城市生态系统中的重要组成部分及植物角色

1. 什么是城市生态系统

有人对城市生态系统作了这样的概括：凡拥有10万以上的人口，住房、工商业、行政、文化娱乐等建筑物占50％以上的面积，具有发达的交通线网和车辆来往频繁的人类集居的区域，就是城市生态系统。

在城市生态系统中，人是最重要的组成部分。它不仅数量大，而且是系统的主宰。此外，城市生态系统有的占着一个相当大的区域。如东京，它是世界上最大的城市之一，总面积达2133平方公里，包括23个城市、7个圩镇和2个村落。在如此大的区域中，地面几乎全被住房、工商业、行政、文化娱乐等建筑物和道路所占，绿地甚少。这就是说，城市生态系统与自然生态系统十分不同，二者之间已发生了一系列的变化。

2. 生物群落的改变

在自然生态系统中，生产者、消费者和分解者之间，其种类、数量以及每种生物个体的大小，都存在着适宜的比例，使有生命的和无生命的组分能在系统内实现相对稳定的、动态的能量流动与物质循环。由于各生物群落间的相互依存和制约的作用，这种生态系统具有自动调节的功能特性，能够抵御一般自然因素的变化，稳定地存在几百年甚至上万年，许多热带雨林正是如此。但是城市生态系统的情况则完全不同：

（1）生产者数量稀缺、作用改变。由于全部地面几乎都被道路和房屋所覆盖，留作绿地的植物产量，远远不能满足本地区内消费者的需要，而必须从外部输入，例如各大城市的粮食都依赖外界支援。因此，城市生态系统中作为生产者的植物，数量稀缺，不以向城市居民提供食物为其主要任务，它的作用已变为美化景观，消除污染和净化空气等。

（2）主要的消费者是人。城市生态系统中，由于森林和草原的消失以及人类的集居，野生走兽基本绝迹，鸟类也大大减少，只剩下种类和数量都十分有限的家畜和家禽。就是说，这里的动物群落，基本上是家养的动物群落；它们的生存不受天敌的威胁，而主要受人类的支配。当然，有时也受气候及瘟疫等的影响。总之，城市生态系统中的主要消费者是人，而不是其他动物。城市生态系统的结构不但异于自然生态系统，而且也不同于农业生态系统，它是由畸形（或叫倒三角形）生物群落组成的（见图16-3）。

图16-3 自然与人工生态系统的营养结构

（3）分解者“异地”分解废弃物。自然生态系统中植物的枯枝败叶和动物的尸骸、粪便等，一般就地分解，不须花费能源集中到“异地”进行分解，以实现系统中的能量流动和营养物质的循环。但城市环境则不然，地面几乎全被路面和楼房所占用，适于分解者生存并发挥其功能的环境已发生巨大的变化，城市人口多而且集中；结果由系统排出的废弃物——各种工业废弃物、污水、粪便和生活垃圾等，往往不能就地由分解者进行分解，而几乎都得输送到污水处理厂、化粪池或垃圾堆场进行处理，从而必须耗费大量人力和物力。例如北京市，每天收集垃圾5000吨，外运粪便2400吨，专职从事收集输送的人员2000余人，大小运输车辆400多辆，每年运管费600—700万元；这个数字还未把工业废弃物的处理包括在内。全国大中小城市200多座，共需耗资多少可想而知。(www.xing528.com)

3. 特殊的能量流动和物质循环

城市生态系统的新陈代谢，与自然生态系统完全不同。供维持系统中生命活动的能量，不能全靠来自太阳，而必须从外地输入巨量能源。如1980年输入北京的矿物能源，折合成标准煤共为2400万吨。此外，还得输入大量的粮食、肉类、果疏等食物，以及从事生产、生活和社会活动所需的各种物资。这样，便形成一个特殊的人造循环系统，下面以城市中水的循环为例加以简单说明；

城市生态系统的供水除了河水、湖水和地下水或井水外，还有海水以及用管道从外部输入的水。其中地下水或井水，主要来自地面渗漏的雨水；但由于城市地面雨水绝大部分因径流而损失，能渗漏为地下水的甚少。如香港，1971年降雨2亿立方米，能截留下来供用的只有11.3％。因此，香港用水对外界的依赖性十分严重。据统计，该年香港使用的淡水总量为30.6亿立方米，其中6.8亿立方米由广东省输入供给，约占总量的22％；而且还采用了13亿立方米的海水作工业冷却水。

表16-4 1971年香港主要物资与废弃物的流动情况（单位：吨/日）

此外，城市生态系统的物质循环和能量流动，与系统外的区域（或其他生态系统）交换数量巨大，次数频繁。图16-4 是城市物质与能量代谢示意图。表16-4列出1971年香港输入与输出物资及排出废弃物的情况。由表可见，城市生态系统中，人的活动能力极强，严重地影响着生态系统的能量流动和物质循环；而自然生态系统则纯粹由自然因素所支配。

4. 生活舒适与环境变坏的矛盾

城市一般都具有大量的商店、交通和通讯等设施，而且随着工业的发展，各种设施还将更加完善和现代化；所以城市生活，特别在目前，远比农村方便。但是由于不注意防治污染，以致环境变坏了。例如，发达国家的城市居民，几乎每家都有小汽车，往来极方便；但交通拥挤、空气污染和噪声危害严重。又如每家都装有空调设备，夏天把室内各种热源产生的热排往室外，使室内凉爽舒适；而室外由于热量集中，整个城市的气温必然升高，使热岛效应更为严重，进而影响城区的气候。由此看来，城市生活虽然比较方便舒适，但大环境反而变坏，以致对人类生活造成不良的影响。

图16-4 城市物质与能量的代谢（输入和输出）