市中心城區有12個“最熱”點2009,武漢市11個“熱點”8㈢城市的環境問題城市環境問題：人口膨脹、交通擁擠、住房緊張、能源短缺、供水不足、生物多樣性減少、環境污染嚴重等。我國城市的環境污染：城市大氣污染，城市水體污染，城市固體廢棄物，城市噪聲污染㈢城市的環境問題城市環境問題：人口膨脹、交通擁擠、住房緊張、9第二節生態因子作用分析生態因子(ecologicalfactor)

：指環境中對植物生長、發育、生殖、行為和分布有直接或間接影響的環境要素。氣候因子（光、溫度、空氣、濕度）、地形因子、土壤因子、人為因子、生物因子等五大類因子生態環境：所有生態因子構成植物的生態環境。道本邁爾將生態因子分為七個項目：光、溫度、空氣、火、土壤、水、生物

第二節生態因子作用分析10生態因子作用的特征綜合作用主導因子作用不可替代性和補償性作用階段性作用直接作用和間接作用生態因子作用的特征綜合作用111．綜合作用

生態因子之間相互影響、相互作用、相互制約，任何一因子的變化都會在不同程度上引起其它因子的變化。例如：水體溫度與溶解氧的關系1．綜合作用生態因子之間相互影響、相互作用、相互制約，任122．主導因子作用（非等價性）主導因子：在諸多的環境因子中，有一個或幾個對植物起決定性作用的生態因子。

對植物起作用的諸多因子是非等價的，其中有1~2個是起主要作用的主導因子。主導因子的改變常會引起其他生態因子發生明顯變化或使植物的生長發育發生明顯變化，如光周期現象中的日照時間和植物春化階段的低溫因子就是主導因子。2．主導因子作用（非等價性）主導因子：在諸多的環境因子中，有133.不可替代性和補償作用不可替代性：生態因子雖非等價，但都不可缺少，一個因子的缺失不能由另一個因子來代替。如種子發芽試驗：成熟種子+溫度+無水成熟種子+溫度+過多水分成熟種子+恰當的溫度+恰當的水分+適當的空氣3.不可替代性和補償作用不可替代性：生態因子雖非等價，但都不144．階段性作用植物在生長發育的不同階段往往需要不同的生態因子或生態因子的不同強度。例如低溫對冬小麥的春化階段是必不可少的，但在其后的生長階段則是有害的。如大馬哈魚生活在海洋中，生殖季節回游到淡水河流中產卵。4．階段性作用植物在生長發育的不同階段往往需要不同的生態因子15最小因子、耐受限度與限制因子

利比希最小因子定律（Liebig`slawofminimum）：低于某種生物需要的最小量的任何特定因子，是決定該種生物生存和分布的根本原因。

兩點補充：利比希最小因子定律只有在嚴格穩定狀態下，即在物質和能量的輸入和輸出處于平衡狀態時，才能應用。應用最小因子法則的時候，必須考慮到各種因子之間的相互關系。最小因子、耐受限度與限制因子

利比希最小因子定律（Liebi16耐受性定律（lawoftolerance）：Shelford在最小因子定律和限制因子的基礎上產生。任何一個生態因子在數量上或質量上的不足或過多，即當其接近或達到某種生物的耐受限度時會使該物種生物衰退或不能生存。

耐受性定律（lawoftolerance）：Shelfo17生態幅

每一種生物對每一種生態因子都有一個耐受范圍，即有一個生態上的最低點和最高點。在最低點和最高點（或稱耐受性的上限和下限）之間的范圍，稱為生態幅（ecologicalamplitude）或生態價（ecologicalvalence）。生態幅

每一種生物對每一種生態因子都有一個耐受范圍，即有一個18在Shelford以后，許多學者在這方面進行了研究，并對耐受性定律作了發展：每種生物對不同生態因子的耐受范圍存在差異。生物在整個個體發育過程中，對環境因子的耐受限度是不同的。不同的生物種，對同一生態因子的耐受性是不同的。生物對某一生態因子處于非最適狀態下時，對其他生態因子的耐受限度也下降。

在Shelford以后，許多學者在這方面進行了研究，并對耐19第一章--城市環境與生態因子課件202.能量環境ClimateTemperatureWindfire2.能量環境Climate212.1.1地球上光的分布紫外線（＜380nm）9%、可見光（380～760nm）45%、紅外線（＞760nm）46%。

1.在空間上的分布緯度海拔高度太陽高度角坡向植被水體中2.1光的生態作用及生物對光的適應2.1.1地球上光的分布2.1光的生態作用及生物對光的適22不同緯度處的日照長度

各種波長的光穿過蒸餾水時的強度變化

不同緯度處的日照長度各種波長的光穿過蒸餾水時的強度變化232，在時間上的分布季節變化晝夜變化2.1.2生物對光質的生態適應PAR光合作用系統只能利用太陽光譜的一個有限帶，即380~710nm波長的輻射能。2，在時間上的分布季節變化晝夜變化2.1.2生物對光質的24（1）植物對光質的適應形態上：高山植物的形態，生理上：莖葉含有花青素（2）動物對光質的適應太陽魚的視力峰值在500-530nm昆蟲的可見光范圍偏重于短波光紫外線對昆蟲的新陳代謝有重要作用長波光是外溫動物體溫調節和代謝的基礎。（1）植物對光質的適應形態上：高山植物的形態，生理上：莖葉含252.1.3生物對光照強度的適應植物對光照強度的適應性陽地植物陰地植物動物對光照強度的適應性形態上：夜行性動物的眼睛變化，大、突、退化行為上：晝行動物、夜行性或晨昏性動物（戰略響應）光合能力2.1.3生物對光照強度的適應植物對光照強度的適應性陽地植物26

特征陽地植物葉陰地植物葉形態特征枝葉葉片角質層氣孔柵欄組織稀疏較小發達較多發達茂盛較大、薄不發達較少不發達

生理特征

細胞汁液濃度蒸騰作用CO2補償點的光強度光合作用的光飽和點RuDP羧化酶以干重計的葉綠素可溶性蛋白（=酶）++++高高++++++++低低++++

陰地植物與陽地植物葉的比較

特征陽地植物葉陰地植物葉形枝葉稀疏茂盛27第一章--城市環境與生態因子課件282.1.4生物對光周期的適應(1)植物對光周期的適應長日照植物(longdayplant)短日照植物(shortdayplant)中日照植物(dayintermediateplant)日中性植物(dayneutralplant)（2）動物對光周期的適應行為上：換羽與換毛、遷徙、生理上：繁殖和昆蟲的滯育長日照動物（longdayanimal）短日照動物（shortdayanimal）2.1.4生物對光周期的適應(1)植物對光周期的適應292.2Temperature

2.2.1地球表面溫度的分布與變化規律1，溫度的空間分布與變化與緯度的關系與經度的關系與海拔的關系與地貌與地形的關系在土壤中在水體中與植被的關系2.2Temperature2.2.1地球表面溫30典型溫帶深湖水溫垂直分布的季節變化

2.溫度在時間上的變化規律年變化：年較差日變化：日較差典型溫帶深湖水溫垂直分布的季節變化2.溫度在時間上的變化312.2.2溫度與動物類型

常溫動物變溫動物外溫動物內溫動物

2.2.2溫度與動物類型322.2.3生物對溫度的適應1.溫度對生物發育和生長速度的影響

發育閾溫度（developmentalthresholdtemperature）或生物學零度（biologicalzero）

總積溫（sumofheat）、或有效積溫（sumofeffectivetemperature）有效積溫法則：其中K

為生物完成某階段的發育所需要的總熱量N為完成某階段的發育所需要的天數T為發育期間的環境平均溫度C為該生物的發育閾溫度2.2.3生物對溫度的適應1.溫度對生物發育和生長速度的影33令發育速率地中海果蠅發育歷程、發育速度與環境溫度的關系2.馴化與氣候馴化令發育速率地中海果蠅發育歷程、發育速度與環境溫度的關系2.342.2.4生物對極端環境溫度的適應1.植物對低溫的適應

形態上：油脂、芽被鱗片、蠟粉、密毛生理上：含水量降低，增加糖、脂和色素2.動物對低溫的適應

形態上生理上行為上貝格曼規律、阿倫規律異溫性、（非）顫抖性產熱冬眠或夏眠、遷徙或集群2.2.4生物對極端環境溫度的適應1.植物對低溫的適應353，植物對高溫的適應

形態上：絨毛、木栓層4，動物對高溫的適應

行為上：躲避

生理上：降低水含量，加強蒸騰作用

生理上：放松恒溫性

形態上：皮毛隔熱、淺色毛3，植物對高溫的適應形態上：絨毛、木栓層4，動物對高溫的適362.2.5生物對周期性變溫的適應

植物：春花秋實

動物晝行性夜行性晨昏性2.2.6物種分布與環境溫度

年均溫度

最高溫度

最低溫度2.2.5生物對周期性變溫的適應植物：春花秋實動物晝372.3風對生物的作用及防風林2.3.1風對生物生長及形態的影響植物形態：矮小、葉小、畸形樹冠生理：水分蒸騰量小動物形態：表皮致密2.3風對生物的作用及防風林2.3.1風對生物生長及形態382.3.2風的間接作用洋流（海流）引起海流運動的因素可以是風，也可以是熱鹽效應造成的海水密度分布的不均勻性。洋流可以分為暖流和寒流。2.3.2風的間接作用洋流（海流）39補充：科里奧利效應地球之所以成為橢球體，是由于地球自轉引起的，它使微有塑性的地球發生形變。由于地球自轉的影響，產生了一種有趣的現象：在地球上水平運動的物體，無論朝哪個方向運動，都會發生偏向，在北半球向右偏，南半球向左偏。這種現象稱為科里奧利效應。補充：科里奧利效應地球之所以成為橢球體，是由于地球自轉引起的40颶風：美國國家颶風中心的資料顯示，颶風與臺風只是同一種氣候現象在不同地方的不同稱呼。熱帶氣旋按其中心附近的風速分級，風速在17米／秒以下的熱帶氣旋稱為熱帶低壓，17米／秒—33米／秒的稱為熱帶風暴。

達到33米／秒以上時，這種天氣現象在不同地區有不同的名字：太平洋東部和大西洋稱為颶風，太平洋西部稱為臺風，印度洋稱為旋風。颶風：美國國家颶風中心的資料顯示，颶風與臺風只是同一種氣候現41第一章--城市環境與生態因子課件422.3.3防風林防風林的主要作用是降低風速，防風固沙，改善氣候條件，涵養水源，保持水土；還可以調節空氣的濕度、溫度，減少凍害和其他災害的危害。防風林最好是喬木和灌木混交栽植。2.3.3防風林防風林的主要作用是降低風速，防風固沙，改善43第一章--城市環境與生態因子課件442.4火因子林冠火（crownfire）與地面火（surfacefire）火的有益作用：變有機為無機，減少競爭，種子傳播火的有害作用：群落破壞，生物多樣性下降，土壤結構改變2.4火因子林冠火（crownfire）與地面火（sur453物質環境WaterAtmosphereSoil3物質環境Water463.1Water一、水在地球表面的分布規律

地球表面的總水量大約為15億km3,其中大約有97%包含在海洋庫中。淡水中：兩極冰蓋29000km3、地下水8000km3

、湖泊河流100km3、土壤水分100km3、大氣中水13km3、生物體中水1km3

。水份的大循環與小循環3.1Water一、水在地球表面的分布規律地球表面471.空間上的分布

緯度

經度

地貌2.時間上的分布規律

季節上的變化降雨量：地球上的降雨量隨著緯度發生很大變化。在赤道南北兩側緯度0-20°降雨量最大，年達100-200cm。緯度20°-40°地帶，由于空氣下降吸收水分，降雨量減少，在南北半球40°-60°地帶，由于南北暖冷氣團相交形成氣旋雨，致使年降雨量超過25cm，成為中緯度濕潤帶。極地地區降水很少，成為干燥地帶。等雨線：華南降水量為1500—2000mm，長江流域為1000—1500mm，秦嶺和淮河大約為750mm，從大興安嶺西坡向西，經燕山到秦嶺北坡為500mm，黃河上中游約250—500mm。內蒙西部至新疆南部為100mm以下。1.空間上的分布緯度經度地貌2.時間上的分布483.2生物對水環境的適應性1.植物與水

濕生植物中生植物旱生植物（1）陸地植物的水平衡（2）水生植物對水的生態適應性

沉水植物浮游植物挺水植物田間持水量3.2生物對水環境的適應性1.植物與水濕生植物（1）陸49第一章--城市環境與生態因子課件50第一章--城市環境與生態因子課件51紅樹林紅樹林系指生長在熱帶及亞熱帶河口潮間帶的木本植物群落，并非只單一樹種，全世界目前約有24科30屬83種紅樹林植物。“紅樹林”名稱的由來，是源自于一種紅樹科植物－紅茄苳(海茄苳)的特征，這種樹的木材、樹干、枝條、花朵都是紅色的，其中樹皮的部分可以提煉紅色染料，馬來人于是稱它的樹皮為「紅樹皮」，而中文名稱則叫做紅樹。紅樹林泛指像紅茄苳(海茄苳)這類，生長在熱帶、亞熱帶地區的河口、海岸沼澤區域的耐鹽性常綠灌木或喬木樹林。紅樹林紅樹林系指生長在熱帶及亞熱帶河口潮間帶的木本植物群落，52第一章--城市環境與生態因子課件53第一章--城市環境與生態因子課件542動物對水的生態適應

形態上

生理上

節肢動物體表角質層及蠟質層、爬行動物體表的鱗片、昆蟲氣孔的開放與關閉、多數陸生動物呼吸具有逆流交換的機理等。亨利氏袢越長（相應腎臟髓質越厚），尿濃縮越高；鳥類、爬行類的大腸和泄殖腔以及昆蟲的直腸有重吸水的作用。陸生動物在蛋白質代謝產物的排泄上也表現出陸地適應性。如兩棲類、獸類排泄尿素、鳥類與昆蟲類排尿酸。

行為上夏眠、昆蟲的滯育、晝伏夜行等。（1）陸生動物對水的適應性（2）水生動物對水的生態適應性

淡水水域海水水域2動物對水的生態適應形態上生理上節肢動物553.3大氣及其生態作用3.3大氣及其生態作用56氧氣——低氧二氧化碳氧氣——低氧573.4SOIL3.4SOIL58土壤的生態意義：1土壤位于陸地生態系統的底部，具有營養物傳遞系統，再循環系統和廢物處理系統，是陸地生態系統的基底或基礎。在土壤中進行的兩個最重要的生態過程是分解和固氮過程。2土壤為陸生植物提供了基質，為陸生動物提供了棲息地。土壤是植物萌芽、支撐和腐爛的地方，又是水和營養物儲存場所；是動物和微生物藏身處，排污處；是污染物質轉化的重要基地。因此土壤無論對植物或動物都是重要的生態因子，是人類重要的自然資源。土壤的生態意義：59

3.4.1、土壤的物化性質與生物特性土壤是由固體、水份和空氣組成的三相復合系統。固體包括無機顆粒與有機物。土壤固相顆粒是土壤的物質基礎，占土壤總重量的85%以上。土壤顆粒的組成、性質及排列形式，決定了土壤的理化性質與生物特性。

1.土壤質地與結構組成土壤的各種大小顆粒按直徑可分為粗砂，細砂，粉砂和粘粒。這些不同大小顆粒組合的百分比，稱為土壤質地（texture）。

根據土壤質地，土壤可分為砂土、壤土和粘土三大類。3.4.1、土壤的物化性質與生物特性60

2.土壤水分土壤水分(soilmoisture)能直接被植物根吸收利用。土壤水分有利于礦物質養分的分解、溶解和轉化，有利于土壤中有機物的分解與合成，增加了土壤養分，有利于植物吸收。此外，土壤水分能調節土壤溫度，灌溉防霜就是此道理。土壤水分過少時，植物受干旱威脅，并由于好氣性細菌氧化過于強烈，使土壤有機質貧瘠。土壤水分過多，引起有機質的嫌氣分解，產生H2S及各種有機酸，對植物有毒害作用，并因根的呼吸作用和吸收作用受阻，使根系腐爛。土壤水分影響了土壤動物的生存與分布。2.土壤水分61

3.土壤空氣土壤空氣主要來自大氣。但土壤空氣中的O2

含量和CO2含量與大氣有很大的差異，土壤中O2濃度一般為10—12%，CO2一般在0.1%左右，動物可向土壤表層移