The urban heat island and the features of the flora in the Lublin City area, SE Poland

• Autorzy: Rysiak A. , Czarnecka B.

Warianty tytułu

PL

Miejska wyspa ciepła a cechy flory miasta Lublina (południowo-wschodnia Polska)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Various forms of human activity in large cities contribute to the creation of a specific climate and new environmental conditions for plants. One of the most important results is the so-called atmospheric urban heat island (UHI). The aim of this study was to compare the thermal conditions in the Lublin City center with those of suburban areas, and so confirm the existence of the UHI and then analyze the influence of thermal conditions on features of the flora. The analysis of the air temperatures was based on data from 2000 to 2014 provided by meteorological stations in the Lublin City center and its nearest surroundings. Floristic data were collected during field studies between 2012–2014 and included species richness and frequency, life forms, and synecological groups of the flora and its elements. The thermal requirements of species were defined on the basis of ecological indicator values (EIVs). Our research confirmed the presence of the UHI in the Lublin City center. Over the study period, the mean temperature in the city center was by 0.87°C higher than that in the suburban areas. The largest differences in mean annual air temperature between the city center and the suburbs were recorded in 2007 and 2011–2013. In total, 552 species were recorded, including six life-form and synecological groups, 246 thermophilous and 436 heliophilous species. The species richness, proportion of therophytes, alien, thermo- and heliophilous species decreased with distance from the city center. The thermal conditions expressed by the EIV L and T ranged from L = 4.5, T = 3.8 in the city center, to L = 3.1, T = 3.4 in the suburbs. An ordination analysis facilitated determination of the relationships between characteristics of the flora, the EIV values, and land use classes. An increasing level of anthropopressure was found to be positively correlated with thermal conditions and the flora traits.

PL

W dużych miastach, różnorodne formy działalności człowieka wpływają na tworzenie specy- ficznego klimatu i nowych warunków środowiskowych. Jednym z najbardziej istotnych efektów tego zjawiska jest atmosferyczna wyspa ciepła UHI (ang. urban heat island). Celem pracy było porównanie warunków termicznych w centrum Lublina z panującym na jego przedmieściach, aby określić czy występuje UHI oraz analiza wpływu warunków termicznych na cechy flory. Analizę temperatury powietrza oparto o dane z lat 2000–2014, zarejestrowane w stacjach meteorologicznych w centrum Lublina i na przedmieściach miasta. Dane florystyczne zebrano podczas badań terenowych w latach 2012–2014 w trzech rejonach miasta. Określono bogactwo gatunkowe i frekwencję flory oraz cehy flory (formy życiowe, przynależność gatunków do grup synekologicznych i elementów flory). Wymagania termiczne gatunków zdefiniowano na podstawie ekologicznych liczb wskaźnikowych EIV (ang. ecological indicator values). Badania potwierdziły występowanie UHI w centrum Lublina. W badanym okresie średnia temperatura powietrza w centrum miasta była wyższa o 0,87°C w stosunku do warunków termicznych stwierdzanych na obrzeżach miasta. Największe różnice średniej rocznej temperatury pomiędzy centrum i przedmieściami Lublina odnotowano w roku 2007 i latach 2011–2013. W sumie zidentyfikowano 552 gatunków roślin reprezentujących: sześć form życiowych i grup syneko- logicznych, 246 termofitów i 436 heliofitów. Bogactwo gatunkowe, udział terofitów, gatunków obcych oraz termo- i heliofitów spadały wraz z oddalaniem się od centrum miasta. Warunki termiczne wyrażone za pomocą EIV L i T wynosiły: L = 4,5; T = 3,8 dla centrum miasta i L = 3,1; T = 3,4 dla obszarów przedmieść. Analiza ordynacyjna wskazała związek między cechami flory, wartościami EIV i formami użytkowania terenu. Poziom antropopresji jest dodatnio skorelowany z warunkami termicznymi i cechami flory.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrobotanica
• Rocznik: 2018
• Tom: 71
• Numer: 2
• Opis fizyczny: Article: 1736 [16 p.], fig.,ref.

Twórcy

autor

Rysiak A.

• Department of Ecology, Institute of Biology and Biotechnology, Maria Curie-Sklodowska University, Akademicka 19, 20-033 Lublin, Poland

autor

Czarnecka B.

• Department of Ecology, Institute of Biology and Biotechnology, Maria Curie-Sklodowska University, Akademicka 19, 20-033 Lublin, Poland

Bibliografia

• Sukopp H, Wurzel A. The effects of climate change on the vegetation of Central European cities. Urban Habitats. 2003;1(1):66–86.
• Landsberg H. The urban climate. New York, NY: Academic Press; 1981.
• Oke TR. City size and urban heat island. Atmos Environ. 1973;78:769–779. https://doi.org/10.1016/0004-6981(73)90140-6
• Oke TR. The urban energy balance. Prog Phys Geogr. 1988;124:471–508. https://doi.org/10.1177/030913338801200401
• Souch C, Grimmond S. Applied climatology: urban climate. Prog Phys Geogr. 2006;302:270–279. https://doi.org/10.1191/0309133306pp484pr
• Stewart I, Oke TR. Newly developed “thermal climate zones” for defining and measuring urban heat island magnitude in the canopy layer. In: Timothy R. Oke Symposium; 2009 Jan 11–15; Phoenix, AZ, USA. Boston, MA: American Meteorological Society; 2009. p. J8.2A.
• Oke TR. The energetic basis of the urban heat island. Q J R Meteorol Soc. 1982;108:1–24. https://doi.org/10.1002/qj.49710845502
• Aniello C, Morgan K, Busbey A, Newland I. Mapping micro-urban heat island using Landsat TM and a GIS. Comput Geosci. 1995;218:965–969. https://doi.org/10.1016/0098-3004(95)00033-5
• Oke TR. Urban climates and global environment change. In: Thompson RD, Perry A, editors. Applied climatology: principles & practices. New York, NY: Routledge; 1997. p. 273–287.
• Voogt JA. Urban heat island. In: Munn T, editor. Encyclopedia of global environmental change. Vol. 3. Chichester: John Wiley and Sons; 2002. p. 660–666.
• Christen A, Vogt R. Energy and radiation balance of a Central European city. Int J Climatol. 2004;24(11):1395–1421. https://doi.org/10.1002/joc.1074
• Roth M, Oke TR, Emery WJ. Satellite-derived urban heat island from three coastal cities and the utilization of such data in urban climatology. Int J Remote Sens. 1989;10:1699–1720. https://doi.org/10.1080/01431168908904002
• Voogt JA, Oke TR. Thermal remote sensing of urban areas. Remote Sens Environ. 2003;86(3):370–384. https://doi.org/10.1016/S0034-4257(03)00079-8
• Sukopp H, Werner P. Urban environments and vegetation. In: Holzner W, Werger MJA, Ikusima I, editors. Man’s impact on vegetation. Dordrecht: Springer; 1983. p. 247–260. https://doi.org/10.1007/978-94-009-7269-8_19
• Jongman RHG. Homogenization and fragmentation of the European landscape: ecological consequences and solutions. Landsc Urban Plan. 2002;58:211–221. https://doi.org/10.1016/S0169-2046(01)00222-5
• McKinney ML. Urbanization as a major cause of biotic homogenization. Biol Conserv. 2006;127:247–260. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2005.09.005
• Jochner S. Menzel A. Urban phenological studies – past, present, future. Environ Pollut. 2015;203:250–261. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2015.01.003
• Roetzer T, Wittenzeller M, Haeckel H, Nekovar J. Phenology in Central Europe – differences and trends of spring phenophases in urban and rural areas. Int J Biometeorol. 2000;442:60–66. https://doi.org/10.1007/s004840000062
• Mimet A, Pellissier V, Quenol H, Aguejdad R, Dubreuil V, Roze F. Urbanisation induces early flowering: evidence from Platanus acerifolia and Prunus cerasus. Int J Biometeorol. 2009;533:287–298. https://doi.org/10.1007/s00484-009-0214-7
• Sudnik-Wójcikowska B. The effect of temperature on the spatial diversity of urban flora. Phytocoenosis. Supplementum Cartographiae Geobotanicae. 1998;9:97–105.
• Celesti-Grapow L, Blasi C. A comparison of the urban flora of different phytoclimatic regions in Italy. Glob Ecol Biogeogr. 1998;7:367–378.
• Sudnik-Wójcikowska B, Galera H. Floristic differences in some anthropogenic habitats in Warsaw. Ann Bot Fenn. 2005;42:185–193.
• Kowarik I, Säumel I. Biological flora of Central Europe: Ailanthus altissima (Mill.) Swingle. Perspect Plant Ecol Syst. 2007;8(4):207–237. https://doi.org/10.1016/j.ppees.2007.03.002
• Fijałkowski D. Szata roślinna wąwozów okolic Lublina na tle niektórych warunków siedliskowych. Annales Universitatis Mariae Curie-Sklodowska, sectio C. 1954;9:125–215.
• Fijałkowski D, Izdebski K. Zbiorowiska stepowe Wyżyny Lubelskiej. Annales Universitatis Mariae Curie-Sklodowska, sectio B. 1957;11:167–199.
• Izdebski K. Zbiorowiska z roślinnością kserotermiczną w Rudniku k. Lublina i Dobużku k. Łaszczowa. Acta Soc Bot Pol. 1958;27(4):631–648. https://doi.org/10.5586/asbp.1958.034
• Balana M, Czaraniawski W, Czepiec K, Gosik R, Ptaszyńska A. Walory przyrodnicze projektowanego rezerwatu Górki Czechowskie w Lublinie – stan aktualny i perspektywy rozwoju. Chrońmy Przyrodę Ojczystą. 2004;60(1):67–77.
• Balana M, Buczyński P, Czerniawski W, Dembicka A, Grądziel T, Ptaszyńska A, et al. Uroczysko Lipnik – cenny przyrodniczo wąwóz lessowy w Lublinie. Uroczysko Lipnik – a valuable nature site in Lublin town. Chrońmy Przyrodę Ojczystą. 2006;62(1):42–51.
• Wrzesień M, Święs F. Flora i zbiorowiska roślin naczyniowych terenów kolejowych zachodniej części Wyżyny Lubelskiej. Lublin: UMCS Publishing; 2006.
• Rysiak A. The share of xerothermic species in vascular flora of the city of Lublin (Poland). Acta Agrobot. 2012;65(2):133–146. https://doi.org/10.5586/aa.2012.067
• Kondracki J. Geografia fizyczna Polski. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN; 2009.
• Kaszewski BM. Klimat. In: Turski R, Uziak S, editors. Środowisko naturalne Lubelszczyzny. Lublin: Lubelskie Towarzystwo Naukowe; 2008. p. 75–111.
• Chałubińska A, Wilgat T. Podział fizjograficzny województwa lubelskiego. In: Przewodnik V Ogólnopolskiego Zjazdu PTG. Lublin: Polskie Towarzystwo Botaniczne; 1954. p. 3–44.
• Harasimiuk M, Henkiel A. Objaśnienia do szczegółowej mapy geologicznej Polski. Arkusz Lublin 749 1: 50,000. Warszawa: Wydawnictwo Geologiczne; 1982.
• Turski R, Uziak S, Zawadzki S. Gleby. In: Turski R, Uziak S, editors. Środowisko naturalne Lubelszczyzny. Lublin: Lubelskie Towarzystwo Naukowe; 2008. p. 211–317.
• Zając A. Atlas of distribution of vascular plants in Poland ATPOL. Taxon. 1978;27:481–484. https://doi.org/10.2307/1219899
• European Environmental Agency. Urban atlas – Lublin [Internet]. 2010 [cited 31 May 2018]. Available from: http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/urban-atlas
• Environmental Systems Research Institute. ArcView Spatial Analyst: advanced spatial analysis using raster and vector data. Redlands, CA: Environmental System Research Institute; 2003.
• Lorenc H, Suwalska-Bogucka M. Thermal tendencies of winters in Poland as the indicator of climate variability. Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne. 1996;102:365–374.
• Rysiak A. Atlas of distribution of vascular plants in Lublin. Lublin: Kartpol; 2016.
• Zarzycki K, Trzcińska-Tacik H, Różański W, Szeląg Z, Wołek J, Korzeniak U. Ecological indicator values of vascular plants of Poland. Cracow: W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Scienes; 2002. (Biodiversity of Poland; vol 2).
• Raunkiaer C. The life-forms of plants and statistical plant geography. Oxford: Oxford University Press; 1934.
• Matuszkiewicz W. Przewodnik do oznaczania zbiorowisk roślinnych Polski. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN; 2008. (Vademecum Geobotanicum; vol 3).
• Pyšek P, Richardson DM, Rejmánek M, Webster GL, Williamson M, Kirschner J. Alien plants in checklists and floras: towards better communication between taxonomists and ecologists. Taxon. 2004;53(1):131–143. https://doi.org/10.2307/4135498
• Tokarska-Guzik B. The establishment and spread of alien plant species kenophytes in the flora of Poland. Katowice: Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego; 2005. (Prace Naukowe Uniwersytetu Śląskiego; vol 2372).
• Mirek Z, Piękoś-Mirkowa H, Zając A, Zając M. Flowering plants and pteridophytes of Poland. A checklist. Cracow: W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences; 2002. (Biodiversity of Poland; vol 1).
• Łomnicki A. Wprowadzenie do statystyki dla przyrodników. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN; 2003.
• Ter Braak CJF, Šmilauer P. Canoco reference manual and user’s guide. Software for ordination version 5.0. Wageningen: Biometrics; 2012.
• Lepš J, Šmilauer P. Multivariate analysis of ecological data using Canoco. Cambridge: Cambridge University Press; 2012.
• Filipiuk E, Kaszewski BM, Zub T. Porównanie warunków termicznych w śródmieściu Lublina z obszarami pozamiejskimi. Acta Universitatis Lodziensis, Folia Geographica Physica. 2008;3:71–82.
• Kaszewski BM, Siwek K. Cechy przebiegu dobowego temperatury w centrum i na peryferiach Lublina. Acta Universitatis Lodziensis, Folia Geographica Physica. 1998;3:2013–220.
• Filipiuk E. Klasyfikacja termiczna miesięcy, sezonów i lat w Lublinie w latach 1951–2010. Prac Studi Geograf. 2011;47:129–138.
• Jackowiak B. Struktura przestrzenna flory dużego miasta. Studium metodyczno-problemowe. Poznań: Bogucki Wydawnictwo Naukowe; 1998. (Prace Zakładu Taksonomii Roślin UAM w Poznaniu; vol 8).
• Galera H, Sudnik-Wójcikowska B. The flora of the highest building in Poland. The Palace of Culture and Science in Warsaw. Acta Soc Bot Pol. 2000;69(1):41–54. https://doi.org/10.5586/asbp.2000.006
• Sudnik-Wójcikowska B. The role of flora in bioindication of the temperature conditions in urban areas. In: Jackowiak B, Żukowski W, editors. Mechanisms of anthropogenic changes of the plant cover. Poznań: Bogucki Wydawnictwo Naukowe; 2000. p. 271–279. (Prace Zakładu Taksonomii Roślin UAM w Poznaniu; vol 10).
• Wittig R, Durwen JK. Ecological-value spectra of spontaneous urban floras. In: Bornkamm R, Lee JA, Seaward MRD, editors. Urban ecology: the 2nd European Ecological Symposium; 1980 Sep 8–12; Berlin, Germany. Oxford: Blackwell Scientific Publications; 1982. p. 23–31.
• Witosławski P, Bomanowska A. Spatial diversity of thermal preferences of vascular plants in Łódź. Biodivers Res Conserv. 2008;11–12:49–56.
• Wojkowski J. Wpływ pokrycia i użytkowania terenu na kształtowanie się warunków termicznych w Krakowie. In: Kłysik K, Wibig J, Fortuniak K, editors. Klimat i bioklimat miast. Łódź: Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Katedra Meteorologii i Klimatologii UŁ; 2008. p. 113–122.
• Kunert A. Zróżnicowanie temperatury powietrza w skali lokalnej w różnych typach krajobrazu Polski. Prz Geogr. 2011;83(1):69–90. https://doi.org/10.7163/PrzG.2011.1.4

Identyfikatory

DOI

10.5586/aa.1736