城市里有哪些生物多样性?

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  尽管城市环境极大程度上限制了动植物的生长,但我们城市的生物多样性仍较为丰富,种类繁多。这些动植物构成了城市生态系统,为城市居民提供美化城市、改善环境等服务,所以我们的城市依然需要引入和接纳动植物。

1. 城市是许多动植物生活的地方

  城市是一个人口集中的大环境,需要根据实际需求和人类活动来分配空间。由于城市中各类建筑的集中分布和人类活动的活跃性,城市的生态特征尤为独特。这些特征可能因人口密度、活动类型和地理位置(城市中心、城郊区等)而有所不同。人类的存在对于城市而言比农村地区更为重要。

  城市人口高度集中的后果是什么?这会使得城市环境可容纳生物多样性的空间在面积上非常有限。想象一下,当动植物生长环境周围都是建筑、街道、墙壁等构筑物时,许多动植物的生长就会受到限制,因为它们无法在这些区域中找到足够的食物或适宜的住所……事实上,将这些区域隔离在城市空间中不适宜居住的地区,会阻止大多数动植物的迁移。这种隔离会使得动植物因遗传缺失和近交繁殖而导致种群丧失生存能力。

环境百科全书-城市里有哪些生物多样性-城市热岛
图1 城市热岛的示意图。[图片改编自Alexchris(公开资源), 来自维基共享]

  城市环境的另一个特点是存在人造微气候现象,这种现象会使城市比周围地区更加温暖干燥,这也被称为“城市热岛”现象(图1)。由于人类活动主要集中在城市,如工厂运转、汽车发动机运行、建筑或空调供暖、污水中的热水循环等活动产生大量热量而形成“城市热岛”。与此同时,城市里不透水的地表也会引起这种会吸收太阳辐射,然后返回热量,也会产生这种效果。但一些被植物覆盖的土壤则没有这种现象。

环境百科全书-城市里有哪些生物多样性-缝隙中生长的植物(
图2 在街道的缝隙中生长的植物(小桦树)。[图片来源:挪威[CC BY 2.0], 来自维基共享]

  最后,动植物等有机体与人类一样,或多或少都会受到城市污染的影响。城市污染是由道路交通、工业活动和地区供暖产生的气体排放造成的。其主要污染物是氮氧化物(NO和NO2)、一氧化碳、挥发性有机化合物、阳光下光化学反应形成的臭氧和细颗粒物(见关于空气污染的介绍)。这些污染物分子都会被生物吸收,并造成一定的危害(见“空气污染物对植被的影响)。城市中的雨水在下降过程中,会富集汽车交通或工业活动产生的废物而被污染;此外,人类活动会产生固液气废物的排放,这都会给土壤带来有毒物质。同时,由于这些频繁重复使用的土壤是一种非均匀的基质,这使得城市中的土壤并不总是适合各种植物的生长(图2)。

  光污染和噪声污染会对敏感物种造成严重危害(见“光污染的生态影响)。例如蝙蝠,它们的行为常常因夜间人造光源而改变。此外,一些常见的物种会捕猎被路灯的光所吸引的昆虫。还有一部分稀有的物种非常抗拒强光环境,它们会纷纷逃离城市去寻找更好的生存空间。

  除了上述城市环境的非生物因素外,由于城市居民在小范围内呈高度集中的特点,城市中的场地会受到强烈的直接压力,例如土壤被挤压和压实;动植物在小范围内的集中会导致它们之间的关系更加密切,无论它们是被捕食、相互竞争还是相互促进……即使城市中心的微生物种类较少,但是流行病也更为猛烈和严重。

2. 为什么要保护城市的生物多样性?

  关于这一主题,越来越多的文献表明,城市居民的生活质量,甚至健康,都与他们居住环境的生物多样性质量有着密切的关系。

  城市植物有助于改善空气、水和土壤质量,尤其是树木能够吸收大量污染物。城市植物在碳循环中也起着重要作用,并且在发生严重热浪的情况下,能够对附近环境的温度进行控制和调整。通过植物气孔的作用,将树根吸收并循环到叶片上的水转化为水蒸气(蒸散)来消耗大量的太阳能[1],尤其是在夏季能对周围环境产生明显的局部冷却现象。

  当城市居民生活在植被覆盖丰富的社区时,融入城市的自然环境会给他们带来心理和生理上的益处。这就是为什么许多城市建立了很多公园或广场,尽量使得每个城市居民都有一个位于步行距离内的公共花园。研究表明,在绿化更丰富的社区,城市居民不易过敏、患心血管疾病等……此外,这些区域改善了当地的空气质量,其宜人的景观也鼓励当地居民至此散步或运动。由此来看,公共绿化区域能够对城市居民的健康产生积极影响。

  城市生物多样性还具有文化和教育价值。它给广大民众尤其是儿童提供机会来加深对环境问题的认知,因为很大一部分小城市居民只在居住地附近与大自然接触。人们对旨在展示城市性质的联合倡议越来越感兴趣(如围绕生物多样性的自然节日和其他活动),或对旨在收集城市生物多样性功能数据的某些具有参与性质的科学活动(见“参与性科学)的成功越来越感兴趣(例如“我居住街道的自然环境”[2], “苔藓加油”[3],“花园生物多样性”……),这些案例都说明了在城市中心地区保持绿色空间的重要性。

环境百科全书-城市里有哪些生物多样性-有花园和蔬菜的公寓
图3 位于西班牙阿雷沙巴莱塔市中心的有花园和蔬菜的公寓[图片来源:Vmenkov (CC BY-SA 3.0),维基共享]。

  都市农业正在我们生活的城市中复兴起来。无论是出于休闲还是经济目的,菜园正在社区中“东山再起”(图3)。而水果和蔬菜的产量是以优质的土壤、充足的水以及昆虫的授粉、调节作物为基础的。

  除了这些纯粹的实用主义论点外,保护城市中的自然环境也意味着保护这些地区的生物多样性。由于城市地区范围不断扩大,且有时会占据动植物丰富的地区,保护城市生物多样性也是保存一些物种的潜在方式。文献中有一些例子:在澳大利亚珀斯机场周围生长着非常罕见的植物[4],在美国俄克拉何马城的一条绿道上生活着一种蜥蜴,数量不少,但这种蜥蜴在其它地方的数量正在急剧减少[5]

  同样,保护城市中的生物多样性丰富区域,使它们能够作为动植物的走廊,为可能从边缘地带穿越城市的物种提供连续或不连续的通道。在澳大利亚布里斯班,一种有袋类动物一旦与城市边缘的种群相联合,甚至偶然间联合起来,它们会一起占据城市中的某些场地,增加城市的生物多样性。

3. 城市里有什么物种?

  城市里几乎涵盖了主要的动植物分类群。与其他很多陆地生态系统一样,水生物种最容易受到以湿地损失为代价的城市发展的影响,比如,两栖动物在城市地区往往处于高风险地位,而城市中的植物、植食动物和食肉动物相对较多。除了具有特殊地位(如历史地位或较高生态价值)的树木外,城市动植物生物体型都大小适中。在法国大都市,最大的动物是家养的或圈养的。

3.1. 栽培和家养品种

环境百科全书-城市里有哪些生物多样性-Quai Branly博物馆长满植物的墙和房顶
图4 法国巴黎Quai Branly博物馆长满植物的墙和房顶(A:左图)[来源:Partrick Blanc网络相册];美国国家卫生研究院(马里兰州贝塞斯达市)一个建筑物的绿色屋顶(B,右图)[来源:维基共享]

  栽培或家养物种占比较大是城市生物多样性的特征之一。其中对于植物种群,包括了所有的园艺和蔬菜物种,这些物种生长在房屋、阳台、公共或私人花园以及街道上的花床……成千上百种植物正陪伴我们。在栽培植物中,包含地面、墙壁、屋顶和露台上的物种(图4)。由于栽培地的结构特点不同,植物群落也不尽相同:在墙体上生长的主要是喜欢阴凉潮湿的植物,但在屋顶和露台上,主要生长适应干燥环境中的植物。

  不同物种来自不同的地区。有些物种是本地的,几百年来它们一直是本地植物种群的一部分,例如,玉米石(Sedum Album L.)被用来绿化一些屋顶(图5)。还有很多植物体现了异国风情,例如来自南非的早花百子莲(Agapanthus praecox Willd.)(图5)。

环境百科全书-城市里有哪些生物多样性-玉米石
图5 A(左),玉米石[照片来源:Franz Xaver (CC-BY-SA-3.0),维基百科];B(右),早花百子莲[照片来源:Pierre Mirosa (CC BY-SA 4.0),维基百科]。

  排列在大街和林荫大道两侧的行道树(包括梧桐树、栗树和椴树等)在城市环境中非常重要。有证据表明,绿树成荫的城市环境有助于改善城市居民的生活质量,如巴黎街头种植的十多万棵的树有许多益处:它们通过为一定数量的物种构建走廊来形成城市的绿色网络,对调节小气候和促进水循环起到良性作用。此外,它们能够在炎热天气中提供遮阳作用。它们的蒸散作用能够使城市空气(见上文第2节)降温、更加湿润。它们的叶子改变了气流流动,这有助于城市通风,同时也减少了空气湍流的强度。

  城市森林汇集储存了一些温室气体(包括二氧化碳),并通过光合作用产生氧气。它们能够净化一部分空气污染、微粒和有害气体(例如CO、NOX和NO2,以及一些不可生物降解的有毒物质)。树木通过一些能够降解复杂有机污染物(一些杀虫剂、多环芳烃、有机氯等)的细菌和真菌来丰富土壤有机质含量。由此可见,增加城市树木数量的可以减少城市中的污染。

环境百科全书-城市里有哪些生物多样性-蜀葵花
图6 城市中(韩国地铁)的蜀葵花。[图片来源:Max Pixel工作室的公开照片]

  在动物方面,城市中猫和狗的数量非常多,它们对城市生态系统会产生较为强烈的影响。研究表明,这些动物是可怕的捕食者,杀死了数十亿只鸟、蜥蜴和小型哺乳动物,但他们的日常排泄物可以使土壤肥沃。

  无论是动物还是植物,这些驯化物种都有可能在城市环境中生存和繁衍。例如,离开花园的蜀葵(Alcea rosea L.,图6)或被释放到城市郊野的佛罗里达海龟(Trachemys scripta),这些物种都可以在种植或培育它们的区域之外的城市环境中找到。

3.2. 我的街道上的野生物种

环境百科全书-城市里有哪些生物多样性-一年生蓝草植物
图7 A.一年生蓝草植物[照片来源:Rasbak (CC BY-SA 3.0),维基百科];B.加拿大飞蓬。[照片来源:菲尔·本德尔(Phil Bendle) (CC BY-SA 3.0新西兰许可),凯特新普利茅斯(Kete New Plymouth)]

  野生植物的种类较少。自然群落的丰富性取决于构成城市生态系统的每一个空间的生物多样性,因为对应每一种类型的环境空间都有自己的特征物种,如草坪、荒地、菜园等环境特征物种均有所差异。经过人为管理,我们可以变草地为到草坪、牧场、荒地甚至城市森林。另外,根据自然数据库的统计,一年生蓝草(Poa annua L.)、蒲公英(Taraxacum officinale F.H. Wigg)和加拿大飞蓬(Erigeron canadensis L.)是日常生活中最常见的物种(图7)。一般来说,野生物种常见是因为它们中相当大一部分是先驱物种,这些物种能够很好地适应与城市居民有关的干扰活动(如践踏、除草或定期清理等)。巴黎市大约有1000种植物。

  受威胁最大的是湿地植物,这些植物在城市化阶段已基本枯竭。此外,还有一些蕨类植物因为它们在城市中变得稀缺而受到保护。

环境百科全书-城市里有哪些生物多样性-国玺公园的项链鹦鹉
图8国玺公园的项链鹦鹉(巴黎)。[来源:Vianney Tran (CC BY-SA 2.0),维基共享]

  生活在城市里的所有植物中,有些物种来自偏远地区,并且具有强大的繁殖能力。它们被称为外来入侵物种(参见气候变化和全球气候变化和全球化,昆虫入侵的驱动力昆虫入侵的驱动力和在野外游荡的入侵植物)。其中许多外来入侵物种来自温暖气候的国家,在城市里找到了有利于其繁衍壮大的生存环境。与此同时,畅通的道路使它们能够顺利进入城市的中心地带。

  在野生动物方面,最常见的是鸟类。几十种鸟类居住在我们的城市,如家麻雀、蓝山雀、紫翅椋鸟、乌鸫和黑雨燕等。有些物种是外来物种,例如甲虫鸽或领长尾小鹦鹉(图8)。在城市环境中,适应强的鸟类容易找到合适的筑巢地以及丰富的食物资源,因此这些鸟类被观察到的丰度可能非常高。家麻雀在大多数城市仍然很常见,但在农村地区却出现了数量下降的情况。窗燕则在西欧的部分城市找到了适合它们生存的主要筑巢栖息地。冬天,这座城市失去了一些需要迁徙的鸟类,但也得到了一些非迁徙鸟类,例如来寻找食物和热量的桤木黄雀,是这些。

环境百科全书-城市里有哪些生物多样性-艾尔斯街上的狐狸
图9 艾尔斯街上的狐狸,索斯沃克(伦敦区)。[照片来源: Dun.Can (CC BY 2.0), 维基百科]

  城市中的哺乳动物种类较少,只有大约十种。尽管在一些外围城区有关野猪的报道越来越多,但在高度城市化的欧洲城市中,距最近一次观察到大型哺乳动物、食肉动物或食草动物的报道,已经需要追溯到几个世纪以前了。刺猬、鼹鼠、貂、松鼠、老鼠、兔子、狐狸(图9)或某些种类的蝙蝠应该是能在城市中心发现的为数不多的哺乳动物。虽然大多物种因适应性强的生活方式(如多产繁殖、夜间活动……)而茁壮成长,但其余物种面临着艰难的生存环境问题。特别是刺猬的数量急剧减少,原因是它们赖以生存的昆虫或腹足动物被杀虫剂或除蛞蝓药杀死,食物来源变得日益稀缺。在日渐扩大的城市地区,花园之间竖立的围栏阻止了部分种群之间的基因交流,并且受到道路上车辆的致命威胁,使它们处于高度风险。

环境百科全书-城市里有哪些生物多样性-离群的蜜蜂
图10 离群的蜜蜂。A.木蜂,木蜂属[照片来源:雅克·乔亚德(Jacques Joyard)];B.角蜂[图片来源:Schoenmakers (CC0),维基共享]。

  温暖的城市环境和丰富的食物资源吸引了许多小型无脊椎动物。例如,在许多花园中都可以观察到甲虫。有研究表明,通过树篱或其他植被结构相互连接的花园越多,它们包含的小型甲虫种类就越多。总的来说,这座城市是杂食性昆虫的避难所,它们容易适应高度干扰环境中不同的生活条件。而蝴蝶则经常远离城市中心,但当出现一些远离强烈人为干扰并且花卉资源非常丰富的环境时,可以在其中发现大量的蝴蝶。另外,在城市中也发现了其他授粉物种,比如独居蜜蜂(图10),它们能够为城市中大部分虫媒植物提供授粉,并且不会对来自某些地区的蜂巢中的蜜蜂造成太大的影响。

  城市居民对很多昆虫的种类知之甚少,例如臭虫、食物螨或蟑螂。但这些昆虫物种却在人类生活的环境中找到了理想的生存环境和繁殖条件。

4. 更有效地迎接城市的生物多样性?

  决定城市生物多样性质量的最重要因素是其中动植物所处的环境,例如广阔的绿地、众多的花园、通过城市内的植被结构相互连接的设计。因而只需要在建造时进行规划种植,建筑物和其他的人造表面就可以支撑植被的生长。

  针对城市环境管理必须遵循空间及其用途的多样化。同时,必须禁止农药的滥用,因为它们对生物多样性有极大威胁,而且对城市居民的健康有害。此外,为使物种完成其生命周期,割草和种植必须间隔一段时间。

环境百科全书-城市里有哪些生物多样性-贝西花园
图11 贝西花园(巴黎)[来源:帕特里克·吉罗(Patrick GIRAUD),原创由Calips上传(CC BY-SA 1.0),维基共享]。

  总之,即使在城市中,保护动植物种群也是必要的。但是,城市居民可以选择他们想要的物种。通常,这是一个在什么是生物多样性所需要的、什么是经济上可行的、什么是与城市居民的生活方式和观念相适应的三个思考之间找到最佳折衷方案的问题。

  然而,在气候变化的背景下,我们的地区越来越多地受到灾难性事件如洪水、风暴或热浪的影响(参见极端天气和气候变化)。只有通过实施有效的城市再生政策,才有机会让城市摆脱最坏的后果。在公共空间禁用化学品已经开始产生了一些效果,因为自21世纪初以来,城市环境是唯一一个生物多样性增加的陆地环境(图11)。

5. 要注意的信息

  • 由于城市中各类建筑的集中分布和人类活动的活跃性,使得城市的生态特征十分特殊。
  • 在城市中,可拥有生物多样性的区域面积很小,并且容易被建筑物相互隔离。此外,城市中天气炎热干燥,空气、水和土壤相比其他地方污染更严重。
  • 尽管如此,根据城市管理和配置的质量,城市中有时也存在丰富的生物多样性,栽培或驯养的动植物可与野生物种共存。
  • 生物多样性的质量取决于其所在地的空间及管理配置。但作为回馈,它也为城市居民提供了许多对生活质量和居民健康至关重要的功能和益处。

 


参考资料及说明

封面照片:从“植物花园”上方的巴黎鸟瞰图。城市绿地包含了城市生物多样性的很大一部分。水道或行道树可以构成某些动植物物种的生态廊道。【来源: Geoportal 截图 © IGN]

[1] A large tree can evaporate hundreds of litres of water vapour, using 0.7 kWh/L of energy to convert liquid water into vapour.

[2] http://sauvagesdemarue.mnhn.fr/

[3] http://www.particitae.upmc.fr/fr/participez/suivez-les-lichens.html

[4] Close DC, Messina G, Krauss SL, Rokich DP, Stritzke J & Dixon KW (2006) Conservation biology of the rare species Conospermum undulatum and Macarthuria keigheryi in an urban bushland remnant.Australian Journal of Botany 54(6) 583-593

[5] Endriss DA, Hellgren EC, Fox SF & Moody RW (2007) Demography of an urban population of the Texas horned lizard(Phrynosoma cohnutum) in central Oklahoma. Herpetologica 63:320-331


译者:张韶阳          编审:柳本立          责任编辑:胡玉娇


环境百科全书由环境和能源百科全书协会出版 (www.a3e.fr),该协会与格勒诺布尔阿尔卑斯大学和格勒诺布尔INP有合同关系,并由法国科学院赞助。

引用这篇文章: MACHON Nathalie (2022), 城市里有哪些生物多样性?, 环境百科全书,[在线ISSN 2555-0950]网址: https://www.encyclopedie-environnement.org/zh/vivant-zh/what-biodiversity-in-the-city/.

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